KR20170007802A - 로토그라비아 인쇄 매체용 탄산칼슘 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 로토그라비아 인쇄 분야, 더 구체적으로는 로토그라비아 인쇄 매체, 로토그라비아 인쇄 매체용 코팅 조성물, 이러한 로토그라비아 인쇄 매체의 제조 방법, 및 인쇄 분야, 바람직하게는 정전 어시스트(ESA)를 이용하는 로토그라비아 인쇄에서의 로토그라비아 인쇄 매체의 용도에 관한 것이다.

Description

로토그라비아 인쇄 매체용 탄산칼슘{CALCIUM CARBONATE FOR ROTOGRAVURE PRINTING MEDIUM}
본 발명은 로토그라비아 인쇄 분야, 더 구체적으로는 로토그라비아 인쇄 매체, 로토그라비아 인쇄 매체용 코팅 조성물, 이러한 로토그라비아 인쇄 매체의 제조 방법, 및 인쇄 분야, 바람직하게는 정전 어시스트(ESA)를 이용하는 로토그라비아 인쇄에서의 로토그라비아 인쇄 매체의 용도에 관한 것이다.
로토그라비아는 프린팅 닙 내에서 가압하에 종이면과 회전 실린더를 접촉시키는 것을 포함하는 인쇄 기술이다. 인쇄되는 화상은 셀 크기(진폭 조절) 또는 셀 빈도(빈도 조절)와 관련하여 실린더 면에 형성된 각인(그라비아) 셀의 어레이로 구성된다. 각각의 셀은 변조된 양의 휘발성 잉크를 보유한다. 종이면으로 잉크의 성공적인 전달은 실린더와 종이면 사이의 긴밀한 접촉, 잉크 메니스커스와 종이면의 접촉, 잉크에 의한 종이면의 젖음성 또는 종이면 상에서의 잉크의 퍼짐 대 공극 구조 안으로의 잉크 흡수의 제어와 같은 다수의 요인에 따라 달라진다. 잉크 메니스커스와 종이면의 접촉을 증대시키기 위해서, 전형적으로는 인쇄 실린더 자체, 매체로서 종이 및 받침 롤 면에 의해 제공되는 부분 유전체 구조를 가로질러 작용하는 전기장이 사용된다. 이것의 효과는 잉크 그라비아 셀을 유인하여 비움으로써 인쇄 실린더로부터 종이면으로의 잉크 도트 전달 실패를 최소화하는 것이다.
임의의 이들 메카니즘의 실패 또는 혼란은 도트 누락 또는 부분 형성 도트 현상을 야기하여, 화상의 품질이 급속히 열화되며, 이것은 스페클 효과 또는 더 미묘하게는 인쇄 밀도 변동 또는 반점으로서 관찰된다.
현재, 로토그라비아 인쇄 매체용 코팅 조성물은 일반적으로 안료 물질로서 탈크, 카올린 및/또는 클레이를 사용하여 제조된다. 예컨대, US 5,420,190 A호는 그라비아 인쇄용 코팅지의 제조에 사용하기 위한 종이 코팅 조성물에 관한 것으로, 이 조성물은 건중량 기준으로 100 중량부의, 입자의 75 중량% 이상이 2 μm 미만의 상당구 직경을 갖도록 하는 입도 분포를 갖는 안료 또는 안료 혼합물 및 입자가 수중에서 눈에 띄게 팽윤하지 않고 평균 크기가 0.2 μm 미만인 라텍스의 수중 현탁액을 포함하고, 라텍스는 3∼15 중량부의 라텍스를 제공하도록 하는 양으로 사용되며, 상기 조성물은 실질적으로 임의의 증점성 성막 친수성 중합체 물질을 포함하지 않는다. 안료는 바람직하게는 카올린이다. US 5,959,124 A호는, (A) 수성 또는 비수성 용매 또는 이러한 용매의 혼합물에 혼입된 수지를 포함하는 유체 비히클에 분산된 안료를 포함하는 잉크; 및 (B) 마모 감소량의 금속 디히드로카빌 디티오포스페이트를 포함하는, 로토그라비아 또는 플렉소그래피 인쇄 잉크 조성물에 관한 것이다. US 5,996,489 A호는 그라비아 인쇄에 의한 종이의 인쇄 방법에 관한 것으로, 여기서 사용되는 종이는 결합제를 기준으로 74 중량% 이상의 부타디엔 함량을 갖는 결합제를 함유한 종이 코팅 슬립으로 코팅되어 있다. 안료는 바람직하게는 클레이이다. US 5,439,558 A호는, 비호화 전분 과립 및 코팅 안료로서 카올린 및 가능하다면 하나 이상의 추가의 광물 안료 및 결합제를 함유하고 전분 과립의 함량이 전체 코팅 안료에 대하여 2∼25 중량%인, 한면 또는 양면이 코팅된 인쇄 기재, 특히 종이에 관한 것이다. US 5,879,512 A호는, 수성 에멀션 또는 용액에 표면 처리제를 첨가하여, 카올린을 포함하는 분산된 무기 분체(particulate material)의 수성 현탁액을 형성하는 것을 포함하는, 섬유 시트 제품의 코팅 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
그러나, 코팅 조성물에서 탈크, 카올린 및/또는 클레이를 사용하는 것은 로토그라비아 인쇄 매체의 인쇄성을 개선하지만 그 소수성 거동으로 인해 극성 잉크 분산액을 위한 코팅지 표면의 습윤성이 불량하여 잉크의 도포시 잉크의 레올로지 특성이 불량한 것이 관찰된다. 또한, 탈크는 회색빛이므로 로토그라비아 페이퍼의 휘도를 감소시킨다.
그러나, 로토그라비아 인쇄 매체는 수퍼캘링더링 등급으로부터 강한 경쟁 상대를 맞고 있다. 후자의 비코팅지는 주로 탄산칼슘 안료의 사용 증가에 의해 휘도가 점차 증가되어 왔다. 시장 점유율을 유지하기 위하여, 코팅된 로토그라비아 인쇄 매체는 이에 따라 더 밝아져야 한다. 휘도 증가를 위해 허용되는 물질인 탄산칼슘은 일반적으로 매우 음이온성인 분산제의 사용에 의해 코팅 조성물 중에 분산되어 결과적으로 전기적으로 매우 분극성인 층을 형성하므로, 추가의 계면 화학적으로 유도되는 문제가 부가된다. 예컨대, US 4,298,652호는 로토그라비아 인쇄용의 중간 등급 코팅지의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법은 이하의 코팅 조성물 (A) 또는 (B)를 기재 종이의 한면 또는 양면에 도포하는 것을 포함하는데, 여기서 코팅 조성물 (A)는 비표면적이 1.5∼2.5 m2/g인 천연 중질 탄산칼슘을 5 내지 (95S-137.5) 중량%("S"는 천연 중질 탄산칼슘의 비표면적(m2/g)을 나타냄)의 비율로 함유하는 안료 및 알칼리 감작성 합성 수지 에멀션 또는 알칼리 비감작성 합성 수지 에멀션과 점도 증가제(들)의 혼합물로 된 접착제를 포함하고 또는 코팅 조성물 (B)는 비표면적이 2.5∼5 m2/g인 천연 중질 탄산칼슘을 5∼100 중량%의 비율로 함유하는 안료 및 알칼리 감작성 합성 수지 에멀션 또는 알칼리 비감작성 합성 수지 에멀션과 점도 증가제(들)의 혼합물로 된 접착제를 포함한다. US 2006/0100329 A1호는 a. 100 중량부의 미분 안료; b. 모노알킬술포숙시네이트, 디알킬술포숙시네이트, 에톡실화 및/또는 프로폭실화 지방 알콜의 술포숙신산 모노에스테르, 에톡실화 및/또는 프로폭실화 지방 알콜의 술포숙신산 디에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 물질 0.001∼5 중량부; c. 3∼15 중량부의 중합체 아크릴 결합제, d. 0.005∼0.4 중량부의 분산제를 함유하는 로토그라비아 인쇄 공정을 위한 종이 코팅 제제에 관한 것이다. 미분 안료 혼합물은 바람직하게는 40∼70%의 입자가 2 μm보다 미세한 로토그라비아 인쇄용 카올린을 30 중량% 이상 함유한다. US 5,861,209 A호는 코팅지와 안료를 포함하는 조성물에 관한 것으로, 상기 안료는 약 3:1 내지 약 15:1의 에스펙트 비 및 멀티모달 입도 분포를 갖는 아라고나이트 침강 탄산칼슘 입자를 포함한다. US 5,605,568 A호는 이하의 4종의 공분쇄 성분들, 즉, a. 24∼64 중량%의 CaCO3, b. 5∼48 중량%의 탈크, c. 20∼40 중량%의의 H2O, 및 d. 0.05∼1.4 중량%의 1 이상의 시판 분쇄 산 및 0.05∼1.2 중량%의 1 이상의 시판 분산제로 이루어지는 보조제 조합으로 이루어지는 CaCO3-탈크 코팅 안료 슬러리에 관한 것으로, 여기서 혼합 안료는 0.4 μm 내지 1.5 μm의 통계 평균 입경을 가진다. EP2641941호는 a) 조성물의 총 건중량을 기준으로 10 중량% 이상의 양으로 탄산칼슘 함유 물질, b) pH 8에서 -5 내지 -500 C/g 비전하를 갖는 1 이상의 음이온 하전된 빗형 중합체, c) 임의로, 조성물의 총 건중량을 기준으로 2.5 중량% 이상의 양으로 1 이상의 결합제, 및 d) 조성물의 총 건중량을 기준으로 1∼20 중량% 이상의 양으로 2가 또는 3가 양이온의 1 이상의 염을 포함하는 수성 탄산칼슘 함유 조성물에 관한 것으로, 염의 총량의 95 중량% 이상이 조성물에 용해되고 조성물의 브룩필드 점도는 20℃에서 2500 mPa·s 미만이다.
그러나, 고도로 하전된 안료의 사용으로 인한 코팅층의 불균일한 극성화 및 불균일한 코팅 중량 분포는 관찰되는 반점 및 명료도와 연색성 부족을 초래한다. 이러한 이유에서 정전기적으로 하전된 분산 탄산칼슘은 실질적으로 하전된 분산제를 포함하지 않는 클레이, 카올린 및/또는 탈크 입자에 비하여 불리하다. 따라서, 탄산칼슘은 코팅 제제에 제한된 양으로 존재하는 것을 제외하고는 일반적으로 로토그라비아 인쇄 매체의 코팅층에 부적합하다고 간주된다.
따라서, 업계에서는 만족스러운 코팅 작업성을 갖고 이용될 수 있고 개선된 광학적 및 기계적 특성을 갖는 로토그라비아 인쇄 매체가 여전히 필요하다. 특히, 휘도, 불투휘도, 광산란 및 거칠기는 유지 또는 심지어 개선되면서 누락 도트 또는 부분 형성된 도트의 양을 감소시키는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 과제는 로토그라비아 인쇄에 적합하고 선행 기술의 문제를 유의적으로 감소시키는 인쇄 매체를 제공하는 것이다. 추가의 과제는 만족스러운 코팅 작업성을 보이는 로토그라비아 인쇄 매체를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 과제는, 유사한 또는 개선된 광학적 및 기계적 특성을 갖는, 특히 휘도 및 불투휘도 및 광산란은 유지 또는 개선된 상태에서 누락 도트 또는 부분 형성된 도트의 양이 감소된 로토그라비아 인쇄 매체를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 추가의 과제는 거칠기가 유지 또는 개선된 로토그라비아 인쇄 매체를 제공하는 것이다.
상기 및 다른 과제는 본원에서 청구항 1에 정의된 바와 같은 발명 대상에 의해 해결된다.
본 출원의 일 양태에 따르면, 로토그라비아 인쇄 매체가 제공된다. 본 로토그라비아 인쇄 매체는
a) 제1면 및 뒷면을 갖는 기재, 및
b) 적어도 기재의 제1면과 접촉하는 코팅층
을 포함하고, 상기 코팅층은
i) BET 질소법으로 측정하여 4.0∼12.0 m2/g의 BET 비표면적을 갖는 입자를 포함하는, > 50.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원,
ii) 0.0∼≤ 50.0 중량부의, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료,
iii) 3.0∼6.0 중량부의 1 이상의 합성 결합제,
iv) 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 스테아레이트 염,
v) 임의로 1.0∼1.5 중량부의 1 이상의 다당류,
vi) 임의로 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 증점제, 및
vii) 임의로 0.2∼3.0 중량부의 1 이상의 분산제
로 이루어지며, 상기 코팅층 중의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 1 이상의 추가의 안료의 합이 100.0 중량부이다.
