KR100231022B1 - 제지기의피치제어방법 - Google Patents

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Abstract

건조모포 또는 장치에 수용성 또는 수 분산성 양이온성 중합체 및 수용성 또는 수 분산성 음이온성 방향족 중합체를 적용하는 것을 포함하는 화학용수와 연속적으로 접촉하지 않는 제지기 건조모포 또는 장치에서 피치 제어 방법.

Description

제지기의 피치 제어방법
제1도는 제지기의 건조부의 개략도.
본 발명은 제지기에서 피치 제어방법, 보다 상세하게는 화학용수와 접촉하지 않는 제지기의 건조모포 또는 다른 제지기 장치부분에 2성분 중합체 화합물을 처리하여 피치 침착물이 축척되는 것을 효과적으로 억제또는 방지하는 방법에 관한 것이다.
피치는 제기기의 여러 영역에서 축적되어 심각한 문제를 유발하는 것으로 알려져 있다.
여기서 사용된 "피치"라는 용어는 펄프 및 제지 공정에서 불용성 침착물을 형성하는 첨착물질을 의미한다.
이들 점착물질은 종이원료인 나무로 부터 유래할 수 있고, 또는 재생지가 제지 공정에 빈번히 사용됨에 따라서 피치라는 용어는 유기용매에는 용해되지만 물에는 용해되지 않는 모든 침작물질, 예컨대 재생지에 존재하는 잉크 또는 접착성 물질등을 포함하는 보다 포괄적 용어로서 사용되고 있다.
재생섬유로 부터 기인한 침착물은 "접착물질"로서 불려져왔으나, 본 발명에서 "피치"라는 용어가 종이 펄프로 부터 유도된 천연산출 피치입자 뿐만아니라 재생섬유로 부터 유도되고 제지 공정중에 불용성 침착물을 형성하는 임의의 합성 점착물질도 포함하는 것으로 본다.
피치는 제지기의 여러 지점에서 축적되는 것으로 알려져있다.
예컨대, 피치는 제지기 펠트를 막히게하여 종이 웨브의 배수를 방해하는 것으로 알려져있다.
피치는 또한 망이나 건조 실리더에 달라붙어 종이에 구멍을 내게 만든다.
피치는 또한 초지 또는 초지 펠트와 직접 또는 간접 접촉하게되는 압착 로울, 건조모포 등의 장치에 침착될 수 있다.
사실상, 모든 초지기 부분 및 초지기 또는 초지와 접촉하는 많은 로울에는 때때로 피치 침착물이 축적될 수 있다.
이들 문제를 제거하기 위해 많은 물질과 수법이 사용되어왔다.
이들 침착물을 제어하기 위한 전통적인 수법은 제조장치의 작동을 증지시킨 다음 침해된 장치 부품을 세정하거나 또는 시스템내에 있는 모든 오염물을 활석 또는 음이온성 분산제를 포함한 무기 처리제와 같은 다양한 화학 조성물로 처리시키는 것이다.
그러나, 통상의 분산제는 피치 축적으로 인하여 막힌 시스템에서는 일반적으로 효과가 없다.
이러한 막힌 시스템에서 피치입자는, 초지기 펠트 또는 로울, 또는 제지기에 사용된 파이프에 축적되지않게 제어하는 방식으로 물 시스템으로 부터 제거되어야한다.
화학용수와 접촉하고 침착물을 형성하기 쉬운 다양한 초지기 표면상에 특정 양이온성 중합체 및/또는 양이온성 계면활성제의 수성 배합물을 분무하여 침착물의 축적을 감소시키는 방법이 공지되어있다.
그러나 이들 처리는 시스템으로 부터 피치 침착물을 제거하기 위해 화학용수와 접촉하는 제지공정의 영역에만 한정된다.
화학용수와 접촉하지 않는 제지기 영역, 즉 건조모포, 건조 로울등은 중합체 조성물로 처리되어 피치 침착이 효과적으로 제어된다는 것이 최근 밝혀졌다.
