KR101918470B1

KR101918470B1 - 개선된 백색도 및 밝기를 갖는 연재 크래프트 섬유 및 그의 제조 및 사용 방법

Info

Publication number: KR101918470B1
Application number: KR1020137034140A
Authority: KR
Inventors: 아르투어 제이. 노니; 찰리스 이. 쿠르쉔; 필립 알. 캠프벨; 스티븐 씨. 다우들; 조엘 엠. 앤글; 크리스토퍼 엠. 슬론
Original assignee: 게페 첼루로제 게엠베하
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2018-11-14
Also published as: JP2016199844A; TWI634247B; AU2012268700A2; IL229518B; US9719208B2; MX2013013645A; JP2014515438A; IL229518A0; JP2017141541A; US10294613B2; CN103703184A; ZA201308822B; PL2714987T3; CN103703184B; JP6254078B2; US20170370048A1; CA2836895A1; JP6239070B2; TWI618836B; US20140318725A1

Abstract

높은 알파 셀룰로스 함량 및 증가된 밝기 및 백색도를 갖는 표백된 연재 크래프트 펄프 섬유를 제공한다. 상기 크래프트 섬유의 제조 방법 및 이로부터 제조된 제품을 또한 개시한다.

Description

개선된 백색도 및 밝기를 갖는 연재 크래프트 섬유 및 그의 제조 및 사용 방법{SOFTWOOD KRAFT FIBER HAVING IMPROVED WHITENESS AND BRIGHTNESS AND METHODS OF MAKING AND USING THE SAME}

본 명세는 개선된 백색도 및 밝기를 갖는 연재, 보다 특히 남부 소나무, 크래프트 섬유에 관한 것이다. 보다 특히, 본 명세는, 크래프트 펄프로부터 유도된 표준 셀룰로스 섬유보다 성능을 개선시키고 지금까지 값비싼 섬유(예를 들어 면 또는 높은 알파 함량 설파이트 펄프)로 국한되었던 용도에 유용하게 하는 독특한 특성들의 조합을 나타내는 연재 섬유, 예를 들어 남부 소나무 섬유에 관한 것이다.

본 명세는 또한 상기 개시된 개선된 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.

최종적으로, 본 명세는 상기 개시된 바와 같은 개선된 연재 섬유를 사용하여 제조된 제품에 관한 것이다.

셀룰로스 섬유 및 유도체는 종이, 흡수성 제품, 식품 또는 식품-관련된 용도, 약제, 및 산업적인 용도에 널리 사용된다. 셀룰로스 섬유의 주요 공급원은 목재 펄프 및 면이다. 상기 셀룰로스 공급원 및 셀룰로스 가공 조건들은 일반적으로 셀룰로스 섬유 특성, 및 따라서 몇몇 최종 용도들에 대한 상기 섬유의 적용성을 지시한다. 가공하기에 비교적 저렴하지만, 매우 융통성이 있어서 다양한 용도에 사용이 가능한 셀룰로스 섬유가 필요하다.

화학적 크래프트 펄프화 방법에 의해 제조된 크래프트 섬유는 일반적으로 양호한 밝기 및 강도 특성을 갖는 최종 제품을 제공하는 셀룰로스 섬유의 저렴한 공급원을 제공한다. 상기 섬유는 그 자체로서 종이 용도에 널리 사용된다. 그러나, 표준 크래프트 섬유는 표준 크래프트 펄프화 및 표백으로부터 생성되는 상기 셀룰로스의 화학적 구조로 인해 하류부문 용도, 예를 들어 셀룰로스 유도체 생산에 제한된 적용성을 갖는다. 일반적으로, 표준 크래프트 섬유는 너무 많은 잔류 헤미-셀룰로스 및 다른 천연 물질들을 함유하여 상기 섬유의 후속적인 물리적 및/또는 화학적 변형을 방해할 수도 있다. 더욱이, 표준 크래프트 섬유는 제한된 화학적 작용성을 가지며, 일반적으로 강성이고 매우 압축성은 아니다.

표준 크래프트 공정에서, "백액"이라 지칭되는 화학적 시약을 증해기(digester)에서 목재 칩과 배합하여 탈리그닌화를 수행한다. 탈리그닌화는 상기 셀룰로스 섬유에 결합된 리그닌을 고온 알칼리성 용액에 대한 그의 높은 용해도에 기인하여 제거하는 공정을 지칭한다. 상기 공정을 또한 종종 "쿠킹(cooking)"이라 칭한다. 전형적으로, 상기 백액은 수산화 나트륨(NaOH) 및 황화 나트륨(Na₂S)의 알칼리성 수용액이다. 사용된 목재 종 및 목적하는 최종 제품에 따라, 백액을 상기 목재 칩에 상기 목재의 건조 중량을 기준으로 목적하는 전체 알칼리 충전물을 제공하기에 충분한 양으로 첨가한다.

