KR100648569B1 - 규산염을 포함하는 셀룰로오스 제품 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents
규산염을 포함하는 셀룰로오스 제품 및 이를 제조하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 규산염을 종이 슬러리와 같은 셀룰로오스 슬러리에 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 첨가하는 것을 포함하는, 종이 제품과 같은 셀룰로오스 제품을 제조하는 방법. 특히, 본 발명은 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 1가 규산염 또는 수용성 금속 규산염 착물을 종이 슬러리와 같은 셀룰로오스 슬러리에 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 첨가하는 것을 포함하는, 셀룰로오스 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 금속 규산염을 포함하는 조성물, 및 1종 이상의 수용성 금속 규산염 착물을 포함하는 셀룰로오스 제품(예, 종이 제품).
종이 제품, 셀룰로오스 제품, 셀룰로오스 제품의 제조 방법, 수용성 금속 규산염 착물, 규산염, 1가 규산염
Description
본 발명은 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 규산염을 종이 슬러리와 같은 셀룰로오스 슬러리에 첨가하는 것을 포함하는, 종이 제품과 같은 셀룰로오스 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 1가 양이온계 규산염 또는 수용성 금속 규산염 착물을 종이 슬러리와 같은 셀룰로오스 슬러리에 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 첨가하는 것을 포함하는, 종이 제품과 같은 셀룰로오스 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 금속 규산염을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 1종 이상의 수용성 금속 규산염 착물을 포함하는 셀룰로오스 제품(예, 종이 제품)에 관한 것이다.
셀룰로오스 제품, 예컨대 판지, 박엽지(tissue paper), 필기 용지 등은 무기 미네랄 익스텐더(mineral extender) 또는 안료를 함유할 수 있는, 셀룰로오스 목재 섬유의 수성 슬러리를 제조함으로써 제조하는 것이 통상적이다. 셀룰로오스 매트릭스의 형성을 촉진시키기 위해 수성 슬러리를 이동하는 와이어 또는 패브릭(fabric) 상에 침적시킨다. 이어서, 셀룰로오스 매트릭스를 탈수시키고(draining) 건조시키고 최종 셀룰로오스 제품으로 압축시킨다. 그러나, 탈수 과정 중에 바람직한 고체 섬유, 고체 미립자(fines) 및 다른 고체가 물과 함께 종종 제거된다. 이 때, 고체 미립자에는 매우 짧은 펄프 섬유 또는 섬유 단편 및 방사 세포(ray cell)가 포함된다. 또한, 미립자에는 안료, 섬유 및 시트 형성 중에 패브릭을 통과할 수 있는 기타 비섬유 첨가제가 포함된다. 나아가, 탈수 과정 중에 원치 않는 물이 셀룰로오스 매트릭스에 종종 보류(retention)된다. 바람직한 고체의 제거 및 원치 않는 물의 보류는 시트 형성에 나쁜 영향을 미치고, 이에 따라 품질이 저하된 셀룰로오스 제품을 생성시킨다. 나아가, 바람직한 고체를 손실하는 것은 셀룰로오스 제품의 제조업자들에게는 소모적이고 비경제적이다.
그러므로, 제지 업계에서는 종이 품질을 개선시키고 생산성을 높이며 제조 비용을 줄이려는 제지 방법을 제공하기 위해 끊임 없이 노력해 오고 있다. 탈수(drainage/dewetering)시키기 위해 제지 와이어 또는 패브릭 앞의 섬유상 슬러리에 화학 약품을 종종 첨가한다. 이들 화학 약품들을 종종 탈수 및(또는) 보류 보조제라 한다. 규산염, 실리카 콜로이드, 마이크로겔 및 벤토나이트와 같은 각종 탈수 및(또는) 보류 보조제를 제지 공정에 첨가하려는 시도를 계속해왔다.
예를 들어, 피이트(Peat) 등의 미국특허 제5,194,120호는 미립자 보류성 및 탈수성을 개선시키기 위해 종이 퍼니쉬(paper furnish)에 양이온계 중합체 및 무정형 금속 규산염 물질을 첨가하는 것에 관해 개시하고 있다. 피이트 등의 무정형 금속 규산염은 백색의 자유 유동 분말이나, 물에 완전 분산시 매우 작은 음이온성 콜로이드 입자를 형성한다. 이들 물질은 규산나트륨을 적합한 금속 이온(예, Mg2+, Ca2+ 및(또는) Al3+)의 수용성 염과 반응시켜 침전물을 형성시킨 다음, 여과, 세척 및 건조시켜 합성하는 것이 보통이다.
국제특허출원 WO/97/17289 및 미국특허 제5,989,714호[출원인, 드루몽드(Drummond)]는 금속 규산염 침전물을 사용하여 종이 매트릭스를 형성함에 있어 탈수성 및(또는) 보류성 조절하는 방법에 관한 것이다. 드루몽드의 금속 규산염 침전물을 가용성 금속 염을 가용성 규산염과 혼합함으로써 제조한다.
JP 63295794 A(출원인: 나까무라)는 펄프 슬러리에 양이온성이고 수용성인 중합체 및 규산나트륨의 수용액을 첨가하는 것을 포함하는, 중성 또는 약알칼리성 제지 방법에 관한 것이다.
JP10 72, 793호[출원인: 하이모(haimo)]는 소듐 오르토실리케이트의 수용액을 종이 슬러리에 직접 첨가하는 것을 포함하는 제지 방법을 기술하고 있다. 하이모의 오르토실리케이트 용액은 종이 슬러리에 첨가되기 전에 별개의 단계(예, pH를 조절하기 위해 황산알루미늄 처리)에서 제조되어야 한다.
미국특허 제4,927,498호, 제4,954,220호, 제5,185,206호, 제5,470,435호, 제5,543,014호, 제5,626,721호 및 제5,707,494호[출원인: 러쉬미어(Rushmere) 및 러쉬미어 등]는 제지 과정 중에 폴리규산염 마이크로겔을 보류 보조제 및 탈수 보조제로 사용하는 것에 관한 것이다. 이들 특허의 마이크로겔은 폴리실리크산을 알칼리 금속과 반응시켜 마이크로겔을 형성시킴으로써 온-사이트법(on-site process) 에 의해 제조된다. 이어서, 마이크로겔을 종이 퍼니쉬에 첨가한다.
미국특허 제5,240,561호[출원인: 칼리스키(Kaliski)]는 제지 과정에서 마이크로 겔을 사용하는 것에 관한 것이다. 칼리스키의 마이크로겔은 2단계 공정에 의해 제조된다. 제1 단계는 종이 퍼니쉬에 2개의 별개의 용액을 블렌딩함으로써 일시적이고 화학적으로 반응성인 서브콜로이드성 하이드로솔을 제조하는 것을 포함한다. 제2단계는 1종 이상의 가교결합제를 포함하는 수용액을 제1단계로부터 얻어진 퍼니쉬와 블렌딩시켜 제자리 형성되고(in-situ formed) 화학적으로 반응성인 서브콜로이드성 하이드로솔을 가교결합시키고 착물 작용성 마이크로겔 결합물(cement)를 제자리 합성시키는 것이다. 생성되는 결합물은 종이 퍼니쉬를 응집시켜 종이 시트를 형성한다. 칼리스키의 방법은 복잡하고 시간 소모적인 2 단계 공정이다.
랑글레이(Langley) 등의 미국특허 제4,753,710호 및 카울레이(Cauley) 등의 미국특허 제5,513,249호는 종이를 제조함에 있어 벤토나이트의 사용에 관한 것이다.
각종 탈수 및 보류 보조제를 제공하려는 다양한 시도에도 불구하고 제지 업계에서는 경제적이고 동시에 사용하기 간단하며 우수한 탈수성 및 보류성을 갖는 종이 제품과 같은 셀룰로오스 제품을 제조하는 방법을 제공할 필요성이 여전히 남아있다. 또한, 종이 시트의 양호한 형성을 유지하면서도 보류성 및 탈수성면에서도 상당히 개선된 셀룰로오스 제품 제조 방법에 대한 필요성이 여전히 남아있다.
더 두꺼운 섬유상 매트를 통한 더 느린 탈수로 인해 생산성이 감소되지 않는 종이 제품의 대량 생산을 위한 탈수성에 대한 필요성이 여전히 남아있다.
발명의 요약
본 발명은 셀룰로오스 슬러리에 (1) 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 (2) 1종 이상의 수용성 규산염을 실질적으로 동시에 첨가하는 것을 포함하는, 셀룰로오스 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 수용성 규산염은 1가 양이온계 규산염 또는 수용성 금속 규산염 착물일 수 있다. 수용성 금속 규산염 착물은 1가 양이온계 규산염과 2가 금속 이온의 반응 생성물일 수 있다.
수용성 규산염에 대한 알루미늄 화합물의 몰비는 Al2O3/SiO2를 기준으로 하여 약 0.1 내지 10, 바람직하게는 약 0.2 내지 5, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 2이다.
알루미늄 화합물에는 AlCl3(염화알루미늄), PAC(폴리염화알루미늄), PAS(폴리황산알루미늄), PASS(폴리황산규산알루미늄) 및(또는) 폴리인산알루미늄, 바람직하게는 알럼, PAC 및(또는) PAS, 더욱 바람직하게는 알럼 및(또는) PAC가 있으나, 이들에만 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 1가 양이온계 규산염으로 적합한 것에는 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 및(또는) 규산암모늄, 바람직하게는 규산나트륨 및(또는) 규산칼륨, 더욱 바람직하게는 규산나트륨이 있으나, 이들에만 국한되는 것은 아니다. 규산나트륨의 SiO2/Na2O 중량비는 바람직하게는 약 2 내지 4, 더욱 바람직하게는 약 2.8 내지 3.3, 가장 바람직하게는 약 3.0 내지 3.5이다.
본 발명의 수용성 금속 규산염 착물은 1 종 이상의 1가 양이온계 규산염 및 2가 금속 규산염을 포함할 수 있다. 2가 금속 규산염의 예로는 규산마그네슘, 규산칼슘, 규산아연, 규산구리, 규산철, 규산망간 및(또는) 규산바륨이 있으나, 이들에만 국한되는 것은 아니다. 더욱 바람직하게는, 2가 금속 규산염에는 규산마그네슘, 규산칼슘 및(또는) 규산아연이 있다. 가장 바람직하게는, 2가 금속 규산염에는 규산마그네슘 및(또는) 규산칼슘이 있다.
수용성 2가 금속 규산염 착물은 다음과 같은 화학식을 갖는다.
상기 식에서, M은 1가 이온이고, M'는 2가 금속 이온이고, x는 약 2 내지 4이고, y는 약 0.005 내지 0.4이고, y/x는 약 0.001 내지 0.25이다.
M은 나트륨, 칼륨, 리튬 및 암모니아이다. M'는 칼슘, 마그네슘, 아연, 구리, 철(II), 망간(II) 및 바륨 중 하나이다. 2가 금속 이온은 CaCl2, MgCl2, MgSO4, Ca(NO3)2, Mg(NO3)2 및 ZnSO4 중 1 이상을 포함하는, 수용성염 공급원으로부터얻어진다.
수용성 2가 금속 규산염 착물의 SiO2/M2O 몰비는 바람직하게는 약 2 내지 20, 더욱 바람직하게는 약 3 내지 10, 가장 바람직하게는 약 3 내지 5이고, M'/Si 몰비는 약 0.001 내지 0.25이다.
수용성 2가 금속 규산염 착물을 함유하는 용액의 SiO2의 농도는 용액을 기준 으로 약 0.01 중량% 내지 5 중량%이다.
