KR100202254B1 - 도공지용 안료의 제조법 - Google Patents

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Abstract

석회유에 황산알루미늄 및 황산아연을 연속적으로 혼합반응시킴으로써, 전현입경 0.30.1

Description

도공지용 안료의 제조법
현재 도공지용(塗工紙用) 안료로서 사용되고 있는 술포알루민산칼슘(sulpho aluminum acid calcium salt)은 일반적으로 사틴화이트(satin white)라고 호칭되고 있으며 그 특성은,
1) 도피면에 광택(輝)이 있는 백색을 부여하고,
2) 캘린더(calender)처리에 의해 우수한 도피면 광택이 얻어지고,
3) 도피면을 알칼리성으로 하기 때문에 인쇄잉크의 건조성이 개선되고, 인쇄적성(印刷適性)이 항상되며,
4) 도피지(塗被紙)의 불투명성이 개선되는 등의 우수한 특성을 갖는 안료이나, 최근, 제지 속도의 고속화에 따라 도공지의 생산성을 향상시키고, 원가 절감을 도모함과 동시에, 인쇄적성의 증강을 도모하는 것이 요망되어, 도공전 슬러리 및 컬러(color; 슬러리에 호제(糊劑)를 가한 것)의 유동성을 개선하고, 백지 인쇄면의 광택성을 더욱 향상시키는 것이 필요해졌다.
종래의 사틴화이트로서는, 석회유에 황산알루미늄(Al2(SO4)3)을 첨가하는 회분식(回分式)으로 전자현미경에 의한 평균입경(이하 전현입경이라 함) 210의 큰 주층상(柱層狀)입자 및 파이프라인 등으로 석회유에 황산알루미늄을 연속적으로 주입하여 얻는 전현입경이 0.12.0의 침주상(針柱狀) 입자가 있다.
어느 것이나 다른 안료에 비해 백지 및 인쇄광택이 우수하나, 전자는 입자가 과대하기 때문에 고농도 슬러리가 다이라턴시(dilatancy)하여 고속도공이 곤란하며, 후자는 유동 특성이 개선되고 거기에 호제를 가한 고농도 컬러에 의한 고속도공이 가능해졌던 것이다.
그러나, 입도분포의 폭이 넓어 도공지업계에서는 사틴화이트를 더욱 개량한 전현입경 0.30.1의 입도 분포가 매우 균일하고, 칙소트로픽(thixotropic)성이 더욱 강하고, 부가하여 도공지면 및 인쇄면의 광택 및 인쇄잉크의 흡수속도가 뛰어난 인쇄적성이 더욱 향상된 고부가가치품이 강하게 요구되고 있다.
본 발명은 이들 요구를 만족시키기 위하여 원료인 석회유와 황산알루미늄에 다시 제 3물질인 황산아연을 첨가함으로써, 종래부터 이용되고 있는 전현입경 2이상의 주상(柱狀) 사틴화이트가 아니고, 또 최근 23가지 제안되고 있는 전현입경 0.12.0인 경우의 난점인 입도분포의 불균일성을 개선하고, 소기의 현저히 우수한 유동특성과 더욱 높은 광택, 인쇄 적성을 부여하는 도공지용 안료를 개발할 수 있었던 것이다.
본 발명을 상세히 설명하면, 파이프라인 호모믹서와 같은 고속, 고전단력(高剪斷力)의 혼합교반기 한쪽에서 석회유를 유입시키면서, 다른 파이프로 황산알루미늄 및 황산아연의 용액을 압입혼합시켜서, 순간적으로 반응을 완결시킴으로써 입도분포가 균일한 전현입경 0.30.1의 술포알루민산칼슘과 술포알루민산아연의 복합물(sulpho aluminum acid calcium zinc salt compound)로 이루어지는 도공지용 안료를 얻는 방법이다.
이 때, 다음 4항목은 절대 필요한 조건이고, 이 범위 밖의 조건으로는 소기의 균일한 전현입경 0.30.1의 침주상 입자를 얻을 수 없다.
1) 석회유 및 황산알루미늄, 황산아연의 농도 및 온도는 72%, 405(이하 황산알루미늄은 Al2O3환산%임)이다.
2) ZnO/CaO의 몰비는 0.040.25/이다.
3) CaO+ZnO/Al2O3의 몰비는 70.5/이다.
4) 석회유에 대하여 황산알루미늄 및 황산아연의 용액을 연속적으로 주입혼합한다.
