KR101337096B1 - Method for manufacturing of polyelectrolyte multilayer coated inorganic filler and paper using thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제지용 무기 충전물 제조 방법 및 이를 통해 제조된 종이에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 반응조 내에서 충전물 입자를 증류수로 분산하는 단계와, 반응조 내에 양이온성 고분자 물질을 투입하여 충전물의 표면에 양이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계와, 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음 증류수를 재투입하여 충전물을 재분산하는 단계와, 반응조 내에 음이온성 고분자 물질을 투입하여 양이온성 고분자 물질의 표면에 음이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계와, 반응조 내의 증류수와 미흡착된 음이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음 증류수를 재투입하여 충전물을 재분산하는 단계, 반응조 내에 양이온성 고분자 물질을 투입하여 음이온성 고분자 물질의 표면에 양이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계, 및 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음 증류수를 재투입하여 충전물을 재분산하는 단계를 포함하는 제지용 무기 충전물 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 제지용 무기 충전물 제조 방법 및 이를 통해 제조된 종이에 따르면, 제지용 무기 충전물의 표면 상에 이온성이 서로 다른 고분자 물질을 연속적으로 흡착시켜서 충전물 입자에 고분자 다층 박막을 형성함에 따라, 제조되는 종이의 강도를 향상시킬 수 있고 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
The present invention relates to a method for producing an inorganic filler for papermaking and paper produced through the same. According to the present invention, dispersing the packing particles into distilled water in the reaction tank, electrostatically adsorbing the cationic polymer material on the surface of the packing by introducing a cationic polymer material into the reaction tank, and non-adsorption with distilled water in the reaction tank. Discharging the cationic polymer material and then re-injecting distilled water to redistribute the packing material; and adding anionic polymer material to the reaction tank to electrostatically adsorb the anionic polymer material on the surface of the cationic polymer material; Discharging the anionic polymer material and the non-adsorbed anionic polymer material in the reaction tank, and then re-dispersing the packing material by re-injecting the distilled water, and adding a cationic polymer material into the reaction tank to electrostatically discharge the cationic polymer material on the surface of the anionic polymer material. Adsorption miraculously, and distilled water and It was discharged chakdoen cationic polymeric substance, and then the inorganic filler provides a papermaking method comprising the steps to re-supply of distilled water for re-dispersing the fillers.
According to the manufacturing method of the paper-making inorganic filler according to the present invention and the paper produced therefrom, by continuously adsorbing different ionic polymer material on the surface of the paper-making inorganic filler to form a multilayer polymer thin film on the filler particles, There is an advantage that can improve the strength of the paper to be manufactured and reduce the cost.

Description

고분자 다층 박막으로 코팅된 제지용 무기 충전물 제조 방법 및 이를 통해 제조된 종이{Method for manufacturing of polyelectrolyte multilayer coated inorganic filler and paper using thereof}Method for manufacturing inorganic filler coated with a polymer multilayer thin film and paper produced by the same {Method for manufacturing of polyelectrolyte multilayer coated inorganic filler and paper using

본 발명은 제지용 무기 충전물 제조 방법 및 이를 통해 제조된 종이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종이의 강도를 향상시키고 원가를 절감할 수 있는 제지용 무기 충전물 제조 방법 및 이를 통해 제조된 종이에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an inorganic filler for paper, and a paper produced through the same, and more particularly, to a method for manufacturing an inorganic filler for paper and a paper produced through the same, which can improve the strength of paper and reduce its cost. .

일반적으로 탄산칼슘, 클레이 등과 같은 제지용 무기 충전물은 인쇄적성 및 광학적 특성 개선 등의 장점을 지니고 있어서 종이 제작 시에 펄프 섬유에 대해 일정 비율로 첨가되어 사용된다. 탄산칼슘을 제지용 무기 충전물로 사용하는 배경 기술은 국내공개특허 제2006-0020655호에 개시되어 있다. In general, inorganic fillers for paper making such as calcium carbonate, clay, etc. have advantages such as printability and optical property improvement, so that they are added in a proportion to pulp fibers during paper production. Background art of using calcium carbonate as a papermaking inorganic filler is disclosed in Korean Patent Publication No. 2006-0020655.

이러한 제지용 무기 충전물은 펄프에 비해 가격이 저렴하기 때문에 종이 내에서 충전물의 함량이 높을수록 종이 제조 시 원가를 절감할 수 있다. 그러나, 충전물은 섬유 간 결합을 방해하여 종이의 강도를 저하시키는 단점이 있다. Since the inorganic filler for papermaking is cheaper than pulp, the higher the content of the filler in the paper, the lower the cost of paper manufacturing. However, the fillers have the disadvantage of impairing the bonds between the fibers and lowering the strength of the paper.

일반적으로 충전물의 함량이 증가할 경우 종이 강도는 감소하는데, 이는 섬유간의 수소결합이 충전물에 의해 방해받고, 화학적 결합력이 없는 섬유-충전물 간, 충전물-충전물 간 접촉이 증가하기 때문이다. In general, as the content of the filler increases, the paper strength decreases because the hydrogen bonding between the fibers is interrupted by the filler and the contact between the filler-filler and the fiber-filler without chemical bonding force increases.

따라서, 종이 내 충전물 함량을 높여 원가 저감과 물성이 우수한 종이를 제조하기 위해서는 충전물의 보류를 향상시키는 동시에 충전물이 종이 내 섬유간 결합을 방해하는 것을 줄이는 것이 절실히 필요하다. 그 예로, 섬유 현탁액에 충전물을 투입 후 고분자 물질을 첨가하거나 충전물 투입 전에 충전물에 고분자 물질을 첨가하는 방식이 있다. Therefore, in order to manufacture paper having excellent cost reduction and physical properties by increasing the content of the filler in the paper, it is urgently necessary to improve the retention of the filler and reduce the interference of the fillers between the fibers in the paper. For example, there is a method of adding a polymer material after adding the filler to the fiber suspension or adding a polymer material to the filler before adding the filler.

전자의 경우 제지 산업에서 전통적으로 쓰이는 방식으로서, 고분자는 섬유 표면에 충전물을 흡착시켜 충전물의 보류를 향상시키며 지력증강제의 병용 시에 종이 강도 저하를 완화시킬 수 있다. 그러나 이는 섬유-충전물 간 결합을 향상시키지는 못한다. In the former case, a method conventionally used in the paper industry, the polymer can adsorb the filler on the surface of the fiber to improve the retention of the filler and can reduce the paper strength decrease in combination with the strength enhancer. However, this does not improve the fiber-fill linkages.

후자의 경우 일반적으로 선응집 기술이라 불리며, 이는 충전물 입자를 고분자 물질로 응집시켜 적절한 크기의 응집체를 형성한 후, 종이 제조 시 적용하는 기술이다. 응집에 의해 입자 크기가 커지면 충전물 입자의 비표면적이 줄어들어 선응집 기술을 적용하지 않을 때에 비해 섬유 간 결합을 더욱 보존하여 동일 충전물 함량 대비 종이의 강도를 증가시킬 수 있다. In the latter case, it is generally referred to as a preaggregation technique, which is a technique applied to paper manufacture after agglomerating the filler particles with a polymer material to form agglomerates of appropriate sizes. Increasing the particle size by agglomeration reduces the specific surface area of the filler particles, which can further preserve the bonds between fibers compared to when no preaggregation technique is applied, thereby increasing the strength of the paper relative to the same filler content.

이러한 기술을 통해 충전물이 종이에 존재 시 섬유 간 결합 방해를 줄일 수 있어 충전물이 함유된 종이의 강도 저하를 완화시킬 수는 있으나 사용되는 고분자의 종류나 처리 횟수에 한계가 있다. 가령 선응집 기술의 경우 충전물 입자를 응집시키기 위해서는 비교적 분자량이 큰 고분자만을 선택하여야 한다. 게다가 이러한 기술은 여전히 섬유-충전물, 충전물-충전물 간 결합력을 증가시키지 못한다는 한계를 지닌다. 또한 충전물 응집체는 충전물 본연의 불투명도 등 광학적 성질 개선 효과가 다소 떨어지는 문제를 안고 있다.This technique can reduce the interference between fibers when the filler is present in the paper to mitigate the strength degradation of the paper containing the filler, but there is a limit to the type of polymer used and the number of treatments. For example, in the case of preaggregation, only a relatively high molecular weight polymer should be selected to aggregate the filler particles. Moreover, this technique still has the limitation that it does not increase the binding force between the fiber-fill and the filler-fill. In addition, the filler agglomerate has a problem in that the optical properties such as the inherent opacity of the filler are slightly reduced.

본 발명은, 제지용 무기 충전물의 표면 상에 이온성이 서로 다른 고분자 물질을 연속적으로 흡착시켜서 충전물 입자에 고분자 다층 박막을 형성함에 따라 종이의 강도를 향상시킬 수 있고 원가를 절감할 수 있는 제지용 무기 충전물 제조 방법 및 이를 통해 제조된 종이를 제공하는데 목적이 있다.The present invention is capable of improving the strength of paper and reducing the cost by forming a polymer multilayer thin film on the filler particles by continuously adsorbing different ionic polymer materials on the surface of the inorganic filler for papermaking. It is an object to provide a method for preparing an inorganic filler and a paper produced therefrom.

