KR100392936B1 - Paper coating composition containing latex mixture - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혼합 라텍스를 함유하는 종이 코팅 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작은 입경과 낮은 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스와 큰 입경과 높은 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스를 적절하게 혼합하고, 이를 적합한 처방의 코팅액에 적용함으로써 유동성과 보수성이 우수하면서도 접착력, 잉크건조속도, 백지광택, 인쇄광택, 내수성 및 잉크착육성 등 양립하기 어려운 여러 물성들이 효과적으로 균형을 이룰 수 있고, 적절하게 혼합된 라텍스 조성물을 고농도의 탄산칼슘 리취(rich) 처방 코팅액에 적용함으로써 보다 경제적이면서도 고품질의 코팅지를 제조할 수 있는 혼합 라텍스를 함유하는 종이 코팅 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a paper coating composition containing a mixed latex, and more particularly, a styrene-butadiene-based latex having a small particle size and a low glass transition temperature and a styrene-butadiene-based latex having a large particle size and a high glass transition temperature are suitable. By mixing them properly and applying them to the coating solution of a suitable prescription, various physical properties such as adhesion, ink drying speed, white paper gloss, printing gloss, water resistance, and ink adhesion can be effectively balanced by appropriate fluidity and water retention. The present invention relates to a paper coating composition containing a mixed latex capable of producing a more economical and high quality coated paper by applying a lately mixed composition to a high concentration of calcium carbonate rich prescription coating liquid.
Description
본 발명은 혼합 라텍스를 함유하는 종이 코팅 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작은 입경과 낮은 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스와 큰 입경과 높은 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스를 적절하게 혼합하고, 이를 적합한 처방의 코팅액에 적용함으로써 유동성과 보수성이 우수하면서도 접착력, 잉크건조속도, 백지광택, 인쇄광택, 내수성 및 잉크착육성 등 양립하기 어려운 여러 물성들이 효과적으로 균형을 이룰 수 있고, 적절하게 혼합된 라텍스 조성물을 고농도의 탄산칼슘 리취(rich) 처방 코팅액에 적용함으로써 보다 경제적이면서도 고품질의 코팅지를 제조할 수 있는 혼합 라텍스를 함유하는 종이 코팅 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a paper coating composition containing a mixed latex, and more particularly, a styrene-butadiene-based latex having a small particle size and a low glass transition temperature and a styrene-butadiene-based latex having a large particle size and a high glass transition temperature are suitable. By mixing them properly and applying them to the coating solution of a suitable prescription, various physical properties such as adhesion, ink drying speed, white paper gloss, printing gloss, water resistance, and ink adhesion can be effectively balanced by appropriate fluidity and water retention. The present invention relates to a paper coating composition containing a mixed latex capable of producing a more economical and high quality coated paper by applying a lately mixed composition to a high concentration of calcium carbonate rich prescription coating liquid.
일반적으로 코팅지는 클레이, 탄산칼슘, 알루미늄 하이드록사이드, 산화티타늄 등의 무기안료를 종이위에 입혀 제조하게 되는데, 이때 카제인, 전분 등과 같은 천연접착제와 스티렌-부타디엔계 라텍스, 폴리비닐알코올, 아크릴계 라텍스 등의인조접착제를 접착제로 사용하고 있으며, 이 외에도 분산제나 증점제, 내수화제 등 각종 첨가제가 함께 사용된다. 이 중 가장 큰 비중을 차지하고 있는 것은 역시 무기안료와 라텍스이며, 균형잡힌 코팅지 물성을 얻는 방향으로 선택이 이루어져야 한다.In general, coated paper is prepared by coating inorganic pigments such as clay, calcium carbonate, aluminum hydroxide, titanium oxide, etc. on paper, wherein natural adhesives such as casein and starch, styrene-butadiene-based latex, polyvinyl alcohol, acrylic latex, etc. The artificial artificial adhesive is used as an adhesive, and various additives such as a dispersant, a thickener, and a water-resistant agent are used together. The most important of these are inorganic pigments and latex, and the choice should be made to achieve balanced coating properties.
무기안료 중 가장 많이 사용되고 있는 것은 클레이와 탄산칼슘으로써 클레이는 판상형 구조로서 높은 백지광택 및 인쇄광택을 얻을 수 있는 장점이 있고, 탄산칼슘의 경우는 유동성, 접착력, 잉크 수리성, 종이밝기 등에 있어서 유리하다.The most widely used inorganic pigments are clay and calcium carbonate, and clay is a plate-like structure, which has the advantage of obtaining high white paper and printing gloss. In the case of calcium carbonate, glass has excellent properties in fluidity, adhesion, ink repairability, and paper brightness. Do.
최근 생산성 향상과 코팅 후 건조에너지의 절감을 목적으로 하여 코팅액 고형분의 고농도화가 진행되고 있다. 이 고농도화에 있어서는 종이 코팅용 조성물의 점도가 높아지게 되어 유동성이 나빠지기 때문에 조업성이 떨어지는 문제가 생긴다. 또한, 종이 제조속도가 점차 높아짐에 따라 코팅속도를 높임으로써 생산성 향상과 급증하는 인쇄물의 공급에 대처하려는 움직임 역시 진행되고 있다. 코팅속도를 높이게 되면 코팅시 전단력이 더욱 커지게 되므로, 고전단 유동성이 더욱 중요해진다. 이때, '고전단'이라 함은 수천 sec-1이상의 전단속도를 말한다. 저전단 유동성은 코팅액의 이송과 코팅시 영향을 주며, 이때 '저전단'이라 함은 통상적으로 수백 sec-1이하의 전단속도를 가리킨다.Recently, high concentrations of coating liquid solids have been in progress for the purpose of improving productivity and reducing drying energy after coating. In this high concentration, since the viscosity of the paper coating composition becomes high and the fluidity becomes poor, there arises a problem of poor operability. In addition, as the paper manufacturing speed is gradually increased, the movement to cope with the increase in productivity and the supply of printing materials is increasing by increasing the coating speed. The higher the coating speed, the greater the shear force during coating, and thus the higher shear flow becomes more important. In this case, the 'high shear' refers to a shear rate of more than a thousand sec -1 . Low shear fluidity affects the transport and coating of the coating solution, where low shear typically refers to shear rates of several hundred sec −1 or less.
상기한 바와 같이 코팅액의 고농도화와 코팅속도의 증가는 코팅액의 저전단/고전단 유동성이 선결되어야 한다는 과제를 안고 있다.As described above, the high concentration of the coating liquid and the increase in the coating speed have a problem that the low shear / high shear fluidity of the coating liquid should be pre-determined.
이 대책으로서, 증점작용이 큰 전분이나 카제인 등의 천연 수용성 접착제를라텍스로 대체하는 방법과 안료면에 있어서 유동성이 양호한 미립자의 중질 탄산칼슘의 사용비율을 높이는 방법이 있다. 그러나, 탄산칼슘의 사용은 많은 장점에도 불구하고 광택 및 미세평활도 등의 면에서 불리하기 때문에 증량에 어려움이 있다.As a countermeasure, there are a method of replacing a natural water-soluble adhesive such as starch or casein having a large thickening effect with a latex, and a method of increasing the use ratio of heavy calcium carbonate of fine particles having good fluidity in terms of pigment. However, the use of calcium carbonate, in spite of many advantages, is disadvantageous in terms of gloss and fine smoothness, and thus is difficult to increase.
