KR100572306B1 - 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드와 아크릴아미드의 친수성 분산 중합체를 보류 및 배수 촉진제로 이용하는 제지 공정 - Google Patents

디알릴디메틸 암모늄 클로라이드와 아크릴아미드의 친수성 분산 중합체를 보류 및 배수 촉진제로 이용하는 제지 공정 Download PDF

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Abstract

본원에서는 제지 공정에서 보류(retention) 및 배수(drainage) 성능을 개선하기 위한 방법을 개시한다. 상기 방법은 수성 셀룰로오스 제지 슬러리를 형성하고; 상기 슬러리에 유효량의 친수성 분산 중합체를 부가하고; 상기 슬러리를 배수시켜서 시이트를 형성하고; 상기 시이트를 건조시키는 것을 포함한다. 상기 친수성 분산 중합체는 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드와 아크릴아미드의 공중합체인 것이 바람직하다.
제지, 보류, 배수, 제지 슬러리, 셀룰로오스, 친수성 분산 중합체, 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드, 아크릴아미드

Description

디알릴디메틸 암모늄 클로라이드와 아크릴아미드의 친수성 분산 중합체를 보류 및 배수 촉진제로 이용하는 제지 공정{PAPERMAKING PROCESS UTILIZING HYDROPHILIC DISPERSION POLYMERS OF DIALLYLDIMETHYL AMMONIUM CHLORIDE AND ACRYLAMIDE AS RETENTION AND DRAINAGE AIDS}
본 발명은 제지 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디알릴-N,N-이치환된 암모늄 할라이드와 (메타)아크릴아미드의 친수성 분산 공중합체를 보류 및 배수 촉진제(retention and drainage aids)로 이용하는 개선된 제지 방법에 관한 것이다.
제지 과정에서, 수성 셀룰로오스 현탁액 또는 슬러리로부터 종이 시이트가 형성된다. 일반적으로 이러한 셀룰로오스 슬러리는 제지기(paper machine)의 전방에서 일반적으로는 1% 미만, 대다수의 경우에는 0.5% 미만의 점조도(슬러리에서 고체의 건조 중량%)까지 희석되지만, 완성되는 종이 시이트는 6중량% 미만의 물을 함유하여야 한다. 따라서, 제지동안의 탈수 단계는 제조 효율 및 제조 비용을 고려할 때 아주 중요한 것이다.
가장 적은 비용을 필요로 하는 탈수법은 배수법(drainage)이며, 그 이후로 진공 프레싱법, 펠트 블랭킷 블로팅(felt blanket blotting) 및 프레싱(pressing)법, 증발법, 이들을 조합한 방법 등과 같은 더욱 많은 비용을 필요로 하는 방법들이 사용된다. 상기 배수법은 처음에 사용되는 탈수법인 동시에 가장 적은 비용을 필요로하는 것이므로, 상기 배수법의 효율을 개선하면, 다른 방법으로 제거하여야 하는 물의 양이 감소하고 총괄 탈수 효율이 증가됨으로써, 탈수 비용이 감소된다.
제지동안 제조 효율 및 제조 비용을 고려할 때 아주 중요하게 되는 또다른 측면은 제지과정에서 형성되는 섬유 매트(fiber mat)상에 또는 그 안에 제지원료 성분(furnish component)을 보류시키는 것이다. 제지 원료는 약 3 밀리미터의 크기를 갖는 셀룰로오스 섬유로부터 단지 몇 미크론의 크기를 갖는 충전제까지 다양한 크기의 입자를 함유한다. 이러한 크기 범위에 속하는 것으로는 셀룰로오스 미세 물질, 무기 충전제(불투명도, 휘도 및 기타 종이 특성을 향상하기 위해 사용됨) 및 기타 작은 입자(한 종 이상의 보류 촉진제를 가지지 않고, 형성되는 섬유 매트의 셀룰로오스 섬유사이의 공간(공극)을 일반적으로 통과할 수 있는 것)가 있다.
