KR100472388B1 - 사이징 조성물 - Google Patents

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KR100472388B1
KR100472388B1 KR10-2001-7012858A KR20017012858A KR100472388B1 KR 100472388 B1 KR100472388 B1 KR 100472388B1 KR 20017012858 A KR20017012858 A KR 20017012858A KR 100472388 B1 KR100472388 B1 KR 100472388B1
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Abstract

본 발명은 종이 사이징, 셀룰로오스 반응성 사이징제, 최대 10,000의 분자량을 갖는 양이온 화합물 및 비-이온성 화합물을 함유한 무수 사이징 조성물 및 수성 사이징 조성물에 관계한다. 또한 본 발명은 상기 조성물의 제조방법 및 용도에 관계한다.

Description

사이징 조성물{SIZING COMPOSITION}
본 발명은 종이 사이징 및 무수 조성물과 셀룰로오스 반응성 사이징제 수성 조성물, 그 제조방법 및 용도에 관계한다.
알킬 케텐 이합체(AKD) 및 알케닐 숙신산 무수물(ASA)에 기초한 셀룰로오스 반응성 사이징제는 종이 및 판지에 수성 액체에 의한 습윤 및 침투에 대한 내성을 부여하기 위해서 중성 또는 약 알카리성 원액 pH에서 제지공정에 널리 사용된다. 셀룰로오스 반응성 사이징제에 기초한 종이 사이징제는 수성상과 미세분할된 입자 또는 분산된 사이징제 소적을 함유한 분산물 형태로 제공된다. 이러한 분산물은 고분자량의 양쪽성 또는 양이온성 폴리머, 예컨대 양이온성 전분, 폴리아민, 폴리아미드아민 또는 비닐 부가반응 폴리머와 조합으로 음이온 화합물, 예컨대 나트륨 리그노술페이트로 구성된 분산제를 써서 보통 제조된다. 그러나 이러한 분산물은 매우 적은 고형물 함량에서조차 불량한 안정성과 높은 점성을 보이므로 저장 및 사용시 분산물 취급이 곤란하다. 추가 결점은 제품이 저농도 분산물로서 공급되어야 하므로 활성 사이징제 운송 비용이 증가되고 분산물의 수성 성분에 의해 점유되는 부피가 크므로 저장 비용도 증가된다.
US 5176748 은 ASA, 양이온 가용성 분산제 및 비이온성 계면활성제를 함유한 사이징 조성물에 관계한다. 사용된 양이온 분산제는 50,000 정도의 분자량을 갖는 디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드(Polydadmac)와 같은 고분자량 양이온 분산제이다.
EP 220941 A1 은 케텐 이합체, 폴리에테르와 같은 캡슐화제 및 폴리아민과 같은 양이온성 폴리머를 포함하는 고체 조성물에 관계한다.
US 4743303 은 비이온성 계면활성제와 양이온성 분산제를 포함하는 합성 사이징제와 로진 수성 분산물을 발표한다.
EP 707110 A1 은 유화제와 음이온성 고분자량 안정화제를 포함하는 알케닐숙신 에멀젼 사이징제에 관계한다.
조성물 사용 전에 이들은 수성상 존재하에서 유화된다. 입자크기 감소를 위해서 전단력이 필요하다. 그러므로 본 발명의 장점은 유화/분산 성질을 개선시키는 것이다. 또다른 장점은 수성상에 쉽고 빠르게 분산되는 무수 사이징 조성물을 사용하면서 양호하고 개선된 사이징 효과를 달성하는 것이다. 통상의 사이징 분산물에 관련된 안정성 문제 또한 무수 사이징 조성물을 제공함으로써 극복된다.
본 발명에 따라서 청구항에 따른 무수 조성물을 사용하여 균질화가 개선될 수 있음이 발견되었다. 특히, 본 발명은 분산제로서 작용하는 최대 10,000 의 분자량을 갖는 양이온 화합물과 비이온성 화합물을 포함한 셀룰로오스 반응성 사이징제 무수 조성물에 관계한다. 본 발명의 사이징 조성물은 쉽게 균질화되므로 전단력 사용을 최소화한다. 추가로 본 발명은 셀룰로오스 반응성 사이징제 수성 조성물과 그 제조방법 및 용도에도 관계한다.
