KR100612162B1 - 수성 분산액으로부터 입자 제거를 위한 변성 양이온성전분 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양쪽성 또는 양이온성 전분과 특정의 폴리아크릴아미드를 쿠킹함으로써 제조되어, 제지 공정에서 가용성 알루미늄 화합물이 존재하는 경우에 개선된 성능을 갖는 변성된 전분에 관한 것이다.
전분, 양쪽성, 폴리아크릴아미드, 가용성 알루미늄

Description

수성 분산액으로부터 입자 제거를 위한 변성 양이온성 전분 조성물{Modified Cationic Starch Composition for Removing Particles from Aqueous Dispersions}
본 발명은 양이온성 또는 양쪽성 전분과 양이온성, 음이온성, 비이온성 또는 양쪽성 폴리아크릴아미드를 쿠킹함으로써 수득되는 조성물에 관한 것이다. 생성된 변성된 전분 조성물은 수성 분산액으로부터 고체를 제거하기 위한 청정 보조제로서 일반적인 유용성을 가지며, 종이의 제조시에 잔류 보조제로서의 특별한 유용성을 갖는다.
종이의 제조법에는 주로 셀룰로즈 섬유와 무기 충전제로 구성된 웹의 형성 및 탈수가 포함된다. 웹은 셀룰로즈 섬유와 무기 충전제를 함유하는 수성 현탁액을 와이어 또는 넷트 상에 스프레딩시킨 다음, 물을 제거하여 섬유 웹 또는 쉬트 를 형성시킴으로써 제조된다. 수성 현탁액은 상거래시에 "종이 공급물 (paper furnish)"로 불리우며, 제거된 물은 "백수 (white water)"라고 불린다.
산업분야에서는 오랫동안, 종이 웹이 형성됨에 따라 백수와 함께 제거되는 소형 셀룰로즈 섬유와 충전제 입자들의 비율을 감소시키는 방법이 연구되어 왔다. 이것은 물질의 손실을 나타내는 것일 뿐 아니라, 장치의 효율적인 가동을 손상시키는 "음이온성 폐물"이라고 알려져 있는 백수내의 물질의 증가를 야기시킨다. 따라 서, 소형입자의 잔류율을 개선시키면 물의 제거가 더 용이하게 될 뿐 아니라 제지 공정의 수율 및 생산성이 개선된다.
미립자 잔류율 및 습식-생성물 (wet-end) 배출을 개선시키기 위한 다수의 첨가제들이 선행기술에서 제시되었다. 이러한 목적을 위해서는 양이온성 전분이 빈번하게 사용되는데, 특히 비교적 고가의 양이온성 감자 전분 및 왁스상 옥수수 전분이 사용된다. 덜 고가인 양이온성 옥수수 전분이 사용되지만, 이것은 일반적으로 적절한 미립자 잔류율 및 습식-생성물 배출을 제공하지는 못한다.
선행기술에서는 이러한 목적을 위해 양이온성 전분의 효율을 개선시키는데 관한 다수의 방법이 제안되었다. 예를들어, 1991년 5월 30일에 공개된 PCT 출원 WO 91/07543에서는 양이온성 전분, 양이온성 폴리아크릴아미드 및 폴리머성 규산을 셀룰로즈 현탁액에 가하여 미립자 잔류율 및 탈수를 개선시킬 수 있다고 제안되었다. 그러나, 다량의 폴리아크릴아미드의 첨가는 제지 공정에 상당한 경비를 추가시킬 뿐 아니라, 종이 공급물을 과도하게 응집시켜 종이형성을 열등하게 만들 수도 있다.
따라서, 종이의 제조시에 미립자 잔류율 및 습식-생성물 배출을 개선시키는 첨가제가 오랫동안 요구되어 왔다.
발명의 요약
본 발명에 이르러, 전분을 양이온성, 음이온성, 비이온성 또는 양쪽성 폴리아크릴아미드와 함께 쿠킹하고, 특정의 알루미늄 화합물을 함유하는 종이 공급물에 첨가하면 양쪽성 및 양이온성 전분이 종이의 제조시에 잔류 첨가제로서 개선된 성능을 나타낸다는 것을 밝혀내었다. 따라서, 본 발명은
(a) 건조된 종이 톤 당 Al2O3 약 0.005 내지 2.5 킬로그램의 양으로 존재하는 가용성 알루미늄 화합물, 및
(b) 치환도가 약 0.01 내지 0.2인 1종 이상의 양쪽성 또는 양이온성 전분의 수용액을 치환도가 1 내지 80 중량%이며 분자량이 500,000 이상인 1종 이상의 비이온성 또는 양쪽성 폴리아크릴아미드 또는 양이온성 또는 음이온성 폴리아크릴아미드과 함께 쿠킹하되, 단
(i) 양이온성 또는 비이온성 폴리아크릴아미드가 선택되는 경우에는 쿠킹을 7.0 초과의 pH에서 수행하고;
(ii) 양쪽성 또는 음이온성 폴리아크릴아미드가 선택되는 경우에는 쿠킹이 양이온성 전분의 75% 이하의 중화를 일으키며;
(iii) 폴리아크릴아미드에 대한 전분의 중량비는 약 2 대 1이 넘도록 함으로써 제조되는 것인 변성된 전분
을 함유하는 종이 공급물을 제공한다.
바람직한 실시양태의 상세한 설명
변성된 전분은 제지 공정에서 미립자 잔류율 및 습식-생성물 배출을 개선시키면서, 덜 고가이며 감소된 양의 특정의 첨가제의 선택을 가능하게 한다. 더욱 구체적으로, 본 발명에서는 양이온성 또는 양쪽성 전분을 양이온성, 음이온성, 비 이온성 또는 양쪽성 폴리아크릴아미드와 쿠킹하면, 제지 공정에서 특정의 알루미늄 화합물과 함께 사용하였을 때 전분과 폴리아크릴아미드를 별도로 첨가함으로써 얻어지는 것에 비해서 미립자 잔류율을 개선시킨다는 것을 밝혀내었다.
전분
양이온성 전분은 제지 공정에서 이전에 사용된 것들중의 어떤 것이라도 될 수 있다. 양이온성 전분은 옥수수 전분, 감자 전분, 왁스상 옥수수 전분 및 밀전분과 같은 통상의 전분생성물질 중의 어떤 것이로부터든지 유도될 수 있다. 양이온화는 3-클로로-2-하이드록시프로필트리메틸암모늄클로라이드를 첨가하여 다양한 질소 치환도를 갖는 양이온성 전분을 수득하는 것과 같은 상업적으로 공지된 어떠한 방법으로나 이루어진다. 전분에 대한 양이온성 치환도 (질소/전분 중량%)는 약 0.01 내지 약 0.2, 바람직하게는 0.02 내지 0.15의 범위일 수 있다. 감자 전분과 같이 천연적으로 존재하는 양쪽성 전분, 또는 합성 양쪽성 전분이 선택될 수도 있다.