본 발명은, (a) 반응조 내에서 음이온성을 띄는 충전물 입자를 증류수로 분산하는 단계와, (b) 상기 반응조 내에 양이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 충전물의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계와, (c) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계와, (d) 상기 반응조 내에 음이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 양이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 음이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계와, (e) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 음이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계, (f) 상기 반응조 내에 양이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 음이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계, 및 (g)상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계를 포함하는 제지용 무기 충전물 제조 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of (a) dispersing anionic filler particles in distilled water in a reaction tank, and (b) discharging the cationic polymer material on the surface of the filler by introducing a cationic polymer material into the reactor. Adsorbing miraculously, (c) discharging the distilled water and the unadsorbed cationic polymer material in the reactor, and then re-dispersing the packing material by re-injecting distilled water into the reactor, and (d) in the reactor. Electrostatically adsorbing the anionic polymer material on the surface of the cationic polymer material by adding an anionic polymer material, and (e) discharging distilled water and unadsorbed anionic polymer material in the reaction tank, Redispersing the packing material by re-injecting distilled water into the reactor, (f) adding a cationic polymer material into the reactor Electrostatically adsorbing the cationic polymer material on the surface of the anionic polymer material, and (g) discharging the distilled water and the unadsorbed cationic polymer material in the reactor, and then returning the distilled water to the reactor. It provides a papermaking inorganic filler manufacturing method comprising the step of re-dispersing the filler by the input.

그리고, 상기 양이온성 고분자 물질은 상기 충전물 대비 0.1 내지 2.0%의 질량으로 투입되고, 상기 음이온성 고분자 물질은 상기 충전물 대비 0.1 내지 2.0%의 질량으로 투입될 수 있다.The cationic polymer material may be added in a mass of 0.1 to 2.0% of the filler, and the anionic polymer material may be added in a mass of 0.1 to 2.0% of the filler.

또한, 상기 제지용 무기 충전물 제조 방법은, 상기 (g) 단계를 수행한 다음, 상기 (d) 단계 내지 상기 (g) 단계를 N(N은 자연수)회 반복 수행하는 단계를 더 포함하여, 상기 충전물의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질과 상기 음이온성 고분자 물질이 번갈아 흡착된 홀수 개의 다층 박막을 형성할 수 있다.In addition, the manufacturing method of the inorganic filler for papermaking, after performing the step (g), and further comprising repeating the steps (d) to (g) N (N is natural number) times, the An odd number of multilayer thin films in which the cationic polymer material and the anionic polymer material are alternately adsorbed may be formed on the surface of the filler.

또한, 상기 제지용 무기 충전물 제조 방법은, 상기 (g) 단계를 수행한 다음, 상기 (d) 단계 및 상기 (e) 단계를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the manufacturing method of the inorganic filler for papermaking, after performing the step (g) may further comprise the step of performing the step (d) and (e).

또한, 상기 제지용 무기 충전물 제조 방법은, 상기 (g) 단계를 수행한 다음, 상기 (d) 단계 내지 상기 (g) 단계를 N(N은 자연수)회 반복 수행한 다음 상기 (d) 단계 및 상기 (e) 단계를 수행하는 단계를 더 포함하여, 상기 충전물의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질과 상기 음이온성 고분자 물질이 번갈아 흡착된 짝수 개의 다층 박막을 형성할 수 있다.In addition, the manufacturing method of the inorganic filler for papermaking, after performing the step (g), and repeating the steps (d) to (g) N times (N is a natural number) and then the step (d) and The method may further include performing the step (e) to form an even number of multilayer thin films in which the cationic polymer material and the anionic polymer material are alternately adsorbed on the surface of the filler.

여기서, 상기 충전물은 탄산칼슘, 클레이, 탈크, 이산화티탄, 실리카 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the filler may include at least one of calcium carbonate, clay, talc, titanium dioxide, silica.

또한, 상기 양이온성 고분자 물질은 Poly-DADMAC(poly diallyldimethylammonium chloride), C-PAM(cationic polyacrylamide), PEI(polyethylenimine), PAH(poly allylamine), 양성전분 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 음이온성 고분자 물질은 PAA(polyacrylic acid), PSS(poly sodium 4-styrene sulfonate), A-PAM (ationic polyacrylamide), PVOH(polyvinylalcohol) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the cationic polymer material includes at least one of Poly-DADMAC (poly diallyldimethylammonium chloride), C-PAM (cationic polyacrylamide), PEI (polyethylenimine), PAH (poly allylamine), amphoteric starch, the anionic polymer material May include at least one of polyacrylic acid (PAA), poly sodium 4-styrene sulfonate (PSS), ationic polyacrylamide (A-PAM), and polyvinylalcohol (PVOH).

그리고 본 발명은, (a) 반응조 내에서 양이온성을 띄는 충전물 입자를 증류수로 분산하는 단계와, (b) 상기 반응조 내에 음이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 충전물의 표면 상에 상기 음이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계와, (c) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 음이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계와, (d) 상기 반응조 내에 양이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 음이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계와, (e) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계, (f) 상기 반응조 내에 음이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 양이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 음이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계, 및 (g) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 음이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계를 포함하는 제지용 무기 충전물 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (a) dispersing the cationic filler particles in distilled water in the reaction tank, and (b) injecting an anionic polymer material into the reactor to provide the anionic polymer material on the surface of the filler. Electrostatically adsorbing, (c) discharging the distilled water and the non-adsorbed anionic polymer material in the reactor, and then re-dispersing the packing material by re-injecting distilled water into the reactor, and (d) the reactor. Electrostatically adsorbing the cationic polymer material on the surface of the anionic polymer material by injecting a cationic polymer material therein, and (e) discharging distilled water and unadsorbed cationic polymer material in the reactor. Redispersing the packing material by re-injecting distilled water into the reactor, (f) anionic polymer material in the reactor Electrostatically adsorbing the anionic polymer material on the surface of the cationic polymer material, and (g) discharging the distilled water and the unadsorbed anionic polymer material in the reactor, and then distilled water into the reactor. It provides a papermaking inorganic filler manufacturing method comprising the step of re-dispersing the filler by re-feeding.

여기서, 본 발명은 상기 (g) 단계를 수행한 다음, 상기 (d) 단계 및 상기 (e) 단계를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the present invention may further include performing the step (g) and then performing the step (d) and the step (e).

또한, 본 발명은 상기 (g) 단계를 수행한 다음, 상기 (d) 단계 내지 상기 (g) 단계를 N(N은 자연수)회 반복 수행한 다음 상기 (d) 단계 및 상기 (e) 단계를 수행하는 단계를 더 포함하여, 상기 충전물의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질과 상기 음이온성 고분자 물질이 번갈아 흡착된 짝수 개의 다층 박막을 형성할 수 있다.In addition, the present invention after performing the step (g), and repeating the steps (d) to (g) N times (N is a natural number) and then the steps (d) and (e) The method may further include forming an even number of multilayer thin films in which the cationic polymer material and the anionic polymer material are alternately adsorbed on the surface of the filler.

그리고, 본 발명은 상기의 제지용 무기 충전물 제조 방법으로 제조된 무기 충전물이 함유되어 제조된 종이를 제공한다.In addition, the present invention provides a paper produced by containing the inorganic filler prepared by the method for producing an inorganic filler for papermaking.

본 발명에 따른 제지용 무기 충전물 제조 방법 및 이를 통해 제조된 종이에 따르면, 제지용 무기 충전물의 표면 상에 이온성이 서로 다른 고분자 물질을 연속적으로 흡착시켜서 충전물 입자에 고분자 다층 박막을 형성함에 따라, 제조되는 종이의 강도를 향상시킬 수 있고 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.According to the manufacturing method of the paper-making inorganic filler according to the present invention and the paper produced therefrom, by continuously adsorbing different ionic polymer material on the surface of the paper-making inorganic filler to form a multilayer polymer thin film on the filler particles, There is an advantage that can improve the strength of the paper to be manufactured and reduce the cost.

즉, 본 발명은 고분자 다층 박막이 번갈아 형성된 충전물 입자를 펄프 섬유에 첨가하여 종이를 제조할 수 있어서 상기 다층 박막에 의해 펄프 섬유와 충전물 사이, 그리고 충전물과 충전물 사이의 화학적 결합력을 증가시키고 종이의 강도를 향상시킬 수 있다. 더욱이, 종이 제조 시 펄프 섬유보다 가격이 저렴한 충전물을 첨가하여 펄프 섬유의 함량을 낮출 수 있어 종이의 제조 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.That is, the present invention can be prepared by adding filler particles formed by alternating polymer multilayer thin film to the pulp fibers to increase the chemical bond between the pulp fibers and the filler, and between the filler and the filler by the multilayer thin film and the strength of the paper Can improve. Furthermore, when the paper is manufactured, it is possible to lower the content of the pulp fibers by adding a filler having a lower cost than the pulp fibers, thereby reducing the manufacturing cost of the paper.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제지용 무기 충전물 제조 방법의 흐름도이다.
도 2는 도 1에 대응되는 흐름도이다.
도 3은 도 1에 의해 제조된 무기 충전물 입자의 단면도이다.
도 4는 펄프 섬유에 도 3의 충전물 입자를 첨가하여 제조한 종이의 단면을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막으로 코팅된 중질탄산칼슘의 제타전위를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막으로 코팅된 중질탄산칼슘의 입자 크기와 입도 분포를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막이 코팅된 중질탄산칼슘과 펄프 섬유와의 반응성을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막이 코팅된 중질탄산칼슘과 펄프 섬유와의 결합 능력을 평가한 결과를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막으로 코팅된 중질탄산칼슘을 펄프 섬유에 첨가하여 종이 제조 시에 종이 내의 회분함량을 나타낸다.
도 11은 도 10에 대응되어 제조된 종이에서 동일한 회분 함량 20%에서의 각 레이어별 인장 지수를 비교한 결과이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막이 형성된 중질탄산칼슘을 펄프 섬유에 각각 투입하여 제조된 종이에서의 다층 박막 층에 따른 종이의 회분 함량과 인장 지수의 관계를 도시한 것이다.
1 is a flowchart of a method for manufacturing an inorganic filler for papermaking according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart corresponding to FIG. 1.
3 is a cross-sectional view of the inorganic filler particles produced by FIG. 1.
FIG. 4 shows a cross section of a paper made by adding the filler particles of FIG. 3 to pulp fibers. FIG.
5 shows the zeta potential of heavy calcium carbonate coated with a polymer multilayer thin film according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 show particle size and particle size distribution of heavy calcium carbonate coated with a polymer multilayer thin film according to an embodiment of the present invention.
8 shows the reactivity of heavy calcium carbonate and pulp fibers coated with a polymer multilayer thin film according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 shows the results of evaluating the binding capacity of the heavy calcium carbonate and pulp fibers coated with a polymer multilayer thin film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows the ash content in paper during paper production by adding heavy calcium carbonate coated with a polymer multilayer thin film to pulp fibers according to an embodiment of the present invention.
11 is a result of comparing the tensile index of each layer in the same ash content 20% in the paper prepared corresponding to FIG.
FIG. 12 illustrates the relationship between ash content and tensile index of a paper according to a multilayer thin film layer in paper prepared by injecting heavy calcium carbonate having a polymer multilayer thin film formed into a pulp fiber according to an embodiment of the present invention.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