본 발명의 조성물은 분산물에서 물을 배제시킴으로써 운송비용을 감소시킬 수 있게 한다. 따라서 본 발명은 경제적 및 기술적으로 잇점을 제공한다.
수성 조성물은 셀룰로오스 반응성 사이징제 수성 분산물을 의미한다. 따라서 수성 분산물 또는 수성 조성물은 무수 사이징제 조성물을 유화 또는 균질화 시켜서 수득된다.
본 발명에 따른 셀룰로오스 반응성 사이징제는 당해분야에서 공지된 셀룰로오스 반응성 사이징제로부터 선택될 수 있다. 사이징제는 소수성 케텐 이합체, 케텐 멀티머, 산 무수물, 유기 이소시아네이트, 카바모일 클로라이드, 및 이의 혼합물, 특히 케텐 이합체와 산 무수물, 더더욱 케텐 이합체에서 선택된다. 적합한 케텐 이합체는 화학식 1 구조를 가지며, R1와 R2 는 포화 또는 불포화 탄화수소, 보통 포화 탄화수소로서 탄화수소는 8 내지 36 개, 특히 12 내지 20개의 탄소원자를 가지는 직쇄 또는 측쇄형 알킬기, 예컨대 헥사데실과 옥타데실이다. 적합한 산 무수물은 화학식 2를 가지며, R3 및 R4 는 8 내지 30개의 탄소원자를 함유한 포화 또는 불포화 탄화수소이며, 혹은 R3 및 R4 는 -C-O-C- 부분과 함께 5각 링 또는 6각 링을 형성하며, 이들은 최대 30개의 탄소원자를 함유한 탄화수소기로 치환된다. 산 무수물의 예는 알킬 및 알케닐 숙신산 무수물, 특히 이소옥타데센일 숙신산 무수물이다.
적합한 케텐 이합체, 산 무수물 및 유기 이소시아네이트는 US 4,522,686 에 발표된 화합물을 포함한다. 적합한 카바모일 클로라이드의 예는 US 3,887,427에 발표된다.
셀룰로오스 반응성 사이징제에 추가적으로 사이징 분산물을 비-셀룰로오스 반응성 사이징제를 포함할 수도 있다. 이러한 형태의 사이징제의 예는 로진(보강 로진 또는 에스테르화 로진), 왁스, 지방산 및 레진산 유도체, 예컨대 지방 아미드와 천연 지방산의 글리세롤 트리에스테르와 같은 지방 에스테르를 포함한다.
본 발명에서 포함되는 양이온 화합물은 동일 또는 상이한 형태의 하나 이상의 양이온 기를 함유하며 한 개의 양이온기를 갖는 양이온 화합물과 두 개 이상의 양이온기를 갖는 양이온 화합물, 즉 양이온성 다가전해질을 포함한다. 적합한 양이온기의 예는 술포늄기, 포스포늄기, 일차, 이차 및 삼차 아민의 산 부가염, 아미노기 및 4차 암모늄기를 포함하며, 예컨대 염화메틸, 디메틸 술페이트, 벤질 클로라이드, 아민, 아미노기의 산 부가염 및 4차 암모늄기를 포함한다. 양이온 다가전해질은 넓은 범위의 치환도를 가지며; 양이온 치환도(DSc)는 0.01 내지 1.0, 특히 0.1 내지 0.8, 더더욱 0.2 내지 0.6 이다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 양이온 유기 화합물은 계면활성제 또는 분산제로서 기능을 할 수 있는 양이온 화합물을 포함한다. 특히 양이온 화합물은 계면활성제이다. 양이온 계면활성제는 9 내지 30개의 탄소원자를 함유한 탄화수소기를 포함한 일차, 이차, 삼차 및 사차 암모늄 화합물에서 선택될 수 있다. 