KR900004687B1 - 합성중합체 라텍스 조성물 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

합성중합체 라텍스 조성물
각종 안료물감을 사용한 종이 피복은 제지산업에서 공지되어 있다. 몇몇의 피복지 용도에 있어서, 쉬이트의 광택이 적은 것이 바람직하다. 저광택 피복지, 즉, 광택제거 또는 무광택 가공(matter or dull finish) 피복지는 입자크기가 큰 안료를 사용하거나 에칭 또는 샌드블래스트 슈퍼 칼렌더로울(etched or sandblasted supercalender roll)과 같은 특수가공기법에 의해 생산될 수 있다. 이들 기법이 생성된 피복지에 낮은 쉬이트 광택도를 제공하지만, 역으로 날염성(printability)과 같은 기타 피복지 특성에 영향을 미칠 수 있다. 입자크기가 큰 안료나 표면을 거칠게 하는 캘린더 기법(calendering techniques)을 사용할 경우, 높은 잉크 광택 및 날염성을 감소시킬 수 있다.
따라서, 입자가 큰 안료 및/또는 특수 캘런더기법을 사용하지 않고, 낮은 쉬이트 광택도를 수득하지만 높은 잉크 광택도를 보유하도록 낮은 쉬이트 광택도의 피복지를 수득하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 무기 안료 및 결합제로서 합성중합체 라텍스를 함유한 수성 피복조성물을 제조하여 종이표면에 적용시킨 후, 종이를 건조시켜 피복지를 제조하는 종이 피복 방법에 관한 것이다. 본 발명자들은 그러한 공정에서 합성중합체 라텍스로서 특정한 카복실화 라텍스를 사용함으로써, 건조시킨 피복지가 낮은 쉬이트 광택도 및 높은 잉크 광택도를 갖는다는 것을 밝혀내었다. 사용되는 카복실화 라텍스는 라텍스가 실질적으로 피복 조성물의 제조 중에 팽윤하고 피복지의 건조 중에 수축하여 건조 피복지 표면상에 미세한 조도를 제공하도록 하는 카복실화된 라텍스이다.
본 발명에서 정의된 바와 같이, 카복실화된 라텍스를 종이 피복 공정에서 결합제 물질에서 선택하여 사용하는 경우, 입자크기가 큰 안료 및/또는 특수 수퍼캘런더 기법을 사용하지 않고도 낮은 쉬이트 광택도의 피복지를 제조할 수 있다. 이들 카복실화 라텍스를 이용한 개선점은 피복지의 잉크 광택, 또는 날염 특성상에 악영향없이 낮은 쉬이트 광택의 피복지를 제조하는 것이다.
무기 안료(들) 및 합성중합체 라텍스 결합제(들)를 함유한 수성 종이 피복 조성물의 제조는 본 분야에 잘 알려져 있다. 그러한 조성물은 또한 전분, 단백질 및 이의 블렌드와 같은 천연 공결합제(cobinder)를 포함한다. 또한, 그러한 피복 조성물을 종이표면에 적용시키는 기법과 종이의 후속 건조법은 제지분야에 잘 알려져 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 특정한 카복실화 라텍스를 수성 종이 피복 조성물에 대한 결합제 시스템에서 라텍스로서 사용한다. 사용되는 카복실화된 라텍스는 라텍스 입자가 수성 피복 조성물의 제조 중에 실질적으로 팽윤하고 이어서 피복지의 건조 중에 용적이 감소하거나 수축하는 라텍스이다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 카복실화된 라텍스는, 수성 피복 조성물내로 혼입하기 이전의 라텍스로서, 낮은 pH, 즉, pH5 이하에서 수성 피복 조성물 속에서 그의 용적에 대해 적어도 2배 이상으로 팽윤하는 입자를 갖는다.
카복실화 라텍스 및 이의 제조방법은 일반적으로 본 분야에서 공지되어 있다. 카복실화는 라텍스의 제조시 공단량체의 하나로서 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산, 및 말레산과 같은 비닐산을 이용함으로써 수행한다. 본 발명에서 사용하는 바람직한 카복실화된 라텍스 시스템은, 총단량체 100부당 6부 이상의 비닐산 단량체를 함유하고 보다 바람직하게는 총단량체 100부당 6 내지 25부의 비닐산 단량체를 함유한 스티렌/부타디엔계 라텍스를 포함한다. 또한 단량체 총중량을 기준으로 하여, 비닐산 단량체가 6부 이상, 보다 바람직하게는 6 내지 40부인, 에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 또는 스티렌/에틸아크릴레이트와 같은 아크릴레이트계 중합체 라텍스를 포함한다. 또 다른 라텍스는 단량체 총중량을 기준으로 하여, 비닐산 단량체 5부 이상, 바람직하게는 비닐산 단량체 5 내지 20부가 혼입된 비닐 아세테이트계 중합체를 포함한다. 너무 적은 양의 비닐산 단량체를 첨가할 경우 카복실화된 라텍스는 수지 피복 조성물 제조시 필수적인 팽윤 및 피복지의 후속적인 건조시 필수적인 수축이 일어나지 않아 낮은 쉬이트 광택도를 수득하는데 필요한 건조 피복지 표면상의 미세한 조도를 형성시키지 않는다.
