KR101625408B1 - 저점도 변성전분 제조방법, 그에 의해 제조된 저점도 변성전분, 그 변성전분을 포함하는 종이 표면 사이징용 조성물 및 그 조성물로 표면 처리된 종이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화제와 에스테르화제를 이용하여 전분을 연속적으로 변성시켜 저점도 변성전분을 제조하는 방법, 그에 의해 제조된 저점도 변성전분, 그 변성전분을 포함하는 종이 표면 사이징용 조성물 및 그 조성물로 표면 처리된 종이에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조된 변성전분은 종이 제조시 표면 사이징 공정에서 사용되어 온 기존의 산화전분에 비하여 호화(cooking) 후 유동성 및 점도의 경시 안정성이 우수하고, 점도가 현저히 낮기 때문에, 이를 종이 표면 사이징용 액체 조성물에 유효성분으로 사용시 조성물의 고형분 함량(즉, 전분 농도)을 증가시킬 수 있고, 따라서 종이 표면에 동일한 양의 전분 도포시 증발시켜야 하는 수분의 양을 대폭 줄일 수 있기 때문에 종이 건조시 에너지 요구량을 감소시킬 수 있다.

Description

저점도 변성전분 제조방법, 그에 의해 제조된 저점도 변성전분, 그 변성전분을 포함하는 종이 표면 사이징용 조성물 및 그 조성물로 표면 처리된 종이{METHOD FOR PREPARING MODIFIED STARCH WITH LOW VISCOSITY, MODIFIED STARCH WITH LOW VISCOSITY PREPARED THEREBY, COMPOSITION COMPRISING THE MODIFIED STARCH FOR PAPER SURFACE SIZING, AND PAPER HAVING A SURFACE TREATED WITH THE COMPOSITION}

본 발명은 산화제와 에스테르화제를 이용하여 전분을 연속적으로 변성시켜 저점도 변성전분을 제조하는 방법, 그에 의해 제조된 저점도 변성전분, 그 변성전분을 포함하는 종이 표면 사이징용 조성물 및 그 조성물로 표면 처리된 종이에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조된 변성전분은 종이 제조시 표면 사이징 공정에서 사용되어 온 기존의 산화전분에 비하여 호화(cooking) 후 유동성 및 점도의 경시 안정성이 우수하고, 점도가 현저히 낮기 때문에, 이를 종이 표면 사이징용 액체 조성물에 유효성분으로 사용시 조성물의 고형분 함량(즉, 전분 농도)을 증가시킬 수 있고, 따라서 종이 표면에 동일한 양의 전분 도포시 증발시켜야 하는 수분의 양을 대폭 줄일 수 있기 때문에 종이 건조시 에너지 요구량을 감소시킬 수 있다.

종이 표면 사이징 공정은 종이의 표면 개질 및 강도 향상을 위하여 건조된 지필에 표면 사이징 액을 도포하는 공정으로, 산업용지(예컨대, 포장자재인 판지, 백판지, 라이너지 등)를 비롯한 제지 분야에서 널리 사용되고 있다. 종이 표면 사이징 공정에서 가장 많이 사용되는 물질은 전분이며, 전분을 이용한 표면 사이징 액은 지필의 건조 공정 이후에 사이즈 프레스를 이용하여 도포된다. 종이에 도포되는 표면 사이징용 전분의 양은 종이 전체 건조 중량의 2～5% 정도로, 이는 제지시 펄프 섬유를 제외한 부원료 중 충전제와 더불어 가장 많은 양이다.

전분을 이용한 표면 사이징 액에 있어서 가장 일반적으로 사용되는 것은 변성 전분이다. 전분은 냉수에 불용성이므로 표면 사이징용으로 사용하기 위해서는 전분 슬러리에 열을 가하여 전분을 호액상으로 전환하여 사용하는데, 변성을 거치지 않은 일반 전분은 중합도 800 이상의 고분자 물질로 호액의 점도가 높고 노화 발생이 심하여 표면 사이징 공정에 사용하기에 어려우므로, 분자량을 감소시키는 등의 변성 처리를 거친 전분의 사용이 필요한 것이다.