일반적으로, 상기 증해기에서 상기 목재/용액 혼합물의 온도를 약 1 내지 3 시간의 총 반응 시간 동안 약 145 ℃ 내지 170 ℃에서 유지시킨다. 증해(digestion)가 완료되면 생성되는 크래프트 목재 펄프를, 상기 사용된 화학물질 및 용해된 리그닌을 포함하는 소모된 용액(흑액)으로부터 분리시킨다. 통상적으로, 상기 흑액을 크래프트 회수 공정에서 연소시켜 재사용을 위한 나트륨 및 황 화학물질을 회수한다.

이 단계에서, 상기 크래프트 펄프는 상기 셀룰로스 섬유 상에 남아있는 리그닌 잔사로 인해 특징적인 갈색을 띤 색상을 나타낸다. 증해 및 세척에 이어서, 상기 섬유를 종종 표백하여 추가적인 리그닌을 제거하고 상기 섬유를 백색화하고 밝게 만든다. 표백 화학물질은 쿠킹 화학물질보다 훨씬 더 비싸기 때문에, 전형적으로는 가능한 한 많은 리그닌을 상기 쿠킹 공정 동안 제거한다. 그러나, 너무 많은 리그닌의 제거는 셀룰로스 분해를 증가시킬 수 있기 때문에 이들 공정을 균형을 맞출 필요가 있는 것으로 생각된다. 쿠킹 후 및 표백 전 연재의 전형적인 카파값(펄프 중 잔류 리그닌의 양을 측정하는데 사용되는 척도)은 28 내지 32의 범위이다.

증해 및 세척에 이어서, 상기 섬유를 일반적으로는 다-단계 시퀀스로 표백하며, 상기 시퀀스는 전통적으로 상기 표백 시퀀스의 최종 단계에서 또는 그 부근에서의 하나 이상의 알칼리 단계를 포함하여 강산 및 강 알칼리 표백 단계를 포함한다. 목재 펄프의 표백을 일반적으로는 물성에 부정적인 영향을 미치지 않으면서, 전형적으로 리그닌 및 다른 불순물들을 제거함으로써 상기 펄프의 백색도 또는 밝기를 선택적으로 증가시킬 목적으로 수행한다. 화학 펄프, 예를 들어 크래프트 펄프의 표백은 일반적으로 양호한 선택성으로 목적하는 밝기를 성취하기 위해서 다수의 상이한 표백 단계들을 필요로 한다. 전형적으로, 표백 시퀀스는 교번하는 pH 범위에서 수행되는 단계들을 사용한다. 이러한 교번은, 예를 들어 리그닌 분해 산물의 용해에 의해 상기 표백 시퀀스에서 발생한 불순물의 제거를 돕는다. 따라서, 일반적으로, 표백 시퀀스에 일련의 산성 단계, 예를 들어 3 개의 산성 단계를 차례로 사용하는 것은 교번하는 산성/알칼리성 단계, 예를 들어 산성-알칼리성-산성과 동일한 밝기를 제공하지는 않을 것으로 예상된다. 예를 들어, 전형적인 DEDED 시퀀스는 DEDAD 시퀀스(이때 A는 산 처리를 지칭한다)보다 더 밝은 생성물을 생성시킨다.

