KR20220062776A - Composition for paper coating - Google Patents

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KR20220062776A KR1020200148380A KR20200148380A KR20220062776A KR 20220062776 A KR20220062776 A KR 20220062776A KR 1020200148380 A KR1020200148380 A KR 1020200148380A KR 20200148380 A KR20200148380 A KR 20200148380A KR 20220062776 A KR20220062776 A KR 20220062776A
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Abstract

The present invention relates to modified starch comprising: 0.5-0.8 % of a carboxyl group; and 0.3-0.7 % of an acetyl group. Provided is modified starch for paper coating, characterized in that the viscosity of a gelatinization solution having 30 wt% of the modified starch (based on the dry weight of the modified starch) is 100-200 cP at a temperature of 50 ℃. The modified starch for paper coating according to the present invention has low viscosity and excellent viscosity stability of a gelatinization solution by modification treatment of oxidation reaction and esterification reaction and contains functional groups suitable for coating use, wherein the content of the functional groups can be adjusted. Accordingly, a paper coating solution including the modified starch for paper coating according to the present invention is capable of forming a uniform coating film while changes in physical properties thereof according to a storage time or temperature change are minimized. Moreover, the modified starch for paper coating according to the present invention minimizes changes in the viscosity, water-retaining properties, and the like even when the content thereof increases in a paper coating solution, thereby enabling the manufacturing of a paper coating solution containing a high content of starch, and reduces the use of relatively expensive synthetic polymers, thereby reducing manufacturing costs of a paper coating solution.

Description

종이 코팅용 조성물{Composition for paper coating}Composition for paper coating

본 발명은 종이 코팅용 변성전분, 이의 제조방법, 및 종이 코팅액에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산화 반응 및 에스테르화 반응에 의해 호액이 저점도 특성을 보유하고, 종이 코팅액의 성분으로 다량 첨가되어도 종이 코팅액의 저전단 점도 안정성, 보수성 및 접착성을 적정 수준으로 유지시킬 수 있는 종이 코팅용 변성전분, 이의 제조방법, 및 상기 변성전분의 호화액을 포함하는 종이 코팅액에 관한 것이다.The present invention relates to a modified starch for paper coating, a method for preparing the same, and a paper coating solution, and more particularly, to a paper coating solution, which retains low viscosity properties due to oxidation and esterification reactions, The present invention relates to a modified starch for paper coating capable of maintaining the low shear viscosity stability, water retention and adhesiveness of the coating solution at an appropriate level, a method for preparing the same, and a paper coating solution comprising the gelatinized solution of the modified starch.

종이 코팅액은 통상적으로 무기 안료와 바인더를 수중에서 분산시켜 제조되며, 추가적으로 분산제, 내수화제 등이 보조 성분으로 함께 첨가된다. 이때, 종이 코팅액의 바인더로는 전분 등과 같은 천연 바인더와 스티렌-부타디엔계 라텍스, 아크릴계 라텍스와 같은 합성 바인더가 사용되며, 코팅지의 인쇄 품질에 바인더가 끼치는 영향은 매우 크다.A paper coating solution is usually prepared by dispersing an inorganic pigment and a binder in water, and additionally, a dispersant, a waterproofing agent, and the like are added together as auxiliary components. In this case, natural binders such as starch and synthetic binders such as styrene-butadiene latex and acrylic latex are used as binders of the paper coating solution, and the binder has a very large effect on the print quality of the coated paper.

한편, 종이 코팅 방식은 크게 싱글코팅 방식과 더블 코팅 방식으로 나뉜다. 싱글코팅 방식은 종이 위에 한번 코팅을 하는 방식으로 하나의 코팅층으로 코팅지의 광학적 물성과 인쇄 특성을 확보해야 하기 때문에 코팅액 제조를 위한 원료의 선택이 까다롭고, 인쇄품질의 확보를 위해 고가의 원료를 사용해야 하는 문제점이 있어 일반적으로 더블 코팅 방식을 채택하여 사용하고 있다. 더블 코팅 방식은 두개의 코팅층으로 코팅지의 물성을 제어할 수 있으므로 싱글코팅에 비해 원료의 선정 및 코팅지의 품질 제어가 용이하며 저가의 첨가물 사용이 가능한 경제적인 장점이 있다. 더블 코팅에서 하부층은 종이의 불투명도, 백색도, 백감도 등의 광학적 특징과 평활도, 거침도 등의 종이면 특성을 개선시켜 상부층 코팅 시 균일한 코팅층 형성과 우수한 인쇄 품질을 발현시킬 수 있도록 도움을 준다.On the other hand, the paper coating method is largely divided into a single coating method and a double coating method. The single coating method is a one-time coating method on paper, and since it is necessary to secure the optical properties and printing properties of the coated paper with one coating layer, it is difficult to select raw materials for manufacturing the coating solution, and expensive raw materials must be used to secure print quality. In general, a double coating method is adopted and used. Since the double coating method can control the properties of the coated paper with two coating layers, it is easier to select raw materials and control the quality of the coated paper compared to single coating, and there are economic advantages of using inexpensive additives. In double coating, the lower layer improves the optical characteristics of paper such as opacity, whiteness, and whiteness, and the paper surface characteristics such as smoothness and roughness.

천연 바인더인 전분은 더블 코팅의 하부층을 위한 코팅액 제조에 주로 적용되고 있으며, 합성 바인더와 함께 종이와 안료와의 결합력을 향상시킨다. 이중 합성 바인더는 석유계 원료로부터 유래하기 때문에 유가 변동에 의해 가격 변동이 심하고, 종이 코팅액의 원가를 상승시키는 요인이 된다. 반면, 전분은 합성 바인더에 비해 가격이 저렴하고 코팅액의 보수성을 높여주는 장점이 있으나, 전분의 사용량이 증가함에 따라 코팅액의 점도가 상승하고, 저장시 점도의 안정성이 저하되며, 인쇄 얼룩 발생량이 증가한다는 문제점이 있어 사용에 제약을 받고 있다. 이러한 코팅액 내의 전분 증량시 발생하는 문제점을 개선하기 위하여 코팅액의 레올로지 특성 변화를 최소화시킬 수 있는 종이 코팅용 전분 및 이를 포함하는 종이 코팅액에 대한 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어, 미국 등록특허공보 제6,777,548호에는 감자전분에 알칼리 처리를 하고 차아염소산으로 산화시킨 전분이 개시되어 있다. 그러나, 상기 조성물은 점도가 너무 높아 종이 코팅액의 레올로지 물성을 변화시킬 염려가 있고, 그 용도는 코팅액의 증점을 위한 첨가제로 한정된다는 문제점이 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0830558호에는 전분과 석유계 모노머를 공중합하여 제조한 전분-비닐 공중합체 및 이를 포함하는 에멀젼이 개시되어 있다. 그러나, 상기 전분-비닐 공중합체를 제조하기 위해서는 복잡한 유화중합 등에 의해 가격이 비싸고, 상기 에멀젼을 코팅액에 적용시 코팅액의 보수성이 저하되고 코팅액이 적정 수준의 점도를 가지지 못하기 때문에 증점제를 추가적으로 사용하여야 한다는 문제점이 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0174140호에는 전분에 산화보조제를 첨가하고 방사선 처리하여 제조되고 다양하게 점도를 조절할 수 있는 조성물에 대해 개시하고 있으나, 상기 조성물 제조를 위해서는 방사선 처리를 위한 고가의 설비가 필요하고 방사선 처리에 의해 조성물의 저점도화 및 점도 안정성을 향상시키기에는 한계가 있어 종이 코팅 용도로 사용할 수 없다는 문제점이 있다.Starch, a natural binder, is mainly applied to the preparation of a coating solution for the lower layer of double coating, and together with a synthetic binder, it improves the bonding force between paper and pigment. Since the double synthetic binder is derived from petroleum-based raw materials, the price fluctuates greatly due to oil price fluctuations, and is a factor that increases the cost of the paper coating solution. On the other hand, starch has the advantage of being cheaper than synthetic binders and increasing the water retention of the coating solution. There is a problem with it, and its use is restricted. In order to improve the problems that occur when the amount of starch in the coating solution is increased, research on starch for paper coating capable of minimizing the change in rheological properties of the coating solution and a paper coating solution including the same is being conducted. For example, U.S. Patent No. 6,777,548 discloses starch obtained by treating potato starch with alkali and oxidizing it with hypochlorous acid. However, the composition has a problem that there is a risk of changing the rheological properties of the paper coating solution because the viscosity is too high, and the use thereof is limited to an additive for thickening the coating solution. In addition, Korean Patent No. 10-0830558 discloses a starch-vinyl copolymer prepared by copolymerizing starch and a petroleum monomer and an emulsion containing the same. However, in order to prepare the starch-vinyl copolymer, it is expensive due to complicated emulsion polymerization, etc., and when the emulsion is applied to the coating solution, the water retention of the coating solution is lowered and the coating solution does not have an appropriate level of viscosity. Therefore, a thickener must be additionally used. There is a problem that In addition, Korean Patent No. 10-0174140 discloses a composition that is prepared by adding an oxidizing agent to starch and subjected to radiation treatment and is capable of variously controlling the viscosity. There is a problem in that it cannot be used for paper coating because it is necessary and there is a limit to lowering the viscosity and improving the viscosity stability of the composition by radiation treatment.