전분의 분자량을 감소시키기 위한 변성처리에는 주로 산화반응이 이용되어 왔다. 산화 전분은 취급이 용이하고 우수한 호화 안정성을 지니고 있을 뿐 아니라 내부결합강도를 증대시키는 등의 장점이 있지만, 전분 호액이 지필 내로 깊게 침투하므로 불투명도 감소가 크고 지절 발생 위험이 높은 단점을 가지고 있다.

표면 사이징 액에 사용되는 전분 호액의 고형분을 높이면, 종이 지필내의 전분 침투가 줄어들고 종이 표면에 잔류하는 전분의 양이 증가되어 공극률이 증가되기 때문에 불투명도가 상승하는 등의 유리한 효과가 있다. 그러나 산화전분 호액의 고형분을 증가시킬 경우, 호액의 점도가 함께 증가하여 종이로 도포되는 전분량 조절이 어렵고, 쉽게 노화가 발생하며, 전분의 경시 안정성 저하로 인해 사이징 액의 점도 상승이 발생한다.

대한민국 등록특허 제10-0204288호에는 전분에 산화보조제인 과황산염, 차아염소산칼슘, 차아염소산나트륨, 과산화수소수 또는 과산화벤조일 등을 혼용하여 첨가하고, 방사선 조사를 병행함으로써, 우수한 점도 안정성을 유지하고, 우수한 색도 및/또는 적은 거품발생량을 가지는 변성전분 제조방법이 기재되어 있다. 하지만, 이 방법으로 변성 전분을 제조하려면 습식 반응과 건식 반응이 모두 필요하기 때문에, 이를 수행하기 위해서는 습식 반응 설비에 더하여 방사선 조사를 포함한 건식 반응 설비가 추가되어야 하며, 이는 상당한 설비 비용을 초래한다.

한편, 표면 사이징을 위한 전분 호액의 도포로 인하여 함수율이 증가한 지필에 대해서는 건조 과정이 추가로 요구된다. 건조는 통상 초지기 건조공정에서 스팀을 사용하여 수행된다. 이 때, 동일한 도포량 조건에서 호액의 농도(즉, 고형분 함량)를 보다 높일 수 있다면 증발시킬 수분량을 줄일 수 있고, 이에 따라 물을 증발시키기 위하여 필요한 에너지의 소모량(즉, 건조 공정에서의 스팀 사용량)을 줄일 수 있다. 예를 들어, 5g의 전분을 도포하기 위해서 고형분 함량이 10%인 호액 50g을 사용하면 45g의 물이 지필에 함께 도포되나, 고형분 함량을 15%로 증가시키면 도포되는 호액의 총량을 약 33.3g으로 줄일 수 있고 이에 따라 증발시켜야 할 물의 양이 약 28.3g으로 줄게 되므로, 약 16.7g의 물을 증발시키기 위하여 필요한 에너지를 절약할 수 있다. 즉, 고형분 함량 10% 호액 사용시 건조 에너지의 1/3이 절약될 수 있는 것이다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0046279호에는 전분액을 차아염소산나트륨(제1산화제) 및 과황산염(제2산화제)로 연속 처리하여 산화전분을 제조하는 방법이 기재되어 있으며, 이 방법으로 제조된 산화전분의 호액은 기존의 산화전분 호액 대비 점도가 낮아 고형분 함량을 보다 높일 수 있다. 그러나, 이 방법에 있어서, 기존의 산화전분 호액과 동일한 점도를 유지하면서 얻을 수 있는 고형분 함량은 최대 13% 정도에 그치는 한계가 있다.

