KR101361655B1

KR101361655B1 - 고분자를 이용한 탄산칼슘이 부착된 목분의 제조방법, 이에 따라 제조되는 목분을 포함한 종이

Info

Publication number: KR101361655B1
Application number: KR1020130019012A
Authority: KR
Inventors: 서영범; 이민우; 지성길
Original assignee: 충남대학교산학협력단
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2014-02-12

Abstract

본 발명은 고분자를 이용하여 탄산칼슘이 부착된 목분, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 종이에 관한 것으로, 상세하게는 고분자와 목분 및 탄산칼슘을 포함하면서, 상기 탄산칼슘이 목분에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 목분을 제공한다. 본 발명에 따른 고분자를 이용하여 탄산칼슘이 표면에 부착된 목분을 종이를 제조하기 위해 사용될 경우 고분자를 사용하지 않고 탄산칼슘을 목분에 부착시킨 목분으로 제조한 종이보다 탄산칼슘 보류율이 현저히 높으며, 백색도와 강도가 높아지는 효과가 있다. 본 발명의 목분을 이용하여 종이를 제조할 경우 과산화수소와 같은 고가의 화학약품으로 표백된 목분보다 더 높은 백색도의 향상을 꾀할 수 있으며, 종이제조공정을 단순화할 수 있고, 종이의 백색도를 높이기 위한 천연 표백펄프의 사용량을 줄일 수 있어 종이 제조비용을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

고분자를 이용한 탄산칼슘이 부착된 목분의 제조방법, 이에 따라 제조되는 목분을 포함한 종이{Preparation method of wood flour attached with calcium carbonate by means of using polymers, and the paper containing the wood flour attached with calcium carbonate thereby}

본 발명은 고분자를 이용한 탄산칼슘이 부착된 목분의 제조방법, 이에 따라 제조되는 목분을 포함한 종이에 관한 것으로, 상세하게는 고분자를 이용하여 탄산칼슘이 부착됨에 따라 백색도가 향상되는 목분의 제조방법, 및 이에 따라 제조되는 목분을 포함하는 종이에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조되는 종이는 그 백색도가 일반 목분을 사용한 종이보다 우수한 효과가 있다.

일반적으로 종이는 천연 펄프로 제조하거나, 천연 펄프와 재생 펄프를 혼합하여 제조하게 되며, 천연 펄프로는 목재, 마, 닥나무, 볏짚, 사탕수수, 파피루스 등 다양한 재료가 이용된다. 종이는 원료 사용의 효율화와 초지공정의 탈수성 때문에 한 개의 층 혹은 여러 층의 종이를 합지하는 형태로 제조되며, 종이에 사용되는 원료는 크게 천연 펄프와 재생 펄프로 구별된다.

그러나, 상기 재생 펄프는 천연 펄프에 비해 미세분과 회분 함량이 높아 탈수성을 저하시킬 뿐만 아니라 종이의 벌크와 강도를 감소시키며, 특히 벌크의 감소는 종이 제조공정에서 펄프의 사용량을 증가시켜 생산원가를 증가시키는 문제를 발생시킨다. 또한, 재생 펄프의 경우 재사용 횟수가 증가하면서 미세분의 함량이 높아져 물을 함유하는 능력이 높아지고 건조에너지가 상승하여 이에 따른 비용이 증가되는 문제가 발생할 수 있다.

이에, 종이의 벌크를 상승시키고, 건조에너지를 절감시키기 위하여, 종래에는 종이의 벌크를 향상시키는 목분을 이용하여 종이를 펄프 혹은 재생 펄프에 혼합하여 종이를 제조하는 방법이 개발되었으며, 종이의 벌크를 향상시키고, 이를 통해 펄프의 사용량을 줄이고 있다.

한편, 목분은 주로 목재 절단시 발생하는 목재료를 분쇄기로 미세 분말화 한 것을 의미한다. 목분은 전기부품, 식기 및 문방구 등의 용품 제조에 주로 사용되고 많은 양은 아니지만 주택이나 사물실 내장용, 공장의 폐유 흡착제 및 보드 원료로도 사용된다. 이와 같이 목분의 활용 범위가 넓은 만큼 크기도 다양하다. 하지만 다른 소재에 비해 두께가 얇은 종이로는 목분이 거의 사용되지 못하였다.

대한민국등록특허 제10-1178727호 및 대한민국공개특허 제10-2012-0048175호에는 목분을 이용하여 종이를 제조하는 방법이 개시된 바 있다.

그러나, 상기 선행 특허에서 사용되는 목분은 목재료를 준비하여 그라인더로 분쇄한 목분을 분급하여 선택된 것을 사용하는 것으로, 이러한 목분은 천연 펄프에 혼합하여 사용하지 않고 재생 펄프(고지)에 혼합하여 종이제조에 사용하는 것으로, 백색 종이의 제조에 폭넓게 사용되지 못할 뿐만 아니라 재생 펄프에 비하여 고가인 천연 펄프의 사용량을 줄이지 못하여 종이 제조비용을 증가시키는 문제가 있다.

이에, 본 발명자들은 목분을 이용한 종이의 제조방법을 연구하던 중, 고분자를 이용하여 목분의 표면을 탄산칼슘으로 부착하고, 탄산칼슘이 부착된 목분을 종이 제조원료로서 적용하는 경우, 종이의 백색도가 향상되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 고분자를 이용한 탄산칼슘이 부착된 목분의 제조방법, 이에 따라 제조되는 목분를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은

목분을 물에 희석시켜 목분 희석액을 제조하는 단계(단계 1);

상기 단계 1에서 제조된 목분 희석액에 칼슘 화합물을 도입하고 교반하는 단계(단계 2);

상기 단계 2에서 칼슘 화합물이 도입된 목분 희석액에 이온성 고분자를 첨가하여 칼슘화합물과 목분을 부착하는 단계(단계 3); 및

상기 단계 3에서 칼슘화합물이 부착된 목분 희석액에 이산화탄소 또는 탄산나트륨을 도입한 후 교반하는 단계(단계 4);를 포함하는 고분자를 이용한 탄산칼슘이 부착된 목분의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은

상기 단계 1에서 제조된 목분 희석액에 경질탄산칼슘 (PCC) 또는 중질탄산칼슘(GCC)을 첨가하고 교반하는 단계(단계 2); 및

상기 단계 2에서 탄산칼슘이 첨가된 목분 희석액에 이온성 고분자를 첨가하여 탄산칼슘과 목분을 부착하는 단계(단계 3);를 포함하는 고분자를 이용한 탄산칼슘이 부착된 목분의 제조방법을 제공한다.

나아가, 본 발명은

제조방법에 의해 제조되어 탄산칼슘이 부착된 목분을 제공한다.