이 외에도 라텍스의 입경으로 유동성을 조절하는 방법이 있다. 그러나, 라텍스의 입경이 작아질수록 고전단 유동성에는 유리하지만 저전단 유동성에는 불리하게 되는 등 서로 상반된 효과를 가져오므로 만족스러운 방법은 못된다.In addition, there is a method of controlling the fluidity by the particle size of the latex. However, the smaller the particle size of the latex, the more favorable the high shear flowability but the disadvantageous low shear fluidity, such as the opposite effect to each other is not a satisfactory method.
한편, 코팅액의 성질 중 중요한 또 하나의 요소로는 보수성이 있다. 보수성은 코팅액이 외부의 힘에 대항하여 물을 빼앗기지 않으려는 성질로서, 보수성이 낮으며 코팅이 진행되는 중에 코팅액 고형분이 계속적으로 높아져 조업성에 문제가 생기게 되며 바인더 마이그레이션(binder migration) 등 코팅층 내의 불균일한 접착제 분포를 야기할 수 있다.On the other hand, another important factor in the properties of the coating liquid is water retention. The water retention property is a property that the coating liquid does not deprive water against external force.The water retention property is low and the coating liquid solid content is continuously increased during the coating process, causing problems in operability and unevenness in the coating layer such as binder migration. Can cause adhesive distribution.
최근 인쇄물의 급증으로, 특히 옵셋 인쇄에서의 고속인쇄화의 경향이 점차 커지고 있으며, 코팅액의 요구 조건으로서 접착력의 중요성이 계속 높아지고 있다. 즉, 인쇄시의 안료 코팅지 표면에 대한 기계적인 힘에 대항하여 안료의 탈락 및 코팅층으로부터 박리가 일어나지 않음으로써 깨끗한 인쇄외관을 나타내야 한다. 이와 같은 종이 표면의 파괴는 인쇄속도가 빠르면 빠를수록, 또한 중복 인쇄의 회수가 많으면 많을수록 심해지게 되므로 이를 막기 위해서는 접착력(건조강도, dry pick resistance)이 우수한 안료 접착제가 요구된다.With the recent surge in printed matter, the tendency of high speed printing in offset printing is increasing gradually, and the importance of adhesive force as a requirement of coating liquid continues to increase. That is, it should exhibit a clean printing appearance by not peeling off the pigment and peeling from the coating layer against the mechanical force on the surface of the pigment coated paper during printing. Such destruction of the surface of the paper becomes faster as the printing speed is faster and the number of times of overprinting is increased, so that a pigment adhesive having excellent adhesive strength (dry strength, dry pick resistance) is required to prevent this.
또 하나의 중요한 코팅액 성질로 잉크건조속도가 있다. 다색 인쇄의 경우 일반적으로 파랑, 검정, 빨강, 노랑 등 4가지 색에 의한 중복인쇄를 거치게 되는데,인쇄속도가 빨라질수록 다음 색 인쇄까지의 시간 간격이 짧아지게 되므로 보다 빠른 잉크건조속도가 요구된다. 잉크가 충분히 건조되지 않고 다음 단계로 넘어가게 되면 인쇄 모틀(print mottle)이나 뒷묻음 현상이 나타날 수 있다.Another important coating liquid property is ink drying speed. In the case of multicolor printing, it is generally overprinted by four colors such as blue, black, red, and yellow. The faster the drying speed, the shorter the time interval until the next color printing is required. If the ink is not dry enough and you move on to the next step, print mottles or smudges may appear.
또한, 인쇄지의 상품성을 높이고 고급화를 추구할 수 있는 중요한 물성으로 광택이 있다. 광택은 코팅지의 백지광택과 인쇄후의 인쇄광택으로 나눌 수 있는데, 이 두 가지 모두 높을수록 미려한 외관을 나타낸다. 일반적으로 종이 코팅액에 사용되는 라텍스의 입경이 클수록 무기안료의 배열을 용이하게 만듦으로써 백지광택을 높일 수 있으며, 라텍스의 유리전이온도가 높을수록 역시 백지광택을 높일 수 있다. 이외에도 백지광택을 높이는 방법으로 코팅액의 라텍스 함량을 낮추는 방법 등이 있다. 그러나, 이와 같은 방법만으로 백지 광택을 높이게 되면 접착력이 낮아지게 된다. 인쇄광택을 높이기 위해서는 투기도를 낮추어서 인쇄 후 안정된 배열을 갖출 때까지 용매를 표면에 가지고 있을 필요가 있다. 이를 위해서는 일반적으로 라텍스의 입경이 작고 유리전이온도가 낮을수록 유리하며, 코팅액의 라텍스 함량이 높을수록 유리하다. 이 경우 잉크건조속도를 떨어뜨려야 하는 단점이 있다.In addition, there is a gloss as an important physical property that can increase the commerciality of printing paper and pursue high quality. Gloss can be divided into white paper gloss of coated paper and printed gloss after printing. Both of them have a beautiful appearance. In general, the larger the particle size of the latex used in the paper coating solution, the easier the alignment of the inorganic pigments to increase the white gloss, the higher the glass transition temperature of the latex can also increase the white gloss. In addition, there is a method of lowering the latex content of the coating liquid as a method of increasing the white gloss. However, if the gloss of white paper is increased by only this method, the adhesive strength is lowered. In order to increase the gloss of printing, it is necessary to keep the solvent on the surface until the air permeability is lowered until a stable arrangement is obtained after printing. To this end, in general, the particle size of the latex is low, the glass transition temperature is advantageous, the higher the latex content of the coating solution is advantageous. In this case, there is a disadvantage in that the ink drying speed must be lowered.
옵셋 인쇄시 중요한 인쇄적성으로는 내수성이 있다. 옵셋 인쇄에서는 인쇄시 습윤수를 사용하게 되는데, 이때 내수성(습윤강도, wet pick resistance)이 떨어지면 인쇄시 가해지는 강한 물리적인 힘에 의해 안료의 박리가 일어날 수 있다.An important printability in offset printing is water resistance. In offset printing, wet water is used for printing. At this time, when water resistance (wet strength, wet pick resistance) falls, peeling of the pigment may occur due to a strong physical force applied during printing.
옵셋 인쇄에서 요구되는 또 하나의 인쇄적성으로 잉크착육성이 있다. 상기한 바와 같이 옵셋 인쇄에서는 습윤수를 사용하므로 인쇄시 코팅지가 물을 효과적으로 흡수하지 않으면 물과 상용성이 없는 잉크가 코팅지에 잘 묻지 않게되며, 이로인해인쇄도가 낮아지는 결과를 초래한다. 일반적으로 잉크착육성과 내수성은 상반된 성질의 관계로서 동시에 증대시키기는 어렵다.Another printability required for offset printing is ink adhesion. As described above, in the case of offset printing, wet water is used, so that when the coated paper does not absorb water effectively, the ink that is incompatible with water does not adhere well to the coated paper, resulting in a low printability. In general, ink adhesion and water resistance are difficult to increase at the same time as a relationship between opposite properties.