본 발명의 방법에서, 알루미늄 화합물 및 수용성 2가 금속 규산염 착물은 최종 고전단(high shear) 단계 후에 그리고 헤드박스 전에 셀룰로오스 슬러리에 실질적으로 동시에 첨가된다.
나아가, 본 발명의 방법에서 셀룰로오스 슬러리에 1종 이상의 첨가제를 첨가할 수 있으며, 이 첨가제로는 1종 이상의 응집제(flocculant), 전분, 응결제(coagulant), 사이즈제, 습윤 강도 증강제(wet strength agent), 건조 강도 증강제(dry strength agent) 및 다른 보류제(retention agent)이 있으나, 이들에 국한되는 것은 아니다. 이들 첨가제는 알루미늄 화합물 및 수용성 2가 금속 규산염 착물의 실질적으로 동시 첨가 전 또는 그 후에 셀룰로오스 슬러리에 첨가된다.
본 발명의 응집제의 예로는 고분자량의 중합체, 예컨대 양이온계 중합체, 음이온계 중합체 및 실질적으로 비이온성인 중합체를 들 수 있으나, 이들에만 국한되는 것은 아니다.
양이온계 중합체로는 디메틸아미노에틸메타크릴레이트(DMAEM0, 디메틸아미노에틸아크릴레이트(DMAEA), 메타크릴옥실옥시에틸트리메틸알루미늄 클로라이드(METAC), 디메틸아미노프로필메타크릴레이트(DMAPMA), 메타크릴아미도프리필-트리메틸암모늄 클로라이드(MAPTAC), 디메틸아미노프리필아크릴아미드(DMAPAA), 아크릴옥실옥시에틸트리메틸알루미늄 클로라이드(AETAC), 디메트아미노에틸스티렌, (p-비닐벤질)-트리메틸암모늄 클로라이드, 2-비닐피리딘, 4-비닐피리딘 및 비닐아민으로부터 선택된 1 종 이상의 양이온 계 단량체를 포함하는 단독중합체 및 공중합체를 들 수 있으나, 이들에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 양이온계 응집제는 양이온계 폴리아크릴아미드의 공중합체일 수 있다.
음이온계 중합체의 예로는 음이온계 단량체, 예컨대 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 말레에이트, 이타코네이트, 술포네이트 및 포스포네이트를 포함하는 단독중합체 및 공중합체가 있으나, 이들에 국한되는 것은 아니다.
실질적으로 비이온성인 중합체로는 폴리아크릴아미드, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리비닐알코올 및 폴리(비닐피롤리돈) 중 1 이상을 들 수 있으나, 이들에만 국한되는 것은 아니다.
전분의 예로는 감자 전분, 밀납 옥수수 전분(waxy maize starch), 밀 전분 및 옥수수 전분이 있으나, 이들에만 국한되는 것은 아니다.
적합한 응결제로는 알럼, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리황산규산알루미늄, 폴리인산알루미늄, 폴리아민, 폴리(디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드), 폴리에틸렌이민 및 폴리비닐아민이 있으나, 이들에만 국한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 규산염을 셀룰로오스 슬러리에 순차적으로 첨가하는 것을 포함하는, 셀룰로오스 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 방법은 셀룰로오스 슬러리에 1 종 이상의 첨가제를 첨가하는 것을 포함한다.
또한, 본 발명은 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 규산염 을 포함하는, 셀룰로오스 제품을 제조하기 위한 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 셀룰로오스 섬유, 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 수용성 금속 규산염 착물의 1종 이상의 잔류물(residue)을 포함하는 셀룰로오스 제품에 관한 것이다. 셀룰로오스 제품은 셀룰로오스 슬러리에 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 규산염을 동시에 또는 순차적으로 첨가함으로써 제조된다. 바람직하게는, 셀룰로오스 제품에서 알루미늄 화합물의 양은 약 100 내지 5,000 ppm의 Al2O3, 더욱 바람직하게는 약 200 내지 2,000 ppm의 Al2O3, 가장 바람직하게는 약 500 내지 1,000 ppm의 Al2O3이고, 셀룰로오스 제품 중 수용성 금속 규산염 착물의 양은 약 50 내지 10,000 ppm의 SiO2, 더욱 바람직하게는 약 250 내지 3,000 ppm의 SiO2, 가장 바람직하게는 약 500 내지 2,000 ppm의 SiO2이다.
본 발명의 셀룰로오스 제품을 제조하는 방법은 종이를 제조함에 있어 유용하다. 그 방법은 종이 웹을 탈수 또는 형성하는 격렬한 과정 중에 미세한 퍼니쉬 고체의 보류성을 증가시킨다. 미립자의 적합한 보류성이 없다면, 이들 고체는 공정 배출물로 제거되거나 또는 재순환 백수 루프(recirculating white water loop) 중에 높은 수준으로 축적되어 잠재적인 침전물 형성 및 손상된 초지기 탈수를 일으킨다. 부가적으로, 미립자의 불충분한 보류는 각각의 종이 불투명성, 강도 또는 사이즈 특성을 제공하기 위해 종이 상에 흡착되도록 의도된 첨가제의 손실로 인한 제지 비용을 증가시킨다.
본 발명은 종이 제품의 우수한 형성을 유지하면서도 보류성 및 탈수성에 상당한 증가를 가져온다. 본 발명의 종이 제품은 우수한 종이 품질을 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은 셀룰로오스 제품(예, 종이)을 제조함에 있어 보류성 및 탈수성 조절을 개선시키는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 (1) 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 (2) 1종 이상의 1가 양이온계 규산염 또는 1종 이상의 수용성 금속 규산염 착물을 셀룰로오스 슬러리(예, 종이 슬러리)에 실질적으로 동시에 첨가하는 것을 포함하는, 셀룰로오스 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 수용성 금속 규산염 착물을 함유하는 셀룰로오스 제품(예, 종이 제품)을 제공하는 것이다.
발명의 상세한 설명
이하에서 기술하는 세부적인 사항들은 예시적인 것이고 본 발명의 다양한 태양을 예시적으로 논의하기 위한 것이며, 본 발명의 원리 및 개념적 측면의 가장 유용하고 쉽게 이해되는 기술로 생각되는 것을 제공하기 위해 제공된다. 이에 따라, 본 발명의 기본적인 이해에 필요한 것보다 더 자세하게 본 발명의 세부 사항을 보여주기 위한 시도는 없고, 이러한 기재는 본 발명의 몇 몇 태양을 실제 어떻게 구체화할 수 있는 가를 당업자에게 명확하게 만들 것이다.
본 발명에서 모든 측정률은 달리 언급하지 않는다면 주어진 샘플 중량 100%에 기초하여 중량으로 측정된다. 따라서, 30%는 샘플의 100 중량부 당 30 중량부를 의미한다.
달리 언급하지 않는다면, 화합물 또는 성분에 대한 언급은 다른 화합물 또는 성분과의 혼합물(예, 화합물의 혼합물)은 물론, 화합물 또는 성분 그 자체를 포함한다.
더 논의하기에 앞어, 본 발명을 이해하는데 도움을 주기 위해 아래 용어들을 설명할 것이다.
"셀룰로오스 슬러리"는 셀룰로오스 섬유, 미립자 및 당업계에 알려진 셀룰로오스 제품을 제조함에 있어 사용되는 첨가제를 함유하는 수(water) 기재 슬러리를 말한다.
"공중합체"는 2종 이상의 상이한 단량체를 포함하는 중합체를 말한다.
"경도(hardness)"란 물 중에 2가 금속 이온 또는 이들의 염(예, 칼슘, 마그네슘, 탄산칼슘 및 염화칼슘)의 전체 농도를 말한다. 경도는 밀리온의 칼슘 당량 당 부 단위로 측정될 수 있다. 이에 따라, 1 ppm의 Ca 당량은 2.50 ppm의 CaCO3에 해당하는 2.79 ppm의 CaCl2 당량과 동일하다. 또한, 1 ppm의 Mg 당량은 1.65 pp의 Ca 당량, 4.57 ppm의 CaCl2 당량 및 4.12 ppm의 CaCO3 당량에 해당한다.
"종이 슬러리" 또는 "종이 퍼니쉬"란 섬유 및(또는) 미립자(예, 목재 및 식물 및/또는 목화)를 포함하고 기타 제지용 첨가제(예, 침전된 탄산칼슘 및 점초와 같은 충전제)를 함유할 수 있는 수-기재 슬러리에 관한 것이다.
"순차적인 첨가물"란 셀룰로오스 제품을 제조하는데 사용되는 기계 상의 상이한 위치에서 첨가되는 2 종 이상의 상이한 물질을 말한다. 이들 위치는 첨가되 는 1가지 물질이 다른 물질이 첨가되기 전에 셀룰로오스 슬러리와 혼합되도록 충분히 멀리 떨어져 위치한다.
"실질적으로 동시에 첨가" 또는 "동시 첨가"란 시간상의 실질적인 차이 없이 본질적으로 동일한 위치에서 셀룰로오스 슬러리에 2가지 물질을 첨가하는 것을 말한다. 첨가되는 2가지 물질은 다른 물질 첨가 중에 한가지 물질을 첨가하는 것과 같이 각각 또는 혼합물 형태로 일 수 있다.
"수용성" 및 "안정성"이란 본 발명의 금속 규산염 착물이 용액중에 잔류하는 능력을 가리킨다. 본 발명의 수용성 규산염 착물이 형성될 때, 침전물이 형성되지 않도록 방법을 조절할 수 있다. 그러나, 어떤 경우에는 미량의 침전물이 형성될 수 있다. 만약 금속 규산염 착물이 침전물을 형성한다면, 이들은 더 이상 착물이 아니지만, 금속 규산염 침전물이다. 본 발명에서, 본 발명의 금속 규산염 착물이 용액 중에 남아 있고 침전물을 형성하는 않는 것이 바람직하다. 수용성 금속 규산염 착물 중 일부는 시간이 지남에 따라 침전되나, 침전물 또는 미량의 침전물이 형성되지 않는 것이 바람직하다는 점에 유의하여야 한다. 금속 규산염 착물이 수용성인 한, 용액은 본질적으로 무색 투명하여야 한다. 이에 따라, 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물은 육안으로 볼 수 없다. 특히, 탁도가 농도에 의존함을 고려할 때, 탁도에 영향을 미치는 다른 물질의 부존재 하에서 0.3 중량%의 SiO2의 농도를 갖는 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물의 수성 조성물은 바람직하게는 약 70 NTU 미만, 더욱 바람직하게는 약 50 NTU 미만, 가장 바람직하게는 약 20 NTU 미 만의 탁도를 가질 것이다. 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물은 대부분의 물리적 또는 기계적 분리 기술, 예컨대 원심분리, 침강(sedimentation) 또는 여과에 의해 수성상으로부터 분리할 수 있다.
개략적으로, 본 발명은 종이 제품과 같은 셀룰로오스 제품을 제조하기 위한 간단하고 저렴한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 방법은 셀룰로오스 슬러리에 (1) 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 (2) 1종 이상의 수용성 규산염을 실질적으로 동시에 첨가하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 수용성 규산염은 1가 양이온계 규산염 또는 수용성 금속 규산염 착물일 수 있다. 수용성 금속 규산염 착물은 1가 양이온계 규산염과 2가 금속 이온의 반응 산물일 수 있다.
더욱이, 본 발명은 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 규산염을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 금속 규산염을 포함하는 셀룰로오스 제품(예, 종이 제품)에 관한 것이다.
1 실시태양에서, 본 발명은 셀룰로오스 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 방법은 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 1가 양이온계 규산염을 셀룰로오스 슬러리에 실질적으로 동시에 첨가하는 것을 포함한다.