또한, 본 발명은

상기 탄산칼슘이 부착된 목분; 및

천연 펄프 또는 재생 펄프;를 포함하는 종이를 제공한다.

나아가, 본 발명은

상기 탄산칼슘이 부착된 목분과, 천연 펄프 또는 재생 펄프를 혼합하는 단계(단계 1); 및

상기 단계 1의 혼합물을 초지기에 투입하여 종이를 제조하는 단계(단계 2);를 포함하는 종이의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 제조방법을 통해 제조되는 탄산칼슘이 부착된 목분은 종이를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우 일반적인 목분이나, 과산화수소 등으로 표백된 목분이 사용된 경우와 비교하여 종이의 백색도가 현저히 향상되는 효과가 있다. 아울러, 종래의 표백 공정시에 사용되었던 과산화수소와 같은 고가의 화학약품이 사용되지 않을 뿐 아니라, 표백공정에서 발생되는 수율 감소 또한 방지할 수 있는 효과가 있어, 더욱 높은 백색도의 종이를 상대적으로 낮은 비용으로 제조할 수 있다. 나아가, 백색도를 더욱 높이기 위해 천연 펄프가 사용된는 경우, 사용하는 천연 펄프의 사용량을 줄일 수 있어 종이 제조비용을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 탄산칼슘이 부착된 목분을 이용하여 종이를 제조하는 과정을 간략하게 나타낸 순서도이다.

본 발명은

이하, 본 발명에 따른 목분의 제조방법을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 목분의 제조방법에 있어서, 단계 1은 목분을 물에 희석시켜 목분 희석액을 제조하는 단계이다.

상기 단계 1의 목분은 목재를 나노수준까지 미분쇄하여 만든 입상의 목재분말이다. 이러한 목분은 종이 제조시에 사용될 수 있으며, 이 경우 천연 펄프의 사용량을 줄일 수 있어 종이의 제조 단가를 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 종이 제조시 탈수 및 건조 비용을 줄일 수 있어 이산화탄소 배출과 환경오염을 방지하고 에너지를 절약할 수 있으며, 목분을 사용한 종이를 재사용할 경우에도 종이의 품질을 유지할 수 있다.

그러나, 천연 펄프만을 사용하여 종이를 제조하는 경우와 비교하여, 목분을 천연 펄프와 함께 사용하여 종이를 제조하는 경우에는 제조되는 종이의 벌크가 크게 향상될 수 있는 반면, 백색도가 현저히 저하되는 문제가 있었다.

즉, 목분을 사용함에 따라 비용적인 측면에서는 효과적일 수 있으나, 제조되는 종이의 백색도가 저하됨에 따라 종이의 품질이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명에 따른 제조방법에서는 목분을 사용하여 종이를 제조하더라도, 제조되는 종이의 백색도가 일정 수준 이상으로 유지되도록 하기 위하여, 목분에 탄산칼슘을 부착시키고자 하였으며,

이에 상기 단계 1에서는 종이 제조의 원료로서 사용될 수 있는 목분을 물에 희석시켜 목분 희석액을 제조한다.

이때, 상기 단계 1에서 사용되는 목분은 일반적인 나무를 나노수준까지 잘게 분쇄한 목재분말로서, 상기 단계 1에서는 목분을 물에 대하여 0.1 내지 20 중량% 농도로 희석시킨다. 그러나, 상기 목분의 희석 비율이 이에 제한되는 것은 아니며, 탄산칼슘의 부착이 저해되지 않는 범위 내에서 적절히 조정될 수 있다.

본 발명에 따른 목분의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 목분 희석액에 칼슘 화합물을 도입하고 교반하는 단계이다.

상기 칼슘 화합물로는 수산화칼슘, 염화칼슘, 황산칼슘 또는 인산칼슘 중 적어도 하나 이상의 칼슘화합물이 사용될 수 있고, 바람직하게는 상기 칼슘 화합물로 수산화칼슘, 염화칼슘을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 칼슘화합물로 수산화칼슘이 사용되는 경우, 수산화칼슘은 수산화 나트륨과 염화칼슘을 반응시켜 제조된 수산화칼슘을 사용할 수 있다. 즉, 수산화나트륨과 염화칼슘을 반응시켜, 수산화칼슘이 형성될 수 있기 때문에 수산화칼슘을 직접 첨가하지 않더라도, 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 형성할 수 있다.

나아가, 상기 단계 2의 칼슘화합물은 단계 1의 희석액 제조에 사용된 건조목분에 대하여 0.5 내지 2배의 중량비로 도입될 수 있으나, 상기 칼슘화합물의 도입량이 이에 제한되는 것은 아니며, 불필요한 부산물이 발생되거나, 추후 탄산칼슘의 부착량이 과도하게 적은 문제점이 발생하지 않는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.

한편, 상기 단계 2의 칼슘화합물은 수산화칼슘, 염화칼슘, 황산칼슘 및 인산칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 칼슘화합물과 함께,

경질탄산칼슘(PCC) 또는 중질탄산칼슘(GCC)을 더 포함할 수 있다.

상기 칼슘화합물과 함께, 경질탄산칼슘(PCC) 또는 중질탄산칼슘(GCC)을 더 포함하는 경우, 추후 칼슘화합물이 탄산칼슘으로 반응시에 이들이 서로 엉겨 붙는 결과를 야기하여 궁극적으로 탄산칼슘이 목분에 더욱 강한 강도로 부착될 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 목분의 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 칼슘화합물이 도입된 목분 희석액에 이온성 고분자를 첨가하여 칼슘화합물과 목분을 부착하는 단계이다. 이때, 상기 단계 3에서 이온성 고분자를 사용하는 이유는 다음과 같다.

목분은 항상 물속에서 음이온을 형성하며, 칼슘 화합물의 경우도 음이온을 띠는 경우가 있다. 이들에게 양이온성 고분자를 적정량 투여하는 경우, 목분과 칼슘화합물이 잘 부착될 수 있다. 이와 같이 목분과 칼슘화합물이 부착된 상태에서 이산화탄소나 탄산나트륨의 주입하게 되면 탄산칼슘이 그 자리에서 생성되며, 칼슘화합물이 목분에 더욱 강하게 부착될 수 있다. 이때, 상기 칼슘 화합물이 이온을 띠지 않거나 양이온을 띠는 경우에도, 이온성 고분자의 분자량과 전하밀도, 전하의 종류, 첨가량을 적절히 조절하여 상기 칼슘 화합물을 목분에 부착시킬 수 있다.