전통적으로, 흡수성 제품 또는 티슈의 생산에 유용한 셀룰로스 공급원은 하류 셀룰로스 유도체, 예를 들어 셀룰로스 에테르 및 셀룰로스 에스터의 제조에서 또한 유용하지 않았다. 고 점도 셀룰로스 원료 물질, 예를 들어 표준 크래프트 섬유로부터의 저 점도 셀룰로스 유도체의 제조는, 불필요한 부산물을 부여하고 상기 셀룰로스 유도체의 전체 품질을 감소시키는 동시에 상당한 비용을 더하는 추가적인 제조 단계들을 필요로 한다. 면 린터 및 높은 알파 셀룰로스 함량 설파이트 펄프(일반적으로 높은 중합도를 갖는다)는 전형적으로는 셀룰로스 에테르 및 에스터와 같은 셀룰로스 유도체의 제조에 사용된다. 그러나, 높은 중합도(DP) 및/또는 점도를 갖는 면 린터 및 설파이트 섬유의 제조는 1) 면의 경우에, 출발 물질의 비용; 2) 설파이트 펄프의 경우에, 펄프화 및 표백의 높은 에너지, 화학적 및 환경적 비용; 및 3) 상기 두 경우 모두에 적용되는 값비싼 정제 공정의 필요로 인해 비용이 비싸다. 상기 고 비용 이외에, 시중에 이용 가능한 설파이트 펄프의 축소된 공급이 존재한다. 따라서, 이들 섬유는 매우 값이 비싸며, 예를 들어 보다 높은 순도 또는 보다 높은 점도의 펄프가 요구될 수 있는 펄프 및 종이 용도에 제한된 적용성을 갖는다. 셀룰로스 유도체 제조자의 경우, 이러한 펄프는 그의 전체 제조 비용에 상당 부분을 차지한다.

따라서, 셀룰로스 유도체의 제조에 사용될 수 있는, 높은 순도의, 백색의 밝고 저렴한 섬유, 예를 들어 크래프트 섬유가 필요하다.

미정질 셀룰로스의 제조에 사용될 수 있는 저렴한 셀룰로스 물질이 또한 필요하다. 미정질 셀룰로스는 식품, 약제, 화장품 및 산업적인 용도에 널리 사용되며, 부분적으로 해중합된 셀룰로스의 정제된 결정성 형태이다. 값비싼 후-표백 공정 단계의 추가 없이, 미정질 셀룰로스 제조에 크래프트 섬유의 사용은 지금까지 제한되어 왔다. 미정질 셀룰로스 제조는 일반적으로 고도로 정제된 셀룰로스 출발 물질을 필요로 하며, 상기 출발 물질은 상기 셀룰로스 쇄의 비결정성 구획들을 제거하기 위해서 산 가수분해된다. 바티스타(Battista) 등의 미국특허 제 2,978,446 호 및 브라운스테인(Braunstein) 등의 미국특허 제 5,346,589 호를 참조하시오. 셀룰로스의 비결정성 구획의 제거 시 상기 쇄의 낮은 중합도("안정상태 DP"라 칭한다)는 흔히 미정질 셀룰로스 제조의 출발점이며 그의 수치는 주로 상기 셀룰로스 섬유의 공급원 및 가공에 따라 변한다. 표준 크래프트 섬유로부터의 비-결정성 구획의 용해는 일반적으로 1) 남아있는 불순물; 2) 충분한 길이의 결정성 구획의 결여; 및 3) 미정질 셀룰로스의 제조에 유용하게 하기에는 너무 높은 중합도, 전형적으로 200 내지 400 범위의 중합도를 갖는 셀룰로스 섬유를 생성시킨다는 사실 중 하나 이상으로 인해 상기 섬유를 대부분의 용도에 부적합하게 만드는 정도로 품질을 떨어뜨린다. 예를 들어 증가된 알파 셀룰로스 함량을 갖는 크래프트 섬유는 미정질 셀룰로스 제조 및 용도에 보다 큰 융통성을 제공할 수 있기 때문에 바람직할 것이다.

본 명세에서, 상기 개시된 성질들 중 하나 이상을 갖는 섬유를 간단히 크래프트 펄프화 + 표백 공정의 변형을 통해 제조할 수 있다. 본 명세의 섬유는 본 발명에서 논의된 공지된 크래프트 섬유와 관련된 제한들 중 다수를 극복한다.

본 명세의 방법들은 매우 놀랍고 종래 기술의 교시를 근거로 예견된 것들과 상반된 특성들을 갖는 제품을 생성시킨다. 따라서, 상기 명세의 방법들은 종래 기술의 제품보다 우수하고 보다 비용-효과적으로 생산될 수 있는 제품을 제공할 수 있다.

I. 방법

본 명세는 셀룰로스 섬유의 신규의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 셀룰로스에 크래프트 펄프화 단계, 산소 탈리그닌화 단계, 및 표백 시퀀스를 가함을 포함한다. 하나의 실시태양에서, 상기 셀룰로스를 가공하는 조건들은 높은 알파 셀룰로스 함량을 유지하면서 높은 백색도 및 높은 밝기를 나타내는 연재 섬유를 생성시킨다.

