KR100884224B1 - 종이 및 판지의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의해, 수성 셀룰로오스 현탁액을 형성시키는 단계, 보유 시스템을 셀룰로오스 현탁액에 첨가하는 단계, 현탁액을 스크린 위에서 배수시켜 시트를 형성시키는 단계 및 시트를 건조시키는 단계를 포함하는 종이 또는 판지의 제조방법으로서, 보유 시스템이 TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토를 포함함을 특징으로 하는, 종이 또는 판지의 제조방법이 제공된다.

백색도, 벤토나이트, 형광증백제, TAPPI 백색도, 보유 시스템, 팽윤 점토.

Description

종이 및 판지의 제조방법{Manufacture of paper and paper board}

본 발명은 셀룰로오스 수성 현탁액을 형성시키는 단계, 셀룰로오스 현탁액에 보유 시스템(retention system)을 첨가하는 단계, 현탁액을 스크린 위에서 배수시켜 시트를 형성시키는 단계 및 시트를 건조시키는 단계를 포함하는 방법에 의한 종이 또는 판지(板紙)의 제조방법으로서, 보유 시스템이 팽윤 점토를 포함함을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다. 이러한 유형의 제지방법은 문헌에 공지되어 있으며, 예를 들면, 보유 시스템의 일부로서 벤토나이트(bentonite)(즉, 음이온성 팽윤 점토)의 사용을 포함하는 하이드로콜(Hydrocol^TM )방법을 포함한다. 이러한 방법은 예를 들면, 유럽 공개특허공보 제235893호, 미국 특허 제4,913,775호 및 유럽 공개특허공보 제707673호에 기재되어 있다.

유럽 공개특허공보 제235893호에는 수용성인 사실상 선형인 양이온성 중합체를 전단 단계 전에 제지 원료에 공급한 다음, 전단 단계 후에 벤토나이트를 혼입시킴으로써 재응집시키는 방법이 기재되어 있다. 이러한 방법에 의해 배수율이 향상되고 형성능과 보유율이 우수해진다. 시바 스페셜티 케미칼스에서 하이드로콜이란 상표명으로 상업화된 이러한 방법은 10년 이상 동안 성공적인 것으로 입증되었다.

일반적으로 보유 시스템의 일부로서 팽윤 점토를 사용하는 제지 시스템에 의해 배수율 및 보유율이 크게 향상되는 것으로 알려져 있다. 통상적인 팽윤 점토로는 벤토나이트, 세피오라이트(sepiolite) 및 아타펄자이트(attapulgite) 등이 있다. 벤토나이트로는 몬모릴로나이트(montmorillonite), 사포나이트(saponite), 아마르고사이트(amargosite), 논트로나이트(nontronite) 및 헥토라이트(hectorite)와 같은 점토 변형물을 포함하는, 스멕타이트(smectite)로 공지되어 있는 일반적인 종류의 점토가 있다. 팽윤 점토를 포함하는 수 많은 경우의 보유 시스템에 의해서, 예를 들면, 콜로이드성 실리카 및 폴리규산을 사용한 기타 미립자 시스템에 비해 배수율 및 보유율이 크게 향상된다.

그러나, 점토계 보유 시스템의 특정한 단점은 이들로부터 제조된 종이의 광학 특성이 저하되는 경향이 있다는 점이다. 비록 벤토나이트를 사용한 제지 방법에 형광증백제(OBA; optical brightening agent)를 포함시켜 종이의 백색도(brightness)를 향상시킬 수는 있지만, 이러한 백색도의 향상은, 예를 들면, TAPPI 백색도가 92 이상, 바람직하게는 96 내지 99 또는 그 이상인 매우 밝은 종이와 같은 대부분의 고품질 종이에 있어서는 불만족스럽거나 또는 불충분하다. 따라서, 이러한 매우 밝은 종이를 제공하기 위해서는 팽윤 점토계 보유 시스템은 보통 부적합한 것으로 여겨지며, 따라서 사용되지 않는다.

국제 공개공보 제WO 98/23815호에는 형광증백제와 벤토나이트와 같은 음이온성 가교 응집제의 슬러리를 배합한 다음, 이를 제지 원료에 배합함으로써 이러한 문제를 극복하려는 시도가 기재되어 있다. 이러한 방법에 의해 종이 백색도가 크게 향상되었지만, 본 발명자들은 백색도, 특히 기본 백색도를 보다 향상시켜야할 필요가 있다는 사실을 발견하였다.

