KR20110075005A - 비경화성 코팅 조성물 - Google Patents

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KR20110075005A
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츠네히토 수기우라
타이치 구로다
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다우 코닝 도레이 캄파니 리미티드
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Abstract

기능기를 갖는 변경된 실리콘을 이용하고 기판의 표면에 대한 고착성 오염 물질의 점착을 효율적으로 방지 또는 감소할 수 있는 비경화성 코팅 조성물이 제공된다. 비경화성 코팅 조성물은 측면 체인에 카복시 함유기를 갖는 카복시-변경된 실리콘과, 측면 체인에 에폭시 함유기와 옥시에틸렌 함유기를 갖는 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘을 1:2 내지 1:30의 중량비로 함유한다.

Description

비경화성 코팅 조성물{NON-CURABLE COATING COMPOSITION}
본 발명은 다양한 점착성 물질의 기판 표면에 대한 점착을 방지하도록 사용되는 비경화성 코팅 조성물에 관한 것이다.
우선권은 2008년 10월 22일자로 출원되고 본 명세서에 그 내용이 참조로 합체되는 일본 특허 출원 제2008-271825호를 주장한다.
음식 제품, 접착제, 아스팔트, 타르, 플라스틱, 고무 등과 같은 점착성 물질을 형성하고 처리할 때에, 전술한 점착성 물질 또는 오염 물질의 다양한 기판에 대한 점착을 방지하기 위하여 다양한 코팅제가 사용되고 있다.
예컨대, 다양한 코팅제는 냉동된 식사용 패키징 재료; 프라이팬, 토스터 등과 같은 음식 조제 도구용 표면 처리; 플라스틱, 고무 등을 형성하는 몰드에사 사용하기 위한 몰드 이형제; 아스팔트, 타르 등을 냉각 및 고형화하는 데에 사용하기 위한 판지 용기의 내부 처리; 및 접착 테이프, 압축 테이프, 패치 등과 같은 접착제에 의해 코팅된 물질들 사이의 점착을 방지하기 위한 이형제를 위해 사용되었다. 또한, 재생 종이가 폐지를 재생함으로써 제조될 때에, 폐지 내에 함유된 피치, 타르, 잉크 등과 같은 다양한 점착 성분들이 제지기의 프레스 롤, 드라이어 롤, 캔버스 등에 점착하는 것을 방지하기 위해 코팅제가 또한 사용되었다.
그러한 전술한 코팅제들 중 하나는 코팅제가 기판에 도포된 후에, 비점착층을 형성하도록 경화하는 경화성 코팅제이고, 다른 하나는 액체 형태의 코팅제가 물질에 도포되고 그 상태로 비점착층을 형성한 다음에 경화 없이 그 상태로 사용하는 비경화성 코팅제이다. 전술한 표면 처리제들, 내부 처리제들 및 이형제들은 경화성 코팅제이다. 다른 한편으로, 재생 종이를 제조하는 단계에 사용되는 코팅제는 비경화성 코팅제에 속한다. 전술한 몰드 이형제로서, 경화성 타입과 비경화성 타입이 공지되어 있다.
비경화성 코팅제의 일례로서, 이하의 특허 출원들이 공개되어 공지되어 있다.
일본 공개 특허 출원 최초 공개 제H04-13090호는 오일계 물질과 계면 활성제를 포함하는 종이 드라이어의 표면을 세척하기 위한 윤활유를 개시하고 있고, 여기서, 오일계 물질의 예는 폴리부텐, 기계유, 액체 파라핀 등을 포함한다. 그러나, 전술한 오일계 물질로 구성되는 비점착층을 형성하기 위하여, 많은 양의 오일계 물질을 사용하는 것이 필요하다. 이 이유로, 경제적 문제가 있다. 따라서, 일분 공개 특허 출원 최초 공개 제H07-292382호에서는, 오일계 물질의 양을 가능한 만큼 감소시키면서 충분한 비점착층을 얻기 위하여 폴리디메틸실록산으로 형성된 실리콘 오일이 사용된다.
폴리디메틸실록산의 실리콘 오일에서, 그 실록산 메인 체인의 산소 원자는 기판의 표면으로 배향되고, 실리콘 원자에 부착되는 메틸기는 외측으로 배향된다. 이 이유로, 실리콘 오일이 제지기의 프레스 롤, 드라이어 롤, 캔버스 등과 같은 기판에 도포될 때에, 전술한 실리콘 오일로 형성된 비점착층은 기판의 표면을 보다 강하게 코팅할 수 있지만, 사실상 실리콘 오일은 전술한 상태에 도달하기 전에 종이를 제조하는 단계 중에 종이로 전사된다. 이에 의해 폐지의 고착 성분들이 전술한 기판의 표면에 점착될 수 있다.
따라서, 기능기를 갖는 실리콘 오일이 폴리디메틸실록산으로 형성된 실리콘 오일 대신에 사용되는 방안이 제안되었다. 예컨대, 일분 공개 특허 출원 최초 공개 제2000-96476호는 다양한 실리콘 오일이 제지기의 캔버스에 도포되는 것을 제안하는데, 여기서 전술한 실리콘 오일의 예는, 메틸페닐실리콘 오일과 디에틸실리콘 오일 외에, 아미노-변경된 실리콘 오일, 에폭시-변경된 실리콘 오일 및 고지방산-변경된 실리콘 오일을 포함한다. 또한, 일본 공개 특허 출원 최초 공개 제2003-213587호(일본 특허 제3388450호)는 종이를 제조하는 중에 드라이어 오일 또는 캔버스의 표면에 에폭시-변경된 실리콘 오일 또는 아미노-변경된 실리콘 오일의 오일-인-워터(O/W; oil-in-water) 에멀젼을 분무함으로써 제조되는 비점착층을 형성하는 것에 의해 드라이어 롤 또는 캔버스 상에 오염 물질을 방지하는 방법을 제안하고 있다.
