KR910003432B1 - 인-함유 표면 그룹을 갖는 안정한 라텍스 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

인-함유 표면 그룹을 갖는 안정한 라텍스
본 발명은 인-함유 표면 그룹(surface group)을 갖는 개질된 라텍스에 관한 것이다. 이러한 개질-라텍스는 지지체에 대한 피복물로서 및 일반적으로 종이피복, 카펫 기재, 벽판 및 기타 지지체에 사용되는 무기 충진재를 함유하는 수성계중의 결합제로서 유용하다.
일반적으로 무기 피복재 또는 충진재는 종이에 도포하여 종이의 각 섬유를 피복시키고 섬유 사이의 기공을 충진시켜서, 종이표면을 더 평탄하고 균질하게 만든다. 또한, 무기 피복재 또는 충진재는 섬유의 수성분산액에 사용하여 복합시트를 생성시킨다. 이 공정은 미합중국 특허 제4,225,383호에 기술되어 있다.
무기 피복재 또는 충진재를 지지체에 적절히 결합시키기 위하여 라텍스를 사용한다. 라텍스는 충진재를 결합시켜 충진재가 인쇄잉크의 인장에 의해 제거되지 않도록 한다. 인쇄능 이외에, 라텍스는 또한, 외관 및 강도같은 종이의 많은 다른 성질을 개선시킨다.
결합제로서 라텍스의 작용은 종이피복에서 건조 및 습윤 피크(pick)같이, 완성된 지지체의 최종 성질에 매우 중요하다. 일반적으로, 종이피복 분야에서, 라텍스 성분을 수성 현탁액중에서 충진재와 혼합시켜서 피복될 지지체에 기계적으로 도포한다. 또한,복합시트 제조분야에서, 라텍스를 불안정화된 무기충진재 및 섬유의 수성 분산액에 가하여 섬유응집물(이는 스크린 또는 다른 다공질 기구상에 침전된다)을 생성시키고, 이로부터 시트를 생성시킨다.
여러 가지 이유 때문에 피복되는 지지체상에 무기 충진재의 보류량을 극대화시키는 것이 바람직하다. 이를 달성하기 위한 한가지 방법은 충진재와 상호작용이 잘 되는 라텍스를 사용하는 것이다. 상호작용이 개선되면 충진재 보류가 증가되며, 이는 용액으로부터 충진재를 불안정화시키기 위해 필요한 응집제의 양을 감소시키고 응집제양을 많이 사용할 때 발생하는 장치에 대한 충진재와 라텍스의 점착성을 감소시키는 이점이 있다. 또한, 복합시트의 제조에 필요한 보류성을 감소시키는 이점이 있다. 후자의 이점은 분해후 라텍스에 의해 수용액중에 남은 잔류 충진재를 세정시키는 것에 대해서 실현된다. 충진재 함량이 많으면 많을수록 일반적으로 최종 생성물의 가격이 싸지기 때문에, 충진재 보류량이 증가되고 이로 인해 충진재 함량이 증가되어 얻는 다름 이점은 물론 경제적이라는 것이다.
그러나, 특정량의 충진재는 피복된 생성물 또는 복합시트의 성질을 개선시킬 수 있지만, 충진재의 양이 더 많으면 구조적 결착성이 감소되기 때문에 강도가 작아질 수 있다는 것이 본 분야에 잘 알려져 있다. 그러므로, 물리적 특성을 감소시키지 않고 충진재 보류성을 증가시키거나 이상적으로는 더 많은 충진재양으로 지지체의 강도를 증가시키는 방법을 개발하는 것이 요구되고 있다. 따라서, 충진재의 보류성을 더욱 좋게 하기 위하여 무기 충진재와의 상호작용이 개선된 라텍스를 개발하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 인-함유 표면그룹을 갖는 개질 라텍스 조성물을 제공하며, 라텍스 조성물은 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체(이를 유화중합시키면 라텍스 중합체가 생성된다)로 이루어지고, 인-함유 화합물은-PO(O)2 그룹(이는 라텍스 표면에 긴밀히 결합된다)으로 이루어지며, 상기 인-함유 화합물은 포스포네이트 및/또는 포스페이트 화합물이다.