또한, 상기 단계 3에서 이온성 고분자를 통해 칼슘 화합물을 목분에 부착하는 것은, 추후 탄산칼슘이 목분의 표면이나 내강에만 부착 혹은 형성되도록 하기 위함으로써, 이를 통해 추후 탄산칼슘이 희석액 속에서 자유로이 형성되는 것을 최소화할 수 있으며, 탄산칼슘이 목분으로 부착되는 정도를 더욱 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 단계 3에 있어서, 이온성 고분자는 음이온성 고분자, 양이온성 고분자, 또는 음이온성 고분자 및 양이온성 고분자를 모두 사용할 수 있으며, 음이온성 고분자 및 양이온성 고분자를 모두 사용하는 경우, 이들을 순차적으로 목분 희석액에 첨가하여 사용할 수 있다.

이때, 상기 양이온성 고분자로는 폴리아미도아민-에피할로하이드린 중합체, 폴리알킬디알릴아민-에피할로하이드린 중합체, 폴리에틸렌이민, 폴리아크릴아미드, 폴리아민, 폴리비닐아민, 양이온성 전분 등의 고분자를 사용할 수 있으며,

상기 음이온성 고분자로는 다당류, 단백질, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 셀룰로즈 유도체, 에폭시아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리에스테르아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트, 폴리올레핀 분산액, 폴리아미드, 비닐 공중합체, 폴리아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.

이때, 상기 다당류의 예로는 한천, 나트륨 알기네이트, 개질된 전분(카복시메틸화 전분, 하이드록시에틸화 전분, 산화 전분 등)이 있으며,

칼슘 화합물을 목분으로 용이하게 부착할 수 있다면, 상기 양이온성 고분자와 음이온성 고분자가 이에 제한되는 것은 아니다.

아울러, 상기 단계 3의 이온성 고분자는 목분에 대하여 0.01 내지 10 중량%의 비율로 첨가되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 범위 미만으로 이온성 고분자가 첨가되는 경우에는 고분자 첨가에 따른 칼슘 화합물 부착 효과가 미흡한 문제가 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 과량의 고분자가 첨가됨에 따른 부산물이 대량으로 발생하는 문제가 있다.

본 발명에 따른 목분의 제조방법에 있어서, 상기 단계 4는 상기 단계 3에서 칼슘화합물이 부착된 목분 희석액에 이산화탄소 또는 탄산나트륨을 도입한 후 교반하는 단계이다.

이때, 상기 단계 4에서는 목분에 부착된 칼슘화합물이 수산화칼슘인 경우에는 이산화탄소를 도입하며, 목분에 부착된 칼슘화합물이 염화칼슘인 경우에는 탄산 나트륨을 도입하며 교반한다.

즉, 상기 단계 4는 목분에 부착된 칼슘화합물과의 반응을 통해 탄산칼슘을 형성시키기 위하여, 목분 희석액으로 이산화탄소 또는 탄산나트륨을 도입하는 단계로써, 이산화탄소 또는 탄산나트륨이 목분에 부착된 칼슘화합물과 반응함에 따라 탄산칼슘을 형성하게 되며, 이를 통해 최종적으로 탄산칼슘이 부착된 목분을 제조할 수 있다.

이때, 상기 단계 4의 교반은 5 내지 80 ℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 단계 4의 교반이 5 ℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우에는 칼슘화합물과 이산화탄소 또는 탄산나트륨의 반응에 오랜 시간이 소모될 수 있고, 공정에서 소모되는 에너지가 커지는 문제가 있다. 또한, 상기 단계 4의 교반이 80 ℃를 초과하는 온도에서 수행되는 경우에도 공정에 소모되는 에너지가 크며, 목분에서 추출물들이 발생하기 때문에 공정을 오염시키는 문제가 발생할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 상기 제조방법은 탄산칼슘이 표면에 부착된 목분을 물로 세척하여, 목분에 견고하게 부착되지 않은 탄산칼슘을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 단계 4까지 수행됨에 따라 탄산칼슘이 부착된 목분이 제조될 수 있으나, 목분에 부착되지 않은 일부 탄산칼슘이 존재할 수 있다. 이와 같이 일정수준 이상의 접착도로 탄산칼슘이 목분에 부착되지 않는 경우에는 추후 종이 제조시 탄산칼슘의 보류도가 떨어지고, 백색도가 고르지 않게 나타나는 문제가 발생할 수 있다.

이에, 본 발명에 따른 상기 제조방법은 이러한 문제를 방지하기 위하여, 부착되지 않는 탄산칼슘을 물로 세척하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 목분에 미부착된 탄산칼슘을 제거함과 동시에 목분에 부착된 탄산칼슘이 일정수준 이상의 접착도를 유지할 수 있도록 한다.

한편, 상기 제조방법에서는 중질탄산칼슘 (GCC. grounded calcium carbonate) 이나 경질탄산칼슘 (PCC. precipitated calcium carbonate) 등의 탄산칼슘을 직접 목분에 보류시키지 않고, 칼슘화합물과 이산화탄소 또는 탄산나트륨을 목분의 표면과 내부에서 반응시킴으로써 탄산칼슘을 형성시키고 있으며, 이를 통해 목분에 탄산칼슘을 부착한다.

일반적으로, 탄산칼슘은 물에 잘 녹지않는 특성이 있으며, 목분과 물속에서 결합하지 않고 따로 행동하는 것이 일반적이며, 이로인하여 탄산칼슘을 목분에 부착시키는 것은 용이하지 않은 문제가 있었다.

또한, 종래기술에 따르면 목분을 표백시켜서 백색도를 높여 사용할 수 있는데, 이러한 경우, 과산화수소와 같은 표백공정에 필요한 고가의 약품을 사용해야 하며, 표백공정에서 발생하는 목분 수율의 감소와 많은 공정비용을 예상할 수 있다.

이에, 본 발명에 따른 상기 제조방법에서는 이온성 고분자를 이용하여 칼슘화합물을 목분으로 부착시킨 후, 이산화탄소 또는 탄산나트륨을 도입하여 상기 칼슘화합물을 탄산칼슘으로 반응시켜 탄산칼슘이 부착된 목분을 제조하는 방법을 선택하였다. 이와 같이 칼슘화합물과 이산화탄소를 반응시켜 탄산칼슘을 목분의 표면에 부착시킴으로써, 높은 보류율과 백색도를 달성할 수 있으며, 표백된 목분을 사용하는 경우와 비교하여도 백색도를 한층 더 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은

이하, 본 발명에 따른 목분의 제조방법을 상세히 설명한다.

상기 단계 1의 목분은 목재를 나노수준까지 미분쇄하여 만든 입상의 목재분말이다. 이러한 목분은 종이 제조시에 사용될 수 있으며, 이 경우 천연 펄프의 사용량을 줄일 수 있어 종이의 제조 단가를 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있다.