일반적으로 점토계 보유 시스템을 사용하여 백색도가 단지 중간 정도인 종이를 제조하기 위해서는, 형광증백제(OBA)의 투입량을 높여야 할 것이다. 그러나, 본 발명자들은 고도로 충전된 종이를 제조하는 공정의 경우에는 높은 수준의 형광증백제는 충전제 보유에 악영향을 미칠 수 있다는 사실을 발견하였다.

형광증백제의 효과를 개선하기 위해 다양한 시도가 이루어져 왔지만, 현재까지 팽윤 점토계 보유 시스템과 함께 사용할 수 있는 효과적인 형광증백제는 아직 개발되지 못했다.

따라서, 팽윤 점토(예: 벤토나이트)계 보유 시스템을 사용하여 종이 또는 판지의 백색도를 향상시키는 방법이 여전히 필요하다. 특히, 전체적으로 백색도가 높은 종이를 제공하고, 특히 형광증백제의 사용량을 저하시키면서, 높은 함량의 충전제 및 섬유 보유율 및 신속한 배수(예를 들면, 팽윤 점토계 보유 시스템을 사용하는 경우 발견됨)의 이점을 결합한 제지방법을 제공할 필요가 있다.

또한, 백색도가 높고, 충전제 보유율이 향상된 충전된 종이를 제공할 필요가 있다.

따라서, 본 발명에 따라, 본 발명자들은 수성 셀룰로오스 현탁액을 형성시키는 단계, 보유 시스템을 셀룰로오스 현탁액에 첨가하는 단계, 현탁액을 스크린 위에서 배수시켜 시트를 형성시키는 단계 및 시트를 건조시키는 단계를 포함하는 종이 또는 판지의 제조방법으로서, 당해 보유 시스템이 TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토를 포함함을 특징으로 하는, 종이 또는 판지의 제조방법을 제공한다.

따라서, TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토를 사용함으로써 종이의 전체 백색도를 향상시킬 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 팽윤 점토는 예를 들면, 벤토나이트, 세피오라이트 및 아타펄자이트 등일 수 있는데, 단 이러한 점토의 TAPPI 백색도 값은 70 이상이다. 벤토나이트는 스멕타이트로 공지된 일반적인 부류의 점토를 포함하는데, 이러한 점토로는 몬모릴로나이트, 사포나이트, 아마르고사이트, 논트로나이트 및 헥토라이트와 같은 것이 있다. 바람직하게는, 팽윤 점토는 벤토나이트이다.

TAPPI 백색도 시험은 예를 들면, 펄프, 종이 및 판지의 백색도를 측정하기 위한 표준 시험 방법이지만, 벤토나이트와 같은 팽윤 점토에도 적용할 수 있다. 이러한 방법의 구체적인 설명은 예를 들면, TAPPI에서 발행한, 펄프, 제지 및 판지의 백색도란 표제의 1992의 표준 시험법 T 452 on-92에 기재되어 있다(457nm에서의 지향성 반사).

또한, 예를 들면, 전이 금속 불순물의 함량이 낮거나 무시할 정도의 수준인 벤토나이트는 70 이상의 TAPPI 백색도를 나타내는 경향이 있다. 특히, 본 발명자들은 밝은 벤토나이트는 예를 들면, 산화철 또는 기타 철 화합물일 수 있는 전이 금속 불순물을 1% 이하 함유하는 경향이 있다는 사실을 발견하였다. 반대로 본 발명자들은 전이 금속을 1중량% 이상 다량 함유하는 벤토나이트의 백색도는 70 이하로 현저히 낮아진다는 사실을 발견하였다. 이는 특히 전이 금속 불순물을 10% 이하로 함유하는 벤토나이트, 특히 불순물이 산화철 또는 기타 철 화합물인 경우에 그러하다.

팽윤 점토는, TAPPI 백색도가 70 이상인, 시판 중인 임의의 점토일 수 있다. 팽윤 점토는 예를 들면, 1% 미만의 전이 금속을 포함하며 TAPPI 백색도가 81인, 나트륨 벤토나이트일 수 있는데, 이는 미국 조지아주에 소재한 와블리(Waverly) 공장에서 생산되고 있다.

