KR100371866B1 - Modified starch useful for paper surface sizing and a method thereof - Google Patents

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KR100371866B1
KR100371866B1 KR10-2000-0035020A KR20000035020A KR100371866B1 KR 100371866 B1 KR100371866 B1 KR 100371866B1 KR 20000035020 A KR20000035020 A KR 20000035020A KR 100371866 B1 KR100371866 B1 KR 100371866B1
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이학래
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B31/00Preparation of derivatives of starch
    • C08B31/18Oxidised starch

Abstract

본 발명은 종이 표면 사이징용 양이온성 전분을 제조하는 방법에 관한 것으로, 전분을 양성화 반응시킨 후 산화제로 과산화수소를 사용하여 산화 반응시키는 것으로 이루어진다. 본 발명에 따른 양이온성 전분은 종이 표면 사이징에 이용하였을 때, 지필 내부로의 침투가 적어 표면강도 불투명도 및 인쇄적성 개선효과가 있고, 파지 재활용시 초지계의 음이온성 트래쉬 부하를 낮출 수 있으므로 COD 부하를 저하시킬 수 있다.The present invention relates to a method for producing cationic starch for paper surface sizing, wherein the starch is protonated and then oxidized using hydrogen peroxide as the oxidant. When cationic starch according to the present invention is used for paper surface sizing, there is little penetration into the paper, thereby improving the surface strength opacity and printability, and reducing the anionic trash load of papermaking system during paper recycling. Can be lowered.

Description

종이 표면 사이징용 변성전분 및 그것의 제조방법{Modified starch useful for paper surface sizing and a method thereof}Modified starch useful for paper surface sizing and a method

본 발명은 종이 표면 사이징에 적합한 특성을 갖는 변성전분 및 그것의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a modified starch having properties suitable for paper surface sizing and a method for producing the same.

현재 널리 사용되고 있는 종이 표면 사이징용 산화전분은 호화안정성이 우수하고 종이 내부로 침투되어 내부결합력을 증가시키는 장점이 있으나 지필 내부로 많이 흡수됨으로 인해 표면강도 향상 정도가 낮으며, 인쇄적성 및 불투명도가 낮아지는 단점이 있다. 또한 산화전분으로 표면 사이징한 종이를 재활용할 경우 산화전분이 음이온성 트래쉬로 작용하여 계내의 COD 부하를 증가시키고 보류 향상제의 효과를 저하시키며 원료의 손실을 발생시키는 문제점이 있다.Oxide starch for sizing of paper surface, which is widely used at present, has excellent geological stability and penetrates into the paper to increase the internal bonding force, but due to absorption into the paper, the surface strength improvement is low, and the printability and opacity are low. There are disadvantages to losing. In addition, when recycling the paper sized with the oxidized starch, the oxidized starch acts as an anionic trace, increasing the COD load in the system, reducing the effect of the retention enhancer, and causing loss of raw materials.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서는 지필 내부로의 침투 정도가 적어 표면강도, 불투명도 및 인쇄적성 개선 효과가 있고, 파지 재활용 시 초지계의 음이온성 트래쉬 부하를 유발시키지 않는 표면 사이징용 변성전분의 개발이 요청되고 있다.Therefore, in order to solve this problem, it is required to develop modified starch for surface sizing that does not induce anionic trash load of papermaking system because it has less penetration into paper and improves surface strength, opacity and printability. It is becoming.

유럽 특허출원공개 824161A에서는 아밀로펙틴이 주성분인 감자전분에 양이온기와 히드록시 알킬기 혹은 알킬 에스테르기를 동시에 도입하거나 양쪽성을 갖도록 변성하여 종이에 표면 사이징을 하거나 코팅 조성에 적합한 변성전분을 제조하는 방법에 대해 기술하고 있다. 유럽 특허출원공개 562927A에서는 말단 환원기를 가지고 있는 양이온성 전분을 과산화수소와 브롬산 혹은 브롬을 이용하여 말단 환원기 부분을 선택적으로 산화시킴으로써 양이온성기와 카르복실기를 동시에 갖는 양쪽성 전분의 제조방법에 대해 기술하고 있다. 일본 특허출원공개 60045698A에서는 전분에 수산화나트륨 존재하에서 카르복실기를 갖는 화합물과 비닐기를 갖는 화합물을 도입하여 양성화제 처리에 의해 양쪽성의 특성을 갖는 전분의 제조방법에 대해 기술하고 있다.European Patent Application Publication No. 824161A describes a method for producing modified starch suitable for surface sizing or coating composition by introducing amphifectin into cationic starch, the main component of which is cationic and hydroxyalkyl or alkyl ester groups, or modified to have amphoteric properties. Doing. European Patent Application Publication 562927A describes a method for preparing amphoteric starches having both cationic and carboxyl groups by selectively oxidizing a cationic starch having a terminal reducing group with hydrogen peroxide and bromic acid or bromine. have. Japanese Patent Application Laid-Open No. 60045698A describes a method for preparing starch having amphoteric properties by introducing a compound having a carboxyl group and a compound having a vinyl group in the presence of sodium hydroxide in the starch.

일본 특허출원공개 7243192A에서는 양이온성 전분을 효소처리함으로써 점도를 조절하여 신문용지를 표면 사이징하는 방법에 대해 기술하고 있다. 일본 특허출원공개 11107188A에서는 양이온성 전분을 효소처리함으로써 점도를 조절하여 종이에 첨가함으로써 화장지 등의 강도를 증가시키는 방법에 대해 기술하고 있다. 이러한 종래기술들은 모두 양이온성 전분을 효소처리함으로써 저점도화하는 기술인데, 이 방법을 사용하여 원하는 점도를 얻기 위해서는 양이온성 전분을 반드시 낮은 농도로 호화시켜 고온에서 반응해야 효과를 거둘 수 있으므로 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 7243192A describes a method of surface sizing newspaper paper by adjusting the viscosity by enzymatically treating cationic starch. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11107188A describes a method of increasing the strength of toilet paper and the like by adjusting the viscosity by enzymatically treating cationic starch and adding it to paper. All of these conventional techniques are techniques for low viscosity by enzymatically treating cationic starch. In order to achieve the desired viscosity, the cationic starch must be gelatinized at low concentration and reacted at high temperature to achieve the desired viscosity. There is a problem.

미국 특허 4373099에서는 전분 슬러리에 양성화제와 퍼설페이트, 소디움하이포클로라이트, 과산화수소와 같은 수용성 산화제를 동시에 투입하여 변성시킨 다음 48.8~93.3℃ 온도에서 수시간동안 쿠킹하여 저점도화 하거나, 혹은 쿠킹한 전분에 양성화제와 수용성 산화제를 동시에 투입하여 48.8~93.3℃의 고온에서 변성을 하여 호화 양이온성 전분 페이스트를 제조하는 방법에 대해 기술하고 있다. 이 방법을 사용할 경우 점도 조절이 어려울 뿐 아니라 낮은 점도를 얻기 위해서는 반드시 쿠킹을 해야 하는 단점이 있다.In US Patent 4373099, a starch slurry is denatured by adding a protonating agent and a water-soluble oxidizing agent such as persulfate, sodium hypochlorite, and hydrogen peroxide at the same time, and then cooking for several hours at a temperature of 48.8 to 93.3 ° C, or lowering the cooked starch to It describes a method for producing a deluxe cationic starch paste by modifying at a high temperature of 48.8 ~ 93.3 ℃ by adding a positive agent and a water-soluble oxidant at the same time. When using this method it is difficult to control the viscosity as well as a disadvantage that must be cooked to obtain a low viscosity.