본 발명은 또한, 개질 라텍스 조성물 2 내지 30%를 무기 충진재 및 수-분산가능한 섬유로 이루어진 수성 분산액에 가하여, 생성 혼합물을 콜로이드상으로 불안정화시켜 수성 현탁액중의 섬유 응집물을 생성시키고, 수성 현탁액을 다공성 지지체상에 분배 및 배수시켜 습윤 웨브를 생성시키고, 웨브를 건조시켜 시트를 생성시키는 단계로 이루어지는, 복합시트를 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 개질 라텍스 조성물 2 내지 30%를 하나 이상의 무기 충진재의 수성 분산액에 가하여 종이를 라텍스-함유 조성물로 피복시키는 단계로 이루어지는 종이 피복방법을 제공한다.
본 발명의 개질 라텍스는 복합시트의 제조시에 또한 라텍스 피복 조성물중의 라텍스 성분으로서 사용할 수 있다. 일반적으로, 인-함유 화합물은 통상적인 라텍스 단량체와 유화중합되어 -PO(O)2그룹이 라텍스 입자표면에 긴밀히 결합된다는 것을 제외하고, 본 분야에 알려진 대표적인 라텍스 배합방법을 사용하여 개질 라텍스를 생성시킨다.
라텍스 성분에 관하여 본 발명의 실시를 위해 적절한 통상적인 단량체는 본 분야에 알려진 에틸렌성 불포화 합성 단량체로 이루어진다. 에틸렌성 불포화 단량체는 일반식 CH2=CHR(여기서, R은 H, 알킬, 아릴, 니트릴 에스테르, 산 또는 할로겐이다)이다. 바람직한 단량체는 스티렌, 부타디엔, 부틸 아크릴레이트 및 기타 아크릴산 에스테르, 염화 비닐리덴, 염화비닐, 비닐 아세테이트 및 이의 조합물이다. 바람직한 라텍스 중합체는 폴리(스티렌-부타디엔)이다.
본 발명의 실시에 사용되는 인-함유 화합물은 일반적으로, -PO(O)2그룹을 함유하는 화합물로 이루어진다. 바람직한 인-함유 화합물은 하기 일반식(I)의 화합물이다.
Figure kpo00001
상기식에서, R은 알킬, 알킬페닐, 알킬아민, 지방알코올, 지방산, 글리콜, 폴리글리콜 같은 라디칼일 수 있다. 그러나, 주요한 치환체는 인-함유 화합물의 -PO(O)2그룹이다. 그러므로, 사용할 수 있는 인-함유 화합물의 범위는 넓다.
라텍스 표면 (즉, 라텍스 입자의 표면)에 긴밀히 결합된 -PO(O)2그룹을 갖는 라텍스 조성물은 본 발명의 범주내로 간주된다. 라텍스 표면에 "긴밀히 결합"이라는 것은, 라텍스를 다른 성분으로 희석시키거나, 배합시킬 때 -PO(O)2그룹이 수성 매질에 탈착되지 않도록, 공유결합 또는 흡착에 의해서와 같이 물리적으로 또는 화학적으로 결합됨을 의미한다. 인-함유 그룹은 라텍스 표면에 불가역적으로 결합되는 것이 바람직하다.
인-함유 화합물의 예를 들면, 인산의 유도체 ; 알킬포스포네이트 및 알킬페닐 포스페이트 같은 포스페이트 에스테르의 염 ; 인-함유 4급 암모늄 게면 활성제 ; 인-함유 플루오로알코올 기본 계면활성체 ; Na5P5(P3O10)2(여기서, R은 2-에틸헥실 또는 카프릴이다)같은 다중인산의 유도체 ; 중합가능한 포스폰산 및 인산 단량체 및/또는 이의 중합가능한 단량체 유도체[예 : PO(OH)2CH2N(CH2CHCH2)2] ; 라텍스 입자 표면에 PO(OH)2그룹을 결합시키게할 수 있는, K4P2O8(칼륨 퍼옥시디포스페이트)같은 자유 라디칼 개시제 및 포스페이트화된 폴리에틸렌 옥사이드 에스테르가 있다.
일반적으로, 사용할 수 있는 포스페이트 에스테르 계면활성제 화합물은 하기 일반식(II),(III) 및 (IV)를 갖는 모노-, 디-, 또는 트리-에스테르이다.