1가 양이온계 규산염에 대한 알루미늄 화합물의 몰비는 Al2O3/SiO2를 기준으로 하여 약 0.1 내지 10, 바람직하게는 약 0.2 내지 5, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 2이다.
알루미늄 화합물의 예는 AlCl3(염화알루미늄), PAC(폴리염화알루미늄), PAS(폴리황산알루미늄) 및(또는) PASS(폴리황산규산알루미늄), 폴리인산알루미늄, 바람직하게는 알럼, PAC 및(또는) PAS, 더욱 바람직하게는 알럼 및(또는) PAC를 들 수 있으나, 이들에만 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 1가 양이온계 규산염의 예로는 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 및(또는) 규산암모늄, 바람직하게는 규산나트륨 및(또는) 규산칼륨, 더욱 바람직하게는 규산나트륨이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 셀룰로오스 슬러리는 1종 이상의 2가 금속 이온을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에 유용한 2가 금속의 예로는 마그네슘, 칼슘, 아연, 구리, 철(II), 망간(II) 및(또는) 바륨이 있으나, 이들에만 국한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 2가 금속은 망간, 칼슘 및(또는) 아연이다. 더욱 바람직하게는, 2가 금소은 마그네슘 및(또는) 칼슘이다.
2가 금속 이온은 수용성 염, 예컨대 CaCl2, MgCl2, MgSO4, Ca(NO3
)2, Mg(NO3)2 및(또는) ZnSO4, 바람직하게는 CaCl2, MgCl2 및(또는) ZnSO4, 더욱 바람직하게는 CaCl2 및(또는) MgCl2이다.
본 발명의 셀룰로오스 슬러리는 당업계에 공지된 충전제, 예컨대 점토, 이산화티탄, 분쇄된 탄산칼슘 또는 침전된 탄산칼슘을 함유할 수 있다.
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셀룰로오스 슬러리의 pH 및 온도는 본 발명에서 중요한 인자는 아닌 것으로 생각된다. 셀룰로오스 슬러리의 pH 및 온도가 통상의 조건(예, 약 4 내지 10의 pH 범위 및 약 5 내지 80℃의 온도) 하에 있는 한, 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물은 효과적이다.
셀룰로오스 슬러리에 1가 양이온계 규산염을 첨가하여 수용성 금속 규산염 착물을 본래의 위치에서 형성시키는 경우, 본 발명의 셀룰로오스 슬러리는 바람직하게는 약 1 내지 600 ppm(밀리온당 부) Ca 당량 더욱 바람직하게는 약 10 내지 200 ppm의 Ca 당량, 가장 바람직하게는 약 20 내지 100 ppm의 Ca 당량의 경도를 갖는다. 셀룰로오스 슬러리가 약 1 내지 600 ppm의 Ca 당량의 경도를 갖는 경우, 1가 양이온계 규산염은 셀룰로오스 슬러리 중의 2가 금속 이온과 반응하여 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물을 형성한다.
별법으로, 본 발명의 종이 제품을 제조하는 방법은 셀룰로오스 슬러리에 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 금속 규산염 착물을 실질적으로 동시에 첨가하는 것을 포함한다.
수용성 금속 규산염 착물에 대한 알루미늄 화합물의 몰비는 Al2O3/SiO2를 기준으로 약 0.1 내지 10, 바람직하게는 약 0.2 내지 5, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 2이다.
본 발명의 수용성 금속 규산염 착물은 1종 이상의 2가 규산염 및 1종 이상의 1가 양이온계 규산염을 포함하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물에 유용한 2가 규산염 의 예로는 알킬리 토금속 및 전이 금속을 들 수 있지만, 이들에만 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 2가 금속에는 마그네슘, 칼슘, 아연, 구리, 철(II), 망간(II) 및(또는) 바륨이 포함될 수 있다. 바람직하게는, 2가 금속에는 마그네슘, 칼슘 및(또는) 아연이 있다. 더욱 바람직하게는, 2가 금속에는 망간 및(또는) 칼슘이 있다.
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바람직한 2가 금속 규산염으로는 규산마그네슘, 규산칼슘, 규산아연, 규산구리, 규산철 및(또는) 규산바륨이 있다. 더욱 바람직하게는, 2가 금속 규산염에는 규산마그네슘, 규산칼슘 및(또는) 규산아연이 있다. 가장 바람직하게는, 2가 금속 규산염으로는 규산마그네슘 및(또는) 규산칼슘을 들 수 있다.
본 발명의 수용성 금속 규산염 착물에 유용한 1가 양이온계 규산염의 예로는 나트륨, 칼륨, 리튬 및(또는) 암모늄과 같은 1가 양이온을 들 수 있다. 바람직하게는, 1가 양이온에는 나트륨 및(또는) 칼륨이 있다. 더욱 바람직하게는, 1가 양이온에는 나트륨이 있다.
바람직한 1가 양이온계 규산염으로는 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 및(또는) 규산암모늄, 더욱 바람직하게는 규산나트륨 및(또는) 규산칼륨, 가장 바람직하게는 규산나트륨이 있다. 규산나트륨의 SiO2/Na2O 중량비는 약 2 내지 4, 더욱 바람직하게는 약 2.8 내지 3.3, 가장 바람직하게는 약 3.0 내지 3.5이다.
본 발명의 바람직한 실시태양에서, 금속 규산염 착물은 규산나트륨을 마그네 슘 및(또는) 칼슘 이온을 함유하는 수성 조성물에 첨가함으로써 제조된 규산마그네슘 착물 및(또는) 규산칼슘 착물이다. 바람직하게는, 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물의 수성 조성물은 SiO2를 수성 조성물의 중량을 기준으로 약 0.01 내지 5 중량% 함유하고, Na2O와 같은 SiO2/1가 양이온계 산화물 약 2 내지 20의 몰비및 2가 금속 예컨대, (Mg + Ca)/Si 약 0.001 내지 0.25 몰비를 갖는다.
이론애 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물은 다음과 같은 화학식을 갖는 수용성 금속 규산염 착물을 포함한다.
<화학식 1>
(1-y)M2OㆍyM'OㆍxSiO2
상기 식에서,
M은 상기한 1가 이온이고,
M'는 상기한 바와 같은 2가 금속이고,
x는 바람직하게는 약 2 내지 4이고,
y는 바람직하게는 약 0.005 내지 0.4이고,
y/x는 바람직하게는 약 0.001 내지 0.25이다.
본 발명의 금속 규산염 착물이 용액에 잔류하는 능력(예, 금속 규산염 착물의 안정성)은 본 발명의 효과를 달성하는데 있어 중요하다. 예를 들어, 안정성은 셀룰로오스 제품 제조에 있어 보류성 및 탈수 조절을 개선시키는데 있어 중요하다. 특히, 형성될 수 있는 금속 규산염 침전물은 보류 및 탈수 조절에 대해 낮은 활성을 갖거나 아무런 활성이 없을 수 있다. 경우에 따라서, 금속 규산염 착물은 약간의 침전물을 갖고 합리적인 보류 및 탈수 활성을 여전히 보여주는데, 그것은 금속 규산염 착물의 미미한 부분이 침전물로 전환되고 성분들의 대부분이 수용성으로 남아 있기 때문이다. 상기한 바와 같이, SiO2를 0.3 중량%의 농도로 갖는 본 발명의 수용성 착물의 수성 조성물은 약 70 NTU 미만, 바람직하게는 약 50 NTU 미만, 더욱 바람직하게는 약 20 NTU 미만의 탁도를 가질 수 있다.
본 발명의 금속 규산염 착물의 용액 잔류 능력(예, 안정성)은 몇 몇 인자들에 일반적으로 좌우된다. 이들 인자들로는 (1) SiO2/M2O의 몰비, (2) M'/Si의 몰비, (3) SiO2의 농도, (4) 착물의 미세입자의 크기, (5) 착물이 형성되는 수성 조성물의 경도,(6) 금속 규산염 착물의 형성 중에 가해지는 교반, (7) 수성 조성물의 pH, (8) 수성 조성물의 온도 및 (9) 수성 조성물 중의 용질을 들 수 있다. 이들 인자 중 가장 중요한 것은 SiO2/M2O의 몰비 및 M'/Si의 몰비이다. 금속 규산염 착물의 용액 잔류 능력은 이하에서 상세하게 살펴 보는 바와 같이 이들 인자의 상호작용에 따라 달라진다.
수용성 금속 규산염 착물을 제조하는데 관여하는 수용성 금속 규산염 착물의 안정성에 영향을 미칠 수 있는 변수들을 논의하기 전에, 착물 그 자체에 특이적인 안정성 인자들에 관해 기술할 것이다.
본 발명의 수용성 금속 규산염 착물의 SiO2/M2O 몰비, 즉 화학식 (1)의 화합물에서 x:(1-y)는 약 2 내지 20, 바람직하게는 3 내지 10, 가장 바람직하게는 약 3.0 내지 5.0이다. 이 값이 너무 클 때, 금속 규산염 착물은 침전물을 형성할 수 있고 활성을 잃는다. 이 값이 너무 작을 때, 금속 규산염 착물이 비교적 소량으로 형성된다.
본 발명의 수용성 금속 규산염 착물의 M'/Si 몰비, 즉 화학식 (1)의 화합물에서 y:x는 약 0.001 내지 0.25, 바람직하게는 약 0.01 내지 0.2, 더욱 바람직하게는 0.025 내지 0.15이다. 이 값이 너무 클 때, 금속 규산염 착물은 침전물을 형성할 수 있고, 활성을 잃는다. 이 값이 너무 작을 때, 비교적 소량의 금속 규산염 착물이 형성된다.
본 발명의 수용성 금속 규산염 착물의 미소입자 크기(수용액 중 25℃에서 동적 레이저광산란에 의해 측정됨)는 약 200 nm 미만, 바람직하게는 약 2 내지 100 nm, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 80 nm이다. 입자 크기가 너무 크다면, 금속 규산염 착물은 침전물을 형성할 것이다. 입자 크기가 너무 작다면, 금속 규산염 착물은 충분한 응집성 분말을 갖지 못할 것이다.
더욱이, 본 발명의 수용성 착물의 안정성에 영향을 미치는 본 발명의 수용성 금속 규산염을 제조하는 변수들을 논의하기 전에, 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물을 제조하는 방법에 관한 개략적인 사항이 기술될 것이다.
본 발명의 수용성 금속 규산염 착물은 2가 금속 이온을 함유하는 수용액에 1 종 이상의 1가 양이온계 규산염을 첨가시킴으로써 제조한다. 1종 이상의 1가 양이온계 규산염을 2가 금속 이온 함유 수용액과 혼합시, 1가 양이온계 규산염과 수용액의 혼합중에 수용성 금속 규산염 착물이 자발적으로 형성된다.
별법으로, 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물은 (1) 1종 이상의 1가 규산염을 수용액에 첨가하고 (2) 2가 금속 이온의 공급원을 상기 수성 조성물에 동시에 또는 순차적으로 첨가함으로써 제조가능하다. 1가 양이온계 규산염은 상기 수성 조성물 중의 2가 금속 이온과 상호작용하여 수용성 금속 규산염 착물을 형성한다.
본 발명의 수용성 금속 규산염 착물을 제조하는데 사용되는 적합한 1가 양이온계 규산염은 분말 또는 액체 형태일 수 있다. 상기한 바와 같이, 1가 양이온계 규산염의 예로는 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 및(또는) 규산암모늄이 있으나, 이들에만 국한되는 것은 아니다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물을 제조함에 있어 유용한 2가 금속 이온의 예로는 알칼리 토금속 및 전이 금속, 예컨대 마그네슘, 칼슘, 아연, 구리, 철(II), 망간(II) 및(또는) 바륨이 있으나, 이들에만 국한되는 것은 아니다.