Procter[Cellul. Sources Exploit, 129-136, edited by Kennedy, John F., Phillips, Glyn O., Williams, Peter A., Harwood, London, UK, (1990)], 그리고 Glitten보오메rg 등[Coat./Papermakers Conf., Volume 2, 705-713, TAPPI Press, Atlanta, Ga, (1998)]은 종이의 표면 사이징에 양이온성 전분을 사용함으로써 기존 산화전분의 단점인 표면강도, 인쇄적성, 불투명도 등이 크게 개선되는 결과를 발표하였다. 그러나 이들이 제시한 양이온성 전분은 여전히 음이온성 기를 포함하고 있어 표면잔류성이 감소하며, 표면 강도가 충분히 향상되지 못하였다. 또한 제조된 양이온성 전분의 점도가 50-100cps 이상으로 높았다.Procter [Cellul. Sources Exploit, 129-136, edited by Kennedy, John F., Phillips, Glyn O., Williams, Peter A., Harwood, London, UK, (1990)], and Glitten Boomerrg et al. [Coat./Papermakers Conf] ., Volume 2, 705-713, TAPPI Press, Atlanta, Ga, (1998), showed that surface strength, printability, opacity, etc., which are disadvantages of conventional oxidized starch, are greatly improved by using cationic starch for surface sizing of paper. Published the results. However, the cationic starch presented by them still contained anionic groups, resulting in a decrease in surface residues and insufficient surface strength. In addition, the viscosity of the prepared cationic starch was higher than 50-100cps.

따라서 양이온성을 띠면서 공정상 유리한 점도 즉, 10-20 cps 정도의 점도를 갖도록 하는 기술이 필요하다.Therefore, there is a need for a technique that is cationic and has an advantageous process, that is, a viscosity of about 10-20 cps.

본 발명은 낮은 점도의 양이온성 변성전분의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for preparing a low viscosity cationic modified starch.

본 발명은 표면 사이징용 양이온성 전분의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for preparing cationic starch for surface sizing.

도 1은 양이온성 전분으로 표면 사이징한 종이의 공초점 주사현미경 사진을 나타낸 것이다.1 shows a confocal scanning micrograph of a paper surface sized with cationic starch.

도 2는 산화전분으로 표면 사이징한 종이의 공초점 주사현미경 사진을 나타낸 것이다.2 shows a confocal scanning micrograph of a paper surface sized with starch oxide.

도 3은 표면 사이징된 파지를 재활용한 후 백수 중에 용출되는 전분 비율 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing a result of comparing the ratio of starch eluted in white water after recycling surface-sized phage.

도 4는 전분 용출에 따른 백수 COD 부하를 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing white water COD load according to starch elution.

도 5는 양이온성 전분과 산화전분으로 표면 사이징한 파지의 미세분과 충전물의 보류도 효과를 비교한 그래프이다.FIG. 5 is a graph comparing the retention effect of fines and fillers of phage surface-sized with cationic starch and oxidized starch.

본 발명은 전분을 양성화 반응시킨 후 산화 반응시키는 것으로 이루어지는, 종이 표면 사이징용 양이온성 전분을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing cationic starch for paper surface sizing, which comprises reacting starch with oxidation followed by oxidation.

본 발명에서 전분이란 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 감자 전분, 쌀 전분, 밀 전분, 타피오카 전분, 고구마 전분, 카사바 전분 등이 사용 가능하다.In the present invention, the starch may be corn starch, waxy corn starch, potato starch, rice starch, wheat starch, tapioca starch, sweet potato starch, cassava starch and the like.

본 발명에서 양성화 반응은 변성전분 제조공정에서 일반적으로 수행되는 양성화 반응 조건에서 수행될 수 있으며, 예를 들어 분말상의 전분을 물에 풀어 슬러리 상태를 만든 다음 온도 40~45℃, pH 11~12의 조건에서 양성화제를 투입하여 전분 표면에 양이온성 기를 도입하는 공정을 말한다.In the present invention, the protonation reaction may be carried out under the protonation reaction conditions generally performed in the modified starch production process. For example, the powdered starch is dissolved in water to form a slurry, followed by a temperature of 40 to 45 ° C and a pH of 11 to 12. It refers to a process of introducing a cationic group to the surface of the starch by introducing a protonating agent under the conditions.

본 발명에서 양성화제란 분자의 한쪽 끝은 전분 분자상의 히드록실기와 결합할 수 있는 반응기를 가지고 있고, 다른 한쪽 끝은 양이온 기를 가지고 있는 물질을 말하는 것으로, 제 3 아미노기 또는 제 4 암모늄 에테르기를 함유하는 유도체 등을 사용할 수 있으며, 3-클로로-2-히드록시트리메틸암모늄클로라이드, 2,3-에폭시프로필트리메틸암모늄클로라이드 등의 제 4급 암모늄계 양성화제가 바람직하다.In the present invention, the protonation agent is one end of the molecule has a reactor capable of binding to hydroxyl groups on the starch molecule, and the other end refers to a substance having a cationic group, and contains a third amino group or a fourth ammonium ether group. Derivatives may be used, and quaternary ammonium-based amphoterics such as 3-chloro-2-hydroxytrimethylammonium chloride and 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride are preferred.

본 발명에서는 양성화 반응이 완료된 후 전분 슬러리를 탈수, 건조하지 않고 바로 산화반응할 수 있다.In the present invention, after the completion of the protonation reaction, the starch slurry may be directly oxidized without dehydration and drying.

본 발명에서 산화반응은 양성화 반응에 의해 생성된 양이온성 전분에 산화제를 처리함에 의해, 요구되는 점도 수준을 갖도록 분해하는 공정을 말하며, 양성화 반응이 끝난 슬러리에 산화제를 투입하여 반응시키는 것으로 이루어진다. 산화효율을 향상시키기 위하여 필요한 경우 산화반응을 금속 촉매 존재하에서 수행할 수 있다.In the present invention, the oxidation reaction refers to a process of decomposing the cationic starch produced by the protonation reaction to have a required viscosity level by treating the oxidizing agent. In order to improve the oxidation efficiency, the oxidation reaction may be carried out in the presence of a metal catalyst if necessary.