본 발명자들은 놀랍게도 상기한 본 발명에 따른 로토그라비아 인쇄 매체가 만족스러운 코팅 작업성을 보이고 개선된 광학적 및 기계적 특성을 갖는다는 것, 특히 휘도, 불투휘도(광산란) 및 거칠기가 유지되거나 또는 심지어 개선된 상태에서 누락 도트 또는 부분 형성된 도트의 양이 감소된다는 것을 발견하였다. 더 정확하게, 본 발명자들은 본원에 정의된 바와 같은 특정 조성을 갖는 코팅층에 의해 로토그라비아 인쇄 매체의 작업성과 광학적 및 기계적 특성이 개선될 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명의 다른 양태에 따르면,
a) BET 질소법으로 측정하여 4.0∼12.0 m2/g의 BET 비표면적을 갖는 입자를 포함하는, > 50.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원,
b) 0.0∼≤ 50.0 중량부의, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료,
c) 3.0∼6.0 중량부의 1 이상의 합성 결합제,
d) 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 스테아레이트 염,
e) 1 이상의 수성 용매,
f) 임의로 1.0∼1.5 중량부의 1 이상의 다당류,
g) 임의로 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 증점제, 및
h) 임의로 0.2∼3.0 중량부의 1 이상의 분산제
로 이루어지는 로토그라비아 인쇄 매체용 코팅 조성물이 제공되며, 상기 코팅 조성물 중의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 1 이상의 추가의 안료의 합은 100.0 중량부이다. 한 실시양태에 따르면, 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 10.0∼80.0 중량%, 바람직하게는 30.0∼75.0 중량%, 더 바람직하게는 40.0∼70.0 중량%, 가장 바람직하게는 45.0∼65.0 중량%의 고형분 함량을 가진다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면,
a) 제1면 및 뒷면을 갖는 기재를 제공하는 단계, 및
b) 적어도 기재의 제1면에 코팅 조성물을 도포하여 코팅층을 형성하는 단계
를 포함하는 로토그라비아 인쇄 매체의 제조 방법이 제공된다.
한 실시양태에 따르면, 본 방법은 코팅층을 건조하는 단계 c)를 추가로 포함한다. 다른 실시양태에 따르면, 코팅 조성물은 고속 코팅, 미터링 사이즈 프레스, 커튼 코팅, 분무 코팅 또는 정전 코팅에 의해, 바람직하게는 고속 코팅에 의해 도포된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 인쇄 분야, 바람직하게는 정전 어시스트(ESA)를 이용하는 로토그라비아 인쇄에서의, 로토그라비아 인쇄 매체의 용도가 제공된다.
본 발명 로토그라비아 인쇄 매체의 유리한 실시양태는 상응하는 종속 청구항들에 정의되어 있다.
한 실시양태에 따르면, 기재는 종이, 판지, 용기용 판지, 플라스틱, 셀로판, 직물, 목재, 금속, 또는 콘크리트, 바람직하게는 종이, 판지, 또는 용기용 판지에서 선택된다.
다른 실시양태에 따르면, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 백운석 및/또는 1 이상의 천연 중질 탄산칼슘(NGCC)이고, 바람직하게는 1 이상의 천연 중질 탄산칼슘(NGCC)은 대리석, 백악, 석회석 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다.
또 다른 실시양태에 따르면, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은, a) BET 질소법으로 측정하여 5.0∼10.0 m2/g의 BET 비표면적 및/또는 b) 침강법에 따라 측정하여, 2.5 μm 이하, 바람직하게는 0.1∼2.5 μm, 더 바람직하게는 0.1∼2.0 μm, 가장 바람직하게는 0.5∼2.0 μm 또는 0.2∼1.5 μm의 중량 메디안 입도(d50)를 갖거나, 또는 c) 침강법에 따라 측정하여, i) 0.7∼3.0 μm의 중량 입도(d75), ii) 0.5∼2.0 μm의 중량 메디안 입도(d50), iii) 0.1∼1.0 μm의 중량 입도(d25)를 갖고/갖거나 d) 탄산칼슘의 천연 공급원의 총 건조 중량을 기준으로, 50.0 중량% 이상, 바람직하게는 90.0 중량%, 더 바람직하게는 95.0 중량% 이상, 가장 바람직하게는 97.0 중량% 이상의 양의 탄산칼슘으로 이루어지는 입자를 포함한다.
한 실시양태에 따르면, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은, 백운석 및/또는 1 이상의 천연 중질 탄산칼슘(NGCC)을 포함하는 부스러기(crumble), 및 임의로 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로 이루어진다.
다른 실시양태에 따르면, a) 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료는, 침강 탄산칼슘(PCC), 이산화티탄 및/또는 삼산화알루미늄과 같은 금속 산화물, 삼수산화알루미늄과 같은 금속 수산화물, 설페이트, 탈크 및/또는 카올린 및/또는 카올린 클레이 및/또는 운모와 같은 실리케이트, 탄산마그네슘 및/또는 석고와 같은 카르보네이트와 같은 금속 염, 새틴 화이트 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되고/되거나, b) 1 이상의 합성 결합제는, 폴리비닐알콜, 스티렌-부타디엔 라텍스, 스티렌-아크릴레이트 라텍스, 스티렌-아크릴계 아크릴로니트릴 라텍스, 폴리비닐 아세테이트 라텍스 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되고, 바람직하게는 스티렌-부타디엔 라텍스이고/이거나, c) 1 이상의 스테아레이트 염은 1가 또는 2가 양이온의 스테아레이트 염이고, 바람직하게는 1가 또는 2가 양이온의 스테아레이트 염은 스테아르산나트륨, 스테아르산칼륨, 스테아르산칼슘, 스테아르산마그네슘, 스테아르산스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되며, 더 바람직하게는 1가 또는 2가 양이온의 스테아레이트 염은 스테아르산칼슘이다.
또 다른 실시양태에 따르면, 코팅층은, a) 51.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원, 및 b) 0.0∼49.0 중량부의 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로 이루어진다.
한 실시양태에 따르면, 1 이상의 다당류 및/또는 1 이상의 증점제 및/또는 1 이상의 분산제가 코팅층에 존재한다.
다른 실시양태에 따르면, a) 1 이상의 다당류는 전분 및/또는 구아에서 선택되고/되거나 b) 1 이상의 증점제는 에틸히드록실에틸 셀룰로오스 및/또는 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 유도체, 아크릴계 공중합체 및 이들의 혼합물에서 선택되고/되거나 1 이상의 분산제는 폴리아크릴레이트계 분산제이다.
또 다른 실시양태에 따르면, 코팅층은 1.0∼50.0 g/m2, 바람직하게는 2.0∼40.0 g/m2, 더 바람직하게는 3.0∼30.0 g/m2, 가장 바람직하게는 5.0∼20.0 g/m2의 코트 중량을 가진다.
한 실시양태에 따르면, 로토그라비아 인쇄 매체는 기재 및 적어도 기재의 제1면과 접촉하는 코팅층으로 이루어진다.
본 발명의 목적에서 이하의 용어는 이하의 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 목적에서, 용어 "기재"는, 종이, 판지, 용기용 판지, 플라스틱, 셀로판, 직물, 목재, 금속, 또는 콘크리트와 같은, 로토그라비아 인쇄에 적합한 표면을 갖는 임의의 재료로서 이해될 수 있다.
본 출원 전체를 통해, 용어 "중량부"는 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및, 존재한다면, 1 이상의 추가의 안료의 총 건조 중량에 의한 100부를 의미한다.
용어 "코팅층"은 주로 인쇄 매체의 표면에 남아있는 코팅 조성물로부터 형성, 생성, 제조된 하나 이상의 층, 피복물, 필름, 스킨 등을 의미한다.
본 발명의 의미에서 용어 "탄산칼슘의 천연 공급원"은 석회석, 대리석, 백악 또는 백운석과 같은 천연 공급원으로부터 얻어지고 예컨대 사이클론 또는 분류기에 의해 분쇄, 선별 및/또는 분급과 같은 습식 및/또는 건식 처리를 통해 가공되는 탄산칼슘-함유 물질을 의미한다.
본 발명의 의미에서 분체의 "비표면적(SSA)"은 분체의 표면적을 분체의 질량으로 나눈 것으로서 정의된다. 본원에서 사용될 때, 비표면적은 BET 등온선(ISO 9277:2010)을 이용하여 흡착에 의해 측정되며 m2/g으로 표시된다.
본 발명의 의미에서 "안료"는 광물 안료 또는 합성 안료일 수 있다. 본 발명의 목적에서, "광물 안료"는 뚜렷한 무기 화학 조성 및 특징적인 결정성 및/또는 비결정성 구조를 갖는 고체 물질이고, "합성 안료"는 예컨대 중공구 중합체 안료와 같은 중합체계 가소성 안료 또는 침강 탄산칼슘(PCC)이다. 본 발명의 의미에서 "침강 탄산칼슘"(PCC)은 일반적으로 수성 환경에서 이산화탄소와 석회의 반응 후 침전에 의해 또는 수중에서 칼슘 및 카르보네이트 이온 공급원의 침전에 의해 얻어지는 합성된 물질이다.
본 발명에서 사용될 때 용어 "결합제"는 혼합물 중의 2 이상의 다른 물질, 예컨대, 코팅 조성물에 함유된 코팅 안료 입자를 결합시키고 이들을 기재의 표면 물질에 접착시키는 데 사용되는 화합물이다.
본 발명의 의미에서 용어 "증점제"는 코팅 조성물의 점도를 원하는 값으로 증가시키는 데 사용되는 첨가제를 의미한다.
본 발명의 목적에서, 액체 코팅 조성물과 관련하여 용어 "점도"는 브룩필드 점도를 의미한다. 브룩필드 점도는 100 rpm에서 23℃에서 브룩필드 점도계에 의해 측정될 수 있으며 mPaㆍs로 표시된다.
본 명세서 전체를 통해, 안료 입자의 "입도"는 그 입도 분포에 의해 개시된다. dx 값은 입자의 x 중량%가 dx보다 작은 직경을 갖는 기준 직경을 나타낸다. 이것은 d20 값은 전체 입자의 20.0 중량%가 더 작은 입도이고 d75 값은 전체 입자의 75.0 중량%가 더 작은 입도임을 의미한다. 그래서, d50 값은 중량 메디안 입도로서, 즉 전체 입자의 50.0 중량%가 이 입도보다 크거나 작다. 본 발명의 목적에서 입도는 달리 명시하지 않는 한 중량 메디안 입도(d50)로서 표시된다. 중량 메디안 입도(d50) 값을 측정하기 위하여 미국 Micromeritics Instrument Corporation사의 SedigraphTM 5120 또는 SedigraphTM 5100 장치가 이용될 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에서 "포함하는"이란 용어가 사용되는 경우, 이것은 다른 요소를 제외하지 않는다. 본 발명의 목적에서, 용어 "이루어지는"은 용어 "포함하는"의 바람직한 실시양태인 것으로 간주된다. 이하에서 군이 적어도 일정 수의 실시양태를 포함하는 것으로 정의되는 경우, 이것은 바람직하게는 이들 실시양태만으로 이루어지는 군을 개시하는 것으로 이해될 수 있다.
단수 명사를 언급할 때 정관사 또는 부정관사가 사용되는 경우, 이것은 특별히 달리 언급하지 않는 한 복수의 명사를 포함한다.
"얻을 수 있는" 또는 "정의할 수 있는" 및 "얻어지는" 또는 "정의되는"과 같은 용어는 상호대체적으로 사용된다. 이것은 예컨대 문맥이 명확히 달리 지시하지 않는다면 바람직한 실시양태로서 용어 "얻어지는" 또는 "정의되는"에 의하여 항상 한정된 이해가 포함될지라도 용어 "얻어지는"은 예를 들어 한 실시양태가 예컨대 용어 "얻어지는"에 이어지는 단계들의 순서에 의하여 얻어져야 한다는 것을 지시하는 의미가 아님을 의미한다.
이하에서는 본 발명 로토그라비아 인쇄 매체의 상세 및 바람직한 실시양태를 더 상세히 개시한다. 이들 기술적 상세 및 실시양태는 상기 로토그라비아 인쇄 매체의 제조를 위한 본 발명 방법, 본 발명 코팅 조성물 및 그 용도에도 적용된다는 것을 이해하여야 한다.
로토그라비아 인쇄 매체
본 발명의 포인트 a)에 따르면, 로토그라비아 인쇄 매체는 제1면 및 뒷면을 갖는 기재를 포함한다.
기재는 코팅층을 위한 지지체 역할을 할 수 있고, 불투명, 반투명 또는 투명일 수 있다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 기재는 종이, 판지, 용기용 판지, 플라스틱, 셀로판, 직물, 목재, 금속, 또는 콘크리트로부터 선택된다. 바람직하게는, 기재는 종이, 판지, 또는 용기용 판지이다.
종이 기재는 목재를 포함하지 않거나 또는 목재를 함유하는 종이일 수 있다. 바람직하게는, 종이 기재는 목재를 함유하는 종이이다. 종이 기재를 구성하는 적합한 펄프는, 예컨대, 천연 펄프, 재생 펄프, 합성 펄프 등, 및 이들의 혼합물일 수 있다. 필요하다면, 제지에 일반적으로 사용되는 사이징제, 종이 강도 증대제, 필터, 대전방지제, 형광 증백제, 및 염료와 같은 여러가지 첨가제를 종이 기재에 포함시킬 수 있다. 또한, 종이 기재는 표면 사이징제, 표면 종이 강도 증대제, 형광 증백제, 대전방지제, 염료, 앵커제 등으로 프리코팅될 수 있다. 필요하다면, 제지 중 또는 제지 후 캘린더링 장치를 이용하여 통상의 방식으로 표면 평탄화 처리를 종이 기재에 실시할 수 있다.