이와 같이 각 인쇄적성이 모두 우수한 코팅지를 제공할 수 있는 라텍스를 제조하는 것은 대단히 어려우며, 코팅 및 인쇄조건 역시 더욱 까다로와지고 있다.As described above, it is very difficult to produce a latex capable of providing a coated paper having excellent printability, and coating and printing conditions are becoming more difficult.
따라서, 상기한 바와 같이 점점 가혹해지는 코팅 및 인쇄조건에 대처할 수 있는 새로운 코팅액 조성물이 필요하며, 이를 해결하기 위해서는 여러 가지 시도가 이루어졌다.Therefore, there is a need for a new coating liquid composition that can cope with the increasingly harsh coating and printing conditions as described above, and various attempts have been made to solve this problem.
그 중에서 미국특허 제4,474,860호, 제4,567,099호에서는 유동성 측면에서 효과적인 라텍스로서 바이모달(bimodal) 라텍스가 개시되었으나, 상기 기술들에서 제시된 라텍스의 경우, 단지 입자크기의 조절에 의존함으로써 유동성과 인쇄적성의 균형잡힌 증대 효과를 수득하기 어려운 측면이 있다.Among them, US Pat. Nos. 4,474,860 and 4,567,099 disclose bimodal latexes as effective latexes in terms of fluidity. However, in the case of the latexes described in the above techniques, the fluidity and printability of the latexes are merely dependent on the control of the particle size. There is a side that is difficult to obtain a balanced increase effect.
이와 같이 종래의 라텍스는 대부분 단일한 조성과 입경을 가지고 있어, 최근 진행되고 있는 코팅액 고형분의 고농도화와 코팅속도의 고속화와 같이 점점 가혹해지는 코팅 및 인쇄조건에 효율적으로 대처할 수 없었다.As such, most of the conventional latexes have a single composition and particle diameter, and thus, latex cannot efficiently cope with increasingly severe coating and printing conditions such as high concentration of coating liquid solids and high speed of coating.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제를 효과적으로 해결하기 위하여 작은 입경과 낮은 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스와 큰 입경과 높은 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스를 적절하게 혼합하고, 이를 적합한 처방의 코팅액에 적용함으로써 유동성과 보수성이 우수하면서도 접착력, 잉크건조속도, 백지광택, 인쇄광택, 내수성 및 잉크착육성 등 양립하기 어려운 여러 물성들이 효과적으로 균형을 이룰 수 있고, 적절하게 혼합된 라텍스 조성물을 고농도의 탄산칼슘 리취(rich) 처방 코팅액에 적용함으로써 보다 경제적이면서도 고품질의 코팅지를 제조할 수 있는 혼합 라텍스를 함유하는 종이 코팅 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, in the present invention, in order to effectively solve the above problems, styrene-butadiene-based latex having a small particle size and low glass transition temperature and styrene-butadiene-based latex having a large particle diameter and high glass transition temperature are appropriately mixed, By applying to the coating liquid of the prescription, it is possible to effectively balance various physical properties such as adhesion, ink drying speed, white paper gloss, printing gloss, water resistance and ink adhesion, which are excellent in fluidity and water retention properties. It is an object of the present invention to provide a paper coating composition containing a mixed latex capable of producing a more economical and high quality coated paper by applying to a high concentration of calcium carbonate rich prescription coating liquid.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 110 ∼ 180㎚의 입경과 -20 ∼ 25℃의 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스 60 ∼ 95 중량%와 180 ∼ 500㎚의 입경과 65 ∼ 100℃의 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스 5 ∼ 40 중량%로 구성된 혼합 라텍스를 함유하는 종이 코팅 조성물을 그 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is 60 to 95% by weight of styrene-butadiene-based latex having a particle diameter of 110 ~ 180nm and a glass transition temperature of -20 ~ 25 ℃ and a particle diameter of 180 ~ 500nm and 65 ~ 100 ℃ It is characterized by a paper coating composition containing a mixed latex composed of 5 to 40% by weight of styrene-butadiene-based latex having a glass transition temperature of.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail as follows.
본 발명에 따른 종이 코팅 조성물은 110 ∼ 180㎚의 입경과 -20 ∼ 25℃의 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스(이하 "라텍스 A"라 함)와 180 ∼ 500㎚의 입경과 65 ∼ 100℃의 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스(이하 "라텍스 B"라 함)가 혼합된 혼합 라텍스를 함유함으로써 유동성과 보수성이 우수하면서도 접착력, 잉크건조속도, 백지광택, 인쇄광택, 내수성 및 잉크착육성 등 양립하기 어려운 여러 물성들이 효과적으로 균형을 이룰 수 있고, 보다 경제적이면서도 고품질의 코팅지를 제조할 수 있는 특징이 있다.The paper coating composition according to the present invention has a styrene-butadiene-based latex (hereinafter referred to as "latex A") having a particle diameter of 110 to 180 nm and a glass transition temperature of -20 to 25 ° C, and a particle diameter of 180 to 500 nm. Containing a mixed latex mixed with styrene-butadiene-based latex (hereinafter referred to as "latex B") having a glass transition temperature of 100 ° C, it has excellent fluidity and water repellency, adhesive strength, ink drying speed, white gloss, printing gloss, water resistance and Various physical properties that are difficult to be compatible, such as ink growth, can be effectively balanced, there is a feature that can produce a more economical and high quality coated paper.
상기와 같은 본 발명의 혼합 라텍스 조성물 중 라텍스 A에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to latex A in the mixed latex composition of the present invention as described above in detail.
라텍스 A의 유리전이온도는 -20 ∼ 25℃, 바람직하게는 5 ∼ 15℃ 정도가 좋다. 만일 유리전이온도가 -20℃보다 낮게 되면 내수성이 저하되고, 25℃보다 높을 경우에는 접착력이 떨어진다. 그리고, 라텍스 A의 입경은 110 ∼ 180㎚, 바람직하게는 120 ∼ 160㎚ 정도가 좋다. 만일, 입경이 110㎚ 미만이면 저전단 유동성이 높아지고 백지광택, 잉크건조속도 및 잉크착육성이 떨어지며, 입경이 180㎚를 초과하면 고전단 유동성이 높아지고 인쇄광택, 접착력 및 내수성이 저하된다.The glass transition temperature of latex A is -20-25 degreeC, Preferably it is about 5-15 degreeC. If the glass transition temperature is lower than -20 ℃ water resistance is lowered, if the glass transition temperature is higher than 25 ℃, the adhesive strength is lowered. And the particle size of latex A is 110-180 nm, Preferably about 120-160 nm is good. If the particle diameter is less than 110 nm, the low shear fluidity is increased, the white gloss, the ink drying speed, and the ink adhesion are inferior. If the particle diameter is more than 180 nm, the high shear fluidity is increased, and the print gloss, adhesion, and water resistance are lowered.
이러한 라텍스 A는 1,3-부타디엔 20 ∼ 45 중량%, 스티렌 45 ∼ 77 중량%, 에틸렌성 불포화산 단량체 1 ∼ 15 중량%, 시안화 비닐계 단량체 1 ~ 10 중량% 및 기타 공중합 가능한 비닐계 단량체 1 ~ 30 중량%로 구성된다.Such latex A is 20 to 45% by weight of 1,3-butadiene, 45 to 77% by weight of styrene, 1 to 15% by weight of ethylenically unsaturated acid monomer, 1 to 10% by weight of vinyl cyanide monomer and other copolymerizable vinyl monomer 1 And 30% by weight.