본 발명에서 산화제란 양성화 공정에 의해 제조된 양이온성 전분을 산화하여 저점도화하는데 사용되는 물질을 말하는 것으로, 퍼옥사이드, 퍼설페이트, 퍼망가네이트 등의 과산화물을 사용할 수 있으나, 전분을 산화하는데 일반적으로 사용되는 암모니움 퍼설페이트, 소디움 퍼설페이트, 포타슘 퍼설페이트와 같은 퍼설페이트계 화합물이나, 소디움 하이포클로라이트 등의 물질을 사용할 경우 최종 양이온성 전분의 양이온 치환도가 낮아 원하는 표면 사이징 효과를 얻을 수 없어, 본 발명에서 이루고자 하는 양이온성 전분의 저점도화에 적합하지 않다. 또한 따라서 HCl를 이용하여 전분을 산화시킬 경우, 과산화수소와 비교할 경우 반응온도가 높아야 할 뿐 아니라 투입량이 더 많이 필요하며, 이럴 경우 염이 다량 형성되는 문제점이 발생한다. 따라서 본 발명에서 산화제로는 과산화수소가 바람직하다. 과산화수소의 사용량은 건조 전분에 대해 0.5~3%(w/w)가 적당하다.In the present invention, the oxidizing agent refers to a substance used to oxidize and lower the cationic starch prepared by the protonation process, and peroxides, persulfates, permanganate, and the like may be used, but generally for oxidizing starch. When using a persulfate-based compound such as ammonium persulfate, sodium persulfate, or potassium persulfate, or a substance such as sodium hypochlorite, the final cationic starch has a low degree of cationic substitution and thus a desired surface sizing effect cannot be obtained. It is not suitable for the low viscosity of cationic starch to be achieved in the present invention. In addition, when oxidizing starch using HCl, when compared with hydrogen peroxide, not only the reaction temperature should be high, but also a large amount of input is required, in which case a large amount of salt is formed. Therefore, hydrogen peroxide is preferable as the oxidant in the present invention. The amount of hydrogen peroxide used is 0.5 to 3% (w / w) relative to dried starch.

본 발명에서 금속 촉매란 산화제의 반응 효율을 좋게 하기 위하여 첨가하는물질을 말하는 것으로, 구리, 철, 망간과 같은 금속염을 사용할 수 있으며, 예를 들어 황산구리, 황산철 등을 사용할 수 있다. 촉매 사용량은 전분량, 과산화수소의 양, 촉매 종류 등에 따라 달라질 것이나, 예를 들어 과산화수소에 대해 0.01%(w/w) 이상 첨가할 수 있다.In the present invention, the metal catalyst refers to a substance to be added to improve the reaction efficiency of the oxidizing agent, and metal salts such as copper, iron, and manganese may be used, for example, copper sulfate, iron sulfate, or the like. The amount of catalyst to be used will vary depending on the amount of starch, the amount of hydrogen peroxide, the type of catalyst, and the like, but may be added at least 0.01% (w / w) with respect to hydrogen peroxide.

산화반응의 pH는 pH 7.5-12이 적당하며, 바람직하게는 pH가 8.5-11이 적당하다 반응 pH가 낮으면 냉각시 호액의 백탁 현상이 상대적으로 심하여 노화현상이 발생하는 문제가 있다.The pH of the oxidation reaction is suitable pH 7.5-12, preferably pH 8.5-11. When the reaction pH is low, there is a problem that aging phenomenon occurs because the turbidity of the lake solution is relatively severe during cooling.

요구하는 수준의 점도에 도달하면 반응 정지제를 투입하여 산화반응을 완료한다. 이 때 반응 정지제는 반응완료 후 더 이상의 산화반응이 일어나지 않도록 산화제의 반응성을 소멸시키는데 사용하는 물질을 말하는 것으로, 소디움 메타바이설파이트, 퍼옥시데이즈, 퍼옥사이드 포착제 등을 사용할 수 있다.When the required level of viscosity is reached, a reaction terminator is added to complete the oxidation reaction. At this time, the reaction terminating agent refers to a substance used to dissipate the reactivity of the oxidizing agent so that no further oxidation reaction occurs after the reaction is completed, and sodium metabisulfite, peroxidase, peroxide scavenging agent, and the like can be used.

본 발명의 양이온성 전분으로 표면 사이징된 파지를 재활용할 경우 백수 중에 용출되는 전분의 비율은 20% 미만이므로, 산화전분을 사용하는 경우 60% 이상 백수에 용출되는 것과 비교할 때, 백수의 COD 부하를 10% 이상 감소시킬 수 있다.Recycling the surface sized phage with the cationic starch of the present invention is less than 20% of the starch eluted in the white water, when using the oxidized starch compared to the eluted in the white water more than 60%, the COD load of the white water Can be reduced by more than 10%.

본 발명에 따른 양이온성 전분으로 표면 사이징한 파지를 이용한 경우 미세분과 충전물의 보류효과가 산화전분에 비해 각각 약 5%, 15% 높다. 이것은 본 발명의 양이온성 전분은 산화전분에 비해 보류제의 약품효과 감소가 더 적고, 지료의 응집을 일으키기 때문이며, 따라서 양이온성 전분의 파지를 사용 할 경우 산화전분 파지에 비해 보류제 사용량 절감효과를 기대할 수 있다.When the surface-sized phage using cationic starch according to the present invention is used, the retention effect of the fine powder and the filler is about 5% and 15% higher than the starch oxide, respectively. This is because the cationic starch of the present invention has a smaller reduction in the chemical effect of the preservative than the oxidized starch, and causes agglomeration of the stock. Therefore, when the cationic starch is used, the amount of the preservative is reduced compared to the oxidized starch. You can expect

본 발명에서 전분의 양이온기 치환도는 다음 방법에 따라, PCD(ParticleCharge Detector; MUTEK, 독일)미터를 사용하여 측정한다.The cationic group substitution degree of the starch in the present invention is measured using a PCD (ParticleCharge Detector; MUTEK, Germany) meter according to the following method.

1) 시료 전분 20g을 0.1N HCl 100㎖에 침적시킨다.1) 20 g of sample starch is dipped in 100 ml of 0.1N HCl.

2) 침적 후 정량분석용 여과지(5종 B)로 흡인여과하고, 여과지 상의 잔류물에 75% 메탄올을 50㎖씩 3회 반복하여 뿌려준 후 다시 여과한다.2) After immersion, suction filtration with filter paper for quantitative analysis (5 types B), and sprinkle with 50 ml of 75% methanol three times on the residue on the filter paper and filter again.

3) 잔류물을 40℃ 오븐에서 2시간 건조시킨후 시료를 분쇄한 후 3g을 취하여 수분 함량을 측정한다.3) The residue is dried in an oven at 40 ° C. for 2 hours, after which the sample is pulverized and 3 g is taken to measure the moisture content.

4) 플라스크에 시료 0.1g과 증류수 100㎖을 부어 D.S. 0.1% 용액을 만들고, 이것을 열판 위에 놓고 교반 가온한다.4) Pour 0.1 g of sample and 100 ml of distilled water into the flask. Make a 0.1% solution, place it on a hotplate and warm with stirring.

5) 상온에서 95 ℃까지 교반 쿠킹한 후, 상온으로 냉각시키고, 시료가 총 100㎖이 되도록 증류수를 보충한다.5) After stirring and cooking at room temperature to 95 ° C., cool to room temperature and add distilled water to make a total of 100 ml of the sample.