제지기의 프레스 롤, 드라이어 롤, 캔버스 등과 같은 기판을 위한 코팅제로서 에폭시기, 아미노기, 카복시기 등과 같은 강한 반응성을 갖는 기능기를 갖는 변경된 실리콘 오일을 이용하는 경우에, 전술한 변경된 실리콘 오일이 전술한 기판의 표면에 대해 강화된 점착성을 보이기 때문에 폴리디메틸실록산의 실리콘 오일에 비해 상기 전술한 변경된 실리콘 오일이 보다 유용하다. 그러나, 전술한 기능기를 갖는 변경된 실리콘들이 사용되더라도, 피치 등과 같은 점착성 성분들의 전술한 기판의 표면에 대한 점착이 즉각적으로 충분하게 억제될 수 없다.
본 발명의 목적은 기능기를 갖는 변경된 실리콘이 사용되고 고착 물질들의 기판의 표면에 대한 점착이 효과적으로 방지 또는 감소될 수 있는 비경화성 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 비경화성 코팅 조성물로서,
이하의 일반식 (1)에 의해 표현되는 카복시-변경된 실리콘과, 이하의 일반식 (2)에 의해 표현되는 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘을 1:2 내지 1:30의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 비경화성 코팅 조성물에 의해 달성될 수 있다.
R3SiO(R2SiO)m(RASiO)nSiR3 (1)
여기서, 각 R은 C1 -6 알킬기를 독립적으로 나타내고;
A는 카복시 함유기를 나타내며;
m은 0 내지 1,000의 정수를 나타내고,
n은 2 내지 100의 정수를 나타낸다:
R3 - pXpSiO(R2SiO)x(RXSiO)y(RYSiO)zSiXqR3 -q (2)
여기서, 각 R은 C1 -6 알킬기를 독립적으로 나타내고;
X는 에폭시 함유기를 나타내며;
Y는 옥시에틸렌 함유기를 나타내고;
p는 0 또는 1을 나타내며;
q는 0 또는 1을 나타내고;
x는 0 내지 500의 정수를 나타내며;
y는 1 내지 100의 정수를 나타내고;
z은 1 내지 300의 정수를 나타낸다.
전술한 카복시 함유기는 식: -(CH2)1-COOZ에 의해 표현되고, 여기서 Z는 H, 알칼리 금속 또는 암모늄을 나타내고, 1은 0 내지 12의 정수를 나타낸다.
전술한 에폭시 함유기는 글리사이드옥시알킬기, 에폭시사이클로알킬알킬기 또는 옥시라닐알킬기인 것이 바람직하다.
전술한 옥시에틸렌 함유기는 식: -(CH2)r-(OC2H4)s-(OC3H6)t-B에 의해 표현되고, 여기서, B는 H, OH, OR, COOH 또는 COOR을 나타내며, R은 전술한 것과 동일한 기이고, r은 0 내지 4의 정수를 나타내며, s는 1 내지 200의 정수를 나타내고, t는 0 또는 그 이상, 단 200 미만의 정수를 나타내며, 0≤t＜s이다.
전술한 중량비는 1:3 내지 1:20인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 비경화성 코팅 조성물은 오일-인-워터 에멀젼 또는 워터-인-오일 에멀젼의 형태인 것이 바람직하다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 비점착층을 형성하기 위한 코팅제 또는 제지기에 사용하기 위한 오염 물질 억제제로서 사용될 수 있다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 기판의 표면 상에 비점착층을 형성함으로써, 전술한 표면에 대한 고착성 물질의 점착이 효율적으로 방지 또는 감소될 수 있다. 본 발명의 효과는 특히 카복시-변경된 실리콘이 갖고 있는 기판의 표면에 대한 강화된 점착성으로 인한 비점착층을 형성하는 효과와 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘이 갖고 있는 점착성 물질의 점착을 방지하는 효과 사이의 균형에 의해 제고될 수 있다고 생각된다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 다양한 기판에 대해 비경화성 코팅제로서 사용될 수 있다. 특히, 비경화성 코팅 조성물은 제지기의 프레스 롤, 드라이어 롤, 캔버스 등의 표면에 도포될 수 있어, 이에 의해 전술한 표면에 대한 피치, 타르, 잉크 등과 같은 점착성 오염 물질의 점착이 효율적으로 억제될 수 있다.
도 1은 제지기의 일반적인 건조 단계의 일실시예를 보여주는 일반적인 단면도이다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 열 또는 물로 인해 경화되지 않는 특성을 갖고, 또한 경화될 필요가 없다. 본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 그 상태로 코팅하도록 사용되며, 이에 의해 본 발명의 효과가 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 측면 체인에 카복시기를 갖는 카복시-변경된 실리콘과, 측면 체인에 에폭시기와 옥시알킬렌기를 갖는 엑폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘을 특정한 비율로 함유한다.
