KR100650355B1 - 지력증강제 및 지력증강방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수용액 중에서 (메타)아크릴산을 함유하는 모노머를 중합하여 생성된 폴리머를 미립자로서 침전시킴으로써 제조되는 폴리머 분산액을 포함하며, 종이층이 형성된 후에 종이층에 첨가되는 지력증강제로서, (1) 상기 폴리머 분산액 중의 (메타)아크릴산 (코)폴리머의 농도가 5 중량% 이상이고, (2) 상기 폴리머 분산액 중의 (메타)아크릴산 (코)폴리머 입자의 평균입경이 1∼100㎛이며, (3) 상기 폴리머 분산액의 점도가 제조 직후 및 제조후 1개월간에 30∼5000mPaㆍs이고, (4) 상기 폴리머 분산액을 증류수로 10배 희석하고 희석된 분산액을 400배율로 확대하여 현미경로 관찰하는 경우에 상기 폴리머 입자가 인지될 수 있으며, (5) 상기 희석된 분산액의 pH를 알칼리를 첨가하여 7.0으로 조정한 때에, 상기 폴리머 입자가 용해되어 수용액을 생성하는 것인 지력증강제를 제공한다. 이런 식으로 제조된 지력증강제를 물로 희석하여, 건조 상태의 종이 표면 또는 젖은 상태의 종이 표면에 코팅하거나 이를 함침시킨 다음, 처리된 종이를 건조시킴으로써 종이 강도가 증가된 종이를 얻을 수 있다.

Description

지력증강제 및 지력증강방법 {Paper strengthening agent and paper strengthening method}
본 발명은 수용액 중에서 (메타)아크릴산을 함유하는 모노머를 중합하여 생성된 폴리머를 침전시킴으로써 제조된 수불용성 폴리머 미립자 분산액을 포함하며, 종이층이 제지공정에서 형성된 후에 종이층에 첨가되는 지력증강제 및 상기 지력증강제를 물로 희석하여 제조된 저점도 폴리머 분산액을 스프레이 또는 코팅에 의해 종이로 함침되는 지력증강방법에 관한 것이다.
일본국 특개소 62-20511호의 공보에는 폴리머 전해질의 존재하에 모노머를 용해시키고 생성된 폴리머를 용해하지 않는 염수용액 중에서 모노머를 중합함으로써 수용성 폴리머 분산액을 얻는 방법이 개시되어 있다.
한편, 일본국 특개소 60-185900호의 공보에는 모노머를 용해시키나 생성된 폴리머를 용해하지 않는 염수용액 중에서 아크릴산을 아크릴아미드로 중합함으로써 폴리머 미립자 분산액을 얻는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법에서, 미립자는 폴리머 전해질의 부재하에 제조될 수 있다. 여기서 얻어진 폴리머 미립자는 수불용성을 나타내고 분산액이 중화되면 용매 중에 용해한다. 즉, 일본국 특개소 62-20511 호에 제안된 기술과는 상이하다. 그러나, 아크릴산-아크릴아미드 코폴리머의 분산액 중의 미립자는 두부 형태로 엉겨 굳어진 채로 지속적으로 덩어리져서, 장기간 동안 보관할 수 없는 단점을 갖고 있다.
본 발명의 목적은 종이층을 고분자량 폴리머로 효과적으로 함침함으로써 파열강도, 링 크러시 강도(ring crush strength) 및 왁스 픽(wax pic) 등의 표면종이강도를 증강시키는데 있다.