폴리아크릴아미드 (PAM)
PAM은 적어도 500,000, 바람직하게는 적어도 1,000,000의 분자량을 가지며 비이온성, 양쪽성, 음이온성 또는 바람직하게는 양이온성이다.
양이온성 및 양쪽성 PAM은 중량기준으로 1% 내지 약 80%, 바람직하게는 10% 내지 약 40%의 양이온성 치환도를 가질 수 있다. "치환도"는 폴리머가 물에 용해되었을 때 양이온적으로 하전되는 화학적 작용기를 함유하는 반복 모노머 단위를 무작위적으로 함유하는 것을 의미한다. 이들 모노머 단위는 아민 그룹과 같은 그 룹을 포함하지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. PAM은 고체, 분말형, 마이크로-비드형, 유중수형 에멀젼 또는 상업적으로 공지되어 있는 그밖의 다른 어떠한 형태라도 될 수 있다. 적합한 PAM은 얼라이드 콜로이드 (Allied Colloids, Suffolk VA) 및 날코 (Nalco, Naperville IL) 및 그밖의 다른 공급원으로부터 입수할 수 있다.
음이온성 PAM은 500,000 내지 20,000,000, 더욱 바람직하게는 1,000,000 내지 15,000,000의 분자량을 가져야하는 것으로 확인되었다. 음이온성 PAM은 약 1 내지 80 wt%, 더욱 바람직하게는 2 내지 70 wt% 범위의 음이온도 레벨을 가져야 한다. 일반적으로, 저음이온도 PAMs은 전분 전하의 75% 중화를 초과하기 전에 더 다량의 PAM이 전분과 쿠킹되도록 함으로써 더 높은 레벨의 회분 잔류율을 제공한다. 또한, 일반적으로 더 고분자량의 PAMs는 더 높은 레벨의 회분 잔류율을 제공한다는 것도 확인되었다.
음이온성 PAM은 양이온성 PAM 내에 함유된 아민 또는 다른 양이온성 그룹 대신에 카복실레이트, 설포네이트, 또는 다른 통상의 음이온성 그룹을 함유한다. 예를들어, 아크릴아미드/아크릴산 모노머 중량비가 90/10인 아크릴아미드와 아크릴산의 코폴리머는 10%의 치환도를 갖는다. PAM은 고체, 분말형, 마이크로-비드형, 유중수형 에멀젼 또는 상업적으로 공지되어 있는 그밖의 다른 어떠한 형태라도 될 수 있다. 적합한 PAM은 얼라이드 콜로이드 (Allied Colloids, Suffolk, Virginia) 및 날코 (Nalco, Naperville Illionis) 및 그밖의 다른 공급원으로부터 입수할 수 있다.
쿠킹 (Cooking)
전분과 PAM은 쿠킹하기 전에 함께 건식혼합시키거나, 물중의 슬러리 또는 슬러리들로서 혼합시키거나, 이들은 전분 쿠킹 공정 중에 혼합시킬 수도 있다. 건조되거나 슬러리화된 PAM을 혼합시키는 것 보다는, 그 대신에 PAM을 전분과 함께 혼합하여 쿠킹하기 전에 예비수화시킬 수도 있다. 건조되거나 슬러리화된 전분을 혼합시키는 것 보다는, 그 대신에 전분을 쿠킹하고, PAM과 혼합시킨 다음에 재쿠킹할 수도 있다.
쿠킹은 편리하게는 종이밀 (paper mill)에서 전분쿠커를 사용하여 수행된다. 젯트쿠커 (jet cooker)와 같은 배취형 쿠커 또는 연속식 쿠커가 선택될 수 있다. 연속식 젯트쿠킹은 전형적으로는 1 기압 또는 더 높은 압력하에 약 80 내지 130℃의 온도에서 수행된다. 쿠킹중의 고체함량은 일반적으로 15% 미만이지만, 적절한 혼합이 이루어 질 수 있다면 더 높은 고체농도가 사용될 수도 있다.
선택된 쿠킹시간 및 온도는 조성물 및 장치에 따라 달라질 수 있다. 쿠킹조건은 전분을 젤라틴화시키고, PAM이 적어도 부분적으로 수화하여 전분과 반응하도록 하기에 충분하여야 한다. 이러한 목적을 위해서는 65℃ 이상, 바람직하게는 80℃ 내지 100℃의 온도가 전형적으로 선택되지만, 일부의 조성물 및 쿠킹장치에서는 65℃ 이하의 온도가 선택될 수도 있다. 예를들어, 본 발명의 잇점은 60℃ 정도로 낮은 쿠킹온도에서 관찰된다. 전분과 PAM의 분해가 방지된다면 100℃ 이상의 온도가 선택될 수도 있다. 따라서, 본 발명을 수행하는데에는 1기압 이상의 압력에서 100℃ 이상 및 130℃ 정도로 높거나 그 이상의 쿠킹온도를 사용하는 배취식 쿠킹이 선택될 수 있다. 선택된 쿠킹시간은 전형적으로는 수분 내지 한시간 미만의 범위이다. 더 낮은 쿠킹온도에서는 일반적으로 더 긴 쿠킹시간이 필요하다.
양이온성 또는 비이온성 PAM을 사용하는 경우에는, 회분 잔류율에 있어서의 약간의 개선이 pH 7 이하에서 발견되기도 하지만, 최상의 결과는 전분/PAM 혼합물을 pH 7 이상에서 쿠킹하는 경우에 얻어진다. 양이온성 또는 비이온성 PAM과 전분에 대한 바람직한 쿠킹 pH는 약 8 내지 약 10.5이다. 음이온성 또는 양쪽성 PAM이 선택되는 경우에 pH는 중요하지 않으나, 일반적으로는 3 내지 11의 범위일 수 있다.
쿠킹 pH는 통상적인 산, 염기 또는 염을 사용하여 조정할 수 있다. 이러한 목적에는 나트륨 및 칼륨 알루미네이트와 같은 알칼리성 알루미늄 화합물을 사용하는 것이 특히 유용한 것으로 확인되었는데, 이것은 이들 화합물이 또한 실시예 6에서 설명하는 바와 같이 잔류 능력을 증가시키기 때문이다. 놀랍게도, 이렇게하여 잔류 능력은 산성 종이 공급물에서도 개선된다. 또한, 전형적으로 비-알루미늄화 잔류 보조제는 산성 종이 공급물에서 잘 작용하지 않는 반면에, 쿠킹용액에 알칼리성 알루미늄 화합물을 포함시킴으로써 산성 종이 공급물에서 비-알루미늄화된 미립자 잔류 보조제의 사용을 가능하게 하여 잔류 능력을 추가로 개선시킨 변성된 전분이 생성되는 것으로 확인되었다.