1종 이상의 1가 양이온계 규산염을 2가 금속 이온 함유 수용액에 첨가할 때, 본 발명의 수성 조성물의 경도는 바람직하게는 약 1 내지 600 ppm의 Ca 당량, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 200 ppm의 Ca 당량, 가장 바람직하게는 약 20 내지 100 ppm의 Ca 당량이다.
수용액의 온도는 약 5 내지 95℃, 바람직하게는 약 10 내지 80℃, 더욱 바람 직하게는 약 20 내지 60℃이다.
2가 금속 이온 함유 수용액의 예로는 트레이 워터(tray water), 처리수 및 셀룰로오스 슬러리가 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. "사일로 워터"라고도 불리는 "트레이 워터"란 셀룰로오스 제품 제조 중에 셀룰로오스 제품 기계로부터 수거되는 물, 예컨대 제지 중 및 그 후에 초지기로부터 수거되는 물을 말한다.
본 발명에서, 트레이 워터의 pH는 약 6 내지 10, 더욱 바람직하게는 약 7 내지 9, 가장 바람직하게는 약 7.5 내지 8.5이다. 초지기 중 트레이 워터는 따뜻한 것이 전형적이고 전형적으로는 약 10 내지 60℃, 더욱 전형적으로는 약 30 내지 60℃, 가장 전형적으로는 약 45 내지 55℃이다.
"경수"란 실질적인 양의 금속 이온, 예컨대 Mg2+ 및(또는) Ca2+ 이온을 함유하는 물을 말한다. "처리수"란 경도를 증가시키거나 감소시키기 위해 처리된 경수 또는 연수를 말한다. 만약 물의 경도가 너무 높다면, 상기한 바와 같이 금속 이온 중 일부가 당업계에 공지된 임의의 기술, 예컨대 1종 이상의 킬레이트제, 예컨대 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 히드록시에틸에틸렌디아민트리아세트산(HEDTA) , 타타르산, 시트르산, 글루콘산 및 폴리아크릴산을 첨가함으로써 봉쇄되거나 탈활성화될 수 있다. 만약 물의 경도가 너무 낮다면, 후술하는 바와 같이, 2가 금속 이온을 첨가할 수 있다. 예를 들어, 마그네슘 및(또는) 칼슘 이온을 첨가하여 금속 이온을 증가시킴으로써 물의 경도를 증가시킬 수 있다. 특히, CaCl2, MgCl2, MgSO4, Ca(NO3)2, Mg(NO3)2, CaSO4 및(또는) ZnSO4, 바람직하게는 CaCl2, MgCl2 및(또 는) ZnSO4, 더욱 바람직하게는 CaCl2 및(또는) MgCl2를 상기 조성물에 첨가하여 금속 이온의 농도를 증가시킬 수 있다.
"종이 슬러리 용액"이란 제지 중의 종이 퍼니쉬 또는 종이 슬러리를 말한다. 종이 슬러리 용액의 pH는 약 4 내지 10, 더욱 바람직하게는 약 6 내지 9, 가장 바람직하게는 약 7 내지 8.5이다. 초지기 중의 종이 슬러리 용액은 전형적으로는 따뜻하고, 약 5 내지 80℃, 더욱 전형적으로는 약 10 내지 60℃, 가장 바람직하게는 약 15 내지 55℃의 온도를 갖는다.
상기한 사항들을 염두해 두고, 금속 규산염 착물의 용액 잔류 능력에 영향을 줄 수 있는 수용성 착물을 제조하는 방법의 몇 몇 변수들이 있다. 이들 방법상의 변수들에는 (1) 수성 조성물 중의 SiO2의 농도, (2) 수성 조성물의 경도, (3) 수용성 금속 규산염 착물의 형성 중에 수행된 교반, (4) 수성 조성물의 pH, (5) 수성 조성물의 온도 및 (6) 수성 조성물 중의 첨가 용질이 있다. 이들 변수 중에서 수성 조성물 중 SiO2의 농도 및 수성 조성물의 경도가 가장 중요하다.
1가 양이온계 규산염이 2가 금속 이온과 배합되어 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물을 포함하는 수성 조성물을 형성하는 경우, 생성되는 수성 조성물에서 SiO2의 농도는 수성 조성물의 중량을 기준으로 약 0.01 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.1 내지 2 중량%, 가장 바람직하게는 약 0.25 내지 1.5 중량%이다. 이 값이 너무 클 때, 금속 규산염 착물을 침전물을 형성하고 활성을 잃을 수 있다. 이 값이 너무 작을 때, 조성물은 다량의 용액이 필요하기 때문에 비경제적이다.
1가 양이온계 규산염을 포함하는 수성 조성물에 2가 금속 이온을 첨가하는 경우, 수성 조성물에서 SiO2의 농도는 수성 조성물의 중량을 기준으로 약 0.01 내지 30 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.1 내지 15 중량%, 가장 바람직하게는 약 0.25 내지 10 중량%이다. 이 값이 너무 클 때, 금속 규산염 착물은 침전물을 형성하고, 이에 따라 활성(예, 탈수 및 보류 특성)을 잃을 수 있다. 이 값이 너무 작을 때, 조성물은 다량의 용액이 필요하기 때문에 비경제적이다.
2가 금속 이온을 갖는 수성 조성물에 1가 양이온계 규산염을 첨가하는 경우, 본 발명의 수성 조성물의 경도는 바람직하게는 약 1 내지 600 ppm의 Ca 당량, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 200 ppm의 Ca 당량, 가장 바람직하게는 약 20 내지 100 ppm Ca 당량이다. 만약 경도가 너무 크다면, 금속 규산염 착물이 침전될 수 있다. 만약 경도가 너무 작다면, 수용성 금속 규산염 착물은 형성되지 않을 수 있다.
금속 규산염 착물의 형성 중 수행되는 교반도 금속 착물의 용액 잔류 능력에 영향을 줄 수 있다. 만약 교반을 하지 않는 경우, 경우에 따라서 본 발명의 수용성 착물은 과농도로 인해 부분적으로 침전될 수 있다. 그러나, 교반의 효과는 정량적으로 측정하기 어렵다. 교반의 양은 용액의 양 및 점도, 용기의 크기, 교반기 막대 또는 프로펠러의 크기 및 종류, 교반기 또는 혼합기의 회전 속도 등과 같은 인자에 좌우된다. 예를 들어, MIRAKTM 자석 교반기(미국 52004 아이오와주 듀부끄 커퍼 블르바드 2555에 소재하는 버언스테드 써몰린 코아퍼레이션 모델 #LSO&3235-60) 상의 1" 교반기 막재를 사용하여 200 ml의 비이커 중의 금속 규산염 착물 용액 100 ml를 혼합하는 경우, 300 rpm 이상의 혼합 속도가 적당하다. 가능하다면, 교반을 최대로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 교반이 너무 과도하면, 에너지의 과소비로 비경제적일 수 있거나 또는 장치의 진동 또는 용액의 분리를 초래할 수 있다.
상기 수성 조성물의 pH가 금속 규산염 착물의 용액 잔류성에 중요한 인자라고 할지라도, pH의 정확한 효과는 아직까지 연구되지 않았다. 그러나, 본 발명에서는 예컨대 트레이 워터와 상호작용하는 것으로 밝혀졌다. 트레이 워터는 전형적으로는 약 6 내지 10, 더욱 전형적으로는 약 7 내지 9, 가장 전형적으로는 약 7.5 내지 8.5의 pH를 갖는다.
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수성 조성물의 온도는 바람직하게는 약 5 내지 95℃, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 80℃, 가장 바람직하게는 약 20 내지 60℃이다. 예를 들어, 초지기중 트레이 워터는 보통 따뜻하며, 전형적으로는 약 10 내지 65℃, 더욱 전형적으로는 약 30 내지 60℃, 가장 전형적으로는 약 45 내지 55℃이다. 이와 같이, 금속 규산염 착물은 상온에서 형성할 수 있다. 더 낮은 M'/Si 비에서, 온도를 증가시키면 금속 규산염 착물의 형성을 촉진시킬 수 있다. 더 높은 M'/Si 비에서, 온도는 거의 영향을 미치지 않는다.
금속 규산염 착물의 용액 잔류 능력에 영향을 미치는 것으로 예측되는 다른 인자는 수성 조성물의 용질의 존재이다. 예를 들어, 반대이온의 존재는 금속 규산염 착물의 안정성에 영향을 미칠 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물은 2가 금속 이온을 함유하는 수용액에 1가 양이온계 규산염을 첨가함으로써 제조한다. 본 발명의 1가 양이온계 규산염은 수용성이고 분말 또는 액체 형태일 수 있다. 수용성 금속 규산염 착물은 1가 양이온계 규산염을 충분한 경도를 함유하는 수용액으로 희석시키는 중에 자발적으로 형성된다. 이와 같이, 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물은 액체 형태이다. 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물을 제조하는 방법은 간단하고 임의의 특별한 제조 공정을 요하지 않는다. 본 발명의 수용성 금속 규산염 착물은 오프 사이트 팩토리(offsite factory)에서 응축물로 형성되거나 또는 예컨대 제지 밀(paper mill)에서 온 사이트(on-site)로 제조될 수 있다.
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본 발명에 따르면, 셀룰로오스 슬러리에 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 금속 규산염 착물 또는 1종 이상의 1가 양이온계 규산염에 실질적으로 동시에 첨가하는 것은 종이 시트의 우수한 형성을 유지하면서도 보류성 및 탈수성에 상당한 개선을 가져올 수 있다.
본 발명의 방법은 종이를 제조함에 있어, 특히 더 두꺼운 섬유상 매트를 통한 더 느린 탈수로 인해 생산성이 감소될 수 있어 다량의 탈수가 필요한 경우(예컨대, 약 76 lb/3300 sq.ft 이상) 유용하다.
제지 와이어 중의 섬유상 슬러리의 탈수(dewartering 또는 drainage)는 더 높은 생산률을 얻는 것을 종종 제한하는 단계이다. 탈수율을 증가시키면 또한 압축 및 건조기 부분에서 더 건조한 종이 시트를 초래하고, 이에 따라 감소된 스트림 소모를 초래한다. 또한, 이는 많은 최종 시트 성질을 결정하는 제지 공정에 있어 단계이다.
유사하게, 본 발명의 방법은 충전제 및 미립자의 손실을 감소시키고, 이에 따라 생산 비용을 감소시킨다. 또한, 본 발명의 방법은 적합한 탈수 및 보류로 인해 우수한 종이 형성을 제공한다.
별법으로, 본 발명의 셀룰로오스 제품은 셀룰로오스 슬러리에 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 규산염을 순차적으로 첨가함으로써 제조가능하다. 수용성 규산염은 1종 이상의 금속 규산염 착물 및 1종 이상의 1가 양이온계 규산염을 포함하는 것이 바람직하다. 수용성 규산염에 대한 알루미늄 화합물의 몰비는 Al2O3/SiO2를 기준으로 약 0.1 내지 10, 바람직하게는 약 0.2 내지 5, 가장 바람직하게는 약 0.5 내지 2이다.
본 발명에 따르면, (1) 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 (2) 1종 이상의 1가 양이온계 규산염 또는 수용성 금속 규산염 착물의 실질적으로 동시 또는 순차적인 첨가는 최종 고전단 단계 시점 후에, 그러나 과도한 전단력을 받아 플록(floc)이 형성되는 것을 피하기 위해 헤드박스 전에 종이 퍼니쉬에 첨가하는 것이 바람직하다.