본 발명은 제지용 무기 충전물 제조 방법 및 이를 통해 제조된 종이에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 음이온성을 띄는 (중질)탄산칼슘, 클레이, 탈크, 이산화티탄, 실리카 등과 같은 제지용 무기 충전물의 표면 상에 양이온성 고분자 물질과 음이온성 고분자 물질을 번갈아 다층 흡착하는 것에 의해 제지용 무기 충전물의 표면을 다층 박막으로 나노 코팅하게 된다. The present invention relates to a method for producing an inorganic filler for papermaking and paper produced through the same. This invention is intended for papermaking by alternately adsorbing a cationic polymer material and an anionic polymer material on the surface of a papermaking inorganic filler such as anionic (heavy) calcium carbonate, clay, talc, titanium dioxide, silica, and the like. The surface of the inorganic filler is nano-coated with a multilayer thin film.

물론, 제지용 무기 충전물이 경질 탄산칼슘 등과 같이 양이온성을 띄는 경우에는 음이온성 고분자 물질과 양이온성 고분자 물질을 번갈아 다층 흡착하여 나노 코팅하도록 한다. Of course, when the paper-making inorganic filler is cationic, such as hard calcium carbonate, the anionic polymer material and the cationic polymer material are alternately adsorbed on the multilayer to make nano coating.

즉, 무기 충전물의 극성이 음이온성인 경우에는 그와 반대되는 극성의 양이온성 고분자 물질이 1차로 흡착되고, 이와 반대로 무기 충전물의 극성이 양이온성인 경우에는 그와 반대되는 극성의 음이온성 고분자 물질이 1차로 흡착된다. 이러한 박막 흡착 기술은 무기 충전물의 표면 상에 이온성이 서로 다른 고분자 물질을 정전기적 인력에 의해 연속 흡착시켜서 충전물 입자에 고분자 다층 박막을 형성하는 것이다.That is, when the polarity of the inorganic filler is anionic, the cationic polymer material of the opposite polarity is first adsorbed; on the contrary, when the polarity of the inorganic filler is cationic, the anionic polymeric material of the opposite polarity is 1 Adsorbed by car. Such thin film adsorption technology is to form a polymer multilayer thin film on the filler particles by continuously adsorbing different ionic polymer materials on the surface of the inorganic filler by the electrostatic attraction.

이렇게 고분자 다층 박막이 형성된 충전물 입자를 펄프 섬유에 첨가시켜 종이를 제조하는 경우, 상기 다층 박막에 의해 펄프 섬유와 충전물 사이, 그리고 충전물과 충전물 사이의 화학적 결합력이 증가되어, 충전물이 함유된 종이의 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 종이 제조 시 펄프 섬유보다 가격이 저렴한 충전물을 첨가하여 펄프 섬유의 함량을 낮출 수 있어 종이의 제조 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다. When paper is prepared by adding filler particles having a polymer multilayer thin film to the pulp fibers, the chemical bonding force between the pulp fibers and the filler and between the filler and the filler is increased by the multilayer thin film, thereby increasing the strength of the paper containing the filler. Can improve. In addition, when the paper is manufactured by adding a filler cheaper than the pulp fibers, the content of the pulp fibers can be lowered, thereby reducing the manufacturing cost of the paper.

더욱이, 기존에 단순히 무기 충전물을 펄프 섬유에 첨가하여 제조한 경우와 비교하여 볼 때, 본 발명을 이용한 경우, 동일한 충전물 함량과 대비하여 우수한 강도의 종이를 제조할 수 있으며, 또한 동일한 강도와 대비하여 충전물 함량이 보다 증가한 종이를 제조할 수 있다.Moreover, compared to the case of conventionally prepared by simply adding the inorganic filler to the pulp fibers, when using the present invention, it is possible to produce a paper of excellent strength compared to the same filler content, and also in contrast to the same strength It is possible to produce paper with a higher filling content.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 제지용 무기 충전물 제조 방법에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 설명의 편의를 위하여 음이온성을 띄는 무기 충전물의 표면에 대해 양이온성 고분자 물질과 음이온성 고분자 물질이 차례로 흡착되어 다층 박막을 구성하는 경우를 설명한다.Hereinafter will be described in detail with respect to the manufacturing method of the inorganic filler for papermaking according to an embodiment of the present invention. For convenience of description, the following examples illustrate a case in which a cationic polymer material and an anionic polymer material are sequentially adsorbed onto a surface of an inorganic filler having anionic properties to form a multilayer thin film.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제지용 무기 충전물 제조 방법의 흐름도이다. 도 2는 도 1에 대응되는 흐름도이다. 1 is a flowchart of a method for manufacturing an inorganic filler for papermaking according to an embodiment of the present invention. 2 is a flowchart corresponding to FIG. 1.

먼저, 반응조 내에서 음이온성을 띄는 충전물 입자를 증류수로 분산하여 충전물 슬러리를 형성한다(S110). 이때, 충전물 슬러리를 1% 내지 60%의 농도가 되도록 증류수에 희석하며, 그 예로서 전체 질량 대비 충전물의 농도는 30% 정도로 조절한다.First, the filler particles having an anion in the reaction tank are dispersed with distilled water to form a filler slurry (S110). At this time, the filler slurry is diluted in distilled water so as to have a concentration of 1% to 60%, for example, the concentration of the filler relative to the total mass is adjusted to about 30%.

그리고, 사용되는 충전물은 탄산칼슘, 클레이, 탈크, 이산화티탄, 실리카 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하에서는 충전물로 중질탄산칼슘(GCC;ground calcium carbonate)을 사용한 경우를 예로 든다.In addition, the filler used may include at least one of calcium carbonate, clay, talc, titanium dioxide, and silica. Hereinafter, the case of using ground calcium carbonate (GCC) as a filler is taken as an example.

이러한 중질탄산칼슘는 음이온성을 띄므로 일차적으로 양이온성 고분자 물질을 정전기적 인력으로 흡착시키도록 한다. 즉, S110 단계 이후에는, 상기 반응조 내에 양이온성 고분자 물질을 투입하여 1분 동안 교반함으로써, 상기 음이온성을 띄는 충전물의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시킨다(S120). Since the heavy calcium carbonate is anionic, it primarily adsorbs the cationic polymer material by electrostatic attraction. That is, after the step S110, by adding a cationic polymer material in the reaction tank and stirred for 1 minute, the cationic polymer material is electrostatically adsorbed on the surface of the anionic filler (S120).

여기서, 양이온성 고분자 물질은 Poly-DADMAC(poly diallyldimethylammonium chloride), C-PAM(cationic polyacrylamide), PEI(polyethylenimine), PAH(poly allylamine), 양성전분 중 적어도 하나를 포함하도록 한다.Here, the cationic polymer material may include at least one of Poly-DADMAC (poly diallyldimethylammonium chloride), C-PAM (cationic polyacrylamide), PEI (polyethylenimine), PAH (poly allylamine), and cationic starch.

상기 S120 단계의 흡착에 따르면, 충전물 입자의 표면 상에 양이온성 고분자 박막이 형성되고, 이에 따라 충전물 입자의 표면이 양이온성으로 개질된다. 이러한 S120 단계시 양이온성 고분자 물질은 전건 충전물 대비 0.1 내지 2.0%의 질량으로 투입된다. 예를 들면, 중질탄산칼슘 슬러리 내에 전건 중질탄산칼슘 대비 0.3 또는 0.4%의 C-PAM을 투입한다.According to the adsorption of step S120, a cationic polymer thin film is formed on the surface of the filler particles, and thus the surface of the filler particles is modified to be cationic. In the step S120, the cationic polymer material is added at a mass of 0.1 to 2.0% of the total charge. For example, 0.3-0.4% C-PAM is added to the total calcium carbonate in the heavy calcium carbonate slurry.

이후, 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여, 양이온성 고분자 박막이 형성된 충전물을 재분산한다(S130).Thereafter, the distilled water and the non-adsorbed cationic polymer material in the reaction tank are discharged, and then distilled water is re-injected into the reaction tank to redistribute the packing material in which the cationic polymer thin film is formed (S130).