판지 기재는 카톤보드 또는 박스보드, 골판지, 또는 크로모보드와 같은 비포장 판지, 또는 드로잉 판지를 포함할 수 있다. 용기용 판지 기재는 라이너보드 및/또는 마분지 원지(corrugating medium)를 포함한다. 라이너보드 및 마분지 원지는 파형 보드의 제조에 사용된다.
종이, 판지, 또는 용기용 판지 기재는 10∼1000 g/m2, 바람직하게는 15∼800 g/m2, 더 바람직하게는 20∼700 g/m2, 더욱 더 바람직하게는 25∼600 g/m2, 가장 바람직하게는 30∼500 g/m2의 평량(basis weight)을 가질 수 있다.
다른 실시양태에 따르면, 기재는 플라스틱 기재이다. 적당한 플라스틱 재료는, 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트 수지 또는 불소-함유 수지이다. 적당한 폴리에스테르의 에는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(에틸렌 나프탈레이트) 또는 폴리(에스테르 디아세테이트)이다. 불소-함유 수지의 예는 폴리(테트라플루오로 에틸렌)이다. 플라스틱 기재는 광물 필러, 유기 안료, 무기 안료, 또는 이들의 혼합물로 채워질 수 있다.
기재는 상기 언급한 재료의 단일층으로 이루어지거나 또는 동일한 재료 또는 상이한 재료의 몇몇 서브층을 갖는 층 구조를 포함할 수 있다. 한 실시양태에 따르면, 기재는 하나의 층으로 구조화된다. 다른 실시양태에 따르면 기재는 2 이상의 서브층, 바람직하게는 3개, 5개, 또는 7개의 서브층으로 구조화된다. 바람직하게는 기재의 서브층은 종이, 판지, 용기용 판지 및/또는 플라스틱으로 제조된다.
한 예시적 실시양태에 따르면, 기재는 평탄형 서브층 및 예컨대 파형 구조와 같은 비평탄형 구조를 갖는 서브층을 포함하는 2개의 서브층으로 구조화된다. 다른 예시적 실시양태에 따르면, 기재는 2개의 평탄형 외측 서브층 및 예컨대 파형 구조와 같은 비평탄형 구조를 갖는 중간 서브층을 포함하는 3개의 서브층으로 구조화된다. 다른 예시적 실시양태에 따르면, 기재는 2개의 평탄형 외측 서브층, 평탄형 중간 서브층 및 외측 서브층과 중간 서브층 사이에 예컨대 파형 구조와 같은 비평탄형 구조를 갖는 2개의 서브층을 포함하는 5개의 서브층으로 구조화된다. 또 다른 실시양태에 따르면, 2개의 평탄형 외측 서브층, 2개의 평탄형 중간 서브층 및 예컨대 파형 구조와 같은 2개의 비평탄형 구조를 갖는 3개의 서브층을 포함하는 7개의 서브층으로 구조화되며, 여기서 2개의 비평탄형 서브층은 외측 서브층과 중간 서브층 사이에 있고 1개의 비평탄형 서브층은 2개의 중간 서브층 사이에 있다. 그러나, 본 발명에 따른 로토그라비아 인쇄 매체의 기재는 임의의 다른 적합한 단층 또는 다층 구조를 포함할 수 있다.
로토그라비아 인쇄 매체의 기재는 0.01∼10 mm, 0.06∼1 mm, 또는 0.03∼0.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 바람직한 실시양태에 따르면, 기재의 두께는 0.05∼0.3 mm이다.
한 실시양태에 따르면, 기재는 바람직하게는 탄산염으로, 더 바람직하게는 탄산칼슘으로, 가장 바람직하게는 침강 탄산칼슘, 개질 탄산칼슘 또는 중질 탄산칼슘, 또는 이들의 혼합물로 프리코팅된다. 이러한 프리코트는 본 발명 인쇄 매체의 인쇄 광학 밀도 및 인쇄 광택을 개선시킬 수 있다.
이와는 다르게, 기재는 프리코팅을 갖지 않는다. 즉, 코팅층은 적어도 기재의 제1면에 직접 적용된다.
본 발명의 포인트 b)에 따르면, 로토그라비아 인쇄 매체는 적어도 기재의 제1면과 접촉하는 코팅층을 포함한다.
한 실시양태에 따르면, 로토그라비아 인쇄 매체는 기재 및 적어도 기재의 제1면과 접촉하는 코팅층으로 이루어진다.
본 발명의 의미에서 용어 "적어도" 기재의 제1면은 제1 코팅층이 기재의 제1면과 접촉하고 임의로 제2 코팅층이 기재의 뒷면과 접촉할 수 있음을 의미한다.
제1 및 제2 코팅층은 동일하거나 상이한 조성일 수 있다고 이해된다. 바람직하게는, 제1 및 제2 코팅층은 동일한 조성이다.
본 발명의 한 실시양태에서, 로토그라비아 인쇄 매체는 기재의 제1면과 접촉하는 제1 코팅층을 포함한다. 이와는 다르게, 로토그라비아 인쇄 매체는 기재의 제1면과 접촉하는 제1 코팅층 및 기재의 뒷면과 접촉하는 제2 코팅층을 포함한다. 예컨대, 로토그라비아 인쇄 매체는 기재 및 기재의 제1면과 접촉하는 제1 코팅층을 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어지거나, 또는 로토그라비아 인쇄 매체는 기재 및 기재의 제1면과 접촉하는 제1 코팅층 및 기재의 뒷면과 접촉하는 제2 코팅층을 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
따라서, 기재는 적어도 제1면에 코팅층을 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어지며 임의로 제2 코팅층이 기재의 뒷면과 접촉할 수 있다. 바람직하게는, 기재는 제1면에 제1 코팅층 및 기재의 뒷면에 제2 코팅층을 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 코팅층의 기능은 잉크의 안료 입자를 보유하는 것이다.
로토그라비아 인쇄에 사용되는 잉크 조성물은 일반적으로 용매 또는 담지액, 염료 또는 안료, 습윤제, 유기 용매, 세제, 증점제, 보존제 등을 포함하는 액체 조성물이다. 바람직하게는, 용매 또는 담지액은 수계, 즉, 용매 또는 담지액 중의 물의 양이 이것에 함유되는 유기 용매 및/또는 휘발성 유기 화합물의 양보다 많다. 주로 유기 용매 및/또는 휘발성 유기 화합물을 함유하는 잉크와 달리, 수계 잉크는 환경 문제가 더 적을 수 있다.
본 발명 로토그라비아 인쇄 매체의 코팅층의 조성에 따라, 인쇄 잉크는 코팅층의 충분한 습윤을 보장하는 계면활성제와 같은 추가의 첨가제를 필요로 할 수 있다. 이와는 다르게 또는 추가적으로, 본 발명 로토그라비아 인쇄 매체의 코팅층은 충분한 습윤이 보장되도록 구성될 수 있다. 당업자는 이러한 잉크 조성물 및/또는 코팅층 조성물을 적당히 선택하는 방법을 안다.
코팅층은 적어도 1.0 μm, 바람직하게는 적어도 5.0 μm, 더 바람직하게는 적어도 7.0 μm, 더욱 더 바람직하게는 적어도 10.0 μm, 가장 바람직하게는 적어도 12.0 μm의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 코팅층의 두께는 1.0 μm 내지 15.0 μm의 범위, 더 바람직하게는 5.0 μm 내지 10.0 μm의 범위, 가장 바람직하게는 7.0 μm 내지 10.0 μm의 범위, 더욱 더 바람직하게는 15.0 μm 내지 90.0 μm의 범위, 가장 바람직하게는 20.0 μm 내지 75.0 μm의 범위이다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 코팅층의 코트 중량은 1.0∼50.0 g/m2, 바람직하게는 2.0∼40.0 g/m2, 더 바람직하게는 3.0∼30.0 g/m2, 가장 바람직하게는 5.0∼20.0 g/m2이다. 예컨대, 코팅층의 코트 중량은 5.0∼10.0 g/m2이다.
기재가 제1면에 제1 코팅층 및 기재의 뒷면에 제2 코팅층을 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어지는 경우, 제1 및 제2 코팅층의 코트 중량은 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게는, 제1 및 제2 코팅층의 코트 중량은 동일하다. 예컨대, 제1 코팅층의 코트 중량은 5.0∼10.0 g/m2이고 제2 코팅층의 코트 중량은 5.0∼10.0 g/m2이다.
코트 중량이 "동일"하다는 말은 제1 코팅층의 코트 중량이 제2 코팅층의 코트 중량과 2.0 g/m2 이하, 바람직하게는 1.5 g/m2 이하, 가장 바람직하게는 1.0 g/m2 이하로 상이하다는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명 로토그라비아 인쇄 매체의 코팅층은
i) BET 질소법으로 측정하여 4.0∼12.0 m2/g의 BET 비표면적을 갖는 입자를 포함하는, > 50.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원,
ii) 0.0∼≤ 50.0 중량부의, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료,
iii) 3.0∼6.0 중량부의 1 이상의 합성 결합제,
iv) 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 스테아레이트 염,
v) 임의로 1.0∼1.5 중량부의 1 이상의 다당류,
vi) 임의로 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 증점제, 및
vii) 임의로 0.2∼3.0 중량부의 1 이상의 분산제
로 이루어지고, 코팅층 중의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 1 이상의 추가의 안료의 합은 100.0 중량부이다.
본 발명자들은 놀랍게도 상기 정의된 특성을 갖는 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원을 포함하는 코팅층으로 기재를 코팅하는 경우 로토그라비아 인쇄 동안 인쇄 작업성 및 로토그라비아 인쇄 매체의 광학적 및 기계적 특성이 개선될 수 있음을 발견하였다.
본 발명의 의미에서 "1 이상의" 탄산칼슘의 천연 공급원이라는 말은, 탄산칼슘의 천연 공급원이 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원을 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어짐을 의미한다.
본 발명의 한 실시양태에서, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 하나의 탄산칼슘의 천연 공급원을 포함하고, 바람직하게는 하나의 탄산칼슘의 천연 공급원으로 이루어진다. 이와는 다르게, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 2 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원을 포함하고, 바람직하게는 2 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원으로 이루어진다. 예컨대, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 2 또는 3의 탄산칼슘의 천연 공급원을 포함하고, 바람직하게는 2 또는 3의 탄산칼슘의 천연 공급원으로 이루어진다.
바람직하게는, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 하나의 탄산칼슘의 천연 공급원을 포함하고, 더 바람직하게는 하나의 탄산칼슘의 천연 공급원으로 이루어진다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 백운석 및/또는 1 이상의 천연 중질 탄산칼슘(NGCC)이다.
본 발명의 의미에서 "백운석"은 CaMg(CO3)2의 화학 조성을 갖는 탄산 칼슘-마그네슘-광물("CaCO3ㆍMgCO3")이다. 백운석 광물은 백운석의 총 중량을 기준으로 적어도 30.0 중량%의 MgCO3, 바람직하게는 35.0 중량% 초과, 40.0 중량% 초과, 일반적으로 45.0∼46.0 중량%의 MgCO3를 함유한다.
본 발명의 의미에서 "천연 중질 탄산칼슘"(NGCC)은, 석회석, 대리석, 백악 또는 이들의 혼합물과 같은 천연 공급원으로부터 얻어지고, 예를 들어 사이클론 또는 분류기에 의하여, 분쇄(grinding), 선별(screening) 및/또는 분별(fractionation)과 같은 습식 및/또는 건식 처리를 통해 가공되는 탄산칼슘이다.
한 실시양태에 따르면 NGCC는 건식 분쇄에 의해 얻어진다. 본 발명의 다른 실시양태에 따르면 NGCC는 습식 분쇄 및 후속되는 건조에 의해 얻어진다.
일반적으로, 분쇄 단계는 예컨대 세분쇄가 주로 보조체와의 충격으로 이루어지는 조건에서 임의의 종래의 분쇄 장치로, 즉, 볼밀, 로드밀, 진동밀, 롤 크러셔, 원심 충격밀, 수직 비드밀, 어트리션 밀, 핀밀, 해머밀, 분쇄기, 파쇄기, 해쇄기, 나이프 커터 또는 당업자에게 공지된 다른 이러한 장비 중 하나 이상에서 실시될 수 있다. 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원이 습식 중질 탄산칼슘의 천연 공급원을 포함하는 경우, 분쇄 단계는 자생적 분쇄가 일어나는 조건에서 및/또는 수평 볼 밀링 및/또는 당업자에게 공지된 다른 이러한 방법에 의해 수행될 수 있다. 이렇게 얻어지는 습식 가공된 중질 탄산칼슘 함유 물질은 세정되고 건조 전에 잘 알려진 방법, 예컨대 응집, 여과 또는 강제 증발에 의해 탈수될 수 있다. 후속 건조 단계는 분무 건조와 같은 단일 단계로 또는 2 단계 이상으로 실시될 수 있다. 또한, 이러한 탄산칼슘 물질은 불순물을 제거하기 위하여 (부유, 표백 또는 자성 분리 단계와 같은) 선광 단계를 거치는 것이 통상이다.