알루미늄 화합물은 종이 퍼니쥐(종이 슬러리)의 건중량을 기준으로 하여 약 1 내지 40 lb/ton의 SiO2, 바람직하게는 약 2 내지 20 lb/ton의 SiO2, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 10 lb/ton의 SiO2 양으로 첨가되는 것이 바람직하다.
수용성 금속 규산염 착물 또는 1가 규산염은 종이 퍼니쉬(종이 슬러리)의 건중량을 기준으로 하여 약 0.1 내지 20 lb/ton의 SiO2, 바람직하게는 약 0.5 내지 6 lb/ton의 SiO2, 가장 바람직하게는 약 1 내지 4 lb/ton의 SiO2의 양으로 첨가된다.
더욱이, 본 발명의 알루미늄 화합물 및 수용성 규산염과 함께 셀룰로오스 슬러리에 1종 이상의 첨가제를 첨가하는 것이 바람직하다. 본 발명의 적합한 첨가제로는 당업계에 공지된 임의의 첨가제, 예컨대 응집제, 전분 및 응결제, 사이즈제, 습윤 강도 증가제, 건조 강도 증가제 및 다른 보류 보조제, 바람직하게는 응집제, 전분 및 응결제를 들 수 있다.
첨가제는 (1) 알루미늄 화합물 및 (2) 1가 규산염 또는 수용성 금속 규산염 착물의 실질적으로 동시 또는 순차적인 첨가 전 또는 그 후에 셀룰로오스 슬러리에 첨가가능하다.
첨가제 및 종이 퍼이쉬에 첨가되는 (1) 알루미늄 화합물 및 (2) 1가 규산염 또는 수용성 금속 규산염 착물의 실질적으로 동시 또는 순차적 첨가의 순서는 중요하지 않다. 그러나, (1) 알루미늄 화합물 및 (2) 1가 규산염 또는 수용성 금속 규산염 착물의 실질적으로 동시 또는 순차적인 첨가는 응집제의 첨가 후에 종이 모액에 대해 수행하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 압축 스크린 및 클리너와 같은 최종 고전단 단계 전의 시험에 첨가제를 첨가하고, 최종 고전단 단계의 시점 후 그리고 헤드박스 전에 알루미늄 화합물 및 수용성 금속 규산염 착물 또는 1가 규산염을 동시에 또는 순차적으로 첨가하는 것이다.
2종 이상의 첨가제를 본 발명의 셀룰로오스 슬러리에 첨가하는 경우, 바람직한 첨가제는 응집제 및 전분이다. 전분은 응집제 전 또는 그 후에 셀룰로오스 슬러리에 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 전분은 응집제에 앞어서 첨가된다.
응결제를 1종 이상의 응집제 및(또는) 전분과 함께 셀룰로오스 슬러리에 첨가하는 경우, 응집제 및(또는) 전분 전 또는 그 후에 첨가할 수 있다.
본 발명의 응집제의 예로는 고분자량의 중합체, 예컨대 양이온계 중합체, 음이온계 중합체 및 실질적으로 비이온성인 중합체를 들 수 있다. 이 중 양이온계 중합체가 응집제로서 바람직하다.
양이온계 응집제로는 디메틸아미노에틸메타크릴레이트(DMAEM), 디메틸아미노에틸아크릴레이트(DMAEA), 메타크릴옥실옥시에틸트리메틸알루미늄 클로라이드(METAC), 디메틸아미노프로필메타크릴레이트(DMAPMA), 메타크릴아미도프로필-트리메틸암모늄 클로라이드(MAPTAC), 디메틸아미노프리필아크릴아미드(DMAPAA), 아크릴옥실옥시에틸트리메틸알루미늄 클로라이드(AETAC), 디메트아미노에틸스티렌, (p-비닐벤질)-트리메틸암모늄 클로라이드, 2-비닐피리딘, 4-비닐피리딘 및 비닐아민으로부터 선택된 1 종 이상의 양이온계 단량체를 포함하는 단독중합체 및 공중합체를 들 수 있으나, 이들에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 양이온계 응집제는 양이온계 폴리아크릴아미드의 공중합체일 수 있다.
양이온계 응집제의 분자량은 약 500,000 이상, 바람직하게는 2,000,000 내지 15,000,000, 더욱 바람직하게는 약 4,000,000 내지 12,000,000, 가장 바람직하게는 약 5,000,000 내지 10,000,000이다.
양이온계 응집제에 대한 양이온 치환 정도는 약 1 몰% 이상, 바람직하게는 약 5 내지 50 몰% 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 10 내지 30 몰%이다.
양이온계 응집제의 포텐셜 전하 밀도는 바람직하게는 0.1 내지 4 meq/g, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 3 meq/g, 가장 바람직하게는 약 1 meq/g 내지 2.5 meq/g이다.
본 발명의 셀룰로오스 제품 제조 방법에서, 양이온계 응집제의 양은 응집제의 활성 성분 및 셀룰로오스 슬러리의 건질량을 기준으로 약 0.1 내지 4 lb/ton, 더욱 바람직하게는 약 0.2 내지 2 lb/ton, 가장 바람직하게는 약 0.25 내지 1 lb/ton이다.
본 발명의 적합한 음이온계 응집제는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 말레에이트, 이타코네이트, 술포네이트, 포스포네이트 등으로부터 선택된 음이온계 단량체를 포함하는 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다. 예를 들어, 음이온계 응집제는 음이온계 폴리아크릴아미드의 공중합체일 수 있다.
본 발명의 음이온계 응집제의 분자량은 약 500,000 이상, 바람직하게는 5,000,000 내지 20,000,000, 더욱 바람직하게는 약 8,000,000 내지 15,000,000이다.
음이온계 응집제에 대한 음이온 치환 정도는 약 1 몰% 이상, 바람직하게는 약 10 내지 60 몰% 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 15 내지 50 몰%이다.
음이온계 응집제의 포텐셜 전하 밀도는 바람직하게는 약 1 내지 20 meq/g, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 8 meq/g, 가장 바람직하게는 약 2.5 meq/g 내지 6 meq/g이다.
본 발명의 셀룰로오스 제품 제조 방법에서, 음이온계 응집제의 양은 응집제의 활성 성분 및 셀룰로오스 슬러리의 건질량을 기준으로 약 0.1 내지 4 lb/ton, 더욱 바람직하게는 약 0.2 내지 2 lb/ton, 가장 바람직하게는 약 0.25 내지 1 lb/ton이다.
본 발명의 실질적으로 비이온성인 응집제의 예로는 폴리아크릴아미드, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리비닐알코올 및 폴리(비닐피롤리디논), 바람직하게는 폴리아크릴아미드, 폴리(에틸렌 옥사이드) 및 폴리비닐알코올, 가장 바람직하게는 폴리아크릴아미드 및 폴리(에틸렌 옥사이드)를 들 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
실질적으로 비이온성인 응집제의 분자량은 약 500,000 이상, 바람직하게는 1,000,000 내지 10,000,000, 더욱 바람직하게는 약 2,000,000 내지 8,000,000이다.
본 발명의 셀룰로오스 제품 제조 방법에서, 실질적으로 비이온성 응집제의 양은 응집제의 활성 성분 및 셀룰로오스 슬러리의 건질량을 기준으로 약 0.2 내지 4 lb/ton, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 2 lb/ton이다.
상기한 바와 같이, 양쪽성 전분을 비롯해 양이온계 전분을 또한 본 발명의 셀룰로오스 슬러리에 첨가할 수 있다. 바람직하게는, 양이온계 전분을 습윤 또는 건조 강도 증강용 첨가제로서 셀룰로오스 제품 제조에 사용한다. 본 발명의 양이온계 전분의 양이온 하전 치환은 약 0.01 이상, 바람직하게는 약 0.01 내지 1, 더 욱 바람직하게는 약 0.1 내지 0.5이다. 양이온계 전분은 감자, 옥수수, 밀납 옥수수, 밀 및 쌀과 같은 각종 식물로부터 얻을 수 있다.
전분의 분자량은 바람직하게는 약 1,000,000 내지 5,000,000, 더욱 바람직하게는 약 1,5000,000 내지 4,000,000, 가장 바람직하게는 약 2,000,000 내지 3,000,000이다.
본 발명의 전분은 응집제 앞에 또는 그 후에 시점에, 바람직하게는 본 발명의 수용성 규산염 앞에서 셀룰로오스 슬러리에 첨가할 수 있다. 전분을 위한 바람직한 양은 셀룰로오스 슬러리의 건질량을 기준으로 약 1 내지 50 lb/ton, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 20 lb/ton이다.
본 발명의 셀룰로오스 슬러리에 첨가가능한 기타 첨가제는 응결제이다. 본 발명의 응결제의 예로는 무기 응결제(예, 알럼) 또는 이와 유사한 물질[예, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄(PAC), 폴리황산알루미늄(PAS) 및 폴리황산규산알루미늄(PAC)] 또는 유기 응집제(예, 폴리아민, 폴리(디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드), 폴리에틸렌이민 및 폴리비닐아민), 바람직하게는 무기 응집제, 더욱 바람직하게는 알럼 또는 이와 유사한 물질이 있다.
유기 응결제의 분자량은 바람직하게는 약 1,000 내지 1,000,000, 더욱 바람직하게는 약 2,000 내지 750,000, 더더욱 바람직하게는 약 5,000 내지 500,000이다.
본 발명의 응결제는 응집제 전 또는 그 후의 시점에, 바람직하게는 본 발명의 수용성 규산염에 앞어서 셀룰로오스 슬러리에 첨가할 수 있다. 무기 응집제에 바람직한 양은 셀룰로오스 슬러리의 건질량을 기준으로 약 1 내지 30 lb/ton, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 20 lb/ton이다. 무기 응결제에 대한 바람직한 양은 0.1 내지 5 lb/ton, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 2 lb/ton이다.
본 발명의 방법으로부터 제조된 종이 제품은 우수한 종이 품질을 갖는다. 본 발명의 방법으로부터 얻어진 종이 제품은 셀룰로오스 섬유, 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 금속 규산염 착물을 함유한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 셀룰로오스 제품은 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 규산염을 셀룰로오스 슬러리에 실질적으로 동시 또는 순차적으로 첨가함으로써 제조된다. 이 수용성 규산염은 1종 이상의 1가 양이온계 규산염 및 2가 금속 규산염 착물을 포함하는 것이 바람직하다.
다시 말해, 상기 알루미늄 화합물 및 수용성 규산염의 동시 첨가는 상기한 바와 같이 각각 별개로 또는 혼합물의 형태로 첨가될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 또한 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 규산염을 함유하는 셀룰로오스 제품을 제조하기 위한 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 셀룰로오스 제품은 셀룰로오스 섬유, 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 수용성 금속 규산염 착물의 1 이상의 잔류물을 함유한다. 셀룰로오스 제품에서 알루미늄 화합물의 양은 약 100 내지 5,000 ppm의 Al2O3, 더욱 바람직하게는 약 200 내지 2,000 ppm의 Al2
O3, 가장 바람직하게는 약 500 내지 1,000 ppm의 Al2O3이고, 셀룰로오스 제품에서 수용성 금속 규산염 착물의 양은 약 50 내지 10,000 ppm의 SiO2, 더욱 바람직하게는 약 250 내지 3,000 ppm의 SiO2, 가장 바람직하게는 약 500 내지 2,000 ppm의 SiO2이다.
1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 1가 양이온계 규산염을 셀룰로오스 슬러리에 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 첨가함으로써 종이 제품을 제조하는 경우, 만약 셀룰로오스 슬러리가 1종 이상의 2가 이온을 가지고 약 1 내지 600 ppm의 칼슘 당량의 경도를 갖는다면 수용성 금속 규산염 착물이 형성될 것이다.