상기 S130 단계의 실시예는 도 2의 S130a~S130c 단계를 참조한다. S120 단계를 거친 반응조를 원심분리하면 양이온성 고분자 물질이 흡착되어 개질된 충전물 입자(개질체 입자)는 아래로 가라앉게 되고 충전물에 미흡착된 양이온성 고분자 물질은 충전물과의 비중 차이로 인하여 상등액 내에 존재하게 된다. 이 반응조 내의 상등액을 제거하고(S130a), 다시 반응조 내에 증류수를 재투입한 다음(S130b), 일정 시간 교반하면 상기 개질된 충전물 입자가 재분산된다(S130c). 이때, 재분산된 충전물 입자 또한 전체 질량 대비 30% 농도로 조절하도록 한다.An embodiment of the step S130 refers to steps S130a to S130c of FIG. 2. Centrifugation of the reactor through step S120 causes the cationic polymer material to be adsorbed and the modified filler particles (modifier particles) sink down and the cationic polymer material that is not adsorbed on the filler material is in the supernatant due to the difference in specific gravity with the filler material. It will exist. The supernatant in the reactor is removed (S130a), distilled water is re-injected into the reactor again (S130b), and the mixture is stirred for a predetermined time to redistribute the modified filler particles (S130c). At this time, the redispersed filler particles are also adjusted to 30% of the total mass.

앞서의 방법은 원심분리 후 미흡착된 고분자 물질이 존재하는 상등액을 제거하는 방법을 사용한 것이나, 이외에도 충전물 입자는 통과하지 못하는 필터를 사용하여 필터로 충전물 입자와 여액(미흡착된 양이온성 고분자 물질을 포함하는 중류수)을 여과시키는 방법을 사용할 수 있다.The previous method used a method of removing supernatant in which unadsorbed polymer material is present after centrifugation. In addition, a filter that does not pass filler particles is used to filter the filler particles and filtrate (unadsorbed cationic polymer material). Middle water containing) may be used.

상기 S120 단계에 따르면, 중질탄산칼슘의 표면은 양이온성으로 개질되었으므로 이후에는 음이온성 물질을 정전기적 인력으로 흡착시키도록 한다. 즉 S120 단계 이후에는, 상기 반응조 내에 음이온성 고분자 물질을 투입하여 1분 동안 교반함으로써, 상기 양이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 음이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시킨다(S140).According to the step S120, the surface of the heavy calcium carbonate was modified to be cationic, and then to adsorb the anionic material by electrostatic attraction. That is, after the step S120, the anionic polymer material is added to the reaction tank and stirred for 1 minute, thereby electrostatically adsorbing the anionic polymer material on the surface of the cationic polymer material (S140).

여기서, 상기 음이온성 고분자 물질은 PAA(polyacrylic acid), PSS(poly sodium 4-styrene sulfonate), A-PAM (ationic polyacrylamide), PVOH(polyvinylalcohol) 중 적어도 하나를 포함하도록 한다.Here, the anionic polymer material may include at least one of polyacrylic acid (PAA), poly sodium 4-styrene sulfonate (PSS), ationic polyacrylamide (A-PAM), and polyvinylalcohol (PVOH).

상기 S130 단계의 흡착에 따르면, 양이온성으로 개질된 충전물 입자의 표면 상에 음이온성 고분자 박막이 형성되면서, 충전물 입자의 표면이 다시 음이온성으로 개질된다. 이러한 S130 단계시 음이온성 고분자 물질은 전건 충전물 대비 0.1 내지 2.0%의 질량으로 투입된다. 예를 들면, 전건 중질탄산칼슘 대비 0.4 또는 0.5%의 PSS를 투입한다.According to the adsorption of step S130, while the anionic polymer thin film is formed on the surface of the cationic-modified filler particles, the surface of the filler particles are again modified to anionic. During the step S130, the anionic polymer material is added in a mass of 0.1 to 2.0% of the total charge. For example, 0.4 or 0.5% PSS relative to the total dry calcium carbonate is added.

이후, 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 음이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여, 음이온성 고분자 박막이 형성된 충전물을 재분산한다(S150).Subsequently, the distilled water and the non-adsorbed anionic polymer material in the reaction tank are discharged, and then distilled water is re-injected into the reaction tank to redistribute the filling in which the anionic polymer thin film is formed (S150).

상기 S150 단계의 실시예는 도 2의 S150a~S150c 단계를 참조한다. 이는 앞서 S130a~S130c 단계와 원리가 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 이러한 S150 단계 또한 앞서 S130 단계와 같이 충전물 입자가 통과하지 못하는 필터를 사용하는 방법을 이용할 수 있다. S150c 단계를 통해 재분산된 충전물 입자 또한 전체 질량 대비 30% 농도로 다시 조절한다.An embodiment of the step S150 refers to steps S150a to S150c of FIG. 2. This is the same principle as the steps S130a ~ S130c above, so a detailed description thereof will be omitted. This step S150 may also use a method using a filter that does not pass through the filler particles as in step S130. The filler particles redispersed through the step S150c are also adjusted back to a concentration of 30% of the total mass.

상기 S150 단계에 따르면, 중질탄산칼슘의 표면은 음이온성으로 개질되었으므로 이후에는 다시 양이온성 물질을 정전기적 인력으로 흡착시키도록 한다. 즉 S150 단계 이후에는, 상기 반응조 내에 양이온성 고분자 물질을 투입하여 1분 동안 교반함으로써, 상기 음이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시킨다(S160).According to the step S150, since the surface of the heavy calcium carbonate has been modified to anionic so that the cationic material is again adsorbed by the electrostatic attraction. That is, after the step S150, by adding a cationic polymer material into the reaction tank and stirred for 1 minute, the cationic polymer material is electrostatically adsorbed on the surface of the anionic polymer material (S160).

상기 S160 단계의 흡착에 따르면, 앞서 음이온성으로 개질된 충전물 입자의 표면 상에 양이온성 고분자 박막이 형성되면서, 충전물 입자의 표면이 다시 양이온성으로 개질된다. 이러한 S160 단계시 양이온성 고분자 물질은 전건 충전물 대비 0.1 내지 2.0%의 질량으로 투입된다. 예를 들면, 전건 중질탄산칼슘 대비 0.3 또는 0.4%의 C-PAM을 투입한다.According to the adsorption of step S160, while the cationic polymer thin film is formed on the surface of the anionically modified filler particles, the surface of the filler particles is modified to be cationic again. In this step S160, the cationic polymer material is added in a mass of 0.1 to 2.0% of the total charge. For example, 0.3 or 0.4% of C-PAM is added to the total dry calcium carbonate.

이후, 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산한다(S170). 이러한 S170 단계는 앞서 S130 단계나 S150 단계의 원리를 참조한다.Thereafter, the distilled water and the non-adsorbed cationic polymer material in the reactor are discharged, and the distilled water is re-injected into the reactor to redistribute the packing material (S170). This step S170 refers to the principle of step S130 or step S150 above.

이러한 S110~S170 단계를 수행하면, 충전물 입자의 표면 상에 총 3층의 레이어가 형성된다. 도 3은 도 1에 의해 제조된 무기 충전물 입자의 단면도이다. When performing the steps S110 ~ S170, a total of three layers are formed on the surface of the filler particles. 3 is a cross-sectional view of the inorganic filler particles produced by FIG. 1.

즉, 이상과 같은 단계를 시행한 결과, 충전물 입자(10)의 표면에 양이온성 고분자 물질(20), 음이온성 고분자 물질(30), 그리고 양이온성 고분자 물질(20)로 구성된 층이 반복되는 총 3개의 층(3 layer)이 형성된다. 만약, 총 5 layer의 다층 박막을 형성하기 위해서는 상기 S160 단계 이후에 S130~S170 단계를 추가로 더 수행하면 된다.That is, as a result of performing the above steps, a total layer of the cationic polymer material 20, the anionic polymer material 30, and the cationic polymer material 20 is repeated on the surface of the filler particle 10. Three layers are formed. In order to form a multilayer thin film of a total of 5 layers, steps S130 to S170 may be further performed after the step S160.

즉, 상기 S160 단계 이후에 S140~S170 단계를 반복 수행할 경우, 상기 충전물의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질과 상기 음이온성 고분자 물질이 번갈아 흡착된 홀수 개(ex, 5개, 7개, 9개)의 고분자 박막 층을 형성하게 된다.That is, when repeating the steps S140 ~ S170 after the step S160, the odd number of exchanging the cationic polymer material and the anionic polymer material on the surface of the filler (ex, five, seven, nine The polymer thin film layer.

이외에도 상기 S170 단계 이후에 상기 S140~S150 단계를 수행하는 경우, 혹은 상기 S170 단계 이후에 상기 S140~S170 단계를 수행한 다음 다시 상기 S140~S150 단계를 반복 수행하는 경우에는, 상기 충전물의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질과 상기 음이온성 고분자 물질이 번갈아 흡착된 4개 또는 6개의 고분자 박막 층을 형성할 수 있다. In addition to performing the steps S140 to S150 after the step S170, or after performing the steps S140 to S170 after the step S170 and then repeating the steps S140 to S150 again, on the surface of the filler The cationic polymer material and the anionic polymer material may alternately form four or six polymer thin film layers.

이를 요약하면 다음과 같다. 본 발명은 우선 S110~S170 단계의 수행에 따라 충전물(10)의 표면 상에 도 3과 같이 총 3개의 다층 박막을 형성하게 된다.The summary is as follows. According to the present invention, first, as shown in FIG. 3, three multilayer thin films are formed on the surface of the filler 10 according to the steps S110 to S170.