Figure kpo00002
상기식에서, R은 알킬, 알킬페놀, 알킬아민, 지방산, 지방 알코올, 글리콜 또는 폴리글리콜이며, n은 3보다 크다. 이러한 포스페이트 에스테르족중 하나는 포스페이트화 노닐페놀 알콕실레이트, 특히 포스페이트화노닐페놀 에톡실레이트일 것이다. 적절한 포스페이트 에스테르 계면활성제 화합물은 상표명 GAFAC
Figure kpo00003
으로 GAF코퍼레이션에서 시판된다.
GAFAC
Figure kpo00004
계면활성제는 에틸렌 산화물-부가물 형태의 비이온 계면활성제의 착화합물 포스페이트 에스테르이다. 이러한 음이온 생성물은 모노- 및 디에스테르의 혼합물이다. 이들은 전해질 용액에 가용성 및 상용성이고, 넓은 pH 범위에 걸쳐서 유화특성을 유지한다.
본 발명의 개질 라텍스는 라텍스 입자가 이의 표면에 공중합되거나 결합된 -PO(O)2그룹을 갖도록 제조한다. 라텍스의 안정성이 현저히 향상된다는 점 이외의, 공중합된 그룹이 갖는 한가지 이점은 이들은 라텍스 입자 표면에 불가역적으로 부착되어 있고 그 자체는 라텍스를 다른 성분으로 희석시키거나 배합시킬 때 수성 매질에 탈착되지 않는다는 점이다. 이러한 공중합되거나 결합된 -PO(O)2표면 그룹은 다가 이온을 갖는 충진재와 라텍스 사이에 목적한 상호작용이 일어나도록 하기 때문에, 후자의 특성은 특히 중요하다.
본 발명의 포스페이트 개질 라텍스의 유화중합은 본 분야에 일반적으로 공지된 기술을 사용하여 수행할 수 있다. 퍼설페이트 및 퍼옥시디포스페이트 같은 자유 라디칼 중합 개시제를 사용할 수 있다. 후자의 개시제는 본 발명에 적절한 공중합되거나 결합된 -PO(O)2표면 그룹을 수득하는 방법을 제공하기 때문에 특히 유용하다. 또한, 사염화탄소 및 t-도데실메르캅탄 같은 연쇄이동제, 및 스티렌/아크릴산 같은 시드(seed) 라텍스를 사용할 수도 있다. 시드 라텍스의 투입은 목적한 양의 인-함유 화합물을 혼합시키기 위해 입자 크기 및 표면적을 조절하는 데에 바람직하다고 밝혀졌다.
일반적으로, 유화중합은 적절한 비율의 라텍스 단량체(들)와 인-함유 화합물의 화합물의 혼합물을 시드, 개시제 및 연쇄이동제를 함유하는 수용액에 투입시켜 수행시킬 수 있다. 특히 인-함유 화합물은 총 혼합물중에서 제조된 라텍스 중합체 100부당 2 내지 15부, 더욱 바람직하게는 3 내지 8부로 이루어진다.
두가지 형태의 인-함유 화합물, 즉 라텍스 중합체중에 공유결합되는 공단량체 같은 중합가능한 화합물, 및 포스페이트 에스테르 계면활성제 화합물같이 라텍스 중합체중에 물리적으로 결합되는 화합물을 사용하는 것이 가능하며, 특정한 경우에 바람직하다. 특히, 라텍스중에 물리결합된 포스페이트 에스테르 계면활성제 화합물로 이루어지는 본 발명의 종이 피복 조성물은 또한, 라텍스 중합체에 중합되는 중합가능한 단량체(여기서, 단량체는 표면 그룹 -PO(O)2를 제공한다) 특정량을 함유하는 것이 바람직하다고 밝혀졌다. 이렇게 중합가능한 단량체를 병용시키면 특정 피복공정에서 더 우수하고 균질한 피복물이 생성된다. 또한, 포스페이트 에스테르 계면활성제 화합물을 사용하여 피복 조성물을 제조할 경우, 중합가능한 인-함유 단량체 대신에 α,β-에틸렌성 불포화 카르복실산을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 인-함유 화합물이 라텍스 중합체에 중합되는 공단량체이고 이를 인산 에스테르 계면활성제 화합물과 함께 사용할 경우, 라텍스 중합체는 인-함유 공단량체를 중합체 총 중량의 0.5 내지 5.0중량%로 함유하며, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 3.0중량%를 함유한다. α,β-에틸렌성 불포화 카르복실산 공단량체를 라텍스 중합체에 중합시킬 경우에도, 상기와 유사한 양을 사용해야 한다.