상기 섬유 매트상에 셀룰로오스 미세물질, 무기 충전제 및 기타 제지원료 성분을 보류(retention)시키는 것을 개선하기 위한 한 가지 방법은 응집제/엉김제계 (coagulant/flocculant system)를 사용하는 것인데, 이러한 계는 제지기의 전방에서 부가된다. 이러한 계에 있어서, 우선 저분자량 양이온성 합성 중합체 또는 양이온성 전분과 같은 응집제가 제지 원료에 부가된다. 일반적으로, 이러한 응집제는 제지원료, 특히 셀룰로오스 미세물질 및 무기 충전제의 입자 표면에 존재하는 음전하를 환원시켜서 상기 입자들을 응집시킨다. 이러한 응집제를 부가한 다음에는 엉김제가 부가된다. 이러한 엉김제는 일반적으로 고분자량 양이온성 또는 음이온성 합성 중합체이며, 상기 입자 및/또는 응집물들의 표면을 서로 결합시켜서 더욱 큰 응집물을 형성하는 것이다. 제지원료에 이러한 큰 응집물이 존재하면 보류 특성이 향상된다. 이러한 응집물은 물로부터 섬유 웨브상에 여과되며, 응집되지 않은 입자는 상기 섬유 웨브를 통과하게 된다.
일반적으로, 엉겨진 응집물은 겔화되거나 또는 젤라틴 물질을 함유하는 제지원료의 경우에 발생할 수 있는 정도까지 섬유의 배수를 방해하지는 않지만, 이러한 응집물이 섬유 웨브에 의해 여과되는 경우에는 상기 섬유 웨브의 공극이 감소됨으로써 배수 효율이 감소된다. 따라서, 배수를 감소시킴에 의해서 보류 특성(retention)이 향상된다.
보류 및 배수를 향상시키기 위하여 미합중국 특허 제4,735,710호 및 제4,913,775호에서 기술된 것과 같은 계가 이용되어 왔다. 간략히 말해서, 상기의 특허들은 전단응력(shearing)을 가하기 전의 수성 셀룰로오스 제지 현탁액에 고분자량 선형 양이온성 중합체를 부가하고 전단 응력을 가한 후 벤토나이트를 부가하는 것을 청구하고 있다. 일반적으로, 상기 전단 응력은 제지 공정의 세정, 혼합 및 펌핑 단계중 하나 이상의 단계에 의하여 제공된다. 상기 전단 응력은 상기 고분자량 중합체에 의해 형성되는 큰 엉김물을 미세한 엉김물로 파괴하고, 다음에 상기 벤토나이트 점토 입자가 부가됨으로써 다시 응집된다.
미합중국 특허 제4,388,150호에 개시된 또다른 계는 전하 중화(charge neutralization) 및 작은 응집물의 흡착에 의하여 웨브상에 보류되는 물질의 양을 증가시키기 위하여 양이온성 전분을 이용한 다음 콜로이드성 실리카를 이용한다.
미합중국 특허 제5,098,520호 및 제5,186,062호는 제지 공정에서 탈수를 개선하는 방법을 설명하고 있다.
이러한 종래의 계에도 불구하고, 통상적인 라텍스 중합체에 함유되어 있는 원치않는 오일 및 계면활성제를 부가하지 않고, 보류 및 배수 성능을 개선하기 위한 친수성 분산 중합체를 이용하는 새로운 방법의 필요성이 여전히 존재한다. 본원에서 사용되는 용어 "라텍스"는 유중수 역유화 중합체(inverse water-in-oil emulsion polymer)를 의미하는 것이다. 또한, 전환계(inverter system)를 필요로 하지 않으며 간단한 공급 장치를 이용하여 제지 공정에 도입될 수 있는 분산 중합체의 필요성이 존재한다.
본 발명의 방법은 수성 셀룰로오스 제지 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리에 유효량의 친수성 분산 중합체를 부가하고, 상기 슬러리를 배수시켜서 시이트를 형성하고, 상기 시이트를 건조시키는 것을 포함한다. 상기 친수성 분산 중합체는
i) 이치환 암모늄 할라이드의 치환체가 C1-C20 알킬기, 아릴기, 알킬아릴기 및 아릴알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되는 디알릴-N,N-이치환 암모늄 할라이드 양이온성 단량체와;
ii) 하기 화학식 1의 제 2 단량체를, 다가 음이온성 염의 수용액에서 분산제 존재하에 중합함으로써 얻어진다:
Figure 112000015053299-pct00001
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 수소, C1-C10 알킬기, 아릴기 및 알킬아릴기로 이루어진 그룹에서 선택되고; R3는 수소 및 메틸기로 이루어진 그룹에서 선택되며; R4 및 R5는 C1-C10 직쇄 또는 측쇄 알킬렌기 및 수소로 이루어진 그룹에서 선택된다.