카복시-변경된 실리콘은 이하의 일반식 (1)로 표현된다.
R3SiO(R2SiO)m(RASiO)nSiR3 (1)
여기서, 각 R은 C1 -6 알킬기를 독립적으로 나타내고; A는 카복시-함유기를 나타내며; m은 0 내지 1,000의 정수를 나타내고, 바람직하게는 2 내지 1,000, 보다 바람직하게는 300 내지 1,000, 특히 바람직하게는 380 내지 500의 m + n을 갖도록 선택된 정수를 나타내며; n은 2 내지 100의 정수를 나타내고, 바람직하게는 2 내지 20의 정수를 나타낸다.
C1 -6 알킬기는 직선형 체인 또는 분기형 체인 알킬기, 예컨대 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, 세크-부틸기, 터트-부틸기, 펜틸기, 헥실기 등으로서 예시된다. 특히, 메틸기가 바람직하다.
전술한 카복시 함유기는 바람직하게는 식: -(CH2)1-COOZ 에 의해 표현되는 기이고, 여기서 Z은 H, 알칼리 금속 또는 암모늄을 나타내고, 1은 0 내지 12의 정수를 나타내며 바람직하게는 0 또는 3 내지 11의 정수를 나타낸다. 전술한 알칼리 금속의 예로서, 나트륨, 칼륨 등을 언급할 수 있다. 조성물 등의 안정성의 관점에서, X는 바람직하게는 일칼리 금속 또는 암모늄이다.
카복시-변경된 실리콘으로서, 폴리실록산 메인 체인(사이드 체인 타입)의 적어도 사이드 체인에 카복시기를 갖는 타입 외에, 양단부에만 카복시기를 갖는 타입(양단부 타입)이 있다. 본 발명에서, 사이드 체인 타입이 사용된다. 양단부 타입은 분자 당 오직 2개의 카복시기를 가질 수 있고, 이 이유로, 기판의 표면에 대한 점착성을 보장하는 것이 어렵다. 따라서, 사이드 체인 타입의 경우의 사용량에 비해 사용량이 증가되고, 기판의 표면에 대한 점착성을 제어하는 것이 어렵다. 반대로, 측면 체인 타입은 비교적 큰 양의 카복시기를 갖고, 이 이유로 그 사용량을 제어함으로써 점착성을 제어하는 것이 비교적 쉽다.
전술한 카복시-변경된 실리콘으로서, 예컨대, (CH3)3SiO[(CH3)2SiO]m[CH3{HOOC(CH2)2-10}SiO]nSi(CH3)3(여기서, m + n이 380 내지 500의 범위 내에 있다고 가정하면 m과 n은 상기 정의된 것과 동일한 의미를 갖는다)가 사용될 수 있다.
전술한 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘은 이하의 일반식 (2)로 표현된다.
R3 - pXpSiO(R2SiO)x(RXSiO)y(RYSiO)zSiXqR3 -q (2)
여기서, 각 R은 C1 -6 알킬기를 나타내고; X는 에폭시 함유기를 나타내며; Y는 옥시에틸렌 함유기를 나타내고; p는 0 또는 1을 나타내며; q는 0 또는 1을 나타내고; x는 0 내지 500, 바람직하게는 0 내지 120, 보다 바람직하게는 3 내지 50의 정수를 나타내며; y는 1 내지 100, 바람직하게는 1 내지 10, 보다 바람직하게는 1 내지 5의 정수를 나타내고; z은 1 내지 300, 바람직하게는 1 내지 10, 보다 바람직하게는 1 내지 5의 정수를 나타낸다.
전술한 에폭시 함유기는 반드시 폴리실록산 메인 체인의 측면 체인에 존재하지만, 단부에 반드시 존재하지는 않는다. 전술한 에폭시 함유기는 폴리실록산 메인 체인의 단부에만 존재하지 않는다. 에폭시 함유기는 특히 제한된다. 2-글리사이드옥시에틸기, 3-글리사이드옥시프로필기, 4-글리사이드옥시부틸기 등과 같은 글리사이드옥시알킬기; 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸기, 3-(3,4-에폭시사이클로헥실)프로필기 등과 같은 에폭시사이클로알킬알킬기; 옥시라닐메틸기, 2-옥시라닐에틸기, 4-옥시라닐부틸기, 8-옥시라닐옥틸기 등과 같은 옥시라닐알킬기가 바람직하다. 글리사이드옥시알킬기 및 에폭시사이클로알킬알킬기가 보다 바람직하고, 3-글리사이드옥시프로필기와 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸기가 특히 바람직하다.
전술한 옥시에틸렌 함유기는 바람직하게는 식: -(CH2)r-(OC2H4)s-(OC3H6)t-B에 의해 표현되고, 여기서, B는 H, OH, OR, COOH 또는 COOR을 나타내고, R은 전술한 것과 동일하며; r은 0 내지 4의 정수를 나타내고, 바람직하게는 2 내지 4의 정수를 나타내며; s는 1 내지 200의 정수를 나타내고, 바람직하게는 5 내지 100의 정수를 나타내며, 보다 바람직하게는 10 내지 50의 정수를 나타내고; t는 0 또는 그 이상, 단 200 미만이고, 바람직하게는 0 또는 그 이상, 단 100 미만, 보다 바람직하게는 0 또는 그 이상, 단 10 미만인 정수를 나타내며; 0≤t<s이다. 전술한 식의 정의로부터 명백한 바와 같이, 옥시에틸렌 함유기는 옥시프로필렌기를 함유할 수 있지만, 옥시프로필렌기가 존재하는 경우에, 옥시에틸렌기/옥시프로필렌기의 비율은 바람직하게는 1을 초과하고, 옥시프로필렌기가 존재하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 전술한 식에서, t = 0이 특히 바람직하다.