전분에 대한 PAM의 중량비는 선택된 성분, 및 미립자 잔류율 및 습식-생성물 배출에 있어서의 목적하는 개선도에 따라 달라진다. 예를들어, 열등한 성능의 옥수수 전분은 옥수수 전분을 중량기준으로 1% 정도 소량의 PAM과 함께 쿠킹함으로써 더 고가의 감자 전분과 동등하거나 더 우수한 정도로 개선될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 전형적으로, PAM에 대한 전분의 선택된 중량비는 2 대 1 이상, 바람직하게는 5 대 1 이상일 수 있다. 전분에 첨가되는 PAM의 양은, 선택된 성분 및 쿠킹 공정에 따라 달라지는 것으로서 전분의 침전을 야기시키는 양 이하로 제한되어야 한다. 음이온성 또는 양쪽성 PAM이 선택되는 경우에, 쿠킹조건 (즉, PAM 음이온도, 전분에 대한 PAM의 비, 전분의 양이온도)은 전분 전하의 75% 이하가 중화되도록 제한되어야 한다는 점이 중요하다. 그렇지 않은 경우에는 성능이 나빠진다.
제지 공정
쿠킹된 전분/PAM 조성물은 적합한 종이 공급물에 잔류 보조제로서 첨가하여 미립자 잔류율 및 습식-생성물 배출을 개선시킬 수 있다. 종이 공급물은 다양한 목재펄프 및 무기 충전제를 함유할 수 있으며, 전형적으로는 약 4 내지 10의 pH를 갖는다. 즉, 표백된 크래프트 (kraft) 펄프, 열기계적, 화학적-열기계적 및 분쇄된 목재펄프를 필요에 따라 점토, 침강 또는 분쇄된 탄산칼슘, 이산화티탄 및 그밖의 다른 무기 충전제와 함께 사용할 수 있다. 이러한 충전제는 전형적으로는 총 종이중량의 중량%로서 15% 내지 20%의 부하레벨 (loading level)로서 사용되지만, 몇몇 특정한 분야를 위해서는 30% 또는 그 이상의 높은 레벨로 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 쿠킹된 PAM/전분 조성물을 특정의 알루미늄 화합물을 함유하는 종이 공급물에 첨가하거나, 또는 여기에 계속해서 이들 화합물을 첨가한다. 알루미늄 화합물은 쿠킹된 PAM/전분의 성능을 증진시킨다. 알루미늄 화합물은 일반적으로 종이 공급물에 용해된 형태로 존재하며, 용액 또는 미립상 고체로서 첨가 될 수 있다. 바람직하게는, 알루미늄 화합물을 우선 첨가한 다음 쿠킹된 PAM/전분 조성물을 첨가한다.
알루미늄 설페이트, 알루미네이트 (예를들어, 나트륨 또는 칼륨 알루미네이트), 알루미늄 니트레이트, 폴리알루미늄 클로라이드 또는 폴리알루미늄 설페이트가 유리하게 선택될 수 있다. 종이 공급물에 가용성인 그밖의 다른 알루미늄 화합물이 선택될 수도 있다. 첨가비율은 전형적으로는 건조 종이 톤 당, Al2O3 0.01 내지 약 5 파운드 (톤 당, 0.004536 내지 2.268 킬로그램) 범위이다.
특히 유리한 결과는 종이 공급물이 또한 제지산업분야에서 통상적인 음이온성 무기 콜로이드를 함유하는 경우에 얻어진다. 즉, 공급물은 예를들어, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 실리카졸, 알루미늄 변성된 실리카졸, 알루미늄 실리케이트졸, 폴리규산, 폴리실리케이트 마이크로겔 및 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔을 각각 또는 조합하여 함유할 수 있다.
종이 공급물은 또한 사이즈 (size)제, 양이온성 폴리머 (잔류 보조제 및 응집제), 음이온성 폴리머 및/또는 별개의 전분 첨가물과 같은 그밖의 다른 전형적인 첨가제를 함유할 수 있다. 상기의 성분들은 우수한 결과를 제공하는 어떠한 순서로도 첨가될 수 있지만, 바람직한 첨가 순서는 우선 알루미나 화합물을 첨가하고, 그 다음에 본 발명의 쿠킹된 전분/PAM을 첨가한 다음, 무기 음이온성 콜로이드를 첨가한다.
본 발명은 제지 공정에 적용되는 것으로 상세히 기술되어 있지만, 조성물은 또한 수성 현탁액으로부터 고체를 제거하기 위한 청정 보조제로서의 유용성을 가진다는 것을 인식하여야 한다.
본 발명은 이하의 실시예에 의해 예시되지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
일관성을 위해, 모든 실시예에서 시험용액의 성능은 35% 표백된 크래프트 하드우드 (hardwood), 35% 표백된 크래프트 소프트우드 (softwood) 및 30% 침강 탄산칼슘 (PCC)으로 구성된 종이 공급물 리터 당, 5 그램의 잔류 보조제로서 측정되었다. 공급물 pH는 8.0이었다. 공급물은 50R 스크린 (100 메쉬)이 장치된 브릿트쟈 (Britt jar)에서 750 RPM으로 혼합시킨다. 회분 잔류율은 이하의 타피 표준 (Tappi Standard) T-261에 의해 백수 샘플로부터 측정하였다.
실시예 1
본 실시예는 양이온성 전분과 양이온성 PAM을 함께 쿠킹하는 것이 동일한 두가지 화학물질을 별도로 그러나 동시에 종이 공급물에 첨가하는 것보다 얼마나 더 우수한 잔류 능력을 제공하는지를 설명하는 것이다. 건조 혼합물은 스탤리 스타치 (Staley Starch)로부터의 스탈록 (Stalok) 300 양이온성 옥수수 전분 3.0 그램을 분자량이 약 4,000,000이고 22 wt%의 치환도를 갖는 양이온성 PAM "A" 0.04 그램과 혼합시킴으로써 제조하였다. 이 혼합물을 탈이온수 497 그램에 첨가하고, 수산화나트륨을 사용하여 pH를 8.5로 조정하였다. 용액을 30분 동안 가열판교반기 (hot plate stirrer) 상에서 가열하여 쿠킹 사이클에서 약 15분째에 비등하기 시작하였 다. 쿠킹한 후에, 용액을 가열판으로부터 꺼내어 냉각시켰다. 용액을 재평량하고, 증발된 물을 보충시켰다.
두번째 건조 혼합물은 악조노벨 (Akzo Nobel)로부터의 BMB-40 양이온성 감자 전분 3.0 그램을 PAM "A" 0.04 그램과 혼합시킴으로써 제조하였다. 이 혼합물에 탈이온수 497 그램을 가하고, pH를 8.5로 조정한 다음, 상술한 방법에 따라 쿠킹하였다.
비교를 위해서, 스탈록 300 옥수수 전분과 BMB-40 감자 전분의 샘플을 상기의 쿠킹 공정에 따라 0.5 wt% 용액으로 제조하였다. 이들 전분용액의 pH는 조정하지 않았다. PAM "A"의 0.125 wt% 샘플은 탈이온수 799 그램에 PAM "A" 1 그램을 가하고, 생성된 용액을 한시간 동안 혼합시킴으로써 별도로 제조하였다.