본 발명의 모든 양태에 따라, 본 발명자들은 수성 셀룰로오스 현탁액을 형성시키는 단계, 보유 시스템을 셀룰로오스 현탁액에 첨가하는 단계, 현탁액을 스크린 위에서 배수시켜 시트를 형성시키는 단계 및 시트를 건조시키는 단계를 포함하는, 종이 또는 판지의 제조방법으로서, 보유 시스템이 하나 이상의 전이 금속 화합물을 1중량% 미만으로 함유하는 습윤 점토를 포함함을 특징으로 하는, 종이 또는 판지의 제조방법을 추가로 제공한다.

본 발명의 두 양태 모두에 따라서, 팽윤 점토를 다성분 보유 시스템의 일부로서 기타 보유 조제와 함께 사용할 수 있다. 따라서, 하나의 바람직한 시스템에서, 본 발명자들은 중합체성 보유 조제를 추가로 포함하는 제지 시스템을 제공한다. 이러한 중합체성 보유 시스템을 팽윤 점토와 동시와 셀룰로오스 현탁액에 첨가할 수 있지만, 바람직하게는 중합체성 보유 조제를 첨가하고, 팽윤 점토를 그 다음에 첨가한다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 중합체성 보유 조제를 팽윤 점토 첨가 전에 셀룰로오스 현탁액에 첨가한다. 보다 바람직한 방법으로, 중합체성 보유 조제를 셀룰로오스 현탁액에 첨가하여 셀룰로오스 현탁액을 응집시키고, 응집된 현탁액을 펌핑, 혼합 및 세척 스테이지로부터 선택된, 하나 이상의 전단 스테이지에 통과시킴으로써 임의로 전단한 다음, 셀룰로오스 현탁액을 재응집시키기 위해 팽윤 점토를 첨가한다. 예를 들면, 이러한 전단 스테이지에는 팬(fan) 펌프 및 센트리 스크린(centri-screen)을 포함하지만, 현탁액을 전단하기 위한 방법에서 임의의 다른 스테이지일 수도 있다.

이러한 전단 단계는 바람직하게는 응집물을 분해시키는 방식으로 응집된 현탁액에 작용한다. 응집 시스템의 모든 성분이 전단 스테이지 이전에 첨가될 수 있지만, 적어도 응집 시스템의 마지막 성분이 시트를 형성시키기 위한 배수 전에 전단이 사실상 일어나지 않는 공정 시점에서, 셀룰로오스 현탁액에 첨가되는 것이 바람직하다. 따라서, 응집 시스템의 하나 이상의 성분을 셀룰로오스 현탁액에 첨가하고, 응집된 현탁액을 기계적으로 전단시켜 응집물을 기계적으로 분해한 다음, 응집 시스템의 하나 이상의 성분을 배수 전에 첨가하여 현탁액을 재응집시킨다.

중합체성 보유 조제는 임의의 적합한 천연 중합체 또는 합성 중합체로부터 유도될 수 있다. 바람직하게는 고유 점도가 1dl/g 이상인 수용성 천연 중합체 및 수용성 합성 중합체로부터 선택될 수 있다. 중합체성 보유 조제는 예를 들면, 양이온성 전분, 양쪽성 전분, 음이온성 전분 및 비이온성 전분으로부터 선택되는, 수용성 전분일 수 있다. 그러나, 바람직하게는 중합체성 보유 조제는 합성된 것이며, 이온성 특성이 있는 고분자량의 중합체를 포함한다. 보다 바람직하게는 하나 이상의 에틸렌계 불포화 단량체로부터 형성된, 고유 점도가 4dl/g 이상인 수용성 양이온성 합성 중합체를 포함한다.