라텍스 A를 구성하는 성분중 1,3-부타디엔은 공중합체에 유연성을 부여하기 위하여 사용된다. 만일, 그 함량이 20 중량% 미만이면 공중합체가 너무 단단해지고, 45 중량%를 초과하면 내수성이 저하된다.Among the components constituting the latex A, 1,3-butadiene is used to impart flexibility to the copolymer. If the content is less than 20% by weight, the copolymer becomes too hard, and if it exceeds 45% by weight, the water resistance is lowered.
그리고, 스티렌은 공중합체에 적당한 경도 및 내수성을 부여하는데, 만일 그 함량이 45 중량% 미만이면 충분한 효과를 수득할 수 없고, 77 중량%를 초과하면 접착력 및 필름형성력이 저하된다.And, styrene imparts moderate hardness and water resistance to the copolymer. If the content is less than 45% by weight, a sufficient effect cannot be obtained, and if it exceeds 77% by weight, adhesion and film forming power are lowered.
또한, 에틸렌성 불포화산 단량체는 공중합체의 접착력을 향상시키고 라텍스 입자의 안정성을 개선시키기 위하여 적절하게 사용된다. 그 함량은 1 ∼ 15 중량%, 바람직하기로는 2 ∼ 9 중량%를 사용하는 바, 만일 그 함량이 1 중량% 미만이면 목적하는 효과를 얻을 수 없고, 15 중량%를 초과하면 중합안정성 등에 문제가 발생될 수 있다. 이러한 에틸렌성 불포화산 단량체로는 메타크릴산, 아크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 푸마르산, 말레인산과 같은 불포화 카르복실산과 이타콘산 모노에틸 에스테르, 푸마르산 모노부틸 에스테르 및 말레산 모노부틸 에스테르와 같은 적어도 하나의 카르복실기를 갖는 불포화 폴리카르복실산 알킬 에스테르 등이 있다.In addition, ethylenically unsaturated acid monomers are suitably used to improve the adhesion of the copolymer and to improve the stability of the latex particles. The content is 1 to 15% by weight, preferably 2 to 9% by weight. If the content is less than 1% by weight, the desired effect cannot be obtained. If the content is more than 15% by weight, problems with polymerization stability, etc. Can be generated. Such ethylenically unsaturated acid monomers include at least one unsaturated carboxylic acid such as methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid and itaconic acid monoethyl ester, fumaric acid monobutyl ester and maleic monobutyl ester. Unsaturated polycarboxylic acid alkyl esters having a carboxyl group.
그리고, 시안화 비닐계 단량체는 인쇄광택을 향상시키는데 유효한 바, 그 함량은 1 ∼ 10 중량%, 바람직하기로는 3 ∼ 8 중량%를 사용하는 것이 좋다. 이러한 시안화 비닐계 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등이 있다.In addition, the vinyl cyanide monomer is effective in improving printing glossiness, and the content thereof is preferably 1 to 10% by weight, preferably 3 to 8% by weight. Such vinyl cyanide monomers include acrylonitrile and methacrylonitrile.
또한, 본 발명에서 사용되는 라텍스 A의 합성시, 필요에 따라 상기 단량체들과 공중합 가능한 비닐계 단량체를 사용할 수 있다. 이러한 공중합 가능 비닐계 단량체로는 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트 등과 같은 불포화 카르복실산 알킬 에스테르와; β-히드록시에틸 아크릴레이트, β-히드록시프로필 아크릴레이트, 및 β-히드록시에틸 메타크릴레이트와 같은 불포화카르복실산 히드록시 알킬에스테르와; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 이타콘아미드, 말레산모노아미드와 같은 불포화 카르복실산 아미드 및 그 유도체; α-메틸스티렌, 비닐톨루엔,p-메틸스티렌과 같은 방향족 비닐단량체 등이 있다. 그 중에서 불포화 카르복실산 알킬에스테르는 공중합체에 적당한 경도를 부여하고 필름형성력을 향상시키는 바, 그 함량은 3.0 ∼ 15 중량%인 것이 바람직하다. 만일, 그 함량이 3.0 중량%를 초과하면 내수성 등에 바람직하지 못한 영향을 끼칠 수 있다. 불포화 카르복실산 아미드 및 그 유도체는 공중합체 라텍스의 화학적 안정성, 기계적 안정성 및 내수성을 개선하는 데 유효하며, 그 함량은 10 중량% 이하인 것이 바람직하다.In addition, when synthesizing the latex A used in the present invention, vinyl monomers copolymerizable with the monomers may be used if necessary. Such copolymerizable vinyl monomers include unsaturated carboxylic acid alkyl esters such as methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate and the like; unsaturated carboxylic hydroxy alkyl esters such as β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxypropyl acrylate, and β-hydroxyethyl methacrylate; Unsaturated carboxylic acid amides and derivatives thereof such as acrylamide, methacrylamide, itaconeamide, maleic acid monoamide; aromatic vinyl monomers such as α-methylstyrene, vinyltoluene, and p -methylstyrene. Among them, the unsaturated carboxylic acid alkyl ester imparts moderate hardness to the copolymer and improves film forming ability, and the content thereof is preferably 3.0 to 15% by weight. If the content exceeds 3.0% by weight, it may adversely affect water resistance and the like. The unsaturated carboxylic acid amide and its derivatives are effective for improving the chemical stability, mechanical stability and water resistance of the copolymer latex, and the content thereof is preferably 10% by weight or less.
상기와 같은 조성을 갖는 라텍스 A는 2단계 또는 다단계로 제조될 수 있으며, 통상적으로 씨앗(seed) 라텍스를 제조한 후 1 ∼ 3겹의 껍질을 피복하는 방법으로 중합한다. 그리고, 중합시 중합개시제, 유화제, 전해질 등 기타 반응조건은 통상적인 유화중합법을 사용하여 중합한다.The latex A having the composition as described above may be prepared in two or multiple stages, and is usually polymerized by preparing a seed latex and then covering one to three layers of shells. In the polymerization, other reaction conditions such as a polymerization initiator, an emulsifier, an electrolyte, and the like are polymerized using a conventional emulsion polymerization method.
한편, 본 발명의 혼합 라텍스 조성물을 구성하는 또다른 성분인 라텍스 B에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the latex B which is another component constituting the mixed latex composition of the present invention will be described in detail.
라텍스 B의 유리전이온도는 65 ∼ 100℃, 바람직하기로는 80 ∼ 100℃가 되어야 하며, 만일 그 온도가 65℃보다 낮게 되면 목적하는 바인 높은 백지광택을 수득할 수 없다. 또한, 라텍스 B의 입경은 180 ∼ 500㎚, 바람직하기로는 190 ∼ 300㎚ 정도가 되어야 한다. 만일, 입경이 180㎚ 미만이면 저전단 유동성이 높아지고 백지광택이 저하되며, 입경이 500㎚를 초과하면 고전단 유동성이 높아지고 인쇄광택이 저하된다.The glass transition temperature of the latex B should be 65 to 100 ° C., preferably 80 to 100 ° C., and if the temperature is lower than 65 ° C., the desired high white gloss cannot be obtained. In addition, the particle size of the latex B should be about 180 to 500 nm, preferably about 190 to 300 nm. If the particle size is less than 180 nm, the low shear fluidity increases and the white gloss decreases. If the particle size exceeds 500 nm, the high shear fluidity increases and the print gloss decreases.