0001)한국 등록특허 제10-0830558호0001) Korean Patent Registration No. 10-0830558

본 발명의 종래의 기술적 배경하에서 도출된 것으로, 본 발명의 일 목적은 종이 코팅액에 첨가되어 종이 코팅액의 저전단 점도 안정성을 향상시키고, 적정 수준의 보수성 및 접착성을 발휘시키며, 동시에 종이 코팅액 내에서 그 함량이 증가하더라도 종이 코팅액의 물성을 신뢰할 수 있는 수준으로 유지시킬 수 있는 종이 코팅용 조성물을 제공하는데에 있다.As derived from the prior technical background of the present invention, one object of the present invention is to improve the stability of low-shear viscosity of the paper coating solution by adding it to the paper coating solution, to exhibit an appropriate level of water retention and adhesiveness, and at the same time to be added to the paper coating solution in the paper coating solution. An object of the present invention is to provide a composition for paper coating capable of maintaining the physical properties of the paper coating solution at a reliable level even if the content thereof is increased.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 종이 코팅용 조성물의 제조방법을 제공하는데에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for preparing the composition for coating paper.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 종이 코팅에 적합한 점도를 보유하면서 동시에 저전단 점도 안정성이 우수하여 일반적인 종이 코팅기로 코팅시 코팅 작업이 원활한 종이 코팅액을 제공하는데에 있다. 또한, 균일한 코팅막을 형성하기에 적합한 수준의 보수성을 나타내며, 종이에 코팅시 접착력이 우수한 코팅막을 형성할 수 있는 종이 코팅액을 제공하는데에 있다In addition, another object of the present invention is to provide a paper coating solution that has a viscosity suitable for paper coating and at the same time has excellent low shear viscosity stability, so that the coating operation is smooth during coating with a general paper coater. In addition, it is to provide a paper coating solution that can form a coating film that exhibits a suitable level of water retention for forming a uniform coating film and has excellent adhesion when coated on paper.

본 발명의 일 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 카르복실기 함량이 0.5~0.8%이고, 아세틸기 함량이 0.3~0.7%인 조성물으로서, 상기 조성물 함량이 30 중량%(조성물의 건조중량 기준)인 호화액의 50℃에서의 점도가 100~200 cP인 것을 특징으로 하는 종이 코팅용 조성물을 제공한다.In order to solve one object of the present invention, the present invention is a composition having a carboxyl group content of 0.5 to 0.8% and an acetyl group content of 0.3 to 0.7%, wherein the composition content is 30% by weight (based on the dry weight of the composition). It provides a composition for paper coating, characterized in that the viscosity of the liquid at 50 ℃ 100 ~ 200 cP.

또한, 본 발명의 다른 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 전분 슬러리에 산화제를 첨가하고 산화 반응시켜 카르복실기 함량이 0.5~0.8%인 산화 전분의 슬러리를 수득하는 단계; 상기 산화 전분의 슬러리에 에스테르화제를 첨가하고 에스테르화 반응시켜 아세틸기 함량이 0.3~0.7%인 산화 에스테르화 전분의 슬러리를 수득하는 단계; 및 상기 산화 에스테르화 전분의 슬러리를 여과, 수세 및 건조시켜 산화 에스테르화 전분을 수득하는 단계;를 포함하고, 상기 산화 에스테르화 전분 함량이 30 중량%(산화 에스테르화 전분의 건조중량 기준)인 호화액의 50℃에서의 점도가 100~200 cP인 것을 특징으로 하는 종이 코팅용 조성물의 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 다른 일 예로 전분 슬러리에 에스테르화제를 첨가하고 에스테르화 반응시켜 아세틸기 함량이 0.3~0.7%인 에스테르화 전분의 슬러리를 수득하는 단계; 에스테르화 전분의 슬러리에 산화제를 첨가하고 산화 반응시켜 카르복실기 함량이 0.5~0.8%인 산화 에스테르화 전분의 슬러리를 수득하는 단계; 및 상기 산화 에스테르화 전분의 슬러리를 여과, 수세 및 건조시켜 산화 에스테르화 전분을 수득하는 단계;를 포함하고, 상기 산화 에스테르화 전분 함량이 30 중량%(산화 에스테르화 전분의 건조중량 기준)인 호화액의 50℃에서의 점도가 100~200 cP인 것을 특징으로 하는 종이 코팅용 조성물의 제조방법을 제공한다.In addition, in order to solve another object of the present invention, the present invention provides a method comprising: adding an oxidizing agent to a starch slurry and subjecting it to an oxidation reaction to obtain a slurry of oxidized starch having a carboxyl group content of 0.5 to 0.8%; adding an esterifying agent to the oxidized starch slurry and performing an esterification reaction to obtain a slurry of oxidized esterified starch having an acetyl group content of 0.3 to 0.7%; and filtering, washing, and drying the slurry of the oxidized esterified starch to obtain oxidized esterified starch, wherein the content of the oxidized esterified starch is 30% by weight (based on the dry weight of the oxidized esterified starch). It provides a method for producing a composition for paper coating, characterized in that the viscosity of the liquid at 50 ℃ 100 ~ 200 cP. In another embodiment, the present invention provides a method comprising: adding an esterifying agent to a starch slurry and performing an esterification reaction to obtain a slurry of esterified starch having an acetyl group content of 0.3 to 0.7%; adding an oxidizing agent to the slurry of esterified starch and subjecting it to oxidation reaction to obtain a slurry of oxidized esterified starch having a carboxyl group content of 0.5 to 0.8%; and filtering, washing, and drying the slurry of the oxidized esterified starch to obtain oxidized esterified starch, wherein the content of the oxidized esterified starch is 30% by weight (based on the dry weight of the oxidized esterified starch). It provides a method for producing a composition for paper coating, characterized in that the viscosity of the liquid at 50 ℃ 100 ~ 200 cP.

또한, 본 발명의 또 다른 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 전술한 종이 코팅용 조성물, 안료 및 합성 고분자를 고형 성분으로 포함하는 종이 코팅액을 제공한다.In addition, in order to solve another object of the present invention, the present invention provides a paper coating solution comprising the above-described composition for paper coating, a pigment, and a synthetic polymer as solid components.

본 발명에 따른 종이 코팅용 조성물은 산화 반응과 에스테르화 반응의 변성처리에 의해 호화액의 저점도화 및 우수한 점도 안정성을 가지며, 코팅 용도에 적합하도록 관능기들을 포함하고 이들의 함량이 조절된다. 따라서, 본 발명에 따른 종이 코팅용 조성물을 포함하는 종이 코팅액은 저장 시간이나 온도 변화에 따른 물성 변화가 최소화되고, 균일한 코팅막을 형성할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 종이 코팅용 조성물은 종이 코팅액 내에서 그 함량이 증가하더라고 점도 변화 및 보수성 등을 최소화시키므로 전분을 고함량으로 포함하는 종이 코팅액의 제조가 가능하고, 상대적으로 고가의 합성 고분자의 사용량이 절감되어 종이 코팅액의 제조 원가를 감소시킬 수 있다.The composition for paper coating according to the present invention has low viscosity and excellent viscosity stability of the gelatinization solution by denaturation of oxidation reaction and esterification reaction, and contains functional groups and their content is adjusted to be suitable for coating use. Accordingly, the paper coating solution including the composition for paper coating according to the present invention minimizes changes in physical properties due to storage time or temperature change, and can form a uniform coating film. In addition, the composition for paper coating according to the present invention minimizes the change in viscosity and water retention even when the content is increased in the paper coating solution, so it is possible to prepare a paper coating solution containing a high content of starch, and a relatively expensive synthetic polymer. Since the amount of use is reduced, it is possible to reduce the manufacturing cost of the paper coating solution.