전분과 PAM을 각각 15 lb/톤 (6.804 ㎏/톤) 및 0.25 lb/톤 (0.1134 ㎏/톤)의 첨가비율로 공급물에 별도로 첨가하였다. 본 실시예 및 이하의 실시예에서는, U.S. 5,482,693에 따라 제조된 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔 용액 (PAS)을 일부의 시험에서 공급물에 첨가하였다. 화학물질의 첨가 순서는 다음과 같다:
시간 (초) 단계
00 혼합기 가동
15 전분 첨가; PAM 첨가
30 PAS 첨가
45 브릿트쟈의 배출밸브 개방
50 백수 수집 개시
80 백수 수집 중지
회분 잔류 결과는 표 1에 나타내었다.
회분 잔류율 % 대 첨가 공정 및 PAS 첨가량
PAS 첨가량 (SiO2 ㎏/톤) 별도 첨가 옥수수 전분+PAM 함께 쿠킹된 옥수수 전분+PAM 별도 첨가 감자 전분+PAM 함께 쿠킹된 감자 전분+PAM
0 17% 27% 21% 25%
0.5 27% 39% 40% 47%
1.0 28% 44% 47% 56%
결과는 양이온성 전분과 양이온성 PAM을 종이 공급물에 첨가하기 전에 이들 화학물질을 pH 8.5에서 함께 쿠킹함으로써 회분 잔류율이 현저하게 개선되고, 회분 잔류율은 PAS 의 첨가량이 증가함에 따라 증가함을 명백하게 보여주고 있다. 성분들의 경비의 관점에서 특히 중요한 것은, 옥수수 전분과 PAM을 함께 쿠킹하였을 때 이들의 성능이 훨씬 더 고가의 감자 전분/PAM 조합을 선행기술에서와 같이 별도로 첨가한 경우의 성능과 본질적으로 동등하였다는 점이다.
실시예 2
본 실시예는 양이온성 전분과 양이온성 PAM을 저온에서 간단히 혼합시키는 것보다는 함께 쿠킹하는 것의 필요성을 증명하는 것이다.
샘플 A는 스탈록 300 3.0 그램과 탈이온수 497 그램을 혼합시키고 pH를 8.5로 조정함으로써 제조하였다. 용액은 실시예 1에 기술된 쿠킹 공정을 사용하여 쿠킹하였다. 샘플을 35℃로 냉각시킨 후에 PAM "A" 0.04 그램을 가하고, 생성된 용액을 시험하기 전에 한시간 동안 혼합시켰다.
샘플 B는 스탈록 300 3.0 그램을 탈이온수 497 그램과 혼합시키고 pH를 8.5로 조정함으로써 제조하였다. 용액은 실시예 1에 기술된 쿠킹 공정을 사용하여 쿠킹하였다. 샘플을 95℃로 냉각시킨 후에 PAM "A" 0.04 그램을 가하고, 생성된 용액을 시험하기 전에 한시간 동안 혼합시켰다.
샘플 C는 스탈록 300 3.0 그램을 PAM "A" 0.04 그램과 혼합시킨 다음, 탈이 온수 497 그램을 가하고 pH를 8.5로 조정함으로써 제조하였다. 용액은 실시예 1에 기술된 쿠킹 공정을 사용하여 쿠킹하였다.
이하의 표 2는 회분 잔류 결과를 나타낸 것이다. 이 표에서 쿠킹하기 전의 전분용액 또는 전분/PAM 용액의 pH는 "a:pH"로 표기하였다. 쿠킹후의 pH도 역시 측정하였으며, "b:pH"로 표기하였다.
회분 잔류율 % 대 쿠킹/혼합공정 및 PAS 첨가량
PAS 첨가량 (㎏ SiO2/톤) 스탈록 300 및 PAM "A"
샘플 A 샘플 B 샘플 C
a:pH = 8.5 b:pH = 7.0 a:pH = 8.5 b:pH = 8.1 a:pH = 8.5 b:pH = 9.2
0 25% 29% 36%
0.5 39% 44% 55%
결과는 또한, 양이온성 전분을 단독으로 pH 8.5 이상에서 쿠킹한 다음 35℃ (혼합샘플 A) 또는 95℃ (혼합샘플 B)에서 PAM과 혼합시키는 것은 본 발명의 방법에 따라 이들을 함께 쿠킹한 경우 (쿠킹된 샘플 C)에 비해 회분 잔류율을 개선시키는데 훨씬 덜 유익하였음을 나타낸다.
실시예 3
본 실시예는 양이온성 전분과 양이온성 PAM을 함께 쿠킹하였을 때 pH는 개선된 잔류율에 대해 유의적인 효과를 가짐을 입증하는 것이다. 우선, 스탈록 300 옥수수 전분 샘플 3.0 그램을 다양한 형태의 양이온성 PAM 0.04 그램과 건식혼합시킨 다음, 탈이온수 497 그램에 분산시켰다. 양이온성 PAM "B"는 약 7,000,000의 분자 량 및 22 wt%의 치환도를 갖는다. 양이온성 (액체) PAM "C"는 약 4,000,000의 분자량 및 22 wt%의 치환도를 갖는다. PAM "C"는 50%의 활성성분 함량을 갖기 때문에, 이 경우에는 0.08 그램을 첨가하였다. 그후, 전분/PAM 용액의 pH를 표 3에 제시된 값 ("a:pH"로 표기)으로 조정하고, 실시예 1에 기술된 쿠킹 공정에 따라 쿠킹하였다. NA는 pH를 조정하지 않았음을 의미한다. 쿠킹후의 pH도 또한 측정하였으며, "b:pH"로 표기하였다.
전기한 바와 같이 잔류 보조제로서의 상기 용액들의 성능을 시험하였다. 전분 및 PAM은 각각 15 lb/톤 (6.804 ㎏/톤) 및 0.25 lb/톤 (0.1134 ㎏/톤)의 첨가비율로 공급물에 첨가하였다. 일부의 시험에서는 실시예 1에서와 같이 제조된 PAS를 공급물에 첨가하였다. 화학물질의 첨가 순서는 실시예 1에서와 동일하였다. 결과는 표 3에 제시하였다.