만약, 이러한 3개의 다층 박막이 형성된 상태에서, S140~S170 단계를 N(N은 자연수)회 반복 수행하면, 상기 충전물(10)의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질(20)과 상기 음이온성 고분자 물질(30)이 번갈아 흡착된 5개 이상의 홀수 개의 다층 박막을 형성하게 된다. 즉, N=1이면 총 5개의 다층 박막, N=2이면 총 7개의 다층 박막을 형성할 수 있다.If the three multilayer thin films are formed, repeating steps S140 to S170 N times (N is a natural number), the cationic polymer material 20 and the anionic polymer are formed on the surface of the filler 10. The material 30 alternately adsorbs to form five or more odd multilayer thin films. That is, if N = 1, a total of five multilayer thin films, and if N = 2, a total of seven multilayer thin films may be formed.

반대로, 상술한 3개의 다층 박막이 형성된 상태에서, S140~S150 단계를 1회 수행하면 상기 충전물(10)의 표면 상에는 상기 양이온성 고분자 물질(20)과 상기 음이온성 고분자 물질(30)이 번갈아 흡착된 총 4개의 짝수 개의 다층 박막이 형성된다.On the contrary, in the state where the above three multilayer thin films are formed, when the steps S140 to S150 are performed once, the cationic polymer material 20 and the anionic polymer material 30 are alternately adsorbed on the surface of the filler 10. A total of four even multilayer thin films are formed.

이외에도, 상술한 3개의 다층 박막이 형성된 상태에서, S140~S170단계를 N(N은 자연수)회 반복 수행한 다음 다시 S140~S150 단계를 1회 수행하면, 상기 충전물(10)의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질(20)과 상기 음이온성 고분자 물질(30)이 번갈아 흡착된 6개 이상의 짝수 개의 다층 박막을 형성할 수 있다. 여기서, N=1이면 총 6개의 다층 박막, N=2이면 총 8개의 다층 박막이 형성된다.In addition, in the state in which the above three multilayer thin films are formed, repeating steps S140 to S170 N times (N is a natural number) and then performing steps S140 to S150 once again, the surface of the filler 10 is The cationic polymer material 20 and the anionic polymer material 30 may alternately form six or more even-numbered multilayer thin films. Here, if N = 1, a total of 6 multilayer thin films, and if N = 2, a total of 8 multilayer thin films are formed.

이상과 같이 본 발명에 따르면 정전기적 인력에 의해 형성되는 고분자 박막들에 의해 충전물 입자(10)의 표면이 고분자 다층 박막 형태를 갖게 된다. 앞서의 실시예의 경우, 충전물 입자가 음이온성을 띄는 경우를 예시한 것으로서, 만약 경질탄산칼슘과 같이 양이온성을 띄는 경우에는 음이온성 고분자 박막, 양이온성 고분자 박막, 다시 음이온성 고분자 박막을 형성하는 것을 반복하여 3층 뿐만 아니라 그 이상의 층도 가능하다. 이때, 4층 또는 6층과 같은 짝수 층의 다층 박막이 형성되는 경우 경질탄산칼슘의 최외층은 양이온성의 박막으로 형성될 것이다.As described above, according to the present invention, the surface of the filler particle 10 is formed of a polymer multilayer thin film by polymer thin films formed by electrostatic attraction. In the case of the previous embodiment, the case where the filler particles are anionic, if the cationic, such as hard calcium carbonate to form an anionic polymer thin film, a cationic polymer thin film, and again an anionic polymer thin film Repeatedly three layers as well as more layers are possible. In this case, when even-numbered multi-layer thin films such as four or six layers are formed, the outermost layer of hard calcium carbonate will be formed of a cationic thin film.

본 발명은 충전물 입자의 표면에 다층박막으로 코팅하되, 최외층의 이온성을 조절하기 위하여, 원하는 양이온성 또는 음이온성 박막이 형성된 시점에서 반응을 종료하면 된다.The present invention is coated with a multilayer thin film on the surface of the filler particles, in order to control the ionicity of the outermost layer, the reaction may be terminated when the desired cationic or anionic thin film is formed.

이러한 본 발명에서는 음이온성 또는 양이온성을 띄는 고분자 물질을 각각 구분하여 사용하고 있으나 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않으며 양쪽성 이온성을 띄는 고분자 물질을 사용하여 구현될 수 있음은 물론이다.In the present invention, the anionic or cationic high-molecular materials are used separately, but the present invention is not limited thereto and may be implemented using a high-molecular amphoteric material.

도 4는 펄프 섬유에 도 3의 충전물 입자를 첨가하여 제조한 종이의 단면을 나타낸다. 즉, 도 4는 고분자 다층 박막으로 코팅된 충전물 입자를 이용하여 제조한 종이를 나타내는 것으로서, 이 충전물 입자로 인하여 펄프 섬유와 충전물 사이의 결합력이 증가되어 접촉 표면적 또한 증가하게 된다.FIG. 4 shows a cross section of a paper made by adding the filler particles of FIG. 3 to pulp fibers. FIG. That is, Figure 4 shows a paper produced using the filler particles coated with a multi-layer polymer thin film, the filler particles increase the bonding force between the pulp fibers and the filler to increase the contact surface area.

즉, 고분자 박막들로 개질된 충전물을 제지에 적용할 경우, 충전물과 섬유 사이, 그리고 충전물과 충전물 사이에 수소결합, 이온결합, 공유결합 등과 같은 화학적 결합이 발생하여 그 결합력이 크게 증가하게 된다. 따라서, 본 발명과 같이 표면이 다층 박막으로 개질된 충전물을 함유한 종이는 고분자 박막이 미처리된 충전물을 함유한 기존의 종이에 비하여 동일 회분량 대비하여 종이의 강도가 증가하게 된다. 이를 통해 종이 내의 충전물의 함량을 더욱 증가시킬 수 있으며, 종이 제조 시 고가의 펄프 섬유의 첨가량을 감소킬 수 있어 원가 절감의 효과를 낼 수 있다. 또한, 본 발명은 충전물의 표면을 개질하는 것을 통해 종이 제조 시에 충전물의 보류율도 향상시킬 수 있다.That is, when the filler modified with polymer thin films is applied to papermaking, chemical bonding such as hydrogen bonds, ionic bonds, and covalent bonds occurs between the filler and the fiber and between the filler and the filler, thereby greatly increasing the bonding strength. Therefore, the paper containing the filler whose surface is modified into a multilayer thin film as in the present invention increases the strength of the paper compared to the same batch amount as compared to the conventional paper containing the untreated filler with the polymer thin film. This can further increase the content of the filling in the paper, and can reduce the amount of expensive pulp fibers added during paper manufacturing can reduce the cost. In addition, the present invention can also improve the retention of the filler during paper production by modifying the surface of the filler.

앞서의 실시예는 음이온성을 띄는 충전물에 다층박막을 형성하는 구성이다. 양이온성을 띄는 충전물에 대해 다층박막을 형성하는 것 또한 앞서와 동일한 원리로 진행되며 그 구성은 아래와 같다.The previous embodiment is a configuration for forming a multilayer thin film on the packing having anionic. Forming a multilayer thin film for the cationic filling material also proceeds on the same principle as before, and its configuration is as follows.

우선, 반응조 내에서 양이온성을 띄는 충전물 입자를 증류수로 분산한다(a). 이후, 상기 반응조 내에 음이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 충전물의 표면 상에 상기 음이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키고(b), 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 음이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산한다(c).First, cationic filler particles are dispersed in distilled water in the reactor (a). Thereafter, an anionic polymer material is introduced into the reaction tank to electrostatically adsorb the anionic polymer material on the surface of the packing material (b), and the distilled water and the non-adsorbed anionic polymer material in the reactor are discharged. Distilled water is re-injected into the reactor to redistribute the charge (c).

이후, 상기 반응조 내에 양이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 음이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키고(d), 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산한다(e).Thereafter, a cationic polymer material is introduced into the reaction tank to electrostatically adsorb the cationic polymer material on the surface of the anionic polymer material (d) and discharge distilled water and unadsorbed cationic polymer material in the reaction tank. Then, the distilled water is re-injected into the reactor to redistribute the charge (e).

그리고, 상기 반응조 내에 음이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 양이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 음이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키고(f), 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 음이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산한다(g).In addition, an anionic polymer material is introduced into the reactor to electrostatically adsorb the anionic polymer material on the surface of the cationic polymer material (f), and discharge distilled water and unadsorbed anionic polymer material in the reactor. Then, distilled water is re-injected into the reactor to redispers the packing (g).

이렇게 (a)~(g) 단계의 수행시 충전물의 표면 상에 총 3층의 다층 박막이 형성된다. 이러한 3개의 다층 박막이 형성된 상태에서, 상기 (d)~(e) 단계를 수행하면 충전물의 표면 상에 총 4개의 짝수 개의 다층 박막이 형성된다.Thus, when performing steps (a) to (g), a total of three layers of multilayer thin films are formed on the surface of the packing. In the state in which the three multilayer thin films are formed, a total of four even multilayer thin films are formed on the surface of the filler when the steps (d) to (e) are performed.

또한, 상술한 3개의 다층 박막이 형성된 상태에서, 상기 (d)~(g) 단계를 N(N은 자연수)회 반복 수행한 다음 상기 (d)~(e) 단계를 수행하면, S140~S170단계를 N(N은 자연수)회 반복 수행한 다음 다시 S140~S150 단계를 1회 수행하면,충전물의 표면 상에 6개 이상의 짝수 개의 다층 박막을 형성할 수 있다. 여기서, N=1이면 총 6개의 다층 박막, N=2이면 총 8개의 다층 박막이 형성된다.In addition, in the state in which the above three multilayer thin films are formed, repeating steps (d) to (g) N times (N is a natural number) and then performing steps (d) to (e), S140 to S170. Repeating the step N (N is a natural number) and then performing the step S140 ~ S150 once, it is possible to form six or more even multi-layer thin film on the surface of the filling. Here, if N = 1, a total of 6 multilayer thin films, and if N = 2, a total of 8 multilayer thin films are formed.