이러한 본 발명의 방법은 원치않는 오일 및 계면활성제를 부가하지 않고 보류 및 배수 성능을 개선한다. 또한, 본 발명에서 이용되는 상기 친수성 분산 중합체는 전환계(inverter system)를 필요로 하지 않으며 간단한 공급 장치를 이용하여 제지 공정에 도입될 수 있다.
본 발명은 제지 공정에서 보류 및 탈수 성능을 개선하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 수성 셀룰로오스 제지 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리에 친수성 분산 중합체를 부가하고, 상기 슬러리를 배수시켜서 시이트를 형성하고 상기 시이트를 건조시키는 것을 포함한다.
본 발명의 친수성 분산 중합체는 디알릴-N,N-이치환 암모늄 할라이드 양이온성 단량체와 (메타)아크릴아미드의 공중합체이다. 바람직한 공중합체는 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드(DADMAC)와 아크릴아미드(AcAm)로부터 형성되는 것이다. 상기의 중합체는 제지 공정에 유용한 이점을 제공하는 것으로 확인되었다. 구체적으로, 본 발명의 친수성 분산 중합체는 원치않는 오일 및 계면활성제를 부가하지 않으면서, 통상적인 양이온성 라텍스 중합체와 비교할 때 개선되거나 또는 동일한 보류 및 탈수 성능을 나타낸다. 그 밖에, 이러한 중합체는 전환계(inverter system)를 필요로 하지 않으며 간단한 공급 장치를 이용하여 제지 공정에 도입될 수 있다.
또다른 이점은 분산 중합체의 부가 방식이다. 대부분의 경우에 있어서, 통상적인 수용성 중합체는 분말 형태로 상업적으로 이용가능하다. 사용에 앞서, 상기 중합체 분말은 실제 사용을 위해 수성 매질에 용해되어야 한다. 상기 중합체는 수성 매질에서 팽윤되고, 분산된 입자는 엉겨진다. 이러한 통상적인 중합체를 수성 매질에 용해시키는 것은 매우 어렵다. 반면에, 본 발명의 분산 중합체는 이의 특징으로 인해 상기 용해와 관련된 문제가 회피된다.
또한, DADMAC 및 AcAm으로부터 형성된 상기 분산 공중합체는 단독 중합체성 처리제로서 사용될 수 있거나, 또는 통상적인 응집제 및 엉김제를 모두 필요로하는 통상적인 이중 중합체 프로그램의 한 성분으로서 사용될 수 있다는 점에서 융통성의 이점을 가진다.
필요에 따라 물로 희석하여 수용액의 형태로 존재할 수 있는 본 발명의 분산 공중합체는 엉김제, 증점제, 토양개량제, 접착제, 식품 첨가제, 분산제, 세정제, 의약 및 화장품용 첨가제로서 다수의 기술 분야에 사용될 수 있는 이점을 가진다.
단량체
실시예 1은 디알릴-N,N-이치환 암모늄 할라이드에 대한 아크릴아미드 타입 단량체의 비가 약 1:99 내지 약 99:1인 여러가지 성분비 범위의 상기 단량체를 이용하여 공중합체를 제조하는 방법을 개략적으로 예시한다. 본 발명의 분산 중합체를 형성하기 위해 이용되는 상기 두 타입의 단량체들은 각각 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
디알릴-N,N-이치환 암모늄 할라이드에 관하여 설명하면, 상기 단량체의 상기 이치환체는 C1-C20 알킬기, 아릴기, 알킬아릴기 또는 아릴알킬기일 수 있다. 또한, 상기 이치환체 각각은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 하나의 의도된 할라이드는 N-메틸-N-에틸-N,N-디알릴 암모늄 클로라이드이다.
하나의 이용가능한 할라이드의 구체적 예는 DADMAC이다. 상기 공중합체에 존재하는 DADMAC의 양은 약 5몰% 내지 약 30몰%인 것이 바람직하다. 디알릴-N,N-이치환 암모늄 할라이드, 특히, DADMAC는 잘 알려져있는 것으로서, 다수의 공급사로부터 상업적으로 입수가능하다. 카운터이온으로는 클로라이드외에도, 브로마이드, 설페이트, 포스페이트, 모노하이드로겐 포스페이트, 및 니트레이트 등을 들 수 있다. DADMAC의 제조를 위한 한 가지 방법이 미합중국 특허 제4,151,202호에 상세히 기술되어 있다.