전술한 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘으로서, 예컨대 (CH3)3SiO((CH3)2SiO)3-500((CH3)X'SiO)1-5((CH3)Y'SiO)1-5Si(CH3)3(여기서, X'는 Y-글리사이드옥시프로필기를 나타내고, Y'는 -(CH2)3-(OCH2CH2)10-50-OH를 나타냄)이 사용될 수 있다.
전술한 일반식 (2)에 의해 표현되는 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘 오일을 사용하는 대신에, 에폭시-변경된 실리콘 오일과 옥시알킬렌-변경된 실리콘 오일의 혼합물이 사용될 수 있다고 생각될 수 있다. 그러나, 본 발명의 비경화성 코팅 조성물이 제지기에 사용되는 경우에, 피치와 같은 점착성 오염 성분에 대한 점착 방지 특성과 함께 옥시알킬렌기에 의해 제공되는 습지(wet paper)에 대해 그리고 에폭시시에 의해 제공되는 종이에 대해 친화력을 갖는 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘 오일의 사용은 실제 단계에서 종이를 제조한 직후에 피치 등의 점착 성분을 함유하는 습지의 표면의 프레스 롤 등에 대한 점착의 방지 관점에서 이점을 갖는다.
또한, 제지기에 사용되는 본 발명의 비경화성 코팅 조성물을 이용하는 경우에, 일반식 (2)에 의해 표현되는 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘의 옥시알킬렌 절반은 제지기의 프레스 롤, 드라이어 롤, 캔버스 등의 표면에 대한 비점착 특성의 관점에서 폴리옥시에틸렌기에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 전술한 일반식 (1)에 의해 표현되는 카복시-변경된 실리콘과 종래의 방법에 따른 전술한 일반식 (2)에 의해 표현되는 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘 오일을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 전술한 일반식 (1)에 의해 표현되는 카복시-변경된 실리콘과 전술한 일반식 (2)에 의해 표현되는 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘 오일의 중량비로 나타내는 혼합비는 1:2 내지 1:30, 바람직하게는 1:3 내지 1:20이다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물에서, 일반식 (2)의 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘과 함께 일반식 (1)의 카복시-변경된 실리콘을 이용함으로써, 기판의 표면에 대한 점착성에 의해 유발되는 비점착층을 형성하는 능력 및 피치 등과 같은 점착성 오염 성분에 대한 점착을 방지하는 능력으로 인한 이형 효과가 나타날 수 있다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 유기 용제에 용해함으로써 사용될 수 있다. 그러나, 환경 부담을 저감하기 위하여, 워터-인-오일 또는 오일-인-워터 에멀젼 형태가 바람직하다. 이 경우에, 물과 에멀젼은 일반식 (1)의 카복시-변경된 실리콘과 일반식 (2)의 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘의 혼합물에 추가되어 이들을 유화시킬 수 있다. 물과 에멀젼은 일반식 (1)의 카복시-변경된 실리콘 및 일반식 (2)의 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘 각각에 추가되어 주로 에멀젼을 형성하고, 이어서 에멀젼 형태의 비경화성 코팅 조성물을 생성하도록 혼합될 수 있다. 여기에 사용된 유화 방법은 종래의 수단 또는 장비에 의해 수행될 수 있다.
전술한 에멀젼을 마련하기 위한 유화제로서, 실리콘 에멀젼의 준비에 상요된 임의의 유화제가 사용될 수 있고, 음이온, 양이온, 양성 또는 비이온 유화제가 사용될 수 있다. 유화제는 단독으로 또는 2개 이상의 타입과 조합하여 사용될 수 있다.
음이온 계면 활성제의 예로서, 예컨대, 나트륨 스테아르산염 등의 포화 또는 불포화 고지방산염; 도데실벤젠술폰산 등과 그 염과 같은 알킬벤젠술폰산, 긴-체인-알킬술폰산염; 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르 황산염; 폴리옥시알킬렌 알케닐 에테르 황산염; 폴리옥시에틸렌 알킬황산 에스테르염; 술포숙신산 알킬 에스테르염; 폴리옥시알킬렌 술포숙신산염; 긴-체인-알칸술폰산염; 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르 아세트산염; 긴-체인-알킬 인산염; 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르 인산염; 아크릴글루타민염; 알킬오일 알킬 타우린염; N-아실아미노산염; 알킬 알킬 에테르 카복실산염; α-술포지방산 에스테르염; 알아닌 유도체; 글리신 유도체; 아르기닌 유도체 등을 언급할 수 있다. 전술한 염의 예로서, 나트륨염 등과 같은 알카리 금속염, 트리에타놀아민염 등과 같은 알카노라민염, 암모늄염을 언급할 수 있다. 나트륨염이 바람직하다.
양이온 계면 활성제의 예로서, 예컨대 알킬트리메틸암모늄염, 디알킬디메틸암모늄염 등과 같은 4기 암모늄염을 언급할 수 있다.