따라서, 전분 호액의 고형분 함량을 상당량 증가시켜도 낮은 점도 및 우수한 안정성을 나타낼 수 있어 종이 표면 사이징에 사용되기에 적합한 변성전분을 제조할 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 호액의 점도가 낮고 점도의 경시 안정성이 우수하여, 표면 사이징 액의 전분 농도를 기존의 산화전분 대비 현저히 증가시킬 수 있는 변성전분 및 그 제조 방법, 그를 포함하는 종이 표면 사이징용 조성물, 및 그 조성물로 표면 처리된 종이를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, (1) 전분과 물을 혼합하여 전분액을 제조하는 단계; (2) 상기 전분액에 산화제를 첨가하여 전분을 산화시키는 단계; (3) 상기 (2)단계의 결과액에 에스테르화제를 첨가하여 산화된 전분을 추가로 변성시키는 단계; 및 (4) 상기 (3)단계의 결과액으로부터 수분을 제거하는 단계를 포함하는, 변성전분의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 변성전분 제조방법에 의해 제조되며, 고형분 농도 15중량% 기준으로 호액의 점도(50℃)가 30 cps 이하인, 저점도 변성전분이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 변성전분 제조방법에 의해 제조된 변성전분을 포함하는 종이 표면 사이징용 조성물이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 종이 표면 사이징용 조성물로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 종이가 제공된다.

본 발명에 따라 제조된 변성전분은 종이 제조시 표면 사이징 공정에서 사용되어 온 기존의 산화전분에 비하여 호화(cooking) 후 유동성 및 점도의 경시 안정성이 우수하고, 점도가 현저히 낮기 때문에, 이를 종이 표면 사이징용 액체 조성물에 유효성분으로 사용시 조성물의 고형분 함량(즉, 전분 농도)을 현저히 증가시킬 수 있고, 따라서 종이 표면에 동일한 양의 전분 도포시 증발시켜야 하는 수분의 양을 대폭 줄일 수 있기 때문에 종이 건조시 에너지 요구량을 감소시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 변성전분 제조방법은 (1) 전분과 물을 혼합하여 전분액을 제조하는 단계; (2) 상기 전분액에 산화제를 첨가하여 전분을 산화시키는 단계; (3) 상기 (2)단계의 결과액에 에스테르화제를 첨가하여 산화된 전분을 추가로 변성시키는 단계; 및 (4) 상기 (3)단계의 결과액으로부터 수분을 제거하는 단계를 포함하는 습식 공정이다.

본 발명의 변성전분 제조방법의 (1)단계에서 사용되는 전분으로는 일반 전분, 예컨대, 옥수수, 찰옥수수, 타피오카, 감자, 고구마, 쌀, 소맥 등의 전분을 들 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전분으로는 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 찰감자 전분, 고구마 전분, 쌀 전분, 밀 전분 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 상기 전분액의 전분 농도에는 특별한 제한이 없으며, 예컨대, 10~50중량% 농도 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다.

본 발명의 변성전분 제조방법에서는, 상기 (1)단계에서 제조된 전분액에 산화제를 첨가하여 전분을 산화시키는 반응을 수행한다[제(2)단계]. 상기 산화제로는 전분의 산화에 통상 사용되는 산화제를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 산화제로는 차아염소산나트륨, 과산화수소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 차아염소산나트륨을 사용할 수 있다. 상기 산화제는, 산화제 내 유효 원소(차아염소산나트륨의 경우 염소, 과산화수소의 경우 산소)의 중량을 기준으로, 사용된 전분액 내의 전분 고형분 100중량%에 대하여 바람직하게는 1 내지 6중량%, 보다 바람직하게는 2 내지 4중량%, 보다 더 바람직하게는 2.5 내지 3.5중량%의 양으로 사용될 수 있다. 산화제의 사용량이 상기한 기준으로 1중량% 미만이면 산화 반응된 전분의 호화시에 표면 사이징 액의 점도가 높아져 종이 제조 공정에 적용되기 어려울 수 있고, 6중량%를 초과하면 산화반응 결과물의 탈수성이 급격히 저하되고, 발생되는 폐수의 COD(화학적 산소 요구량)가 증가하여 생산효율이 떨어지고 폐수 처리 비용이 상승하는 문제가 발생할 수 있다.