아크릴아미드-타입 단량체에 관하여 설명하면, 치환된 (메타)아크릴아미드 단량체는 직쇄 또는 측쇄 알킬기를 가질 수 있다. 이용가능한 단량체로는 에틸헥실(메타)아크릴아미드, 디에틸아미노프로필(메타)아크릴아미드, 디메틸아미노히드록시프로필 (메타)아크릴아미드, N-이소프로필 (메타)아크릴아미드, N-3차-부틸 (메타)아크릴아미드, C1-C10 N-알킬 아크릴아미드, C1-C10 N-알킬 메타크릴아미드, N-아릴 아크릴아미드, N-아릴 메타크릴아미드, N-아릴알킬 아크릴아미드, N-이소프로필(메타)아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드 (메타)아크릴아미드, C1-C10 N,N-디알킬 아크릴아미드, C1-C10 N,N-디알킬 메타크릴아미드, N,N-디아릴아크릴아미드, N,N-디아릴 메타크릴아미드, N,N-디알릴알킬 아크릴아미드, 및 N,N-디아릴알킬 메타크릴아미드 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 본원에서 사용되는 용어 "아릴알킬"은 벤질기 및 펜에틸기를 포함하는 의미로서 사용되며, "펜던트 아민"은 중합체 주쇄에 부착되는 NH2 기를 의미한다.
다가 음이온성 염
다가 음이온성 염은 수용액에 함유된다. 본 발명에 따르면, 상기 다가 음이온성 염은 황산염, 인산염 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다. 적당한 염으로는 황산암모늄, 황산나트륨, 황산마그네슘, 황산알루미늄, 인산수소암모늄, 인산수소나트륨 및 인산수소칼륨이 있다. 본 발명에 있어서, 이러한 염은 15% 이상의 상기 염 농도를 가지는 수용액 형태로 사용된다.
분산제
상기 단량체들의 중합이 일어나는 상기 음이온성 염 수용액에는 분산제 중합체가 존재한다. 이러한 분산제 중합체는 수용성 고분자량 양이온성 중합체이며 상기 염 수용액에 용해될 수 있는 것이 바람직하다. 상기 분산제 중합체는 상기 친수성 분산 중합체의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 10중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 분산제 중합체는 디알릴 이치환 암모늄 할라이드 또는 N,N-디알킬아미노에틸(메타)아크릴레이트 또는 이들의 4차염으로 이루어진 양이온성 단량체 단위체를 20몰% 이상의 양으로 함유한다. 나머지 몰%는 AcAm 또는 (메타)AcAm인 것이 바람직하다. 상기 분산제의 성능은 분자량에 큰 영향을 받지 않는다. 그러나, 상기 분산제의 분자량은 약 10,000 내지 10,000,000인 것이 바람직하다. 바람직한 분산제로는 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드 단독중합체, 디메틸아미노에틸아크릴레이트 메틸 클로라이드 4차염 단독중합체 및 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 메틸 클로라이드 4차염 단독중합체가 있다.
본 발명의 한 구현예에 따라, 글리세린 또는 폴리에틸렌 글리콜과 같은 다가 알콜이 상기 중합계내에 공존한다. 이러한 알콜의 존재하에 상기 미세 입자의 침전이 원활하게 수행된다. 또한, 전분, 덱스트란, 카르보메톡시 셀룰로오스 및 플루란 등과 같은 다당류가 안정화제로서, 단독으로 또는 기타 유기 양이온성 엉김제와 함께 사용될 수도 있다.
분산 중합체
중합을 위하여, 일반적인 수용성 라다칼 형성제가 이용될 수 있지만, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)하이드로클로라이드 및 2,2'-아조비스(N,N'-디메틸렌이소부틸아민)하이드로클로라이드와 같은 수용성 아조 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 한 구현예에 따르면, 미세 분산액을 얻기 위하여 상기 단량체의 중합을 개시하기 전에 씨드 중합체를 부가한다. 이러한 씨드 중합체는 상기 다가 음이온성 염의 수용액에 용해될 수 없는 수용성 양이온성 중합체이다. 이러한 씨드 중합체는 본원에 개시한 방법을 이용하여 상기 단량체 혼합물로부터 제조한 중합체인 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 상기 씨드 중합체의 단량체 조성은 중합동안에 형성되는 수용성 양이온성 중합체의 조성과 항상 같을 필요는 없다. 그러나, 중합동안에 형성되는 수용성 중합체와 마찬가지로, 상기 씨드 중합체는 디알릴디메틸 암모늄 할라이드의 양이온성 단량체 단위체를 5몰% 이상의 양으로 함유하여야 한다. 본 발명의 한 구현예에 따라, 하나의 중합 반응에서 사용되는 상기 씨드 중합체는 동일한 반응 혼합물을 이용하는 이전의 반응에서 제조된 수용성 중합체이다.