추가로 선호되는 양이온 계면활성제는 화학식 R4N+ X- 의 화합물로서, R 은 (ⅰ) 수소; (ⅱ) 1 내지 30개, 특히 1 내지 22개의 탄소원자를 갖는 탄화수소기, 특히 지방족 알킬기; (ⅲ) 최대 30개, 특히 4 내지 22개의 탄소원자를 가지며 산소 또는 질소와 같은 헤테로원자나 카르보닐 및 아실옥시기와 같은 헤테로원자 함유기가 삽입된 탄화수소기, 특히 지방족 알킬기이며; 상기 R 의 적어도 하나, 특히 3개 이상, 더더욱 모두는 탄소원자를 포함하고; 상기 R 의 적어도 하나, 특히 적어도 둘은 7 개이상, 특히 9 개 이상, 더더욱 12 개 이상의 탄소원자를 포함하고; X- 는 할라이드(염소이온과 같은)와 같은 상대 이온이거나 분산제의 상대이온 화합물에 존재하는 기이며, 계면활성제는 화학식 R3N 의 양성자 첨가된 아민이다(R, N 은 위와 동일한 의미이다). 적당한 계면활성제의 예는 디옥틸디메틸암모늄 클로라이드, 디데실디메틸암모늄 클로라이드, 디코코디메틸암모늄 클로라이드, 코코벤질디메틸암모늄 클로라이드, 코코(분별된)벤질디메틸암모늄 클로라이드, 옥타데실 트리메틸암모늄 클로라이드, 디옥타데실디메틸암모늄 클로라이드, 디헥사데실 디메틸암모늄 클로라이드, 디(수첨된 수지)디메틸암모늄 클로라이드, 디(수첨된 수지)벤질메틸암모늄 클로라이드, (수첨된 수지)벤질디메틸암모늄 클로라이드, 디올레일디메틸암모늄 클로라이드, 디(에틸렌 헥사데칸카르복실레이트)디메틸암모늄 클로라이드를 포함한다. 선호되는 양이온 계면활성제는 9 내지 30개의 탄소원자 함유 탄화수소기를 적어도 하나 포함하는 화합물, 특히 4차 암모늄 화합물을 포함한다.
선호되는 양이온 계면활성제는 9 내지 30개, 특히 12 내지 22개의 탄소원자 함유 탄화수소기, 특히 지방족 알킬을 적어도 하나 포함하는 4차 디- 및 폴리- 암모늄 화합물을 포함한다. 이러한 형태의 계면활성제의 예는 N-옥타데실-N-디메틸-N'-트리메틸-프로필렌-디암모늄 클로라이드를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 양이온 다가전해질은 저분자량의 양이온 유기 폴리머(분해된), 예컨대 전분과 구아르검과 같은 다당류에서 유도된 폴리머, 양이온성 폴리우레탄과 같은 양이온성 축합 생성물, 폴리아미드아민(예, 폴리아미드아민-에피클로로히드린 공중합체), 폴리아민(예, 디메틸아민-에피클로로히드린 공중합체), 디메틸아민-에틸렌아민-에피크롤로히드린 공중합체, 암모니아-에틸렌디클로라이드 공중합체, 양이온기를 갖는 모노머로부터 형성되는 비닐 부가중합 폴리머(예, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 디알킬아미노알킬 아크릴레이트, 메타크릴레이트 및 아크릴아미드(예, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트와 메타크릴레이트)의 호모폴리머와 공중합체)를 포함하며, 상기 모노머는 아크릴아미드, 알킬 아크릴레이트, 스티렌 및 아크릴로니트릴을 포함한 비-이온성 모노머와 이러한 모노머의 유도체 및 비닐 에스테르와 공중합되며 산 부가염 또는 4차 암모늄염으로서 존재한다.