일반적으로 종이 코팅액을 종이에 코팅시킬 때 코팅기의 운전을 용이하게 하고 균일한 코팅막을 얻기 위해서는 종이 코팅액의 저전단 점도가 약 1000 cP 이하, 예를 들어 550~950 cp로 유지되어야 하고, 보수성이 약 40~60 g/㎡, 바람직하게는 40~55g/㎡더 바람직하게는 45~55g/㎡을 가져야 한다. 종이 코팅액의 저전단 점도가 너무 크면 종이 코팅액을 종이에 코팅시 작업성이 떨어지고 종이 코팅액의 손실이 커질 염려가 있다. 또한, 종이 코팅액의 보수성이 불충분하면 건조시 종이 표면상으로 바인더가 많이 이동하게 되고, 보수성이 너무 크면 건조시 코팅층으로 바인더가 이동하게 되어 바인더 분포의 불균일이 발생하고 이로 인해 코팅지의 인쇄 품질이 저하될 우려가 있다. 또한, 동일한 종이 코팅액으로 품질의 신뢰성이 담보되는 코팅지을 얻기 위해서는 종이 코팅액의 저전단 점도 변화율이 보관시간이 경과되더라도 최초 점도를 기준으로 약 35%, 더 바람직하게는 약 30%, 가장 바람직하게는 약 25% 이하이어야 한다. 또한, 종이 코팅액에 첨가되는 종이 코팅용 조성물의 함량이 증가하더라도 종이 코팅액은 상기 물성을 만족하는 것이 바람직하고 특히 종이 코팅용 조성물의 함량이 증가하더라고 종이 코팅액의 보수성 변화율이 약 6% 이하인 것이 더 바람직하다. 이러한 관점에서, 본 발명의 발명자들은 종이 코팅액의 저전단 점도 안정성, 및 보수성은 종이 코팅용 조성물의 카르복실기 함량, 아세틸기 함량뿐만 아니라, 호화액의 점도에 의해 상당한 영향을 받는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.In general, when the paper coating solution is coated on paper, in order to facilitate the operation of the coating machine and obtain a uniform coating film, the low shear viscosity of the paper coating solution should be maintained at about 1000 cP or less, for example, 550 to 950 cp, and the water retention is about 40 to 60 g/m2, preferably 40 to 55 g/m2, more preferably 45 to 55 g/m2. If the low-shear viscosity of the paper coating solution is too large, the workability may decrease when the paper coating solution is coated on paper and the loss of the paper coating solution may increase. In addition, if the water-retaining property of the paper coating solution is insufficient, the binder moves on the paper surface during drying. there is a risk of becoming In addition, in order to obtain a coated paper that guarantees quality reliability with the same paper coating solution, the rate of change of the low shear viscosity of the paper coating solution is about 35%, more preferably about 30%, and most preferably about It should be less than 25%. In addition, even if the content of the composition for paper coating added to the paper coating solution increases, the paper coating solution preferably satisfies the above physical properties, and in particular, even if the content of the composition for paper coating increases, it is more preferable that the water retention change rate of the paper coating solution is about 6% or less. Do. From this point of view, the inventors of the present invention have found that the low shear viscosity stability and water retention of the paper coating solution are significantly affected by the carboxyl group content and acetyl group content of the paper coating composition, as well as the viscosity of the gelatinizing solution, and the present invention was completed.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be specifically described.

본 발명의 일 측면은 종이 코팅용 조성물에 관한 것으로 본 발명에 따른 종이 코팅용 조성물은 카르복실기 함량이 0.5~0.8%이고, 아세틸기 함량이 0.3~0.7%인 것을 특징으로 하며, 동시에 상기 조성물 함량이 30 중량%(조성물의 건조중량 기준)인 호화액의 50℃에서의 점도가 100~200 cP인 것을 특징으로 한다.One aspect of the present invention relates to a composition for paper coating, and the composition for paper coating according to the present invention is characterized in that the carboxyl group content is 0.5 to 0.8% and the acetyl group content is 0.3 to 0.7%, and at the same time, the composition content is It is characterized in that the viscosity at 50 ° C. of the gelatinization solution of 30 wt % (based on the dry weight of the composition) is 100 to 200 cP.

본 발명에 따른 종이 코팅용 조성물은 관능기로 카르복실기와 아세틸기를 포함하는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 이러한 조성물의 일 예로 산화 에스테르화 전분이 있다. 본 발명의 종이 코팅용 전분으로 사용되는 산화 에스테르화 전분은 산화 반응에 의해 전분 내에 카르복실기를 가지게 되며, 에스테르화 반응에 의해 전분 내에 아세틸기를 가지게 된다. 이때 산화 에스테르화 전분의 카르복실기 함량은 후술하는 종이 코팅액의 저점도화, 저전단 점도 안정성 및 보수성을 고려할 때, 0.5~0.7%인 것이 바람직하다. 또한, 산화 에스테르화 전분의 아세틸기 함량은 후술하는 종이 코팅액의 보수성을 고려할 때 0.3~0.5%인 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화 에스테르화 전분은 후술하는 코팅액이 저점도화 및 저전단 점도 안정성을 고려할 때 그 함량이 30 중량%(산화 에스테르화 전분의 건조중량 기준)인 호화액의 50℃에서의 점도가 110~150 cP인 것이 바람직하다.The composition for paper coating according to the present invention is not particularly limited as long as it contains a carboxyl group and an acetyl group as a functional group, and an example of such a composition is oxidized esterified starch. The oxidized esterified starch used as the starch for paper coating of the present invention has a carboxyl group in the starch by an oxidation reaction and an acetyl group in the starch by the esterification reaction. In this case, the carboxyl group content of the oxidized esterified starch is preferably 0.5 to 0.7% in consideration of the low viscosity, low shear viscosity stability and water retention properties of the paper coating solution, which will be described later. In addition, the acetyl group content of the oxidized esterified starch is preferably 0.3 to 0.5% in consideration of the water retention of a paper coating solution, which will be described later. In addition, the oxidized esterified starch has a viscosity at 50° C. of the gelatinized solution having a content of 30% by weight (based on the dry weight of the oxidized esterified starch) of 110~ It is preferably 150 cP.

본 발명의 다른 측면은 종이 코팅용 조성물의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 예에 따른 종이 코팅용 조성물의 제조방법은 전분 슬러리에 산화제를 첨가하고 산화 반응시켜 카르복실기 함량이 0.5~0.8%인 산화 전분의 슬러리를 수득하는 단계; 상기 산화 전분의 슬러리에 에스테르화제를 첨가하고 에스테르화 반응시켜 아세틸기 함량이 0.3~0.7%인 산화 에스테르화 전분의 슬러리를 수득하는 단계; 및 상기 산화 에스테르화 전분의 슬러리를 여과, 수세 및 건조시켜 산화 에스테르화 전분을 수득하는 단계;를 포함하고, 상기 산화 에스테르화 전분 함량이 30 중량%(산화 에스테르화 전분의 건조중량 기준)인 호화액의 50℃에서의 점도가 100~200 cP인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 종이 코팅용 조성물의 제조방법은 전분 슬러리에 에스테르화제를 첨가하고 에스테르화 반응시켜 아세틸기 함량이 0.3~0.7%인 에스테르화 전분의 슬러리를 수득하는 단계; 에스테르화 전분의 슬러리에 산화제를 첨가하고 산화 반응시켜 카르복실기 함량이 0.5~0.8%인 산화 에스테르화 전분의 슬러리를 수득하는 단계; 및 상기 산화 에스테르화 전분의 슬러리를 여과, 수세 및 건조시켜 산화 에스테르화 전분을 수득하는 단계;를 포함하고, 상기 산화 에스테르화 전분 함량이 30 중량%(산화 에스테르화 전분의 건조중량 기준)인 호화액의 50℃에서의 점도가 100~200 cP인 것을 특징으로 한다.Another aspect of the present invention relates to a method for preparing a composition for paper coating, wherein the method for preparing a composition for paper coating according to an embodiment of the present invention includes adding an oxidizing agent to a starch slurry and performing an oxidation reaction to have a carboxyl group content of 0.5 to 0.8%. obtaining a slurry of oxidized starch; adding an esterifying agent to the oxidized starch slurry and performing an esterification reaction to obtain a slurry of oxidized esterified starch having an acetyl group content of 0.3 to 0.7%; and filtering, washing, and drying the slurry of the oxidized esterified starch to obtain oxidized esterified starch, wherein the content of the oxidized esterified starch is 30% by weight (based on the dry weight of the oxidized esterified starch). It is characterized in that the viscosity of the liquid at 50 °C is 100-200 cP. In addition, the method for preparing a composition for paper coating according to another example of the present invention includes the steps of adding an esterifying agent to a starch slurry and performing an esterification reaction to obtain a slurry of esterified starch having an acetyl group content of 0.3 to 0.7%; adding an oxidizing agent to the slurry of esterified starch and subjecting it to oxidation reaction to obtain a slurry of oxidized esterified starch having a carboxyl group content of 0.5 to 0.8%; and filtering, washing, and drying the slurry of the oxidized esterified starch to obtain oxidized esterified starch, wherein the content of the oxidized esterified starch is 30% by weight (based on the dry weight of the oxidized esterified starch). It is characterized in that the viscosity of the liquid at 50 °C is 100-200 cP.