수용성 합성 중합체는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체로부터 형성될 수 있다. 수용성이란, 단량체의 수 용해도가 5g/100cc 이상임을 의미한다. 중합체가 이온성인 경우, 하나 이상의 수용성 이온 단량체로부터 형성된다. 수용성 중합체는 비이온성일 수 있으며, 따라서 하나 이상의 비이온성 단량체(예: 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트 또는 N-비닐피롤리돈)으로부터 형성될 수 있다. 수용성 음이온성 중합체는 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산 또는 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산으로부터 선택된 하나 이상의 음이온성 단량체로부터 형성될 수 있다. 바람직하게는 수용성 중합체성 보유 조제는 수용성 에틸렌계 불포화 양이온 단량체, 또는 단량체들로 이루어지고 이들 중 하나 이상이 양이온성 또는 잠재적으로 양이온성인 블렌드로부터 형성될 수 있다. 양이온성 단량체는 바람직하게는 디알릴 디알킬 암모늄 클로라이드; 또는 디알킬 아미노 알킬(메트)아크릴레이트 또는 디알킬 아미노 알킬(메트)아크릴아미드의 산 부가 염 또는 4급 암모늄 염으로부터 선택된다. 양이온성 단량체를 단독으로 중합시키거나 또는 수용성 비이온성, 양이온성 또는 음이온성 단량체와 함께 공중합시킬 수 있다. 바람직하게는 이러한 중합체의 고유 점도는 3dl/g 이상, 예를 들면, 16 또는 18dl/g 정도로 높지만, 통상적으로는 7 또는 8 내지 14 또는 15dl/g 범위이다. 특히 바람직한 양이온성 중합체는 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 메틸 클로라이드 4급 암모늄 염의 공중합체이다.

또한, 수용성 양이온성 중합체는 예를 들면, 소량의 분지제(branching agent)(예: 20중량ppm 이하)를 혼입시킴으로써 약간 분지된 구조를 가질 수도 있다. 통상적으로 분지제는 분지된 음이온성 중합체를 제조하기에 적합한 본원에 기재된 임의의 분지제를 포함한다. 또한, 이러한 분지된 중합체는 쇄연장제를 단량체 혼합물에 포함시킴으로써 제조될 수도 있다. 쇄연장제는 2중량ppm 이상의 양으로 포함될 수 있으며, 200중량ppm 이하의 양으로 포함될 수 있다. 통상적으로 쇄연장제의 양은 10 내지 50중량ppm 범위이다. 쇄연장제는 예를 들면, 아인산나트륨, 2-머캅토에탄올, 말산 또는 티오글리콜산과 같은 임의의 화학물질일 수 있다. 쇄연장제를 포함하는 분지된 중합체는 보다 많은 양(예: 100 내지 200중량ppm)의 분지제를 사용하여 제조할 수 있는데, 단 사용된 쇄연장제의 양은 제조된 중합체가 수용성이 되기에 충분한 양이어야 한다. 통상적으로 분지된 양이온성 수용성 중합체는 하나 이상의 양이온성 단량체, 10몰ppm 이상의 쇄연장제 및 20몰ppm 이하의 분지제를 포함하는 수용성 단량체 블렌드로부터 형성될 수 있다. 바람직하게는 분지된 수용성 양이온성 중합체는 0.005Hz에서 Δtan가 0.7 이상인 레올로지적 진동값(아래에 언급한 방법에 의해 정의됨)을 갖는다. 통상적으로 분지된 양이온성 중합체의 고유 점도는 3dl/g 이상이다. 통상적으로 중합체의 고유 점도는 4 또는 5 내지 18 또는 19dl/g의 범위이다. 바람직한 중합체의 고유 점도는 7 또는 8 내지 약 12 또는 13dl/g이다.

또한, 중합체성 보유 조제는 음이온성 및 양이온성 그룹을 둘 다 포함하는 양쪽성 중합체일 수 있다. 따라서, 양쪽성 중합체는 하나 이상의 양이온성 단량체 및 하나 이상의 음이온성 단량체 및 임의로 비이온성 단량체로부터 형성될 수 있다. 따라서, 양쪽성 중합체는 임의의 상술한 음이온성, 양이온성 및 임의로 비이온성 단량체로부터 유도될 수 있다.

또한, 이러한 수용성 중합체성 보유 조제를 임의의 편리한 방법, 예를 들면, 용액 중합, 유중수 현탁 중합 또는 유중수 에멀젼 중합에 의해 제조할 수 있다. 용액 중합시키면 수성 중합체 겔이 생성되며, 이를 드라이 컷(dry cut)시킨 다음, 연마시키면 분말 생성물이 제공될 수 있다. 예를 들어, 유럽 공개특허공보 제150933호, 제102760호 또는 제126528호에 따르면, 이러한 중합체는 현탁 중합에 의해 비드(bead)로서 또는 유중수 에멀젼 중합에 의해 유중수 에멀젼 또는 분산액으로서 제조될 수 있다.

바람직한 제지방법에서, 본 발명자들은 중합체성 보유 조제를 첨가하기 전, 양이온성 중합체를 셀룰로오스 현탁액에 첨가하는 방법을 제공한다. 하나의 방법에서, 중합체성 보유 조제 전에 첨가되는 양이온성 중합체는 저분자량의 양이온성 응집제이다. 바람직하게는 이러한 양이온성 중합체는 폴리DADMAC, 폴리이민, 폴리아민 및 디시안디아미드 중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.