하기 실시에는 본 분야의 전문가에게 본 발명의 포스페이트 개질 라텍스의 제조를 더욱 상세하게 설명하는 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 부는 중합체의 총 중량 기준이다.
포스페이트 개질 라텍스는 하기 성분으로부터 제조한다.
Figure kpo00005
상기 성분을 중합용기에 넣은 후, 생성되는 수성 조성물을 혼합시키면서 45분간 90℃로 가열시켜 4시간동안 중합시킨다. 이에 따라서, 43.93%의 고체를 함유하는 안정한 포스페이트화 라텍스를 수득한다.
[실시예 2]
포스페이트 개질 라텍스는 포스포네이트 유도체 공단량체를 하기 성분에 가하여 제조한다.
Figure kpo00006
상기 성분을 중합용기에 넣고 혼합시키면서 90℃로 45분간 가열하여 4시간 동안 중합시킨다. 45.95%의 고체를 함유하는 안정한 라텍스를 수득한다.
[실시예 3]
포스페이트 에스테르 계면활성제 화합물을 함유하는 인-개질 라텍스는 아크릴산 공단량체를 하기 성분에 가하여 제조한다.
Figure kpo00007
상기 성분을 중합용기에 넣은 후, 생성되는 수성 조성물을 혼합하면서 45분간 95℃로 가열하여 4시간동안 중합시킨다. 안정한 포스페이트화 라텍스 조성물을 수득한다.
상기 제조한 포스페이트 개질 라텍스는 종이피복 및 복합시트 생성시에 용이하게 사용할 수 있다. 특히 포스페이트 개질 라텍스는 일반적으로 종이제조에서 사용되는 무기 충진재를 결합시키는 데에 유용하다.
특히, 본 발명의 라텍스는 무기 충진재중에 존재하는 2가 및 3가 금속 이온에 대한 결합제로서 유용한 것으로 밝혀졌다. 무기 충진재는 수성 분산액중에 40 내지 85중량% 존재한다. 다가 이온을 갖는 무기 충진재가 바람직하다. 무기 충진재는 종이피복분야에서 잘 알려진 무기충진재에서 선택할 수 있다. 특히, 점토, 탄산칼슘, 활석, 운모, 수산화마그네슘 또는 산화마그네슘, 산화아연, 석고, 돌라임(dolime), 징사이트(zincite), 왈라스토나이트(wallastonite), 사틴 화이트(satin white), 중정석, 이산화티탄 및 삼산화알루미늄 같은 무기 충진재를 사용할 수 있다.
종이 제조에서 결합제로서 포스페이트 개질 라텍스, 및 충진재를 사용하면, 우수하고 균일한 필름 피복(coverage)을 얻으며(즉 안료 및 라텍스가 섬유상에 균일하게 분산되고), 응집제 요구량이 매우 적어지고, 습윤 및 건조강도가 높아짐이 밝혀졌다.
또한, 포스페이트 개질 라텍스는 부식을 방지하기 위해 캔 등과 같은 비공질 지지체상에 피복물로서 사용할 수 있다.
종이 제조에 대해, 포스페이트 개질 라텍스는 복합시트를 제조하는 방법에서 라텍스 성분으로 사용하기에 특히 적합하다. 이러한 생성물 및 공정은 미합중국 특허 제 4,225,383후에 기술되어 있다. 상기 공정에서, 수-분산가능 섬유 ; 본 발명의 필름생성 불용성 유기 중합체 라텍스 2 내지 30중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 15중량% ; 및 미세 분할된 거의 수-불용성인 비-섬유성 무기 충진재를 사용하여 시트를 생성시킨다. 미합중국 특허 제 4,225,383호에서는 바람직한 공정으로 응집제를 더 필요로 한다. 그러나, 포스페이트 개질 라텍스의 고유한 응집 특성 때문에, 본 발명의 라텍스를 사용할 경우, 응집제의 요구량은 매우 감소된다. 이러한 특성은 결합된 -PO(O)2그룹이 개질 라텍스 입자를, 통상적인 라텍스 입자보다 다가 이온을 갖는 충진재의 존재하에 통상적인 라텍스 입자보다 훨씬 용이하게 불활성화 시키기 때문이다. 또한, 본 발명의 라텍스를 사용할 경우, -PO(O)2그룹과 충진재 사이의 상호작용 때문에 훨씬 많은 충진재 양이 복합시트중에 수득된다.