방법
우선, 당업자에게 일반적으로 알려져 있는 임의의 통상적인 방법을 이용하여 수성 셀룰로오스 슬러리를 형성한다. 다음에, 상기 슬러리에 친수성 분산 중합체를 부가한다. 상기 친수성 분산 중합체는 i) 이치환 암모늄 할라이드의 치환체가 C1-C20 알킬기, 아릴기, 알킬아릴기 및 아릴알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되는 디알릴-N,N-이치환 암모늄 할라이드 양이온성 단량체와, ii)하기 화학식 1의 제 2 단량체를, 분산제의 존재하에 다가 음이온성 염의 수용액에서 중합함으로써 형성되는 것이다:
화학식 1
Figure 112000015053299-pct00002
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 수소, C1-C10 알킬기, 아릴기 및 알킬아릴기로 이루어진 그룹에서 선택되고; R3는 수소 및 메틸기로 이루어진 그룹에서 선택되며; R4 및 R5는 C1-C10 직쇄 또는 측쇄 알킬렌기 및 수소로 이루어진 그룹에서 선택된다.
다음에, 상기 셀룰로오스 제지 슬러리를 탈수시켜서 시이트를 형성한 다음, 건조시킨다. 상기 탈수 및 건조 단계는 당업자에게 알려져있는 어떤 통상적인 방법에 따라 수행될 수 있다.
상기 양이온성 단량체는 DADMAC일 수 있고 상기 제 2 단량체는 AcAm일 수 있다. 상기 친수성 분산 중합체는 약 1몰% 내지 약 50몰%의 양전하를 함유할 수 있다.
그 밖에, 통상적인 응집제, 통상적인 엉김제, 명반, 양이온성 전분 또는 이들의 혼합물이 상기 분산 중합체와 함께 부가제로서 이용될 수도 있지만, 상기 분산 중합체는 효과적인 보류 및 배수 활성을 위해 어떤 부가제도 필요로 하지 않는다.
또한, 본 발명의 상기 친수성 분산 중합체의 고유 점성도는 약 0.5 내지 약 10 dl/g, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 8.5 dl/g, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 약 7.5 dl/g이다. 제지 공장(mill)의 조건에 따라, 상기 친수성 분산 중합체의 바람직한 사용량은 슬러리 고형분 1톤당 약 0.05 내지 약 5.0 파운드이다.
하기의 실시예는 본 발명을 예시하고 본 발명이 어떻게 이루어지고 사용되는 지를 당업자에게 예시하기 위한 것이다. 이러한 실시예는 본 발명 또는 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
실시예 1
하기의 방법에 따라 30몰% 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드와 아크릴아미드로 이루어진 분산 공중합체를 합성했다. 교반기, 온도 조절기, 및 물로 냉각되는 응축기를 구비한 2리터 용량의 수지 반응기에, 25.667g의 49.0 부피% 아크릴아미드(0.1769몰) 용액, 161.29g의 62.0 부피% DADMAC (0.6192몰) 용액, 200g의 황산암모늄, 40g의 황산나트륨, 303.85g의 탈이온수, 0.38g의 포름산나트륨, 45g의 20 부피% 폴리(DMAEA.MCQ)(디메틸아미노에틸아크릴레이트 메틸클로라이드 4차염, IV=2.0dl/g) 용액 및 0.2g의 EDTA를 부가했다. 상기 혼합물을 48 ℃까지 가열하고, 2.50g의 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)디하이드로클로라이드 4 부피% 용액 및 2.50g의 2,2'-아조비스(N,N'-디메틸렌 이소부틸아미딘)디하이드로클로라이드 4 부피% 용액을 부가했다. 얻어지는 용액에 1000cc/min의 질소를 스파지(sparge)했다. 15분후, 중합을 개시하였으며 상기 용액은 점착성이 되었다. 다음에, 온도를 50℃로 4시간 동안 유지하고, 178.42g의 49.0 중량% AcAm (1.230몰) 및 0.2g의 EDTA를 함유하는 용액을 주입 펌프를 이용하여 상기 반응기내로 펌핑했다. 얻어지는 중합체는 4200cps의 브룩필드 점도를 가졌다. 다음에, 상기 분산액을 55 ℃의 온도에서 2.5 시간 동안 더욱 더 반응시켰다. 얻어지는 중합체 분산액은 3300cps의 브룩필드 점도를 가졌다. 상기 중합체 분산액에, 10g의 99 부피% 아디프산, 10g의 황산암모늄 및 12.5g의 티오황산암모늄의 60 부피% 수용액을 부가했다. 얻어지는 분산액은 1312.5cps의 브룩필드 점도를 가지며, DADMAC 및 AcAm의 50중량% 공중합체를 20% 함유했다. 상기 공중합체는 1.0몰 NaNO3에서 6.32dl/g의 고유 점성도를 가진다. 본 발명에서 사용되는 중합체 및 상기 중합체 개개의 설명이 하기 표 1에서 요약된다.