본 발명에 개시된 방법들에 사용된 셀룰로스 섬유는 연재 섬유로부터 유도될 수 있다. 상기 연재 섬유는 임의의 공지된 공급원, 예를 들어 비제한적으로 소나무, 가문비나무 및 분비나무로부터 유도될 수 있다. 일부 실시태양들에서, 상기 셀룰로스 섬유는 남부 소나무로부터 유도된다.

본 명세에서 "셀룰로스 섬유" 또는 "크래프트 섬유"에 대한 언급은, 구체적으로 상이한 것으로서 또는 당해 분야의 통상적인 숙련가가 상이한 것으로 이해하는 경우를 제외하고 호환적으로 사용될 수 있다.

하나의 실시태양에서, 상기 방법은 상기 셀룰로스 섬유를 약 17 내지 약 21의 카파값로 쿠킹한 후에 산소 탈리그닌화하여, 표백 전에 상기 리그닌 함량을 추가로 감소시키고 상기 카파값을 추가로 감소시킴을 포함한다. 산소 탈리그닌화를 당해 분야의 통상적인 숙련가들에게 공지된 임의의 방법에 의해 수행할 수 있다. 예를 들어, 산소 탈리그닌화는 통상적인 2-단계 산소 탈리그닌화일 수 있다. 유리하게는, 상기 탈리그닌화를 약 8 이하, 보다 특히 약 6 내지 약 8의 표적 카파값으로 수행한다.

하나의 실시태양에서, 산소 탈리그닌화 중에 적용되는 산소는 약 2% 미만, 예를 들어 약 1.9% 미만, 예를 들어 약 1.7% 미만이다. 하나의 실시태양에 따라, 생 부식제를 산소 탈리그닌화 중에 상기 셀룰로스에 첨가한다. 생 부식제를 약 2.5% 내지 약 3.8%, 예를 들어 약 3% 내지 약 3.2%의 양으로 첨가할 수 있다. 하나의 실시태양에 따라, 산소 대 부식제의 비를 표준 크래프트 제조보다 감소시키지만 산소의 절대량은 동일하게 남아 있는다. 탈리그닌화를 약 200 ℉ 내지 약 220 ℉, 예를 들어 약 205 ℉ 내지 약 215 ℉, 예를 들어 약 209 ℉ 내지 약 211 ℉의 온도에서 수행하였다.

상기 섬유가 약 8 이하의 카파값에 도달한 후에, 상기 섬유에 다-단계 표백 시퀀스를 가한다. 상기 다-단계 표백 시퀀스의 단계들은 임의의 통상적이거나 또는 이후 발견되는 일련의 단계들을 포함하며 통상적인 조건 하에서 수행될 수 있다.

일부 실시태양들에서, 표백 전에 상기 셀룰로스의 pH를 약 2 내지 약 6, 예를 들어 약 2 내지 약 5 또는 약 2 내지 약 4, 또는 약 2 내지 약 3 범위의 pH로 조절한다.

상기 pH를 숙련가에 의해 인정되는 바와 같이, 임의의 적합한 산, 예를 들어 황산 또는 염산 또는 표백 공정의 산성 표백 단계, 예를 들어 다-단계 표백 공정의 이산화 염소(D) 단계로부터의 여액을 사용하여 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 셀룰로스 섬유를 외부 산의 첨가에 의해 산성화할 수도 있다. 외부 산의 예는 당해 분야에 공지되어 있으며 비제한적으로 황산, 염산 및 카본산을 포함한다. 일부 실시태양들에서, 상기 셀룰로스 섬유를 표백 단계로부터의 산성 여액, 예를 들어 폐 여액으로 산성화한다. 하나 이상의 실시태양에서, 상기 셀룰로스 섬유를 다-단계 표백 공정의 D 단계로부터의 산성 여액으로 산성화한다.

일부의 실시태양들에서, 상기 표백 시퀀스는 DEDED 시퀀스이다. 일부 실시태양들에서, 상기 표백 시퀀스는 D(E₀P)D(EP)D이다. 일부 실시태양들에서, 상기 표백 시퀀스는 D₀E1D1E2D2 시퀀스이다. 일부 실시태양들에서, 상기 표백 시퀀스는 D₀(E₀P)D1E2D2 시퀀스이다. 일부 실시태양들에서, 상기 표백 시퀀스는 D₀(EO)D1E2D2이다.