상기 산화제에 의한 전분의 산화 반응은, 이에 한정되는 것은 아니나, 구체적으로는 30℃ 내지 50℃, pH 8 내지 12의 반응 조건 하에서 1시간 내지 6시간, 바람직하게는 2시간 내지 4시간 동안 수행될 수 있다. 산화 반응의 pH를 8 내지 12로 유지하면 반응 효율성 및 안정성 측면에서 바람직하다. 산화 반응 시간의 경우 상기보다 길어져도 정상적인 반응의 완료에는 문제가 없으며, 다만 공정시간이 길어지는 단점이 있을 수 있다.

본 발명의 변성전분 제조방법에서는, 상기 (2)단계의 전분의 산화 반응 결과액에 에스테르화제를 첨가하여 산화된 전분을 추가로 변성시키는 반응을 수행한다[제(3)단계]. 상기 에스테르화제로 바람직하게는, 아세트산, 아크릴산, 무수 말레인산, 푸마르산, 이타콘산, 비닐 아세테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 무수 말레인산, 비닐 아세테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 상기 에스테르화제는, 사용된 전분액 내의 전분 고형분 100중량%에 대하여 바람직하게는 0.01 내지 2중량%, 보다 바람직하게는 0.05 내지 1.5중량%, 보다 더 바람직하게는 0.1 내지 1.5중량%, 가장 바람직하게는 0.3 내지 1중량%가 사용될 수 있다. 에스테르화제의 사용량이 상기한 기준으로 0.01중량% 미만이면 전분의 호화 후 호액의 노화가 빠르게 진행되어 호화된 전분의 점도 경시안정성이 떨어질 수 있으며, 2중량%를 초과하면 제조 원가가 상승하여 바람직하지 않다.

상기 에스테르화제에 의한 산화전분의 변성 반응은, 이에 한정되는 것은 아니나, 구체적으로는 30℃ 내지 50℃, pH 8 내지 12(보다 바람직하게는 pH 7 내지 10)의 반응 조건 하에서 10분 내지 3시간, 바람직하게는 30분 내지 1시간 동안 수행될 수 있다. 에스테르화 반응은 앞서 수행된 산화 반응과 상기 범위 내에서 동일하거나 상이한 조건으로 수행될 수 있다. 에스테르화 반응시의 온도가 30℃ 미만이면 반응이 잘 일어나지 않아 반응효율이 낮아질 수 있고, 50℃를 초과하면 슬러리 내의 전분호화가 일어나서 점도가 높아지고 탈수가 잘되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 한편, 에스테르화 반응의 pH를 7 내지 10으로 유지하면 반응 효율성 및 안정성 측면에서 바람직하며, 에스테르화 반응 시간의 경우 상기보다 길어져도 정상적인 반응의 완료에는 문제가 없으며, 다만 공정시간이 길어지는 단점이 있을 수 있다.

본 발명의 변성전분 제조방법의 바람직한 일 구체예에서는, 상기 (2)단계의 전분의 산화 과정에 이어서, 연속적으로, (2)단계의 결과액에 에스테르화제를 첨가하여 산화된 전분을 추가로 변성시키는 제(3)단계의 에스테르화 과정을 수행한다. 여기서 ‘제(2)단계의 산화 과정과 제(3)단계의 에스테르화 과정이 연속적으로 수행된다’는 것은, 전분액에 산화제와 에스테르화제가 동시에 투입되지 않고 순차적으로 투입됨을 의미하는 것이지, 산화 과정과 에스테르화 과정이 반드시 시간적으로 중단없이 수행되어야 함을 의미하는 것은 아니다.