분산액 I1 30/70몰% DADMAC/AcAm RSV4 4.7dl/g
기타 중합체2
중합체 I2 30/70몰% DADMAC/AcAm 라텍스 RSV4 5.0dl/g
중합체 J2 10/90몰% DMAEA.MCQ/AcAm 라텍스 RSV4 15.2dl/g
중합체 K2 1/99몰% DMAEA.MCQ/AcAm 라텍스 RSV4 27.8dl/g
중합체 L2 5/95몰% DMAEA.MCQ/AcAm 라텍스 RSV4 24.8dl/g
중합체 M2 10/90몰% DMAEA.MCQ/AcAm 라텍스 RSV4 22.5dl/g
중합체 N2 10/90몰% DMAEA.MCQ/AcAm 분산액 RSV4 18.6dl/g
중합체 O2 10/90몰% DMAEA.BCQ/AcAm 분산액 RSV4 18.3dl/g
중합체 P2 30/70몰% DMAEA.MCQ/AcAm 라텍스 RSV4 17.5dl/g
중합체 Q3 10/90몰% DMAEA.MCQ/AcAm 무수 중합체 RSV4 15.0dl/g
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1 실시예 1에 따라 합성됨(IV=4.4dl/g)
2 미합중국 일리노이주 네이퍼빌에 소재한 Nalco Chemical Company로부터 입수가능한 통상적인 처리제
3 미합중국 조지아주 Riceboro에 소재한 Chemtall로부터 입수가능한 무수 중합체
4 RSV(환산 비점성도)는 1.0몰 질산나트륨 중의 0.045% 농도에서 측정되었음.
실시예 2
실시예 1에 따라 합성된 친수성 분산 중합체의 활성을 측정하기 위하여, 하기의 과정을 이용했다. 진공 배수 테스터(VDT)를 이용하여 배수 성능을 평가했다. 남부 라이너보오드 제지공장의 베이스 시이트 헤드박스(base sheet headbox) 바로 이전의 시료채취 지점으로부터 VDT용 묽은 제지원료(thin stock)를 얻었다. 상기 제지기에서 보류/배수 촉진제를 사용하지 않기 때문에, 상기 묽은 제지원료는 그대로 시험되었다.
제지원료(furnish)를 1000rpm으로 교반하면서 브리트 자(Britt jar)에서 처리하였다. 상기 처리된 제지 원료를 VDT 챔버에 옮기고 15in. Hg(7.84 psi)의 진공하에서 Filpaco #716 페이퍼를 통해 여과하는 일반적인 방법을 이용하여 VDT 시험을 수행했다. 상기 시험 조건은 하기 표 2에서 제시된다. 배수 속도는 100ml 여액 체적을 모으는데 걸리는 시간으로 나타낸다.
양이온성 중합체 프로그램은 처리되지 않은 시료(블랭크)와 비교하여 상기 베이스 시이트 제지원료에 대하여 활성을 나타냈다. 하기 표 3은 상기 표 1에서 나타낸 중합체에 대한 VDT 배수 데이터를 보여준다. 100ml의 일정 체적에 대한 배수 시간이 짧을수록 배수 속도는 더 높다. 따라서, 배수 속도가 높을수록 처리제는 더욱 효과적이다. 표 3의 결과로부터, 상기 친수성 DADMAC/AcAm 분산 중합체 (분산액 I)는 통상적인 처리제보다 더욱 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한, 분산액 I의 배수 성능은 라텍스 유사체인 중합체 I보다 더 우수하다. 그 밖에, 분산액 I을 이용하여 얻은 여액의 탁도는 시험되는 다른 중합체보다 더욱 투명함으로써, 보류가 더욱 우수하다는 것을 알 수 있다.