하나 이상의 무기 안료 및 특정한 카복실화 라텍스를 함유하는 수지 피복 조성물를 제조하는데 있어서, 높은 pH 조건하, 바람직하게는 pH8 이상에서 상기 수지 피복 조성물을 제조하는 것이 바람직하다. 수지 피복 조성물의 pH는 여러 가지 방법으로, 예를 들어 염기의 첨가에 의해 증가시키거나 변화시킬 수 있다. 소정의 카복실화 라텍스에 대해, 수지 피복 조성물 제조중 증가된 pH 조건은 더 낮은 pH에서 제조된 동일한 수성 피복 조성물로부터 제조한 피복지와 비교하여 더 낮은 쉬이트 광택도를 갖는 피복지를 생성시킨다.
본 발명의 최대의 이점은, 수지 피복 조성물을 위한 단독 결합제로서 특수한 카복실화 라텍스 또는 이러한 라텍스(들)의 블렌드를 사용함으로써 얻어지는 한편, 피복지 공정에서의 개선점은 또한 수성 피복 조성물의 결합제 시스템으로서 기타 라텍스(예 : 비교적 저카복실화 라텍스 또는 비-카복실화 라텍스)와의 블렌드로서 특수 라텍스를 사용함으로써 이루어질 수 있다. 유사하게, 공결합제(예 : 전분 또는 단백질과 같은 천연결합제 또는 폴리비닐알콜, 하이드록시알킬 셀룰로오즈, 및 폴리아크릴아미드와 같은 합성 결합제)를 피복 조성물에 대한 총 결합제 시스템으로서 라텍스와 함께 혼입시킬 수 있다.
더욱이, 특수 카복실화 라텍스는 쉘(shell)이 필수 카복실화 라텍스로 이루어진 코어(core)/쉘 형태와 같이 조성물내에서 불균일할 수 있다.
본 발명의 방법에 의한 피복지의 후속적인 캘런디링에서, 다양한 캘린더링 기술을 사용할 수 있다. 그러나, 피복지 표면에 미세한 조도를 보유하도록 하는 조건하에 캘린더링 단계를 수행하여 피복지가 높은 잉크 광택 특성의 손상없이 낮은 쉬이트 광택도를 보유할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
하기 실시예는 본 발명의 방법을 더욱 상세히 설명해 준다.
하기에 기술한 라텍스를 실시예에서 사용하여 피복지 샘플을 제조한다.
라텍스 I : 스티렌 440중량부, 부타디엔 360중량부, 아크릴산 140중량부, 및 하이드록시에틸 아크릴레이트 60중량부, 즉, 총단량체 100중량부당 아크릴산 14중량부의 단량체 혼합물로부터 제조된 스티렌/부타디엔/아크릴산/하이드록시에틸 아크릴레이트 라텍스.
라텍스 II : 스티렌 580중량부, 부타디엔 380중량부, 및 아크릴산 40중량부, 즉, 총단량체 100중량부당 아크릴산 4중량부의 단량체 혼합물로부터 제조된 스티렌/부타디엔/아크릴산 라텍스.
라텍스 III : 스티렌 560중량부, 부타디엔 360중량부, 및 아크릴산 80중량부, 즉, 총단량체 100중량부당 아크릴산 8중량부의 단량체 혼합물로부터 제조된 스티렌/부타디엔/아크릴산 라텍스.
라텍스 IV : 스티렌 520중량부, 부타디엔 380중량부, 및 아크릴산 100중량부, 즉, 총단량체 100중량부당 아크릴산 10중량부의 단량체 혼합물로부터 제조된 스티렌/부타디엔/아크릴산 라텍스.
[실시예 1]
수지 피복 조성물은 하기 성분을 혼합하여 제조한다.
1. No. 2 카올린 점토-70중량부, 2. 탄산칼슘-30중량부, 3. 라텍스 I 결합제-17중량부, 4. 수성 피복 조성물의 pH를 11로 조절하기 위한 수산화나트륨, 5. 총 고체량에 대해 58%의 물.
카복실화된 라텍스는 수성 피복 조성물 중에 혼입될 때 실질적으로 팽윤하며 이어서 상기한 수성 피복 조성물로 피복지를 건조시키는 동안 수축한다.
종이 기질은 전화된 퍼들 나이프 피복기(puddle blade coater)를 이용하여 피복한다. 이러한 피복지는 155℃로 조작된 가열 드럼(drum)을 사용하여 건조시킨다. 건조된 피복지는 TAPPI 표준 T-402에 따라 12시간 동안 조절한다. 건조된 피복지는 150℃ 및 1,000pli(175KN/m)에서 캘린더링 기계를 사용하여 수퍼캘린더링시킨다.