본 발명의 변성전분 제조방법에서는, 상기 (3)단계의 에스테르화 반응 결과액으로부터 수분을 제거한다[제(4)단계]. 이 때, 상기 (3)단계 후 (4)단계 전에, (3)단계의 결과액에 대하여 임의로 정제 과정을 수행 할 수도 있다. (4)단계에서의 수분의 제거는 탈수 및/또는 건조 공정을 통하여 수행할 수 있다. 탈수 공정에는 진공탈수, 원심탈수, 압축탈수 등의 일반적인 방법을 사용할 수 있고, 바람직하게는 진공탈수 또는 원심탈수를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 건조 공정에는 열풍건조, 냉풍건조, 드럼건조, 진공건조, 적외선건조, 진공건조, 고주파건조, 초음파건조 등의 일반적인 방법을 사용할 수 있고, 바람직하게는 열풍건조를 사용할 수 있으나, 역시 이에 제한되는 것은 아니다. 수분의 제거를 위해서는 상기 탈수 공정과 건조 공정 중 어느 하나가 수행되거나, 또는 양자 모두 수행될 수 있으며, 각 공정의 수행 여부 및 구체적 수단은 효과적인 수분 제거를 위하여 적절히 선택될 수 있다.

상기 수분 제거 단계는 최종 결과물(즉, 산화 및 에스테르화를 거친 변성 전분 제품) 내의 수분 함량이 5 내지 20중량% 범위 내로 될 때까지 수행하는 것이 좋다. 이 수분 함량 수준은 일반적으로 당 업계에서 사용되는 함량 수준이다. 최종 결과물 내의 수분 함량이 20중량%를 초과하면 보관시 뭉침 현상이 발생할 수 있고, 5중량% 미만이면 건조 비용이 많이 들고, 분진 발생이 심해지는 문제가 있을 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 변성전분 제조방법에 따라 제조된 변성 전분의 호액은, 종래의 산화 전분(원료 전분을 100% 산화제만으로 처리하여 얻어진 것) 호액과 비교시 동일 농도에서 보다 낮은 점도를 나타내며, 이는 동일한 점도에서 기존의 산화 전분 호액보다 고형분 함량을 더 늘릴 수 있음을 의미한다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 변성 전분을 제지 공정 중에 종이 표면 사이징용 조성물에 적용하면, 기존에 사용되던 사이징용 조성물 점도를 유지하면서도 포함된 전분 고형분 함량을 더욱 늘릴 수 있어서, 표면 처리된 종이의 강도를 향상시킬 수 있고, 제지 공정에서 종이의 건조에 필요한 에너지 사용량도 저감시키는 효과를 얻을 수 있다는 이점이 있다.

이러한 효과는 제지 공정에서 표면 사이징 액의 농도를 올리고자 하는 주 목적에 부합하는 것이다. 즉, 표면 사이징 액의 농도(즉, 변성 전분 고형분 함량)를 올리게 되면 동일량의 전분을 종이에 도포할 때 종이로 재흡수되는 물의 양을 줄일 수 있기 때문에 제지공정의 사이즈 프레스에서 종이가 끊어지는 지절의 원인을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 지필의 건조를 위한 스팀 사용량을 줄여 에너지 절감 효과가 크다는 이점을 얻을 수 있다. 예를 들어, 종이 제품 1톤당 40kg의 전분을 적용하기 위해서, 기존 산화 전분(호액 농도: 12%)을 사용하면 종이로 전이되는 표면 사이징 액의 총량은 333.3kg이 되는 반면, 본 발명의 변성 전분(호액 농도: 16%까지 가능)을 사용하면 종이로 전이되는 표면 사이징 액의 총량은 250.0kg이 된다. 따라서, 본 발명의 변성 전분을 사용하는 경우, 상기 표면 사이징 액 총량간의 차이인 수분 약 83.3kg을 덜 증발시켜도 되므로 사이즈 프레스 이후의 건조 공정에 소요되는 건조 에너지를 약 7% 이상 줄일 수 있는 우수한 효과가 있으며, 이는 에너지 다소비산업인 제지산업에서 에너지를 크게 절감할 수 있는 효과라는 점에서 특히 바람직한 것이다.

따라서, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 변성전분 제조방법에 의해 제조된 저점도 변성전분이 제공된다. 본 발명의 특히 바람직한 구체예에 따른 저점도 변성전분은, 고형분 농도 15중량% 기준으로 호액의 점도(50℃)가 30 cps 이하(예컨대, 10 cps 내지 30 cps), 보다 바람직하게는 28 cps 이하, 보다 더 바람직하게는 25 cps 이하이다.