예컨대, NGCC는 대리석, 백악, 석회석 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다. 한 바람직한 실시양태에서, NGCC는 대리석 또는 백악이다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원의 총 건조 중량을 기준으로, 50.0 중량% 이상, 바람직하게는 90.0 중량%, 더 바람직하게는 95.0 중량% 이상, 가장 바람직하게는 97.0 중량% 이상의 양의 탄산칼슘으로 이루어지는 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원에 관해서 용어 "건조"는 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원의 중량에 대하여 0.3 중량% 미만의 물을 갖는 물질인 것으로 이해된다. 물%는 전해식 Karl Fischer 측정 방법에 따라 측정되며, 여기서 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 220℃로 가열되고, 증기로서 방출되고 질소 가스 흐름(100 ml/min)을 이용하여 단리되는 물 함량은 전해식 Karl Fischer 단위로 측정된다.
1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 바람직하게는 침강법으로 측정하여 2.5 μm 이하의 중량 메디안 입도(d50)를 갖는 입자를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
본 발명의 한 실시양태에서, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은, 침강법으로 측정하여, 바람직하게는 0.1∼2.5 μm, 더 바람직하게는 0.1∼2.0 μm, 가장 바람직하게는 0.5∼2.0 μm 또는 0.2∼1.5 μm의 중량 메디안 입도(d50)를 갖는 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
추가로 또는 별법으로, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 침강법으로 측정하여 i) 0.7∼3.0 μm의 중량 입도(d75), ii) 0.5∼2.0 μm의 중량 메디안 입도(d50), iii) 0.1∼1.0 μm의 중량 입도(d25)를 갖는 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
추가로 또는 별법으로, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 침강법으로 측정하여 그 적어도 50.0 중량%, 바람직하게는 적어도 55.0 중량%, 더 바람직하게는 적어도 58.0 중량%, 가장 바람직하게는 58.0∼70.0 중량%가 2.5 μm 미만, 더 바람직하게는 2.0 μm 미만, 더욱 더 바람직하게는 1.5 μm 미만, 가장 바람직하게는 1.0 μm 미만의 중량 메디안 입도를 갖는 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 예컨대 9.5 μm 미만의 톱 커트를 갖는 입자를 포함할 수 있고, 바람직하게는 이것을 이루어질 수 있다. 본원에서 사용될 때, 용어 "톱 커트" (또는 톱 사이즈)는 물질 입자의 적어도 98.0 중량%가 그 사이즈보다 작은 입도 값을 의미한다. 바람직하게는, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 8.0 μm 미만, 더 바람직하게는 7.5 μm 미만의 톱 커트를 갖는 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 예컨대, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 3.5 μm 미만, 더 바람직하게는 3.0 μm 미만, 가장 바람직하게는 2.5 μm 미만의 톱 커트를 갖는 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 BET 비표면적이 BET 질소법으로 측정하여 4.0∼12.0 m2/g인 입자를 포함한다는 것이 본 발명의 한 요건이다. 바람직하게는, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 BET 비표면적이 BET 질소법으로 측정하여 4.0∼12.0 m2/g인 입자로 이루어진다.
한 실시양태에서 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 BET 비표면적이 BET 질소법으로 측정하여 5.0∼10.0 m2/g인 입자를 포함한다. 바람직하게는, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 BET 비표면적이 BET 질소법으로 측정하여 5.0∼10.0 m2/g인 입자로 이루어진다.
한 실시양태에서 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 백운석 및/또는 1 이상의 천연 중질 탄산칼슘(NGCC)을 포함하는 부스러기, 및 임의로 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로 이루어진다.
본 발명의 목적에서, 용어 "부스러기"는 부스러기가 부스러기의 총 중량을 기준으로 78.0 중량% 내지 90.0 중량%의 고형분 함량을 갖도록 하는 수분 및 1 이상의 탄산칼슘 공급원을 포함하는 복수의 입자로 구성된 물질을 의미한다.
바람직하게는, 부스러기는 백운석 및/또는 1 이상의 천연 중질 탄산칼슘(NGCC)으로 이루어진다. 예컨대, 부스러기는 1 이상의 천연 중질 탄산칼슘(NGCC)으로 이루어진다. 본 발명의 한 실시양태에서, 1 이상의 천연 중질 탄산칼슘(NGCC)은 대리석, 백악, 석회석 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다.
부스러기 바람직하게는 BET 비표면적이 BET 질소법으로 측정하여 4.0∼12.0 m2/g, 바람직하게는 5.0∼10.0 m2/g인 입자를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
추가로 또는 별법으로, 부스러기는 침강법으로 측정하여 중량 메디안 입도(d50)가 바람직하게는 0.5∼2.0 μm인 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
본 발명의 한 실시양태에서, 부스러기는 침강법으로 측정하여 중량 메디안 입도(d50)가 바람직하게는 0.5∼1.9 μm, 더 바람직하게는 0.6∼1.8 μm, 가장 바람직하게는 0.7∼1.8 μm인 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
추가로 또는 별법으로, 부스러기는 침강법으로 측정하여 중량 입도(d75)가 0.7∼3.0 μm인 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 본 발명의 한 실시양태에서, 부스러기는 침강법으로 측정하여 중량 입도(d75)가 0.7∼2.9 μm, 가장 바람직하게는 0.7∼2.8 μm인 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
추가로 또는 별법으로, 부스러기는 침강법으로 측정하여 중량 입도(d25)가 0.1∼1.0 μm인 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 본 발명의 한 실시양태에서, 부스러기는 침강법으로 측정하여 중량 입도(d25)가 0.1∼0.9 μm, 가장 바람직하게는 0.15∼0.8 μm인 입자를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
한 실시양태에 따르면, 부스러기는 바람직하게는 침강법에 따라 측정하여 i) 0.7∼3.0 μm의 중량 입도(d75), ii) 0.5∼2.0 μm의 중량 메디안 입도(d50), 및 iii) 0.1∼1.0 μm의 중량 입도(d25)를 갖는 입자를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
바람직하게는, 부스러기는 바람직하게는 침강법에 따라 측정하여 i) 0.7∼2.9 μm의 중량 입도(d75), ii) 0.5∼1.9 μm의 중량 메디안 입도(d50), 및 iii) 0.1∼0.9 μm의 중량 입도(d25)를 갖는 입자를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 더 바람직하게는, 부스러기는 바람직하게는 침강법에 따라 측정하여 i) 0.7∼2.8 μm의 중량 입도(d75), ii) 0.6∼1.8 μm의 중량 메디안 입도(d50), 및 iii) 0.15∼0.8 μm의 중량 입도(d25)를 갖는 입자를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
추가로 또는 별법으로, 부스러기는 바람직하게는 그 적어도 30.0 중량%, 바람직하게는 적어도 50.0 중량%, 더 바람직하게는 적어도 58.0 중량%, 가장 바람직하게는 58.0∼95.0 중량%가 침강법에 따라 측정하여 2.0 μm 이하, 더 바람직하게는 1.8 μm 이하, 더욱 더 바람직하게는 1.5 μm 이하, 가장 바람직하게는 1.0 μm 이하의 중량 입도를 갖는 입자를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
예컨대, 부스러기는 바람직하게는 그 적어도 30.0∼85.0 중량%, 바람직하게는 50.0∼85.0 중량%, 가장 바람직하게는 58.0∼85.0 중량%가 침강법에 따라 측정하여 1.0 μm 이하의 중량 입도를 갖는 입자를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
추가로 또는 별법으로, 부스러기는 바람직하게는 그 적어도 50.0∼95.0 중량%, 바람직하게는 58.0∼95.0 중량%, 가장 바람직하게는 80.0∼95.0 중량%가 침강법에 따라 측정하여 2.0 μm 이하의 중량 입도를 갖는 입자를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
부스러기는 바람직하게는 예컨대 9.5 μm 이하의 제어된 낮은 톱 커트를 갖는 입자를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 본원에서 사용될 때, 용어 "톱 커트" (또는 톱 사이즈)는 물질 입자의 적어도 98.0 중량%가 그 사이즈보다 작은 입도 값을 의미한다. 바람직하게는, 부스러기는 바람직하게는 8.0 μm 이하, 더 바람직하게는 7.5 μm 이하의 톱 커트를 갖는 입자를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 예컨대, 부스러기는 바람직하게는 6.0 μm 이하, 더 바람직하게는 5.0 μm 이하의 톱 커트를 갖는 입자를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
부스러기는 비 고형분 함량(specific solids content)을 가진다고 이해된다. 바람직하게는, 부스러기는 고형분 함량이 부스러기의 총 중량을 기준으로 78.0 중량% 내지 90.0 중량%이다. 더 바람직하게는, 부스러기는 고형분 함량이 부스러기의 총 중량을 기준으로 80.0 중량% 내지 88.0 중량%이다.
본 발명의 한 실시양태에서, 부스러기는 입자가 접근할 수 있는 표면적의 적어도 일부에 소수화제를 포함하는 처리층을 포함한다.
재료의 "접근할 수 있는" 표면적이란 말은 수용액, 현탁액, 분산액 또는 소수화제와 같은 반응성 분자의 액상과 접촉하는 재료 표면의 일부를 의미한다.
바람직하게는, 소수화제는 C4 내지 C24의 탄소 원자 총량을 갖는 지방족 카르복실산 및/또는 이의 반응 생성물 및/또는 치환기에 C2 내지 C30의 탄소 원자 총량을 갖는 선형, 분지형, 지방족 및 환식 군에서 선택되는 기로 일치환된 숙신산 무수물로 이루어지는 1 이상의 일치환된 숙신산 무수물 및/또는 이의 반응 생성물 및/또는 하나 이상의 인산 모노에스테르의 인산 에스테르 블렌드 및/또는 이의 반응 생성물 및 하나 이상의 인산 디에스테르 및/또는 이의 반응 생성물이다.
본 발명의 의미에서 지방족 카르복실산의 "반응 생성물"이란 말은 1 이상의 탄산칼슘의 공급원과 1 이상의 지방족 카르복실산을 접촉시킴으로써 얻어지는 생성물을 의미한다. 상기 반응 생성물은 적용되는 1 이상의 지방족 카르복실산의 적어도 일부와 탄산칼슘의 공급원의 표면에 위치하는 반응성 분자 사이에 형성된다.
더 바람직하게는, 소수화제는 스테아르산 및/또는 이의 반응 생성물과 같은 C4 내지 C24의 탄소 원자 총량을 갖는 지방족 카르복실산 및/또는 이의 반응 생성물이다.
부스러기는 특히 수분 흡수능이 낮은 것이 특징이다.
물질의 "수분 흡수능"은 소정의 습한 분위기에 노출시 특정 시간 내에 상기 물질의 표면에 흡수되는 수분의 양을 의미하며 mg/g으로 표현된다.
예컨대, 부스러기는, 23℃의 온도에서 48 시간 동안 50%의 상대 습도 분위기에 노출 후 건조 부스러기의 그 전체 표면 수분 레벨이 0.6 mg/g 이하, 바람직하게는 0.5 mg/g 이하, 더 바람직하게는 0.4 mg/g 이하, 가장 바람직하게는 0.3 mg/g 이하이도록 하는 수분 흡수능을 가진다.
추가로 또는 별법으로, 부스러기는 부스러기의 총 건중량을 기준으로 0.2 중량% 내지 0.6 중량%, 바람직하게는 0.2 중량% 내지 0.4 중량%, 가장 바람직하게는 0.25 중량% 내지 0.35 중량%의 수분 함량을 가진다.
부스러기는 우수한 광학적 특성을 제공한다. 특히, 부스러기는 ISO 2469 표준에 따라 측정하여 적어도 85.0%, 더 바람직하게는 적어도 87.0%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 89.0%, 가장 바람직하게는 적어도 91.0%의 백색도(R457)를 가진다. 예컨대, 부스러기는 ISO 2469 표준에 따라 측정하여 85.0∼99.0%, 바람직하게는 87.0∼99.0%, 더 바람직하게는 89.0∼99.0%, 가장 바람직하게는 91.0%∼99.0%의 백색도(R457)를 가진다. 가장 바람직하게는, 부스러기는 ISO 2469 표준에 따라 측정하여 적어도 93.0%, 예컨대 93.0∼99.0%의 백색도(R457)를 가진다.
추가로 또는 별법으로, 부스러기는 DIN 6167에 따라 3.0 미만, 바람직하게는 2.5 미만, 더 바람직하게는 2.0 미만, 가장 바람직하게는 1.5 미만의 황색 지수를 가진다.