또한, 상기한 바와 같이, 셀룰로오스 슬러리는 셀룰로오스 섬유, 충전제 및 당업계에 공지된 제지 성분, 예컨대 점토, 이산화티탄, 분쇄된 탄산칼슘 또는 침전된 탄산칼슘을 포함할 수 있다. (1) 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 (2) 1종 이상의 수용성 금속 규산염 착물 또는 1가 양이온계 규산염을 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 첨가하고, 경우에 따라서는 1종 이상의 첨가제를 셀룰로오스 슬러리에 첨가한 후에, 셀룰로오스 슬러리를 제지 와이어 상에 침적시키고, 탈수시키고, 건조시키고 및 당업계에 공지된 최종 종이 제품으로 압축시킨다.
본 발명의 방법은 셀룰로오스 제품의 우수한 형성을 유지하면서도 보류성 및 탈수성면에서 상당한 개선을 이룬 것이다. 본 발명의 방법은 고품질의 셀룰로오스 제품을 제공한다.
본 발명의 종이 제품을 제조하는 방법은 종이 제조에 있어 유용하다. 본 발명의 방법은 격렬한 탈수 과정 및 종이 웹을 형성하는 중에 미세한 퍼니쉬 고체의 보류성을 증가시킨다. 미립자의 적합한 보류가 없다면, 공정상의 배출물로 손실되거나 재순환 백수 루프에서 높은 수준으로 축적되어 잠재적인 침전물 형성 및 초지 기 탈수 손상을 초래할 것이다. 부가적으로, 미립자의 불충분한 보류로 인해 각각의 종이 불투명성, 강도 또는 사이트 특성을 제공하기 위해 섬유 상에 흡착되도록 의도된 첨가제의 손실로 인한 제지 업자의 비용이 증가될 것이다.
더 상세하게 설명하지 않아도, 당업자들은 상기한 기재 내용으로부터 본 발명을 완전하게 이용할 수 있다고 생각된다.
따라서, 다음과 같은 바람직한 특정 실시태양은 예시적인 것이고 결코 어떤 식으로든지 기재된 내용 외의 사항을 제한하기 위한 것은 아니다.
실시예
아래 실시예들은 본 발명의 종이 퍼니쉬에 알루미늄 화합물 및 금속 규산염을 첨가하는 것을 포함하는, 종지 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 응집제 및 전분과 같은 첨가제를 또한 본 발명의 방법에 첨가한다. 본 발명의 방법은 종이를 제조함에 있어 탈수성 및 보류성을 증가시킨다.
아래 실시예들에서 사용된 알루미늄 화합물은 알럼이다. 사용된 알럼은 48.5 중량%의 건조 고체인 Al2(SO4)3ㆍ14H2O(미국 07054 뉴저지주 파시파니 이스트 할세이 로드 90에 소재하는 제너럴 케미컬 코아퍼레이션으로부터 입수됨)을 함유하는 액체 황산알루미늄이다.
아래 실시예들에서 사용된 규산나트륨은 PQ 코아포레이션(미국 19482-0840 펜실베니아주 밸리 포지에 소재하는 피오 박스 840)에 의해 제조된 소듐 실리케이트 O이다.
아래 실시예들에서사용된 종이 퍼니쉬는 0.3 중량%의 농도(consistency)를 가지고, 전체 건조 퍼니쉬의 중량을 기준으로 80 중량%의 섬유 및 20 중량%의 침전된 탄산칼슘(PCC) 충전제를 함유한다. 종이 퍼니쉬에 사용된 섬유는 경질목재/연질목재의 70/30 블렌드이다. 경질 목재는 에크만 앤드 캄퍼니(미국 33130 플로리다주 마이애미 200 에스 비스카인 블루버드 에스티이 4400에 소재함)에 의해 제조된 에스티 크로익스 노던 하드우드(St. Croix Northern Hardwood)인 표백된 화학 펄프이다. 연질 섬유는 레이오니어(미국 조지아주 조세프 사바나 에이취더블류와이 4470에 소재함)에 의해 제조된 조지아니어 소프트우드인 표백된 화학 펄프이다. PCC는 스페셜티 미네랄즈(미국 01220 매사추세츠주 아담즈 콜롬비아 스트리트 230에 소재함)에 의해 제조된 알바카(Albacar) 5970이다.
종이 퍼니쉬의 온도는 21 내지 25℃이다. 종이 퍼니쉬의 pH는 7.5 내지 9이다. 아래 실시예에서 사용된 종이 퍼니쉬의 양은 ***1,000 리터이다. 아래 실시예에서 사용된 첨가제는 양이온계 전분, 응결제 및 응집제이다. 양이온계 전분은 에이 이 스탈레이 매뉴팩처링 캄퍼니에 의해 제조된 스타-로크 600TM이다. 응결제는 알럼이다. 이 알럼은 또한 48.5 중량%의 건조 고체인 Al2(SO4)3ㆍ14H
2O(미국 07054 뉴저지주 파시파니 디스트 할세이 로드 90에 소재하는 제너럴 케미컬 코아퍼레이션으로부터 입수됨)을 함유하는 액체 황산암모늄이다.
응집제는 본질적으로 양이온계 또는 음이온계일 수 있다. 양이온계 응집제는 약 6,000,000의 분자량을 갖고 10 몰%의 양전하를 갖는 양이온계 개질 폴리아크 릴아미드(CPAM)이다. CPAM은 미국 델라웨어주 윌밍톤에 소재하는 허큘레스 인코포레이티드에 의해 제조된 PC 8695이다. 음이온계 응집제는 약 20,000,000의 분자량 및 약 30 몰%의 음전하를 갖는 음이온계 개질 폴리아크릴아미드(APAM)이다. APAM은 미국 델라웨어주 허큘레스 인코퍼레이티드에 의해 제조된 PA8130이다.
아래 실시예에서 첨가제의 양을 결정하기 위해 사용된 단위는 종이 퍼니쉬의 건질량을 기준으로 #/T(lb/ton)이다. 사용된 전분 및 알럼의 양은 건조 산물을 기준으로 결정한다. 사용된 양이온계 및 음이온계 응집제의 양은 활성 고체를 기준으로 결정한다. 사용된 금속 규산염의 양은 SiO2의 건조 중량 또는 규산나트륨의 건질량을 기초로 결정한다.
달리 특정되지 않는다면, 종이 퍼니쉬에 각각의 첨가제, 알럼 및 규산나트륨의 첨가는 양이온계 전분, 알럼(응결제로서), 응집제 및 시험 물질의 순서로 첨가한다. 양이온계 전분 및 알럼의 혼합 시간은 10초이다.
1종 이상의 첨가제 및(또는) 알럼 및(또는) 규산나트륨을 종이 퍼니쉬에 첨가한 후에, 종이 퍼니쉬를 캐나다 표준형 여수도(Canadian Standard Freeness)(CSF) 장치에 옮겨 보류 활성을 측정할 수 있다. 이 CFS 보류 시험은 상온(달리 특정되지 않는 경우) 및 1200 rpm의 혼합 속도에서 종이 퍼니쉬 1,000 ml를 시험하고자 하는 금속 규산염 포함 각종 첨가제와 직사각형 비이커에서 섞음으로써 수행한다.***
아래 실시예 1 내지 8은 종이 퍼니쉬에 대한 보류 시험에 관한 것이다. 실시예 1 내지 8의 결과를 아래 표 1에 나타냈다.
실시예 1
본 실시예에서는, 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 CPAM을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 2
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다. 희석된 알럼 5#/T를 종이 퍼니쉬에 첨가한다.
이어서, 10 #/T의 양이온계 전분, 1 #/T의 CPAM 및 5 #/T의 알럼을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 3
탈이온수 99.49 g에 액체 소듐 실리케이트 O(0.51g)을 첨가함으로써 소듐 실리케이트 O 를 0.15 중량%의 SiO2로 희석시킨다. 희석된 소듐 실리케이트 O 1#/T를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 첨가한다. 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 CPAM을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 4
탈이온수 98.98 g에 액체 소듐 실리케이트 O (1.02g)을 첨가함으로써 소듐 실리케이트 O 를 0.3 중량%의 SiO2로 희석시킨다. 희석된 소듐 실리케이트 O (2#/T)를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 첨가한다. 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 CPAM 을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 5
탈이온수 99.49 g에 액체 소듐 실리케이트 O (0.51g)을 첨가함으로써 소듐 실리케이트 O 를 0.15 중량%의 SiO2로 희석시킨다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
희석된 소듐 실리케이트 O (1#/T) 및 희석된 알럼 (5 #/T)를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 동시에 첨가한다. 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 CPAM 을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 6
탈이온수 98.98 g에 액체 소듐 실리케이트 O (1.02g)을 첨가함으로써 소듐 실리케이트 O 를 0.3 중량%의 SiO2로 희석시킨다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77 g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
희석된 소듐 실리케이트 O (2#/T) 및 희석된 알럼 (5 #/T)를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 동시에 첨가한다. 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 CPAM 을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 7
탈이온수 99.49 g에 액체 소듐 실리케이트 O (0.51g)을 첨가함으로써 소듐 실리케이트 O 를 0.15 중량%의 SiO2로 희석시킨다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
희석된 소듐 실리케이트 O (1#/T) 및 희석된 알럼 (10 #/T)를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 동시에 첨가한다. 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 CPAM 을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 8
탈이온수 98.98 g에 액체 소듐 실리케이트 O (1.02g)을 첨가함으로써 소듐 실리케이트 O 를 0.3 중량%의 SiO2로 희석시킨다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
희석된 소듐 실리케이트 O (2#/T) 및 희석된 알럼 (10 #/T)를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 동시 첨가한다. 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 CPAM 을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
| 실시예 번호 | 양이온계 전분 (#/T) | 알럼 (#/T) | CPAM (#/T) | 규산나트륨/알럼 (#/T)(#/T) | CSF (ml) |
| 1 | 10 | 5 | 1 | 0/0 | 453 |
| 2 | 10 | 5 | 1 | 0/5 | 510 |
| 3 | 10 | 5 | 1 | 1/0 | 510 |
| 4 | 10 | 5 | 1 | 2/0 | 550 |
| 5 | 10 | 5 | 1 | 1/5 | 573 |
| 6 | 10 | 5 | 1 | 2/5 | 633 |
| 7 | 10 | 5 | 1 | 1/10 | 620 |
| 8 | 10 | 5 | 1 | 2/10 | 665 |
표 1은 종이 퍼니쉬에 규산나트륨 및 알럼을 동시 첨가하는 경우(실시예 5-10)는 종이 퍼니쉬에 소듐 실리케이트 O 또는 알럼을 순차적으로 첨가하는 경우(실시예 2-4) 보다 더 높은 보류율을 초래한다는 것을 나타낸 것이다.
구체적으로, 대조군 실시예(실시예 1)에서 첨가제만을 퍼니쉬에 순차적으로 첨가할 때, 보류율은 453 ml이다. 비교 실시예(실시예 2-4)에서 소듐 실리케이트 O 또는 알럼 및 첨가제를 퍼니쉬에 순차적으로 첨가할 때, 보류율은 510 내지 550 ml로서 대조군 보다 57 내지 97 ml 더 크다. 이와 같이, 소듐 실리케이트 O 또는 알럼을 사용하는 경우 보류율이 증가한다.
***실시예 5 내지 8에서, 소듐 실리케이트 O 및 알럼을 동시 첨가(이어서, 첨가제를 첨가)하는 경우, 보류율은 573 내지 665 ml로서 대조군 실시예 보다 120 내지 212 ml 더 크다. 이와 같이, 소듐 실리케이트 O를 퍼니쉬에 동시 첨가하는 경우 보류율이 상당히 증가한다.