본 발명의 목적은 화학용수와 접촉하지 않은 초지기 건조모포 및 다른 장치에서 피치의 축적을 제어 또는 방지하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 수용성 또는 수 분산성 양이온성 중합체 및 음이온성 수용성 또는 수 분산성 방향족 중합체를 적용하는 것에 의해 화학용수와 접촉하지 않는 초지기의 건조모포 또는 다른 장치상에 피치의 축적이 제어 또는 방지될 수 있는 방법이 제공된다.
본 발명은 건조모포 또는 장치 표면에 수용성 또는 수 분산성 양이온성 중합체 및 수용성 또는 수 분산성 음이온성 방향족 중합체를 적용하는 것을 포함하는, 화학용수와 접촉하지 않는 제지기의 건조모포, 건조 로울 등의 장치에서 피치 침착을 방지하는 방법에 관한 것이다.
화학용수와 접촉하지 않는 제지기의 건조모포 또는 다른 장치표면에 양이온성 및 음이온성 중합체를 부가하는 것에 의해, 건조모포 또는 장치 표면에 피치가 점착되지 않게 하는 코팅을 제공할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
중합체는 통상의 방법 예컨대 호퍼 또는 다른 도포기에 의해 적용될 수 있지만, 중합체를 장치에 분무하는 것이 바람직하다.
특히 바람직한 구체예로서 양이온성 제품을 적용한 후 음이온성 제품을 적용하지만 양쪽 중합체 모두를 동일 분무노즐을 통하여 동시에 적용할 수도 있다.
이렇게 하여 표면상에 코팅을 제조함으로써, 침착물의 형성을 상당히 감소시켜 초지기 주행성을 향상시키고 또 성능향상에 의해 쉬트 품질을 향상시킬 수 있다.
다양한 상이한 수용성 또는 수 분산성 양이온성 중합체를 사용할 수 있다.
이들은 주로 1000 내지 500,000, 바람직하게는 1000 내지 100,000, 보다 바람직하게는 20,000 내지 50,000의 분자량을 갖는다.
적합한 중합체의 전하 밀도(예컨대 전위 적정을 통하여 측정됨)는 0.1 내지 10 meq/g, 특히 2 내지 8 meq/g이다.
본 발명에 사용되는 바람직한 양이온성 중합체는 예컨대 폴리에틸렌이민, 특히 저분자량 폴리에틸렌이민, 예컨대 테트라에틸렌 펜타민 및 트리에틸렌 테트라민과 같은 5,000 이하, 특히 2,000 이하의 분자량을 갖는 저분자량 폴리에틸렌이민, 뿐만아니라 US-A-3250664호, 동 제3642572호 동 제3893885호 및 동 제4250299호에 기재된 바와 같이 아미노기를 함유하는 다양한 다른 중합체 물질을 포함하지만, 양성자첨가성 또는 4급 암모늄 중합체를 사용하는 것이 바람직하다.
이들 4급 암모늄 중합체는 바람직하게는 4급 암모늄기를 함유하는 에틸렌성 불포화 단량체로 부터 유도되거나 또는 폴리알킬렌 폴리아민과 에피클로로히드린 사이의 반응에 의해 수득된 것과 같은 한개 이상의 아민 및 에피할로히드린과의 반응에 의해 수득되거나 또는 에피클로로히드린 디메틸아민과 에틸렌 디아민 또는 폴리알킬렌 폴리아민과의 반응에 의해 수득될 수 있다.
사용될 수 있는 다른 양이온성 중합체는 디시안디아미드-포름알데히드 축합물을 포함한다.
이 유형의 중합체는 US-A-3,582,461호에 기재되어 있다.
포름산 또는 암모늄염중의 하나, 및 가장 바람직하게는 포름산 및 염화 암모늄 모두가 중합반응 물질로서 포함될 수 있다.
필름 형성에 효과적인 것으로 밝혀진 디시안디아미드-포름알데히드 유형의 중합체는 활성성분으로서 약 20,000 내지 50,000 사이의 분자량을 갖는 것으로 추정되는 약 50중량%의 중합체를 함유한다.