본 발명의 발명자들은 양이온성 폴리머 전해질 등의 분산성 보유제의 존재하에 (메타)아크릴산을 함유하는 모노머를 중합하여 생성된 폴리머를 침전시킴으로써 저점도, 우수한 가공성 및 우수한 보존안정성을 갖는 폴리머 미립자 분산액을 제조할 수 있음을 알아냈다. 또한, 상기 분산액의 용도를 찾기 위해 여러가지 시도를 하는 과정 중에, 본 발명의 발명자들은 또한 상기 분산액이 사이즈 프레스, 게이트 롤 코터 또는 블레이드 코터 등을 사용하여 상기 분산액을 건조 종이에 코팅하여 지력증강하고, 와이어부 상의 젖은 종이에 상기 분산액을 스프레이 함침시킴으로써 지력증강하는 것 등의 현저한 효과를 나타내는 것을 알아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 제 1 측면은 수용액 중에서 (메타)아크릴산을 함유하는 모노머를 중합하여 생성된 폴리머를 미립자로서 침전시킴으로써 제조된 폴리머 분산액을 포함하고, 종이층이 형성된 후에 종이층에 첨가되는 지력증강제에 있어서,
(1) 상기 폴리머 분산액 중의 (메타)아크릴산 (코)폴리머의 농도가 5 중량% 이상이고,
(2) 상기 폴리머 분산액 중의 (메타)아크릴산 (코)폴리머 입자의 평균입경이 1∼100㎛이며,
(3) 상기 폴리머 분산액의 점도가 제조 직후 및 제조후 1개월간에 30∼5000mPaㆍs이고,
(4) 상기 폴리머 분산액을 증류수로 10배 희석하고 희석된 분산액을 400배율로 확대하여 현미경로 관찰하는 경우에 상기 폴리머 입자가 인지될 수 있으며,
(5) 상기 희석된 분산액의 pH를 알칼리를 첨가하여 7.0으로 조정한 때에, 상기 폴리머 입자가 용해되어 수용액을 생성하는 것인 지력증강제를 제공는데 있다.
본 발명의 제 2 측면은 상술한 지력증강제에 있어서, 폴리머 분산액이 다가 전해질로 된 분산성 보유제의 존재하에 중합되어 침전되는 것을 특징으로 하는 지력증강제를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 3 측면은 상술한 지력증강제에 있어서, 분산성 보유제가 양이온성 폴리머 전해질, 다가 양이온성 친수성 기 및 소수성 기를 갖는 계면활성제, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 지력증강제를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 4 측면은 상술한 지력증강제에 있어서, 분산성 보유제에 대한 수용액 중의 (메타)아크릴산 함유 모노머의 중량비가 100:1∼10:1인 것을 특징으로 하는 지력증강제를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 5 측면은 상술한 지력증강제에 있어서, 상기 폴리머 분산액의 점도가 제조 직후 및 제조후 1개월간에 30∼1500mPaㆍs인 것을 특징으로 하는 지력증강제를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 6 측면은 상술한 지력증강제에 있어서, 분산성 보유제가 디메틸디알릴암모늄클로라이드 (코)폴리머인 것을 것을 특징으로 하는 지력증강제를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 7 측면은 상술한 지력증강제에 있어서, 분산성 보유제가 알킬기로 치환되고/되거나 아랄킬기로 치환된 폴리에틸렌폴리아민인 것을 특징으로 하는 지력증강제를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 8 측면은 상술한 지력증강제에 있어서, 분산성 보유제가 탄소수가 5이상인 알킬기로 치환되고/되거나 아랄킬기로 치환된 펜타에틸렌헥사민인 것을 것을 특징으로 하는 지력증강제를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 9 측면은 희석된 분산액을 제조하도록 상술한 지력증강제를 물로 희석하고, 상기 희석된 분산액을 건조 종이에 코팅하거나 함침하여, 처리된 건조 종이를 건조시키는 것을 특징으로 하는 지력증강방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제 10 측면은 상술한 지력증강제의 희석된 분산액이 젖은 종이에 함침되는 것을 특징으로 하는 지력증강방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제 11 측면은 상술한 지력증강제의 희석된 분산액이 젖은 종이에 스프레이되어 함침되는 것을 특징으로 하는 지력증강방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제 12 측면은 상기 방법에서 젖은 종이가 단일층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지력증강방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 사용되는 (메타)아크릴산을 함유하는 모노머는 중합도를 저하시키지 않거나 용해도에 유해 효과를 갖지 않는 범위에 걸친 아크릴산, 메타아크릴산 또는 이들의 혼합물, 이타콘산 및/또는 아크릴로일아미노이소부틸술폰산 등 5∼50 몰%와; (메타)아크릴아미드. (메타)아크릴로니트릴, N-비닐카복실아미드, N-이소프로필(메타)아크릴아미드, N,N-디메틸(메타)아크릴아미드, 메틸(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 비닐메틸에테르, 비닐아세테이트, 스티렌 및 이의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종의 비이온성 모노머 50∼95 몰%의 혼합물이다.