양이온 유기 화합물의 분자량은 최대 10,000, 보통 최대 5,000, 특히 최대 3,000, 더더욱 최대 800이다. 분자량의 하한값은 약 200이다. 적당한 양이온 계면활성제는 최대 3,000의 분자량을 가지며 200 내지 800 의 분자량을 가지는 양이온 계면활성제가 선호된다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 비-이온성 화합물은 계면활성제 또는 분산제로서 작용할 수 있는 비-이온성 화합물을 포함한다. 비-이온성 화합물은 폴리알킬렌 옥사이드 에테르 또는 폴리알킬렌 옥사이드 에스테르 또는 이의 혼합물을 포함한다. 비-이온성 화합물은 폴리알킬렌 옥사이드 부분과 지방족 부분을 포함한다. 비-이온성 화합물의 폴리알킬렌 옥사이드 부분은 하나 또는 상이한 알킬렌 옥사이드 단위를 함유할 수 있다. 비-이온성 화합물은 3개 이상, 4 내지 10개, 특히 5 내지 60개, 더더욱 5 내지 50개의 알킬렌 옥사이드 단위를 포함한다. 일반적인 알킬렌 옥사이드 단위는 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드이다. 보통 에스테르 또는 에테르기에 의해서 폴리알킬렌, 옥사이드 부분에 연결된 비-이온성 화합물의 지방족 부분은 측쇄형, 직쇄형 또는 고리형이다. 보통 지방족 부분은 4개 이상의 탄소원자를 함유한 알킬 또는 알케닐기이다. 적합한 비-이온성 화합물은 에톡실화된 지방 에테르, 지방 에스테르 또는 노닐페놀이며 실리콘 글리콜 폴리머는 일례이다. 비-이온성 화합물의 추가적인 예는 다음에서 발표된다 : Ullman's Encyclopaedia of Chemical Technology. 4 Edition, Volume 23, pages 506-523 and Handbook of industrial surfactants, second edition 1997, Gower Publishing Limited.
본 발명에 따른 무수 조성물과 수성 조성물에 존재하는 양이온 화합물과 비-이온성 화합물의 양은 양이온 및 비-이온성 물질의 종류 및 전하밀도, 사이징제의 종류, 결과 분산물의 필요한 양이온성 및 고체 함량에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 무수 조성물 및 수성 조성물에서 양이온 화합물은 사이징제에 대해서 최대 100중량%, 보통 0.1 내지 20중량%, 특히 1 내지 10중량%, 더더욱 2 내지 7중량%의 양으로 존재하며 비-이온성 화합물은 사이징제에 대해서 최대 100중량%, 보통 0.1 내지 20중량%, 특히 0.2 내지 10중량%, 더더욱 0.3 내지 6중량%의 양으로 존재한다.
본 발명에 따르면 사이징 조성물은 무수성이다. 무수성이란 소량의 물이 존재할 수 있음을 의미하고 물의 함량은 0 내지 10중량%, 특히 5% 미만, 더더욱 2중량% 미만이다. 물을 함유하지 않는 조성물이 가장 선호된다.
한 구체예에서 사실상 무수 조성물은 로진 또는 로진 유도체가 본질적으로 없다. 본질적으로 없다는 말은 본질적으로 무수 조성물을 분산시킨 후 수득되는 수성 조성물은 5중량% 미만, 특히 2중량% 미만의 로진 또는 로진 유도체를 함유함을 의미한다. 로진 또는 로진 유도체를 함유하지 않는 무수 조성물이 가장 선호된다.
조성물은 50중량% 이상의 양으로 셀룰로오스 반응성 사이징제를 함유하며, 특히 80 내지 99.8 중량%, 더더욱 90 내지 99.7 중량% 의 사이징제 함량을 갖는다.