아래 실시예 9-11은 종이 퍼니쉬를 위한 보류율 시험에 관한 것이다. 실시예 9-11의 결과를 아래 표 2에 나타냈다.
실시예 9
탈이온수 99.49 g에 액체 소듐 실리케이트 O (0.51g)을 첨가함으로써 소듐 실리케이트 O 를 0.15 중량%의 SiO2로 희석시킨다.
희석된 소듐 실리케이트 O (1#/T)를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 첨가한다. 10 #/T의 양이온계 전분, 10 #/T의 알럼 및 1 #/T의 CPAM 을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 10
탈이온수 99.49 g에 액체 소듐 실리케이트 O (0.51g)을 첨가함으로써 소듐 실리케이트 O 를 0.15 중량%의 SiO2로 희석시킨다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
희석된 소듐 실리케이트 O (1#/T) 및 희석된 알럼 (5 #/T)를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 동시에 첨가한다. 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 CPAM 을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 11
탈이온수 99.49 g에 액체 소듐 실리케이트 O (0.51g)을 첨가함으로써 소듐 실리케이트 O 를 0.15 중량%의 SiO2로 희석시킨다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77 g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
희석된 소듐 실리케이트 O (1#/T) 및 희석된 알럼 (10 #/T)를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 동시에 첨가한다. 10 #/T의 양이온계 전분 및 1 #/T의 CPAM 을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
| 실시예 번호 | 양이온계 전분 (#/T) | 알럼 (#/T) | CPAM (#/T) | 규산나트륨/알럼 (#/T)(#/T) | CSF (ml) |
| 9 | 10 | 10 | 1 | 1/0 | 540 |
| 10 | 10 | 5 | 1 | 1/5 | 573 |
| 11 | 10 | 0 | 1 | 1/10 | 600 |
표 2는 종이 퍼니쉬에 규산나트륨 및 알럼을 동시 첨가하는 경우(실시예 10-11)는 종이 퍼니쉬에 소듐 실리케이트 O 또는 알럼을 순차적으로 첨가하는 경우(실시예 9) 보다 더 높은 보류율을 가져온다는 것을 나타낸 것이다.
구체적으로, 비교 실시예(실시예 9)에서 규산나트류 O 및 첨가제을 퍼니쉬에 순차적으로 첨가할 때, 보류율은 540 ml이다.
실시예 10 및 11에서 소듐 실리케이트 O 또는 알럼을 동시 첨가(이어서, 첨가제를 첨가)하는 경우, 보류율은 573 내지 600 ml로서*** 비교 실시예 보다 33 내 지 60 ml 더 크다. 이와 같이, 소듐 실리케이트 O 및 알럼을 퍼니쉬에 동시 첨가하는 경우 보류율이 상당히 증가한다. 표 2는 알럼 및 규산나트륨을 동시 첨가하는 경우 전체 알럼 또는 그 일부를 규산나트륨과 별개로 종이 퍼니쉬에 첨가하는 경우 보다 더 높은 보류율을 초래한다는 것을 명백히 보여주는 것이다.
아래 실시예 12 내지 15는 종이 퍼니쉬에 대한 보류율 시험이다. 실시예 12 내지 15의 결과를 아래 표 3에 나타냈다.
아래 실시예 12-15은 종이 퍼니쉬를 위한 보류율 시험에 관한 것이다. 실시예 12-15의 결과를 아래 표 3에 나타냈다.
실시예 12
10 #/T의 양이온계 전분 및 5 #/T의 알럼을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가한다. 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 13
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분 및 5 #/T의 알럼을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
희석된 알럼을 5#/T를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 첨가한다. 이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 14
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분 및 5 #/T의 알럼을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
이어서, Ca/Mg 용액(98.98 g)에 액체 소듐 실리케이트 O(1.02 g)을 첨가함으로써 0.3 중량%의 SiO2 및 0.035의 (Ca + Mg)/Si 몰비를 갖는 Ca/Mg 규산염 착물을 제조한다. 이어서, 용액을 약 30분간 혼합하고, 약 3 시간 동안 방치한다. Ca/Mg 용액은 60 ppm의 Ca 당량의 수경도를 갖는다.
2 #/T의 Ca/Mg 규산염 착물을 예비처리된 종이 퍼니쉬에 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮기고 보류율을 측정한다.
실시예 15
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분 및 5 #/T의 알럼을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
Ca/Mg 용액(98.98 g)에 액체 소듐 실리케이트 O(1.02 g)을 첨가함으로써 0.3 중량%의 SiO2 및 0.035의 (Ca + Mg)/Si 몰비를 갖는 Ca/Mg 규산염 착물을 제조한다. 이어서, 용액을 약 30분간 혼합하고, 약 3 시간 동안 방치한다. Ca/Mg 용액은 68 ppm의 Ca 당량의 수경도를 갖는다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
Ca/Mg 규산염 착물(2 #/T) 및 희석된 알럼(5/#T)를 종이 퍼니쉬에 동시에 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
| 실시예 번호 | 양이온계 전분 (#/T) | 알럼 (#/T) | APAM (#/T) | Ca/Mg 규산염 착물/알럼 (#/T)(#/T) | CSF (ml) |
| 12 | 10 | 5 | 0 | 0/0 | 428 |
| 13 | 10 | 5 | 0 | 0/5 | 488 |
| 14 | 10 | 5 | 0 | 2/0 | 515 |
| 15 | 10 | 5 | 0 | 2/5 | 570 |
표 3은 종이 퍼니쉬에 규산나트륨 및 알럼을 동시 첨가하는 경우(실시예 15)는 종이 퍼니쉬에 Ca/Mg 규산염 착물 또는 알럼을 순차적으로 첨가하는 경우(실시예 13 및 14) 보다 더 높은 보류율을 가져온다는 것을 나타낸 것이다.
구체적으로, 대조군 실시예(실시예 12)에서 첨가제만을 퍼니쉬에 순차적으로 첨가할 때, 보류율은 428 ml이다. 비교 실시예(실시예 13 및 14)에서, Ca/Mg 규산염 착물 또는 알럼 및 첨가제를 퍼니쉬에 순차적으로 첨가하는 경우, 보류율은 각각 488 ml 및 515 ml로서 대조군 보다 60 내지 87 ml 더 크다. 이와 같이, Ca/Mg 실시케이트 착물 또는 알럼인 경우 보류율이 증가한다.
실시예 15에서 Ca/Mg 규산염 착물 및 알럼을 동시 첨가(이어서, 첨가제를 첨가)하는 경우, 보류율은 570 ml로서 대조군 실시예 보다 142 ml 더 크다. 이와 같이, Ca/Mg 규산염 착물 및 알럼을 퍼니쉬에 동시 첨가하는 경우 보류율이 상당히 증가한다. 아래 실시예 16 내지 19는 종이 퍼니쉬를 위한 보류율에 관한 것이다. 실시예 16 내지 19의 결과를 아래 표 4에 나타냈다.
실시예 16
10 #/T의 양이온계 전분 및 5 #/T의 알럼 및 0.25 #/T의 APAM을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 17
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 0.25 #/T의 APAM을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
희석된 알럼을 5#/T를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 첨가한다. 이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 18
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 0.25 #/T의 APAM을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
Ca/Mg 용액(98.98 g)에 액체 소듐 실리케이트 O(1.02 g)을 첨가함으로써 0.3 중량%의 SiO2 및 0.035의 (Ca + Mg)/Si 몰비를 갖는 Ca/Mg 규산염 착물을 제조한다. 이어서, 용액을 약 30분간 혼합하고, 약 3 시간 동안 방치한다. Ca/Mg 용액은 68 ppm의 Ca 당량의 수경도를 갖는다.
2 #/T의 Ca/Mg 규산염 착물을 예비처리된 종이 퍼니쉬에 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮기고 보류율을 측정한다.
실시예 19
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 0.25 #/T의 APAM을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
Ca/Mg 용액(98.98 g)에 액체 소듐 실리케이트 O(1.02 g)을 첨가함으로써 0.3 중량%의 SiO2 및 0.035의 (Ca + Mg)/Si 몰비를 갖는 Ca/Mg 규산염 착물을 제조한다. 이어서, 용액을 약 30분간 혼합하고, 약 3 시간 동안 방치한다. Ca/Mg 용액은 68 ppm의 Ca 당량의 수경도를 갖는다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
Ca/Mg 규산염 착물(2 #/T) 및 희석된 알럼(5/#T)를 종이 퍼니쉬에 동시에 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
| 실시예 번호 | 양이온계 전분 (#/T) | 알럼 (#/T) | APAM (#/T) | Ca/Mg 규산염 착물/알럼 (#/T)(#/T) | CSF (ml) |
| 16 | 10 | 5 | 0.25 | 0/0 | 490 |
| 17 | 10 | 5 | 0.25 | 0/5 | 525 |
| 18 | 10 | 5 | 0.25 | 2/0 | 543 |
| 19 | 10 | 5 | 0.25 | 2/5 | 575 |
표 4는 종이 퍼니쉬에 규산나트륨 및 알럼을 동시 첨가하는 경우(실시예 19)는 종이 퍼니쉬에 Ca/Mg 규산염 착물 또는 알럼을 순차적으로 첨가하는 경우(실시예 17 및 18) 보다 더 높은 보류율을 가져온다는 것을 나타낸 것이다.
구체적으로, 대조군 실시예(실시예 16)에서 첨가제만을 퍼니쉬에 순차적으로 첨가할 때, 보류율은 490 ml이다. 비교 실시예(실시예 17 및 18)에서, Ca/Mg 규산염 착물 또는 알럼 및 첨가제를 퍼니쉬에 순차적으로 첨가하는 경우, 보류율은 각각 525 ml 및 543 ml로서 대조군 보다 33 내지 53 ml 더 크다. 이와 같이, Ca/Mg 실시케이트 착물 또는 알럼인 경우 보류율이 증가한다.
실시예 19에서 Ca/Mg 규산염 착물 및 알럼을 예비처리된 종이 퍼니쉬에 동시 첨가하는 경우, 보류율은 575 ml로서 대조군 실시예 보다 85 ml 더 크다. 이와 같이, Ca/Mg 규산염 착물 및 알럼을 퍼니쉬에 동시 첨가하는 경우 보류율이 상당히 증가한다.
아래 실시예 20 내지 23는 종이 퍼니쉬를 위한 보류율에 관한 것이다. 실시예 20 내지 23의 결과를 아래 표 5에 나타냈다.
실시예 20
10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 0.5 #/T의 APAM을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 21
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 0.5 #/T의 APAM을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
희석된 알럼 5#/T를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 22
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 0.2 #/T의 APAM을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
Ca/Mg 용액(98.98 g)에 액체 소듐 실리케이트 O(1.02 g)을 첨가함으로써 0.3 중량%의 SiO2 및 0.035의 (Ca + Mg)/Si 몰비를 갖는 Ca/Mg 규산염 착물을 제조한다. 이어서, 용액을 약 30분간 혼합하고, 약 3 시간 동안 방치한다. Ca/Mg 용액은 68 ppm의 Ca 당량의 수경도를 갖는다.
2 #/T의 Ca/Mg 규산염 착물을 예비처리된 종이 퍼니쉬에 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮기고 보류율을 측정한다.