양이온성 모노머는 생성된 폴리머의 수불용성이 증류수로 희석될 때에 확보될 수 있는 범위에 걸쳐서 (메타)아크릴산을 함유하는 모노머의 성분으로서 중합될 수 있다.
그 중에서도 특히, (메타)아크릴산 5∼50 몰%, (메타)아크릴아미드 50∼95 몰% 및 (메타)아크릴로니트릴 0∼50 몰%를 함유하는 모노머 조성물이 가장 바람직하다.
본 발명의 폴리머 분산액을 얻기 위해 분산성 보유제의 존재하에 중합반응을 행하는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용되는 양이온성 폴리머 전해질로 이루어진 분산성 보유제의 예로는 디알킬아미노알킬(메타)아크릴레이트의 염 또는 사차 생성물의 (코)폴리머, 디알킬아미노알킬(메타)아크릴아미드의 염 또는 사차 생성물의 (코)폴리머 및 디알킬디알릴암모늄염의 (코)폴리머를 들 수 있다.
디알킬아미노알킬(메타)아크릴레이트의 염 또는 사차 생성물의 예로는 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트히드로클로라이드 및 아크릴로일옥시에틸트리메틸 암모늄클로라이드가 있다. 또한, 디알킬아미노알킬(메타)아크릴아미드의 염 또는 사차 생성물의 예로는 디알킬아미노프로필(메타)아크릴아미드의 히드로클로라이드 또는 메틸화 생성물을 들 수 있다. 디알킬디알릴암모늄염의 예로는 디메틸디알릴암모늄클로라이드가 있다.
상기 양이온성 수용성 폴리머를 생성하기 위해, 1종 및 2종 이상의 양이온성 모노머를 사용할 수 있다.
양이온성 수용성 폴리머는 단독중합체 또는 아크릴아미드 등의 비이온성 모노머와의 코폴리머이어도 된다.
특히 바람직한 양이온성 수용성 폴리머는 디메틸디알릴암모늄클로라이드 (코)폴리머이다.
본 발명에 사용되는 다가 양이온 친수성 기 및 소수성 기를 갖는 계면활성제를 포함하는 분산성 보유제의 예로는 질소원자에 결합된 하나 이상의 수소원자가 알킬기 및/또는 아랄킬기로 치환되는 치환된 폴리에틸렌폴리아민이 있다. 상기 알킬기 중에 탄소수가 5이상인 펜타에틸렌헥사민의 알킬기로 치환된 생성물이 효과적이다.
분산성 보유제에 대한 (메타)아크릴산을 함유하는 모노머의 중량비는 100:1∼10:1인 것이 바람직하다. 분산성 보유제의 양이 지나치게 적으면, 분산액은 두부 형태로 엉겨 굳어진다. 한편, 분산성 보유제를 과잉량 첨가하면 경제적으로 무의미하다.
본 발명의 분산성 보유제는 단독 화합물 또는 이의 혼합물이어도 된다.
분산성 보유제를 상기 범위내로 첨가한 결과, 폴리머 분산액의 점도는 제조 직후 및 제조후 1개내에 30∼5000mPaㆍs의 범위내로 유지되며, 장기간 동안 안정하다.
30∼1500mPaㆍs의 점도를 갖는 생성물은 사용시에 편의를 고려할 때 핸들링면에서 바람직하다.
본 발명의 폴리머 분산액이 분산성 보유제로서의 다가 양이온성 화합물을 사용하기 때문에, 폴리머 입자의 표면 전하는 양이온인 것으로 간주되고, 또한 수용성 양이온성 폴리머와 분산액의 수용액과 혼합될 수 있다.