이에, 본 발명에 따른 제조방법에서는 목분을 사용하여 종이를 제조하더라도, 제조되는 종이의 백색도가 일정 수준 이상으로 유지되도록 하기 위하여, 목분에 탄산칼슘을 부착시키고자 하였으며, 상기 단계 1에서는 종이 제조의 원료로서 사용될 수 있는 목분을 물에 희석시켜 목분 희석액을 제조한다.

본 발명에 따른 목분의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 목분 희석액에 경질탄산칼슘 (PCC) 또는 중질탄산칼슘(GCC)을 첨가하고 교반하는 단계이다.

상기 단계 2에서 첨가되는 탄산칼슘은 목분을 이용하여 종이를 제조하더라도, 종이의 백색도가 저하되는 것을 방지하기 위하여 선택된 물질이다.

상기, 탄산칼슘(CaCO₃)은 탄산 이온과 칼슘 이온이 만나 생성되는 흰색 물질로서, 본 발명에 따른 목분은 탄산칼슘이 부착됨에 따라 탄산칼슘의 고유색인 흰색을 나타낼 수 있고, 이를 종이의 제조에 이용함으로써 종이의 백색도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 상기 단계 2의 경질탄산칼슘 (PCC) 또는 중질탄산칼슘(GCC)은 목분 희석액의 제조에 사용된 건조목분에 대하여 0.5 내지 2배의 중량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 경질탄산칼슘 (PCC) 또는 중질탄산칼슘(GCC)의 첨가량이 이에 제한되는 것은 아니며, 불필요한 부산물이 발생되거나, 탄산칼슘의 부착량이 과도하게 적은 문제점이 발생하지 않는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 목분의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 탄산칼슘이 첨가된 목분 희석액에 이온성 고분자를 첨가하여 탄산칼슘과 목분을 부착하는 단계이다.

일반적으로, 탄산칼슘은 물에 잘 녹지않는 특성이 있으며, 목분과 물속에서 결합하지 않고 따로 행동하는 것이 보통이다. 즉, 단계 2에서 첨가된 탄산칼슘은 목분에 쉽게 부착되지 않고 희석액 내에서 자유로이 존재할 수 있다.

따라서, 상기 단계 2에서 첨가된 탄산칼슘을 목분으로 부착하기 위한 수단이 요구되며, 이에 상기 단계 3에서는 이온성 고분자를 목분 희석액에 첨가하여 탄산칼슘과 목분을 부착한다.

이때, 상기 단계 3에서 이온성고분자를 사용하는 것은 물속에서 항상 음이온을 띠는 목분과 일반적으로 물속에서 음이온을 띠는 경질탄산칼슘 (PCC) 또는 중질탄산칼슘(GCC)에 양이온성 고분자를 전기적으로 서로 부착시키기 위한 것으로,

상기 이온성 고분자의 종류와 첨가량, 목분과 PCC 또는 GCC의 상태에 따라 그 정도가 달라질 수 있으나, 적절한 이온성 고분자의 선택과 첨가량 조절을 통해 이온성 고분자를 사용하지 않는 경우보다 이온성 고분자를 사용하는 경우 탄산칼슘을 목분에 더욱 강한 강도로 부착시킬 수 있다.

탄산칼슘을 목분으로 용이하게 부착할 수 있다면, 상기 양이온성 고분자와 음이온성 고분자가 이에 제한되는 것은 아니다.

아울러, 상기 단계 3의 이온성 고분자는 목분에 대하여 0.01 내지 10 중량%의 비율로 첨가되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 범위 미만으로 이온성 고분자가 첨가되는 경우에는 고분자 첨가에 따른 탄산칼슘 부착 효과가 미흡한 문제가 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 과량의 고분자가 첨가됨에 따른 부산물이 대량으로 발생하는 문제가 있다.

상기 단계 3까지 수행됨에 따라 탄산칼슘이 부착된 목분이 제조될 수 있으나, 목분에 부착되지 않은 일부 탄산칼슘이 존재할 수 있다. 이와 같이 일정수준 이상의 접착도로 탄산칼슘이 목분에 부착되지 않는 경우에는 추후 종이 제조시 탄산칼슘의 보류도가 떨어지고, 종이의 강도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 본 발명은

상기 제조방법에 의해 제조되어 탄산칼슘이 부착된 목분를 제공한다.

목분은 목재를 나노수준까지 미분쇄하여 만든 입상의 목재분말로서, 목분을 종이 제조원료로서 사용할 경우 천연 펄프의 사용량을 줄일 수 있어 종이의 제조 단가를 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 종이 제조시 탈수 및 건조 비용을 줄일 수 있어 이산화탄소 배출과 환경오염을 방지하고 에너지를 절약할 수 있으며, 목분을 사용한 종이를 재사용할 경우에도 종이의 품질을 유지할 수 있다.

한편, 종이 제조시 천연 펄프만을 사용하여 종이를 제조하는 경우와 목분을 천연 펄프와 함께 사용하여 종이를 제조하는 경우를 비교하면, 목분을 사용하여 제조되는 종이는 벌크가 크게 향상되나, 백색도가 현저히 저하되는 단점이 발생한다. 즉, 목분을 사용함에 따라 비용적인 측면에서는 효과적일 수 있으나, 제조되는 종이의 백색도가 저하됨에 따라 종이의 품질이 저하되는 문제가 있었다.

반면, 본 발명에 따른 탄산칼슘이 부착된 목분은 종이의 제조원료로서 사용되더라도, 제조되는 종이의 백색도를 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 목분은 탄산칼슘이 부착됨에 따라 탄산칼슘의 고유색인 흰색을 나타낼 수 있고, 이를 종이의 제조에 이용함으로써 종이의 백색도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은

상기 탄산칼슘이 부착된 목분; 및

천연 펄프 또는 재생 펄프;를 포함하는 종이를 제공한다.

본 발명에 따른 상기 종이는 목분과, 천연 펄프 또는 재생 펄프를 포함하며, 특히 탄산칼슘이 부착된 목분을 포함함에 따라 천연 펄프 또는 재생 펄프의 일부를 목분으로 대체하였음에도 불구하고 종이의 백색도가 저하되지 않는 우수한 품질을 나타낼 수 있다. 또한, 종래의 일반적인 목분 및 표백된 목분이 사용된 종이와 비교하여 더욱 높은 백색도를 나타낼 수 있으며, 제조비용 절감 및 환경오염 방지 효과가 있다.본 발명에 따른 탄산칼슘이 부착된 목분을 재생 펄프와 혼합하여 사용하는 경우 재생 펄프의 백색도를 높이며, 탈수 및 건조에너지를 줄일 수 있고, 벌크를 높일 수 있는 장점이 있어서 재생 펄프로 만드는 종이제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

나아가, 재생 펄프의 백색도를 높이기 위해서는 유독성의 표백제와 형광물질을 사용할 수밖에 없어 고급 종이를 제조할 경우 재생 펄프의 함량을 늘릴 수 없는 단점이 있었다. 반면, 본 발명에 따른 종이는 탄산칼슘이 부착된 목분을 사용함에 따라 상기와 같은 재생 펄프의 단점을 극복하고 백색도가 우수한 특성이 있으며, 백색도를 높이기 위해 천연 펄프를 첨가하는 대신 탄산칼슘이 부착된 목분을 사용하여도 백색도를 높일 수 있어 가격경쟁력이 우수한 장점이 있다.