이하에서는 본 발명의 실시예를 이용하여 고분자 다층 박막으로 코팅된 중질탄산칼슘의 특성에 관하여 설명한다.Hereinafter, the properties of heavy calcium carbonate coated with a polymer multilayer thin film using an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막으로 코팅된 중질탄산칼슘의 제타전위를 나타낸다. 이는 양이온성 고분자 물질은 C-PAM을 사용하고, 음이온성 고분자 물질은 PSS를 사용한 예이다.First, Figure 5 shows the zeta potential of heavy calcium carbonate coated with a polymer multilayer thin film according to an embodiment of the present invention. This is an example in which the cationic high molecular material uses C-PAM and the anionic high molecular material uses PSS.

도 5의 결과에 따르면, 각 layer 별 제타전위 값은 고분자 다층 박막의 최외각 층에 존재하는 고분자의 이온성에 의해 결정된다. 여기서, 제타전위의 값이 음의 값인 경우는 최외층이 음이온성 고분자 물질로 코팅된 짝수 층(ex, 2,4,6,8,10 layer)인 경우에 해당되고, 반대로 제타전위의 값이 양인 경우는 최외층이 양이온성 고분자 물질로 코팅된 홀수 층(ex, 1,3,5,7,9 layer)인 경우를 나타낸다.According to the results of FIG. 5, the zeta potential value of each layer is determined by the ionicity of the polymer present in the outermost layer of the polymer multilayer thin film. Here, the negative value of the zeta potential corresponds to the case where the outermost layer is an even layer (ex, 2,4,6,8,10 layer) coated with an anionic polymer material. The positive case represents a case where the outermost layer is an odd layer (ex, 1,3,5,7,9 layer) coated with a cationic polymer material.

예를 들어, 양이온성 고분자인 C-PAM과 음이온성 고분자인 PSS를 사용하여 연속된 처리를 통해 고분자 다층박막으로 코팅된 중질탄산칼슘의 제타전위를 보면, 음이온성을 띠는 중질탄산칼슘과 비교하여 양이온성의 C-PAM이 최외각에 존재하는 1 layer의 중질탄산칼슘은 양이온성을 띠었으며 이에 음이온성의 PSS를 처리하여 코팅된 2 layer의 중질탄산칼슘은 다시 음이온성을 띤 것이 확인된다. 이후, 반복적으로 C-PAM이 처리된 홀수 layer의 중질탄산칼슘은 양이온성, PSS가 처리된 짝수 layer의 중질탄산칼슘은 음이온성을 띠고 있다. 이는 코팅된 중질탄산칼슘 입자 최외각층에 존재하는 고분자의 이온성이 제타 전위로 나타난 것을 알 수 있다. For example, the zeta potential of the heavy calcium carbonate coated with the polymer multilayer thin film through the continuous treatment using the cationic polymer C-PAM and the anionic PSS is compared with that of the anionic heavy calcium carbonate. One layer of heavy calcium carbonate in which the cationic C-PAM is at the outermost layer was cationic, and the two layers of heavy calcium carbonate coated with anionic PSS were again anionic. Subsequently, the C-PAM-treated odd layer calcium carbonate is cationic, and the PSS-treated even layer heavy calcium carbonate is anionic. It can be seen that the ionicity of the polymer present in the outermost layer of the coated heavy calcium carbonate particles is represented by zeta potential.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막으로 코팅된 중질탄산칼슘의 입자 크기와 입도 분포를 나타낸다. 도 6과 도 7에 사용된 고분자 물질은 도 5에 사용된 고분자 물질에 대응된다.6 and 7 show particle size and particle size distribution of heavy calcium carbonate coated with a polymer multilayer thin film according to an embodiment of the present invention. The polymer material used in FIGS. 6 and 7 corresponds to the polymer material used in FIG. 5.

먼저 도 6을 통해 layer 별로 중질탄산칼슘의 입자 크기를 알 수 있다. 여기서, 각 레이어에 대하여 중질탄산칼슘의 입자 크기가 고분자 박막을 코팅하기 전인 0 layer의 입도 크기와 유사한 경우는, 고분자 물질에 의해 중질탄산칼슘 입자들이 서로 응집된 것이 아니라 중질탄산칼슘 입자의 표면에 고분자 물질의 흡착이 잘되어 입자간 반발력에 의해 분산성을 유지하는 것을 의미한다. First, the particle size of heavy calcium carbonate for each layer can be seen through FIG. 6. Here, if the particle size of the heavy calcium carbonate is similar to the particle size of the 0 layer before coating the polymer thin film for each layer, the heavy calcium carbonate particles are not agglomerated with each other by the polymer material, but rather on the surface of the heavy calcium carbonate particles. It means that the adsorption of the polymer material is well maintained to maintain the dispersibility by the repulsive force between the particles.

반면, 고분자 박막을 코팅하기 전보다 입도가 커지는 방향으로 변하는 경우는 충전물 입자인 중질탄산칼슘의 입자끼리 서로 결합되면서 입자들이 응집되어 입도가 커진 것을 의미한다. 도 6에서는 입자간 응집이 발생한 경우가 없으며, 도 7의 각 layer별 입도 분포가 0 layer의 입도 분포와 유사한 결과가 이를 뒷받침 해준다. 즉, 각 layer별로 제타전위가 변하며 입자간 응집 현상이 없는 것을 통해 중질탄산칼슘 표면에 연속적으로 고분자 다층 박막이 형성된 것을 알 수 있다.On the other hand, when the particle size is changed in a larger direction than before the coating of the polymer thin film, the particles of the heavy calcium carbonate, which are the filler particles, are bonded to each other and the particles are aggregated to increase the particle size. In FIG. 6, no agglomeration of particles occurs, and the results of the particle size distribution of each layer of FIG. 7 are similar to those of the 0 layer. In other words, it can be seen that the polymer multilayer thin film is continuously formed on the surface of the heavy calcium carbonate through the change of zeta potential for each layer and no aggregation phenomenon between particles.

이상과 같이 본 발명은 충전물 입자의 입도를 유지하며 표면 이온성을 조절할 수 있음을 알 수 있다. 결론적으로 도 5 내지 도 7의 결과로부터 중질탄산칼슘에 대한 고분자 전해질 코팅 여부 및 코팅 정도의 판단이 가능함을 알 수 있다.As described above, it can be seen that the present invention can control the surface ionicity while maintaining the particle size of the filler particles. In conclusion, it can be seen from the results of FIGS. 5 to 7 that it is possible to determine whether the polymer electrolyte is coated on the heavy calcium carbonate and the degree of coating.

중질탄산칼슘을 포함한 제지용 충전물은 일반적으로 음이온성을 띄어 같은 음이온성을 띄는 펄프 섬유와의 반응성이 현저하게 떨어진다. 반면, 양이온성의 다층박막(홀수 layer의 다층 박막)으로 코팅된 충전물 입자는 음이온성의 섬유에 정전기적 인력에 의해 쉽게 흡착되므로, 펄프 섬유와의 우수한 반응성을 나타낼 수 있다.Papermaking fillers containing heavy calcium carbonate are generally anionic and are significantly less reactive with the same anionic pulp fibers. On the other hand, the filler particles coated with a cationic multilayer thin film (multilayer thin film with odd layers) are easily adsorbed by the electrostatic attraction to the anionic fibers, and thus can exhibit excellent reactivity with the pulp fibers.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막이 코팅된 중질탄산칼슘과 펄프 섬유와의 반응성을 나타낸다. 이때 사용된 양이온성 고분자 물질은 C-PAM, 음이온성 고분자 물질은 PSS이다.8 shows the reactivity of heavy calcium carbonate and pulp fibers coated with a polymer multilayer thin film according to an embodiment of the present invention. The cationic polymer used here is C-PAM, and the anionic polymer is PSS.

도 8은 이러한 수계 상에서 고분자 다층 박막으로 코팅된 중질탄산칼슘 입자를 펄프 섬유와 반응시킨 다음, 200 메쉬 와이어를 이용하여 미반응된 입자를 여과시켜서 얻은 것으로서, 여과액 내 입자의 농도를 탁도로 평가하여 미보류된 입자의 양을 계산한 뒤, 이를 통해 충전물의 보류율을 계산하였다. 8 is obtained by reacting heavy calcium carbonate particles coated with a polymer multilayer thin film on such an aqueous solution with pulp fibers, and then filtering unreacted particles using a 200 mesh wire to evaluate the concentration of particles in the filtrate as turbidity. To calculate the amount of unheld particles, and then to calculate the retention of the charge.

고분자 다층 박막이 미처리된 중질탄산칼슘(0 layer)에 비하여 고분자 다층 박막이 코팅된 중질탄산칼슘(3, 5, 7 layer)은 섬유와의 반응성이 약 7배 이상 증가한 것을 확인할 수 있다. 또한 layer 횟수가 증가할수록 보류율은 증가하는 것이 확인된다. 다만, 그 증가폭이 크지 않으므로 충전물 상에 다층 박막이 3층만 형성되어도 섬유와의 반응성 및 보류율이 우수함을 알 수 있다.Compared to the untreated heavy calcium carbonate (0 layer), the polymer multi-layer thin film coated heavy calcium carbonate (3, 5, 7 layer) can be seen that the reactivity with the fiber increased by about 7 times or more. Also, the retention rate increases as the number of layers increases. However, since the increase is not large, it can be seen that even if only three layers of the multilayer thin film are formed on the filler, the reactivity and retention with the fibers are excellent.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막이 코팅된 중질탄산칼슘과 펄프 섬유와의 결합 능력을 평가한 결과를 나타낸다. 이는 펄프 섬유로만 구성된 종이 층에 대해 고분자 다층 박막이 형성된 중질탄산칼슘 입자층을 형성시켜 제작한 합지의 박리강도를 측정하여 평가한 것이다. Figure 9 shows the results of evaluating the binding capacity of the heavy calcium carbonate and pulp fibers coated with a polymer multilayer thin film according to an embodiment of the present invention. This was evaluated by measuring the peel strength of the paper produced by forming a heavy calcium carbonate particle layer formed with a polymer multilayer thin film on a paper layer composed only of pulp fibers.