한 실시양태에 따르면, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원의 수성 현탁액에서 유래한다. 본 발명의 한 실시양태에 따르면, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원의 수성 현탁액은 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원의 수성 현탁액의 총 중량을 기준으로 10.0 중량% 내지 82.0 중량%, 바람직하게는 50.0 중량% 내지 81.0 중량%, 가장 바람직하게는 50.0 중량% 내지 78.0 중량%의 고형분 함량을 가진다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원의 수성 현탁액은, 바람직하게는 고형분 함량이 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원의 수성 현탁액의 총 중량을 기준으로 50.0 중량% 내지 78.0 중량%인 1 이상의 분산된 탄산칼슘의 천연 공급원의 농축된 수성 현탁액이다.
1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원이 부스러기로 이루어지는 경우, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 바람직하게는 건조 형태로 존재한다.
1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원에 더하여, 코팅층은 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료를 포함할 수 있다.
본 발명의 의미에서 제지에 적합한 "1 이상의" 추가의 안료는, 안료가 하나 이상의 안료를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다는 것을 의미한다.
본 발명의 한 실시양태에서, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료는 하나의 안료를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 이와는 다르게, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료는 2 이상의 안료를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 예컨대, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료는 2 또는 3의 안료를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
바람직하게는, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료는 제지에 적합한 하나의 추가의 안료를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
한 실시양태에서 코팅층은 제지에 적합한 추가의 안료를 포함하지 않는다.
코팅층이 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료를 함유하는 경우, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료는 침강 탄산칼슘(PCC), 이산화티탄 및/또는 삼산화알루미늄과 같은 금속 산화물, 삼수산화알루미늄과 같은 금속 수산화물, 설페이트, 탈크 및/또는 카올린 및/또는 카올린 클레이 및/또는 운모와 같은 실리케이트, 탄산마그네슘 및/또는 석고와 같은 카르보네이트와 같은 금속 염, 새틴 화이트 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다.
본 발명의 의미에서 "침강 탄산칼슘"(PCC)은 일반적으로 수성 환경에서 이산화탄소와 석회의 반응 후 침전에 의해 또는 수중에서 칼슘 및 카르보네이트 이온 공급원의 침전에 의해 얻어지는 합성 물질이다. PCC는 아라고나이트, 바테라이트 및 방해석 광물학적 결정형 중 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는, PCC는 아라고나이트, 바테라이트 및 방해석 광물학적 결정형 중 하나이다.
아라고나이트는 보통 침상형으로 존재하고, 반면에 바테라이트는 육방정계에 속한다. 방해석은 편삼각면체, 각기둥, 구 및 능면체 형태를 형성할 수 있다. PCC는 상이한 방법들, 예컨대 이산화탄소에 의한 침전, 소다석회 공정, 또는 PCC가 암모니아 제조의 부산물인 솔베이 공정에 의해 제조될 수 있다. 얻어지는 PCC 슬러리는 기계적으로 탈수되고 건조될 수 있다.
코팅층이 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료를 함유하는 경우, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료는 바람직하게는 침강 탄산칼슘(PCC)이다.
코팅층 중의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 1 이상의 추가의 안료의 합은 100.0 중량부이다.
코팅층이 > 50.0 내지 100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 0.0∼≤ 50.0 중량부의 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로 이루어진다는 것은 본 발명의 한 요건이다.
예컨대, 코팅층은 51.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 0.0∼49.0 중량부의 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로 이루어진다.
한 실시양태에서 코팅층은 60.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 0.0∼40.0 중량부의 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료, 바람직하게는 70.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 0.0∼30.0 중량부의 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료, 더 바람직하게는 80.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 0.0∼20.0 중량부의 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료, 가장 바람직하게는 90.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 0.0∼10.0 중량부의 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로 이루어진다.
예컨대, 코팅층은 60.0∼99.9 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 0.1∼40.0 중량부의 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료, 바람직하게는 70.0∼99.9 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 0.1∼30.0 중량부의 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료, 더 바람직하게는 70.0∼90.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 10.0∼30.0 중량부의 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료, 가장 바람직하게는 70.0∼80.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 20.0∼30.0 중량부의 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로 이루어진다.
예컨대, 코팅층은 60.0∼99.9 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로서 0.1∼40.0 중량부의 침강 탄산칼슘(PCC), 바람직하게는 70.0∼99.9 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로서 0.1∼30.0 중량부의 침강 탄산칼슘(PCC), 더 바람직하게는 70.0∼90.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로서 10.0∼30.0 중량부의 침강 탄산칼슘(PCC), 가장 바람직하게는 70.0∼80.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로서 20.0∼30.0 중량부의 침강 탄산칼슘(PCC)으로 이루어진다.
한 실시양태에서, 코팅층은 부스러기 형태로 60.0∼99.9 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로서 0.1∼40.0 중량부의 카올린 또는 탈크, 바람직하게는 부스러기 형태로 70.0∼99.9 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로서 0.1∼30.0 중량부의 카올린 또는 탈크, 더 바람직하게는 부스러기 형태로 70.0∼90.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로서 10.0∼30.0 중량부의 카올린 또는 탈크, 가장 바람직하게는 부스러기 형태로 70.0∼80.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로서 20.0∼30.0 중량부의 카올린 또는 탈크로 이루어진다.
대체 실시양태에 따르면, 코팅층은 부스러기 형태로 75.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로서 25.0 중량부의 카올린 및/또는 탈크로 이루어진다. 바람직하게는, 코팅층은 부스러기 형태로 75.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로서 25.0 중량부의 카올린 또는 탈크로 이루어진다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 코팅층은 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료를 포함하지 않는다. 즉, 코팅층은, BET 질소법으로 측정하여 4.0∼12.0 m2/g의 BET 비표면적을 갖는 입자를 포함하는, 100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원으로 이루어진다.
코팅층은 1 이상의 합성 결합제를 더 함유한다.
본 발명의 의미에서 "1 이상의" 합성 결합제란 말은, 합성 결합제가 하나 이상의 합성 결합제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어짐을 의미한다.
본 발명의 한 실시양태에서, 1 이상의 합성 결합제는 하나의 합성 결합제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 이와는 다르게, 1 이상의 합성 결합제는 2 이상의 합성 결합제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 예컨대, 1 이상의 합성 결합제는 2 또는 3의 합성 결합제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
바람직하게는, 1 이상의 합성 결합제는 하나의 합성 결합제를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
당업자에게 공지되어 있는 임의의 적합한 합성 결합제가 본 발명의 코팅층에 사용될 수 있다. 예컨대, 1 이상의 합성 결합제는, 예컨대, 폴리비닐알콜, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리옥사졸린, 폴리비닐아세테이트 라텍스, 부분 가수분해된 폴리비닐 아세테이트/비닐 알콜, 폴리아크릴아미드, 폴리알킬렌 옥시드, 술폰화 또는 인산화 폴리에스테르 및 폴리스티렌, 및 이들의 혼합물과 같은 친수성 중합체일 수 있다. 소수성 물질, 예컨대, 스티렌-부타디엔 라텍스, 스티렌-아크릴레이트 라텍스, 스티렌-아크릴계 아크릴로니트릴 라텍스, 폴리우레탄 라텍스, 폴리에스테르 라텍스, 폴리(n-부틸 아크릴레이트), 폴리(n-부틸 메타크릴레이트), 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트), n-부틸아크릴레이트와 에틸아크릴레이트의 공중합체, 비닐아세테이트와 n-부틸아크릴레이트의 공중합체 등과 같은 다른 합성 결합제를 사용하는 것도 가능하다.
한 실시양태에 따르면, 1 이상의 합성 결합제는 폴리비닐알콜, 스티렌-부타디엔 라텍스, 스티렌-아크릴레이트 라텍스, 스티렌-아크릴계 아크릴로니트릴 라텍스, 폴리비닐 아세테이트 라텍스 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다. 바람직하게는, 1 이상의 합성 결합제는 스티렌-부타디엔 라텍스이다. 스티렌-부타디엔 라텍스의 예는 Synthomer사에서 구입할 수 있는 Litex 9460이다. 스티렌-아크릴레이트 라텍스의 예는 BASF사에서 구입할 수 있는 Acronal S 201이다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 코팅층 중의 1 이상의 합성 결합제의 양은 3.0∼6.0 중량부, 바람직하게는 3.5∼5.5 중량부, 가장 바람직하게는 4.0∼5.5 중량부이다.
코팅층은 1 이상의 스테아레이트 염을 더 함유한다.
본 발명의 의미에서 "1 이상의" 스테아레이트 염이라는 말은, 스테아레이트 염이 하나 이상의 스테아레이트 염을 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어짐을 의미한다.
본 발명의 한 실시양태에서, 1 이상의 스테아레이트 염은 하나의 스테아레이트 염을 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 이와는 다르게, 1 이상의 스테아레이트 염은 2 이상의 스테아레이트 염을 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 예컨대, 1 이상의 스테아레이트 염은 2 또는 3의 스테아레이트 염을 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
바람직하게는, 1 이상의 스테아레이트 염은 하나의 스테아레이트 염을 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
1 이상의 스테아레이트 염은 로토그라비아 인쇄 매체의 코팅층에 사용하기 적합한 것으로 당업자에게 알려진 임의의 스테아레이트 염일 수 있다. 예컨대, 1 이상의 스테아레이트 염은 1가 또는 2가 양이온의 스테아레이트 염이다. 바람직하게는, 1 이상의 스테아레이트 염은 스테아르산나트륨, 스테아르산칼륨, 스테아르산칼슘, 스테아르산마그네슘, 스테아르산스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 1가 또는 2가 양이온의 스테아레이트 염이다.
바람직하게는, 1 이상의 스테아레이트 염은 2가 양이온의 스테아레이트 염이다. 더 바람직하게는 2가 양이온의 스테아레이트 염은 스테아르산칼슘이다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 코팅층 중의 1 이상의 스테아레이트 염의 양은 0.1∼0.5 중량부, 바람직하게는 0.15∼0.35 중량부, 가장 바람직하게는 0.2∼0.3 중량부이다.
코팅층은 임의로 1 이상의 다당류를 더 함유한다.
본 발명의 의미에서 "1 이상의" 다당류라는 말은, 다당류가 하나 이상의 다당류를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어짐을 의미한다.
본 발명의 한 실시양태에서, 1 이상의 다당류는 하나의 다당류를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 이와는 다르게, 1 이상의 다당류는 2 이상의 다당류를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 예컨대, 1 이상의 다당류는 2 또는 3의 다당류를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
바람직하게는, 1 이상의 다당류는 하나의 다당류를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
다당류는 글리코시드 결합에 의해 함께 결합된 반복 단위(10 이상)로 형성된 고분자 탄수화물 구조이다. 이들 구조는 선형일 수 있지만, 다양한 분지도를 또한 가질 수 있다. 다당류는 또한 반복 단위의 약간의 변형을 포함할 수 있다. 그러나, 1 이상의 다당류가 변형을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
1 이상의 다당류는 로토그라비아 인쇄 매체의 코팅층에 사용하기 적합한 것으로 당업자에게 알려진 임의의 다당류일 수 있다. 예컨대, 1 이상의 다당류는 전분, 구아, 셀룰로오스, 글리코겐, 또는 키틴일 수 있다. 바람직하게는, 1 이상의 다당류는 전분 및/또는 구아에서 선택된다.
"전분"은 글리코시드 결합에 의해 결합된 다수의 글루코오스 단위로 이루어지는 천연 다당류이다. 일반적으로, 이러한 전분은 1,4-결합된 α-D-글루코피라노실 단위의 직쇄로 이루어지는 아밀로오스 및 1,4-결합된 α-D-글루코피라노실 단위와 1,6-결합된 α-D-글루코피라노실 단위의 직쇄로 이루어지는 아밀로펙틴을 포함한다.
"구아"는 통상 1:2의 비로 갈락토오스 단위 및 만노오스 단위로 이루어지는 천연 헤테로다당류(구아란)를 포함하며 구아 시드의 내배유 성분이다. 일반적으로, 구아는 1,6-결합된 α-D-갈락토피라노실 단위를 갖는 1,4-결합된 β-D-만노피라노실 단위의 직쇄를 포함한다. 약 14∼17 중량%의 겉껍질, 35∼42 중량%의 내배유 및 43∼47 중량%의 배아를 함유하는 구아 시드를 통상 건식 밀링하고 스크리닝하여 시판되는 공업적 구아인 내배유를 분리한다.
한 실시양태에서, 전분 및/또는 구아는 그 천연 형태로 코팅층에 존재한다. 즉, 전분 및/또는 구아는 처리되지 않는다.
코팅층이 1 이상의 다당류를 함유하는 경우, 코팅층 중의 1 이상의 다당류의 양은 1.0∼1.5 중량부, 바람직하게는 1.1∼1.4 중량부이다.
한 실시양태에서, 코팅층은 다당류를 포함하지 않는다.
코팅층은 임의로 1 이상의 증점제를 더 함유할 수 있다.