회분 잔류율 % 대 pH 조정 및 PAS 첨가량
A. 스탈록 300 및 PAM "A"
PAS 첨가량 (㎏ SiO2/톤) a:pH = NA b:pH = 4.9 a:pH = 7.0 b:pH = 6.4 a:pH = 8.5 b:pH = 8.0 a:pH = 10.0 b:pH = 9.7
0 22% 25% 30% 29%
0.5 30% 37% 44% 47%
1.0 31% 40% 43% 48%
B. 스탈록 300 및 PAM "B"
PAS 첨가량 (㎏ SiO2/톤) a:pH = NA b:pH = 5.1 a:pH = 7.0 b:pH = 6.9 a:pH = 8.5 b:pH = 8.9 a:pH = 10.0 b:pH = 10.1
0 20% 28% 32% 30%
0.5 29% 46% 42% 51%

C. 스탈록 300 및 PAM "C"
PAS 첨가량 (㎏ SiO2/톤) a:pH = NA b:pH = 5.4 a:pH = 7.5 b:pH = 7.0 a:pH = 8.5 b:pH = 9.0 a:pH = 10.0 b:pH = 10.0
0 22% 27% 27% 30%
0.5 29% 45% 46% 44%
1.0 33% 44% 48% 43%
결과는 양이온성 전분과 양이온성 PAM을 함께 pH 5.5 이상에서 쿠킹함으로써 잔류율이 얼마나 개선되었는지를 명백히 보여주고 있다.
실시예 4
본 실시예는 pH 8.5에서 예비수화된 양이온성 PAM과 혼합 및 쿠킹된 양이온성 전분도 또한 잔류율이 개선시킨다는 것을 입증하는 것이다. 0.125% 양이온성 PAM의 샘플은 PAM "B" 1.0 그램을 탈이온수 799 그램에 첨가함으로써 제조하였다. 용액은 한시간 동안 수화시켰다. 그후, 이 0.125% PAM 용액 33.3 그램을 탈이온수 464 그램 및 스탈록 300 3.0 그램과 혼합시켰다. 그후, pH를 8.5로 조정하고, 용액을 실시예 1에 기술된 쿠킹 공정에 따라 쿠킹하였다. 두번째 전분/PAM 혼합물은 PAM "B" 0.04 그램을 스탈록 300 3 그램과 건식혼합시킨 다음, 건조 혼합물을 탈이온수 497 그램에 첨가함으로써 제조하였다. pH를 8.5로 조정하고, 실시예 1에 기술된 공정에 따라 쿠킹하였다.
전기한 바와 같이 잔류 보조제로서의 상기 용액들의 성능을 시험하였다. 전분 및 PAM은 각각 15 lb/톤 (6.804 ㎏/톤) 및 0.25 lb/톤 (0.1134 ㎏/톤)의 첨가비율로 공급물에 첨가하였다. 일부의 시험에서는 실시예 1에서와 같이 제조된 PAS를 공급물에 첨가하였다. 화학물질의 첨가 순서는 실시예 1에서와 동일하였다. 시험은 또한 스탈록 300 양이온성 옥수수 전분과 예비수화된 PAM "B"를 종이 공급물에 각각 별도로, 그러나 동시에 첨가한 경우에 대해서도 수행하였다.
회분 잔류율 % 대 PAM 수화 및 PAS 첨가량
PAS 첨가량 (㎏ SiO2/톤) 별도첨가 옥수수 전분+예비수화 PAM 함께 쿠킹 옥수수 전분+건조 PAM 함께 쿠킹 감자 전분+예비수화 PAM
0 23% 36% 37%
0.5 37% 51% 51%
1.0 44% 53% 50%
표 4에 제시된 결과는 pH 8.5에서 양이온성 전분을 예비수화된 양이온성 PAM과 쿠킹하는 것은 건식혼합된 전분과 PAM을 쿠킹한 것과 동일한 레벨의 회분 잔류율을 제공하는 것을 명백히 나타내었다. 두가지 방법은 모두 종이 공급물에 동일한 화학물질을 별도로 첨가하는 경우에 비해 탁월한 결과를 제공한다.
실시예 5
본 실시예는 제지공급물에 대한 알루미늄 화합물의 첨가가 양이온성 전분/양이온성 PAM 혼합물의 성능을 증진시키는 것을 입증하는 것이다. 건조 혼합물은 스탤리 스타치로부터 구입한 스탈록 300 양이온성 옥수수 전분 3.0 그램을 양이온성 PAM "A" 0.04 그램과 혼합시킴으로써 제조하였다. 이 혼합물에 탈이온수 497 그램을 가하였다. pH를 8.6으로 조정하였다. 용액을 가열판교반기 상에서 30분 동안 가열하여 쿠킹 사이클에서 약 15분째에 비등을 시작하였다. 쿠킹한 후에 용액을 재평량하고, 증발된 물을 보충하였다. 용액의 최종 pH는 7.1이었다.
전기한 바와 같이 잔류 보조제로서의 상기 용액들의 성능을 시험하였다. 전분 및 PAM은 각각 15 lb/톤 (6.804 ㎏/톤) 및 0.25 lb/톤 (0.1134 ㎏/톤)의 첨가비율로 공급물에 첨가하였다. 실시예 1에서와 같이 제조된 PAS는 2 lb/톤 (0.9072 ㎏/톤)으로 공급물에 첨가하였다. 일부의 시험에서는 제지업자의 알룸 및 나트륨 알루미네이트를 또한 공급물에 첨가하였다. 첨가 순서는 다음과 같았다:
시간 (초) 단계
00 혼합기 가동
15 알루미늄 화합물 첨가
30 전분 첨가; PAM 첨가
45 PAS 첨가
60 브릿트쟈의 배출밸브 개방
65 백수 수집 개시
95 백수 수집 중지
회분 잔류율 % 대 알루미늄 첨가단계
알루미늄 형태 알루미늄 첨가량 회분 잔류율
lb/톤 kg/톤
없음 0 0 61%
알룸 0.5 0.2268 64%
알룸 1.0 0.4536 68%
알룸 2.0 0.9072 72%
나트륨 알루미네이트 0.5 0.2268 72%
나트륨 알루미네이트 1.0 0.4536 72%
나트륨 알루미네이트 2.0 0.9072 73%
결과는 종이 공급물에 알루미늄 화합물을 첨가함으로써 잔류율이 더 개선된다는 것을 보여준다.
실시예 6
본 실시예는 쿠킹하기 전에 양이온성 전분/양이온성 PAM을 pH 7 이상으로 조정하기 위해 알칼리성 알루미늄을 사용하는 것이 잔류 보조제로서의 혼합물의 성능을 얼마나 증진시키는지를 입증하는 것이다. 건조 혼합물은 스탈록 300 양이온성 옥수수 전분 3.0 그램을 PAM "B" 0.04 그램 및 표 7에 샘플 D 내지 G로 기재된 나트륨 알루미네이트의 다양한 양과 혼합시킴으로써 제조하였다. 이들 혼합물에 탈 이온수 497 그램을 첨가하였다. 나트륨 알루미네이트를 함유하지 않는 혼합물에서의 pH는 8.5로 조정하였다. 나트륨 알루미네이트를 함유하는 혼합물에서의 pH는 측정하였으나 조정하지 않았고, "a:pH"로 표기하였다. 용액을 가열판교반기 상에서 30분 동안 가열하여 쿠킹 사이클에서 약 15분째에 비등을 시작하였다. 쿠킹한 후에, 용액을 재평량하고 증발한 물은 보충하였다. 용액의 pH를 다시 측정하였으며, "b:pH"로 표기하였다.