6) 조제된 시료 10ml을 취하여 PCD 미터를 이용하여 치환도를 측정한다.6) Take 10 ml of the prepared sample and measure the degree of substitution using a PCD meter.

본 발명에서 전분의 점도는 다음 방법에 따라 Brookfield 점도계(Brookfied, 미국)를 사용하여 측정한다.Starch viscosity in the present invention is measured using a Brookfield viscometer (Brookfied, USA) according to the following method.

1) 시료 전분의 수분을 측정한다.1) Measure the moisture of the sample starch.

2) 500㎖ 스테인레스 비이커에 전분 25g(건조고형분 기준)을 넣고 총 250g이 되도록 증류수를 부어 D.S. 10%(w/w) 전분 용액을 제조한다.2) Put 25g of starch (based on dry solids) in 500ml stainless beaker and pour distilled water to make 250g total. Prepare a 10% (w / w) starch solution.

3) 잘 분산시킨 후 끓는 수조 위에 설치하고 교반기를 비이커 바닥에서 약간 떨어지게 조절 고정한 후 뚜껑을 덮고 100rpm으로 교반 가온한다.3) After dispersing well, install it on a boiling water bath, adjust and fix the stirrer slightly away from the bottom of the beaker, cover it, and warm it at 100 rpm.

4) 상온에서 95 ℃까지 호액이 가온되는 시간을 5분 내외가 되도록 하고 95 ±1 ℃에서 10분동안 교반하며 쿠킹한다.4) Allow the warming time to warm up to 95 ° C from room temperature to about 5 minutes, and cook with stirring at 95 ± 1 ° C for 10 minutes.

5) 쿠킹된 호액의 온도가 55 ℃가 되도록 냉수 상에서 냉각시키고 무게를 재어, 총량 250g가 되도록 증류수를 보충한다.5) Cool and weigh in cold water to bring the cooked stock solution to 55 ° C and add distilled water to a total amount of 250 g.

6) 호액을 잘 저어 50 ℃가 되게 한 후 점도 측정용기에 넣고 점도계 스핀들(spindle)의 표시선까지 용액에 잠기게 점도계를 조절한 후 점도계 스핀들을 회전시킨다.6) Stir the arc solution to 50 ℃, put it in the viscosity measuring container, adjust the viscometer to submerge in the solution to the indicator line of the viscometer spindle, and then rotate the viscometer spindle.

7) 스핀들 회전시간이 45초되었을 때 회전을 중지시키고, 점도계에 표시된 수치를 읽고 그 숫자에 Brookfield사에서 제공하는 Brookfield 상수를 곱한 값을 점도(단위:cps)로 한다.7) When the spindle rotation time is 45 seconds, stop the rotation. Read the value displayed on the viscometer and multiply the number by the Brookfield constant provided by Brookfield Corporation as the viscosity (unit: cps).

아래의 실시예를 통해 본 발명이 더욱 자세히 설명될 것이나, 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1. 양성화제 투입량에 따른 치환도의 변화Example 1 Change in Degree of Substitution with Amount of Protonating Agent

표 1의 조건 1에 따라, 옥수수 전분 1000g(d.b)를 농도 22 보오메인 슬러리로 만들고 pH 11.8, 온도 43 ℃로 조절한 후, 시험구 별로 3-클로로-2-히드록시트리메틸암모늄클로라이드를 양을 달리하여 첨가하고 12시간 반응시켰다. 3-클로로-2-히드록시트리메틸암모늄클로라이드 투입량에 따른 치환도를 측정하였으며, 결과를 표 2에 나타낸다. 양성화제의 투입량이 증가함에 따라 치환도가 증가하였다.According to condition 1 of Table 1, 1000 g (db) of corn starch was prepared into a concentration 22 boromine slurry, adjusted to pH 11.8, and temperature of 43 ° C., and then the amount of 3-chloro-2-hydroxytrimethylammonium chloride was added to each test group. Differently added and reacted for 12 hours. The degree of substitution was measured according to the input amount of 3-chloro-2-hydroxytrimethylammonium chloride, and the results are shown in Table 2. The degree of substitution increased as the amount of protonating agent increased.

양이온성 전분 제조 조건Cationic Starch Preparation Conditions 양성화 반응Positive reaction 산화반응Oxidation reaction 전분 (g)* Starch (g) * pHpH 양성화제**(g)Positive agent ** (g) 시간(hr)Hours (hr) 온도(℃)Temperature (℃) pHpH 촉매(g)Catalyst (g) 과산화수소***(g)Hydrogen peroxide *** (g) 소디움 바이설파이트(g)Sodium Bisulfite (g) 시간(hr)Hours (hr) 온도(℃)Temperature (℃) 1One 10001000 11.811.8 9.4-37.429.4-37.42 1212 4343 -- -- -- -- -- -- 22 10001000 11.811.8 18.718.7 1212 4343 10.510.5 0-0.210-0.21 42.942.9 1.51.5 5.55.5 4343 33 10001000 11.811.8 18.718.7 1212 4343 10.510.5 0.057-0.250.057-0.25 14.3-62.014.3-62.0 1.51.5 5.55.5 4343 44 10001000 11.811.8 18.718.7 1212 4343 7.5-11.57.5-11.5 0.17/0.230.17 / 0.23 42.9/57.142.9 / 57.1 1.51.5 5.55.5 4343 55 10001000 11.811.8 14.1-42.114.1-42.1 1212 4343 4.5-5.04.5-5.0 -- HHCl2-5%HHCl2-5% -**** - **** 5.55.5 4343 66 10001000 11.811.8 23.423.4 1212 4343 9.59.5 -- NaOCl320gNaOCl320g 1.51.5 5.55.5 4343 77 10001000 11.811.8 23.423.4 1212 4343 9.59.5 0.230.23 57.157.1 1.51.5 5.55.5 4343 88 10001000 11.811.8 15.4/25.4/41.115.4 / 25.4 / 41.1 1212 4343 9.59.5 0.17/0.230.17 / 0.23 57.157.1 1.51.5 5.55.5 4343

*반응시 원료전분 슬러리 농도(22보오메) * Concentration of raw starch slurry during reaction (22 bome)

**양성화제 100% 기준 ** Based on 100% positive agent

***과산화수소: 35% 수용액 *** Hydrogen peroxide: 35% aqueous solution

****NaOH 로 중화시킴 **** neutralized with NaOH

양성화제 투입량에 따른 치환도Degree of substitution according to the amount of protonating agent 투입량(g)Input amount (g) 치환도Degree of substitution 9.369.36 0.01 ±0.0010.01 ± 0.001 18.7118.71 0.02 ±0.0020.02 ± 0.002 37.4237.42 0.04 ±0.0030.04 ± 0.003

실시예 2. 산화 반응 촉매 첨가량에 따른 양이온성 전분의 치환도 및 점도의변화Example 2 Change of Degree of Substitution and Viscosity of Cationic Starch According to Oxidation Catalyst Addition