본 발명의 의미에서 "1 이상의" 증점제라는 말은, 증점제가 하나 이상의 증점제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어짐을 의미한다.
본 발명의 한 실시양태에서, 1 이상의 증점제는 하나의 증점제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 이와는 다르게, 1 이상의 증점제는 2 이상의 증점제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 예컨대, 1 이상의 증점제는 2 또는 3의 증점제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
바람직하게는, 1 이상의 증점제는 하나의 증점제를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
1 이상의 증점제는 레올로지 조절을 위해 로토그라비아 인쇄 매체의 코팅층에 사용하기 적합한 것으로 당업자에게 알려진 임의의 증점제일 수 있다. 예컨대, 1 이상의 증점제는 셀룰로오스 유도체 및/또는 아크릴계 공중합체와 같은 변성 다당류일 수 있다.
본 발명의 의미에서 "변성 다당류"는 히드록실기의 적어도 일부가 카르복실화 또는 에스테르화된 다당류이다. 추가로, 변성 다당류는 알데히드기와 같은 다른 변형을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 1 이상의 증점제는 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC) 및/또는 에틸히드록실에틸 셀룰로오스(EHEC)에서 선택되는 셀룰로오스 유도체이다.
에틸히드록실에틸 셀룰로오스(EHEC)는 에틸기 및 히드록시에틸기 둘 다가 에테르 결합에 의해 무수 글루코오스 단위에 결합된 변성 다당류이다. 에틸히드록시에틸 셀룰로오스는 알칼리, 산화에틸렌 및 염화에틸렌 처리에 의해 셀룰로오스로부터 제조될 수 있다.
카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)는 가성 소다의 존재하에 모노클로로아세트산과의 반응에 의해 카르복시메틸셀룰로오스의 나트륨염을 형성함으로써 셀룰로오스로부터 제조될 수 있다. 따라서, 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)는 무수 글루코오스 단위에 결합된 카르복실기를 포함한다.
추가로 또는 별법으로, 1 이상의 증점제는 아크릴계 공중합체이다. 이러한 아크릴계 공중합체의 분자량(Mw)은 바람직하게는 2,000∼150,000 g/mol 범위이고, 10,000∼50,000 g/mol의 분자량(Mw)이 특히 바람직하다.
적합한 아크릴계 공중합체의 예는 스티렌-아크릴레이트 라텍스, 스티렌-아크릴계 아크릴로니트릴 라텍스, 폴리(n-부틸 아크릴레이트), 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트), n-부틸아크릴레이트와 에틸아크릴레이트의 공중합체 등을 포함한다.
코팅층이 1 이상의 증점제를 더 함유하는 경우, 코팅층 중의 1 이상의 증점제의 양은 0.1∼0.5 중량부, 바람직하게는 0.1∼0.4 중량부이다.
1 이상의 다당류는 또한 1 이상의 증점제로서 사용될 수 있다. 즉, 1 이상의 다당류가 증점제로서 더 기능할 수 있으면, 코팅층은 1 이상의 다당류를 0.01∼1.0 중량부, 바람직하게는 0.05∼0.5 중량부의 양으로 함유할 수 있다.
코팅층은 1 이상의 분산제, 바람직하게는 1 이상의 음이온성 분산제를 더 함유할 수 있다.
본 발명의 의미에서 "1 이상의" 분산제라는 말은, 분산제가 하나 이상의 분산제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어짐을 의미한다.
본 발명의 한 실시양태에서, 1 이상의 분산제는 바람직하게는 하나의 분산제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 이와는 다르게, 1 이상의 분산제는 2 이상의 분산제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 예컨대, 1 이상의 분산제는 2 또는 3의 분산제를 포함하고, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
바람직하게는, 1 이상의 분산제는 하나의 분산제를 포함하고, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
음이온성 분산제와 같은 바람직한 분산제는 폴리아크릴레이트의 염과 같은 폴리아크릴레이트계 분산제이다. 1 이상의 분산제, 바람직하게는 1 이상의 음이온성 분산제는 바람직하게는 아크릴계 중합체, 아크릴 및 비닐 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된다. 다수의 산 부위를 갖는 아크릴 중합체, 아크릴 및 비닐 공중합체 또는 이들의 혼합물과 같은 분산제는 부분적으로 또는 완전히 중화될 수 있다. 한 실시양태에서, 1 이상의 분산제, 바람직하게는 1 이상의 음이온성 분산제는 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토류 금속의 이온을 함유하는 중화제를 이용하여 바람직하게는 5.0% 내지 100.0%의 정도로, 더 바람직하게는 25.0% 내지 100.0%의 정도로, 가장 바람직하게는 75.0% 내지 100.0%의 정도로 부분적으로 또는 완전히 중화된다. 예컨대, 1 이상의 분산제, 바람직하게는 1 이상의 음이온성 분산제의 산 부위는 나트륨만을 함유하는 중화제를 이용하여 중화된다. 이와는 다르게, 1 이상의 분산제, 바람직하게는 1 이상의 음이온성 분산제의 산 부위는 칼륨만을 함유하는 중화제를 이용하여 중화된다. 한 실시양태에서, 1 이상의 분산제, 바람직하게는 1 이상의 음이온성 분산제의 산 부위는 나트륨과 칼륨의 혼합물을 함유하는 중화제를 이용하여 중화된다.
코팅층은 바람직하게는 1 이상의 분산제, 바람직하게는 음이온성 분산제를 함유한다.
코팅층이 1 이상의 분산제를 더 함유하는 경우, 코팅층 중의 1 이상의 분산제의 양은 0.2∼3.0 중량부, 바람직하게는 0.2∼2.0 중량부이다.
따라서, 코팅층은 1 이상의 다당류 및/또는 1 이상의 증점제 및/또는 1 이상의 분산제를 함유할 수 있다. 예컨대, 1 이상의 다당류 및 1 이상의 증점제 및 1 이상의 분산제가 코팅층 안에 존재한다. 이와는 다르게, 1 이상의 다당류 또는 1 이상의 증점제 또는 1 이상의 분산제가 코팅층 안에 존재한다.
임의로, 코팅층은 임의의 첨가제를 더 함유할 수 있다. 이들은 바람직하게는 당업자에게 잘 알려져 있고 코팅층의 제조에 일반적으로 사용되는 첨가제로부터 선택된다. 이들은 착색제, 광택제 및 난연제를 포함하는 군에서 선택되는 1 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
코팅 작업성 및 광학적 및 기계적 특성에 관해서 얻어지는 매우 양호한 결과, 특히, 누락 도트 또는 부분 형성된 도트의 양 감소, 및 휘도, 불투휘도, 광산란 및 거칠기 개선을 고려하여, 본 발명의 다른 양태는 인쇄 분야에서 로토그라비아 인쇄 매체의 용도에 관한 것이다.
한 실시양태에 따르면, 인쇄 분야는 정전 어시스트(ESA)를 이용하는 로토그라비아 인쇄이다.
그러나, 본 발명의 로토그라비아 인쇄 매체는 또한 오프셋 인쇄, 잉크젯 인쇄 또는 플렉소 인쇄와 같은 다른 인쇄 분야에서 사용될 수 있다.
로토그라비아 인쇄 매체용 코팅 조성물
본 발명의 다른 양태에 따르면, 로토그라비아 인쇄 매체용 코팅 조성물이 제공된다. 이 조성물은
a) BET 질소법으로 측정하여 4.0∼12.0 m2/g의 BET 비표면적을 갖는 입자를 포함하는, > 50.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원,
b) 0.0∼≤ 50.0 중량부의, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료,
c) 3.0∼6.0 중량부의 1 이상의 합성 결합제,
d) 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 스테아레이트 염,
e) 1 이상의 수성 용매,
f) 임의로 1.0∼1.5 중량부의 1 이상의 다당류,
g) 임의로 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 증점제, 및
h) 임의로 0.2∼3.0 중량부의 1 이상의 분산제
로 이루어지고, 코팅 조성물 중의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 1 이상의 추가의 안료의 합이 100.0 중량부이다.
1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료, 1 이상의 합성 결합제, 1 이상의 스테아레이트 염, 임의의 1 이상의 다당류, 임의의 1 이상의 증점제, 임의의 1 이상의 분산제 및 이의 바람직한 실시양태의 정의에 대해서는, 본 발명의 로토그라비아 인쇄 매체의 기술적 상세를 기술할 때 상기 제공한 언급들이 참조된다.
코팅 조성물은 바람직하게는 액체 형태로 제공된다.
따라서, 코팅 조성물은 1 이상의 수성 용매를 함유한다. 용어 "수성" 용매는 용매가 물을 포함하는, 바람직하게는 물로 이루어지는 계를 의미한다. 그러나, 상기 용어는 용매가 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세토니트릴, 테트라히드로푸란 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 소량의 1 이상의 수혼화성 유기 용매를 포함하는 것을 배제하지 않는다. 코팅 조성물의 수성 용매가 1 이상의 수혼화성 유기 용매를 포함하는 경우, 수성 용매는 1 이상의 수혼화성 유기 용매를 용매의 총 중량을 기준으로 0.1∼40.0 중량%, 바람직하게는 0.1∼30.0 중량%, 더 바람직하게는 0.1∼20.0 중량%, 가장 바람직하게는 0.1∼10.0 중량%의 양으로 포함한다. 예컨대, 코팅 조성물의 수성 용매는 물로 이루어진다. 코팅 조성물의 수성 용매가 물로 이루어지는 경우, 사용되는 물은 수도물 및/또는 탈이온수와 같은 이용가능한 임의의 물일 수 있다.
한 실시양태에 따르면, 코팅 조성물은 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원의 수성 현탁액의 총 중량을 기준으로 10.0 중량% 내지 82.0 중량%, 바람직하게는 50.0 중량% 내지 81.0 중량%, 가장 바람직하게는 50.0 중량% 내지 78.0 중량%의 고형분 함량을 갖는 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원의 수성 현탁액을 이용하여 제조된다. 예컨대, 코팅 조성물은 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원의 수성 현탁액의 총 중량을 기준으로 65.0 중량% 내지 78.0 중량%의 고형분 함량을 갖는 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원의 수성 현탁액을 이용하여 제조된다.
이와는 다르게, 코팅 조성물은 건조 형태의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원을 사용하여 제조된다.
로토그라비아 인쇄 매체용 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 10.0∼80.0 중량%, 바람직하게는 30.0∼75.0 중량%, 더 바람직하게는 40.0∼70.0 중량%, 가장 바람직하게는 45.0∼65.0 중량%의 고형분 함량을 갖는 것이 바람직하다.
로토그라비아 인쇄 매체용 코팅 조성물은 20∼3 000 mPas, 바람직하게는 250∼3 000 mPas, 더 바람직하게는 500∼2 500 mPas 범위의 브룩필드 점도를 갖는 것이 바람직하다.
한 실시양태에서, 로토그라비아 인쇄 매체용 코팅 조성물은 바람직하게는 7.0∼10.0의 pH, 더 바람직하게는 6.5∼9.5의 pH, 가장 바람직하게는 8.0∼9.5의 pH를 가진다. 예컨대, 로토그라비아 인쇄 매체용 코팅 조성물은 8.5∼9.5, 예컨대 약 9.0의 pH를 가진다.
본 발명 로토그라비아 인쇄 매체의 제조
a) 제1면 및 뒷면을 갖는 기재를 제공하는 단계, 및
b) 적어도 기재의 제1면에 코팅 조성물을 도포하여 코팅층을 형성하는 단계
를 포함하는 로토그라비아 인쇄 매체의 제조 방법이 제공된다.
기재, 코팅 조성물 및 이의 바람직한 실시양태의 정의에 대해서는, 로토그라비아 인쇄 매체 및 코팅 조성물의 기술적 상세를 기술할 때 상기 제공한 언급이 참조된다.
코팅 조성물은 바람직하게는 액체 형태이다. 따라서, 본 발명은 바람직하게는 코팅층의 건조 단계 c)를 더 포함한다.
한 실시양태에 따르면, 방법 단계 b)를 기재의 제1면 및 뒷면에 대해 실시하여 제1면 및 뒷면에 코팅된 인쇄 매체를 제조한다. 이 단계는 각 면에 대하여 따로따로 실시되거나 또는 제1면 및 뒷면에 대하여 동시에 실시될 수 있다. 방법 단계 b)를 기재의 제1면 및 뒷면에 대하여 실시하는 경우, 바람직하게는 방법 단계 c)를 기재의 뒷면에 대해서도 실시하여 제1면 및 뒷면에 코팅된 인쇄 매체를 제조한다. 방법 단계 b) 및 c)는 각 면에 대하여 따로따로 실시되거나 또는 제1면 및 뒷면에 대하여 동시에 실시될 수 있다.
한 실시양태에 따르면, 단계 b) 및/또는 단계 c)는 상이한 또는 동일한 코팅 조성물을 사용하여 2회 또는 그 이상의 회수로 실시된다. 예컨대, 단계 b) 및 단계 c)를 상이한 또는 동일한 코팅 조성물을 사용하여 2회 또는 그 이상의 회수로 실시한다. 한 실시양태에서, 단계 b) 및 c)는 상이한 코팅 조성물을 사용하여 2회 또는 그 이상의 회수로 실시된다.