본 발명에 사용될 수 있고 또 에틸렌성 불포화 단량체로 부터 유도된 전형적인 양이온성 중합체는 C1또는 C18알킬 할라이드, 벤질 할라이드, 특히 클로라이드, 또는 디메틸 또는 디에틸 술페이트와 4급화될 수 있는 비닐 피리딘 및 비닐 이미다졸, 또는 R1, R2및 R3이 독립해서 전형적으로 1 내지 4개 탄소원자를 갖는 저급 알킬이고 R1, R2, 및 R3의 한개는 C1내지 C18알킬일 수 있는 일반식 NR1R2R3의 삼차 아민과 4급화될 수 있는 비닐 벤질 클로라이드와 같은 비닐 화합물; 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드와 같은 알릴 화합물; 또는 C1내지 C18알킬 할라이드, 벤질 할라이드 또는 디메틸 또는 디에틸 술페이트, 메타크릴아미도 프로필 트리(C1내지 C4알킬, 특히 메틸) 암모늄염, 또는 (메트)아크릴로일옥시에틸 트리(C1내지 C4알킬, 특히 메틸)암모늄염(이때 염은 할라이드, 특히 클로라이드, 메탄술페이트, 에토술페이트 또는 n가 음이온의 1/n)과 4급화될 수 있는 디알킬 아미노메틸(메트)아크릴아미드와 같은 아크릴 유도체의 동종중합체 및 공중합체를 포함한다.
상기 단량체들은 아크릴아미드, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 C1- C18알킬 에스테르 또는 아크릴로니트릴과 같은 (메트)아크릴 유도체와 공중합될 수 있다.
전형적으로 이러한 중합체들은 10 내지 100몰%의 하기 일반식(A)의 반복 단위체 및 0 내지 90몰%의 하기 구조식(B)의 반복 단위체를 함유한다 :
상기식에서, R1은 수소 또는 저급 알킬 라디칼, 전형적으로 1 내지 4개 탄소원자의 저급 알킬이고, R2는 장쇄 알킬기, 전형적으로 8 내지 18개 탄소원자를 갖는 알킬기이며, R3, R4및 R5는 서로 독립해서 수소 또는 저급 알킬기이며, 이때 X는 음이온, 전형적으로 할라이드 이온, 메토술페이트 이온, 에토술페이트 이온 또는 n가 음이온의 1/n임.
불포화 단량체로 부터 유도된 다른 4급 암모늄 중합체들은 하기식의 반복 단위체들을 포함하는 디알릴디메틸암모늄 클로라이드의 동종중합체뿐만아니라 이들과 아크릴아미드와 같은 아크릴산 유도체와의 공중합체를 포함한다 :
사용될 수 있고 또 불포화 단량체로부터 유도된 다른 중합체들은 하기 구조식을 갖는 중합체이다 :
상기식에서, 동일하거나 상이한 Z 및 Z'는 -CH2CH=CHCH2- 또는 -CH2-CHOHCH2-이고, 동일하거나 상이한 Y 및 Y'는 X 또는 -NH'R"이며, X는 원자량 30 이상의 할로겐이고, n은 2 내지 20의 정수이며, 또 R' 및 R"는 미합중국 특허 제4397743호에 기재된 바와 같이 (Ⅰ) 동일하거나 또는 상이하며 경우에 따라 1 내지 2개 히드록시기에 의해 치환될 수 있는 1 내지 18개 탄소원자의 알킬기이거나; 또는 (Ⅱ) N원자와 함께 합쳐져서 5 내지 7개 원자의 포화 또는 불포화 고리이거나; 또는 (Ⅲ) N 및 산소 원자와 합쳐져서 N-모르폴리노기임.
이러한 중합체의 특히 바람직한 예는 폴리(디메틸부텐일)암모늄 클로라이드 비스-(트리에탄올 암모늄 클로라이드)이다.