표 1의 조건 2에 따라 아래와 같은 방법으로 양이온성 전분을 제조하였다. 옥수수 전분 슬러리(22 보오메)를 pH 11.8, 온도 43℃로 조절한 다음 2,3-에폭시프로필트리메틸 암모늄클로라이드를 18.7g 투입하면서 12시간 동안 양성화반응시켰다. 양성화 반응이 완료되면 온도를 유지하면서 시험구 별로 촉매인 황산구리를 0 ~ 0.21g 범위에서 양을 달리하여 투입하였다. 여기에 과산화수소(35% 수용액) 42.9g을 투입하고 pH 10.5를 유지하면서 5.5시간동안 반응시켰다. 반응이 완료되면 소디움 바이설파이트 1.5g을 투입하여 미반응 과산화수소를 제거한 다음 염산을 첨가하여 중화시켰다. 전분의 온도를 변화시키면서 점도를 측정하고, 결과를 도 2에 나타낸다. 중화한 반응액을 여과장치를 이용하여 수세, 분리한 다음 건조하여 양이온성 전분을 얻었다. 전분의 양이온성기 치환도를 분석하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. 황산구리 대신 황산철을 사용하여 동일한 반응을 수행하고, 전분의 양이온성 기 치환도를 분석하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. 제조된 전분의 온도를 변화시키면서 점도를 측정하고, 결과를 표 4 및 표 5에 나타낸다.Cationic starch was prepared according to the condition 2 in Table 1 below. Corn starch slurry (22 boome) was adjusted to pH 11.8, 43 ° C and then positively reacted with 18.7 g of 2,3-epoxypropyltrimethyl ammonium chloride for 12 hours. When the positive reaction was completed, the copper sulfate as a catalyst was added in varying amounts in the range of 0 to 0.21 g while maintaining the temperature. 42.9 g of hydrogen peroxide (35% aqueous solution) was added thereto and reacted for 5.5 hours while maintaining a pH of 10.5. When the reaction was completed, 1.5 g of sodium bisulfite was added to remove unreacted hydrogen peroxide, and then neutralized by adding hydrochloric acid. The viscosity is measured while changing the temperature of starch, and the result is shown in FIG. The neutralized reaction solution was washed with water using a filtration device, separated, and dried to obtain a cationic starch. Cationic group substitution degree of starch was analyzed. The results are shown in Table 3. The same reaction was carried out using iron sulfate instead of copper sulfate and the degree of cationic group substitution of the starch was analyzed. The results are shown in Table 3. The viscosity was measured while changing the temperature of the prepared starch, and the results are shown in Tables 4 and 5.

산화전분 촉매 용량에 따른 치환도Degree of substitution according to starch oxide catalyst capacity 투입량(%)촉매(%) Catalyst 00 0.10.1 0.20.2 0.30.3 0.40.4 0.50.5 CuSO4 CuSO 4 -- 0.0140.014 0.0120.012 0.0120.012 0.0120.012 0.0130.013 FeSO4 FeSO 4 0.0180.018 -- 0.0140.014 0.0170.017 0.0150.015 --

황산구리 투입량에 따른 양이온성 전분의 온도별 점도Viscosity of Cationic Starch According to Copper Sulfate Input 투입량(%)측정온도(℃)Input amount (%) Measuring temperature (℃) 00 0.10.1 0.20.2 0.30.3 0.40.4 0.50.5 3030 15001500 9898 3131 2525 2020 2020 4040 4444 2424 2323 1717 1818 5050 2525 1919 2121 1616 1515 6060 1717 1414 1515 1414 1313 7070 1313 1010 1010 1111 99 8080 1212 99 99 88 77

황산철 투입량에 따른 양이온성 전분의 온도별 점도Temperature Viscosity of Cationic Starch According to Ferrous Sulfate Input 투입량(%)측정온도(℃)Input amount (%) Measuring temperature (℃) 00 0.20.2 0.30.3 0.40.4 3030 15001500 2828 2222 3030 4040 1818 1717 2222 5050 1515 1515 1919 6060 1212 1111 1616 7070 1010 99 1313 8080 88 88 88

황산철이 황산구리에 비해 치환도 면에서 더 유리하나 최종 제품의 색상 및 이물 면에서 다소 좋지 않았다.Iron sulfate was more advantageous in terms of substitution than copper sulfate, but was somewhat poor in color and foreign matter of the final product.

제조된 양이온성 전분의 점도는 촉매의 종류에 관계없이 모두 온도가 증가하고 촉매의 투입량이 증가할수록 점도가 감소하는 경향을 나타냈다. 50℃에서의 점도를 비교할 경우 촉매 투입량이 0.2% 이상으로 증가하더라도 점도 저하 효과는 크지 않았다.Regardless of the type of catalyst, the viscosity of the prepared cationic starch showed a tendency to decrease as the temperature increased and the amount of the catalyst added increased. When comparing the viscosity at 50 ℃ even if the catalyst input is increased to more than 0.2%, the viscosity lowering effect was not large.

실시예 3. 산화제 첨가량에 따른 양이온성 전분의 치환도 및 점도의 변화Example 3 Change of Degree of Substitution and Viscosity of Cationic Starch According to Addition of Oxidizer

표 1의 조건 3에 따라 과산화수소의 양을 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 양이온성 전분을 제조하였다. 촉매량은 과산화수소에 대해 0.14%(w/w) 첨가하였다. 제조된 전분의 치환도 및 점도를 분석하였으며, 그 결과를 표 6에 나타낸다.Cationic starch was prepared in the same manner as in Example 2 except for changing the amount of hydrogen peroxide according to Condition 3 of Table 1. The amount of catalyst was added 0.14% (w / w) to hydrogen peroxide. The degree of substitution and viscosity of the prepared starch were analyzed and the results are shown in Table 6.

산화제 첨가량에 따른 양이온성 전분의 치환도 및 점도Substitution degree and viscosity of cationic starch according to the amount of oxidizing agent added 투입량(%)input(%) 0.50.5 1.01.0 1.51.5 1.71.7 2.02.0 2.22.2 치환도Degree of substitution 0.0190.019 0.0140.014 0.0120.012 0.0110.011 0.0110.011 0.0100.010 점도(cps)Viscosity (cps) 990990 6868 1818 1212 99 99

과산화수소 투입량이 증가함에 따라 치환도가 급격하게 감소하는 현상을 관찰할 수 있었으며, 점도 역시 큰 폭으로 감소하다가 과산화수소를 2.0% 이상 투입할 경우 점도 저하 효과가 크지 않았다.As the amount of hydrogen peroxide increased, the degree of substitution rapidly decreased, and the viscosity was also greatly reduced, and the effect of viscosity reduction was not significant when hydrogen peroxide was added more than 2.0%.