[비교실시예 A]
실시예 1과 동일한 방법으로 사용하여 라텍스 결합제로서 라텍스 II를 사용한 캘린더링된 피복지를 제조한다. 이 라텍스는 피복 조성물 중에 혼입될 때 거의 팽창하지 않는다.
실시예 1 및 실시예 A의 캘린더링된 피복지를 TAPPI 75˚ 시험을 이용한 쉬이트(sheet) 광택도 및 잉크 광택도 시험[일정한 잉크 밀도에서 적열고정 잉크(red heat set ink)]에 대하여 시험하여 상대적인 쉬이트 광택도 및 잉크 광택도를 측정한다. 결과는 표 I에 기재되어 있다.
[표 I]
Figure kpo00001
표 I의 데이터를 비교하여, 고 팽윤성 카복실화 라텍스(라텍스 I)를 사용하는 것이 상대적으로 높은 잉크 광택도를 유지시키면서 낮은 쉬이트 광택도의 피복지를 생성시킨다는 것을 알 수 있다.
[실시예 2 내지 4 및 비교실시예 B]
수성 피복 조성물의 고체 함량을 60%로 하고 pH를 9로 조절하는 것만 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다른 일련의 캘린더링된 피복지를 제조한다. 각각의 실시예에 사용되는 라텍스는 표 II에 기재되어 있다.
실시예 2,3,4 및 B의 캘린더링된 피복지를 실시예 1과 같은 방법으로 쉬이트 광택도 및 잉크 광택도에 대하여 시험한다. 표 II는 이러한 시험의 결과를 제시한다.
[표 II]
Figure kpo00002
고도로 카복실화된 라텍스(라텍스 I, III, 및 IV)는 수성 피복 조성물을 제조하는 동안 실질적으로 팽윤하고 피복지를 건조시키는 동안 수축한다. 높은 잉크 광택도(실시예 2 내지 4)를 손상시키지 않고 낮은 쉬이트 광택도가 수득된다.
[실시예 5 및 6 및 비교실시예 C]
스티렌, 부타디엔 및 메타크릴산의 제1단량체 원료(feed) 혼합물을 중합시키고, 에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 메타크릴산의 제2단량체 원료 혼합물을 중합시켜 불균일한 조성물을 가진 2개의 아크릴레이트 라텍스를 제조한다. 비교를 위해, 제2원료가 없는 라텍스를 제조한다. 라텍스 단량체 원료 조성물은 하기에 기재되어 있다.
라텍스 V : 제1단량체 원료-스티렌 44.1부, 부타디엔 24.5부, 및 메타크릴산 1.4부 ; 제2단량체 원료-에틸아크릴레이트 12부, 메틸메타크릴레이트 12부 및 메타크릴산 6부, 즉, 총단량체 100부당 메타크릴산 7.4부.
라텍스 VI : 제1단량체 원료-스티렌 50.4부, 부타디엔 28부, 및 메타크릴산 1.6부 ; 제2단량체 원료-에틸아크릴레이트 8부, 메틸메타크릴레이트 8부, 및 메타크릴산 4부, 즉, 총단량체 100부당 메타크릴산 5.6부.
라텍스 VII : 제1단량체 원료-스티렌 63부, 부타디엔 35부, 및 메타크릴산 2부 ; 제2단량체 원료-없음, 즉, 총단량체 100부당 메타크릴산 2부.
수성 피복 조성물은 하기 성분을 혼합하여 제조한다.
1. No. 2 카올린 점토-70중량부, 2. 탄산칼슘-30중량부, 3. 라텍스 결합제-15중량부, 4. 수성 피복 조성물의 pH를 9로 조절하기 위한 수산화나트륨, 5. 총 고체량에 대해 60%의 물.
잉크 광택도 시험이 일정한 잉크 밀도에서 녹색대기 고정 잉크(green air set ink)인 것만 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 피복지 샘플을 제조하여 시험한다. 결과는 표 III에 기재되어 있다.
[표 III]
Figure kpo00003
고도로 카복실화된 아크릴레이트 라텍스는 수성 피복 조성물을 제조하는 동안 실질적으로 팽윤하고 피복지를 건조시키는 동안 수축하여 저 카복실화된 라텍스로부터 제조된 피복물로 피복된 종이보다 낮은 쉬이트 광택도(실시예 5 및 6)를 형성시킨다.

Claims (3)

  1. 스티렌/부타디엔, 아크릴레이트 및 비닐 아세테이트로 이루어진 그룹 중에서 선택된 물질 및 비닐산 단량체를 포함하는 단량체 혼합물(여기서, 비닐산 단량체는 총단량체 100부당 적어도 6부의 양으로 존재한다)로부터 제조된, 종이 피복에 사용하기 적합한 합성 중합체 라텍스 조성물.
  2. 제1항에 있어서, pH가 8이상인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 라텍스가 불균일 조성물을 함유하는 조성물.
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