사용될 수 있고 또 에틸렌성 불포화 단량체로 부터 유도된 중합체의 다른 예는 저급 알킬 아민과 반응되고 생성한 디알킬 아미노기의 일부가 4급화된 폴리부타디엔을 포함한다.
그러므로 일반적으로 중합체는 몰비율 a : b : c : d의 하기 구조식의 반복 단위체를 포함한다 :
상기식에서, R은 저급 알킬 라디칼, 전형적으로 메틸 또는 에틸 라디칼을 나타낸다.
저급 알킬 라디칼은 동일할 필요는 없다.
전형적인 4급화제는 염화 메틸, 디메틸 술페이트 및 디에틸 술페이트를 포함한다.
다양한 비의 a : b : c : d가 이용될 수 있고, 일반적으로 아민(b+c)량은 10 내지 90%이고, (a+c)양은 90 내지 10%이다.
이들 중합체들은 폴리부타디엔을 적합한 저급 알킬 아민 존재하에서 일산화 탄소 및 수소와 반응시켜 수득할 수 있다.
에피클로로히드린과 다양한 아민으로부터 유도되는 4급 암모늄 중합체중에서, 특히 영국 특허 제2085433호 및 동 제1486396호에 기재된 것이 중요하다.
사용될 수 있는 전형적인 아민은 N,N,N',N'-테트라-미틸에틸렌디아민 뿐만아니라 디메틸아민 및 트리에탄올아민과 함께 사용되는 에틸렌디아민이다.
본 발명에서 사용하기에 특히 바람직한 상기 유형의 중합체는 다음 구조식을 갖지만, 물론 다른 아민도 사용될 수 있다 :
상기식에서, N은 0 내지 500임.
사용될 수 있는 다른 중합체들은 양이온성 리그닌, 녹말 및 탄닌(축합된 폴리페놀체)과 포름알데히드 및 아민과의 만니히 유형의 반응에 의해 아세트산염, 개미산염, 염산염 또는 4급화된 염형태로 수득하는 탄닌 유도체뿐만아니라 에피클로로히드린과 가교된 폴리아미드아민/폴리에틸렌 폴리아민 공중합체와 같은 가교 폴리아민 중합체를 포함한다.
본 발명의 바람직한 양이온성 중합체들은 US-A-3,738,945호 및 CA-A-1,096,070호에 기재된 바와 같은 디메틸아민, 디에틸아민, 또는 메틸에틸아민, 바람직하게는 디메틸아민 또는 디에틸아민을 에피할로히드린, 바람직하게는 에피클로로히드린과 반응시켜 제조한 것을 포함한다.
이러한 중합체들은 약 10,000 내지 250,000의 분자량을 갖는 중합체 약 50중량%를 활성성분으로 함유하는 것으로 보고되어있다.
또한 다중 4급화 중합체들은 (a) 에피할로히드린 또는 디에폭사이드 또는 그의 전구체, 특히 에피클로로- 또는 에피브로모-히드린, (b) 관능가 2의 에피할로히드린을 갖는 알킬아민, 특히 디메틸아민과 같이 1내지 3개의 탄소원자를 갖는 디알킬아민 및 (c) 2이상의 에피할로히드린 관능가를 갖고 또 카르보닐기를 전혀 함유하지 않는 암모니아 또는 아민, 특히 디에틸아미노부틸아민, 디메틸아미노 프로필아민 및 에틸렌 디아민과 같은 일차 아민 또는 일차 알킬렌 폴리아민으로부터 유도된다.
이들 중합체들은 삼차아민 또는 히드록시알킬아민으로 부터 유도될 수 있다.
이러한 중합체에 대한 더 자세한 것은 예컨대 GB-A-2085433호, US-A-3855299호 및 US 재공고 특허 제28808호에서 찾아볼 수 있다.
사용된 음이온성 중합체는 수용성 또는 수 분산성 방향족 중합체이고, 바람직하게는 크라프트 리그닌, 리그노술포네이트, 폴리나프탈렌 술포네이트, 탄닌 및 술폰화탄닌등과 같은 술폰화 및/또는 히드록시화 중합체 화합물 및 그의 혼합물이다.