양성 계면 활성제의 예로서, 이미다졸린 타입, 아미노베타인 타입, 알킬베타인 타입, 알킬아미도베타인 타입, 알킬술포베타인 타입, 아미도술포베타인 타입, 히드록시술포베타인 타입, 카보베타인 타입, 포스포베타인 타입, 아미노카복실산 타입, 아미노아미노산 타입의 양성 계면 활성제를 언급할 수 있다.
비이온 계면 활성제의 예로서, 폴리옥시알킬렌 에테르, 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 폴리옥시알킬렌 지방산 에스테르, 폴리옥시알킬렌 지방산 디에스테르, 폴리옥시알킬렌 수지산 에스테르, 폴리옥시알킬렌 알킬페놀, 폴리옥시알킬렌 알킬페닐 에테르, 폴리옥시알킬렌 알킬 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시알킬렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시알킬렌 글리세롤 지방산 에스테르, 수크로즈 지방산 에스테르, 지방산 알카놀아미드, 알킬글루코사이드, 폴리옥시알킬렌 지방산 비스페놀 에테르 등을 언급할 수 있다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물에서, 그 목적을 해치지 않는 범위 내에서 임의의 첨가제가 혼합될 수 있다. 전술한 첨가제의 일례로서, 예컨대 점성 변경제, PH 변경제, 발포 방지제 등을 언급할 수 있다. 첨가제의 타입 및 혼합량은 본 발명의 비경화성 코팅 조성물의 사용량에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 다양한 기판들에 사용하는 코팅제로서 사용될 수 있다. 본 발명의 코팅제는 기판의 표면에 도포되고, 이에 의해 전술한 기판의 표면 상에 비점착층을 형성한다. 따라서, 기판의 표면에 대한 다양한 물질의 점착이 방지 또는 감소될 수 있고, 전술한 기판의 표면의 오염이 억제될 수 있다. 기판의 표면에 대한 코팅제의 도포량 및 코팅제에서 비경화성 코팅 조성물의 농도는 기판의 타입, 크기 등에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 특히 제지기의 오염 억제제로서 적절하게 사용될 수 있다.
도 1은 제지기에서 일반적인 건조 단계의 일례를 보여주는 일반적인 단면도이다. 일반적으로, 건조 단계에서, 도시되지 않은 프레스 단계로부터 전달된 웹 형태의 습지(W)는 가열되는 드라이어 롤(1) 및 롤링하는 상부 캔버스(7) 사이에 제공된다. 습지(W)는 드라이어 롤(1)의 열을 흡수하도록 상부 캔버스(7)로 인한 압력에 의해 드라이어 롤(1)의 표면 상에 압박된다. 이어서, 습지(W)는 상부 캔버스(7)를 롤링함으로써 드라이어 롤(1)의 표면으로부터 제거되고 드라이어 롤(2)과 바닥 캔버스(8) 사이에 제공된다. 여기서, 습지(W)는 드라이어 롤(2)의 열을 더 흡수하도록 바닥 캔버스(8)로 인한 압력에 의해 드라이어 롤(2)의 표면으로 압박된다. 습지(W)는 바닥 캔버스(8)를 롤링함으로써 드라이어 롤(2)의 표면으로부터 제거되고, 상부 캔버스(7)와 드라이어 롤(3) 사이에 제공된다. 전술한 단계들은 반복된다. 전술한 바와 같이, 습지(W)는 상부 캔버스(7)와 바닥 캔버스(8)를 롤링함으로써 드라이어 롤(1, 2, 3, 4, 5, 6)의 표면에 대해 계속해서 압박되어, 각 드라이어 롤의 열이 흡수됨으로써, 습지(W)가 점차 건조된다.
습지(W)에는 다양한 성분들이 함유되어 있다. 그러한 성분들은 펄프 자체의 원료에 함유된 피치 및 타르와, 원료에 포함된 사용된 종이 등의 원료에 함유된 잉크이다. 많은 전술한 성분들은 고착 특성을 갖는다. 이 이유로, 종이가 드라이어 롤(1, 2, 3, 4, 5, 6), 상부 캔버스(7), 및 바닥 캔버스(8)를 코팅하는 일 없이 제조되면, 드라이어 롤(1, 2, 3, 4, 5, 6), 상부 캔버스(7) 및 바닥 캔버스(8)에 대한 압력 하에 습지(W)와 접촉할 때에, 전술한 성분들이 그 표면들에 점착된다. 이에 의해, 전술한 표면들이 오염된다. 오염된 드라이어 롤들과 캔버스들에서, 습지(W)는 과도하게 점착되어, 베이킹 또는 종이 브레이킹이 발생한다. 이 이유로, 닥터 블레이드 등에 의해 드라이어 롤들과 캔버스들의 표면에 세척 작업을 수행해야 한다. 그러나, 세척 작업을 수행하기 위하여, 제지기를 현수해야 한다. 따라서, 종이 제품의 제조 효율이 극히 저감된다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 드라이어 롤 및/또는 캔버스에 도포될 수 있고, 이에 의해 비점착층이 전술한 표면에 형성되어 그 오염을 효율적으로 방지 또는 감소시킨다. 보다 구체적으로, 그 도포량은 본 발명의 비경화성 코팅 조성물의 20%를 함유하는 에멀젼이 형성되도록 조절될 수 있고, 바람직하게는 도포된 액체를 기초로 하여 계산된 양이 0.1 내지 50 cc/min, 바람직하게는 1 내지 20 cc/min이 되도록 분무된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 비경화성 조성물은 스프레이(S1) 및 스프레이(S2) 각각에 의해 습지(W)와 접촉하기 전에 상부 캔버스(7) 및 바닥 캔버스(8) 각각의 표면에 도포된다. 또한, 비경화성 코팅 조성물은 또한 스프레이(S3)에 의해 드라이어 롤(1)의 표면에 분무된다. 스프레이(S1, S2, S3)는 고정 타입이거나 캔버스 및 드라이어 롤의 폭 방향으로 이동될 수 있다. 비경화 코팅 조성물은 바람직하게는 또한 각각의 드라이어 롤(2, 3, 4, 5, 6)의 표면에 분무된다. 그러나, 비경화성 코팅 조성물이 드라이어 롤(1)의 표면에 분무되면, 드라이어 롤(1)로부터 습지(W)에 전사된 비경화성 코팅 조성물이 드라이어 롤(2, 3, 4, 5, 6)의 각각의 표면으로 전사된다. 이 이유로, 비경화성 코팅 조성물은 드라이어 롤(1)의 표면에만 분무될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 비경화성 코팅 조성물을 드라이어 롤 및 캔버스의 표면에 도포함으로써, 전술한 표면에 대한 피치, 타르, 잉크 등의 오염 물질의 점착이 효과적으로 방지 또는 감소될 수 있다. 이 이유로, 전술한 표면에 대한 세척 빈도가 감소될 수 있어, 종이 제품의 생산성이 향상될 수 있다.