본 발명에 따른 종이 코팅용 조성물의 제조방법에서 산화 반응 또는 에스테르화 반응에 사용되는 원료 전분은 그 종류나 형태가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 옥수수전분, 찰옥수수전분, 타피오카전분, 감자전분, 고구마전분, 쌀전분, 밀전분 등에서 선택될 수 있다.The raw material starch used in the oxidation reaction or esterification reaction in the method for preparing the composition for paper coating according to the present invention is not particularly limited in type or form, for example, corn starch, waxy corn starch, tapioca starch, potato starch, It may be selected from sweet potato starch, rice starch, wheat starch, and the like.

본 발명에서 전분의 산화 반응은 호화액의 저점도화 및 후술하는 종이 코팅액의 물성 개선을 위해 적합한 관능기를 전분 내에 생성시키는 역할을 한다. 상기 산화 반응을 통해 전분 내의 하이드록시기(OH)가 카르복실기(COOH)나 알데히드기(CHO)로 산화되며 전분 분자 간의 에테르 결합이 끊어져 전분의 중합도가 감소하게 되고, 호화액의 점도가 낮아진다. 상기 산화 반응을 위한 산화제로는 아염소산나트륨, 차아염소산나트륨, 염소화이소시아누르산(Chloroisocyanuric acid), 과산화수소, 과붕산나트륨, 또는 과망간산칼륨 등이 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 산화 반응 단계에서 산화제의 첨가량은 원하는 함량의 카르복실기를 얻기 위해 전분 100 중량부(건조 중량 기준) 당 5~10 중량부이고, 6~8 중량부인 것이 바람직하나, 반드시 상기 범위에 한정되는 것은 아니다. 또한, 산화 반응 단계에서 반응 온도는 20~60℃인 것이 바람직하며, 30~50℃인 것이 더 바람직하다. 전분의 산화 반응시 반응 온도가 낮을 경우 반응 효율이 저하되어 원하는 카르복실기 함량 및 전분 호액의 저점도화를 달성하기 위해 장시간 동안 반응이 이루어져야 하며, 반응 온도가 높을 경우 첨가되는 산화제나 알칼리제(예를 들어 수산화나트륨)에 의해 전분의 호화 현상이 발생하여 제품화 단계에서 여과, 및 탈수가 원활하게 이루어지지 않을 염려가 있다. 또한, 산화 반응 단계에서 반응 pH는 8.0~12.0인 것이 바람직하고, 8.5~11.5인 것이 더 바람직하다. 전분의 산화 반응시 반응 pH가 낮을 경우 산화 반응 효율 및 전분 내 카르복실기 함량이 저하되고 알데히드기 함량이 증가하여 호화액의 갈변화가 발생될 우려가 있고, 반응 pH가 높을 경우 알칼리제에 의한 전분의 호화 현상이 발생하여 제품화 단계에서 여과, 및 탈수가 원활하게 이루어지지 않을 염려가 있다.In the present invention, the oxidation reaction of starch serves to generate a suitable functional group in the starch for lowering the viscosity of the gelatinization solution and improving the physical properties of the paper coating solution, which will be described later. Through the oxidation reaction, a hydroxyl group (OH) in the starch is oxidized to a carboxyl group (COOH) or an aldehyde group (CHO), and the ether bond between the starch molecules is broken, thereby reducing the polymerization degree of the starch and lowering the viscosity of the gelatinization solution. The oxidizing agent for the oxidation reaction includes sodium chlorite, sodium hypochlorite, chloroisocyanuric acid, hydrogen peroxide, sodium perborate, or potassium permanganate, and these may be used alone or in combination of two or more. In addition, the amount of the oxidizing agent added in the oxidation reaction step is 5 to 10 parts by weight, preferably 6 to 8 parts by weight, per 100 parts by weight (dry weight) of starch to obtain a desired content of carboxyl groups, but it is not necessarily limited to the above range not. In addition, the reaction temperature in the oxidation reaction step is preferably 20 ~ 60 ℃, more preferably 30 ~ 50 ℃. In the oxidation reaction of starch, when the reaction temperature is low, the reaction efficiency is lowered, and the reaction must be carried out for a long time to achieve the desired carboxyl group content and low viscosity of the starch solution. Sodium) causes starch gelatinization, so there is a concern that filtration and dehydration may not be smoothly performed in the commercialization stage. In addition, the reaction pH in the oxidation reaction step is preferably 8.0 to 12.0, more preferably 8.5 to 11.5. When the reaction pH is low during the oxidation reaction of starch, the oxidation reaction efficiency and the carboxyl group content in the starch decrease, and the aldehyde group content increases, which may cause browning of the gelatinization solution. If the reaction pH is high, starch gelatinization phenomenon by alkali As this occurs, there is a fear that filtration and dehydration may not be smoothly performed in the commercialization stage.