전기한 바와 같이 잔류 보조제로서의 상기 용액들의 성능을 시험하였다. 전분 및 PAM은 각각 15 lb/톤 (6.804 ㎏/톤) 및 0.25 lb/톤 (0.1134 ㎏/톤)의 첨가비율로 공급물에 첨가하였다. 일부의 시험에서는 실시예 1에서와 같이 제조된 PAS를 공급물에 첨가하였다. 화학물질의 첨가 순서는 실시예 1에서와 동일하였다.
Figure 112000008655839-pct00002
결과는 양이온성 전분/양이온성 PAM 혼합물의 pH를 조정하기 위해 알칼리성 알루미늄 화합물을 사용하는 것의 잇점을 명백히 보여고 있다.
실시예 7
본 실시예는 pH 10에서 양이온성 전분과 비이온성 PAM을 함께 쿠킹하는 것이 동일한 두가지 화학물질을 별도로 그러나 동시에 종이 공급물에 첨가하는 것보다 얼마나 더 우수한 잔류율을 제공하는지를 증명하는 것이다. 건조 혼합물은 스탤리 스타치로부터의 스탈록 300 양이온성 옥수수 전분 3.0 그램을 분자량이 약 14,000,000인 비이온성 PAM "D" 0.04 그램과 혼합시킴으로써 제조하였다. 이 혼합물에 탈이온수 497 그램을 첨가하였다. pH를 10.1로 조정하였다. 용액을 30분 동안 가열판교반기 상에서 가열하여 쿠킹 사이클에서 약 15분째에 비등하기 시작하였다. 쿠킹한 후에, 용액을 재평량하고, 증발한 물을 보충하였다. 용액의 최종 pH는 9.9였다.
비교를 위해서, 스탈록 300의 샘플을 상기의 공정에 따라 0.5 wt% 용액으로 제조하였다. 용액의 pH는 7.5인 것으로 확인되었으며, 조정하지 않았다.
PAM "D"의 0.125 wt% 용액은 탈이온수 799 그램에 PAM "D" 1 그램을 가하고, 생성된 용액을 한시간 동안 혼합시킴으로써 제조하였다. 용액의 pH는 4.4인 것으로 확인되었으며, 조정하지 않았다.
전기한 바와 같이 잔류 보조제로서의 상기 용액들의 성능을 시험하였다. 전분 및 PAM은 각각 15 lb/톤 (6.804 ㎏/톤) 및 0.25 lb/톤 (0.1134 ㎏/톤)의 첨가비율로 공급물에 첨가하였다. 일부의 시험에서는 실시예 1에서와 같이 제조된 PAS를 공급물에 첨가하였다. 화학물질의 첨가 순서는 실시예 1에서와 동일하였다.
회분 잔류율 % 대 쿠킹 공정 및 PAS 첨가량
PAS 첨가량 (㎏ SiO2/톤) 별도첨가 옥수수 전분+비이온성 PAM 함께 쿠킹 옥수수 전분+비이온성 PAM
0 11% 22%
0.5 19% 33%
1.0 22% 33%
결과는 양이온성 전분과 비이온성 PAM을 종이 공급물에 첨가하기 전에 이들 화학물질을 pH 10에서 함께 쿠킹함으로써 잔류율이 개선된다는 것을 명백히 보여주고 있다.
실시예 8 내지 12
이하의 실시예 8 내지 12에서 양이온성 전분/음이온성 PAM 혼합물의 전하 요구량은 랭크브라더스 전하 분석기 II (Rank Brothers Charge Analyser II; Cambridge, England) 유동전류 검출기를 사용하여 측정하였다. 기본 양이온성 전분 및 양이온성 전분/PAM 혼합물의 전하 요구량은 전분/PAM 혼합물 1.25 그램을 탈이온수 225 ㎖ 중에서 0.001N 폴리(비닐설폰산, 나트륨염) 용액으로 적정함으로써 pH 8에서 측정하였다. 전분/PAM 혼합물상의 전하가 음이온성인 것으로 측정되는 경우에 중화된 전분 전하의 비율은 100% 이상인 것으로 보고되었다.
실시예 8
본 실시예는 제지업자의 알룸용액 [Al2(SO4)3ㆍ18H2O] 또는 나트륨 알루미네이트를 함유하는 종이 공급물을 사용하여 수행하였다. 본 실시예에서는 양이온성 감자 전분을 고분자량 (MW) 음이온성 PAM과 함께 쿠킹하였을 때, 쿠킹된 전분/PAM 용액의 성능이 동일한 화학물질을 종이 공급물에 별도로 첨가함으로써 나타나는 것을 능가하도록 음이온성 PAM이 양이온성 전분 전하의 약 50% 미만을 중화시키여야 한다는 것을 설명한다.
양이온성 전분/음이온성 PAM 혼합물은 탈이온수 중에서 치환도가 0.042인 스탈록 410 양이온성 감자 전분 (Staley Starch로부터 구입) 2.5 그램과 분자량이 약 8,000,000이고 음이온도가 12 wt%인 시판 음이온성 PAM을 쿠킹함으로써 제조하였다. 전분/PAM 용액의 총질량은 500 그램이었다. 음이온성 PAM은 양이온성 전분 및 추가의 물과 혼합 및 쿠킹하기 전에 0.125 wt% (활성기준)로 예비수화시켰다. 전분/PAM 혼합물을 자기적으로 교반되는 가열판 상에서 30분 동안 가열하였으며, 쿠킹 사이클에서 약 20분째에 비등하기 시작하였다.
잔류 실험은 양이온성 감자 전분 15 lb/t (6.804 kg/t)및 다양한 첨가비율의 음이온성 PAM을 사용하여 수행하였다. 양이온성 전분 및 음이온성 PAM을 동시첨가하고 15초 후에 4 ㎚ 콜로이드성 실리카졸 (Nalco로부터 구입) 2 lb/t (0.9072 kg/t)(SiO2 기준)를 첨가하였다.
결과는 양이온성 전분과 고MW 음이온성 PAM을 함께 쿠킹하는 것은 약 50% 미만의 전분 하전이 음이온성 PAM에 의해 중화된 경우에만 동일한 화학물질을 별도로 첨가한 경우에 비해 알루미나를 함유하는 공급물에서 탁월한 회분 잔류율을 제공함을 나타내고 있다. 결과는 표 8에 제시하였다.
회분 잔류율 % 대 PAM 첨가량 및 알루미늄 형태
회분 잔류율 %
중화된 양이온성 전분 전하율 % PAM 첨가량 (lb/t)a 전분/ PAM 중량비 0.5 lb/t (0.2268 kg/t) Al2O3 (알룸으로써) 1 lb/t (0.4536 kg/t) Al2O3 (알룸으로써) 0.5 lb/t (0.2268 kg/t) Al2O3 (나트륨 알루미네이트로써)
별도/동시 첨가 함께 쿠킹 별도/동시 첨가 함께 쿠킹 별도/동시 첨가 함께 쿠킹
11 0.25(0.1134) 60/1 47 70 52 70 55 79
25 0.5(0.2268) 30/1 49 55 58 59 61 68
53 0.75(0.3402) 20/1 59 46 57 45 63 48
a 괄호 안의 수는 kg/t이다.