도 1은 제지기의 건조 단계만을 도시하고 있다. 제지기의 프레스 롤러에 의해 습지를 가압함으로써 웹 형태의 습지를 제조하는 프레스 단계에서도, 본 발명의 비경화성 코팅 조성물이 사용될 수 있다. 이 경우에, 본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 스프레이 등에 의해 전술한 프레스 롤러의 표면에 분무되고, 이에 의해 전술한 프레스 롤러의 표면 상의 오염이 방지될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 제지기의 오염 억제제로서 적절하게 사용될 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 이들 실시예로 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 실시예 및 비교예에 사용되는 기능적 실리콘 성분들을 아래에서 설명한다.
카복시 오일 A(측면 체인에서 변경된 카복시-변경된 실리콘):
(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]400[CH3{HOOC(CH2)10}SiO]8Si(CH3)3
카복시 오일 B(양 분자 단말에서 변경된 카복시-변경된 실리콘):
{HOOC(CH2)10}(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]14Si(CH3)2{(CH2)10COOH}
에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M(측면 체인에서 변경된 에폭시/폴리옥시에틸렌-변경된 실리콘):
(CH3)3SiO((CH3)2SiO)33((CH3)X'SiO)2((CH3)Y'SiO)Si(CH3)3
여기서, X' = Y-글리사이드옥시프로필기
Y' = -(CH2)3-(OCH2CH2)12-OH
에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 N(측면 체인에서 변경된 에폭시/폴리옥시프로필렌-변경된 실리콘):
(CH3)3SiO((CH3)2SiO)30((CH3)X'SiO)2((CH3)Y"SiO)Si(CH3)3
여기서, 여기서, X' = Y-글리사이드옥시프로필기
Y" = -(CH2)3-(OCH2CH2CH2)12-OH
에폭시-변경된 실리콘:
(CH3)3SiO((CH3)2SiO)600((CH3)X'SiO)15Si(CH3)3
여기서, X' = Y-글리사이드옥시프로필기
폴리에테르-변경된 실리콘:
(CH3)3SiO((CH3)2SiO)103((CH3)Y'''SiO)10Si(CH3)3
여기서, Y" = -(CH2)3-(OCH2CH2O)18-(OCH2CH2CH2)18-OH
(실시예 1)
1:7(2 중량부 : 14 중량부)의 혼합비의 카복시 오일 A와 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 프로펠러 타입의 교반기가 구비된 용기 내에 배치하고, 혼합물을 300 rpm으로 5분 동안 교반하였다. 또한, 5 중량부의 비이온성 유화제(폴리옥시에틸렌 알킬렌 에테르)를 첨가하고, 혼합물을 300 rpm으로 5분 동안 교반하였다. 이어서, 78.94 중량부의 물을 첨가하고, 혼합물을 60분 동안 더 교반하였다. 이어서, 혼합물을 300 rpm으로 교반하면서, 0.06 중량부의 PH 조절제(나트륨 카복실레이트)를 첨가하였다. 3분 후에, 반투명한 엷은 에멀젼을 얻었다.
(실시예 1')
카복시 오일 A와 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 독립적으로 유화한 다음 에멀젼을 혼합하는 것을 제외하고, 반투명한 엷은 에멀젼을 실시예 1에서 설명한 것과 동일한 방식으로 얻었다.