본 발명에 따르면 셀룰로오스 반응성 사이징제 수성 조성물은 최대 10,000의 분자량을 갖는 양이온 화합물과 비-이온성 화합물을 포함한다. 본 발명의 수성 조성물은 높은 고체 함량으로 제조되며 저장시 매우 양호한 안정성을 보이며 점도가 적다. 따라서 본 발명은 사이징 분산물에 개선된 저장 안정성, 더 높은 고체 함량 또는 더 낮은 점도를 제공한다. 본 발명의 수성 조성물의 추가 장점은 매우 개선된 희석 안정성으로서, 사이징제 입자 또는 소적의 응집이 적으므로 사이징 효과가 적은 큰 응집체 수준이 낮으며 제지기상에 소수성 사이징제 침적이 적으며 와이어 오염성이 적으므로 제지기 보수 필요성이 감쇠된다 본 발명의 수성 조성물은 1 내지 60%의 사이징제 함량을 가질 수 있다. 본 발명의 케텐 이합체 사이징제 함유 조성물은 5 내지 50중량%, 특히 10 내지 35중량%의 케텐 이합체 함량을 가질 수 있다. 산 무수물 사이징제 함유 분산물 또는 에멀젼은 0.1 내지 30중량%, 특히 1 내지 20중량%의 산 무수물 함량을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 셀룰로오스 반응성 무수 사이징제 조성물은 수성상의 존재하에서 쉽게 균질화될 수 있음이 발견되었다. 종래의 분산물 제조공정에 비해서 더 적은 에너지와 더 낮은 전단력이 필요하며 단순화된 시설이 사용될 수 있다. 본 발명의 무수 조성물은 사이징제를 용융하고 거기에 비-이온성 화합물과 양이온 화합물을 첨가하여 제조될 수 있다. 또다른 구체예에 따르면 사이징제를 용융하고 양이온 화합물을 첨가하여 무수 조성물이 제조된다. 이와 같이 형성된 조성물은 비-이온성 화합물을 포함한 수성상의 존재하에서 유화된다. 용융물 냉각수 고체 펠렛이 형성된다. 사이징제 수성 조성물 또는 분산물은 사이징제가 액체 형태로 존재하는 온도, 특히 20 내지 95℃ 까지 수성상을 가열하여 수득될 수 있다. 따라서 본 발명의 또다른 구체예는 무수 조성물이 수성상의 존재하에서 유화되는 셀룰로오스 반응성 사이징제 수성 조성물 제조방법에 관계한다. 또다른 구체예는 최대 10,000의 분자량을 갖는 양이온 화합물과 셀룰로오스 반응성 사이징제를 포함하는 무수 사이징 조성물이 비-이온성 화합물을 함유한 수성상의 존재하에서 유화되는 셀룰로오스 반응성 사이징제 수성 분산물 제조방법이다. 본 발명의 무수 조성물은 0.1 내지 90중량%, 특히 0.1 내지 50중량%의 사이징제 함량을 갖는 수성 조성물 또는 분산물을제공하는 양으로 수성상에 첨가된다. 수성상에 무수 조성물을 첨가한 후 형성된 수성 조성물은 압력하에서 유화되어 분산물이 형성된다. 사이징 조성물은 사용 지점 또는 그밖의 장소에서 유화된다. 이 방법은 케텐 이합체 에멀젼 제조시 특히 좋다. 따라서 저장 안정성 무수 사이징 조성물의 제공은 경제적 및 기술적으로 장점을 제공한다. 무수 사이징 조성물은 다양한 형태의 펠렛으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물에 존재하는 성분, 즉 셀룰로오스 반응성 사이징제, 양이온 화합물 및 비-이온성 화합물은 위에서 정의된 바와 같다.
본 발명에 따른 조성물 및 분산물은 셀룰로오스 섬유를 사용하여 종이를 제조할 때 사용될 수 있으며 표면 사이징 및 내부 또는 원액 사이징용으로 사용될 수 있다. "종이"는 종이뿐만 아니라 보오드 및 판지와 같이 판 및 웹 형태의 셀룰로오스 기초 제품을 포함한다. 원액은 광물 충진재와 조합으로 셀룰로오스 섬유를 함유하며 셀룰로오스 섬유의 함량은 건조 원액에 대해서 50중량% 이상이다. 광물 충진재의 예는 카올린, 차이나점토, 이산화티타늄, 석고, 탈크, 천연 및 합성 탄산 칼슘, 초크, 연마 대리석 및 침전된 탄산칼슘을 포함한다. 본 발명은 또한 위에서 정의된 수성 분산물이 표면 또는 원액 사이징제로서 사용되는 종이를 형성하기 위해서 셀룰로오스 섬유와 충진재를 함유한 원액에 첨가되거나 사이징 프레스에서 표면 사이징제로서 종이 표면에 적용되는 셀룰로오스 반응성 사이징제의 양은 셀룰로오스 섬유 및 충진재의 건조 중량에 대해서 0.01 내지 1.0중량%, 특히 0.05 내지 0.5중량% 이고, 투여량은 사이징된 펄프 또는 종이의 품질, 사용된 셀룰로오스 반응성 사이징제, 필요한 사이징 수준에 달려있다.