실시예 4. 산화반응 pH에 따른 양이온성 전분의 치환도 및 점도 변화Example 4. Substitution degree and viscosity change of cationic starch according to oxidation pH

표 1의 조건 4에 따라 과산화수소의 양을 57.1g(건조전분에 대해 2%(w/w)), 촉매량을 0.23g으로 하고 산화반응의 pH를 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 양이온성 전분을 제조하였다. 과산화수소의 양을 57.1g 대신 42.9g(건조전분에 대해 1.5%(w/w)), 촉매량을 0.06g으로 하여 동일하게 실험하였다. 제조된 양이온성 전분의 치환도 및 점도를 분석하였으며, 그 결과를 각각 표 7 에 나타낸다.The same method as in Example 2 except that the amount of hydrogen peroxide was 57.1 g (2% (w / w) based on dry starch), the amount of catalyst was 0.23 g according to the condition 4 of Table 1, and the pH of the oxidation reaction was changed. Cationic starch was prepared. The same experiment was carried out with the amount of hydrogen peroxide being 42.9 g (1.5% (w / w) for dry starch) instead of 57.1 g and the catalyst amount being 0.06 g. The degree of substitution and viscosity of the prepared cationic starch were analyzed, and the results are shown in Table 7, respectively.

산화반응 pH에 따른 양이온성 전분의 치환도 및 점도Degree of substitution and viscosity of cationic starch according to oxidation pH pHpH 8.58.5 9.59.5 10.510.5 치환도Degree of substitution 0.0100.010 0.0130.013 0.0110.011 점도Viscosity 12.512.5 15.515.5 14.514.5

비교예 1. HCl에 의한 산화반응에 의한 양이온성 전분 제조Comparative Example 1. Cationic Starch Preparation by Oxidation with HCl

표 1의 조건 5에 따라, 양성화제 첨가량을 변화시키면서 과산화수소 대신 HCl을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 양이온성 전분을 제조하였다. 촉매는 첨가하지 않았다. 즉, 2,3-에폭시프로필트리메틸 암모늄클로라이드를 14.1g 첨가하여 양성화 반응시킨 전분(치환도: 0.015)에, 건조 전분에 대해 염산을 2~5%(w/w) 처리하여 산화시킨 후 NaOH를 첨가하여 반응을 중단시켜 양이온성 전분을 제조하였다. 양성화제인 2,3-에폭시프로필트리메틸 암모늄클로라이드를 28.1g(양성화 반응 후 치환도: 0.30), 42.1g(양성화 반응 후 치환도: 0.45)을 사용하여 동일하게 실험하였다. 제조된 양이온성 전분의 치환도 및 점도를 분석하여 결과를 각각 표 8 및 표 9에 나타낸다. 염산 투입량이 증가할수록 점도는 감소하지만 4% 이상 첨가할 경우 양성화제 투입량(DS기준)에 따른 경향이 반전되는 현상을 관찰할 수 있었다.According to condition 5 of Table 1, cationic starch was prepared in the same manner as in Example 2 except for using HCl instead of hydrogen peroxide while varying the amount of protonating agent. No catalyst was added. In other words, 14.1 g of 2,3-epoxypropyltrimethyl ammonium chloride was added to the starch (substitution degree: 0.015), which was protonated, and then oxidized by treating 2-5% (w / w) of hydrochloric acid with dry starch, followed by oxidation of NaOH. The reaction was stopped by addition to produce cationic starch. 2,3-epoxypropyltrimethyl ammonium chloride, an amphoteric agent, was tested in the same manner using 28.1 g (substitution degree: 0.30) and 42.1 g (substitution degree: 0.45). The degree of substitution and viscosity of the prepared cationic starch were analyzed and the results are shown in Tables 8 and 9, respectively. As the amount of hydrochloric acid was increased, the viscosity decreased, but when 4% or more was added, the trend of the positive agent (DS standard) was reversed.

염산 및 양성화제 투입량에 따른 온도별 양이온성 전분의 치환도 변화Changes in the Degree of Substitution of Cationic Starch by Temperature and Hydrochloric Acid 양성화제투입량(g)(양성화반응 후 치환도)Amount of protonation agent (g) (degree of substitution after quantization reaction) HCl 투입량(%)HCl input (%) 22 33 44 55 14.1(0.015)14.1 (0.015) 0.0120.012 0.0110.011 0.0100.010 0.0100.010 28.1(0.030)28.1 (0.030) 0.0270.027 0.0260.026 0.0240.024 0.0250.025 42.1(0.045)42.1 (0.045) 0.0390.039 0.0390.039 0.0370.037 0.0370.037

염산 및 양성화제 투입량에 따른 온도별 양이온성 전분의 점도 변화Viscosity Variation of Cationic Starch by Temperature and Hydrochloric Acid 양성화제투입량(g)(양성화반응 후 치환도)Amount of protonation agent (g) (degree of substitution after quantization reaction) 온도(℃)Temperature (℃) HCl 투입량(%)HCl input (%) 22 33 44 55 14.1(0.015)14.1 (0.015) 3030 34003400 11201120 750750 383383 4040 16001600 495495 208208 185185 5050 12501250 330330 8787 119119 6060 11601160 295295 6565 8585 7070 940940 285285 4343 4242 8080 300300 200200 3535 3030 28.1(0.030)28.1 (0.030) 3030 28002800 670670 135135 9191 4040 12001200 350350 100100 7070 5050 950950 310310 6363 5252 6060 600600 293293 5252 4242 7070 355355 293293 3030 1717 8080 315315 105105 1616 1313 42.1(0.045)42.1 (0.045) 3030 30003000 360360 150150 7070 4040 14001400 220220 130130 5454 5050 900900 200200 110110 4545 6060 500500 185185 9393 3636 7070 380380 160160 5353 1818 8080 350350 6161 4141 1515

염산 투입량이 증가할수록 양이온성 전분의 점도가 저하되며, 치환도가 높아질수록 점도가 감소하였다. 그러나 측정온도를 50℃로 하였을 때, 염산 투입량을 5%까지 증가시키더라도 점도를 45 cps 이하로 낮출 수 없었다.As the amount of hydrochloric acid increased, the viscosity of the cationic starch decreased, and as the degree of substitution increased, the viscosity decreased. However, when the measurement temperature was set to 50 ° C., the viscosity could not be lowered to 45 cps or lower even when the amount of hydrochloric acid was increased to 5%.

비교예 2. 소디움 하이포클로라이트에 의한 산화반응에 의한 양이온성 전분 제조Comparative Example 2 Preparation of Cationic Starch by Oxidation with Sodium Hypochlorite

표 1의 조건 6에 따라, 과산화수소 대신 NaOCl 320g을 사용하여 pH 9.5에서 반응시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 양이온성 전분을 제조하였다. 촉매는 첨가하지 않았다. 즉, 2,3-에폭시프로필트리메틸 암모늄클로라이드로 양성화 반응시킨 전분에, NaOCl(유효염소:12%) 320g을 처리하여 산화시킨 후 소디움바이설파이트를 첨가하여 반응을 중단시켜 양이온성 전분을 제조하였다. 제조된 양이온성 전분의 치환도는 0.001이고 점도는 15cps 였다. 산화제로 NaOCl을 사용한 경우 점도는 감소하였으나 치환도 감소가 급격하였다.According to condition 6 of Table 1, cationic starch was prepared in the same manner as in Example 2 except for reacting at pH 9.5 using 320 g of NaOCl instead of hydrogen peroxide. No catalyst was added. In other words, cationic starch was prepared by oxidizing starch reacted with 2,3-epoxypropyltrimethyl ammonium chloride by treating with 320 g of NaOCl (effective chlorine: 12%) and adding sodium bisulfite to stop the reaction. . The degree of substitution of the cationic starch prepared was 0.001 and the viscosity was 15 cps. When NaOCl was used as the oxidizing agent, the viscosity decreased but the degree of substitution decreased rapidly.