이때, 상기 종이는 1 내지 80 중량%인 목분; 및 20 내지 99 중량%인 천연 펄프 또는 재생 펄프를 포함할 수 있다.

종이의 원료로 사용되는 천연 펄프는 함량이 늘어날수록 백색도를 향상시킬 수 있는바, 천연 펄프만으로 종이를 제조하는 것이 백색도를 감안하였을 때, 가장 바람직하다 볼 수 있다. 그러나, 천연 펄프만을 이용하여 종이를 제조하는 경우에는 종이의 제조비용이 급격하게 상승하는 문제가 발생한다.

따라서, 종이의 제조비용 측면에서 저렴한 목분을 천연 펄프와 혼합하여 사용함으로써 종이를 제조하는 공정이 개발된 바 있으며, 이를 통해 종이의 제조비용을 낮출 수 있었다. 그러나, 상기 제조 공정에서 목분이 천연 펄프와 함께 사용됨에 따라 백색도가 저하되는 문제가 발생하였으며, 특히 목분의 사용량이 증가할수록 백색도가 더욱 저하되는 문제가 발생하였다.

한편, 목분이 사용됨에 따라 백색도가 저하되는 것을 방지하기 위하여, 목분을 표백한 후, 이를 종이 제조공정에 적용하는 방법이 개발된 바 있다. 그러나, 이와 같이 목분을 표백하는 경우에도 표백시 사용되는 약품의 비용으로 인하여 제조비용이 상승하고, 표백공정이 수행되더라도 실질적으로 종이의 백색도가 향상되는 정도가 크지 않은 문제가 있다. 아울러, 표백공정에 사용되는 유독한 화학약품은 환경오염을 일으키는 치명적인 단점이 있다.

이에, 본 발명에 따른 종이는 1 내지 80 중량%인 탄산칼슘이 부착된 목분; 및 20 내지 99 중량%인 천연 펄프 또는 재생 펄프를 포함하며, 바람직하게는 상기 목분을 5 내지 50 중량%의 함량으로 포함한다.

실질적으로, 본 발명에 따른 종이가 더욱 많은 목분을 포함할수록 천연 펄프의 사용량이 감소함에 따라 더욱 낮은 제조비용을 달성할 수 있다. 다만, 천연 펄프와 함께 사용되는 경우에는, 과량의 목분이 추가되면 오히려 백색도가 저하될 수도 있기 때문에, 본 발명에 따른 종이가 목분을 1 내지 80 중량%, 바람직하게는 5 내지 50 중량%의 함량으로 포함하도록 하였다.

아울러, 백색도가 상대적으로 낮은 재생 펄프와 함께 사용하는 경우, 탄산칼슘이 표면에 부착된 목분의 사용량이 늘어나면서 종이의 백색도가 향상될 수 있으므로 상대적으로 많은 양의 목분을 사용할 수 있지만, 종이강도의 문제가 발생하게 될 수 있으므로 80 중량%까지로 목분의 함량을 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은

탄산칼슘이 부착된 목분과, 천연 펄프 또는 재생 펄프를 혼합하는 단계(단계 1); 및

이하, 본 발명에 따른 종이의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 종이의 제조방법에 있어서, 단계 1은 탄산칼슘이 부착된 목분과, 천연 펄프 또는 재생 펄프를 혼합하는 단계이다.

일반적으로 종이의 제조원료로 사용되는 천연 펄프는 종이가 높은 백색도를 나타낼 수 있도록 할 수 있지만, 높은 가격으로 인하여 종이의 제조비용이 증가하는 문제가 있다. 이에, 가격적인 측면에서 유리한 목분을 혼합하여 종이를 제조하는 공정이 개발된 바 있으나, 목분이 첨가되는 함량이 늘어날수록 종이의 백색도가 저하되는 문제가 있었다.

또한, 재생 펄프의 경우, 백색도를 높이기 위해서 유독성의 표백제와 형광물질이 사용되었으며, 고급 종이를 제조할 경우 재생 펄프의 함량을 늘릴 수 없는 단점이 있었다.

이에, 본 발명에 따른 상기 단계 1에서는 탄산칼슘이 부착된 목분과, 천연 펄프 또는 재생 펄프를 종이의 원료로 이용하여 혼합한다. 상기 탄산칼슘은 흰색을 띄는 물질로써, 탄산칼슘 고유의 색인 흰색을 이용하여 제조되는 종이의 백색도를 향상시킬 수 있다.

이때, 상기 단계 1의 혼합은 탄산칼슘이 부착된 목분 1 내지 80 중량%, 및 천연 펄프 또는 재생 펄프를 20 내지 99 중량%의 비율로 수행될 수 있다.

종이 제조시 원료물질로 목분을 더욱 많이 이용할수록 천연 펄프 또는 재생 펄프의 사용량이 감소하여 종이의 제조비용을 낮출 수 있다. 그러나, 과량의 목분이 사용되는 경우에는 종이의 백색도가 저하될 수 있기 때문에, 상기 단계 1에서는 탄산칼슘이 부착된 목분을 1 내지 80 중량%의 함량으로 포함하도록 하였다.

또한, 목분의 함량을 최대한 80 중량%까지 제한하여, 종이의 강도를 일정량 확보 할 수 있도록 하였으며, 본 발명에 따른 탄산칼슘이 부착된 목분의 최대함량을 80 중량%로 하여 종이를 제조하였다. 목분의 함량을 80 중량%로 할 경우 천연 펄프 또는 재생 펄프의 함량을 감소시킬 수 있으며, 동시에 종이의 강도와 백색도를 유지하면서 제조 비용을 줄일 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 종이 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1의 혼합물을 초지기에 투입하여 종이를 제조하는 단계이다.