보유제, 알루미늄 화합물, 염료, 습강도 수지, 광학적 명도제와 같은 제지공정에서 원액에 통상 첨가되는 약품이 본 발명의 조성물에서 사용될 수 있다. 알루미늄 화합물의 예는 명반, 알루미네이트 및 폴리알루미늄 화합물(폴리염화 알루미늄 및 폴리황산 알루미늄)을 포함한다. 보유제의 예는 양이온 폴리머, 유기 폴리머와 조합된 음이온 무기물질, 예컨대 양이온 폴리머와 조합으로 벤토나이트, 양이온 폴리머 또는 양이온 및 음이온 폴리머와 조합으로 실리카 기초졸을 포함한다. 양이온 폴리머를 포함한 보유제와 조합으로 본 발명의 수성 조성물 또는 분산물이 사용될 때 양호한 원액 사이징이 이루어진다. 적합한 양이온 폴리머는 양이온 전분, 구아르검, 아크릴레이트 기초 및 아크릴아미드 기초 폴리머, 폴리에틸렌이민, 디시안디아미드포름알데히드 수지, 폴리아민, 폴리아미노아민, 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드)를 포함한다. 양이온 전분 및 양이온 아크릴아미드 기초 폴리머가 단독으로 또는 다른 물질과 조합으로 선호된다. 한 구체예에서 본 발명의 분산물은 양이온 폴리머와 음이온 실리카 기초 입자를 포함하는 보유 시스템과 조합으로 사용된다. 본 발명의 수성 조성물 또는 분산물은 양이온 폴리머의 첨가 전, 후, 사이, 또는 동시에 첨가될 수 있다. 혼합물을 원액에 도입하기 전에 양이온 전분이나 양이온 아크릴 아미드 기초 폴리머와 같은 양이온 폴리머 또는 음이온 실리카 기초 물질로 구성된 보유제와 무수 조성물을 균질화시켜 수득된 사이징 분산물을 미리 혼합할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 무수 사이징 조성물을 수용액으로 유화시켜서 원액에 도입하기 직전에 수성 조성물 또는 분산물이 제조될 수 있다.
실시예 1
본 발명에 따른 수성 사이징 조성물의 사이징 효과가 평가된다. 4.0g 양이온 아민(디(수첨된 수지)디메틸암모늄 클로라이드, Querton 442, Akzo Nobel 상품명) 및 1.5g 비-이온성 화합물(7개의 에틸렌 옥사이드 단위와 11 탄소함유 알킬 부분을 갖는 폴리에틸렌 옥사이드 알킬, Berocell 537)을 94.5g 의 AKD와 용융시킴으로써 AKD 분산물이 제조된다. 용융물을 응고시켜 펠렛을 형성한다. 50g 의 펠렛을 60℃ 물에 첨가하고 용융시킨다. 분산물 제조를 위해서 15,000 rpm에서 Ultra Turrax 믹서가 60초간 사용된다.
실험실 규모의 표준 방법 SCAN-C23X에 따라 종이 쉬이트가 제조된다. 사용된 제지원액은 80% 표백된 자작나무와 20% 초크를 함유하고 여기에 0.3g/ℓ Na2SO4*10 H2O 가 첨가된다. 원액 농도는 0.5%이고 pH 는 8.0이다. 원액에 별도로 첨가되며 양이온 전분과 음이온 알루미늄 변성 실리카졸을 포함하는 시판 보유 및 탈수 시스템 CompozilTM 과 조합으로 사이징 분산물이 사용되고; 양이온 전분은 건조원액에 대해서 7㎏/톤의 양으로, 실리카졸은 건조원액에 대해서 SiO2로 계산시 0.8㎏/톤의 양으로 첨가된다.