또한, 본 발명의 제지방법은 형광증백제를 포함할 수 있다. 형광증백제를 셀룰로오스 현탁액에 직접 포함시키거나 또는 예를 들면, 팽윤 점토 또는 중합체성 보유 조제와 같은 보유 시스템의 성분과 함께 포함시킬 수 있다.

형광증백제를 형성된 종이 시트의 표면에 피복 착색제로서 적용할 수 있다. 예를 들면, 피복 착색 조성물은 하나 이상의 충전제 또는 안료, 형광 증백제(FWA; fluorescent whitening agent), 결합제, 레올로지 개선제 및 임의의 다른 화학적 시약을 포함한다. 충전제 또는 안료는 통상 백색 유기 미립자 물질이며, 예를 들면, 탄산칼슘, 바람직하게는 침강 탄산칼슘 또는 분쇄된 탄산칼슘, 고령토, 이산화티탄 및 활석으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 대개 충전제 또는 안료의 양은, 피복 색상 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 75중량% 이상, 종종 85중량% 이상이다.

OBA(optical brightening agent) 또는 FWA(fluorescent whitening agent)로도 공지되어 있는, 형광 증백제에 의해 광 반사 특성이 향상되며, 따라서 피복된 시트의 백색도가 향상된다. 결합제를 제공하여 안료를 피복된 종이 또는 판지 시트에 고정시킬 수 있으며, 통상적으로 수성 라텍스 형태의 접착성 중합체성 물질이다. 보통 피복 착색 조성물의 레올로지를 조정하여 특정 용도에 맞춘다.

본 발명에서, 형광증백제(OBA 또는 FWA)는 광 스펙트럼의 자외선 부분의 빛을 흡수하여, 이를 가시광선 스펙트럼으로 발광할 수 있는 형광 능력을 지닌 임의의 화학 물질일 수 있다. 바람직하게는, 형광 증백제는 영국 공개특허공보 제2026566호 및 제2026054호에 기재된 것과 같은 스틸벤 형광 증백제 또는 유럽 공개특허공보 제624687호에 기재된 것과 같은 비스-스틸벤 형광 증백제이다. 형광 증백제로는 디아미노스틸벤 디설폰산 및 이의 유도체 및 테트라아미노 비스-스틸벤 디설폰산 및 이의 유도체, 테트라아미노 비스-스틸벤 테트라설폰산 및 이의 유도체 및 테트라아미노 비스-스틸벤 헥사설폰산 및 이의 유도체가 있다. 바람직하게는, 형광 증백제는 통상 30중량% 이상(예: 약 60중량% 이상)으로 수성 농축 슬러리 형태로 제공된다.

본 발명의 추가 양태는 본 발명의 방법에 따라 수득가능한 종이 및 판지에 관한 것이다.

본 발명의 추가의 양태는 TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토 및 중합체성 보유 조제를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 이러한 팽윤 점토 및 보유 조제의 특성은 상술한 바와 같다.

본 조성물의 바람직한 양태는 팽윤 점토가 벤토나이트인 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 추가 양태는 TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토의 종이 또는 판지 제조용으로서의 용도에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양태는 상술한 조성물의 종이 또는 판지 제조용으로서의 용도에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양태는 TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토를 포함하는 종이 또는 판지에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 양태는 중합체성 보유 조제를 추가로 포함하는 상술한 종이 또는 판지에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양태는 TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토를 포함하는 보유 조제를 포함하는 셀룰로오스 현탁액에 관한 것이다.

이의 바람직한 양태는 중합체성 보유 조제를 추가로 포함하는 셀룰로오스 현탁액에 관한 것이다.

다음 실시예에 의해 본 발명을 예시한다.