실시예 9
본 실시예는 제지업자의 알루용액으로서 첨가된 Al2O3 0.5 lb/t (0.2268 kg/t)를 함유하는 종이 공급물을 사용하여 수행하였다. 이 실시예에서는 양이온성 감자 전분을 저분자량 (MW) 음이온성 PAM과 쿠킹하였을 때, 음이온성 PAM은 약 75% 까지 중화시킬 수 있으며, 그래도 동일한 화학물질을 별도로 종이 공급물에 첨가함으로써 나타나는 것보다 탁월한 회분 잔류율을 제공함을 입증한다.
양이온성 전분/음이온성 PAM 혼합물은 탈이온수 중에서 치환도가 0.04인 BMB-40 양이온성 감자 전분 2.5 그램과 분자량이 약 1,000,000이고 음이온도가 8 wt%인 시판 음이온성 PAM을 쿠킹함으로써 제조하였다. 전분/PAM 용액의 총질량은 500 그램이었다. 양이온성 전분과 음이온성 PAM은 건조분말로서 탈이온수에 첨가하였으며, 자기적으로 교반되는 가열판 상에서 30분 동안 가열하였다. 용액은 쿠킹 사이클에서 약 20분째에 비등하였다.
잔류 실험은 양이온성 감자 전분 20 lb/t (9.072 kg/t) 및 다양한 첨가비율의 음이온성 PAM을 사용하여 수행하였다. 양이온성 전분 및 음이온성 PAM을 동시첨가하고 15초 후에 4 ㎚ 콜로이드성 실리카졸 (Nalco로부터 구입) 2 lb/t (0.9072 kg/t) (SiO2 기준)를 첨가하였다.
결과는 양이온성 전분과 저MW 음이온성 PAM을 함께 쿠킹하는 것은 약 75% 미만의 전분 하전이 음이온성 PAM에 의해 중화된 경우에만 동일한 화학물질을 별도로 첨가한 경우에 비해 알루미나를 함유하는 공급물에서 탁월한 회분 잔류율을 제공함을 나타내고 있다. 결과는 표 9에 제시하였다.
회분 잔류율 % 대 저MW PAM 첨가량
중화된 양이온성 전분 전하율 % PAM 첨가량 (lb/t)a 전분/PAM 중량비 별도/동시 첨가 함께 쿠킹
22 0.7(0.3175) 30/1 38 40
48 1.3(0.5897) 15/1 35 41
55 2.7(1.2247) 7.5/1 34 54
73 4(1.8144) 3.8/1 29 50
>100 5.3(2.4041) 2.8/1 32 21
a 괄호 안의 수는 kg/t이다.
실시예 10
본 실시예는 제지업자의 알룸용액으로서 첨가된 Al2O3 0.5 lb/t (0.2268 kg/t)를 함유하는 종이 공급물을 사용하여 수행하였다. 이 실시예에서는 고분자량 (MW) 음이온성 PAM과 쿠킹된 양이온성 감자 전분과 함께 저"S 값" 실리카졸을 사용하는 것을 설명한다.
양이온성 전분/음이온성 PAM 혼합물은 탈이온수 중에서 스탈록 410 양이온성 감자 전분 2.5 그램을 분자량이 약 10,000,000이고 음이온도가 40 wt%인 시판 음이온성 PAM과 함께 쿠킹함으로써 제조하였다. 전분/PAM 용액의 총질량은 500 그램이었다. 음이온성 PAM은 양이온성 전분 및 추가의 물과 혼합 및 쿠킹하기 전에 0.125 wt% (활성기준)로 예비수화시켰다. 전분/PAM 혼합물을 자기적으로 교반되는 가열판 상에서 30분 동안 가열하였으며, 쿠킹 사이클에서 약 20분째에 비등하기 시작하였다.
잔류 실험은 양이온성 감자 전분 20 lb/t (9.072 kg/t) 및 다양한 첨가비율의 음이온성 PAM을 사용하여 수행하였다. 양이온성 전분 및 음이온성 PAM을 동시첨가하고 15초 후에 BMA-670 실리카졸 (Akzo Nobel로부터 구입) 1 lb/t (0.4536 kg/t) (SiO2 기준) 또는 파티콜 (Particol) BX 실리카졸 (Allied Colloids로부터 구입) 0.5 lb/t (0.2268 kg/t) (SiO2 기준)를 첨가하였다.
결과는 양이온성 전분과 고MW 음이온성 PAM을 함께 쿠킹하는 것은 약 50% 미만의 전분 하전이 음이온성 PAM에 의해 중화된 경우에만 동일한 화학물질을 별도로 첨가한 경우에 비해 알루미나를 함유하는 공급물에서 탁월한 회분 잔류율을 제공함을 나타내고 있다. 결과는 표 10에 제시하였다.
회분 잔류율 % 대 저 S값 실리카졸과 함께 고MW PAM 첨가량
중화된 양이온성 전분 전하율 % PAM 첨가량 (lb/t)a 전분/PAM 중량비 1 lb/t (0.4536 kg/t) BMA-670 0.5 lb/t (0.2268 kg/t) 파티콜 BX
별도/동시 첨가 함께 쿠킹 별도/동시 첨가 함께 쿠킹
18 0.2(0.09072) 100/1 38 58 41 54
42 0.4(0.1814) 50/1 41 46 40 40
59 0.6(0.2722) 33/1 43 31 46 28
72 0.8(0.3629) 25/1 48 24 48 23
a 괄호 안의 수는 kg/t이다.
실시예 11
본 실시예는 폴리알루미늄클로라이드 용액으로서 첨가된 Al2O3 0.5 lb/t (0.2268 kg/t)를 함유하는 종이 공급물을 사용하여 수행하였다. 이 실시예에서는 고분자량 (MW) 음이온성 PAM과 쿠킹된 양이온성 옥수수 전분과 함께 콜로이드성 실리카졸 및 수화된 벤토나이트를 사용하는 것을 설명한다.
양이온성 전분/음이온성 PAM 혼합물은 탈이온수 중에서 치환도가 0.036인 스탈록 300 양이온성 옥수수 전분과 분자량이 약 8,000,000이고 음이온도가 5 wt%인 시판 음이온성 PAM을 쿠킹함으로써 제조하였다. 전분/PAM 용액의 총질량은 500 그램이었다. 음이온성 PAM은 양이온성 전분 및 추가의 물과 혼합 및 쿠킹하기 전에 0.125 wt% (활성기준)로 예비수화시켰다. 전분/PAM 혼합물을 자기적으로 교반되는 가열판 상에서 40분 동안 가열하였으며, 쿠킹 사이클에서 약 20분째에 비등하기 시작하였다.