이러한 라텍스 B는 1,3-부타디엔 1 ∼ 10 중량%, 스티렌 65 ∼ 96 중량%, 에틸렌성 불포화산 단량체 1 ∼ 20 중량%, 시안화 비닐계 단량체 1 ~ 7 중량% 및 기타 공중합 가능한 비닐계 단량체 1 ~ 20 중량%로 구성된다.Such latex B is 1 to 10% by weight of 1,3-butadiene, 65 to 96% by weight of styrene, 1 to 20% by weight of ethylenically unsaturated acid monomer, 1 to 7% by weight of vinyl cyanide monomer and other copolymerizable vinyl monomer 1 And 20 weight percent.
라텍스 B를 구성하는 성분중 1,3-부타디엔은 상기 라텍스 A와 동일한 목적으로 첨가되는 바, 만일 함량이 1 중량% 미만이면 필름형성력이 전혀 없으며, 라텍스 A와의 상용성이 떨어질 수 있고, 10 중량%를 초과하면 내수성이 떨어진다.Of the components constituting the latex B, 1,3-butadiene is added for the same purpose as the latex A, if the content is less than 1% by weight does not have any film forming power, the compatibility with latex A may be inferior, 10 weight If it exceeds%, water resistance will fall.
그리고, 스티렌의 함량이 65 중량% 미만이면 목적하는 바의 백지광택을 얻을 수 없고, 96 중량%를 초과하면 접착력 및 필름형성력이 저하된다.And, if the content of styrene is less than 65% by weight, the desired white gloss cannot be obtained. If the content of the styrene exceeds 96% by weight, the adhesive force and the film forming power are lowered.
또한, 에틸렌성 불포화산 단량체는 라텍스 입자의 안정성 및 표면친수기를 부여하기 위해 사용되는 바, 그 함량은 1 ∼ 20 중량%, 바람직하기로는 1.5 ∼ 10 중량%가 좋다. 에틸렌성 불포화산 단량체로는 상기 라텍스 A의 경우와 같다.In addition, the ethylenically unsaturated acid monomer is used to impart the stability and surface hydrophilic group of the latex particles, the content is 1 to 20% by weight, preferably 1.5 to 10% by weight. As ethylenic unsaturated acid monomer, it is the same as that of the said latex A.
그리고, 시안화 비닐계 단량체는 인쇄광택을 향상시키는데 유효하며, 그 함량은 1 ∼ 7 중량%, 바람직하기로는 1 ∼ 4 중량%가 좋다. 이러한 시안화 비닐계 단량체로는 상기 라텍스 A의 경우와 같다.In addition, the vinyl cyanide monomer is effective for improving printing glossiness, and its content is preferably 1 to 7% by weight, preferably 1 to 4% by weight. The vinyl cyanide monomer is the same as that of the latex A.
또한, 상기 단량체들과 공중합이 가능한 기타 비닐계 단량체가 사용될 수 있다. 이러한 공중합 가능 비닐계 단량체로는 상기 라텍스 A의 경우와 같으며, 바람직하기로는 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 등이 있다. 메틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트와 같은 불포화 카르복실산 알킬에스테르는 표면친수성을 가지므로 필름형성력과 라텍스 A와의 상용성을 향상시키며, 그 함량은 2 ∼ 12 중량%인 것이 바람직하다. 아크릴아미드와 메타크릴아미드와 같은 불포화 카르복실산 아미드 및 그 유도체는 공중합 라텍스의 화학적 안정성, 기계적 안정성을 개선하는 데 유효하며, 그 함량은 5 중량% 이하인 것이 바람직하다.In addition, other vinyl monomers copolymerizable with the above monomers may be used. Such copolymerizable vinyl monomers are the same as in the case of the latex A, preferably methyl acrylate, methyl methacrylate, acrylamide, methacrylamide and the like. Unsaturated carboxylic acid alkyl esters such as methyl acrylate and methyl methacrylate have surface hydrophilicity, which improves the compatibility between the film-forming ability and the latex A, and the content thereof is preferably 2 to 12% by weight. Unsaturated carboxylic acid amides such as acrylamide and methacrylamide and derivatives thereof are effective for improving the chemical and mechanical stability of the copolymerized latex, and the content thereof is preferably 5% by weight or less.
상기와 같은 라텍스 B는 라텍스 A와 같이 2단계 또는 다단계로 동일한 조건하에서 제조될 수 있다.The latex B as described above may be prepared under the same conditions in two stages or multiple stages as in latex A.
본 발명에 따른 혼합 라텍스 조성물은 상기한 바와 같이 라텍스 A와 라텍스B를 제조한 후, 이를 적절한 비율로 혼합하여 종이 코팅용 안료접착제로 사용하게 된다. 입경이 상이한 두 라텍스의 혼합이 유동성에 미치는 영향은 적당하지만 단일한 입경의 라텍스에 비해 훨씬 효과적이다. 즉, 라텍스 조성물 중 입경이 큰 라텍스 B가 저전단 유동성을 낮추어 주며, 입경이 작은 라텍스 A는 고전단 유동성을 원활히 해 주므로 단일한 입경의 라텍스에 비해 저전단, 고전단 유동성에 있어서 유리하다.The mixed latex composition according to the present invention is to prepare a latex A and latex B as described above, and then mix them in an appropriate ratio to be used as a pigment adhesive for paper coating. The effect of the mixing of two latexes of different particle diameters on the flowability is moderate but much more effective than a single particle diameter latex. That is, latex B having a large particle size lowers the low shear flowability of the latex composition, and latex A having a small particle size facilitates high shear flowability, which is advantageous in low shear and high shear flowability compared to a single particle size latex.
또한, 혼합 라텍스 조성물은 코팅지의 물성에도 바람직한 영향을 준다. 즉, 입경이 크고 유리전이온도가 높은 라텍스 B는 백지광택 및 잉크건조속도를 향상시키며, 내수성과 착육성의 적절한 균형에 영향을 미친다. 입경이 작고 유리전이온도가 낮은 라텍스 A의 경우는 접착력에 매우 유리하며, 투기도를 낮춤으로써 인쇄광택을 높여준다.In addition, the mixed latex composition also has a desirable effect on the physical properties of the coated paper. In other words, the latex B having a large particle diameter and high glass transition temperature improves white paper gloss and ink drying speed, and affects a proper balance of water resistance and wettability. Latex A, which has a small particle size and a low glass transition temperature, is very advantageous for adhesion and increases printing gloss by lowering the air permeability.