본 발명에서 전분의 에스테르화 반응은 호화액의 노화 현상을 개선하고 후술하는 종이 코팅액의 점도 변화를 최소화하기 위해 적합한 관능기를 전분 내에 생성시키는 역할을 한다. 상기 에스테르화 반응을 통해 전분 내에 아세틸기가 형성되고, 이로 인해 전분의 호화 개시온도가 낮아지게 되고, 투명도가 향상되며, 후술하는 종이 코팅액의 점도 변화가 최소화된다. 상기 에스테르화 반응을 위한 에스테르화제로는 무수초산, 무수말레산, 및 초산비닐 모노머 등이 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 에스테르화 반응 단계에서 에스테르화의 첨가량은 원하는 함량의 아세틸기를 얻기 위해 전분 100 중량부(건조 중량 기준) 당 0.5~5 중량부이고, 0.5~3.5 중량부인 것이 바람직하고, 1.0~3.5 중량부인 것이 가장 바람직하나, 반드시 상기 범위에 한정되는 것은 아니다. 에스테르화 반응 단계에서 에스테르화제의 첨가량이 적을 경우 전분의 노화 현상이 개선되지 않을 염려가 있고, 너무 높을 경우 후술하는 종이 코팅액의 보수성이 저하될 염려가 있다. 또한, 에스테르화 반응 단계에서 반응 온도는 10~50℃인 것이 바람직하며, 20~40℃인 것이 더 바람직하다. 전분의 에스테르화 반응시 반응 온도가 낮을 경우 반응 효율이 저하되어 원하는 아세틸기 함량 및 후술하는 종이 코팅액의 점도 안정성을 달성하기 위해 장시간 동안 반응이 이루어져야 하며, 반응 온도가 높을 경우 전분의 호화 현상이 발생하여 제품화 단계에서 여과, 및 탈수가 원활하게 이루어지지 않을 염려가 있다. 또한, 에스테르화 반응 단계에서 반응 pH는 7.0~10.0인 것이 바람직하고, 7.5~9.5인 것이 더 바람직하다. 전분의 에스테르화 반응시 반응 pH가 낮을 경우 에스테르화 반응 효율 및 전분 내 아세틸기 함량이 저하되어 전분 호화액의 노화 현상이 개선되지 못할 염려가 있고, 반응 pH가 높을 경우 반응 pH를 유지하는 동안 알칼리제의 사용량이 많아져서 전분의 호화 현상이 발생하고, 이로 인해 제품화 단계에서 여과, 및 탈수가 원활하게 이루어지지 않을 염려가 있다.In the present invention, the esterification reaction of starch serves to generate a suitable functional group in the starch to improve the aging phenomenon of the gelatinization solution and to minimize the change in viscosity of the paper coating solution, which will be described later. An acetyl group is formed in the starch through the esterification reaction, which lowers the gelatinization initiation temperature of the starch, improves transparency, and minimizes the change in viscosity of the paper coating solution, which will be described later. The esterifying agent for the esterification reaction includes acetic anhydride, maleic anhydride, and vinyl acetate monomer, and these may be used alone or in combination of two or more. In addition, the amount of esterification added in the esterification reaction step is 0.5 to 5 parts by weight, preferably 0.5 to 3.5 parts by weight, and 1.0 to 3.5 parts by weight per 100 parts by weight (based on dry weight) of starch to obtain a desired content of acetyl groups. Most preferably, it is not necessarily limited to the above range. When the amount of the esterifying agent added in the esterification step is small, there is a fear that the aging phenomenon of the starch may not be improved. In addition, the reaction temperature in the esterification step is preferably 10 ~ 50 ℃, more preferably 20 ~ 40 ℃. When the reaction temperature is low during the esterification reaction of starch, the reaction efficiency is lowered, and the reaction must be carried out for a long time to achieve the desired acetyl group content and viscosity stability of the paper coating solution to be described later. When the reaction temperature is high, starch gelatinization occurs. Therefore, there is a concern that filtration and dehydration may not be smoothly performed in the commercialization stage. In addition, the reaction pH in the esterification step is preferably 7.0 to 10.0, more preferably 7.5 to 9.5. When the reaction pH is low during the esterification reaction of starch, there is a concern that the aging phenomenon of the gelatinized starch may not be improved because the esterification reaction efficiency and the acetyl group content in the starch are lowered. As the amount of used increases, gelatinization of starch occurs, and there is a concern that filtration and dehydration may not be smoothly performed in the commercialization stage.

본 발명의 또 다른 측면은 종이 코팅액에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 종이 코팅액은 전술한 종이 코팅용 조성물, 안료 및 합성 고분자를 고형 성분으로 포함한다. 이때, 종이 코팅액의 고형 성분 함량은 종이 코팅액의 사용 환경에 따라 다양한 범위에서 선택될 수 있으며, 코팅 작업의 용이성 및 경제성을 고려할 때 약 50~75 중량%이고, 60~70 중량%인 것이 바람직하다. 또한, 종이 코팅액의 분산매로는 통상적으로 물이 사용된다.Another aspect of the present invention relates to a paper coating solution, wherein the paper coating solution according to the present invention includes the above-described composition for paper coating, a pigment, and a synthetic polymer as solid components. At this time, the content of the solid component of the paper coating solution may be selected from a variety of ranges depending on the usage environment of the paper coating solution, and is about 50 to 75 wt%, preferably 60 to 70 wt%, in consideration of the ease and economical efficiency of the coating operation . In addition, water is usually used as a dispersion medium of the paper coating liquid.

본 발명에 따른 종이 코팅액의 일 성분인 종이 코팅용 조성물은 종이 코팅액 내에서 안료와 종이의 접착력을 부여하는 바인더로 작용하며, 부수적으로 안료의 침전 방지 및 균일한 분산 상태 유지, 종이 코팅액의 점도와 유동성 조정, 종이 코팅액의 보수성 개선과 같은 기능을 한다. 또한, 종이 코팅용 조성물은 종이 코팅액에서 호화된 상태로 존재하며, 통상적으로 종이 코팅용 조성물의 호화액을 다른 성분과 혼합하여 종이 코팅액을 제조한다. 또한, 종이 코팅액 내에서 종이 코팅용 조성물의 함량은 종이 코팅액의 사용 환경에 따라 다양한 범위에서 선택될 수 있으며, 종이 코팅액의 점도 안정성 및 적정 수준의 보수성을 유지하는 측면에서 종이 코팅액 전체 중량을 기준으로 2~8 중량%인 것이 바람직하고, 4~6 중량%인 것이 더 바람직하다.The composition for paper coating, which is one component of the paper coating solution according to the present invention, acts as a binder that provides adhesion between the pigment and paper in the paper coating solution, and incidentally prevents pigment precipitation and maintains a uniform dispersion state, the viscosity of the paper coating solution and Functions such as adjusting fluidity and improving water retention of paper coating solution. In addition, the composition for paper coating exists in a gelatinized state in the paper coating solution, and the gelatinization solution of the composition for paper coating is usually mixed with other components to prepare a paper coating solution. In addition, the content of the composition for paper coating in the paper coating solution can be selected from various ranges depending on the usage environment of the paper coating solution, and in terms of maintaining the viscosity stability and water retention of the paper coating solution at an appropriate level, based on the total weight of the paper coating solution It is preferable that it is 2 to 8 weight%, and it is more preferable that it is 4 to 6 weight%.

또한, 본 발명에 따른 종이 코팅액의 일 성분인 안료로는 클레이(clay), 탄산칼슘, 카올린, 탈크(talc), 티타늄옥사이드, 실리카, 징크옥사이드, 알루미늄 히드록사이드, 백토(white clay), 레이크(lake), 또는 합성플라스틱 안료 등이 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 종이 코팅액 내에서 안료의 함량은 종이 코팅액의 사용 환경에 따라 다양한 범위에서 선택될 수 있으며, 다른 성분과의 양립성 및 분산성을 고려할 때 종이 코팅액 전체 중량을 기준으로 약 50~65 중량%인 것이 바람직하고, 55~60 중량%인 것이 더 바람직하다.In addition, as a pigment as one component of the paper coating solution according to the present invention, clay, calcium carbonate, kaolin, talc, titanium oxide, silica, zinc oxide, aluminum hydroxide, white clay, lake (lake), or synthetic plastic pigments, and these may be used alone or in combination of two or more. The content of the pigment in the paper coating solution may be selected from a variety of ranges depending on the environment of use of the paper coating solution, and in consideration of compatibility and dispersibility with other components, it is preferably about 50 to 65% by weight based on the total weight of the paper coating solution. And, it is more preferably 55 to 60% by weight.

또한, 본 발명에 따른 종이 코팅액의 일 성분인 합성 고분자는 종이 코팅용 조성물과 마찬가지로 종이 코팅액 내에서 안료와 종이의 접착력을 부여하는 바인더로 작용하며, 코팅액의 점도를 낮추고 코팅층의 내수성을 높이며, 코팅층의 인쇄 적성을 향상시키고 기능을 한다. 본 발명에서 상기 합성 고분자는 종이 코팅액에서 통상적인 바인더로 사용되는 것이라면 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 스테렌-부타디엔계 코폴리머, 스티렌-아크릴계 코폴리머, 비닐아세테이트-아크릴계 코폴리머, 에틸렌-비닐아세테이트계 코폴리머, 부타디엔-메틸메타아크릴레이트계 코폴리머, 비닐아세테이트-부틸 아크릴레이트계 코폴리머, 스테렌-무수말레인산계 코폴리머, 이소부텐-무수말레인산계 코폴리머, 아크릴산-메틸메타아크릴레이트계 코폴리머 등이 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 코폴리머 계통의 바인더는 종이 코팅액 제조시 보통 라텍스 형태로 다른 성분들과 혼합된다. 종이 코팅액 내에서 합성 고분자의 함량은 종이 코팅액의 사용 환경에 따라 다양한 범위에서 선택될 수 있으며, 다른 성분들의 함량 및 코팅층의 접착성 등을 고려할 때 종이 코팅액 전체 중량을 기준으로 약 2~4 중량%인 것이 바람직하고, 2.5~3.5 중량%인 것이 더 바람직하다.In addition, the synthetic polymer, which is a component of the paper coating solution according to the present invention, acts as a binder that imparts adhesion between the pigment and paper in the paper coating solution, like the composition for paper coating, lowers the viscosity of the coating solution and increases the water resistance of the coating layer, and the coating layer to improve the printability and function of In the present invention, the synthetic polymer is not particularly limited as long as it is used as a conventional binder in the paper coating solution, for example, sterene-butadiene copolymer, styrene-acrylic copolymer, vinyl acetate-acrylic copolymer, ethylene-vinyl acetate Copolymer, butadiene-methyl methacrylate copolymer, vinyl acetate-butyl acrylate copolymer, sterene-maleic anhydride copolymer, isobutene-maleic anhydride copolymer, acrylic acid-methyl methacrylate copolymer polymers and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. The copolymer-based binder is usually mixed with other components in the form of latex when preparing a paper coating solution. The content of the synthetic polymer in the paper coating solution can be selected from a variety of ranges depending on the usage environment of the paper coating solution, and when considering the content of other components and the adhesion of the coating layer, it is about 2 to 4% by weight based on the total weight of the paper coating solution. It is preferable that it is, and it is more preferable that it is 2.5 to 3.5 weight%.