하나의 실시태양에 따라, 상기 셀룰로스에 D(E₀P)D(EP)D 표백 시퀀스를 가한다. 하나의 실시태양에 따라, 상기 표백 시퀀스의 제 1 D 단계(D₀)를 약 135 ℉ 이상, 예를 들어 약 140 ℉ 이상, 예를 들어 약 150 ℉ 이상, 예를 들어 약 160 ℉ 이상의 온도 및 약 3 미만, 예를 들어 약 2.5의 pH에서 수행한다. 이산화 염소를 약 1% 초과, 예를 들어 약 1.2% 초과, 예를 들어 약 1.5%의 양으로 적용한다. 산을 상기 pH를 유지하기에 충분한 양으로, 예를 들어 약 20 lb/톤 이상, 예를 들어 약 23 lb/톤 이상, 예를 들어 약 25 lb/톤 이상의 양으로 상기 셀룰로스에 적용한다.

하나의 실시태양에 따라, 상기 제 1 E 단계(E₁)를 약 170 ℉ 이상, 예를 들어 약 172 ℉ 이상의 온도 및 약 11 초과, 예를 들어 11.2 초과, 예를 들어 약 11.4의 pH에서 수행한다. 부식제를 약 0.8% 초과, 예를 들어 약 1.0% 초과, 예를 들어 약 1.25%의 양으로 적용한다. 산소를 약 9.5 lb/톤 이상, 예를 들어 약 10 lb/톤 이상, 예를 들어 약 10.5 lb/톤 이상의 양으로 상기 셀룰로스에 적용한다. 과산화 수소를 약 7 lb/톤 이상, 예를 들어 약 7.3 lb/톤 이상, 예를 들어 약 7.5 lb/톤 이상, 예를 들어 약 8 lb/톤 이상, 예를 들어 약 9 lb/톤 이상의 양으로 상기 셀룰로스에 적용한다. 숙련가는 임의의 공지된 과산소 화합물을 사용하여 상기 과산화 수소 중 일부 또는 전부를 대체할 수 있음을 알 것이다.

일부 실시태양들에서, 상기 카파값은 상기 제 1 D 단계 후에 통상적인 것보다 더 높을 수 있다. 본 발명의 하나의 실시태양에 따라, 상기 D(E₀P) 단계 후의 카파값은 약 2.2 이하이다.

하나의 실시태양에 따라, 상기 표백 시퀀스의 제 2 D 단계(D₁)를 약 170 ℉ 이상, 예를 들어 약 175 ℉ 이상, 약 180 ℉ 이상의 온도 및 약 4 미만, 예를 들어 약 3.7의 pH에서 수행한다. 이산화 염소를 약 1% 미만, 예를 들어 약 0.8% 미만, 예를 들어 약 0.7%의 양으로 적용한다. 부식제를 목적하는 pH를 조절하기에 유효한 양, 예를 들어 약 0.3 lb/톤 미만, 예를 들어 약 0.2 lb/톤 미만, 예를 들어 약 0.15 lb/톤 미만의 양으로 상기 셀룰로스에 적용한다.

하나의 실시태양에 따라, 상기 제 2 E 단계(E₂)를 약 170 ℉ 이상, 예를 들어 약 172 ℉ 이상의 온도 및 약 10.5 초과, 예를 들어 약 11 초과, 예를 들어 약 11.5 초과의 pH에서 수행한다. 부식제를 약 0.6% 미만, 예를 들어 약 0.5% 미만, 예를 들어 약 0.4%의 양으로 적용한다. 과산화 수소를 약 0.3% 미만, 예를 들어 약 0.2% 미만, 예를 들어 약 0.1%의 양으로 상기 셀룰로스에 적용한다. 숙련가는 임의의 공지된 과산소 화합물을 사용하여 상기 과산화 수소 중 일부 또는 전부를 대체할 수 있음을 알 것이다.

하나의 실시태양에 따라, 상기 표백 시퀀스의 제 3 D 단계(D₂)를 약 170 ℉ 이상, 예를 들어 약 175 ℉ 이상, 약 180 ℉ 이상의 온도 및 약 5.5 미만, 예를 들어 약 5.0 미만의 pH에서 수행한다. 이산화 염소를 약 0.5% 미만, 예를 들어 약 0.3% 미만, 예를 들어 약 0.15%의 양으로 적용한다.

일부 실시태양들에서, 상기 표백 공정을 약 91% 이상, 예를 들어 약 92 이상, 예를 들어 약 93% 이상의 최종 ISO 밝기를 표적화하는 조건 하에서 수행한다.