더욱 상세히, 2가 또는 3가 금속 이온을 함유하는 무기 충진재를 사용할 경우, -PO(O)2그룹은 무기 충진재와 상호작용을 하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 상호작용은 물중 무기 충진재의 침전량을 측정함으로써 입증된다. 예를 들어서, 20g의 CaCO3를 메스실린더에 가하고 물을 가하여 100ml로 희석시킨다. 2시간 동안 평형시킨 후, 실린더 바닥에 축적된 침전량은 약 17.5ml이다. 다른 메스실린더에서, 물을 사용하여 20g의 CaCO3를 100ml로 희석시키고 1g의 -PO(O)2그룹-함유 라텍스를 가한다. 다시, 2시간 동안 평형시킨 후. 침전물 용적을 측정한다. 이때 침전물 용적은 약 42ml이다. 용적이 증가된 것은 CaCO3와 포스페이트 개질 라텍스 사이의 상호작용 때문일 수 있다.
복합 시트는 스티렌 54중량%/부타디엔 45중량%/푸마르산 1중량%의 라텍스 70부 및 스티렌 75.5중량%/부타디엔 19.5중량%/하이드록시에틸 아크릴레이트 4중량%/푸마르산 1중량%의 라텍스 30부로 이루어진 대조 라텍스 및 본 발명의 개질 라텍스를 사용하여 제조한다. 충진재의 보류%는 양 라텍스에 대해 게산한다. 또한 여러 가지 섬유를 사용하여 충진재의 보류성에 대해 -PO(O)2그룹 개질 라텍스의 영향을 측정한다. 모든 시험은 섬유 45%, 충진재(CaCO3) 50%, 및 라텍스 5%를 기본배합으로 하여 수행한다. 개질 라텍스 배합은 상기 실시예 2의 것을 사용한다.
수득한 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure kpo00008
*본 발명의 예가 아님
1. (스티렌 54부/부타디엔 45부/푸마르산 1부) 70부 및 (스티렌 75.5부/부타디엔 19.5부/하이드록시에틸 아크릴레이트 4부/푸마르산 1부) 30부를 함유하는 라텍스 배합물.
2. 실시예 2에서 기술한 바와 같이 스티렌 56.72부/부타디엔 40부/-PO(O)2그룹을 함유하는 공단량체 3.28부의 라텍스.
본 발명의 개질 라텍스는 대조 라텍스보다 충진재 보류량이 더 많고, 사용하는 특정섬유와 무관하게 일정한 충진재 보류%를 나타낸다는 것을 표1로부터 즉시 알 수 있다.
개질 라텍스를 사용하여 다른 시험을 하여 개질 라텍스의 자기-응집 특성을 측정한다. 일반적으로, 복합 시트를 생성시키는 바람직한 공정에는, 라텍스의 이온 안정화에 대해 반대 전하를 갖는 응집제를 사용하여, 라텍스를 콜로이드상으로 불안정화시킨다. 그러나, 본 발명의 개질 라텍스는 우수한 충진재 보류성을 나타내면서 응집제 요구량이 적음을 나타낸다. 특히, 표 2에서는 표준 라텍스 조성물을, 증가된 응집제양에서 여러 가지 양의 α,β-에틸렌성 불포화산 공단량체를 갖는 본 발명의 세가지 개질 라텍스와 비교하여 수득한 결과를 나타낸다. 사용하는 특정 응집제는 표 2에 기술되어 있다. 적인 배합은 섬유 45%(50/50 연재/경재), 점토 50% 및 라텍스 5%이다. 응집제를 표 2에서 나타낸 바와 같이 각 배합에 가한다. 라텍스 조성은 표 3에 나타낸 바와 같다. 표4에는 변화된 응집제 양에서 각 라텍스가 갖는 무기 충진재의 보류 %를 나타낸다.
[표 2]
Figure kpo00009
1. 중합성 PC는 아크릴아미드의 양이온성 공중합체이다.