또한 바람직하게는, 본 발명의 저점도 변성전분은, 고형분 농도 10중량% 기준으로 호액의 점도(50℃)가 10 cps 이하(예컨대, 1 cps 내지 10 cps), 보다 바람직하게는 8 cps 이하, 보다 더 바람직하게는 7 cps 이하이다.

본 발명에 있어서 상기 호액의 점도는, 전분을 해당 고형분 함량이 되도록 물로 희석한 후 95℃에서 30분간 가온하여 제조된 호액에 대해 50℃에서 Brookfield 저전단 점도계(Brookfield Engineering Inc. Florida)를 이용하여 측정한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 변성전분 제조방법에 의해 제조된 변성전분을 포함하는 종이 표면 사이징용 조성물 및 이 종이 표면 사이징용 조성물로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 종이가 제공된다. 본 발명의 종이 표면 사이징용 조성물에 포함되는 본 발명의 변성전분 함량은, 조성물 총중량을 기준으로 바람직하게는 10 내지 16중량%, 보다 바람직하게는 12 내지 16중량%, 보다 더 바람직하게는 14 내지 16중량%이다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

[ 실시예 ]

산화전분 A0 및 A1의 제조

일반 옥수수 전분액(㈜삼양제넥스, 40중량% 농도)에 산화제인 차아염소산나트륨을 하기 표 1에 나타낸 양으로 투입하고, 반응 온도 45℃, 반응 pH 10, 반응시간 3시간 조건에서 습식공정으로 산화반응을 수행한 뒤, 습식 산화 반응의 결과 전분액을 탈수하고 열풍건조하여 수분함량이 10중량%인 산화전분 A0 및 A1을 제조하였다.

변성전분 A2 내지 A5의 제조

일반 옥수수 전분액(㈜삼양제넥스, 40중량% 농도)에 산화제인 차아염소산나트륨을 하기 표 1에 나타낸 양으로 투입하고, 반응 온도 45℃, 반응 pH 10, 반응시간 3시간 조건에서 습식공정으로 산화반응을 수행하였다. 산화 반응 종료 후, 결과액에 3중량% 가성소다 용액을 첨가하여 pH를 9.0으로 맞추고, 연속적으로 하기 표 1에 나타낸 종류 및 양의 에스테르화제를 산화반응 결과액에 첨가한 후, 반응온도 45℃에서 30분 동안 혼합하여 에스테르화 반응을 수행함으로써 산화된 전분을 변성시켰다. 변성 반응 후에 결과액을 진공탈수하고, 50℃ 열풍건조기에서 24시간 동안 건조시켜서 수분함량이 5내지 10중량%인 변성 전분 A2 내지 A5를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 전분 A0 내지 A5의 점도는 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 제조된 전분을 고형분 함량이 10중량% 또는 15 중량%가 되도록 물로 희석한 후, 95℃에서 30분 동안 가온하여 호액으로 제조하고, 제조된 호액에 대하여 50℃에서 Brookfield 저전단 점도계(Brookfield Engineering Inc. Florida)를 이용하여 점도를 측정하였다. 점도 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 차아염소산나트륨만을 3.5중량% 사용한 A0에 비하여, 산화제의 양을 줄이고 줄어든 양 만큼의 에스테르화제를 사용한 A2 내지 A5의 점도가 더 낮았다. 특히, A2 및 A4는 차아염소산나트륨을 7.0중량% 사용한 A1에 비해서도 낮은 점도를 나타내었다.