실시예 1: 농도(고형분)가 0.78중량%이며, 경질 목재 37.5중량%, 연질 목재 37.5중량% 및 침강 탄산칼슘 25중량%를 포함하는 원료를 준비한다. 원료 500ml 분획에, 아크릴아미드와 디메틸아미노에틸 아크릴레이트의 메틸 클로라이드 4급 암모늄 염과의 공중합체(75/25 중량/중량)의 용액(고유 점도가 11.0dl/g 이상)을 각각의 분획에 0.75pound/ton(375ppm)으로 첨가하고, 10초 동안 혼합한다. 와블리 공장(미국 조지아주 소재)에서 시판되는 백색도가 81인 벤토나이트 A를 준비하여, 4pound/ton(2000ppm)의 투입량으로 분획에 첨가한다. 1000rpm에서 10초 동안 전단시킨 후, 원료를 핸드시트(handsheet) 금형에 주입한다. 각각의 원료 분획에 있어서 핸드 시트를 3회 제조하고, 백색도, 형광성 및 불투명도를 측정한다. 각각의 시트에 대하여 2회 읽은 값의 평균을 낸다. 광학 시험의 완료시 시트의 애쉬 분량이 측정된다.

실시예 2 내지 4: 미국 텍사스주에서 시판되는 백색도가 56인 벤토나이트 B 및 영국에서 시판되는 백색도가 33인 벤토나이트 C 및 폴리실리카 마이크로겔 파티콜(Particol)^TM BX(국제 특허 공보 제WO-A-98/30753호의 실시예 1에 따라 제조됨)을 1pound/ton(500ppm)의 투입량으로 사용하여 실시예 1을 반복한다.

실시예 5 내지 20: 아크릴아미드 공중합체를 첨가하기 전, 입수한 형광증백제(OBA) 티노팔(Tinopal)^RTM PT 리퀴드 뉴(Liquid New)를 각각의 분획에 10, 20, 30, 40 및 60pound/ton(각각 5,000ppm, 10,000ppm, 15,000ppm, 20,000ppm 및 30,000ppm)으로 첨가하고, 10초 동안 가볍게 교반한 다음, 1,000rpm에서 10초 동안 혼합한다는 점을 제외하고는 실시예 1 내지 4를 반복한다.

실시예 1 내지 20의 결과를 표 1에 나타내었다.

전체 백색도

표 1에 각각의 OBA 투입량 수준에 따라 제조된 핸드 시트의 전체 백색도를 나타내었다. 시트의 백색도는 티파놀^RTM PT 리퀴드 뉴의 첨가량을 증가시킬수록 증가하였다. 따라서, 시트의 백색도는 시트 백색도가 보다 높은 벤토나이트를 사용함으로써 향상시킬 수 있다는 사실이 명백하다. 또한, 백색도가 보다 낮은 벤토나이트에 비해 벤토나이트 A를 사용하는 경우 보다 적은 양의 OBA만 사용할 수 있다는 사실도 알 수 있다. 벤토나이트 A에 있어서 98점을 성취하기 위해서는 단지 20pound/ton의 OBA만 필요한 반면, 벤토나이트 B 및 C의 경우 동일한 백색도를 수득하기 위해서는 각각 40 및 60pound/ton의 OBA가 필요하다.

형광성

시험한 각각의 벤토나이트 사이에 현저한 형광도 차이는 관찰되지 않았다. 이러한 사실은 OBA에 의한 시트의 기여도가 각각의 경우 유사하며, 따라서, 시트의 전체 백색도가 벤토나이트 백색도에 따라 변한다는 사실(표 1로부터 알 수 있는 바와 같이)을 나타낸다. 약간 높은 형광도 값이 폴리실리카 마이크로겔 파티콜 BX를 사용하여 처리한 시트로부터 수득되었다.

기본 백색도

또한, 표 1은 시트의 기본 백색도를 나타낸다. 즉, OBA에 의해 백색도가 향상되지 않았다는 사실을 알 수 있다. 표 1의 값은 시험한 각각의 미립자의 경우에 OBA 투입량을 증가시킴으로써 기본 백색도가 저하된다는 사실을 보여주고 있다. 이는 티노팔 투입량을 증가시키면 보유 시스템의 음이온화도가 저하되기 때문이다. 통상적인 벤토나이트 투입량에서 백색도의 차이를 조사하기 위해, 본 연구에서 첫번째 통과 보유을 일정하게 유지하지 않았다. 보유율이 저하됨에 따라 시트의 기본 백색도에 영향을 미치는 시트내의 PCC 함량이 낮아졌다.

그러나, 시트의 기본 백색도는 벤토나이트 백색도가 시트 백색도에 영향을 미친다는 사실을 나타내고 있다. 또한, 표 1은 벤토나이트 C 시트가, 벤토나이트 A보다 백색도가 낮은 벤토나이트 B보다 백색도가 낮다는 사실을 보여주고 있다. 벤토나이트 A를 사용하면 파티콜 BX와 유사한 백색도가 제공된다.