염수용액은 또한 폴리머 침전을 향상시키기 위해 본 발명에 사용될 수 있다. 상기 염수용액을 생성하는 염의 예로는 나트륨염 및 칼륨염 등의 알칼리 금속염, 및 염화암모늄, 황산암모늄 및 질산암모늄 등의 암모늄염을 들 수 있다. 상기 염수용액의 농도 및 pH는 (메타)아크릴산을 함유하는 모노머를 용해하나, 생성된 폴리머를 용해하지 않도록 조정되어야 한다. 이와 대비하여, 존재하는 분산성 보유제가 상기 염수용액에 용해되어야 한다.
본 발명의 (메타)아크릴산 (코)폴리머 분산액 및 분산성 보유제는 각각 모노머(들)를 산소를 함유하지 않는 질소 분위기하에 수성 매질에 용해시키고, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)히드로클로라이드 등의 수용성 아조형 중합개시제 또는 과황산암모늄 및 아황산수소나트륨 등의 수용성 산화ㆍ환원형 중합개시제를 첨가하여 모노머(들)를 라디칼 중합함으로써 얻어질 수 있다.
중합계의 온도는 사용되는 중합개시제의 특성에 따라 0∼100℃의 범위내로 임의로 선택될 수 있다. 얻어진 폴리머의 분자량을 조절하기 위해, 이소프로필알콜 또는 머캅탄 등의 연쇄이동제가 통상적인 라디칼 중합과 동일한 방법으로 임의 선택에 의해 첨가되어 사용될 수 있다. (메타)아크릴산 (코)폴리머 분산액의 제조시에, 폴리머 미립자의 침전을 원활하게 하기 위해, 1 m/min 이상의 교반기의 원주속도로 교반해야 한다. 교반속도에는 상한치가 존재하지 않고, 내용물이 장치에서 넘치지 않는 한 어떠한 교반조건도 선택될 수 있다. 분산성 보유제의 제조법이 수용액 중의 정상 중합반응에 의해 일반적으로 행해지더라도, 그 대신에 본 발명의 중합반응이 생성물의 균질화의 관점에서 교반하에 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 분산액 중의 폴리머 농도는 높거나 5 중량% 이상이며, 통상 5∼약 40 중량%이다.
본 발명의 분산액이 고농도의 생성된 폴리머를 함유하더라도, 폴리머가 미립자 상태로 분산액 매질 중에 안정하게 분산되기 때문에, 분산액의 점도는 낮고, 통상 30∼5000mPaㆍs로 낮으며, 바람직하게는 30∼1500mPaㆍs이다. 따라서, 이의 특성으로서, 폴리머 분산액은 용이하게 유동할 수 있으며 매우 용이하게 다뤄질 수 있다.
본 발명의 분산액 중의 폴리머 입자는 광학 현미경을 사용하여, 400 배율로 확대될 때에 희석되지 않은 상태 및 증류수로 10배 희석된 상태로 인지될 수 있다. 이때, 폴리머 입자의 평균입경은 통상 1∼100㎛, 바람직하게는 2∼50㎛, 더욱 바람직하게는 2∼30㎛이다. 폴리머 입자의 평균입경이 100㎛를 초과하는 경우에는, 입자가 쉽게 침전하려는 성향이 있기 때문에, 침전안정성이 저하된다. 또한, 용해도 도 물과 혼합하여도 큰 크기의 폴리머 입자로 인해 사용시에 저하되어, 폴리머를 완전용해시키기 위해서는 장시간이 필요하다. 이에 반하여, 본 발명의 분산액은 침전안정성이 우수하고, 표준온도에서 보관하여도 입자들의 상호 부착에 의한 덩어리 형성 등의 트러블이 발생되지 않는다. 또한, 사용시의 수용해도는 매우 우수하다.
본 발명의 분산액 중의 폴리머의 분자량은 구체적으로 한정되지 않는다. 폴리머의 농도가 0.5 중량%가 되도록 황산암모늄염 수용액 2 중량%에 용해될 때에 용액 점도(브룩필드(Brookfield) 점도계로 25℃에서 측정된 점도)로 본 발명의 분산액을 나타내면, 통상 5∼200 mPaㆍs의 범위이다. 또한, 본 발명의 분산액은 1개월간의 보관후에도 시간에 따라 점도 변화가 거의 일어나지 않는다.