남부 제지공장에서 표백되지 않은 라이너보오드 제지원료를 사용하여 중합체 스크리닝하기 위한 시험 조건
중합체 메이크다운(makedown) 5-7분동안 케이지 교반기로 1 중량% 생성물을 0.1 중량% 생성물로 희석함. 모두 수돗물 이용
중합체 사용량 1 ml=0.5 lb/t
브리트 자 날개가있는 PRM DDJ(제지원료 제조용)
교반 속도 1000 rpm
시간 순서 단일 및 이중 중합체 프로그램 교반기 작동 개시 t=0초 제지원료 및 응집제 부가 t=10초 엉김제 부가 t=20초 VDT에의 운반 정지
진공 배수 시험 표준 과정 Filpaco #716 여과 매질 및 15in. Hg(7.84 psi) 진공 이용; 100ml 여액을 수거하는데 걸리는 시간 기록
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삭제
삭제
남부 제지공장의 표백되지 않은 라이너보오드 제지원료에 대한 양이온성 중합체 프로그램의 VDT 배수 성능
사용량 1.0 lb/t 사용량 2.0 lb/t
프로그램 100ml에 대한 배수 시간(초) 100ml에 대한 배수 시간(초)
블랭크(중합체 없음) 40.47 40.47
분산액 I 19.78 16.78
중합체 I 24.87 18.18
중합체 J 28.59 19.46
중합체 K 26.56 18.58
중합체 L 31.25 15.21
중합체 M 36.65 19.87
중합체 N 33.40 26.50
중합체 O 39.59 31.37
중합체 P 38.37 28.59
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실시예 3
친수성 분산 DADMAC/AcAm 중합체(분산액 I)을 이용하여, 중서부 박스보오스 제지공장으로부터 얻은 묽은 제지원료에 대한 일련의 VDT 배수 실험을 수행했다. 상기 제지원료를 1000rpm으로 교반하면서 브리트 자에서 처리했다. 상기 처리된 제지 원료를 VDT 챔버에 옮기고 15in. Hg(7.84 psi)의 진공하에서 Filpaco #716 페이퍼를 통해 여과하는 일반적인 방법을 이용하여 VDT 시험을 수행했다. 상기 시험 조건은 하기 표 4에서 제시된다.
결과는 하기 표 5에서 요약된다. 배수 속도는 400ml 여액 체적을 모으는데 걸리는 시간으로 나타낸다. 400ml의 일정 체적을 모으는데 걸리는 배수 시간이 짧을수록 성능은 더 우수하다. 표 5의 데이터는 상기 친수성 분산 중합체가 단독 중합체 처리제(엉김제)로서 사용될 수 있거나 또는 통상적인 엉김제(중합체 Q, 중합체 N)를 가지는 이중 프로그램의 응집제로서 사용될 수 있다는 점에서 융통성이 있음을 보여준다.
중서부 제지공장으로부터 얻은 박스보오드 제지원료를 사용해 중합체 스크리닝하기 위한 시험 조건
중합체 메이크다운 케이지 교반기로 1 중량% 생성물을 0.1 중량% 생성물로 희석
중합체 사용량 1ml=0.25 lb/t
브리트 자 날개가 있는 PRM DDJ(제지원료 제조용)
교반 속도 1000 rpm
시간 순서 단일 및 이중 중합체 프로그램 교반 개시 t=0초 제지원료 및 응집제 부가 t=10초 엉김제 부가 t=20초 VDT에의 운반 중단
진공 배수 시험 표준 과정 Filpaco #716 여과 매질 및 15 in.Hg(7.84 psi)의 진공 사용; 400ml의 여액을 모으는데 걸리는 시간 기록
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삭제
중서부 제지공장으로부터 얻은 박스보오드 제지원료에 대한 양이온성 중합체 프로그램의 VDT 배수 성능
프로그램 사용량 lb/t 400 ml에 대한 배수 시간(초)
블랭크(중합체 없음) - 45.44
분산액 I 0.25 26.71
중합체 Q 0.06 30.18
분산액 I/중합체 Q 0.25/0.06 22.12
중합체 Q 0.13 25.68
분산액 I/중합체 Q 0.25/0.13 20.15
중합체 N 0.06 21.18
분산액 I/중합체 N 0.25/0.06 19.25
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삭제
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 바람직하거나 또는 예시적인 구현예에 관하여 기술하고 있지만, 상기 구현예는 본 발명을 소모하거나 또는 제한하려는 것이 아니다. 본 발명은 동봉한 특허 청구 범위에서 정의되는 본 발명의 요지 및 범위에 포함되는 모든 대안물, 변형물 및 균등물을 포함하는 것이다.