상기 단계 1에서 혼합된 목분과, 천연 펄프 또는 재생 펄프는 일반적인 종이 제조장치인 초지기에 투입되며, 상기 초기기를 통해 탄산칼슘이 부착된 목분, 및 천연 펄프 또는 재생 펄프를 포함하는 종이를 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 제조방법으로 제조되는 종이는 목분을 다량 포함함에 따라 낮은 제조비용으로 제조될 수 있으며, 목분의 표면에 탄산칼슘이 부착됨에 따라 탄산칼슘의 보류율이 현저히 높으며, 목분을 포함하더라도 백색도가 과도하게 저하되는 문제가 발생하지 않는다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 탄산칼슘이 부착된 목분의 제조 1

단계 1 : 건조된 목재를 갈아서 200 mesh 스크린에 통과시켜 목분을 제조하였으며, 제조된 목분을 물에 대하여 5 중량%의 농도로 희석시켜 목분 희석액을 제조하였다.

단계 2 : 상기 단계 1에서 제조된 목분 희석액으로 목분 건조중량에 대하여 0.83배의 중량비율로 수산화칼슘을 도입하고 30 ℃의 온도에서 교반하였다.

단계 3 : 상기 단계 2에서 도입된 수산화칼슘이 목분에 잘 부착되도록 먼저 양이온성 고분자인 폴리아크릴아미드(polyacrylamide, PAM., +5.0 meq. 분자량 500 내지 700만)를 목분중량대비 0.15 중량%의 비율로 첨가하였고, 다시 음이온성 고분자인 마이크로고분자(-3.0~-5.0 meq. 분자량 50만)를 목분중량대비 0.15 중량%의 비율로 첨가하여 수산화칼슘을 목분에 부착하였다.

단계 4 : 상기 단계 3에서 수산화칼슘이 부착된 목분의 희석액으로 이산화탄소를 도입하였으며, 교반을 수행하여 수산화칼슘과 이산화탄소를 반응시켜 탄산칼슘을 형성시켰다. 이때, 상기 교반을 통한 반응은 pH가 7.0으로 떨어지는 순간 중지하ㅇ였고, 이를 통해 탄산칼슘이 부착된 목분을 제조하였다.

<실시예 2> 탄산칼슘이 부착된 목분의 제조 2

상기 실시예 1의 단계 4가 수행된 후, 제조된 목분을 물로 세척하여 부착되지 않은 탄산칼슘을 제거한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄산칼슘이 부착된 목분을 제조하였다.

<실시예 3> 탄산칼슘이 부착된 목분의 제조 3

단계 2 : 상기 단계 1에서 제조된 목분 희석액으로 목분 건조중량에 대하여 1:1.5 의 비율로 약 2μm의 입자크기를 나타내는 경질탄산칼슘 (PCC)를 첨가하고, 교반하였다.

단계 3 : 상기 단계 2에서 경질탄산칼슘이 첨가된 목분 희석액으로 양이온성 고분자인 폴리아크릴아미드(polyacrylamide, PAM., +5.0 meq. 분자량 500 내지 700만)를 목분중량대비 0.15 중량%의 비율로 첨가하여 전기적 중성상태를 만들었으며, 이를 통해 탄산칼슘을 목분으로 부착하여 탄산칼슘이 부착된 목분을 제조하였다.

<실시예 4> 탄산칼슘이 부착된 목분을 포함하는 종이의 제조 1

단계 1 : 상기 실시예 1에서 제조된 목분과 천연 펄프를 30:70의 중량비로 혼합하였다.

단계 2 : 상기 단계 1에서 혼합된 목분 및 천연 펄프를 이용하여 종이시험법(ISO 5269/1)에 의거하여 수초지를 제조하였다. 단 표준 종이의 평량이 60g/m²이지만, 실험의 편이를 위해 평량이 80g/m²의 종이를 만들어 사용하였다.

<실시예 5> 탄산칼슘이 부착된 목분을 포함하는 종이의 제조 2

상기 실시예 1에서 제조된 목분과 천연 펄프를 40:60의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 수초지를 제조하였다.

<실시예 6> 탄산칼슘이 부착된 목분을 포함하는 종이의 제조 3

상기 실시예 1에서 제조된 목분과 천연 펄프를 50:50의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 수초지를 제조하였다.

<실시예 7> 탄산칼슘이 부착된 목분을 포함하는 종이의 제조 4

상기 실시예 2에서 제조된 목분과 천연 펄프를 30:70의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 수초지를 제조하였다.

<실시예 8> 탄산칼슘이 부착된 목분을 포함하는 종이의 제조 5

상기 실시예 2에서 제조된 목분과 천연 펄프를 40:60의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 수초지를 제조하였다.

<실시예 9> 탄산칼슘이 부착된 목분을 포함하는 종이의 제조 6

상기 실시예 2에서 제조된 목분과 천연 펄프를 50:50의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 수초지를 제조하였다.

<실시예 10> 탄산칼슘이 부착된 목분을 포함하는 종이의 제조 7

상기 실시예 3에서 제조된 목분과 천연 펄프를 30:70의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 수초지를 제조하였다.

<실시예 11> 탄산칼슘이 부착된 목분을 포함하는 종이의 제조 8

상기 실시예 3에서 제조된 목분과 천연 펄프를 40:60의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 수초지를 제조하였다.

<실시예 12> 탄산칼슘이 부착된 목분을 포함하는 종이의 제조 9

상기 실시예 3에서 제조된 목분과 천연 펄프를 50:50의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 수초지를 제조하였다.

대조군

표백침엽수 펄프와 표백활열수 펄프를 1:1로 혼합하고, 여수도가 500csf가 되도록 고해를 실시한 후, 종이시험법에 의거하여 80 g/m²의 수초지를 제조하였다.

<비교예 1>

단계 2 : 상기 단계 1에서 제조된 목분과 천연 펄프를 30:70의 중량비로 혼합하였다.

단계 3 : 상기 단계 2에서 혼합된 목분 및 천연 펄프를 이용하여 종이시험법(ISO 5269/1)에 의거하여 수초지를 제조하였다. 단 표준 종이의 평량이 60g/m²이지만, 실험의 편이를 위해 평량이 80g/m²의 종이를 만들어 사용하였다.

<비교예 2>

단계 3 : 상기 단계 2에서 수산화칼슘이 도입된 희석액으로 이산화탄소를 도입하였으며, 교반을 수행하여 수산화칼슘과 이산화탄소를 반응시킴으로써 탄산칼슘을 형성시켰으며, pH 7.0 으로 떨어지는 순간 반응을 중지하여 탄산칼슘이 부착된 목분을 제조하였다.

<비교예 3>

상기 비교예 2에서 탄산칼슘이 부착된 목분과 천연 펄프를 30:70의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 수초지를 제조하였다.

<비교예 4>

상기 비교예 2에서 탄산칼슘이 부착된 목분과 천연 펄프를 40:60의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 수초지를 제조하였다.