본 발명의 분산액이 10배 희석되면, 폴리머 입자는 현미경으로 인지될 수 있고, 알칼리를 분산액에 첨가하여 분산액의 pH를 7.0으로 조절하면, 상기 폴리머 입자는 용해하여 수용액을 형성한다. 즉, 본 발명의 분산액은 수불용성 폴리머의 미립자의 분산액이라고 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 지력 효과는 상기 지력증강제의 희석된 분산액을 건조 종이 또는 젖은 종이 표면으로 코팅하거나 함침한 다음에 건조시킴으로써 얻어진다.
본 발명의 지력증강방법에 있어서, 지력증강제는 다른 젖은 최종 화학 약품, 예를 들면 충전제 보유 보조물 또는 배수 보조물과 혼합하여 사용될 수 있다. 특히, 양이온성 녹말, 양이온성 폴리아크릴아미드 또는 다른 젖은 최종 지력증강제 등의 수용액을 첨가하여, 종이 재료와 혼합하며, 시트 제조의 각 중간 단계시에 와이어로 젖은 종이에, 즉 흡입부 앞 또는 흡입부 상에 본 발명의 지력증강제의 희석 된 분산액을 스프레이하여 상기 희석된 분산액을 종이에 함침시킨다.
본 발명의 또 하나의 실시형태에 있어서는, 제조된 종이를 건조한 후에, 사이즈 프레스, 게이트 롤 코터 또는 블레이드 코터 등에 의해 본 발명의 지력증강제의 희석된 분산액을 얻어진 건조 종이에 코팅함으로써 폴리머를 종이면 및 종이 내부에 함침시킨다.
상기 방법에 따라 코팅된 폴리머의 전체량은 거의 종이, 즉 펄프 시트내에 보유된다. 펄프 섬유의 부착 등으로 인해, 도피지(surface paper) 강도는 물론, 파열강도 및 링 크러시 강도를 증가시킬 수 있다.
지력증강제가 이와 같은 비습윤 최종물에 첨가되는 종이는 종종 인쇄지, 기록지 및 PPC지(즉, 보통지 복사용 종이)에 사용되고, 시트는 전형적으로 단층이다.
또한, 녹말, 변성 녹말, 카제인 및 갈락토만난 등의 통상적인 지력증강제도 본 발명의 지력증강제에 추가로 사용되어도 된다.
본 발명은 (메타)아크릴레이트 함유 수용성 모노머를 포함하는 폴리머를 사용하지 않는데 특징이 있다.
(메타)아크릴산 (코)폴리머는 내화성을 지니고, 분자량이 높지마는 점도가 낮으므로, 고도로 농축된 희석된 분산액이더라도 표면에 쉽게 코팅할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고분자량 폴리머는 수불용성 상태로 효과적으로 코팅될 수 있다. 코팅된 폴리머가 종이에 함침될 때에 pH가 상승하기 때문에, 폴리머의 부분은 수용성을 띠게 되고 페이스트상 물질로 변환된다. 따라서, 접착제로서 작용을 하는 것으로 추정된다.
코팅제로서의 특성을 고려하면, 녹말과 비교하여 붕괴가 되지 않고, (메타)아크릴레이트 (코)폴리머의 수용액과 비교하여 점도가 증가되지 않는다. 그리하여, 젖은 종이로의 스프레이 코팅이 곤란하지 않고 건조 종이 표면의 불균일한 코팅이 발생되지 않는다.
본 발명의 방법에 있어서, 폴리머 분산액은 폴리머 농도가 0.1∼0.5 중량%로 희석된 후에 표면으로 스프레이 또는 코팅된다.
스프레이 또는 코팅에 의해 종이에 첨가된 폴리머의 양은 펄프 SS(즉, 현탁물질)에 대하여 폴리머 알짜량이 0.05∼1.0 중량%, 바람직하게는 0.1∼0.5 중량%이다.