2. Betz 1260은 고분자량 양이온성 폴리아크릴아미드이다.
[표 3]
Figure kpo00010
[표 4]
증가된 응집제 양 (A 내지 C)에서 무기충진재의 보류%
Figure kpo00011
* 본 발명의 예가 아님
응집제 양에 대해 충진재의 보류%는, 모든 산 공단량체 양에서 개질 라텍스(라텍스 X,Y 및 Z)는 증가된 충진재 보류성을 나타냄을 보여준다. 또한, 본 발명의 라텍스(X,Y 및 Z)는, 증가된 응집제 양에서의 표준 라텍스(W)이상의 매우 향상된 보류성을 나타내므로 적은 응집제 양 (A→C양이 증가)에서 사용할 수 있다.
개질 라텍스의 응집 특성은 복합시트 제조에서 특히 유리하지만, 이러한 고유의 불안정화 경향은 종이피복 라텍스에 전적으로 유리하지만은 않다. 대신에, 무기 충진재의 존재하에 어느 정도의 안정성을 필요로하는 종이 피복 라텍스가 일반적으로 본 분야에 알려져 있어서 이를 종이 피복 조작에서 유효하게 사용한다.
잘 알려져 있듯이, 종이 피복 조성물은 안료(이는 무기 충진재이다) 및 접착성 물질(이는 합성 라텍스로 구성된다)로 이루어진다. 이 라텍스 조성물은 활판인쇄롤 피복기, 옵셋롤 피복기, 사이즈 프레스, 에어 나이프 및 블레이드 피복기 같은 통상적인 장치를 사용하여 종이에 도포한다. 도포후, 라텍스 조성물을 공기 유동 및 더욱 일반적으로 공기를 가열시키는 것과 같은 통상적인 방법으로 건조시킨다. 사용하는 라텍스는, 이것이 특정 피복 장치상에서 유지되는 동안 균일한 수성 분산액이 제공되도록 어느 정도의 안정성을 나타내야만 한다.
포스페이트 에스테르 형태의 계면활성제 화합물만을 본 발명의 라텍스 제조시에 사용할 경우, 생성되는 수성 분산액은 종이 피복 결합제로서 편리하게 사용하기에는 너무 불안정할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 그러나, 포스페이트 에스테르 계면활성제 화합물을 전술한 바와 같이, 라텍스에 중합되는 특정 에틸렌성 불포화공단량체를 함유하는 라텍스와 함께 사용할 경우, 생성된 라텍스 분산액은 종이 피복 조성물로서 사용하도록 충분히 안정화된다. 바람직한 에틸렌성 불포화 공단량체는 α,β-에틸렌성 불포화 카르복실산 또는 공중합가능한 포스폰산 유도체이다. 더욱 바람직한 α,β-에틸렌성 불포화 카르복실산은 푸마르산 및 아크릴산이다. 아크릴산이 가장 바람직하다.
포스페이트 에스테르 계면활성제 화합물 및 -PO(O)2그룹을 갖는 공중합된 단량체를 함유하는 라텍스에 대해, 안정성이 증가되면 충진재 보류성이 증가됨에도 불구하고 시트 강도가 우수해진다는 것이 또한 밝혀졌다. 이러한 현상은 라텍스/무기 충진재 단위를 충분히 더 균질하게 배열시키는 최적 응집비율 때문이다. 따라서 대칭 패킹이 많을수록, 응집 시스템이 빠르기 때문에 생기는 더 무작위하거나 다공성의 패킹보다 구조적 결착성이 더 커진다.
하기 표 5에서는, 결합된 -PO(O)2표면 그룹을 갖는 공중합체 라텍스로부터 생성된 종이 복합재료가 어떻게 종이 견본의 내부결합 강도가 손실됨이 없이 무기 충진재의 증가된 보류성을 나타내는가를 보여준다. 이는 증가된 충진재양을 고려하면 기대밖의 사실이다. 대표적인 라텍스 조성물이 있어서, 충진재 형태에 따라서, 낮은 충진재 양에서의 강도는 충진재 함량이 증가됨에 따라서 개선될 수 있다. 그러나, 최적 충진재 양을 초과하기 때문에 강도가 매우 감소된다.