<비교예 5>

상기 비교예 2에서 탄산칼슘이 부착된 목분과 천연 펄프를 50:50의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 수초지를 제조하였다.

<실험예 1> 종이의 특성 분석

본 발명에 따른 목분을 포함하여 제조된 종이의 특성을 분석하기 위하여, 하기의 실험들을 수행하였다.

(1) 종이의 평량분석

본 발명에 따른 실시예들과, 비교예들에서 제조된 종이의 유효성을 평가하기 위하여, 제조된 종이들의 평량을 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

이때, 상기 평량은 가로 및 세로길이가 1 m인 종이의 질량을 측정함으로써 수행되었으며, 고급 복사용지로 사용되는 종이의 경우 약 75 내지 85 g/m²의 평량을 가져야 한다.

한편, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 대조군으로써 천연 펄프만을 사용하여 종이를 제조하는 경우 83.80 g/m²의 평량이 나타났다. 아울러, 본 발명에 따른 실시예 4 내지 12에서 제조된 종이의 경우 평균 약 83.80 g/m²의 평량을 나타내었으며,^,이는 대조군인 천연 펄프만을 사용하여 제조된 종이와 비교하여 큰 차이 없이 제조된 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 따라 제조된 탄산칼슘이 부착된 목분을 이용하여 종이를 제조하더라도 평량이 저하되는 문제없이 고급 복사용지로 사용될 수 있는 수준으로 종이를 제조할 수 있음을 알 수 있다.

(2) 종이의 백색도 분석

본 발명에 따른 실시예들과, 비교예들에서 제조된 종이의 유효성을 평가하기 위하여, 제조된 종이들의 백색도를 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

이때, 상기 백색도의 분석은 종이의 백색도 측정방법인 ISO 2470 방법을 통해 수행되었다.

하기 표 1에 나타낸 바와 같이 대조군으로써 천연 펄프만을 사용하여 종이를 제조하는 경우 백색도는 83.3%로 측정되었다. 한편, 본 발명에 따른 실시예 4 내지 12에서 제조된 고분자를 사용하여 제조된 탄산칼슘이 부착된 목분을 사용한 종이의 경우 평균적으로 약 54.9 %의 백색도를 나타내었다. 반면, 비교예 3 내지 5에서 고분자를 사용하지 않고 목분에 탄산칼슘을 형성시킨 목분을 경우에는 제조된 종이의 백색도가 평균 49.5%를 나타내었으며, 이를 통해 고분자를 사용하여 탄산칼슘이 부착된 목분의 제조하는 경우, 최종적으로제조되는 종이의 백색도가 약 5.4% 향상되는 것을 알 수 있다.

아울러, 비교예 1에서 일반적인 목분을 사용하여 제조된 종이의 경우에는 백색도가 42.1%로 나타났다. 즉, 천연 펄프만을 사용하는 제조된 종이와 비교하였을 때에는 백색도가 일부 저하되기는 하지만, 비교예 1의 종이(탄산칼슘이 부착되지 않은 목분을 30% 포함)와 비교하였을때 동일 첨가량에서 평균 약 12.8%의 백색도 향상이 있음을 알 수 있다.

이를 통해, 본 발명에 따라 제조된 탄산칼슘이 포함된 목분을 사용하여 종이를 제조하는 경우 백색도를 현저히 향상시킬 수 있으며, 특히 고분자를 이용하여 탄산칼슘을 목분에 직접 부착시킬 경우, 수산화칼슘을 목분에 미리 부착시킨 후 이산화탄소와 반응시키는 경우보다 더욱 높은 백색도를 발현시킬 수 있는 목분을 제조할 수 있음을 확인하였다.

(3) 종이의 열단장 분석

본 발명에 따른 실시예들과, 비교예들에서 제조된 종이의 유효성을 평가하기 위하여, 제조된 종이들의 열단장을 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.

열단장은 종이의 인장 강도를 표시하는 표시방법의 일종으로, 상기 열단장은종이를 규정 치수로 자른 시험편의 끝을 고정시키고, 한쪽 끝으로 하중을 점점 늘려가며 잡아당겼을 때, 끊어지는 시점에서의 종이 길이를 측정함으로써 수행하였다 (ISO 1924-2).

표 1에 나타낸 바와 같이, 천연 펄프만으로 종이를 제조하는 대조군의 경우 열단장은 5.49km로 측정되었으며, 본 발명에 따른 실시예 4 내지 12에서 제조된 종이의 경우 평균 약 1.80km의 열단장을 나타내었다. 아울러, 비교예 3 내지 5에서 제조된 종이들은 평균 약 1.80km 범위의 열단장을 나타내었다.

상기 결과를 통해 본 발명에 따른 고분자를 사용하여 제조된 탄산칼슘이 부착된 목분을 사용하여 종이를 제조하더라도 단순히 탄산칼슘이 부착된 목분과 비교하여 열단장에 있어서도 저하되지 않는 것을 알 수 있다.

또한, 목분만을 30 중량% 첨가하여 제조된 비교예 1의 종이과 비교하여도 동일 함량의 목분을 포함하는 실시예 4의 종이는 더욱 열단장이 높고, 백색도 역시 14% 이상 우수함을 알 수 있다.

(4) 보류율 평가

본 발명에 따른 실시예들과, 비교예들에서 제조된 종이의 유효성을 평가하기 위하여, 제조된 종이들의 보류율을 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.

이때, 상기 보류율은 제조된 수초지의 탄산칼슘함량을, 목분과 펄프를 혼합한 종이원료의 탄산칼슘함량으로 나눈 값을 백분율로 나타낸 값으로, 목분과 펄프가 혼합된 종이원료로 수초지를 만들 때에 탄산칼슘은 그 크기가 와이어 구멍보다 작기 때문에 섬유에 부착되지 못한 탄산칼슘은 상당부분 와이어 구멍으로 빠져나가서 탄산칼슘의 보류율이 떨어지게 된다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 3 내지 5의 경우 종이의 보류율이 평균 약 65.6%를 나타내었다. 반면, 실시예 4 내지 6의 종이는 평균 보류율이 93.1% 에 이르는 것을 알 수 있다.

즉, 탄산칼슘이 부착된 목분을 제조시 고분자를 사용하는 것이 보류율 향상에 매우 큰 역할을 하는 것을 알 수 있으며, 상기 결과를 통해 본 발명의 제조방법에 따라 고분자를 이용하여 탄산칼슘이 부착된 목분을 제조하는 경우, 보류율 향상 효과가 있음을 확인할 수 있다.