코팅층은 이 업계에서 통상적으로 사용되는 종래의 코팅 수단에 의하여 기재에 도포될 수 있다. 적합한 코팅 방법은 예컨대 에어 나이프 코팅, 정전 코팅, 강성 블레이드 또는 벤트 블레이드와 같은 미터링 사이즈 프레스, 필름 코팅, 분무 코팅, 권선 막대 코팅, 슬롯 코팅, 슬라이드 호퍼 코팅, 그라비아, 커튼 코팅, 고속 코팅 등이다. 이들 방법 중 일부는 2 이상의 층의 동시 코팅을 가능하게 하여 경제적 제조 관점에서 바람직하다. 그러나, 기재 상에 코팅층을 형성하는 데 적합한 임의의 다른 코팅 방법도 이용될 수 있다.
한 실시양태에서 코팅 조성물은 고속 코팅, 강성 블레이드 또는 벤트 블레이드와 같은 미터링 사이즈 프레스, 커튼 코팅, 분무 코팅 또는 정전 코팅에 의해 도포된다. 바람직하게는, 고속 코팅이 코팅층의 도포에 이용된다.
코팅 후, 로토그라비아 인쇄 매체에 캘린더링 또는 수퍼-캘린더링을 실시하여 표면 평활도를 증가시킬 수 있다. 예컨대, 캘리더링은 예컨대 2∼12개의 닙, 바람직하게는 5∼12개의 닙, 가장 바람직하게는 10∼12개의 닙을 갖는 캘린더를 이용하여 20∼200℃, 바람직하게는 60∼100℃의 온도에서 실시될 수 있다. 상기 닙은 하드 또는 소프트, 하드 닙일 수 있고, 예컨대, 세라믹 재료로 제조될 수 있다.
한 실시양태에서, 로토그라비아 인쇄 매체는 2,000 m/min까지, 바람직하게는 300∼1,700 m/min, 가장 바람직하게는 500∼1,500 m/min의 속도에서 캘린더링한다.
한 예시적 실시양태에 따르면, 로토그라비아 인쇄 매체를 300 kN/m에서 캘링더링하여 광택 코팅을 얻는다. 다른 예시적 실시양태에 따르면, 로토그라비아 인쇄 매체를 120 kN/m에서 캘링더링하여 무광택 코팅을 얻는다.
본 발명의 범위 및 대상은 본 발명의 특정 실시양태를 예시하는 것으로 의도되고 비제한적인 이하의 도면 및 실시예에 기초하여 더 잘 이해될 것이다.
실시예
1. 측정 방법
이하, 실시예에서 행해진 측정 방법 및 재료를 개시한다.
분체의 입도 분포(< X의 직경을 갖는 입자 질량%) 및 중량 메디안 직경(d 50 )
분체의 중량 입경 및 입경 질량 분포를 침강법, 즉 중력장에서의 침강 거동 분석을 통해 측정하였다. 측정은 Micromeritics Instrument Corporation사의 SedigraphTM 5120 또는 SedigraphTM 5100을 이용하여 행하였다.
상기 방법 및 도구는 당업자에게 공지되어 있으며 충전제 및 안료의 입도 측정에 통상적으로 사용되는 것이다. 측정은 0.1 wt% Na4P2O7의 수용액 중에서 실시된다. 고속 교반기 및 초음파를 이용하여 샘플을 분산시킨다.
재료의 BET 비표면적
본 출원서를 통해, 분체의 비표면적(m2/g)은 당업자에게 잘 알려진 BET법(흡착 가스로서 질소 사용)(ISO 9277:1995)을 이용하여 측정하였다. 이어서 분체의 비표면적과 질량(g)을 곱함으로써 분체의 전체 표면적(m2)을 얻는다. 상기 방법 및 도구는 당업자에게 공지되어 있으며 분체의 비표면적 측정에 통상적으로 이용되는 것이다.
수성 현탁액의 고형분 함량
현탁액 고형분 함량("건중량"이라고도 함)은 다음과 같이 셋팅하여 스위스 소재 Mettler-Toledo사의 Moisture Analyser HR73을 이용하여 측정하였다: 온도 120℃, 자동 스위치 오프 3, 표준 건조, 5∼20 g의 현탁액.
분체의 탄산칼슘 함량
분체의 탄산칼슘 함량을 측정하기 위해, 약 10.000 그램의 건조 샘플(오븐 안에서 5 시간 동안 110℃에서 건조함)의 중량을 플라스크/비이커에서 달고 소량의 탈염수를 첨가하였다. 이어서, 40 mL의 염산(25% p.a.)을 각각의 샘플에 첨가하고, CO2 발생이 멈춘 후, 혼합물을 약 5분 동안 비등시켰다. 냉각 후, 혼합물을 0.8 μm 셀룰로오스-아세테이트 필터를 통해 여과하고 철저히 세정하였다. 이어서 여액을 증류수를 사용하여 계량 플라스크에 정량적으로 린싱하고 20℃에서 1000.0 ml까지 채웠다.
이렇게 얻어진 여액은 이후 Memotitrator-비이커에 10.00 mL의 얻어진 여액(약 20℃)을 그리고 1.0 g (± 0.2 g)의 트리에탄올아민 퓨리스 및 3.0 g의 MgSO4 × 7 H2O를 피펫팅함으로써 서서히 적정하였다. 혼합물을 탈염수로 70 mL까지 희석한 다음, 적정 직전에, 10.0 mL의 2N 수산화나트륨 및 7∼9 방울의 HHSNN-메탄올 용액(메탄올 중 0.2 중량%의 HHSNN)을 혼합물에 첨가하였다. 예비 투입(pre-dosing) 후, 적정 장치로 혼합물을 60초 동안 교반한 다음 적정 동안 포토트로드(phototrode) 전압을 900∼1150 mV로 설정하였다. 탄산칼슘 함량을 퍼센트로 나타내었다.
수분 함량
분체의 수분 함량은 열중량 분석(TGA)으로 측정하였다. TGA 분석 방법은 매우 정확하게 질량 손실에 관한 정보를 제공하며 상식이다; 예컨대, 문헌("Principles of Instrumental analysis", 5판, Skoog, Holler, Nieman, 1998(1판 1992) 31장 798∼800 페이지) 및 다수의 다른 통상적으로 알려진 참고 문헌에 개시되어 있다. 본 발명에서, 열중량 분석(TGA)은, 70 ml/min의 공기 유량 하에 20℃/분의 속도에서 25℃ 내지 350℃의 스캐닝 온도 및 500 +/- 50 mg의 샘플에 기초하여 Mettler Toledo TGA 851을 이용하여 행하였다.
이와는 다르게, 입자의 수분 함량은 오븐법에 의해 측정하였다.
브룩필드 점도
슬러리의 브룩필드 점도는 100 rpm 또는 20 rpm의 속도 및 실온(23.5±1℃)에서 LV-4 스핀들이 장착된 RVT형 브룩필드 점도계를 이용하여 측정하였다.
pH 측정
pH는 25℃에서 Mettler Toledo Seven Easy pH 계측기 및 Mettler Toledo InLab® Expert Pro pH 전극을 사용하여 측정하였다. 20℃에서 pH 값이 4, 7 및 10인 시판 완충 용액(Aldrich사)을 사용하여 (세그먼트법에 따라) 기구의 3점 눈금조정을 먼저 행하였다. 기록된 pH 값은 기구에 의해 검출된 종말점 값이다(종말점은 측정된 신호가 마지막 6초에 걸쳐 평균으로부터 0.1 mV 미만의 차이가 나는 때임).
광학 인쇄 밀도
DIN 16527-3:1993-11에 따라 독일 소재 Techkon GmbH사의 SpectroDens 분광기를 이용하여 광학 인쇄 밀도를 측정하였다. 기구의 편차는 ± 0.2 포인트이다. 정전 어시스트(ESA) 유무로 측정을 실시하였다.
수분 흡수율
본 발명의 의미에서 용어 "수분 흡수율"은 탄산칼슘-함유 입자의 표면에 흡수된 수분의 양을 의미하며 23℃의 온도에서 48 시간 동안 50%의 상대 습도 분위기에 노출 후의 건조 부스러기(g) 당 수분(mg)으로 측정된다.
안료 백색도, 종이 불투휘도, 광산란 및 CIELAB
안료 백색도 R457 (또는 휘도), 종이 불투휘도 및 광산란은 ISO 2469:1994 (DIN 53145-2:2000 및 DIN 53146:2000)에 따라 Datacolor사의 ELREPHO 3000을 이용하여 측정하였다. 불투휘도 및 산란은 전형적으로 펠트면(FS)에서 측정되었다. 표준으로서 황산바륨 및 EN ISO 11664-4에 따라 Datacolor사의 ELREPHO 3000을 이용하여 CIELAB L*, a*, b* 색좌표를 측정하였다.
종이 광택
Lehmann Messsysteme GmbH사의 LGDL-05.3-lab 기구, EN ISO 8254-1:2003에 따른 DE-Koblenz, TAPPI 75°(%)를 이용하여 종이 및 인쇄 광택을 측정하였다.
거칠기(PPS)
PPS 1.0(μm), 연질 성분을 사용하여 압력을 1.0 mPa로 하고 DIN ISO 8791-4에 따라 Lorentzen & Wettre사의 PPS 거칠기 시험기를 이용하여 종이 거칠기를 측정한다.
누락 도트 분석
미국 Verity IA사의 기구를 이용하여 누락 도트 분석을 행하였다. 누락 도트 분석에 대한 설정은 아래 표 1에 개시한 바와 같았다.
Figure pct00001
소프트웨어 "Pruefbau Verity Print Target Version 4"를 이용하여 종이 코팅을 분석하였다.
시험 기판 상의 인쇄 품질의 평가
이하의 방법을 이용하여 로토그라비아 인쇄에서의 인쇄 품질을 측정하고 수량화하였다. 이 방법은 4 단계로 나뉠 수 있고, 이들 단계는 연속적으로 행해진다.
1. 인쇄 영역의 디지털화
1,200의 해상도를 적용함으로써 500 × 500 픽셀 영역을 디지털화하기 위해 스캐너를 이용하였다. 얻어진 화상(각 샘플당 5개)을 데이타 압축 없이 jpeg 파일로 저장하였다.
2. 화상 준비
얻어진 화상을 이용하여, 선택된 샘플 영역에서의 인쇄 도트의 개수 및 인쇄 도트에 의해 덮이는 면적을 측정하였다. 분석을 위해, RGB 컬러 프린트 형태로 얻어진 화상을 무료 소프트웨어 IrfanView를 이용하여 무채색 스케일 화상으로 변환시켰다. 새로 생성된 화상을 무료 소프트웨어 GNU Octave로 더 분석하였다.
3. 화상 분석
무료 소프트웨어 GNU Octave를 이용하여, 상기 새로 생성된 화상을 분석하였다. 상기 소프트웨어는 화상을 매트릭스로 취급하며 이들 화상의 단순한 조작을 가능하게 한다. 인쇄 도트는 각 화상에 대하여 별도로 계산되는 특정 한계값 수준에 의해 분리되었다. 한계값 수준은 1 초과의 픽셀을 함유하는 검출 영역의 최고 수치가 측정되는 수준으로서 정의된다. 한계 값 수준을 발견하기 위한 알고리즘은 개발되었고 이하에 나타낸다:
Figure pct00002
이 알고리즘은 사용자 인터페이스(GUI Octave)로부터 시작되고 추가의 분석을 위해 컴파일된 결과를 포함한 텍스트 파일(작업 디렉토리내 RESULTS.txt)을 환송한다.
4. 결과의 유의적 구축
엑셀을 이용하여 단일 결과들의 테이블을 생성하였다. 인쇄 도트의 최고 수 및 인쇄 도트에 의해 덮이는 최고 면적이 이상적인 화상에 상응한다.
2. 실시예
이하의 성분들을 사용하여 기재에 도포되는 액체 코팅 조성물을 제조하였다.
기재 1: 독일 소재 Stora Enso Kabel GmbH & Co KG사에서 구입할 수 있는, 37.6 g/m2의 기본 중량(평량), 57 μm의 두께, 83.3%의 불투휘도-FS 및 52.65 m2/kg의 산란-FS를 갖는 종이.
기재 2: 독일 소재 Stora Enso Kabel GmbH & Co KG사에서 구입할 수 있는, 39.1 g/m2의 기본 중량(평량), 60 μm의 두께, 84.7%의 불투휘도-FS 및 53.67 m2/kg의 산란-FS를 갖는 종이.