여기서 사용된 용어 "방향족 중합체"라는 것은 중합체중의 주된 반복단위체로서 방향족기를 갖는 중합체들을 의미한다.
따라서 본 발명의 방향족 중합체는 동종중합체 또는 공중합체일 수 있고, 중합체중의 방향족기가 몰기준으로 50% 이상 존재해야하는 것이 중요하다.
물론 본 발명의 음이온성 중합체는 유리산 또는 그의 수용성 염 형태로 사용될 수 있다.
이들 특정 중합체의 효능은 수크로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리메타크릴레이트, 무수 말레인산 공중합체 및 녹말과 같은 기타 유사한 음이온성 중합체가 비교적 효과가 덜한 것 때문에 놀라운 것이었다.
본 발명의 중합체는 별도의 진한 수용액으로 배합될 수 있고, 각 중합체의 농도는 일반적으로 0.1 내지 50중량%, 바람직하게는 1 내지 20중량%이다.
이들 농도는 1 내지 10,000 ppm, 특히 1 내지 5,000 ppm의 적용농도로 희석될 수 있다.
희석은 희석계의 전하를 반전시키지 않는 충분히 순수한 물을 사용하여 실행되어야한다.
그러나 수 분산성 중합체를 사용할 때, 이들 중합체를 수용액으로 용해시키기 위한 보조제로서 수 혼화성 용매를 채용하는 것이 유리하다는 것도 알아야한다.
특정 용매의 선정은 본 발명에 결정적인 것이 아니므로 사용된 소정 중합체의 용해도에 따라 달리 선정한다.
당해업자는 통상의 수단에 의해 적합한 용매를 선정할 것이다.
본 발명의 조성물은 습윤제(즉 물의 표면 장력을 감소시킬 수 있는 물질) 및 피치 제어에 통상적으로 사용되는 기타 첨가제를 더 함유할 수 있다.
또한 양이온 또는 비이온 계면활성제는 양이온성 중합체와 함께 사용될 수 있고 또 음이온 또는 비이온 계면활성제는 음이온성 중합체와 함께 사용될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명의 원리에 따라서 본 발명을 설명하기 위한 것이지 특허청구 범위에 지시된 것이 아니고서는 어떠한 의미로든 제한을 의미하지 않는다.
모든 부 및 %는 특별히 언급하지 않는 한 중량기준이다.
[실시예 1]
본 실시예는 피치침착을 제어 및/또는 예방하기 위해 양이온성 중합체와 음이온 방향족 중합체의 조합물을 초지기의 건조모포에 투여한 효과를 나타낸다.
2미터 포드리니어(Fourdrinier)와 함께 2개의 압착닙과 한개의 크레핑 로울을 갖는 제지기에 중합체 처리를 각각 실행한다.
제지기는 제1도에 도시한 바와 같이 4개 부분으로 존재하는 35개 캔 건조부를 갖는다.
2개의 별도 원자화 노즐로 부터 양이온 중합체 및 음이온성 중합체를 초기지 건조부의 제2 부분에 있는 건조모포에 분무한다.
초지기가 100% 재생 섬유로부터 22파운드의 크레프트 공업용 타월을 제조하게 하면서 피치 제어제를 시험한다.
장치는 원래 OCC 오프-컷이지만 품질이 낮고 파단의 문제를 갖고 있다.
상기 장치를 사용하여 주행을 실행하면 빈번하게 조업이 중지되고 또 적합한 가성 세척제를 사용하여 건조모포 및 건조 로울을 세척할 필요가 있다.
건조모포는 모노필라멘트 폴리에스테르 가소성 물질이다.
천연 후드 온도에서, 수성 중합체 처리를 받아 습윤된 건조모포는 초지와 접촉되기 전에 효과적으로 건조시킨다.
[양이온성 중합체 처리]
4급 에피아민 중합체와 4급 계면활성제의 배합물 5리터를 45리터의 물을 사용하여 희석시키고 제1 샤워기를 통하여 적용한다.