TAPPI 표준 T441 OS-63 에 따라 측정된 Cobb 값은 건조원액에 대해 0.6㎏/톤의 AKD 첨가량에서 17 g/㎡ 이다. 이러한 Cobb 값은 본 발명에 따른 사이징 조성물 사용시 종이의 사이징 효과가 양호함을 나타낸다.
실시예 2
무수 사이징 조성물로부터 수성 분산물을 제조함으로써 분산물 제조 용이성이 평가된다. 본 발명의 분산물은 a) 양이온 아민(디(수첨된 수지)디메틸암모늄 클로라이드, Querton 442, Akzo Nobel)과 가변적인 양이 비-이온성 화합물(7 에틸렌 옥사이드 단위와 11 탄소함유 알킬부분을 갖는 폴리에틸렌 옥사이드 알킬, Berocell 537)은 함유한 무수 AKD 조성물을 유화시키고(테스트 C1-C3) b) 양이온 아민 함유 무수 AKD 조성물을 유화시키고 유화전에 수성상에 다양한 양의 비-이온성 화합물이 첨가됨으로써 제조된다. 공지 기술에 따른 기준 무수 사이징 조성물이 평가된다(AKD, 양이온 아민 함유, A,B). 본 발명의 경우에 AKD 왁스는 AKD 에 대해서 2,4 중량% 양이온 전분 및 1,2,3 중량% 비-이온성 화합물과 혼합된다.
테스트 C1-C3에서 비-이온성 화합물이 무수 사이징 조성물에 포함된다. 테스트 D1-D3에서 비-이온성 화합물은 수성상에 존재한다. 테스트 E에서 AKD, AKD 에 대해서 0.9중량%의 56 프로필렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드 단위 함유 비-이온성 화합물(Pluronic PE 10500) 및 AKD 에 대해서 0.4 중량%의 Polydadmac FL45C (분자량: 200,000 ∼500,000)을 포함한 무수 사이징 조성물이 평가된다.
AKD를 용융시키고 양이온 아민과 비-이온성 화합물을 첨가하거나 단지 양이온 아민을 첨가하고 용융물 냉각후 고체 펠렛을 형성함으로써 무수 AKD 조성물이 제조된다. 공지 기술의 기준 조성물은 양이온 아민과 AKD를 함유한 펠렛으로 제조되며, 이것은 나트륨 나프탈렌 술포네이트 함유 수성상에서 유화되거나 (A) 상기 술포네이트가 없는 수성상에서 유화된다.
수성상을 약 70℃로 가열하고 수성상에 펠렛형태의 무수 AKD 조성물을 첨가하여 분산물이 제조된다. 첨가후 15,000 rpm 의 속도에서 Ultra Turrax 믹서가 균질화/유화에 사용된다. 혼합시간은 5 내지 180초이다. 입자 크기는 Malvern Mastersizer 에 의해 측정된다.
분산시간(초) A B C1 C2 C3 D1 D2 D3 E
5 15 ＞100 8.6 7.3 7.3 7.7 8.6 5.7 4.4
15 6.8 7.5 5.6 5.7 4.8 5.3 4.9 4.3 5.6
30 4.8 5.2 4.3 4.1 2.3 4.6 3.9 3.2 3.3
60 3.7 3.5 3.0 1.9 1.2 2.9 2.5 1.4 4.1
180 1.1 0.8 1.0 0.9 0.7 1.3 0.8 0.7 4.5
입자크기는 50부피%에 대한 것으로 마이크론 단위이다.
표1은 수성상 또는 AKD 펠렛에 비-이온성 계면활성제를 첨가함으로써 입자크기가 빠르게 감소되며 따라서 분산물 형성에 필요한 시간 및 에너지가 감소됨을 보여준다. E 의 경우에 입자크기가 빠르게 감소되지만 3.3 마이크론 이하의 입자는 획득되지 않으므로 허용할 수 없다.