또한, 본 발명에 따른 종이 코팅액은 필요한 범위 내에서 보조 성분으로 분산제, 소포제, 내수화제, 착색제, 윤활제, 방부제 등을 더 포함할 수 있다.In addition, the paper coating solution according to the present invention may further include a dispersant, an antifoaming agent, a waterproofing agent, a colorant, a lubricant, a preservative, and the like as auxiliary components within a necessary range.

또한, 본 발명에 따른 종이 코팅액의 점도, 점도 안정성, 보수성 등은 바인더로 사용되는 종이 코팅용 조성물과 합성 고분자의 사용량에 의해 결정되는데, 통상의 종이 코팅 설비로 코팅시 코팅 작업의 용이성 및 코팅에 의해 형성된 코팅막의 균일성을 고려할 때, 상기 종이 코팅액 내에서 종이 코팅용 조성물의 함량은 안료 100 중량부 당 6~10 중량부인 것이 바람직하고, 합성 고분자의 함량은 안료 100 중량부 당 3~6 중량부인 것이 바람직하다. 또한, 종이 코팅액 내에서 종이 코팅용 조성물 대 합성 고분자의 중량비는 1~2.5인 것이 바람직하고, 1.5~2.0인 것이 더 바람직하다.In addition, the viscosity, viscosity stability, water retention, etc. of the paper coating solution according to the present invention are determined by the amount of the composition for paper coating used as a binder and the amount of synthetic polymer used as a binder. In consideration of the uniformity of the coating film formed by It is preferable to deny In addition, the weight ratio of the composition for paper coating to the synthetic polymer in the paper coating solution is preferably 1 to 2.5, more preferably 1.5 to 2.0.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 실시예는 본 발명의 내용을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the following examples. However, the examples are only for clearly illustrating the contents of the present invention, and do not limit the protection scope of the present invention.

제조예 1. 종이 코팅용 조성물의 제조Preparation Example 1. Preparation of a composition for paper coating

반응기에 옥수수 전분 1,500g(건조 중량 기준)과 물 2,439g을 넣고 혼합하여 전분 슬러리를 제조하였다. 이후, 전분 슬러리의 온도로 약 40℃로 조절하고, 반응기에 4% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 전분 슬러리의 pH를 약 8.0으로 조절하였다. 이후, 차아염소산나트륨 용액(활성염소 함량 : 14.5%) 671.8g과 수산화나트륨 용액(순도 : 33%) 105.3g을 혼합한 약품 용액을 정량펌프(제품명 : MP-1000; 공급자 : Eyela)를 사용하여 반응기에 90분 동안 일정한 유량으로 투입하고, 약품 용액의 투입이 완료된 후 4% 수산화나트륨 수용액을 이용하여 전분 슬러리의 pH를 약 9.5 이상으로 120분 동안 유지시키면서 전분을 산화 반응시켰다. 이후, 반응기에 메타중아황산나트륨 2.1g을 투입하였다. 산화 반응이 완료된 후, 전분 슬러리의 온도를 약 32℃로 조절하고, 여기에 15% 염산 수용액을 첨가하여 전분 슬러리의 pH를 약 8.2로 조절하였다. 이후, 무수초산(순도 : 96%) 31.3g을 정량펌프(제품명 : SMP-21S; 공급자 : Eyela)를 사용하여 반응기에 40분 동안 일정한 유량으로 투입하면서 동시에 5% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 전분 슬러리의 pH를 8.2로 유지시켰다. 무수 초산의 투입이 완료된 후, 전분 슬러리의 pH를 약 8.2로 30분 동안 유지시키면서 전분을 에스테르화 반응시켰다. 에스테르화 반응이 완료된 후, 반응기에 15% 염산 수용액을 첨가하여 반응 생성물의 pH를 약 6.0으로 조절하고, 여과한 다음, 얻어진 고형물을 물로 세척하고 건조하여 산화 에스테르화 전분을 수득하였다.In a reactor, 1,500 g of corn starch (based on dry weight) and 2,439 g of water were added and mixed to prepare a starch slurry. Thereafter, the temperature of the starch slurry was adjusted to about 40° C., and a 4% aqueous sodium hydroxide solution was added to the reactor to adjust the pH of the starch slurry to about 8.0. Then, a chemical solution of 671.8 g of sodium hypochlorite solution (active chlorine content: 14.5%) and 105.3 g of sodium hydroxide solution (purity: 33%) was mixed with a metering pump (product name: MP-1000; supplier: Eyela) using a metering pump (product name: MP-1000; supplier: Eyela). It was introduced into the reactor at a constant flow rate for 90 minutes, and after the addition of the chemical solution was completed, the starch was oxidized by using a 4% aqueous sodium hydroxide solution while maintaining the pH of the starch slurry at about 9.5 or higher for 120 minutes. Then, 2.1 g of sodium metabisulfite was added to the reactor. After the oxidation reaction was completed, the temperature of the starch slurry was adjusted to about 32° C., and a 15% aqueous hydrochloric acid solution was added thereto to adjust the pH of the starch slurry to about 8.2. Thereafter, 31.3 g of acetic anhydride (purity: 96%) was introduced into the reactor at a constant flow rate for 40 minutes using a metering pump (product name: SMP-21S; supplier: Eyela), and at the same time, 5% aqueous sodium hydroxide solution was added to the starch slurry. was maintained at a pH of 8.2. After the addition of acetic anhydride was completed, the starch was esterified while maintaining the pH of the starch slurry at about 8.2 for 30 minutes. After the esterification reaction was completed, the pH of the reaction product was adjusted to about 6.0 by adding a 15% aqueous hydrochloric acid solution to the reactor, filtered, and then the obtained solid was washed with water and dried to obtain oxidized esterified starch.

산화 반응 단계에서 사용한 차아염소산나트륨 용액(활성염소 함량 : 14.5%), 수산화나트륨 용액(순도 : 33%) 및 메타중아황산나트륨의 첨가량; 및 에스테르화 반응 단계에서 사용한 무수초산의 첨가량을 달리한 점을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 산화 에스테르화 전분을 수득하였다.addition amount of sodium hypochlorite solution (active chlorine content: 14.5%), sodium hydroxide solution (purity: 33%) and sodium metabisulfite used in the oxidation reaction step; And oxidized esterified starch was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that the amount of acetic anhydride used in the esterification step was changed.

실시예 1. 종이 코팅용 조성물의 치환기 함량 및 점도 분석Example 1. Analysis of Substituent Content and Viscosity of Composition for Paper Coating

제조예에서 수득한 산화 에스테르화 전분 및 대조군으로 상업적으로 시판되고 있는 종이 코팅용 조성물의 카르복실기 함량, 아세틸기 함량, 및 호화액의 점도 특성을 분석하였다.The carboxyl group content, acetyl group content, and viscosity characteristics of the gelatinized solution of the oxidized esterified starch obtained in Preparation Example and the commercially available composition for paper coating as a control were analyzed.