(실시예)
하기 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
(제조예-1)
교반기, 질소 에어레이션 파이프 및 온도 조절기를 갖춘 반응기에 아크릴산 15 몰%, 아크릴아미드 55 몰% 및 아크릴로니트릴 30 몰%로 이루어진 모노머 조성물 10부, 및 분산제로서의 폴리디메틸디알릴암모늄클로라이드(CPS Co. 제, 상품명: 에이지 플록(Age Flock) WT40HV) 1부를 탈이온수 89부에 용해시킨다. 그 후에, 중합개시제로서, 2,2'-아조비스[2-(이미다졸린-2-일)프로판]디히드로클로라이드(Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 제, 상품명: VA-044)를 첨가한다. 교반하에, 35℃에서 20 시간 동안 중합을 행하여 5∼15㎛ 미립자가 분산되어 있는 폴리머 분산액(pH 3)을 얻는다. 이 분산액을 "샘플-1"이라 한다.
상기 폴리머 분산액(샘플-1)의 점도는 1000mPaㆍs이고, 미립자는 증류수로 10배 희석한 후에라도 현미경으로 인지되며, 폴리머는 실질적으로 수불용성을 나타내는 것으로 확인되었다. 탄산나트륨 수용액을 상기 분산액에 혼합하여, 분산액의 pH를 7로 조절하고, 폴리머를 용해시킨 후에 분자량을 상기 수용액을 기준으로 하여 고유 점도로부터 측정한다.
(제조예-2)
아크릴산 30 몰%, 아크릴아미드 45 몰% 및 아크릴로니트릴 25 몰%로 이루어진 모노머 조성물을 사용하여 수불용성 폴리머 분산액을 제조하는 것을 제외하고는, 제조예-1과 동일한 방법으로 행한다. 이 분산액을 "샘플-2"이라 한다.
(제조예-3)
교반기, 질소 에어레이션 파이프 및 온도 조절기를 갖춘 반응기에 아크릴산 30 몰%, 아크릴아미드 60 몰% 및 아크릴로니트릴 10 몰%로 이루어진 모노머 조성물 20부, 및 분산제로서의 폴리디메틸디알릴암모늄클로라이드(CPS Co. 제, 상품명: 에이지 플록 WT40HV) 1부를 농도가 20 중량%인 염화나트륨 수용액 79부에 용해시킨다. 그 후에, 중합개시제로서, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)디히드로클로라이드(Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 제, 상품명: V-50)를 첨가한다. 교반하에, 53℃에서 10 시간 동안 중합을 행하여 10∼20㎛ 미립자가 염수용액 중에 분산되어 있는 폴리머 분산액(pH 3)을 얻는다. 이 분산액을 "샘플-3"이라 한다.
상기 폴리머 분산액(샘플-3)의 점도는 500mPaㆍs 이하이고, 미립자는 증류수 로 10배 희석한 후에라도 현미경으로 인지되며, 폴리머는 실질적으로 수불용성을 나타내는 것으로 확인되었다. 탄산나트륨 수용액을 상기 분산액에 혼합하여, 분산액의 pH를 7로 조절하고, 폴리머를 용해시킨 후에 분자량을 상기 수용액을 기준으로 하여 고유 점도로부터 측정한다.
(제조예-4)
교반기, 질소 에어레이션 파이프 및 온도 조절기를 갖춘 반응기에 아크릴산 10 몰%, 아크릴아미드 70 몰% 및 아크릴로니트릴 20 몰%로 이루어진 모노머 조성물 20부, 및 분산제로서의 펜타에틸렌헥사민에 벤질클로라이드 3몰을 첨가한 화합물 1부를 농도가 20 중량%인 염화나트륨 수용액 79부에 용해시킨다. 그 후에, 중합개시제로서, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)디히드로클로라이드(Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 제, 상품명: V-50)를 첨가한다. 교반하에, 53℃에서 10 시간 동안 중합을 행하여 10∼20㎛ 미립자가 염수용액 중에 분산되어 있는 폴리머 분산액(pH 3)을 얻는다. 이 분산액을 "샘플-4"이라 한다.
상기 폴리머 분산액(샘플-4)의 점도는 500mPaㆍs이하이고, 미립자는 증류수로 10배 희석한 후에라도 현미경으로 인지되며, 폴리머는 실질적으로 수불용성을 나타내는 것으로 확인되었다. 탄산나트륨 수용액을 상기 분산액에 혼합하여, 분산액의 pH를 7로 조절하고, 폴리머를 용해시킨 후에 분자량을 상기 수용액을 기준으로 하여 고유 점도로부터 측정한다.