[음이온성 중합체 처리]
1리터의 리그노술포네이트 용액(1.25kg)을 36.5리터의 물을 사용하여 희석시키고 H2SO4를 사용하여 pH를 7 내지 8로 조정하여 제2 샤워기를 통해 적용한다.
[결과]
24시간 후, 건조모포에는 주행초기에 원래 존재한 피치량에 비해 많은 피치 침착물이 생기지 않는다.
양이온성 및 음이온성 중합체 처리를 실행하지 않은 예비시험에서는 건조모포가 흑색으로 피복되는데 이는 피치 침착이 많았음을 나타낸다.
이 결과는 건조모포를 양이온성 중합체 용액 및 음이온성 방향족 중합체 용액의 조합물로 처리하는 것이 피치 침착물 형성을 방지하는데 효과적임을 나타낸다.
[실시예 2]
하기 중합체 처리를 사용한 이외에는 실시예 1에 기재된 실험을 반복한다.
[양이온성 중합체 처리]
에피아민 중합체 및 4급 계면활성제의 배합물을 물을 사용하여 10배 희석시킨 다음 생성한 수용액을 25 내지 60mL/분의 속도로 적용한다.
[음이온성 중합체 처리]
음이온 리그노술포네이트를 물을 사용하여 3.3배 희석시킨 다음 생성한 용액을 25 내지 60mL/분의 속도로 적용한다.
[결과]
48시간 후 건조모포에는 주행 초기에 원래 존재했던 피치 침착물량에 비해 더 많은 침착물이 생기지 않는다.
[실시예 3]
상이한 건조모포, 즉 100% 폴리에스테르 모노/멀티 필라멘트 배합물을 사용한 이외에는 실시예 2에 따른 과정을 반복한다.
[결과]
조합된 중합체 처리를 9일간 연속적으로 실행하여 피치가 건조모포에 침착되는 것을 억제한다.
하기와 같이 관측한다 :
1) 최소량의 축적 피치 및/또는 점착 침착물.
2) 피치 및/또는 점착 침착물이 다른 펠트로 이동되지 않음.
3) 전체 주행하는 동안 문제발생이 없음.
[실시예 4]
본 실시예는 피치의 침착을 방제하기 위해 건조모포를 양이온성 중합체만으로 처리시키는 것이 효과없음을 나타낸다.
하기 처리를 행한 이외에는 실시예 1에 따른 과정을 반복한다.
[양이온성 중합체 처리]
에피아민 중합체와 4급 계면활성제의 배합물을 10배 희석시키고 60mL/분의 속도로 적용한다.
[음이온성 중합체 처리]
없음.
[결과]
48시간 후 건조모포가 피치 및/또는 점착성 침착물로 피복되기 때문에 상기 시험은 실패로 본다.
이들 결과는 양이온 및 음이온성 중합체 처리가 필요하다는 것을 확실히해준다.

Claims (9)

  1. 건조모포 또는 장치에 수용성 또는 수 분산성 양이온성 중합체 및 수용성 또는 수 분산성 음이온성 방향족 중합체를 적용하는 것을 포함하는 화학용수와 연속적으로 접촉하지 않는 제지기 건조모포 또는 장치에서 피치 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 음이온성 중합체가 리그닌, 리그닌 술포네이트, 폴리나프탈렌 술포네이트, 탄닌, 술폰화 탄닌 및 그의 혼합물로 구성된 군으로 부터 선정되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 양이온성 중합체의 분자량이 1,000 내지 500,000인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 양이온성 중합체의 분자량이 20,000 내지 500,000인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 적합한 중합체의 전하 밀도가 0.1 내지 10 meq/g인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 적합한 중합체의 전하 밀도가 2 내지 8 meq/g인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 음이온성 중합체의 분자량이 300 내지 100,000인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 건조모포 또는 장치에 상기 중합체들을 별도로 적용하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 피치가 재생섬유로 부터 유도되는 방법.
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