불투명도

시트의 기본 백색도에 관하여 언급한 바와 같이, OBA 함량을 증가시키면 음이온화도 증가에 의해 PCC 함량이 낮아진다. 이러한 애쉬 보유율의 저하는 백색도 뿐만 아니라 시트의 불투명도에도 영향을 미친다. 표 1로부터, OBA 투입량을 증가시키면 불투명도가 저하된다는 사실을 명백히 알 수 있다. 미립자 사이에서는 어떠한 현저한 불투명도의 차이도 관찰되지 않았다.

시트 애쉬

시트 애쉬를 본 연구에서 제조된 각각의 시트에 대하여 측정하였다. 표 1은 시트 애쉬가 OBA 투입량을 증가시킴에 따라 저하된다는 사실을 보여주고 있다. 이러한 사실로부터 보유 조제의 투입량을 유지시키면서 티노팔 투입량을 높이면 보유율, 시트의 기본 백색도 및 불투명화도가 저하된다는 사실이 입증된다. 또한, 기타 벤토나이트 또는 파티콜 BX 보다는 벤토나이트 A에 의해 시트에서 더 많은 애쉬가 보유되는 것으로 보인다.

따라서, 결론적으로, 백색도가 70 이상인 벤토나이트를 사용하면 백색도가 보다 낮은 다른 벤토나이트를 사용하여 제조된 종이 시트의 백색도를 향상시킨다는 사실을 알 수 있다.

또한, 백색도가 보다 낮은 벤토나이트를 사용하는 경우 유사한 시트 백색도를 수득하기 위해서는 OBA 투입량을 보다 높여야 한다는 사실을 쉽게 알 수 있다.

백색도가 70 이상인 벤토나이트를 사용하면 동등한 전체 백색도 및 보다 높은 애쉬 보유율을 성취할 수 있다. 이는 백색도가 동등한 시트의 경우, 백색도가 70 이상인 벤토나이트를 사용하면 보다 높은 충전제 보유율이 성취될 수 있다는 사실을 의미하는 것이다.

Claims (19)

1. 수성 셀룰로오스 현탁액을 형성시키는 단계,

   보유 시스템(retention system)을 셀룰로오스 현탁액에 첨가하는 단계,

   현탁액을 스크린 위에서 배수시켜 시트를 형성시키는 단계 및

   시트를 건조시키는 단계를 포함하는 종이 또는 판지의 제조방법으로서,

   보유 시스템이 TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토를 포함함을 특징으로 하는, 종이 또는 판지의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 팽윤 점토가 벤토나이트(bentonite)임을 특징으로 하는, 종이 또는 판지의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보유 시스템이 중합체성 보유 조제를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 종이 또는 판지의 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 종이 또는 판지용 형광증백제가 셀룰로오스 현탁액에 첨가됨을 특징으로 하는, 종이 또는 판지의 제조방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 종이 또는 판지가 충전제를 함유함을 특징으로 하는, 종이 또는 판지의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 충전제가 침강 탄산칼슘, 분쇄된 탄산칼슘, 고령토, 이산화티탄 및 활석으로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 종이 또는 판지의 제조방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보유 시스템이 하나 이상의 전이 금속 화합물을 1중량% 미만 함유하는 팽윤 점토를 포함함을 특징으로 하는, 종이 또는 판지의 제조방법.
8. 제7항에 따라 수득되는 종이.
9. TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토와 중합체성 보유 조제를 포함하는 조성물.
10. 제9항에 있어서, 팽윤 점토가 벤토나이트임을 특징으로 하는, 조성물.
11. 삭제
12. 삭제
13. TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토를 포함하는 종이.
14. 제13항에 있어서, 중합체성 보유 조제를 추가로 포함함을 특징으로 하는 종이.
15. TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토를 포함하는 보유 시스템을 포함하는 셀룰로오스 현탁액.
16. 제15항에 있어서, 중합체성 보유 조제를 추가로 포함함을 특징으로 하는 셀룰로오스 현탁액.
17. 제7항에 따라 수득되는 판지.
18. TAPPI 백색도가 70 이상인 팽윤 점토를 포함하는 판지.
19. 제18항에 있어서, 중합체성 보유 조제를 추가로 포함함을 특징으로 하는 판지.