잔류 실험은 양이온성 옥수수 전분 20 lb/t (9.072 kg/t) 및 다양한 첨가비율의 음이온성 PAM을 사용하여 수행하였다. 양이온성 전분 및 음이온성 PAM을 동시첨가하고 15초 후에 4㎚ 콜로이드성 실리카졸 2 lb/t (0.9072 kg/t) (SiO2 기준) 또는 수화된 벤토나이트 점토 (Allied Colloids로부터 구입) 5 lb/t (2.268 kg/t)를 첨가하였다.
결과는 양이온성 전분과 고MW 음이온성 PAM을 함께 쿠킹하는 것은 수행된 실험의 한계치까지 (음이온성 PAM에 의해 중화된 34%의 전분 전하) 동일한 화학물질을 별도로 첨가한 경우에 비해 알루미나를 함유하는 공급물에서 탁월한 회분 잔류율을 제공함을 나타내고 있다. 결과는 표 11에 제시하였다.
회분 잔류율 % 대 고MW PAM 첨가량 및 음이온성 무기 콜로이드
중화된 양이온성 전분 전하율 % PAM 첨가량 (lb/t)a 전분/PAM 중량비 회분 잔류율 %
2 lb/t (0.9072 kg/t) 4㎚ 콜로이드성 실리카 5 lb/t (2.268 kg/t) 벤토나이트 점토
별도/동시 첨가 함께 쿠킹 별도/동시 첨가 함께 쿠킹
27 0.75(0.3402) 27/1 34 51 27 37
34 1(0.4536) 20/1 35 49 28 37
a 괄호 안의 수는 kg/t이다.
실시예 12
본 실시예는 40% 표백된 크래프트 하드우드, 40% 표백된 크래프트 소프트우드 및 20% 점토로 구성된 산성 종이 공급물에서 수행하였다. 공급물의 pH는 4.0으로 조정하였다. 제지업자의 알룸용액으로서 Al2O3 2 lb/t (0.9072 kg/t)를 종이 공급물에 첨가하였다. 본 실시예는 알칼리성 알루미늄 화합물이 양이온성 전분 및 음이온성 PAM과 쿠킹되어 회분 잔류율이 얼마나 더 개선시킬 수 있는지를 설명하는 것이다.
양이온성 전분/음이온성 PAM/알칼리성 알루미나 혼합물은 탈이온수 중에서 스탈록 410 양이온성 감자 전분 2.5 그램을 분자량이 약 8,000,000이고 음이온도가 12 wt%인 시판 음이온성 PAM 및 나트륨 알루미네이트로서 Al2O3 0.69 그램과 함께 쿠킹함으로써 제조하였다. 전분/PAM 용액의 총질량은 500 그램이었다. 음이온성 PAM은 양이온성 전분 및 추가의 물과 혼합 및 쿠킹하기 전에 0.125 wt% (활성기준)로 예비수화시켰다. 전분/PAM 혼합물을 자기적으로 교반되는 가열판 상에서 40분 동안 가열하였으며, 쿠킹 사이클에서 약 20분째에 비등하기 시작하였다. 양이온성 전분/음이온성 PAM 만으로된 쿠킹된 혼합물 (Al2O3를 함유하지 않음)은 양이온성 전 분 전하의 16%를 중화시킨 것으로 확인되었다.
잔류 실험은 양이온성 옥수수 전분 20 lb/t (9.072 kg/t), 음이온성 PAM 0.67 lb/t (0.3039 kg/t) 및 나트륨 알루미네이트로서의 Al2O3 0.55 lb/t (0.2495 kg/t)를 사용하여 수행하였다. 양이온성 전분, 음이온성 PAM 및 나트륨 알루미네이트를 동시첨가하고 15초 후에 표면 알루미늄화된 5㎚ 콜로이드성 실리카졸 (Akzo Nobel로부터 구입한 BMA-9) 2 lb/t (0.9072 kg/t) (SiO2 기준)를 첨가하였다.
결과는 양이온성 전분/음이온성 PAM/알칼리성 알루미늄을 함께 쿠킹하는 것은 동일한 화학물질을 첨가한 경우에 비해 탁월한 회분 잔류율을 제공함을 나타내고 있다. 결과는 표 12에 제시하였다.
회분 잔류율 % 대 배합 쿠킹
중화된 양이온성 전분 전하율 % PAM 첨가량 (lb/t)a 전분/PAM 중량비 별도/동시 첨가 함께 쿠킹
16 0.5(0.2268) 40/1 37 43
a 괄호 안의 수는 kg/t이다.

Claims (8)

  1. (a) 건조된 종이 톤 당 Al2O3 약 0.005 내지 2.5 킬로그램의 양으로 존재하는 가용성 알루미늄 화합물, 및
    (b) 치환도가 약 0.01 내지 0.2인 1종 이상의 양쪽성 또는 양이온성 전분의 수용액을 치환도가 1 내지 80 중량%이며 분자량이 500,000 이상인 1종 이상의 비이온성 또는 양쪽성 폴리아크릴아미드 또는 양이온성 또는 음이온성 폴리아크릴아미드와 함께 쿠킹하되, 단
    (i) 양이온성 또는 비이온성 폴리아크릴아미드가 선택되는 경우에는 쿠킹을 7.0 초과의 pH에서 수행하고;
    (ii) 음이온성 폴리아크릴아미드의 분자량이 500,000 내지 4,000,000인 경우에는 쿠킹이 양이온성 전분의 75% 미만의 중화를 일으키며, 음이온성 폴리아크릴아미드의 분자량이 4,000,000을 초과하는 경우에는 쿠킹이 양이온성 전분의 50% 미만의 중화를 일으키고;
    (iii) 폴리아크릴아미드에 대한 전분의 중량비는 약 2 대 1을 초과하도록 함으로써 제조되는 것인 변성된 전분
    을 함유하는 종이 공급물.
  2. 제1항에 있어서, 양이온성 전분을 양이온성 아크릴아미드와 쿠킹한 종이 공급물.
  3. 제1항에 있어서, 양이온성 전분을 음이온성 아크릴아미드와 쿠킹한 종이 공급물.
  4. 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 가용성 알루미늄 화합물이 변성된 전분이 첨가되기 전에 공급물에 첨가되는 종이 공급물.
  5. 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 전분이 옥수수 전분, 감자 전분 및 찰옥수수 전분으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 종이 공급물.
  6. 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 콜로이드성 실리카가 또한 존재하는 종이 공급물.
  7. 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 음이온성 무기 콜로이드가 또한 존재하는 종이 공급물.
  8. 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 가용성 알루미늄 화합물이 알루미늄설페이트, 알루미네이트, 알루미늄 니트레이트, 폴리알루미늄 클로라이드 및 폴리알루미늄 설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 종이 공급물.
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