실시예 5. 양성화 반응 및 산화 반응 순서에 따른 영향Example 5 Influence of Sequence of Protonation and Oxidation

표 1의 조건 7에 의해 실시예 2와 동일한 방법(양성화 반응 후 산화 반응)으로 양이온성 전분을 제조하였다.Cationic starch was prepared by the same method as Example 2 (oxidation reaction after a positive reaction) by the condition 7 of Table 1.

동일하게, 표 1의 조건 2에 따라, 산화반응을 먼저 수행한 후 양성화 반응을 수행하여 양이온성 전분을 제조하였다. 즉, 옥수수 전분 슬러리(22 보오메)를 pH 11.8, 온도 43℃로 조절한 다음 촉매인 황산구리를 0.08g 투입하였다. 여기에 과산화수소 57.1g을 투입하고 pH 9.5를 유지하면서 5.5시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료되면 소디움 바이설파이트 1.5g을 투입하여 미반응 과산화수소를 제거한 다음 염산을 첨가하여 중화시켰다. 여기에 2,3-에폭시프로필트리메틸 암모늄클로라이드를 23.4g 투입하면서 12시간 동안 양성화반응시켰다. 제조된 양이온성 전분의 치환도 및 점도를 분석하였으며, 그 결과를 표 10에 나타낸다. 양성화 반응 후 산화반응을 하는 것이 치환도를 유지할 수 있었다.Equally, according to condition 2 of Table 1, cationic starch was prepared by performing an oxidation reaction first and then performing a protonation reaction. That is, the corn starch slurry (22 ume) was adjusted to pH 11.8, 43 ° C temperature, and then 0.08 g of copper sulfate as a catalyst was added thereto. 57.1 g of hydrogen peroxide was added thereto and reacted for 5.5 hours while maintaining a pH of 9.5. When the reaction was completed, 1.5 g of sodium bisulfite was added to remove unreacted hydrogen peroxide, and then neutralized by adding hydrochloric acid. 23.4 g of 2,3-epoxypropyltrimethyl ammonium chloride was added thereto, followed by protonation for 12 hours. The degree of substitution and viscosity of the prepared cationic starch were analyzed and the results are shown in Table 10. Oxidation reaction after the positive reaction could maintain the degree of substitution.

반응순서에 따른 양이온성 전분의 치환도 및 점도Degree of Substitution and Viscosity of Cationic Starch According to Reaction Sequence 항목Item 양성화반응 후 산화반응Oxidation reaction after positive reaction 산화반응 후 양성화반응Protonation after oxidation 치환도Degree of substitution 0.0210.021 0.00550.0055 점도Viscosity 15.515.5 13.313.3

실시예 6. 양이온성 전분과 기존 산화전분을 이용한 종이의 물성 비교Example 6 Comparison of Properties of Paper Using Cationic Starch and Conventional Starch Oxide

표 1의 조건 8에 따라 양성화제의 첨가량을 15.3g, 25.4g,41.1g으로 달리하여 3종의 양이온성 전분을 제조하고 치환도 및 점도를 측정하였다. 치환도는 각각 0.010, 0.016, 0.03 이었고, 점도는 모두 약 12 cps였다. 제조된 3종의 양이온성 전분과 기존 산화전분(sunsize 3010, 삼양제넥스)을 이용해서 제조된 종이의 물성을 비교하였다.According to condition 8 of Table 1, three cationic starches were prepared by varying the amount of the positive agent to 15.3 g, 25.4 g, and 41.1 g, and the degree of substitution and viscosity were measured. The substitution degree was 0.010, 0.016, 0.03, respectively, and the viscosity was about 12 cps. The physical properties of paper prepared using three cationic starch prepared and conventional oxidized starch (sunsize 3010, Samyang Genex) were compared.

펄프로는 여수도 450mL CSF가 되도록 고해한 활엽수 표백펄프와 침엽수 표백펄프를 사용하였으며, 보류제로는 양이온성 폴리아크릴아미드(PAM), 충전물로는 탄산칼슘을 사용하였다.As a pulp, hardwood bleached pulp and conifer bleached pulp beaten to a Yeosu 450mL CSF were used. Cationic polyacrylamide (PAM) was used as a retention agent and calcium carbonate was used as a filler.

먼저 농도 10%인 전분 슬러리를 95℃에서 30분간 유지하여 호화하고, 온도 60℃의 항온수조에 보관하였다. 제조된 전분 호화액을 필름 코터를 이용하여 원지 위에 표면 사이징하였다. 이후 실린더 드라이어를 1회 통과시켜 건조하였으며, 같은 방법으로 이면을 표면 사이징한 후 건조하였다. 양면의 픽업량은 4 g/m2이 되도록 하였다. 표면 사이징한 종이는 항온, 항습 처리한 후 캘린더링을 하여 종이의물성을 비교하였다. 결과를 표 11에 나타낸다. 양이온성 전분으로 표면사이징한 종이는 산화전분으로 표면사이징한 종이에 비해 불투명도, 잉크밀도 및 광택도 향상효과가 우수하였다. 산화전분을 표면사이징할 경우에는 양이온성 전분을 이용한 경우에 비해 인장강도가 높게 나타났으나, 스티프니스는 양이온성 전분이 더욱 높았다. 이는 양이온성 전분이 산화전분에 비해 표면잔류성이 크다는 것을 의미한다.First, the starch slurry having a concentration of 10% was gelatinized at 95 ° C. for 30 minutes and stored in a constant temperature water bath having a temperature of 60 ° C. The prepared starch liquor was surface sized on paper using a film coater. Thereafter, the cylinder drier was passed through once, followed by drying the surface of the back surface in the same manner. The pickup amount of both surfaces was set to 4 g / m 2 . Surface-sized paper was calcined after constant temperature and humidity treatment to compare the physical properties of the paper. The results are shown in Table 11. The paper surface-sized with cationic starch improved the opacity, ink density and gloss better than paper surface-sized with oxidized starch. Surface sizing of the oxidized starch showed higher tensile strength than that of the cationic starch, but the stiffness was higher in the cationic starch. This means that cationic starch has a higher surface retention than oxidized starch.