Claims (14)

  1. 제지 공정에서 보류(retention) 및 배수(drainage) 성능을 개선하기 위한 방법으로서,
    a) 수성 셀룰로오스 제지 슬러리를 형성하는 단계와;
    b) 상기 슬러리에 유효량의 친수성 분산 중합체를 부가하는 단계와;
    c) 상기 슬러리를 배수시켜서 시이트를 형성하는 단계와;
    d) 상기 시이트를 건조시키는 단계를 포함하며,
    상기 친수성 분산 중합체는 i) 이치환 암모늄 할라이드의 치환체가 C1-C20 알킬기, 아릴기, 알킬아릴기 및 아릴알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되는 디알릴-N,N-이치환 암모늄 할라이드 양이온성 단량체와, ii)하기 화학식 1의 제 2 단량체를, 다가 음이온성 염의 수용액에서 분산제 존재하에 중합함으로써 얻어지는 것인 방법.
    화학식 1
    Figure 112004001527092-pct00003
    상기 화학식 1에서,
    R1 및 R2는 수소, C1-C10 알킬기, 아릴기 및 알킬아릴기로 이루어진 그룹에서 선택되고; R3는 수소 및 메틸기로 이루어진 그룹에서 선택되며; R4 및 R5는 C1-C10 직쇄 또는 측쇄 알킬렌기 및 수소로 이루어진 그룹에서 선택된다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 양이온성 단량체는 디알릴디메틸암모늄 클로라이드이고 상기 제 2 단량체는 아크릴아미드인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 친수성 분산 중합체는 1몰% 내지 50몰%의 양전하를 가지는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 친수성 분산 중합체는 0.5 내지 10 데시리터/그램의 고유 점성도를 가지는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 친수성 분산 중합체는 1.5 내지 8.5 데시리터/그램의 고유 점성도를 가지는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 분산 중합체는 슬러리 고형분 1톤당 0.05 내지 5.0 파운드의 양으로 부가되는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 b)에서 응집제(coagulant)를 부가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 b)에서 엉김제(flocculant)를 부가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 b)에서 명반을 부가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 단계 b)에서 명반을 부가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 b)에서 양이온성 전분을 부가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 단계 b)에서 양이온성 전분을 부가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 단계 b)에서 양이온성 전분을 부가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8491753B2 (en) * 2004-10-15 2013-07-23 Nalco Company Composition and method for improving retention and drainage in papermaking processes by activating microparticles with a promoter-flocculant system
CN100378163C (zh) * 2005-03-19 2008-04-02 徐州市众恒精细化工技术有限公司 一种用于复合无机纳米粒子的高分子共聚物浆料组分
CN101016359B (zh) * 2007-03-06 2010-06-02 山东东方华龙工贸集团有限公司 阳离子型聚丙烯酰胺水乳液的制备方法
FI121545B (fi) * 2007-10-18 2010-12-31 Chempolis Oy Menetelmä massan ominaisuuksien parantamiseksi
BR112018017286B1 (pt) 2016-02-26 2022-08-02 Ecolab Usa Inc Método para tratar um processo de produção de papel de múltiplos estratos
JP2020147888A (ja) * 2019-03-06 2020-09-17 荒川化学工業株式会社 製紙薬品用分散液、当該製紙薬品用分散液を含む紙力増強剤、濾水向上剤及び歩留向上剤

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4913775A (en) * 1986-01-29 1990-04-03 Allied Colloids Ltd. Production of paper and paper board
US5587415A (en) * 1991-07-30 1996-12-24 Hymo Corporation Process for preparation of dispersion of water-soluble cationic polymer the dispersion produced thereby and its use
CA2102742A1 (en) * 1992-11-10 1994-05-11 Kevin S. Dell Use of dadmac/acrylamide copolymer on newsprint machines
US5266164A (en) * 1992-11-13 1993-11-30 Nalco Chemical Company Papermaking process with improved drainage and retention
EP0760406A3 (en) * 1995-08-24 1997-09-17 Nalco Canada Inc Combination of poly (dadmac / acrylamide) and bentonite for pitch control in papermaking processes
NO324301B1 (no) * 1996-09-24 2007-09-17 Nalco Chemical Co Hydrofile dispersjons-polymerer for papiranvendelser

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