도 9의 결과로부터, 고분자 다층 박막이 코팅된 중질탄산칼슘의 입자량이 동일할 경우, 섬유와 섬유 간의 결합, 그리고 섬유와 중질탄산칼슘 입자 간의 결합이 일정한 상태로서, 측정된 강도(세로축 값)가 높을수록 섬유와 중질탄산칼슘 입자 간의 결합력이 더욱 높은 것을 의미한다. From the results of FIG. 9, when the particle weight of the heavy calcium carbonate coated with the polymer multilayer thin film is the same, the bond between the fiber and the fiber and the bond between the fiber and the heavy calcium carbonate particles are constant, and the measured strength (vertical axis value) is Higher means higher binding force between the fiber and the heavy calcium carbonate particles.

C-PAM/PSS 조합으로 고분자 다층 박막이 3,5,7 layer로 코팅된 중질탄산칼슘의 경우, 충전물 입자의 함량을 달리한 세 가지 조건에서 보면, 고분자 다층 박막 코팅이 미처리된 중질탄산칼슘(0 layer)에 비해 박리 강도가 대체로 증가한 것을 확인할 수 있으며, 이는 고분자 다층박막이 코팅된 중질탄산칼슘이 섬유와 결합력이 증가한 것을 의미한다.In the case of heavy calcium carbonate coated with 3,5,7 layers of polymer multilayer thin film by C-PAM / PSS combination, the three-layer coating of polymer multilayer thin film was untreated heavy calcium carbonate ( It can be seen that the peel strength is generally increased compared to 0 layer), which means that the heavy calcium carbonate coated with the polymer multilayer thin film has an increased binding force with fibers.

또한, 고분자 다층 박막의 layer가 증가할수록 섬유와의 결합력이 더욱 높아지는 것을 확인할 수 있으며, 이를 통해 중질탄산칼슘에 대한 layer 처리 횟수가 증가할수록 펄프 섬유와의 결합력이 더욱 우수한 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that as the layer of the polymer multilayer thin film increases, the bonding strength with the fiber is higher. Through this, as the number of layer treatments on the heavy calcium carbonate increases, the bonding strength with the pulp fiber is more excellent.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막으로 코팅된 중질탄산칼슘을 펄프 섬유에 첨가하여 종이 제조 시에 종이 내의 회분함량을 나타낸다. 여기서 양이온성 고분자 물질로는 각각 분자량이 Mw 150,000과 Mw 450,000인 Poly-DADMAC, 그리고 C-PAM을 사용하였으며, 음이온성 고분자 물질은 모두 PSS를 사용하였다. 이러한 도 10은 각 고분자 조합별로 총 3층의 고분자 다층 박막이 코팅된 중질탄산칼슘을 전건 펄프섬유 대비 60%의 양을 투입하여 제작한 종이 내 회분 함량을 나타낸 것이며, control은 박막을 무처리한 중질탄산칼슘을 적용한 결과이다.FIG. 10 shows the ash content in paper during paper production by adding heavy calcium carbonate coated with a polymer multilayer thin film to pulp fibers according to an embodiment of the present invention. The cationic polymers used were Poly-DADMAC and C-PAM having molecular weights of Mw 150,000 and Mw 450,000, respectively, and PSS was used for all anionic polymers. FIG. 10 shows the ash content in the paper prepared by adding 60% of the heavy calcium carbonate coated with a total of three layers of polymer multilayer thin films to each of the polymer combinations compared to the dried pulp fibers. The result is the application of heavy calcium carbonate.

도 10의 결과로부터, 무처리한 중질탄산칼슘을 적용시킨 경우에 비해 고분자 다층박막이 코팅된 중질탄산칼슘을 적용한 경우 더욱 높은 충전물 함량을 갖는 종이를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다. 이는 고분자 다층 박막이 코팅된 중질탄산칼슘이 무처리한 중질탄산칼슘에 비해 높은 보류율을 갖는 것을 의미한다. 참고로 동일한 질량의 종이에 대해 펄프 섬유와 충전물의 양의 합은 일정하다고 할 때, 충전물의 양이 증가하면 펄프 섬유의 양은 감소할 것이다. 즉, 충전물 함량이 높을수록 종이 제조 시 값비싼 펄프섬유 원가를 절감할 수 있는 효과를 지닌다.From the results of FIG. 10, it can be seen that a paper having a higher filler content can be produced when the heavy calcium carbonate coated with the polymer multilayer thin film is applied as compared with the untreated heavy calcium carbonate. This means that the heavy calcium carbonate coated with the polymer multilayer thin film has a higher retention than the untreated heavy calcium carbonate. For reference, if the sum of the amount of pulp fibers and fillers is constant for the same mass of paper, the amount of pulp fibers will decrease as the amount of filler increases. In other words, the higher the filler content, the more costly pulp fibers can be saved in paper manufacturing.

도 11은 도 10에 대응되어 제조된 종이에서 동일한 회분 함량 20%에서의 각 레이어별 인장 지수를 비교한 결과이다.11 is a result of comparing the tensile index of each layer in the same ash content 20% in the paper prepared corresponding to FIG.

고분자 다층 박막이 미처리된 중질탄산칼슘을 적용시킨 경우(control)에 비하여 고분자 다층 박막으로 코팅된 중질탄산칼슘을 적용한 종이의 경우(3, 5, 7 layer) 종이의 강도가 더욱 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 동일 회분함량에 대하여 고분자 물질의 조합에 관계없이 layer가 증가할수록 종이의 강도(인장 강도)가 모두 증가하는 것을 확인할 수 있다. It can be seen that the strength of the paper (3, 5, 7 layer) is superior to that of the heavy calcium carbonate coated with the polymer multilayer thin film (3, 5, 7 layer) compared with the control of the untreated heavy calcium carbonate. . In addition, it can be seen that the strength of the paper (tensile strength) increases as the layer increases with respect to the same ash content regardless of the combination of the polymer materials.

도 12는 본 발명의 실시예에 따라 고분자 다층 박막이 형성된 중질탄산칼슘을 펄프 섬유에 각각 투입하여 제조된 종이에서의 다층 박막 층에 따른 종이의 회분 함량과 인장 지수의 관계를 도시한 것이다.FIG. 12 illustrates the relationship between ash content and tensile index of a paper according to a multilayer thin film layer in paper prepared by injecting heavy calcium carbonate having a polymer multilayer thin film formed into a pulp fiber according to an embodiment of the present invention.

이러한 도 12는 Poly-DADMAC(Mw 150,000)/PSS 조합으로 코팅된 중질탄산칼슘을 적용시켜 제조한 종이의 강도 특성을 나타낸 것으로서, 다층 흡착 처리를 각각 1~10회 처리하여 1~10 layer의 다층박막으로 코팅된 중질탄산칼슘을 종이 제조에 적용한 것이다. 도면에서 각 숫자는 다층 박막의 층을 나타낸다. 17 ~ 18% 간격의 종이의 회분 함량에 대하여, 다층 박막의 layer가 증가할수록 종이의 강도가 상승한 것을 확인할 수 있다. 즉, LbL 처리에 의해 코팅된 중질탄산칼슘을 종이에 적용시킬 경우 높은 보류율과 우수한 강도 특성을 갖는 종이를 제조할 수 있음을 알 수 있다.Figure 12 shows the strength characteristics of the paper prepared by applying a heavy calcium carbonate coated with a poly-DADMAC (Mw 150,000) / PSS combination, the multilayer adsorption treatment 1 to 10 times each of the multilayer of 1 to 10 layers Heavy calcium carbonate coated with a thin film was applied to paper production. In the figures, each number represents a layer of a multilayer thin film. With respect to the ash content of the paper with a 17 to 18% interval, the strength of the paper increased as the layer of the multilayer thin film increased. In other words, it can be seen that when the heavy calcium carbonate coated by LbL treatment is applied to paper, a paper having high retention ratio and excellent strength characteristics can be produced.

이상과 같은 본 발명은 양이온성 고분자 물질과 음이온성 고분자 물질의 순차적 흡착 반응 처리를 통해 충전물의 표면을 코팅하는 방식을 제공하며, 이러한 방법으로 다층 박막 처리된 충전물을 종이 제조에 사용할 경우, 충전물과 펄프 섬유 간의 반응성과 결합력을 증가시켜서 종이 내 충전물의 보류율 및 회분함량을 향상시킬 수 있다. 여기서, 보류율은 3 layer에서 무처리 중질탄산칼슘에 비해 크게 향상되었으며 이후 layer에서는 뚜렷한 증가는 없다.The present invention as described above provides a method of coating the surface of the filler through the sequential adsorption reaction treatment of the cationic polymer material and the anionic polymer material, and when the multi-layer thin film-treated filler in this method is used for paper manufacturing, Increasing the reactivity and binding strength between the pulp fibers can improve retention and ash content of the fillers in the paper. Here, the retention rate is greatly improved compared to the untreated heavy calcium carbonate in the 3 layer, and there is no significant increase in the subsequent layer.