한편, 제조된 전분의 시간에 따른 점도변화를 알아보고자 다음과 같은 시험을 수행하였다. 종래의 차아염소산나트륨만 적용한 산화전분 A0 및 A1과, 본 발명에 따라 산화반응 후 연속적으로 에스테르화 반응을 실시한 변성전분 A2 및 A4를 각각, 고형분 15중량%의 농도로 희석하여 95℃에서 30분간 호화한 후, 50℃에서 시간 변화에 따른 전분의 점도 변화를 저전단 점도계(Brookfield Engineering Inc. Florida)를 사용하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 차아염소산나트륨만을 적용한 산화전분 A0 및 A1에 비하여, 본 발명에 따라 제조된 변성전분인 A2 및 A4가 호액 제조 직후는 물론, 일정 시간 경과 후의 점도에 있어서도 현저히 낮았다. 즉, 종래의 산화전분에 비하여 본 발명에 따른 변성전분의 초기 점도가 현저히 낮았으며, 시간 변화에 따른 점도안정성도 우수하였음을 알 수 있다. 특히, 차아염소산나트륨 사용량을 A0 대비 2배로 증량한 A1의 경우와 비교하더라도 본 발명에 따른 변성전분의 점도가 현저히 낮았으며, 시간 변화에 따른 점도 안정성도 우수하였다.

한편, 제조된 전분을 포함하는 사이징 액을 종이 표면에 도포한 후의 건조 효율성을 알아보고자 다음과 같은 시험을 수행하였다. 종래의 차아염소산나트륨만 적용한 산화전분 A0와, 본 발명에 따라 산화반응 후 연속적으로 에스테르화 반응을 실시한 변성전분 A4를 각각, 하기 표 3에 나타낸 고형분 농도로 희석하여 95℃에서 30분간 호화한 후, 평량 200g/m²의 라이너지 표면에 픽업(pick-up)량이 5g/m²이 되도록 도포한 후, 수분측정기(AND MX-50, Japan)를 이용하여 라이너지 표면의 수분 함량이 5중량%로 될 때까지의 건조시간을 측정하여, 라이너지 표면에 도포된 전분의 건조 효율을 확인하였다. 측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 변성전분 A4는 전분 고형분 농도를 10중량%에서 16중량%로 증가시킴에 따라 건조 시간이 줄어드는 것을 알 수 있다. 산화전분 A0의 경우 고형분 농도를 10중량%에서 12중량%로 증가시킴에 따라 건조시간이 줄어 들었지만, 고형분 농도를 14중량% 이상으로 증가시키자 전분 호액의 점도 상승으로 라이너지 표면에 도포를 할 수 없어 전분 농도에 따른 건조시간을 측정할 수 없었다. 이와 같이, 본 발명에 따라 제조된 변성전분을 사용하여 종이 표면 사이징용 조성물을 제조하면, 그 고형분 농도를 기존의 산화전분 호액의 최대 농도(12% 수준) 대비 4중량% 이상 추가로, 즉 16% 또는 그 이상으로 증가시킬 수 있고, 이에 따라 종이 건조시간을 단축시킬 수 있으므로, 일반적인 종이제조 현장에서 건조에너지에 사용되는 스팀량을 저감시킬 수 있다. 따라서, 제지 공정에서 전분을 이용한 종이 표면사이징 이후 건조에 필요한 에너지를 저감시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (9)

1. (1) 전분과 물을 혼합하여 전분액을 제조하는 단계;
   (2) 상기 전분액에 산화제로서 차아염소산나트륨을, 전분 고형분 100중량%에 대하여 2.5 내지 3.5중량%의 양으로 첨가하여 전분을 산화시키는 단계;
   (3) 상기 (2)단계의 결과액에 에스테르화제로서 비닐 아세테이트를, 전분 고형분 100중량%에 대하여 0.3 이상 1중량% 미만의 양으로 첨가하여 산화된 전분을 추가로 변성시키는 단계; 및
   (4) 상기 (3)단계의 결과액으로부터 수분을 제거하는 단계를 포함하여,
   고형분 농도 15중량% 기준으로 호액의 점도(50℃)가 25 cps 이하인 변성전분을 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전분은 옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 쌀 전분, 밀 전분 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 변성전분의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 (2)단계의 산화 과정에 이어서 연속적으로 상기 (3)단계의 에스테르화 과정이 수행되는 것을 특징으로 하는, 변성전분의 제조방법.
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