양이온성 전분과 기존 산화전분을 이용한 종이의 물성 비교Comparison of Properties of Paper Using Cationic Starch and Conventional Starch Oxide 전분Starch 양이온성 전분 ICationic Starch I 양이온성 전분 IICationic Starch II 양이온성 전분 IIICationic Starch III 산화전분Starch oxide 치환도Degree of substitution 0.0100.010 0.0160.016 0.0300.030 -- 불투명도(%)Opacity (%) 81.4281.42 80.9780.97 80.4980.49 80.0180.01 광택도(%)Glossiness (%) 8.618.61 6.806.80 5.595.59 5.595.59 잉크밀도Ink density 1.281.28 1.261.26 1.251.25 1.251.25 인장강도 (Nm/g)Tensile Strength (Nm / g) 49.849.8 51.851.8 스티프니스(nNm)Stiffness (nNm) 0.500.50 0.410.41

[픽업량 : 5.5 g/m2][Pickup volume: 5.5 g / m 2 ]

실시예 7. 양이온성 전분과 산화전분의 표면잔류성 차이 분석Example 7 Analysis of Surface Residual Differences Between Cationic Starch and Oxidized Starch

실시예 6의 방법에 의해 표면 사이징한 종이를 공초점 주사현미경(CLSM)을 이용하여 양이온성 전분과 산화전분으로 표면 사이징한 종이 내부를 관찰하여 전분의 침투깊이 분석함으로써 전분의 표면 잔류성 차이를 확인하였다.Using the confocal scanning microscope (CLSM), the paper sized by the method of Example 6 was observed inside the paper sized by cationic starch and oxidized starch, and the penetration depth of starch was analyzed to confirm the difference in surface residuals of starch. It was.

아크릴오렌지로 염색된 양이온성 전분과 산화전분을 각각 동일한 원지(평량: 159 g/m2)에 표면 사이징(픽업량: 9.2 g/m2)하고 침투깊이를 CLSM으로 촬영한 결과(도 1 및 도 2), 표면 잔류성이 우수함을 알 수 있었다. 또한 이온성 전분 필름 층의 밀도가 높았으며, 인쇄시 잉크의 침투가 감소함으로써 잉크의 뒤비침 현상도 경감시킬 수 있다.Cationic starch and oxidized starch stained with acryl orange were surface-sized (pickup amount: 9.2 g / m 2 ) on the same paper (basic weight: 159 g / m 2 ), respectively, and the penetration depth was photographed by CLSM (FIG. 1 and 2, it was found that the surface residual property is excellent. In addition, the ionic starch film layer had a high density, and the penetration of the ink during printing was reduced, thereby reducing the reflection of the ink.

실시예 8. 양이온성 전분과 산화전분의 종이 흡착율 평가Example 8 Evaluation of Paper Adsorption Rate between Cationic Starch and Oxidized Starch

표면 사이징한 파지의 재활에 따르 초지 효율을 평가하기 위하여, 450mL CSF로 고해된 활엽수 표백펄프와 침엽수 표백펄프를 7:3의 비율로 혼합하였다. 원지( 평량 75 g/m2)에 양면 픽업량이 일정하도록 양이온성 전분 혹은 산화전분을 표면사이징한 후 건조한 종이를 해리기를 이용하여 농도 2%, 온도 40 ℃의 조건에서 해리하고, 이를 고농도 펄퍼에서 위에서 준비한 펄프와 7:3의 비율로 혼합한 후 40 ℃에서 60분간 교반한 후 지료의 용수 내로 용출된 전분량을 분광학적으로 측정하였다.In order to evaluate the papermaking efficiency according to the rehabilitation of surface-sized phage, hardwood bleached pulp and conifer bleached pulp beaten with 450 mL CSF were mixed at a ratio of 7: 3. After surface sizing cationic starch or oxidized starch so that the amount of double-sided pickup is constant on the base paper (Basic weight 75 g / m 2 ), the dissociated paper is dissociated using a dissociator at a concentration of 2% and a temperature of 40 ° C. The pulp prepared above was mixed at a ratio of 7: 3, stirred at 40 ° C. for 60 minutes, and the amount of starch eluted into the water of the stock was measured spectroscopically.

양이온성 전분과 산화전분으로 표면 사이징된 파지를 재활용할 경우 백수 중에 용출되는 전분의 비율을 측정하여 도 3에 나타낸다. 또한 이로 인한 백수의 COD 부하를 측정하여 도 4에 나타낸다. 산화전분은 60% 이상 백수에 용출되나 양이온성 전분은 용출 비율이 20% 미만이었다.In the case of recycling surface-sized phage with cationic starch and oxidized starch, the ratio of starch eluted in white water is measured and shown in FIG. 3. In addition, the resulting COD load of white water is measured and shown in FIG. 4. Starch oxide was eluted over 60% in white water, but cationic starch was less than 20%.

실시예 8 양이온성 전분과 산화전분의 미세분 및 충전물 보류 특성 비교Example 8 Comparison of Fine and Fill Retention Characteristics of Cationic Starch and Oxidized Starch

실시예 7의 방법에 의해 조성된 지료에 충전물을 15%, 20%, 25%씩 투입하고, 보류제를 0.03% 투입하였다. 실시예 6의 방법에 의해 표면 사이징한 종이를 DDJ(Dynamic Drainage Jar; 풍림상사, 한국)를 이용하여 미세분과 충전물 보류도를 측정하여 도 5에 나타낸다. 양이온성 전분으로 표면 사이징한 파지를 이용한 경우 미세분과 충전물의 보류효과가 산화전분에 비해 5%와 15% 높다는 것이 확인되었다.Into the stock formed by the method of Example 7, 15%, 20%, and 25% of a filler was added, and 0.03% of a retention agent was added. The surface of the paper sized by the method of Example 6 was measured in DDJ (Dynamic Drainage Jar; Poonglim Co., Korea) to measure the fine powder and the filler retention degree, and are shown in FIG. 5. When surface-sized phages were used with cationic starch, it was confirmed that the retention effect of fines and fillers was 5% and 15% higher than starch oxide.

본 발명에 따른 양이온성 전분은 종이 표면 사이징에 이용하였을 때, 지필 내부로의 침투가 적어 표면강도 불투명도 및 인쇄적성 개선효과가 있고, 파지 재활용시 용출되는 전분량이 감소되어 초지계의 음이온성 트래쉬 부하를 낮출 수 있으므로 COD 부하를 저하시킬 수 있다.Cationic starch according to the present invention, when used for paper surface sizing, less penetrating into the paper, thereby improving the surface strength opacity and printability, and the amount of starch eluted during waste paper recycling reduced the anionic trace of the paper system Since the load can be lowered, the COD load can be lowered.

Claims (3)

(정정)(correction) 미호화 전분을 양성화 반응시켜 양이온성 전분을 제조한 후에,After cationic starch is reacted to produce cationic starch, 산화제로 과산화수소를 사용하여 pH 7.5~12.0 조건하에서 상기 양이온성 전분을 산화 반응시키는 것으로 이루어지는, 종이 표면 사이징용 양이온성 전분을 제조하는 방법.A method of producing a cationic starch for paper surface sizing, which comprises oxidizing the cationic starch under pH 7.5 to 12.0 using hydrogen peroxide as an oxidizing agent. 제1항에 있어서, 상기 과산화수소가 건조 전분에 대해 0.5~3%(w/w) 사용되는 것으로 이루어지는 제조방법.The method according to claim 1, wherein the hydrogen peroxide is used in an amount of 0.5 to 3% (w / w) based on dry starch. 제1항에 있어서, 상기 산화 반응이 금속촉매 존재하에서 수행되는 방법.The method of claim 1, wherein the oxidation reaction is carried out in the presence of a metal catalyst.
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