하나의 실시태양에 따라, 본 발명의 크래프트 섬유의 겉보기 밀도는 약 0.59 g/㎤ 이상, 예를 들어 약 0.60 g/㎤ 이상, 예를 들어 약 0.65 g/㎤ 이상이다. 겉보기 밀도는 건조기 상에서 치밀화한 후의 펄프 섬유의 밀도를 지칭한다. 상기 크래프트 섬유 판지의 두께는 약 1.2 ㎜ 미만, 예를 들어 약 1.19 ㎜ 미만, 예를 들어 약 1.18 ㎜ 미만이다. 하나의 실시태양에 따라, 캘린더 로딩을 300 pli로 증가시킴으로써 상기 두께를 획득할 수 있다.

일부 실시태양들에서, 상기 5-단계 표백 공정의 각 단계는 적어도 혼합기, 반응기, 및 세척기(당해 분야의 숙련가들에게 공지된 바와 같은)를 포함한다.

일부 실시태양들에서, 상기 명세는 상기 명세의 크래프트 섬유를 제공하고 이어서 플러프 펄프를 생성시킴을 포함하는, 플러스 펄프의 제조 방법을 제공한다. 예를 들어, 상기 방법은 다-단계 표백 공정에서 크래프트 섬유를 표백하고 이어서 플러프 펄프를 형성시킴을 포함한다. 하나 이상의 실시태양에서, 상기 섬유를 상기 다-단계 표백 공정 후에 정제하지 않는다.

일부 실시태양들에서, 상기 크래프트 섬유를 하나 이상의 고흡수성 중합체(SAP)와 결합시킨다. 일부 실시태양들에서, 상기 SAP는 냄새 감소제일 수도 있다. 상기 명세에 따라 사용될 수 있는 SAP의 예는 비제한적으로 BASF 사에 의해 판매되는 하이솔브(Hysorb)(상표), 스미토모(Sumitomo) 사에 의해 판매되는 아쿠아 h(Aqua Keep)(등록상표), 및 에보닉(Evonik) 사에 의해 판매되는 페이버(Favor)(등록상표)를 포함한다.

II. 크래프트 섬유

본 발명에서 "표준", "통상적인" 또는 "전통적인" 크래프트 섬유, 크래프트 표백된 섬유, 크래프트 펄프 또는 크래프트 표백된 펄프가 언급된다. 상기와 같은 섬유 또는 펄프는 종종 본 발명의 개선된 성질들을 한정하기 위한 기준점으로서 개시된다. 본 발명에 사용된 바와 같이, 이들 용어는 호환 가능하며 조성이 동일하고 유사한 표준 방식으로 가공된 섬유 또는 펄프를 지칭한다. 본 발명에 사용된 바와 같이, 표준 크래프트 공정은 당해분야 인식된 조건 하에서 쿠킹 단계 및 표백 단계 모두를 포함한다. 표준 크래프트 가공은 증해 전 예비-가수분해 단계를 포함하지 않는다.

명세서에 언급된 크래프트 셀룰로스 섬유의 물리적 특성(예를 들어 순도, 밝기, 섬유 길이 및 점도)을 실시예 섹션에 제공된 프로토콜에 따라 측정한다.

상기 명세의 크래프트 섬유는 약 91% 이상, 약 92% 또는 약 93% ISO의 밝기를 갖는다. 일부 실시태양들에서, 상기 밝기는 약 92%이다. 일부 실시태양들에서, 상기 밝기 범위는 약 91% 내지 약 93%, 또는 약 92% 내지 약 93%이다.

상기 명세의 크래프트 섬유는 약 84 이상, 예를 들어 약 85 이상, 예를 들어 약 86 이상, 예를 들어 약 87 이상의 CIE 백색도를 갖는다. CIE 백색도는 TAPPI 방법 T560에 따라 측정된다.

일부 실시태양들에서, 본 명세에 따른 셀룰로스는 약 87.5% 내지 약 88.4% 범위의 R18 값을 갖는다, 예를 들어 R18은 약 88.0% 이상, 예를 들어 약 88.1%의 값을 갖는다.

일부 실시태양들에서, 상기 명세에 따른 크래프트 섬유는 약 86% 내지 약 87.5%, 예를 들어 약 86.0% 내지 약 87.0%, 예를 들어 약 86.2% 내지 약 86.8% 범위의 R10 값을 갖는다. 상기 R18 및 R10 함량은 TAPPI T235에 개시되어 있다. R10은 펄프를 10 중량 퍼센트의 부식제에 의해 추출 후 남는 용해되지 않은 잔류 물질을 나타내며, R18은 펄프를 18% 부식제 용액으로 추출 후 남는 용해되지 않은 물질의 잔류량을 나타낸다. 일반적으로, 10% 부식제 용액에서, 헤미셀룰로스 및 화학적으로 분해된 단쇄 셀룰로스는 용액에 용해되고 제거된다. 대조적으로, 일반적으로는 오직 헤미셀룰로스만이 18% 부식제 용액에 용해되고 제거된다. 따라서, 상기 R10 값과 R18 값 간의 차이(R = R18 - R10)는 상기 펄프 중에 존재하는 화학적으로 분해된 단쇄 셀룰로스의 양을 나타낸다.