또한, layer가 증가할수록 충전물과 섬유와의 결합력이 증가하여, 고분자 다층 박막이 코팅된 충전물을 제지에 활용할 경우 다층 박막의 layer 증가에 따라 종이 강도를 지속적으로 상승시킬 수 있다. 다만, 비용과 시간을 고려해서 고분자 처리 횟수를 무한정 증가시킬 수는 없으므로 본 실시예의 결과를 토대로, 종이의 강도 증가가 뚜렷한 차이를 보이기 시작한 5 내지 7 layer의 특성이 가장 적합하다고 볼 수 있다.In addition, as the layer increases, the bonding strength between the filler and the fiber increases, and when the filler coated with the polymer multilayer thin film is used for paper making, the paper strength can be continuously increased as the layer of the multilayer thin film increases. However, since the number of polymer treatments cannot be increased indefinitely in consideration of cost and time, it can be seen that the characteristics of the 5 to 7 layers in which the strength increase of the paper starts to show a distinct difference are most suitable based on the result of this embodiment.

결론적으로, 본 발명에 따른 제지용 무기 충전물 제조 방법 및 이를 통해 제조된 종이에 따르면, 제지용 무기 충전물의 표면 상에 이온성이 서로 다른 고분자 물질을 연속적으로 흡착시켜서 충전물 입자에 고분자 다층 박막을 형성함에 따라, 제조되는 종이의 강도를 향상시킬 수 있고 그에 따라 종이 제조 원가를 절감할 수 있다.In conclusion, according to the manufacturing method of the paper-making inorganic filler according to the present invention and the paper produced therefrom, a polymer multilayer thin film is formed on the filler particles by continuously adsorbing different ionic polymers on the surface of the paper-making inorganic filler. As a result, it is possible to improve the strength of the paper to be produced, thereby reducing the paper manufacturing cost.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 충전물 20: 양이온성 고분자 물질
30: 음이온성 고분자 물질
10: filler 20: cationic polymer
30: anionic polymer

Claims (11)

(a) 반응조 내에서 음이온성을 띄는 충전물 입자를 증류수로 분산하는 단계;
(b) 상기 반응조 내에 양이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 충전물의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계;
(c) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계;
(d) 상기 반응조 내에 음이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 양이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 음이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계;
(e) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 음이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계;
(f) 상기 반응조 내에 양이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 음이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계; 및
(g) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계를 포함하는 제지용 무기 충전물 제조 방법.
(a) dispersing anionic filler particles in distilled water in a reactor;
(b) injecting a cationic polymer material into the reactor to electrostatically adsorb the cationic polymer material on the surface of the packing material;
(c) discharging the distilled water and the non-adsorbed cationic polymer in the reactor, and then re-dispersing the packing material by re-injecting distilled water into the reactor;
(d) injecting an anionic polymer material into the reactor to electrostatically adsorb the anionic polymer material on the surface of the cationic polymer material;
(e) discharging the distilled water and the non-adsorbed anionic polymer material in the reactor, and then re-dispersing the packing material by re-injecting distilled water into the reactor;
(f) injecting a cationic polymer material into the reactor to electrostatically adsorb the cationic polymer material on the surface of the anionic polymer material; And
(g) discharging the distilled water and the non-adsorbed cationic polymer in the reactor, and then re-dispersing the packing material by re-injecting distilled water into the reactor.
청구항 1에 있어서,
상기 양이온성 고분자 물질은 상기 충전물 대비 0.1 내지 2.0%의 질량으로 투입되고, 상기 음이온성 고분자 물질은 상기 충전물 대비 0.1 내지 2.0%의 질량으로 투입되는 제지용 무기 충전물 제조 방법.
The method according to claim 1,
The cationic polymer material is added to the mass of 0.1 to 2.0% relative to the filler, the anionic polymer material is introduced to the mass of 0.1 to 2.0% relative to the filler papermaking inorganic filler manufacturing method.
청구항 1에 있어서,
상기 (g) 단계를 수행한 다음,
상기 (d) 단계 내지 상기 (g) 단계를 N(N은 자연수)회 반복 수행하는 단계를 더 포함하여,
상기 충전물의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질과 상기 음이온성 고분자 물질이 번갈아 흡착된 홀수 개의 다층 박막을 형성하는 제지용 무기 충전물 제조 방법.
The method according to claim 1,
After performing step (g) above,
Further comprising repeating the steps (d) to (g) N (N is a natural number) times,
And forming an odd number of multilayer thin films in which the cationic polymer material and the anionic polymer material are alternately adsorbed on the surface of the filler.
청구항 1에 있어서,
상기 (g) 단계를 수행한 다음,
상기 (d) 단계 및 상기 (e) 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 제지용 무기 충전물 제조 방법.
The method according to claim 1,
After performing step (g) above,
The method for producing an inorganic filler for papermaking further comprising the step of (d) and (e).
청구항 1에 있어서,
상기 (g) 단계를 수행한 다음,
상기 (d) 단계 내지 상기 (g) 단계를 N(N은 자연수)회 반복 수행한 다음 상기 (d) 단계 및 상기 (e) 단계를 수행하는 단계를 더 포함하여,
상기 충전물의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질과 상기 음이온성 고분자 물질이 번갈아 흡착된 짝수 개의 다층 박막을 형성하는 제지용 무기 충전물 제조 방법.
The method according to claim 1,
After performing step (g) above,
Further performing the steps (d) to (g) N times (N is a natural number) and then performing the steps (d) and (e),
A method for producing an inorganic filler for paper making an even number of multi-layered thin films in which the cationic polymer material and the anionic polymer material are alternately adsorbed on the surface of the filler.
청구항 1에 있어서,
상기 충전물은 탄산칼슘, 클레이, 탈크, 이산화티탄, 실리카 중 적어도 하나를 포함하는 제지용 무기 충전물 제조 방법.
The method according to claim 1,
The filler comprises a calcium carbonate, clay, talc, titanium dioxide, silica.
청구항 1에 있어서,
상기 양이온성 고분자 물질은 Poly-DADMAC(poly diallyldimethylammonium chloride), C-PAM(cationic polyacrylamide), PEI(polyethylenimine), PAH(poly allylamine), 양성전분 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 음이온성 고분자 물질은 PAA(polyacrylic acid), PSS(poly sodium 4-styrene sulfonate), A-PAM (ationic polyacrylamide), PVOH(polyvinylalcohol) 중 적어도 하나를 포함하는 제지용 무기 충전물 제조 방법.
The method according to claim 1,
The cationic high molecular material includes at least one of poly-diDMAL (poly diallyldimethylammonium chloride), C-PAM (cationic polyacrylamide), PEI (polyethylenimine), PAH (poly allylamine), amphoteric starch,
The anionic polymer material may include at least one of polyacrylic acid (PAA), poly sodium 4-styrene sulfonate (PSS), ationic polyacrylamide (A-PAM), and polyvinylalcohol (PVOH).
(a) 반응조 내에서 양이온성을 띄는 충전물 입자를 증류수로 분산하는 단계;
(b) 상기 반응조 내에 음이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 충전물의 표면 상에 상기 음이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계;
(c) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 음이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계;
(d) 상기 반응조 내에 양이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 음이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계;
(e) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계;
(f) 상기 반응조 내에 음이온성 고분자 물질을 투입하여 상기 양이온성 고분자 물질의 표면 상에 상기 음이온성 고분자 물질을 정전기적으로 흡착시키는 단계; 및
(g) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 음이온성 고분자 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 충전물을 재분산하는 단계를 포함하는 제지용 무기 충전물 제조 방법.
(a) dispersing cationic filler particles in distilled water in a reactor;
(b) injecting an anionic polymer material into the reactor to electrostatically adsorb the anionic polymer material on the surface of the filler;
(c) discharging the distilled water and the non-adsorbed anionic polymer material in the reactor, and then re-dispersing the packing material by re-injecting distilled water into the reactor;
(d) injecting a cationic polymer material into the reactor to electrostatically adsorb the cationic polymer material on the surface of the anionic polymer material;
(e) discharging the distilled water and the non-adsorbed cationic polymer in the reactor, and then re-dispersing the packing material by re-injecting distilled water into the reactor;
(f) injecting an anionic polymer material into the reactor to electrostatically adsorb the anionic polymer material on the surface of the cationic polymer material; And
(g) discharging the distilled water and the non-adsorbed anionic polymer material in the reaction tank, and then re-dispersing the packing material by re-injecting distilled water into the reaction tank.
청구항 8에 있어서,
상기 (g) 단계를 수행한 다음,
상기 (d) 단계 및 상기 (e) 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 제지용 무기 충전물 제조 방법.
The method according to claim 8,
After performing step (g) above,
The method for producing an inorganic filler for papermaking further comprising the step of (d) and (e).
청구항 8에 있어서,
상기 (g) 단계를 수행한 다음,
상기 (d) 단계 내지 상기 (g) 단계를 N(N은 자연수)회 반복 수행한 다음 상기 (d) 단계 및 상기 (e) 단계를 수행하는 단계를 더 포함하여,
상기 충전물의 표면 상에 상기 양이온성 고분자 물질과 상기 음이온성 고분자 물질이 번갈아 흡착된 짝수 개의 다층 박막을 형성하는 제지용 무기 충전물 제조 방법.
The method according to claim 8,
After performing step (g) above,
Further performing the steps (d) to (g) N times (N is a natural number) and then performing the steps (d) and (e),
A method for producing an inorganic filler for paper making an even number of multi-layered thin films in which the cationic polymer material and the anionic polymer material are alternately adsorbed on the surface of the filler.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 무기 충전물이 함유되어 제조된 종이.A paper produced by containing an inorganic filler produced by the method according to any one of claims 1 to 10.
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