실시예 23
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 0.5 #/T의 APAM을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
***Ca/Mg 용액(98.98 g)에 액체 소듐 실리케이트 O(1.02 g)을 첨가함으로써 0.3 중량%의 SiO2 및 0.035의 (Ca + Mg)/Si 몰비를 갖는 Ca/Mg 규산염 착물을 제조한다. 이어서, 용액을 약 30분간 혼합하고, 약 3 시간 동안 방치한다. Ca/Mg 용액은 68 ppm의 Ca 당량의 수경도를 갖는다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
Ca/Mg 규산염 착물(2 #/T) 및 희석된 알럼(5/#T)를 종이 퍼니쉬에 동시에 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
| 실시예 번호 | 양이온계 전분 (#/T) | 알럼 (#/T) | APAM (#/T) | Ca/Mg 규산염 착물/알럼 (#/T)(#/T) | CSF (ml) |
| 20 | 10 | 5 | 0.5 | 0/0 | 548 |
| 21 | 10 | 5 | 0.5 | 0/5 | 540 |
| 22 | 10 | 5 | 0.5 | 2/0 | 585 |
| 23 | 10 | 5 | 0.5 | 2/5 | 605 |
표 5는 종이 퍼니쉬에 규산나트륨 및 알럼을 동시 첨가하는 경우(실시예 23)는 종이 퍼니쉬에 Ca/Mg 규산염 착물 또는 알럼을 순차적으로 첨가하는 경우(실시예 21 및 22) 보다 더 큰 보류율을 초래한다는 것을 나타낸 것이다.
구체적으로, 대조군 실시예(실시예 20)에서 첨가제만을 퍼니쉬에 순차적으로 첨가할 때, 보류율은 5480 ml이다. 비교 실시예***(실시예 21 및 22)에서, Ca/Mg 규산염 착물 또는 알럼 및 첨가제를 퍼니쉬에 순차적으로 첨가하는 경우, 보류율은 각각 540 ml 및 585 ml로서 대조군 보다 8 내지 37 ml 더 크다. 이와 같이, Ca/Mg 실시케이트 착물 또는 알럼인 경우 보류율이 증가한다.
실시예 23에서 Ca/Mg 규산염 착물 및 알럼을 예비처리된 종이 퍼니쉬에 동시 첨가하는 경우, 보류율은 605 ml로서 대조군 실시예 보다 57 ml 더 크다. 이와 같이, Ca/Mg 규산염 착물 및 알럼을 퍼니쉬에 동시 첨가하는 경우 보류율이 상당히 증가한다.
아래 실시예 24 내지 27는 종이 퍼니쉬를 위한 보류율에 관한 것이다. 실시예 24 내지 27의 결과를 아래 표 6에 나타냈다.
실시예 24
10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 APAM을 종이 퍼니쉬에 순차적으로 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 25
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 APAM을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
희석된 알럼 5#/T를 예비 처리된 종이 퍼니쉬에 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
실시예 26
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 APAM을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
Ca/Mg 용액(98.98 g)에 액체 소듐 실리케이트 O(1.02 g)을 첨가함으로써 0.3 중량%의 SiO2 및 0.035의 (Ca + Mg)/Si 몰비를 갖는 Ca/Mg 규산염 착물을 제조한다. 이어서, 용액을 약 30분간 혼합하고, 약 3 시간 동안 방치한다. Ca/Mg 용액은 68 ppm의 Ca 당량의 수경도를 갖는다.
2 #/T의 Ca/Mg 규산염 착물을 예비처리된 종이 퍼니쉬에 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮기고 보류율을 측정한다.
실시예 27
종이 퍼니쉬에 10 #/T의 양이온계 전분, 5 #/T의 알럼 및 1 #/T의 APAM을 순차적으로 첨가함으로써 종이 퍼니쉬를 예비처리한다.
Ca/Mg 용액(98.98 g)에 액체 소듐 실리케이트 O(1.02 g)을 첨가함으로써 0.3 중량%의 SiO2 및 0.035의 (Ca + Mg)/Si 몰비를 갖는 Ca/Mg 규산염 착물을 제조한다. 이어서, 용액을 약 30분간 혼합하고, 약 3 시간 동안 방치한다. Ca/Mg 용액은 68 ppm의 Ca 당량의 수경도를 갖는다.
탈이온수 99.23 g에 액체 알럼 0.77g을 첨가함으로써 알럼을 0.375 중량%의 건조 고체로 희석시킨다.
Ca/Mg 규산염 착물(2 #/T) 및 희석된 알럼(5/#T)를 종이 퍼니쉬에 동시에 첨가한다.
이어서, 종이 퍼니쉬를 CSF 장치에 옮겨 보류율을 평가한다.
| 실시예 번호 | 양이온계 전분 (#/T) | 알럼 (#/T) | APAM (#/T) | Ca/Mg 규산염 착물/알럼 (#/T)(#/T) | CSF (ml) |
| 24 | 10 | 5 | 1 | 0/0 | 603 |
| 25 | 10 | 5 | 1 | 0/5 | 615 |
| 26 | 10 | 5 | 1 | 2/0 | 600 |
| 27 | 10 | 5 | 1 | 2/5 | 645 |
표 6은 종이 퍼니쉬에 규산나트륨 및 알럼을 동시 첨가하는 경우(실시예 27)는 종이 퍼니쉬에 Ca/Mg 규산염 착물 또는 알럼을 순차적으로 첨가하는 경우(실시예 25 및 26) 보다 더 큰 보류율을 초래한다는 것을 나타낸 것이다.
구체적으로, 대조군 실시예(실시예 24)에서 첨가제만을 퍼니쉬에 순차적으로 첨가할 때, 보류율은 603 ml이다. 비교 실시예(실시예 25 및 26)에서, Ca/Mg 규산염 착물 또는 알럼 및 첨가제를 퍼니쉬에 순차적으로 첨가하는 경우, 보류율은 각각 600 ml 및 615 ml이다.
실시예 24에서 Ca/Mg 규산염 착물 및 알럼을 예비처리된 종이 퍼니쉬에 동시 첨가하는 경우, 보류율은 570 ml로서 대조군 실시예 보다 142 ml 더 크다. 이와 같이, Ca/Mg 규산염 착물 및 알럼을 퍼니쉬에 동시 첨가하는 경우 보류율이 상당히 증가한다.
상기한 실시예들은 이들에 사용된 본 발명에 대한 일반적이고 구체적으로 기술된 성분 및(또는) 조작 조건들을 치환시킴으로써 유사한 결과를 낳을 수 있다. 당업자들은 상기한 기재 내용으로부터 본 발명의 정신 및 범위를 훼손시키지 않고도 본 발명의 본질적 특징을 다양하게 변화 변화 및 변형시켜 다양한 용도 및 조건에 적응시킬 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
Claims (53)
- (1) 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 (2) 1종 이상의 수용성 규산염을 셀룰로오스 슬러리에 동시에 첨가하는 것을 포함하며, 상기 수용성 규산염이 1가 양이온계 규산염 또는 수용성 금속 규산염 착물인 셀룰로오스 제품의 제조 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 수용성 규산염에 대한 상기 알루미늄 화합물의 몰비가 Al2O3/SiO2를 기준으로 약 0.1 내지 10인 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 수용성 규산염에 대한 상기 알루미늄 화합물의 몰비가 Al2O3/SiO2를 기준으로 약 0.5 내지 2인 것인 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 알루미늄 화합물이 알럼(alum), 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리황산규산알루미늄 및 폴리인산알루미늄 중 1 이상을 포함하는 것인 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 알루미늄 화합물이 알럼 또는 폴리염화알루미늄을 포함하는 것인 방법.
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- 제1항에 있어서, 상기 수용성 금속 규산염 착물이 1가 양이온계 규산염과 2가 금속 이온의 1 이상의 반응 산물로서, (1-y)M2OㆍyM'OㆍxSiO2에 해당하는 방법:[상기 식에서, M은 1가 이온이고, M'는 2가 금속 이온이고, x는 약 2 내지 4이고, y는 약 0.005 내지 0.4이고, y/x는 약 0.001 내지 0.25이다].
- 제12항에 있어서, M이 나트륨, 칼륨, 리튬 및 암모니아 중 하나를 포함하는 것인 방법.
- 제12항에 있어서, M'가 칼슘, 마그네슘, 아연, 구리(II), 철(II), 망간 및 바륨 중 하나를 포함하는 것인 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 수용성 금속 규산염 착물이 약 2 내지 20의 SiO2/M2O의 몰비를 갖는 것인 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 알루미늄 화합물 및 수용성 금속 규산염 착물이 최종 고전단 단계 후에 그리고 헤드박스 앞에서 셀룰로오스 슬러리에 동시에 첨가되는 것인 방법.
- 삭제
- 제12항에 있어서, 상기 알루미늄 화합물이 알럼, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리황산규산알루미늄 및 폴리인산알루미늄 중 1 이상을 포함하는 것인 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 알루미늄 화합물이 알럼 또는 폴리염화알루미늄을 포함하는 것인 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 1가 양이온계 규산염이 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 및 규산암모늄 중 1 이상을 포함하는 것인 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 1가 양이온계 규산염이 규산나트륨을 포함하는 것인 방법.
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- 1종 이상의 알루미늄 화합물 및 1종 이상의 수용성 규산염을 포함하며, 상기 수용성 규산염이 1가 양이온계 규산염 또는 수용성 금속 규산염 착물인 조성물.
- 제35항에 있어서, 상기 수용성 규산염에 대한 상기 알루미늄 화합물의 몰비가 Al2O3/SiO2를 기준으로 약 0.1 내지 10인 것인 조성물.
- 제35항에 있어서, 상기 수용성 규산염에 대한 상기 알루미늄 화합물의 몰비가 Al2O3/SiO2를 기준으로 약 0.5 내지 2인 것인 조성물.
- 삭제
- 제35항에 있어서,상기 알루미늄 화합물이 알럼, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리황산규산알루미늄 및 폴리인산알루미늄 중 1 이상을 포함하고,상기 수용성 금속 규산염 착물이 1가 양이온계 규산염과 2가 금속 이온과의 1 이상의 반응 산물이고,상기 1가 양이온계 규산염이 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 및 규산암모늄 중 1 이상을 포함하며,상기 2가 금속 이온이 마그네슘, 칼슘, 아연, 구리, 철, 망간 및 바륨 중 1 이상을 포함하는 조성물.
- 셀룰로오스 섬유; 1종 이상의 알루미늄 화합물; 및 1가 양이온계 규산염과 2가 금속이온과의 1종 이상의 수용성 금속 규산염 반응 산물을 포함하는 셀룰로오스 제품.
- 제40항에 있어서, 상기 수용성 금속 규산염에 대한 상기 알루미늄 화합물의 몰비가 Al2O3/SiO2를 기준으로 약 0.1 내지 10인 것인 셀룰로오스 제품.
- 제40항에 있어서, 상기 수용성 금속 규산염에 대한 상기 알루미늄 화합물의 몰비가 Al2O3/SiO2를 기준으로 약 0.5 내지 2인 것인 셀룰로오스 제품.
- 제40항에 있어서, 상기 알루미늄 화합물이 알럼, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리황산규산알루미늄 및 폴리인산알루미늄 중 1 이상을 포함하는 것인 셀룰로오스 제품.
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- 제40항에 있어서, 상기 반응 산물이 (1-y)M2OㆍyM'OㆍxSiO2에 해당하는 수용성 금속 규산염 착물인 셀룰로오스 제품:[상기 식에서, M은 1가 이온이고, M'는 2가 금속 이온이고, x는 약 2 내지 4이고, y는 약 0.005 내지 0.4이고, y/x는 약 0.001 내지 0.25이다].
- 제51항에 있어서, M'이 마그네슘, 칼슘, 아연, 구리, 철, 망간 및 바륨 중 1 이상인 셀룰로오스 제품.
- 제51항에 있어서, M'이 마그네슘 및 칼슘 중 1 이상인 셀룰로오스 제품.
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