일부 실시태양들에서, 변형된 셀룰로스 섬유는 약 12.5% 내지 약 14.5% 또는 약 13% 내지 약 14% 범위의 S10 가성 용해도를 갖는다. 일부 실시태양들에서, 변형된 셀룰로스 섬유는 약 11.5% 내지 약 14%, 또는 약 12% 내지 약 13% 범위의 S18 가성 용해도를 갖는다.

일부 실시태양들에서, 상기 명세의 크래프트 섬유는 표준 크래프트 섬유보다 더 압축성이고/이거나 엠보싱 형성이 가능하다. 일부 실시태양에서, 크래프트 섬유를 사용하여 동량의 표준 크래프트 섬유에 의해 생성된 구조보다 더 얇고/얇거나 더 큰 밀도를 갖는 구조를 생성시킬 수 있다.

일부 실시태양들에서, 상기 명세의 크래프트 섬유를 펄프 시트로 형성시키고 압축 및 압착시킬 수 있다. 상기 펄프의 시트는 약 0.59 g/cc 이상, 예를 들어 약 0.59 내지 0.60 g/cc의 밀도 및 약 1.2 ㎜ 미만, 예를 들어 약 1.9 ㎜ 미만, 예를 들어 약 1.18 ㎜ 미만의 두께를 갖는다.

본 명세는 저 점도 및 초-저 점도 크래프트 섬유를 제공한다. 달리 나타내지 않는 한, 본 발명에 사용된 바와 같은 "점도"는 상기 프로토콜에서 언급된 바와 같은 TAPPI T230-om99에 따라 측정된 0.5% 모세관 CED 점도를 지칭한다.

달리 나타내지 않는 한, 본 발명에 사용된 바와 같은 "DP"는 TAPPI T230-om99에 따라 측정된 0.5% 모세관 CED 점도로부터 계산된 평균 중량 기준 중합도(DP_W)를 지칭한다. 예를 들어 문헌[J.F. Cellucon Conference in The Chemistry and Processing of Wood and Plant Fibrous Materials, p.155, test protocol 8, 1994(Woodhead Publishing Ltd. Abington Hall, Abinton Cambridge CBI 6AH England, J.F. Kennedy et al. eds.]을 참조하시오. "저 DP"는 약 1160 내지 약 1860 범위의 DP 또는 약 7 내지 약 13 mPa·s 범위의 점도를 의미한다. "초 저 DP"는 약 350 내지 약 1160 범위의 DP 또는 약 3 내지 약 7 mPa·s 범위의 점도를 의미한다.

일부 실시태양들에서, 변형된 셀룰로스 섬유는 약 7.0 mPa·s 내지 약 10 mPa·s 범위의 점도를 갖는다. 일부 실시태양들에서, 상기 점도 범위는 약 7.5 mPa·s 내지 약 10 mPa·s이다. 일부 실시태양들에서, 상기 점도 범위는 약 7.0 mPa·s 내지 약 8.0 mPa·s이다. 일부 실시태양들에서, 상기 점도 범위는 약 7.0 mPa·s 내지 약 7.5 mPa·s이다. 일부 실시태양들에서, 상기 점도는 10 mPa·s 미만, 8 mPa·s 미만, 7.5 mPa·s 미만, 7 mPa·s 미만 또는 6.5 mPa·s 미만이다.

일부 실시태양들에서, 상기 명세의 크래프트 섬유는 상기 표백 공정 동안 그의 섬유 길이를 유지한다.

"섬유 길이" 및 "평균 섬유 길이"는 섬유의 성질을 기술하기 위해 사용되는 경우 호환적으로 사용 가능하며 길이-편중된 평균 섬유 길이를 의미한다. 따라서, 예를 들어 2 ㎜의 평균 섬유 길이를 갖는 섬유는 2 ㎜의 길이-편중된 평균 섬유 길이를 갖는 섬유를 의미하는 것으로 이해해야 한다.