Claims (16)

  1. 셀룰로오스 반응성 사이징제 무수 조성물에 있어서, 셀룰로오스 반응성 사이징제가 케텐 이합체이며, 상기 조성물은 9 내지 30개의 탄소원자 함유 산화수소기를 하나 이상 포함한 일차, 이차, 삼차 또는 4차 암모늄 화합물에서 선택된 최대 10,000의 분자량을 갖는 양이온 계면활성제, 그리고 폴리알킬렌 옥사이드 그리고 지방족 성분을 포함하는 비-이온성 화합물을 포함하며, 상기 조성물은 본질적으로 로진 및 로진 유도체를 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 반응성 사이징제 무수 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 양이온 계면활성제는 사이징제에 대하여 중량으로 0.1 내지 20%의 양으로 존재하며, 그리고 비-이온성 화합물은 사이징제에 대하여 중량으로 0.1 내지 20%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 무수 조성물.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 양이온 계면활성제가 200 내지 800의 분자량을 가짐을 특징으로 하는 무수 조성물.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 양이온 계면활성제가 디옥틸디메틸암모늄 클로라이드, 디데실디메틸암모늄 클로라이드, 디코코디메틸암모늄 클로라이드, 코코벤질디메틸암모늄 클로라이드, 코코(분별된)벤질디메틸암모늄 클로라이드,옥타데실 트리메틸암모늄 클로라이드, 디옥타데실디메틸암모늄 클로라이드, 디헥사데실 디메틸암모늄 클로라이드, 디(수첨된 수지)디메틸암모늄 클로라이드, 디(수첨된 수지)벤질메틸암모늄 클로라이드, (수첨된 수지)벤질디메틸암모늄클로라이드, 디올레일디메틸암모늄 클로라이드, 디(에틸렌 헥사데칸카르복실레이트)디메틸암모늄 클로라이드, 또는 N-옥타데실-N-디메틸-N'-트리메틸-프로필렌-디암모늄 디클로라이드에서 선택됨을 특징으로 하는 무수 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 케텐 이합체 사이징제는 중량으로 50% 이상의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 무수 조성물.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서, 양이온 계면활성제는 화학식 R4N+X-을 갖는 계면활성제로부터 선택되며, 여기서 R 그룹은 독립적으로 (ⅰ) 수소 ; (ⅱ) 1 내지 30개의 탄소원자를 갖는 탄화수소기; 그리고 (ⅲ) 최대 30개의 탄소원자를 가지며 하나 이상의 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유기가 삽입된 탄화수소 그룹이며, 여기서 하나 이상의 R 그룹은 9 내지 30 개의 탄소 원자를 함유하는 것을 특징으로 하는 무수 조성물.
  11. 제 1항에 있어서, 비이온성 화합물은 5 내지 60개의 알킬렌 옥사이드 단위를 포함하며, 지방족 부분이 에스테르 또는 에테르기에 의해서 폴리알킬렌 옥사이드 부분에 연결되고, 여기서 지방족 부분은 4개 이상의 탄소원자를 함유한 알킬 또는 알케닐기인 것을 특징으로 하는 무수 조성물.
  12. 제 1항에 따른 조성물을 물에 분산시키는 것을 포함하는 셀룰로오스 반응성 사이징제의 수성 분산물의 제조 방법.
  13. 셀룰로오스 반응성 사이징제의 수성 분산물 제조방법에 있어서, 셀룰로오스 반응성 사이징제, 최대 10,000의 분자량을 갖는 양이온 화합물을 포함하는 무수 사이징 조성물이 비-이온성 화합물을 함유하는 수성상의 존재 하에서 유화됨을 특징으로 하는 셀룰로오스 반응성 사이징제 수성 분산물 제조방법.
  14. 제 1항에 따른 무수 조성물을 수성상의 존재 하에서 유화시키는 것을 특징으로 하는 수성 분산물 제조 방법.
  15. 제 1항에 따른 조성물을 포함하는 원액 사이징제 또는 표면 사이징제를 첨가하는 것을 포함하는 제지 방법.
  16. 셀룰로오스 섬유 및 충진재 함유 원액에 제 1항에 따른 무수 조성물을 첨가하고, 와이어 상에서 원액을 탈수시켜 종이와 백수를 획득하는 단계를 포함하는 제지방법.
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