상기한 바와 같이 본 발명의 혼합 라텍스 조성물은 유동성 및 코팅지 물성에 바람직한 영향을 주지만, 그 혼합비를 적합하게 선정하지 않으면 효과를 충분히 수득할 수 없다. 따라서, 본 발명에 따른 혼합 라텍스 조성물의 혼합비는 라텍스 A 60 ∼ 95%, 라텍스 B 5 ∼ 40 중량%, 바람직하게는 라텍스 A 65 ∼ 92 중량%, 라텍스 B 8 ∼ 35%가 좋다. 만일 라텍스 B의 사용량이 5% 미만이면 입경이 작고 유리전이온도가 낮은 효과로 인해 저전단 유동성이 악화되며, 코팅지 물성 측면에서 백지광택과 투기도가 저하된다. 또한, 라텍스 B의 사용량이 40 중량%를 초과하면 라텍스 혼합물 중 입경이 크고 유리전이온도가 높은 효과가 과도하게 나타남에 의해 고전단 유동성은 높아지고 보수성이 낮아지며, 코팅지 물성 측면에서 접착력과 인쇄광택이 낮아지게 된다.As described above, the mixed latex composition of the present invention has a favorable influence on the fluidity and the coated paper physical properties, but the effect cannot be sufficiently obtained unless the mixing ratio is properly selected. Therefore, the mixing ratio of the mixed latex composition according to the present invention is preferably 60 to 95% of latex A, 5 to 40% by weight of latex B, preferably 65 to 92% by weight of latex A, and 8 to 35% of latex B. If the amount of latex B is less than 5%, the low shear fluidity is deteriorated due to the small particle diameter and low glass transition temperature, and the gloss and air permeability of the paper are reduced in terms of coating paper properties. In addition, when the amount of latex B exceeds 40% by weight, the effect of the large particle size and high glass transition temperature in the latex mixture is excessive, resulting in high shear flowability and low water retention, and low adhesion and printing gloss in terms of coated paper properties. You lose.
본 발명에서는 상기와 같이 제조된 혼합 라텍스 조성물은 종이 코팅 조성물의 고형분을 높이기 위해서 효과적으로 사용될 수 있다. 이는 본 발명의 혼합 라텍스 조성물이 코팅액 고형분이 높아짐에 따라 저하되는 유동성을 완화시켜줌으로써 가능한 것이다.In the present invention, the mixed latex composition prepared as described above may be effectively used to increase the solid content of the paper coating composition. This is possible by mitigating the fluidity that the mixed latex composition of the present invention decreases with increasing coating liquid solids.
본 발명에 따른 종이 코팅 조성물에는 상기 접착제 이외에 통상적으로 첨가되는 무기안료, 증점제 등이 함유된다. 첨가되는 것 중에서 종이 코팅 조성물의 물성에 영향을 가장 많이 주는 물질을 무기안료이다. 무기안료로는 클레이와 탄산칼슘이 가장 많이 사용되며, 클레이는 접착력 및 특히 유동성이 저하되는 단점이 있다. 따라서, 코팅액의 고형분을 높이기 위해서는 클레이보다는 탄산칼슘이 보다 효과적이며 경제적이나, 탄산칼슘의 함량이 높아지면 백지광택이 낮아지는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 혼합 라텍스 조성물에 의하여 탄산칼슘의 장점을 살리면서 단점을 보완할 수 있다. 즉, 적절하게 혼합된 본 발명의 라텍스 조성물을 고농도의 탄산칼슘 리취(rich) 처방 코팅액에 적용함으로써 상기 목적하는 효과를 얻을 수 있다.The paper coating composition according to the present invention contains inorganic pigments, thickeners and the like which are usually added in addition to the adhesive. Among the additives, inorganic pigments have the most influence on the physical properties of the paper coating composition. As inorganic pigments, clay and calcium carbonate are most used, and clay has a disadvantage in that adhesive strength and in particular fluidity are lowered. Therefore, in order to increase the solid content of the coating solution, calcium carbonate is more effective and economical than clay, but when the content of calcium carbonate is increased, there is a problem that the white gloss is lowered. Therefore, the mixed latex composition of the present invention can make up for the disadvantages while taking advantage of the calcium carbonate. That is, the desired effect can be obtained by applying the appropriately mixed latex composition of the present invention to a high concentration of calcium carbonate rich prescription coating solution.
이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.Although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to an Example.
실시예Example
본 발명의 라텍스 조성물을 제조하기 위해 라텍스 A를 다음과 같이 3단계로 제조하였다.To prepare the latex composition of the present invention, latex A was prepared in three steps as follows.
제1단계First stage
교반기, 온도계, 냉각기, 질소가수의 인입구와 단량체, 유화제 및 중합반응 개시제를 연속적으로 투입할 수 있도록 장치된 10ℓ가압 반응기를 질소로 치환한 후, 1,3-부타디엔 34 중량부, 스티렌 48 중량부, 메틸메타크릴레이트 10 중량부, 아크릴로니트릴 3 중량부, 이타콘산 5 중량부, 도데실 디벤젠 술폰산 나트륨 6 중량부, t-도데실머캅탄 0.2 중량부, 나트륨바이카보네이트 0.4 중량부 및 이온교환수 420 중량부를 채우고 65℃까지 승온하였다.Agitator, thermometer, cooler, nitrogen inlet, 10 liter pressurized reactor equipped with a monomer, emulsifier, and polymerization initiator were continuously replaced with nitrogen, and then 1,3-butadiene was 34 parts by weight and styrene was 48 parts by weight. , 10 parts by weight of methyl methacrylate, 3 parts by weight of acrylonitrile, 5 parts by weight of itaconic acid, 6 parts by weight of sodium dodecyl dibenzene sulfonate, 0.2 parts by weight of t-dodecylmercaptan, 0.4 parts by weight of sodium bicarbonate and ion exchange 420 parts by weight of water were charged and the temperature was raised to 65 ° C.
여기에 중합개시제인 칼슘퍼설페이트를 0.8 중량부 넣고 약 300분간 교반하여 씨앗의 중합을 완료하였다. 이때, 얻어진 씨앗의 평균 입경은 79㎚, 전환율은 97%이었다.0.8 parts by weight of calcium persulfate as a polymerization initiator was added thereto, followed by stirring for about 300 minutes to complete polymerization of the seed. At this time, the average particle diameter of the obtained seed was 79 nm, and the conversion rate was 97%.
제2단계2nd step
상기 제1단계에서 얻어진 씨앗에 제1껍질을 피복시키기 위하여 반응기에 씨앗라텍스 60 중량부를 채우고 80℃까지 승온한 후, 1,3-부타디엔 28 중량부, 스티렌 26 중량부, 메틸메타크릴레이트 8 중량부, 아크릴로니트릴 2 중량부, 이타콘산 3 중량부, 메타크릴산 2 중량부, 아크릴아미드 1 중량부, 도데실 디벤젠 술폰산 나트륨 0.9 중량부, t-도데실머캅탄 0.5 중량부, 나트륨바이카보네이트 0.28 중량부, 이온교환수 39 중량부 및 칼륨퍼설페이트 1.5 중량부를 240분 동안 연속 투입하여 중합하였다.In order to coat the seeds obtained in the first step with the first shell, 60 parts by weight of seed latex was added to the reactor, and the temperature was raised to 80 ° C., 1,3-butadiene 28 parts by weight, 26 parts by weight of styrene, and 8 parts by weight of methyl methacrylate. Parts, 2 parts by weight of acrylonitrile, 3 parts by weight of itaconic acid, 2 parts by weight of methacrylic acid, 1 part by weight of acrylamide, 0.9 part by weight of sodium dodecyl dibenzene sulfonate, 0.5 part by weight of t-dodecylmercaptan, sodium bicarbonate 0.28 parts by weight, 39 parts by weight of ion-exchanged water and 1.5 parts by weight of potassium persulfate were continuously added for 240 minutes to polymerize.