시험은 스코트 테스트사(Scott Testers, Inc. ; Providence, Rhode Island)에서 제조한 B형 섬유내 결합시험기(Scott Model B Intra-fiber Bond Tester)상에서 수행한다. 후속 시험 공정은 TAPPI(Technical Association of the Pulp and Paper Industry)에 따라서 통상적인 대조방법 RC-308으로 수행한다. 이 방법은 종이 견본을 절단시키는데 필요한 1/1000ft-lb 및 밀리 주울(mJ)로 나타낸 평균력, 및 종이 견본의 내부결합 강도를 측정하기 위한 것이다.
이를 입증하기 위해, 섬유 45%(경재 50%/연재 50%) ; 점토 50% 및 라텍스 배합물 5%를 사용하여 종이 복합재료를 제조한다. 사용된 라텍스 조성물은 표III에 제시된 것이다. 내부결합 강도는 여러 가지 충진재 보류량에서 측정하여, 증가된 보류량에서 4개의 라텍스 조성물을 비교하기 위하여 문자로 나타낸다. 결과는 다음과 같다.
[표 5]
종이 견본의 내부결합 강도* *
Figure kpo00012
* 본 발명의 예가 아님
** 내부 결합 강도는 종이 견본을 절단시키는데 필요한 1/1000ft-lb 및 밀리주울(mJ)로 측정한다. 1/1000ft-lb로 나타낸 강도는 괄호안에 나타낸다.
표준 라텍스 W의 최대 충진재 보류량은 80%이므로, 충진재 잔류량 85 및 90%에서는 어떠한 내부결합 값도 기록되어 있지 않다. 본 발명의 라텍스 X,Y 및 Z는 충진재 보류량 90%이상에서는 더욱 높은 내부 결합강도가 수득된다. 그러나, 비교하기 위하여 표5에서 90%까지의 값만 기재되어 있다. 90%보류량에서 본 발명의 라텍스는 75% 보류량에서의 표준 라텍스 W보다 내부결합 강도가 훨신 크고, 결합강도는 80% 보류량에서의 표준 라텍스와 거의 상응한다는 것을 쉽게 알 수 있다. 이는 놀랍고도 특유한 사실이다. 보통, 충진재에 대한 낮은 결합제 비율 때문에 충진재 보류량이 증가하면 강도가 떨어지게 된다.
동등한 보류량에서 표준 라텍스는 더 우수한 강도를 나타내지만 이는 적은 보류량에서 일어나므로 본 발명의 많은 보류량에서는 이용하지 못한다. 그러나, 적은 보류량에서의 본 발명의 내부결합 강도는 허용될 수 있으므로 본 발명은 높은 보류량에서 성공적으로 사용할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 그러나, 본 발명의 이점은 많은 보류량에서 가장 잘 실현되므로 바람직한 조작형태는 많은 보류량에서 일 것이다.

Claims (4)

  1. 라텍스 중합체를 형성하기 위해 유화중합되는 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체, 및 라텍스 표면에 긴밀히 결합된 -PO(O)2그룹을 포함하는 인-함유 화합물(이는 포스포네이트 또는 포스페이트 화합물, 또는 이들의 혼합물이다)을 함유하는 개질 라텍스 조성물 2 내지 30%를 수-분산 가능한 섬유 및 무기 충진재를 함유하는 수성 분산액에 가하고; 생성된 혼합물을 콜로이드상으로 불안정화시켜 수성 현탁액중의 섬유성 응집물을 생성시키고 ; 생성된 수성 현탁액을 다공성 지지체상에 분배 및 배수시켜 습윤 웨브(web)을 생성시킨후 ; 이 웨브를 건조시켜 시트를 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하여, 복합 시트를 제조하는 방법.
  2. 라텍스 중합체를 형성하기 위해 유화중합되는 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체, 및 라텍스 표면에 긴밀히 결합된 -PO(O)2그룹을 포함하는 인-함유 화합물(이는 포스포네이트 또는 포스페이트 화합물, 또는 이들의 혼합물이다)을 함유하는 개질 라텍스 조성물 2 내지 30%를 하나 이상의 무기 충진재의 수성 분산액에 가하고 ; 종이를 수득된 라텍스-함유 조성물로 피복시키는 단계를 포함함을 특징으로 하여, 종이를 피복시키는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 인-함유 화합물이 중합가능한 포스폰산 또는 인산 단량체 또는 포스폰산 또는 인산의 중합가능한 유도체, 또는 이들의 혼합물인 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 개질 라텍스 조성물이 또한 포스페이트 에스테르 계면활성제 화합물을 함유하는 방법.
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