샘플-1 내지 샘플-4의 폴리머 특성을 표 1에 나타낸다.
Figure 111999014025484-pat00001
(표면코팅효과 테스트-1)
본 실시예의 폴리머 분산액을 pH 3 산성수로 희석하여 폴리머 농도가 2.0%인 희석된 분산액을 제조한다. 이러한 희석된 분산액을 코팅 로드를 사용하여 시판용 중질지(평량: 55g/㎡, Daishowa Paper Co., Ltd. 제, 중성지)에 코팅하고, 105℃에서 5분간 롤 건조하여 코팅지를 얻는다. 코팅된 폴리머의 양은 0.1g/㎡ 및 0.2g/㎡이었다. 파열강도 및 표면강도 테스트의 결과는 표 2에 나타낸다.
Figure 111999014025484-pat00002
(표면코팅효과 테스트-2)
본 실시예의 폴리머 분산액을 pH 3 산성수로 희석한 다음, 산성 녹말을 첨가하여 폴리머 농도가 2.0%이고 산성 녹말 농도가 2.0%인 코팅액을 제조한다. 이러한 코팅액을 게이트 롤 코터를 사용하여 60g/㎡의 평량을 갖는 중질지에 코팅하고 건조시켜 코팅지를 얻는다. 코팅된 폴리머의 양은 0.1g/㎡ 및 0.2g/㎡이었다. 파열강도 및 표면강도 테스트의 결과는 표 3에 나타낸다.
Figure 111999014025484-pat00003
(평가)
본 발명의 지력증강제로 제조한 지면 코팅액은 저점도 및 우수한 가공성을 갖는 희석된 분산액의 형태로 종이에 용이하게 코팅될 수 있으며, 고 종이 강도를 갖는 종이를 제공할 수 있다.
(스프레이 지력증강효과 테스트)
오래된 골판지를 니아가라(Niagara)형 비터(beater)로 비트하고 캐나다 표준형 여수도(Canadian Standard Freeness: C.S.F) 시험기에 의한 여수도 400㎖로 조절하여 펄프를 제조한다. 상기 펄프에 2%의 액상 본드를 첨가하고 교반하여 균일한 혼합물을 얻는다. 생성된 펄프 슬러리를 0.5%로 희석하고, 수공지(hand-made paper) 시험기를 사용하여 건평량 125g/㎡ 및 함수율이 96%인 젖은 종이 A를 얻는다. 폴리머 농도가 0.25%인 각 샘플의 희석된 분산액을 표 4에 나타낸 폴리머 양(펄프 고형분에 대한 폴리머 함량)에 따라 2 기압에서 노즐을 사용하여 젖은 종이(A)의 한 측부로 스프레이한 다음, 그 반대측으로부터 흡입한다. 펄프 슬러리로부터 종이를 제조하기 위해 와이어부에 스프레이하는 경우의 모델 테스트이다. 다음은 젖은 종이(A)를 블랭킷 사이에 놓고서 테스트 캘린더로 2회 프레스한 다음, 건조시켜 종이 강도를 측정하기 위한 종이를 얻는다.
종이 강도를 측정하기 위해 제조된 종이의 습기를 조절한 후에, 파열강도 및 링 크러시 강도를 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타낸다.
Figure 111999014025484-pat00004
주: 대조군-A는 젖은 최종물에 시판용 만닉형(mannic) 지력증강제(Arakawa Chemical Industries, Ltd. 제, 상품명: 폴리스트론(Polystron) 609)이고, 대조군-B는 젖은 최종물에 대한 시판용 호프만(Hoffman) 반응형 지력증강제(Seiko Chemical Industries, Ltd. 제, 상품명: 스타검(Stargum) FN).