안료 1: 부스러기의 총 중량을 기준으로 한 고형분 함량이 85.0 중량%이고 침강법으로 측정하여 입자의 60 중량%가 < 1 μm이고 입자의 90 중량%가 < 2 μm인 부스러기 형태의 탄산칼슘. 부스러기의 탄산칼슘 입자는 0.8 ㎛의 d50, 2∼7 ㎛의 d98 및 6∼7 m2/g의 BET 비표면적을 가짐. 부스러기는 > 94의 휘도, < 1.5의 황색 지수, 0에 근사한 Cielab a*, 0.4에 근사한 Cielab b* 및 0.97에 근사한 Cielab L*을 가짐. 부스러기의 입자는 부스러기의 총 중량을 기준으로 0.5 중량%의 스테아르산을 이용하여 표면처리됨.
안료 2: 카올린, 독일 BASF사로부터 Lustra®로서 구입 가능
안료 3: 탈크, 핀란드 Mondo Minerals사로부터 Finntalc® C10으로서 구입 가능
결합제: Acronal® S201(아크릴레이트 공중합체), 독일 BASF사로부터 구입 가능
증점제: Sterocoll® HT(아크릴레이트 공중합체), 독일 BASF사로부터 구입 가능
스테아레이트: Ombrelub® CD (스테아르산칼슘), 독일 Munzing Chemie GmbH사로부터 구입 가능
본 발명을 입증하기 위해 상기 안료를 사용하여 4종의 상이한 액체 코팅 조성물(표 2 참조)을 제조하였다.
Figure pct00003
pbw: 중량부 (d/d); 코팅 조성물 1∼4는 0.4 중량부의 시판되는 광택제를 추가로 함유함.
코팅 조성물 1∼4는 수성 슬러리로서 제조되었고 이하의 표 3에 개시된 바와 같은 특성을 가진다.
Figure pct00004
표 3과 관련하여, 코팅 조성물 1∼4를 동일한 양의 안료(100 중량부)로 제조하여도, 슬러리의 고형분 함량은 상응하는 코팅 조성물이 제조되는 안료 또는 안료 혼합물에 따라 달라졌다. 특히, 안료 1은 최고 고형분 함량을 갖는 슬러리(코팅 조성물 1)를 제공하고, 안료 1, 2 및 3의 기준 안료 혼합물은 최저 고형분 함량을 갖는 슬러리(코팅 조성물 4)를 제공한 것을 알 수 있다.
(표 2에 개시한 바와 같은) 액체 코팅 조성물 1∼4는 기재의 제1면에 7.5 g/m2의 양으로 그리고 기재의 제2면에 8.0 g/m2의 양으로 강성 블레이드(조성물 1∼3)를 사용하여 독일 루드빅스하펜 소재 BASF 종이 기술 센터의 파일럿 코팅기의 계량 시스템으로 싱글 코팅되었다(코팅 조성물 1 및 2에 대해서는 기재 1; 코팅 조성물 3 및 4에 대해서는 기재 2). 각각의 액체 코팅 조성물의 고형분 함량은 표 3에 개시된 바와 같이 최대한 높았다. 코팅층을 코팅기에서 IR 및 에어호일로 5.0∼5.5%의 최종 수분 함량까지 건조시켰다.
이어서, 90℃의 상부 및 하부 온도, 300 m/min의 속도 및 11개의 닙 개수로, 얻어진 샘플을 임의로 52%의 종이 광택 목표로 캘린더링하였다.
얻어진 종이 샘플을 불투휘도, 광산란 및 거칠기에 대해서 시험하였다. 캘링더링된 및 캘린더링되지 않은 샘플에 대한 결과는 이하의 표 4a 및 4b에 간략히 기재되어 있다.
Figure pct00005
Figure pct00006
표 4a 및 4b로부터, 코팅층에 안료 1을 포함하는, 캘링더링된 및 캘린더링되지 않은 샘플은 최고 광산란을 얻고 안료 1, 2 및 3의 기준 안료 혼합물을 포함하는 캘링더링된 및 캘린더링되지 않은 샘플은 더 낮은 광산란을 제공하였음을 알 수 있다. 또한, 코팅층에 안료 1을 포함하는 캘링더링된 및 캘린더링되지 않은 샘플은 잘 균형잡힌 광학적 및 기계적 특성을 가짐을 알 수 있다.
코팅 조성물 1∼4로부터 제조된 캘린더링된 코팅지 제품의 블랙 및 컬러의 광학 밀도에 상기 조성물들이 미치는 효과는 도 1∼4에 요약되어 있다. 도 1∼4로부터, 코팅 조성물 1∼3은 블랙 및 컬러 잉크에 대해 충분한 결과를 제공하였다고 판단할 수 있다. 따라서, 코팅 조성물 1∼3은 이러한 코팅 조성물로부터 제조된 코팅층을 포함하는 종이 최종 제품의 광학적 및 기계적 특성에 대해 긍정적인 효과를 미친다고 추정된다.
선행 기술 조성물로 코팅되는 경우 인쇄 품질과 관련된 최대 현안은 누락 도트 및 불충분한 도트 영역의 발생이다. 코팅 조성물 1∼4로부터 제조된 코팅지 제품의 누락 도트 및 도트 영역에 상기 조성물들이 미치는 효과는 도 5 및 6에 요약되어 있다. 도 5 및 6으로부터, 코팅 조성물 1∼3은 누락 도트에 대한 도트 면적 및 시험 포인트와 관련하여 충분한 결과를 제공하였음을 분명히 알 수 있다. 따라서, 코팅 조성물 1∼3은 이러한 코팅 조성물로부터 제조된 코팅층을 포함하는 종이 최종 제품의 광학적 및 기계적 특성에 대해 긍정적인 효과를 미친다고 추정된다.

Claims (17)

  1. a) 제1면 및 뒷면을 갖는 기재, 및
    b) 적어도 기재의 제1면과 접촉하는 코팅층
    을 포함하는 로토그라비아 인쇄 매체로서, 코팅층이
    i) BET 질소법으로 측정하여 4.0∼12.0 m2/g의 BET 비표면적을 갖는 입자를 포함하는, > 50.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원,
    ii) 0.0∼≤ 50.0 중량부의, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료,
    iii) 3.0∼6.0 중량부의 1 이상의 합성 결합제,
    iv) 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 스테아레이트 염,
    v) 임의로 1.0∼1.5 중량부의 1 이상의 다당류,
    vi) 임의로 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 증점제, 및
    vii) 임의로 0.2∼3.0 중량부의 1 이상의 분산제
    로 이루어지고, 코팅층 중의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 1 이상의 추가의 안료의 합이 100.0 중량부인 로토그라비아 인쇄 매체.
  2. 제1항에 있어서, 기재가 종이, 판지, 용기용 판지, 플라스틱, 셀로판, 직물, 목재, 금속, 또는 콘크리트, 바람직하게는 종이, 판지 또는 용기용 판지에서 선택되는 것인 로토그라비아 인쇄 매체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 백운석 및/또는 1 이상의 천연 중질 탄산칼슘(NGCC)이고, 바람직하게는 1 이상의 천연 중질 탄산칼슘(NGCC)은 대리석, 백악, 석회석 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 것인 로토그라비아 인쇄 매체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 입자를 포함하고, 상기 입자는
    a) BET 질소법으로 측정하여, 5.0∼10.0 m2/g의 BET 비표면적을 갖고/갖거나
    b) 침강법에 따라 측정하여, 2.5 μm 이하, 바람직하게는 0.1∼2.5 μm, 더 바람직하게는 0.1∼2.0 μm, 가장 바람직하게는 0.5∼2.0 μm 또는 0.2∼1.5 μm의 중량 메디안 입도(d50)를 갖거나,
    c) 침강법에 따라 측정하여,
    i) 0.7∼3.0 μm의 중량 입도(d75),
    ii) 0.5∼2.0 μm의 중량 메디안 입도(d50),
    iii) 0.1∼1.0 μm의 중량 입도(d25)를 갖고/갖거나
    d) 탄산칼슘의 천연 공급원의 총 건조 중량을 기준으로, 50.0 중량% 이상, 바람직하게는 90.0 중량%, 더 바람직하게는 95.0 중량% 이상, 가장 바람직하게는 97.0 중량% 이상의 양의 탄산칼슘으로 이루어지는 것인 로토그라비아 인쇄 매체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원은 백운석 및/또는 1 이상의 천연 중질 탄산칼슘(NGCC)을 포함하는 부스러기 및 임의로 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료로 이루어지는 것인 로토그라비아 인쇄 매체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료는, 침강 탄산칼슘(PCC), 이산화티탄 및/또는 삼산화알루미늄과 같은 금속 산화물, 삼수산화알루미늄과 같은 금속 수산화물, 금속 염, 예컨대, 설페이트, 실리케이트, 예컨대 탈크 및/또는 카올린 및/또는 카올린 클레이 및/또는 운모, 카르보네이트, 예컨대 탄산마그네슘 및/또는 석고, 새틴 화이트 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되고/되거나
    b) 1 이상의 합성 결합제는, 폴리비닐알콜, 스티렌-부타디엔 라텍스, 스티렌-아크릴레이트 라텍스, 스티렌-아크릴계 아크릴로니트릴 라텍스, 폴리비닐 아세테이트 라텍스 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되고, 바람직하게는 스티렌-부타디엔 라텍스이고/이거나
    c) 1 이상의 스테아레이트 염은 1가 또는 2가 양이온의 스테아레이트 염이고, 바람직하게는 1가 또는 2가 양이온의 스테아레이트 염은, 스테아르산나트륨, 스테아르산칼륨, 스테아르산칼슘, 스테아르산마그네슘, 스테아르산스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되며, 더 바람직하게는 1가 또는 2가 양이온의 스테아레이트 염은 스테아르산칼슘인 로토그라비아 인쇄 매체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅층은
    a) 51.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원, 및
    b) 0.0∼49.0 중량부의, 제지에 적합한 1 이상의 추가의 안료
    로 이루어지는 것인 로토그라비아 인쇄 매체.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅층에 1 이상의 다당류 및/또는 1 이상의 증점제 및/또는 1 이상의 분산제가 존재하는 것인 로토그라비아 인쇄 매체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 1 이상의 다당류가 전분 및/또는 구아에서 선택되고/선택되거나
    b) 1 이상의 증점제가 에틸히드록실에틸 셀룰로오스 및/또는 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 유도체, 아크릴계 공중합체 및 이들의 혼합물에서 선택되고/선택되거나
    c) 1 이상의 분산제가 폴리아크릴레이트계 분산제인 로토그라비아 인쇄 매체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅층의 코트 중량이 1.0∼50.0 g/m2, 바람직하게는 2.0∼40.0 g/m2, 더 바람직하게는 3.0∼30.0 g/m2, 가장 바람직하게는 5.0∼20.0 g/m2인 로토그라비아 인쇄 매체.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 기재 및 적어도 기재의 제1면과 접촉하는 코팅층으로 이루어지는 것인 로토그라비아 인쇄 매체.
  12. 로토그라비아 인쇄 매체용 코팅 조성물로서,
    a) 제1항, 제3항 내지 제5항 및 제7항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은, > 50.0∼100.0 중량부의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원으로서, BET 질소법으로 측정한 BET 비표면적이 4.0∼12.0 m2/g인 입자를 포함하는 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원,
    b) 제1항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은, 0.0∼≤ 50.0 중량부의, 제지용으로 적합한 1 이상의 추가의 안료,
    c) 제1항 또는 제6항에 정의된 바와 같은 3.0∼6.0 중량부의 1 이상의 합성 결합제,
    d) 제1항 또는 제6항에 정의된 바와 같은 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 스테아레이트 염,
    e) 1 이상의 수성 용매,
    f) 임의로 제1항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 1.0∼1.5 중량부의 1 이상의 다당류,
    g) 임의로 제1항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 0.1∼0.5 중량부의 1 이상의 증점제, 및
    h) 임의로 제1항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 0.2∼3.0 중량부의 1 이상의 분산제
    로 이루어지고, 코팅 조성물 중의 1 이상의 탄산칼슘의 천연 공급원 및 1 이상의 추가의 안료의 합이 100.0 중량부인 코팅 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 고형분 함량이 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 10.0∼80.0 중량%, 바람직하게는 30.0∼75.0 중량%, 더 바람직하게는 40.0∼70.0 중량%, 가장 바람직하게는 45.0∼65.0 중량%인 코팅 조성물.
  14. a) 제1항 또는 제2항에 정의된 바와 같은 제1면 및 뒷면을 갖는 기재를 제공하는 단계, 및
    b) 적어도 기재의 제1면에 제12항 또는 제13항에 정의된 바와 같은 코팅 조성물을 도포하여 코팅층을 형성하는 단계
    를 포함하는 로토그라비아 인쇄 매체의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 코팅층을 건조하는 단계 c)를 추가로 포함하는 것인 제조 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 코팅 조성물을 고속 코팅, 미터링 사이즈 프레스, 커튼 코팅, 분무 코팅 또는 정전 코팅에 의해, 바람직하게는 고속 코팅에 의해 도포하는 것인 제조 방법.
  17. 인쇄 분야, 바람직하게는 정전 어시스트(ESA)를 이용하는 로토그라비아 인쇄에서의, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 로토그라비아 인쇄 매체의 용도.
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