(비교예 1)
에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 N으로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 2)
에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 에폭시-변경된 실리콘으로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 3)
카복시 A, 에폭시-변경된 실리콘 및 폴리에테르-변경된 실리콘을 1:3.5:3.5의 비율로 혼합하는 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 4)
에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 폴리에테르-변경된 실리콘으로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 5)
에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 디메틸폴리실록산(1,000 cts)으로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 6)
카복시 오일 A를 카복시 오일 B로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 7)
카복시 오일 A를 카복시 오일 B로 교체하고, 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 N으로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 8)
에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 카복시 오일 A로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 9)
카복시 오일 A와 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 모두 카복시 오일 B로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 10)
카복시 오일 A를 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M으로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 11)
카복시 오일 A와 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 모두 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 N으로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 12)
카복시 오일 A와 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 모두 에폭시-변경된 실리콘으로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 13)
카복시 오일 A와 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 모두 폴리에테르-변경된 실리콘으로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
(비교예 14)
카복시 오일 A와 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M을 폴리디메틸실록산(1,000 cts)로 교체한 것을 제외하고, 실시예 1을 반복함으로써 흰색 에멀젼을 얻었다.
[평가 1]
스테인리스강판(150 mm×50 mm)을 마련하고 100℃로 가열하였다. 이어서, 실시예 1, 실시예 1' 및 비교예 1 내지 14의 에멀젼 각각을 약 0.06g 분무하고, 킴와이프(Kimwipe)에 의해 균일하게 도포하였다. 도포 직후에, 직물 테이프를 손바닥으로 압박하고 공기를 송풍하면서, 상업적으로 입수 가능한 접착제 직물 테이프(Teraoka Seisakusho사에 의해 제조됨, 159번, 폭=50 mm, 길이=100 mm)를 전술한 도포 표면에 부착하였다. 또한, 직물 테이프가 있는 판을 105℃의 오븐에서 25분 동안 위치하게 한 후에, 직물 테이프를 맨손으로 신속하게 박리하였다. 그 때의 박리 정도를 이하의 4개의 기준을 기초로 하여 손의 지각 관점에서 평가하였다.
1. 테이프가 매우 부드럽게 박리되었고, 박리된 표면이 또한 양호함(매우 우수).
2. 테이프가 쉽게 박리되었고, 박리된 표면이 또한 재사용될 수 있음(우수).
3. 테이프가 박리되었지만, 박리된 표면이 재사용될 수 없음(재사용 불가).
4. 테이프가 박리될 수 없었거나, 테이프를 강제로 박리하였더라도, 그 재사용이 불가능함(점착).
대조 표준으로서, 에멀젼이 도포되지 않은 경우를 또한 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1에 나타낸 결과로부터, 측면 체인에 카복시기를 갖는 카복시 오일 A과 측면 체인에 에폭시기와 폴리옥시에틸렌기를 갖는 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M 사이의 조합은 기판에 실제적인 사용을 위한 양호한 탈착성과 내구성을 보이는 비점착성층을 형성할 수 있다는 것을 알 수 있다. 반대로, 양단부에 카복시기를 갖는 카복시 오일 B 및 측면 체인에 에폭시기와 폴리옥시프로필렌기를 갖는 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 N은 실제적인 사용에 열악한 탈착성과 비내구성을 보인다는 것을 알 수 있다.
{실시예 2 내지 9 및 비교예 15 내지 17}
카복시 오일 A와 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M의 혼합비를 표 2에 나타낸 바와 같이 대체한 것을 제외하고, 실시예 2를 반복하여 흰색 에멀젼을 얻었다(표 2에서, 괄호의 수치는 g를 기초로 한다). 얻어진 에멀젼에 대해 전술한 것과 동일한 평가를 하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00002
표 2에 나타낸 결과로부터, 카복시 오일 A와 에폭시/폴리에테르-변경된 실리콘 M 사이의 혼합비(중량비)가 1:2 내지 1:30일 때에, 양호한 이형 특성이 나타날 수 있고, 이들 중에서, 특히 1:3 내지 1:20의 범위가 특히 우수한 이형 특성을 보인다.
[평가 2]
실시예 1의 에멀젼의 효과는 도 1에 도시된 건조 단계를 갖는 제지기를 이용하여 후술되는 종이를 제조하는 조건하에서 확인되었다.
(제조 조건 1)
종이 타입: 흰색 판지
기본 중량: 300 내지 550 g/m2
종이 폭: 2,000 mm
에멀젼 분사 지점: 드라이어 롤(1)
에멀젼 분사량: 170 cc/min(실시예 1의 반투명한 엷은 에멀젼을 물로 100회 희석하여 얻어진 액체)
에멀젼 분사 방법: 11 고정형 스프레이 노즐
제지 속도: 700 내지 1,300 m/min
효과: 드라이어 롤의 표면 상의 오염 물질이 개선되었다. 특히, 전술한 에멀젼을 사용하지 못하는 경우에, 닥터 블레이드에 의한 드라이어 롤의 표면 세척을 달에 3회 수행해야 하지만, 본 발명의 에멀젼을 이용함으로써, 2달에 한번으로 세척 빈도가 감소된다. 이에 의해, 현수 작업 빈도가 현저하게 감소되어 작업 효율이 명백하게 개선되었다.