링 크러시 테스트: TAPPI T472wd-76
(평가)
본 발명의 지력증강제는 저점도 및 우수한 가공성을 갖는 희석된 분산액의 형태로 용이하게 스프레이될 수 있으며, 노즐이 막히게 되거나 불균일하게 부착하 지 않으면서, 종이의 우수한 보유력 및 고 종이강도를 갖는 종이를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 대하여 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 첨부된 특허청구범위의 의도 및 범위를 벗어나지 않고서, 당해 기술분야의 숙련가들에 의해 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (13)

  1. 수용액 중에서 아크릴산 또는 메타크릴산을 함유하는 모노머를 중합하여 생성된 폴리머를 미립자로서 침전시킴으로써 제조되는 폴리머 분산액을 포함하며, 종이층이 형성된 후에 종이층에 첨가되는 지력증강제로서, 상기 모노머는 수용성 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 포함하지 않고, 추가로,
    (1) 상기 폴리머 분산액 중의 아크릴산 또는 메타크릴산의 폴리머 또는 코폴리머의 농도가 적어도 5 중량% 이고,
    (2) 상기 폴리머 분산액 중의 아크릴산 또는 메타크릴산의 폴리머 또는 코폴리머의 입자의 평균입경이 1∼100㎛이며,
    (3) 상기 폴리머 분산액의 점도가 제조직후 및 제조후 1개월간에 30∼5000mPaㆍs이고,
    (4) 상기 폴리머 분산액을 증류수로 10배 희석하고 희석된 분산액을 400배율로 확대하여 현미경으로 관찰하면 상기 폴리머 입자가 인지될 수 있으며,
    (5) 상기 희석된 분산액의 pH를 알칼리를 첨가하여 7.0으로 조정한 때에, 상기 폴리머 입자가 용해되어 수용액을 생성하는 것을 특징으로 하는 지력증강제.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 분산액이 다가 전해질을 포함하는 분산성 보유제의 존재하에서 중합되고 침전되는 것을 특징으로 하는 지력증강제.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 분산성 보유제가 양이온성 폴리머 전해질, 다가 양이온성 친수성 기 및 소수성 기를 갖는 계면활성제, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 지력증강제.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 분산성 보유제에 대한 수용액 중의 아크릴산 또는 메타크릴산 함유 모노머의 중량비가 100:1∼10:1인 것을 특징으로 하는 지력증강제.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폴리머 분산액의 점도가 제조 직후 및 제조후 1개월간에 30∼1500mPaㆍs인 것을 특징으로 하는 지력증강제.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 분산성 보유제가 디메틸디알릴암모늄클로라이드 폴리머 또는 코폴리머인 것을 특징으로 하는 지력증강제.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 분산성 보유제가 알킬기 및 아랄킬기 중 어느 하나 이상으로 치환된 폴리에틸렌폴리아민인 것을 특징으로 하는 지력증강제.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 분산성 보유제가 알킬기 및 아랄킬기 중 어느 하나 이상으로 치환된 펜타에틸렌헥사민이고, 상기 알킬기가 적어도 5개의 탄소원자를 갖는 것을 특징으로 하는 지력증강제.
  9. 희석된 분산액을 제조하기 위해 제 1 항 또는 제 2 항의 지력증강제를 물로 희석하는 단계, 상기 희석된 분산액을 건조 종이 위에 코팅하거나 함침하는 단계, 및 처리된 건조 종이를 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지력증강방법.
  10. 희석된 분산액을 제조하기 위해 제 1 항 또는 제 2 항의 지력증강제를 물로 희석하는 단계, 및 상기 희석된 분산액을 와이어부 상의 젖은 종이에 함침시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지력증강방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 희석된 분산액이 젖은 종이안으로 함침되도록 스프레이되는 것을 특징으로 하는 지력증강방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 희석된 분산액으로 처리되는 젖은 종이가 단일층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지력증강방법.
  13. 희석된 분산액을 제조하기 위해 제 1 항 또는 제 2 항의 지력증강제를 물로 희석하는 단계, 망상물(web) 표면들에 부착된 폴리머를 갖는 복수의 망상물들을 제조하기 위해 상기 희석된 분산액을 망상물 표면 위에 스프레이하는 단계 및 겹쳐지도록 하기 위해 상기 망상물의 표면을 프레스하고 이어서 건조하는 단계를 포함하는 지력증강방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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