본 발명품이 종래의 전현입경 0.12.0의 연속법에 의한 사틴화이트와 다른 주요한 점은, 양이온으로서 Ca, Al 이외에 Zn 이온을 이용, 개재(介在)시키는데 있고, 석회유와 황산 알루미늄, 황산아연이 순간적으로 반응할 때, 침주상의 결정이 용이하게 생성 되도록 하고, 확실하고 안정적으로 생성되기 쉬워지는 것으로, 이는 본 발명자가 앞서 출원한 특허출원 제 96-2535호의 [초미세 교질 탄산칼슘의 제조방법]의 정벽(晶癖; crystal habit)과 상통되는 것이 있다고 생각된다.
반웅에 의해 얻은 도공지용 안료의 슬러리를 603에서 53시간 숙성시킨 후, 원심분리기로 탈수하고, 아크릴산의 분산제를 교반혼합함으로써 저점도(低粘度)의 도공지용 안료 슬러리를 얻는다.
여기에 카올린계의 다른 안료를 가하거나, 혹은 가하지 않고, 호제와 혼합함으로써 컬러라고 칭하는 도공지 도피제(塗被劑)를 얻었다.
다음에 그 실시예 및 비교예를 예시한다.
[실시예 1]
8%, 40의 석회유를 파이프로 유입하면서, 여기에 CaO+ZnO/Al2O3의 몰비가 7.0/이 되도록 조정한 40의 황산알루미늄(Al2O3로서 8%) 및 ZnO/CaO의 몰비가 0.05/1 몰이 되도록 조정한 8% 농도의 황산아연 용액을 혼합압입하고, 파이프라인 안에서 교반반응시킨 후, 다른 탱크에서 60, 5시간 숙성시켰다.
이 슬러리를 원심분리기로 탈수함으로써 고형분 31%의 케이크를 얻었다.
이 케이크에 폴리아크릴산 소다를 0.5부/안료고형분 100부로 첨가하고, 전현입경 0.3의 도공지용 안료를 얻었다.
[실시예 2, 3 및 비교예 16]
실시예 13 및 비교예 16의 제조조건 및 생성안료의 고형분 입도 분포의 균일성을 표 1에 표시하였다. 또한 표중의 공란은 실시예 1과 같은 값으로 변화되지 않은 조건항목이다.
계속하여 유동특성 및 광택, 인쇄적성 등도 참고예로서 표 1에 병기한다.
[참고예]
실시예 13 및 비교예 16의 도공지용 안료에 대해, 분산제로서 폴리아크릴산 소다를 3중량부/안료 100부로 첨가한 24%의 도공지용 안료 슬러리에 관한 허큘리스 하이쉬어(Hucules high shear) 점도계에 의한 유동특성 및 다음의 비율로 조정한 컬러에 대하여, 상질지(上質紙) 표면에 코팅바아(coating bar)로 수동 도포하고, 실온건조 후 수퍼캘린더 처리를 행한 도공지에 관한 백지 인쇄 광택 및 잉크세트 평가는 다음과 같다.
컬러 배합
도공지용 안료 80부(고형중량부)
전분(호제) 10부
라텍스(호제) 10부
고형분 50중량%
또한, 표중의 입자 균일성은 입도분포의 폭이 작을수록, 백지인쇄광택은 값이 높을수록 양호하고, 유동특성은 칙소트로픽성이 높을수록, 또 인쇄적성은 잉크세트의 값이 작을수록 양호하다는 관점에서, 양호를 ◎, 불량을로 하고, 그 중간을 ○△로 표시하였다.
본 발명에서 얻어지는 도공지용 안료를 이용한 아트지, 코트지 등의 도공지는 도피면에 광택이 있는 백색을 부여하고, 백지 및 인쇄면의 광택과 불투명성이 우수하며, 인쇄 적성이 향상되고, 부가가치가 매우 높은 고급지를 얻을 수 있어, 제지업계에 크게 공헌할 수 있다.

Claims (2)

  1. 석회유에 황산알루미늄과 항산아연을 연속 혼합반응시키는 단계 및 반응생성물을 숙성시키는 단계를 포함하고, 상기 석회유, 황산알루미늄(Al2O3기준) 및 황산아연은 각각 72중량%, 405의 농도 및 온도를 가지며, ZnO/CaO의 몰비가 0.040.25/이고, CaO+ZnO/Al2O3의 몰비가 70.5/인 것을 특징으로 하는 전현입경 0.30.1의 침주상도공지용 안료의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 숙성된 반응생성물을 탈수시켜 케이크를 얻고, 이 케이크에 폴리아크릴산을 가항 후, 건조 및 해쇄하여 건조된 제품을 얻는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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