상기 성분들이 모두 투입된 후 30분간 추가 교반하였으며, 이때 전환율은 85%이었다.After all the ingredients were added and further stirred for 30 minutes, the conversion was 85%.
제3단계3rd step
상기 제2단계에서 얻어진 라텍스에 제2껍질을 피복시키기 위하여, 제2단계에서 얻어진 라텍스가 채워져 있는 반응기의 온도를 80℃로 유지시킨 후 1,3-부타디엔 11 중량부, 스티렌 9 중량부, 메틸메타크릴레이트 5 중량부, 아크릴로니트릴 1 중량부, 이타콘산 1 중량부, 메타크릴산 2 중량부, 아크릴아미드 1 중량부, 도데실 디벤젠 술폰산 나트륨 0.1 중량부, t-도데실머캅탄 0.3 중량부, 나트륨바이카보네이트 0.14 중량부, 이온교환수 21 중량부 및 칼륨퍼설페이트 0.9 중량부를 180분 동안 연속투입하여 중합하였다.In order to coat the second shell on the latex obtained in the second step, after maintaining the temperature of the reactor filled with the latex obtained in the second step at 80 ℃ 11, 1 part by weight of 1,3-butadiene, 9 parts by weight of styrene, methyl 5 parts by weight of methacrylate, 1 part by weight of acrylonitrile, 1 part by weight of itaconic acid, 2 parts by weight of methacrylic acid, 1 part by weight of acrylamide, 0.1 part by weight of sodium dodecyl dibenzene sulfonate, 0.3 part by weight of t-dodecylmercaptan Parts, 0.14 parts by weight of sodium bicarbonate, 21 parts by weight of ion-exchanged water, and 0.9 parts by weight of potassium persulfate were continuously added for 180 minutes to polymerize.
상기 성분들이 모두 투입된 후 90℃까지 승온하여 반응을 촉진시키며 240분간 추가 교반하여 중합을 완료하였다.After all the ingredients were added, the temperature was raised to 90 ° C. to promote the reaction, followed by additional stirring for 240 minutes to complete the polymerization.
이렇게 제2껍질까지 중합이 완료된 후 최종 라텍스의 평균 입경은 145㎚, 전환율은 96%이었으며, 유리전이온도는 -1℃이었다.After the polymerization was completed to the second shell as described above, the final latex had an average particle diameter of 145 nm, a conversion rate of 96%, and a glass transition temperature of -1 ° C.
라텍스 B는 다음과 같이 2단계로 제조되었다.Latex B was prepared in two steps as follows.
제1단계First stage
상기 라텍스 A의 제1단계에서 얻어진 씨앗 라텍스를 사용하였다.The seed latex obtained in the first step of the latex A was used.
제2단계2nd step
반응기에 씨앗 라텍스 8 중량부를 채우고 80℃까지 승온한 후, 1,3-부타디엔 3 중량부, 스티렌 61 중량부, 메틸메타크릴레이트 18 중량부, 아크릴로니트릴 5 중량부, 이타콘산 5 중량부, 메타크릴산 5 중량부, 아크릴아미드 3 중량부, 도데실 디벤젠 술폰산 나트륨 0.3 중량부, t-도데실머캅탄 0.1 중량부, 나트륨바이카보네이트 0.4 중량부, 이온교환수 95 중량부 및 칼륨퍼설페이트 1.0 중량부를 360분 동안 연속 투입하여 중합하였다.After filling 8 parts by weight of seed latex in the reactor and raising the temperature to 80 ° C., 3 parts by weight of 1,3-butadiene, 61 parts by weight of styrene, 18 parts by weight of methyl methacrylate, 5 parts by weight of acrylonitrile, 5 parts by weight of itaconic acid, 5 parts by weight of methacrylic acid, 3 parts by weight of acrylamide, 0.3 parts by weight of sodium dodecyl dibenzene sulfonate, 0.1 parts by weight of t-dodecylmercaptan, 0.4 parts by weight of sodium bicarbonate, 95 parts by weight of ion-exchanged water and potassium persulfate 1.0 The polymerization was carried out by continuously adding 360 parts by weight.
상기 성분들이 모두 투입된 후 90℃까지 승온하여 반응을 촉진시키면서 180분간 추가 교반하여 중합을 완료하였다.After all of the components were added, the temperature was raised to 90 ° C., further stirring for 180 minutes while promoting the reaction to complete the polymerization.
최종 라텍스의 평균 입경은 218㎚, 전환율은 99%이었으며, 유리전이온도는 88℃이었다.The average particle diameter of the final latex was 218 nm, the conversion was 99%, and the glass transition temperature was 88 ° C.
상기와 같이 중합된 라텍스를 라텍스 A 75 중량%, 라텍스 B 25 중량%의 고형분 중량비로 혼합하고 충분히 교반하여 목적하는 혼합 라텍스를 제조하였다.The latex polymerized as described above was mixed at a solids weight ratio of 75% by weight of latex A and 25% by weight of latex B, and sufficiently stirred to prepare a desired mixed latex.
비교예Comparative example
제1단계First stage
상기 실시예의 라텍스 A의 제1단계에서 얻어진 씨앗 라텍스를 사용하였다.The seed latex obtained in the first step of the latex A of the above example was used.
제2단계2nd step
반응기에 상기의 씨앗 라텍스 28 중량부를 채우고 80℃까지 승온한 후, 1,3-부타디엔 34 중량부, 스티렌 36 중량부, 메틸메타크릴레이트 12 중량부, 아크릴로니트릴 8 중량부, 이타콘산 5 중량부, 메타크릴산 3 중량부, 아크릴아미드 2 중량부, 도데실 디벤젠 술폰산 나트륨 0.9 중량부, t-도데실머캅탄 0.72 중량부, 나트륨바이카보네이트 0.4 중량부, 이온교환수 87 중량부 및 칼륨퍼설페이트 1.0 중량부를 230분 동안 연속투입하여 중합하였다.After filling 28 parts by weight of the seed latex in the reactor and raising the temperature to 80 ° C, 34 parts by weight of 1,3-butadiene, 36 parts by weight of styrene, 12 parts by weight of methyl methacrylate, 8 parts by weight of acrylonitrile, and 5 parts by weight of itaconic acid 3 parts by weight of methacrylic acid, 2 parts by weight of acrylamide, 0.9 parts by weight of sodium dodecyl dibenzene sulfonate, 0.72 parts by weight of t-dodecylmercaptan, 0.4 parts by weight of sodium bicarbonate, 87 parts by weight of ion-exchanged water and potassium per 1.0 part by weight of sulfate was continuously added for 230 minutes to polymerize.
상기 성분들이 모두 투입된 후 90℃까지 승온하여 반응을 촉진시키며 240분간 추가 교반하여 중합을 완료하였다.After all the ingredients were added, the temperature was raised to 90 ° C. to promote the reaction, followed by additional stirring for 240 minutes to complete the polymerization.