대조군 1로는 감자 전분을 열처리에 의해 분해하고 아세틸화 반응으로 변성시킨 종이 코팅용 조성물(제품명 : Perfectacote; 공급자 : 아베베, 네덜란드)을 사용하였고, 대조군 2로는 옥수수 전분을 산화 반응으로 변성시킨 종이 코팅용 조성물(제품명 : DS-COAT #50; 공급자 : 대상 주식회사, 대한만국)을 사용하였다.As Control 1, a composition for paper coating in which potato starch was decomposed by heat treatment and denatured by an acetylation reaction (product name: Perfectacote; Supplier: Avebe, The Netherlands) was used, and as Control 2, a paper coating composition modified by oxidation reaction of corn starch was used. The composition (product name: DS-COAT #50; supplier: Daesang Co., Ltd., Korea) was used.

(1) 분석 방법(1) Analysis method

* 카르복실기 함량 : 대한민국 식품 첨가물 공전에 기재된 산화전분의 카르복실기 함량 측정법으로 카르복실기 함량을 측정하였다.* Carboxyl group content: The carboxyl group content was measured by the method for measuring the carboxyl group content of oxidized starch described in the Korean Food Additives Code.

* 아세틸기 함량 : 대한민국 식품 첨가물 공전에 기재된 초산전분의 아세틸기 함량 측정법으로 아세틸기 함량을 측정하였다.* Acetyl group content: The acetyl group content was measured by the method for measuring the acetyl group content of starch acetate described in the Korean Food Additives Code.

* 호화액의 점도 : 전분 150g(건조 중량 기준)과 물을 혼합하여 총량이 500g인 전분 슬러리를 제조하고, 이후 전분 슬러리의 온도를 95℃로 승온하고 30분 동안 유지시켜 전분 호화액을 제조하였다. 제조된 전분 호화액을 서서히 냉각시키면서 50℃가 되었을 때의 점도를 저전단 점도계(모델명 : LVDV1+; 제조사 : Brookfield)를 사용하여 측정하였다. 구체적으로 전분 호화액을 2번 스핀들을 이용하여 60 rpm에서 30초간 교반한 후, 점도계에 표시된 점도 값을 채택하였다.* Viscosity of gelatin solution: A starch slurry having a total weight of 500 g was prepared by mixing 150 g of starch (based on dry weight) and water, and then the temperature of the starch slurry was raised to 95° C. and maintained for 30 minutes to prepare a starch gelatin solution. . While slowly cooling the prepared starch gelatinized solution, the viscosity at 50° C. was measured using a low shear viscometer (model name: LVDV1+; manufacturer: Brookfield). Specifically, the starch gelatinized solution was stirred at 60 rpm for 30 seconds using spindle No. 2, and then the viscosity value indicated on the viscometer was adopted.

(2) 분석 결과(2) Analysis result

본 실험 결과, 카르복실기 함량과 아세틸기 함량의 조합에 따라 30% 농도의 전분 호화액은 50℃에서 약 100~400 cP의 점도를 나타내었다.As a result of this experiment, depending on the combination of the carboxyl group content and the acetyl group content, the gelatinized starch solution at a concentration of 30% exhibited a viscosity of about 100 to 400 cP at 50 °C.

실시예 2. 종이 코팅액 및 이를 이용한 코팅지의 제조Example 2. Paper coating solution and preparation of coated paper using the same

(1) 코팅용 조성물 함량이 낮은 종이 코팅액 및 이를 이용한 코팅지의 제조(1) Paper coating solution with low content of coating composition and preparation of coated paper using the same

탄산칼슘의 함량이 75 중량%이고 분산매가 물인 탄산칼슘 분산액(제품명 : Hydrocarb 60; 공급자 : Omya) 133.3g, 제조예 1에서 수득한 산화 에스테르화 전분의 함량이 30 중량%이고 분산매가 물인 전분 슬러리를 호화시켜 제조한 코팅용 조성물 호화액 26.7g, 및 스티렌-부타디엔 코폴리머의 함량이 50 중량%이고 분산매가 물인 스티렌-부타디엔 코폴리머 라텍스(제품명 : KSL 215; 공급자 : 금호석유화학, 대한민국) 10g을 균일하게 혼합하고, 여기에 물 3.8g을 가하여 고형분 함량이 약 65 중량%인 종이 코팅액을 제조하였다. 종이 코팅액의 조성을 살펴보면, 탄산칼슘 약 57.5 중량%, 코팅용 조성물 약 4.6 중량%, 스티렌-부타디엔 코폴리머 라텍스 약 2.9 중량%이고, 나머지는 분산매인 물로 구성된다.133.3 g of calcium carbonate dispersion (Product Name: Hydrocarb 60; Supplier: Omya) in which the content of calcium carbonate is 75% by weight and the dispersion medium is water, starch slurry in which the content of oxidized esterified starch obtained in Preparation Example 1 is 30% by weight and the dispersion medium is water 26.7 g of a gelatinizing solution for coating composition prepared by gelatinizing the was uniformly mixed, and 3.8 g of water was added thereto to prepare a paper coating solution having a solid content of about 65 wt%. Looking at the composition of the paper coating solution, about 57.5% by weight of calcium carbonate, about 4.6% by weight of the coating composition, about 2.9% by weight of the styrene-butadiene copolymer latex, and the remainder is composed of water as a dispersion medium.

제조된 코팅액을 바코터(모델명 : K101 CONTROL COATER; 제조사 : RK Print Coat Instruments Ltd)를 이용하여 종이 표면에 20 g/㎡의 평량이 되도록 코팅하고 열풍 건조기로 60초 동안 건조하여 코팅지를 제조하였다.The prepared coating solution was coated on the paper surface using a bar coater (model name: K101 CONTROL COATER; manufacturer: RK Print Coat Instruments Ltd) to have a basis weight of 20 g/m 2 , and dried with a hot air dryer for 60 seconds to prepare coated paper.

(2) 코팅용 조성물 함량이 높은 종이 코팅액 및 이를 이용한 코팅지의 제조(2) Paper coating solution with high content of coating composition and production of coated paper using the same

탄산칼슘의 함량이 75 중량%이고 분산매가 물인 탄산칼슘 분산액(제품명 : Hydrocarb 60; 공급자 : Omya) 133.3g, 제조예 1에서 수득한 산화 에스테르화 전분의 함량이 30 중량%이고 분산매가 물인 전분 슬러리를 호화시켜 제조한 코팅용 조성물 호화액 30.0g, 및 스티렌-부타디엔 코폴리머의 함량이 50 중량%이고 분산매가 물인 스티렌-부타디엔 코폴리머 라텍스(제품명 : KSL 215; 공급자 : 금호석유화학, 대한민국) 9g을 균일하게 혼합하고, 여기에 물 2.3g을 가하여 고형분 함량이 약 65 중량%인 종이 코팅액을 제조하였다. 종이 코팅액의 조성을 살펴보면, 탄산칼슘 약 57.2 중량%, 코팅용 조성물 약 5.2 중량%, 스티렌-부타디엔 코폴리머 라텍스 약 2.6 중량%이고, 나머지는 분산매인 물로 구성된다.133.3 g of calcium carbonate dispersion (Product Name: Hydrocarb 60; Supplier: Omya) in which the content of calcium carbonate is 75% by weight and the dispersion medium is water, starch slurry in which the content of oxidized esterified starch obtained in Preparation Example 1 is 30% by weight and the dispersion medium is water 30.0 g of a gelatinizing solution for coating composition prepared by gelatinizing the was uniformly mixed, and 2.3 g of water was added thereto to prepare a paper coating solution having a solid content of about 65 wt%. Looking at the composition of the paper coating solution, about 57.2% by weight of calcium carbonate, about 5.2% by weight of the coating composition, about 2.6% by weight of the styrene-butadiene copolymer latex, and the remainder is composed of water as a dispersion medium.

제조된 코팅액을 바코터(모델명 : K101 CONTROL COATER; 제조사 : RK Print Coat Instruments Ltd)를 이용하여 종이 표면에 20 g/㎡의 평량이 되도록 코팅하고 열풍 건조기로 60초 동안 건조하여 코팅지를 제조하였다.The prepared coating solution was coated on the paper surface using a bar coater (model name: K101 CONTROL COATER; manufacturer: RK Print Coat Instruments Ltd) to have a basis weight of 20 g/m 2 , and dried with a hot air dryer for 60 seconds to prepare coated paper.

실시예 3. 종이 코팅액 및 코팅지의 물성 분석Example 3. Analysis of physical properties of paper coating solution and coated paper

본 발명에서 제조한 종이 코팅액의 물성으로 저전단 점도 및 보수성을 분석하였다. 또한,코팅지의 물성으로 접착 강도를 분석하였다.The low shear viscosity and water retention properties of the paper coating solution prepared in the present invention were analyzed. In addition, the adhesive strength was analyzed by the physical properties of the coated paper.