(제지 조건 2)
종이 타입: 내부 시트 베이스 종이
일일 생산량: 520 t
기본 중량: 160 내지 180 g/m2
종이 폭: 4,400 mm
에멀젼 분사 지점: 드라이어 롤(1)
에멀젼 분사량: 5 cc/min(실시예 1의 반투명한 엷은 에멀젼을 물로 4회 희석하여 얻은 액체)
에멀젼 분사 방법: 1 자체 추진식 스프레이 노즐
제지율: 최대 500 m/min
효과: 오염 물질 점착의 방지가 종래에 사용된(비교예 14에 사용된) 폴리디메틸실록산 오일계 에멀젼의 양에 비해 감소된 추가량으로 구현될 수 있다. 보다 구체적으로, 폴리디메틸실록산계 에멀젼을 이용하는 경우에, 닥터 블레이드에 의해 한달에 한번 드라이어 롤의 표면을 세척하는 것이 필요하였다. 반대로, (동일한 양의 고체 함량을 갖는)본 발명의 에멀젼을 이용하는 경우에, 세척 작업은 반년 동안 불필요하였다. 이에 의해 작업 중에 현수 빈도가 현저하게 감소되어 작업 효율이 명백하게 개선되었다. 또한, 종이와 드라이어 롤의 표면 사이의 점착 부분이 거의 없고, 종이 특성에 대해 영향을 주지 않는다. 이 이유로, 제지율이 개선될 수 있다.
(제지 조건 3)
종이 타입: 라이너 종이
기본 중량: 180 내지 200 g/m2
종이 폭: 4,000 mm
에멀젼 분사 지점: 캔버스
에멀젼 분사량: 800 cc/min(실시예 1의 반투명한 엷은 에멀젼을 물로 100회 희석하여 얻은 액체)
에멀젼 분사 방법: 16 고정 타입 스프레이 노즐
제지율: 800 내지 900 m/min
효과: 종래에 사용된 아미노-변경된 실리콘계(3,800의 아미노 등가량 및 1,800 cps의 점성을 갖는 폴리디메틸실록산을 함유하는 아미노기)의 에멀젼에 비해 종이 분말, 피치 등과 같은 오염 물질의 점착이 매우 감소되었고, 건조 효율 및 종이 품질이 개선되었다. 그 결과, 제지율이 5% 증가될 수 있었다.
본 발명의 에멀젼은 폴리디메틸실록산이 기본인 일반적인 에멀젼에 비해, 제지 단계에서 드라이어 롤의 표면 상에 오염 물질의 점착을 방지하는 우수한 효과와 드라이어 롤의 표면에 대한 종이의 접착을 방지하는 우수한 효과를 보인다. 따라서, 본 발명의 에멀젼은 드라이어 롤의 표면에 대한 종이 분말, 피치 등의 점착이 제지 단계에서 방지될 수 있는 오염 물질 억제제로서 유용하고 종이 품질 및 종이 생산성이 개선될 수 있다.
본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 고무 또는 플라스틱 제품을 몰딩하는 몰드 등의 다양한 기판을 위한 코팅제(예컨대, 몰드 이형제)로서 넓은 분야에서 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 비경화성 코팅 조성물은 제지기에 사용되는 프레스 롤, 드라이어 롤, 캔버스 등에 대한 피치, 타르, 잉크 등과 같은 오염 물질의 점착을 방지 또는 감소하기 위해 오염 물질 억제제로서 적절하게 사용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 비경화성 코팅 조성물로서,
    이하의 일반식 (1)에 의해 표현되는 카복시-변경된 실리콘과, 이하의 일반식 (2)에 의해 표현되는 에폭시/옥시알킬렌-변경된 실리콘을 1:2 내지 1:30의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 비경화성 코팅 조성물.
    R3SiO(R2SiO)m(RASiO)nSiR3 (1)
    여기서, 각 R은 C1 -6 알킬기를 독립적으로 나타내고;
    A는 카복시 함유기를 나타내며;
    m은 0 내지 1,000의 정수를 나타내고,
    n은 2 내지 100의 정수를 나타낸다:
    R3 - pXpSiO(R2SiO)x(RXSiO)y(RYSiO)zSiXqR3 -q (2)
    여기서, 각 R은 C1 -6 알킬기를 독립적으로 나타내고;
    X는 에폭시 함유기를 나타내며;
    Y는 옥시에틸렌 함유기를 나타내고;
    p는 0 또는 1을 나타내며;
    q는 0 또는 1을 나타내고;
    x는 0 내지 500의 정수를 나타내며;
    y는 1 내지 100의 정수를 나타내고;
    z은 1 내지 300의 정수를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카복시 함유기는 식: -(CH2)1-COOZ에 의해 표현되고, 여기서 Z는 H, 알칼리 금속 또는 암모늄을 나타내고, 1은 0 내지 12의 정수를 나타내는 것인 비경화성 코팅 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에폭시 함유기는 글리사이드옥시알킬기, 에폭시사이클로알킬알킬기 또는 옥시라닐알킬기인 것인 비경화성 코팅 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 옥시에틸렌 함유기는 식: -(CH2)r-(OC2H4)s-(OC3H6)t-B에의해 표현되고, 여기서, B는 H, OH, OR, COOH 또는 COOR을 나타내며, R은 전술한 것과 동일한 기이고, r은 0 내지 4의 정수를 나타내며, s는 1 내지 200의 정수를 나타내고, t는 0 또는 그 이상, 단 200 미만의 정수를 나타내며, 0≤t＜s인 것인 비경화성 코팅 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중량비는 1:3 내지 1:20인 것인 비경화성 코팅 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 오일-인-워터 에멀젼 또는 워터-인-오일 에멀젼의 형태인 것인 비경화성 코팅 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 비경화성 코팅 조성물을 포함하는, 비점착층을 형성하기 위한 코팅제.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 비경화성 코팅 조성물을 포함하는, 제지기에 사용하기 위한 오염 물질 억제제.
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