한편 실시예 7 내지 9의 종이는 탄산칼슘이 포함된 목분을 세척한 후 사용한 것으로서, 실시예 4 내지 6의 종이와 비교하여 동일 또는 미세한 차이로 보류율이 향상되는 것을 알 수 있다. 즉, 보류율 향상과 관련해서는 목분을 세척하는 공정이 큰 의미가 없음을 알 수 있다.

나아가, 실시예 10 내지 12의 종이는 경질탄산칼슘을 고분자를 이용하여 목분에 직접 부착시킨 후 이를 원료로서 사용한 것으로서, 고분자를 이용하여 칼슘화합물을 목분에 부착시켜 사용한 실시예 4 내지 6의 종이와 비교하여 백색도와 보류율이 다소 높았지만, 열단장이 상대적으로 낮은 것을 알 수 있다. 하지만, 비교예 1의 종이와 비교하였을 때 백색도가 약 18% 높기 때문에, 백색도와 탄산칼슘의 보류율이 가장 중요한 종이의 원료로서 고분자를 이용하여 탄산칼슘이 직접 부착된 목분을 충분히 사용할 수 있음을 알 수 있다.

샘플이름		평량 (g/m²)	백색도 (%)	열단장 (km)	탄산칼슘 보류율 (%)
대조군	침엽수 활엽수 펄프 1:1, 500 CSF	83.8	83.3	5.49	-
비교예 1	목분이 포함된 종이 30%	84.1	42.1	2.67	-
비교예 3	탄산칼슘목분 30%	80.7	52.5	2.81	61.9
비교예 4	탄산칼슘목분 40%	81.9	49.5	1.70	66.9
비교예 5	탄산칼슘목분 50%	80.4	46.4	1.01	67.8
실시예 4	고분자탄산칼슘목분 30%	84.6	56.5	3.09	92.5
실시예 5	고분자탄산칼슘목분 40%	84.6	54.3	1.96	94.0
실시예 6	고분자탄산칼슘목분 50%	84.9	52.3	1.24	92.9
실시예 7	세척된 고분자탄산칼슘목분 30%	83.5	54.7	2.54	95.0
실시예 8	세척된 고분자탄산칼슘목분 40%	83.0	52.1	1.82	93.6
실시예 9	세척된 고분자탄산칼슘목분 50%	83.6	50.3	1.33	94.0
실시예 10	고분자 경질탄산칼슘 목분 30%	83.0	59.9	2.06	96.2
실시예 11	고분자 경질탄산칼슘 목분 40%	85.2	57.9	1.23	96.7
실시예 12	고분자 경질탄산칼슘 목분 50%	81.7	56.5	1.08	96.1

Claims

탄산칼슘이 부착된 목분; 및
천연 펄프 또는 재생 펄프;를 포함하는 종이에 있어서,
상기 목분은,
목분을 물에 희석시켜 목분 희석액을 제조하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 제조된 목분 희석액에 칼슘 화합물을 도입하고 교반하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 칼슘 화합물이 도입된 목분 희석액에 이온성 고분자를 첨가하여 칼슘화합물과 목분을 부착하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 칼슘화합물이 부착된 목분 희석액에 이산화탄소 또는 탄산나트륨을 도입한 후 교반하는 단계(단계 4);를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 종이.
탄산칼슘이 부착된 목분; 및
천연 펄프 또는 재생 펄프;를 포함하는 종이에 있어서,
상기 목분은,
목분을 물에 희석시켜 목분 희석액을 제조하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 제조된 목분 희석액에 경질탄산칼슘(PCC) 또는 중질탄산칼슘(GCC)을 첨가하고 교반하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 탄산칼슘이 첨가된 목분 희석액에 이온성 고분자를 첨가하여 탄산칼슘과 목분을 부착하는 단계(단계 3);를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 종이.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 단계 1의 목분은 물에 대하여 0.1 내지 20 중량%의 농도로 희석되는 것을 특징으로 하는 종이.
제1항에 있어서,
상기 단계 2의 칼슘 화합물은 수산화칼슘, 염화칼슘, 황산칼슘 및 인산칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 칼슘화합물인 것을 특징으로 하는 종이.
제1항에 있어서,
상기 단계 2의 칼슘화합물은 수산화칼슘, 염화칼슘, 황산칼슘 및 인산칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 칼슘화합물과,
경질탄산칼슘 (PCC) 또는 중질탄산칼슘(GCC)을 포함하는 것을 특징으로 하는 종이.
제1항에 있어서,
상기 단계 3의 이온성 고분자는 목분에 대하여 0.01 내지 10 중량%의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 하는 종이.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이온성 고분자는 음이온성 고분자, 양이온성 고분자 또는 음이온성 고분자 및 양이온성 고분자 모두인 것을 특징으로 하는 종이.
제7항에 있어서,
상기 양이온성 고분자는 폴리아미도아민-에피할로하이드린 중합체, 폴리알킬디알릴아민-에피할로하이드린 중합체, 폴리에틸렌이민, 폴리아크릴아미드, 폴리아민, 폴리비닐아민 및 양이온성 전분으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는 종이.
제7항에 있어서,
상기 음이온성 고분자는 다당류, 단백질, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 셀룰로즈 유도체, 에폭시아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리에스테르아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트, 폴리올레핀 분산액, 폴리아미드, 비닐 공중합체 및 폴리아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는 종이.
제1항에 있어서,
상기 단계 4의 교반은 5 내지 80 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 종이.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 방법은 탄산칼슘이 표면에 부착된 목분을 물로 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 종이.
삭제
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 종이는 1 내지 80 중량%인 목분; 및
20 내지 99 중량%인 천연 펄프 또는 재생 펄프를 포함하는 것을 특징으로 하는 종이.
탄산칼슘이 부착된 목분과, 천연 펄프 또는 재생 펄프를 혼합하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1의 혼합물을 초지기에 투입하여 종이를 제조하는 단계(단계 2);를 포함하되, 상기 단계 1의 목분은
목분을 물에 희석시켜 목분 희석액을 제조하는 단계(단계 a);
상기 단계 a에서 제조된 목분 희석액에 칼슘 화합물을 도입하고 교반하는 단계(단계 b);
상기 단계 b에서 칼슘 화합물이 도입된 목분 희석액에 이온성 고분자를 첨가하여 칼슘화합물과 목분을 부착하는 단계(단계 c); 및
상기 단계 c에서 칼슘화합물이 부착된 목분 희석액에 이산화탄소 또는 탄산나트륨을 도입한 후 교반하는 단계(단계 d);를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 종이의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 단계 1의 혼합은 탄산칼슘이 부착된 목분 1 내지 80 중량%; 및
천연 펄프 또는 재생 펄프 20 내지 99 중량%의 비율로 수행되는 것을 특징으로 하는 종이의 제조방법.