최종 라텍스의 평균 입경은 167㎚, 전환율은 96%이었으며, 유리전이온도는 8℃이었다.The average particle diameter of the final latex was 167 nm, the conversion was 96%, the glass transition temperature was 8 ℃.
실험예Experimental Example
상기 실시예 및 비교예의 라텍스를 비교, 평가하기 위하여 다음과 같이 코팅액을 제조하였다. 각 중량부는 고형분 기준이다.In order to compare and evaluate the latex of the Examples and Comparative Examples, a coating solution was prepared as follows. Each weight part is based on solid content.
상기에서 제조된 종이 코팅액을 다음 조건으로 코팅하여 코팅지를 얻었다.The paper coating solution prepared above was coated under the following conditions to obtain a coated paper.
코팅 : 로드 수동 코팅(Rod Coating, No6)Coating: Rod Coating (No6)
코팅량 : 16gsmCoating amount: 16gsm
건조 : 오븐, 130℃, 20초Drying: oven, 130 ° C., 20 seconds
칼렌다 : 소프트 닙 칼렌다, 130℃, 20㎏/㎝Calendar: Soft nip calendar, 130 ° C, 20㎏ / ㎝
원지 : 예비 코팅된 종이 보드(250gsm)Base paper: 250gsm pre-coated paper board
각 코팅액 및 코팅지의 물성은 다음과 같은 방법을 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.The physical properties of each coating solution and coated paper were measured as follows, and the results are shown in Table 2 below.
라텍스 입경: 레이저 스캐터링 분석기(Nicomp사 제품)를 사용하여 측정.Latex particle size: measured using a laser scattering analyzer (manufactured by Nicomp).
유리전이온도: DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 사용하여 측정.Glass transition temperature: measured using DSC (Differential Scanning Calorimeter).
저전단 점도: BF형 점도계를 사용한다. 코팅액 점도는 3호 회전자를 사용하여 60 rpm에서 1분 후 측정된 값(단위 cP)으로 표시.Low shear viscosity: A BF type viscometer is used. The coating liquid viscosity is expressed as a value measured in units of cP after 1 minute at 60 rpm using a No. 3 rotor.
고전단 점도: 허큘레스 점도계(KRK type, model KC-801C)를 사용하여 6,600 rpm에서 측정된 값(단위: cP)으로 표시.High shear viscosity: Shown as a value measured in 6,600 rpm using a Hercules viscometer (KRK type, model KC-801C) in cP.
보수성: Å A-GWR을 사용하여 측정하였으며, 측정치(단위: g/㎡)가 작을수록 보수성이 우수한 것임.Water retention: 측정 Measured using A-GWR, the smaller the measured value (unit: g / m 2), the better water retention.
평활도: Parker Print Surf.를 사용하였으며, 측정치(단위: ㎛)가 작을수록 코팅지의 표면이 평활함을 나타낸다.Smoothness: Parker Print Surf. Was used, and the smaller the measured value (µm), the smoother the surface of the coated paper was.
접착력: RI 인쇄기에서 수회에 걸쳐 인쇄한 후 뜯김의 정도를 육안으로 판정하여 5점법으로 평가하였다. 점수가 높을수록 접착력이 양호함을 나타내며, 태크수치(tack value) 12, 14, 16의 잉크를 각각 사용하여 측정한 후 평균치를 구하였다.Adhesion: After printing several times on an RI printing machine, the degree of tearing was visually determined and evaluated by the 5-point method. The higher the score, the better the adhesion. The average value was obtained after measurement using inks of tack values 12, 14, and 16, respectively.
내수성: RI 인쇄기에서 몰튼 롤(molten roll)을 사용하여 습윤수를 첨가한 후 인쇄하고, 그 뜯김의 정도를 상기한 접착력과 마찬가지 방법으로 측정한다. 태크수치 14의 잉크를 사용하여 1회 인쇄한 후 측정하였다.Water resistance: In a RI printing press using a molten roll to add wet water, and then the degree of tearing is measured in the same manner as in the above-described adhesive force. It measured after printing once using the ink of tag value 14.
잉크건조속도: RI 인쇄기에서 인쇄한 후, 시간에 따라 잉크가 묻어 나오는 정도를 5점법으로 측정하였다. 점수가 높을수록 잉크건조속도가 빠른 것이다.Ink drying speed: After printing on an RI printer, the degree of ink leakage with time was measured by the five-point method. The higher the score, the faster the ink drying speed.
착육성: RI 인쇄기에서 습윤수를 첨가한 후 인쇄하여 잉크 전이의 정도를 측정한다. 낮은 태크수치의 잉크를 사용하여 뜯김이 일어나지 않도록 하였으며, 점수가 높을수록 착육성이 높은 것이다.Robustness: After the addition of wet water in an RI printer, printing is performed to measure the degree of ink transfer. Low tagging ink was used to prevent tearing, and the higher the score, the higher the developability.
백지광택: 광학 광택기(HUNTER type, 75。∼75。)를 사용하여, 코팅지의 여러 부분을 측정하여 평균치를 구하였다.White paper gloss: By using an optical polisher (HUNTER type, 75 ° to 75 °), various portions of the coated paper were measured and averaged.
인쇄광택: RI 인쇄기에서 인쇄하고 24시간 경과 후, 백지광택과 동일한 방법으로 측정하였다.Printing Gloss: After 24 hours of printing on an RI printer, the measurement was performed in the same manner as the white gloss.
상기 표 2의 결과로부터 본 발명의 혼합 라텍스 조성물을 함유하는 종이 코팅 조성물은 종래에 비하여 유동성과 보수성이 우수하면서도 접착력, 잉크건조속도, 백지광택, 인쇄광택, 내수성 및 잉크착육성 등이 효과적으로 균형을 이룰 수 있음을 알 수 있다.From the results of Table 2, the paper coating composition containing the mixed latex composition of the present invention has excellent fluidity and water repellency compared to the prior art, but effectively balances adhesion, ink drying speed, white paper gloss, printing gloss, water resistance and ink adhesion, and the like. It can be seen that.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 작은 입경과 낮은 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스와 큰 입경과 높은 유리전이온도를 가진 스티렌-부타디엔계 라텍스를 적절하게 혼합하고, 이를 적합한 처방의 코팅액에 적용함으로써 유동성과 보수성이 우수하면서도 접착력, 잉크건조속도, 백지광택, 인쇄광택, 내수성 및 잉크착육성 등 양립하기 어려운 여러 물성들이 효과적으로 균형을 이룰 수 있고, 적절하게 혼합된 라텍스 조성물을 고농도의 탄산칼슘 리취(rich) 처방 코팅액에 적용함으로써 보다 경제적이면서도 고품질의 코팅지를 제조할 수 있다.As described above, in the present invention, a styrene-butadiene-based latex having a small particle size and a low glass transition temperature and a styrene-butadiene-based latex having a large particle size and a high glass transition temperature are appropriately mixed and applied to a coating liquid of a suitable prescription. It is excellent in fluidity and water retention, but it can effectively balance various physical properties such as adhesion, ink drying speed, white paper gloss, printing gloss, water resistance and ink adhesion, and it is possible to properly mix latex composition with high concentration of calcium carbonate. It is possible to produce more economical and high quality coated paper by applying to (rich) prescription coating liquid.
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