(1) 분석 방법(1) Analysis method

* 저전단 점도* Low shear viscosity

종이 코팅액의 온도를 40℃로 유지하면서 24시간 동안 보관하였다. 종이 코팅액의 제조 직후와 24시간 동안 보관한 후의 점도 변화를 저전단 점도계(모델명 : LVDV1+; 제조사 : Brookfield)를 사용하여 측정하였다. 구체적으로 종이 코팅액을 3번 스핀들을 이용하여 60 rpm에서 60초간 교반한 후, 점도계에 표시된 점도 값을 채택하였다.The paper coating solution was stored for 24 hours while maintaining the temperature at 40°C. The change in viscosity immediately after the preparation of the paper coating solution and after storage for 24 hours was measured using a low shear viscometer (model name: LVDV1+; manufacturer: Brookfield). Specifically, the paper coating solution was stirred at 60 rpm for 60 seconds using spindle No. 3, and then the viscosity value indicated on the viscometer was adopted.

* 보수성* Conservative

보수성 측정기(모델명 : AA-GWR; 제조사 : Kaltec Secientific Inc)의 측정 셀 하부에 흡수지를 깔고 종이 코팅액 2㎖를 넣은 후 1.5bar의 압력을 30초간 가하였을 때 흡수지에 흡수된 물의 양을 측정하여 보수성을 평가하였다. 흡수된 물이 양이 작을수록 보수성이 크다는 것을 의미한다.Water retention measure by measuring the amount of water absorbed in the absorbent paper when a pressure of 1.5 bar is applied for 30 seconds after putting 2 ml of paper coating solution on the bottom of the measuring cell of the water retention meter (model name: AA-GWR; Manufacturer: Kaltec Scientific Inc) was evaluated. The smaller the amount of absorbed water, the greater the water retention.

* 접착 강도* Adhesive strength

적색 잉크(TV 18) 0.9g을 RI 인쇄 테스터기(모델명 : RI-1; 제조사 : IHI)의 잉크롤에 전이시키고 자동회전으로 시편을 잉크가 전이된 롤에 여러 번 통과시켰을 때 시편 표면의 뜯김 정도를 육안으로 관찰하여 5점법으로 접착 강도를 평가하였다.The degree of tearing of the surface of the specimen when 0.9 g of red ink (TV 18) is transferred to the ink roll of the RI print tester (model name: RI-1; manufacturer: IHI) and the specimen is passed through the ink transfer roll by automatic rotation several times. was visually observed to evaluate the adhesive strength by a five-point method.

(2) 분석 결과(2) Analysis result

실험 결과, 본 발명 조성물의 종이 코팅액의 저전단 점도 안정성, 및 보수성은 종이 코팅용 조성물의 카르복실기 함량, 아세틸기 함량뿐만 아니라, 호화액의 점도에 의해 상당한 영향을 받는 것으로 나타났다. 일반적으로 종이 코팅액을 종이에 코팅시킬 때 코팅기의 운전을 용이하게 하고 균일한 코팅막을 얻기 위해서는 종이 코팅액의 저전단 점도가 약 1000 cP 이하, 예를 들어 550~950 cp로 유지되어야 하고, 보수성이 약 40~60 g/㎡, 바람직하게는 40~55g/㎡더 바람직하게는 45~55g/㎡을 가져야 한다. 또한, 동일한 종이 코팅액으로 품질의 신뢰성이 담보되는 코팅지을 얻기 위해서는 종이 코팅액의 저전단 점도 변화율이 보관시간이 경과되더라도 최초 점도를 기준으로 약 35%, 더 바람직하게는 약 30%, 가장 바람직하게는 약 25% 이하이어야 한다. 또한, 종이 코팅액에 첨가되는 종이 코팅용 조성물의 함량이 증가하더라도 종이 코팅액은 상기 물성을 만족하는 것이 바람직하고 특히 종이 코팅용 조성물의 함량이 증가하더라고 종이 코팅액의 보수성 변화율이 약 6% 이하인 것이 더 바람직하다. 이러한 관점에서 볼 때, 그 첨가량이 증가하더라도 종이 코팅액의 레올로지(유동적 특성) 변화를 최소화하고 적정 수준의 보수성을 발휘시켜 코팅막 내에서 바인더(예를 들어 스티렌-부타디엔 코폴리머 라텍스) 분포를 균일하게 하며, 그로 인해 우수한 접착 강도를 확보할 수 있는 종이 코팅용 조성물의 조건은 카르복실기 함량이 0.5~0.8%이고, 아세틸기 함량이 0.3~0.7%이며, 전분의 건조중량을 기준으로 전분 함량이 30 중량%인 호화액의 50℃에서의 점도가 100~200 cP 범위이다.As a result of the experiment, it was found that the low shear viscosity stability and water retention of the paper coating solution of the composition of the present invention are significantly affected by the carboxyl group content and acetyl group content of the paper coating composition, as well as the viscosity of the gelatinization solution. In general, when the paper coating solution is coated on paper, in order to facilitate the operation of the coating machine and obtain a uniform coating film, the low shear viscosity of the paper coating solution should be maintained at about 1000 cP or less, for example, 550 to 950 cp, and the water retention is about 40 to 60 g/m2, preferably 40 to 55 g/m2, more preferably 45 to 55 g/m2. In addition, in order to obtain a coated paper that guarantees quality reliability with the same paper coating solution, the rate of change of the low shear viscosity of the paper coating solution is about 35%, more preferably about 30%, and most preferably about It should be less than 25%. In addition, even if the content of the composition for paper coating added to the paper coating solution increases, the paper coating solution preferably satisfies the above physical properties, and in particular, even if the content of the composition for paper coating increases, it is more preferable that the water retention change rate of the paper coating solution is about 6% or less. Do. From this point of view, even if the amount added is increased, it minimizes the change in the rheology (fluid properties) of the paper coating solution and exhibits an appropriate level of water retention to uniformly distribute the binder (eg, styrene-butadiene copolymer latex) within the coating film. Therefore, the conditions of the composition for paper coating that can secure excellent adhesive strength are a carboxyl group content of 0.5 to 0.8%, an acetyl group content of 0.3 to 0.7%, and a starch content of 30 weight based on the dry weight of the starch. % of the gelatinization liquid has a viscosity at 50°C in the range of 100 to 200 cP.

이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범주를 벗어나지 않고서도 많은 변형을 실시하여 특정 상황 및 재료를 본 발명의 교시내용에 채용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명을 실시하는데 계획된 최상의 양식으로서 개시된 특정 실시 태양으로 국한되는 것이 아니며, 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 태양을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.As described above, the present invention has been described through the above embodiments, but the present invention is not necessarily limited thereto, and various modifications are possible without departing from the scope and spirit of the present invention. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation and material to the teachings of the present invention without departing from the essential scope thereof. Therefore, the protection scope of the present invention is not to be limited to the specific embodiment disclosed as the best mode contemplated for carrying out the present invention, but it should be construed to include all embodiments falling within the scope of the claims appended hereto.

Claims (2)

카르복실기 함량이 0.5~0.8%이고, 아세틸기 함량이 0.3~0.7%인 산화 에스테르화 전분으로서,
상기 산화에스테르화 전분 함량이 30 중량%(산화 에스테르화 전분의 건조중량 기준)인 호화액의 50℃에서의 점도가 100~200 cP인 것을 특징으로 하는 종이 코팅용 조성물.An oxidized esterified starch having a carboxyl group content of 0.5 to 0.8% and an acetyl group content of 0.3 to 0.7%,
The composition for paper coating, characterized in that the viscosity at 50° C. of the gelatinization solution having the oxidized esterified starch content of 30% by weight (based on the dry weight of the oxidized esterified starch) is 100 to 200 cP. 제1항의 종이 코팅용 조성물을 고형 성분으로 포함하는 종이 코팅액.A paper coating solution comprising the composition for paper coating of claim 1 as a solid component.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100830558B1 (en) 2006-12-29 2008-05-21 주식회사 삼양제넥스 Starch-vinyl graft copolymer, aqueous polymer emulsion containing the same and a method for preparing the same

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