일부 실시태양들에서, 상기 크래프트 섬유가 연재 섬유인 경우, 상기 셀룰로스 섬유는 하기 실시예 섹션에 개시된 시험 프로토콜 12에 따라 측정된 바와 같이, 약 2 ㎜ 이상인 평균 섬유 길이를 갖는다. 일부 실시태양들에서, 상기 평균 섬유 길이는 약 3.7 ㎜ 이하이다. 일부 실시태양들에서, 상기 평균 섬유 길이는 약 2.2 ㎜ 이상, 약 2.3 ㎜, 약 2.4 ㎜, 약 2.5 ㎜, 약 2.6 ㎜, 약 2.7 ㎜, 약 2.8 ㎜, 약 2.9 ㎜, 약 3.0 ㎜, 약 3.1 ㎜, 약 3.2 ㎜, 약 3.3 ㎜, 약 3.4 ㎜, 약 3.5 ㎜, 약 3.6 ㎜, 또는 3.7 ㎜이다. 일부 실시태양들에서, 상기 평균 섬유 길이 범위는 약 2 ㎜ 내지 약 3.7 ㎜, 또는 약 2.2 ㎜ 내지 약 3.7 ㎜이다.

일부 실시태양들에서, 상기 명세의 변형된 크래프트 섬유는 표준 크래프트 섬유에 비해 증가된 카복실 함량을 갖는다.

일부 실시태양들에서, 변형된 셀룰로스 섬유는 약 2 meq/100 g 내지 약 4 meq/100 g 범위의 카복실 함량을 갖는다. 일부 실시태양들에서, 상기 카복실 함량 범위는 약 3 meq/100 g 내지 약 4 meq/100 g 범위이다. 일부 실시태양들에서, 상기 카복실 함량은 약 2 meq/100 g 이상, 예를 들어 약 2.5 meq/100 g 이상, 예를 들어 약 3.0 meq/100 g 이상, 예를 들어 약 3.5 meq/100 g 이상이다.

상기 명세의 크래프트 섬유는 표준 크래프트 섬유보다 더 가요성일 수 있으며, 연신되고/되거나 휘고/휘거나 탄성을 나타내고/내거나 위킹(wicking)을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 명세의 크래프트 섬유는 표준 크래프트 섬유보다 더 유연하여, 흡수성 제품 용도, 예를 들어 기저귀 및 붕대 용도에 대한 그의 적용성을 향상시킬 것으로 예상된다.

III. 크래프트 섬유로부터 제조된 제품

본 명세는 본 발명에 개시된 크래프트 섬유로부터 제조된 제품을 제공한다. 일부 실시태양들에서, 상기 제품은 전형적으로는 표준 크래프트 섬유로부터 제조된 것들이다. 다른 실시태양들에서, 상기 제품은 전형적으로 면 린터, 예비-가수분해 크래프트 또는 설파이트 펄프로부터 제조된 것들이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 섬유를 추가의 변형 없이, 흡수성 제품의 생산에, 및 화학적 유도체들, 예를 들어 에테르 및 에스터의 제조에 출발 물질로서 사용할 수 있다. 지금까지, 높은 알파 함량 셀룰로스, 예를 들어 면 및 설파이트 펄프뿐만 아니라 전통적인 크래프트 섬유 모두를 대체하기에 유용한 섬유를 입수할 수 없었다.

"면 린터(또는 설파이트 펄프)를 대체할 수 있는..." 및 "면 린터(또는 설파이트 펄프) 대신에 사용될 수 있는..." 등과 같은 어구들은 단지 상기 섬유가 면 린터(또는 설파이트 펄프 또는 예비-가수분해 크래프트 섬유)를 사용하여 통상적으로 제조되는 최종 용도에 사용하기에 적합한 성질들을 가짐을 의미한다. 상기 어구는 상기 섬유가 반드시 면 린터(또는 설파이트 펄프)와 동일한 특성들을 모두 가짐을 의미하고자 하는 것은 아니다.

일부 실시태양들에서, 상기 제품은 흡수성 제품, 예를 들어 비제한적으로 의료 장치, 예를 들어 상처 보호(예를 들어 붕대), 아기용 기저귀 수유용 패드, 성인용 실금 제품, 여성용 위생 제품, 예를 들어 생리대 및 탐폰, 공기적층 부직포 제품, 공기적층 복합체, "탁상용" 와이퍼, 냅킨, 티슈, 타월 등이다. 본 명세에 따른 흡수성 제품들은 일회용일 수도 있다. 상기 실시태양들에서, 본 발명에 따른 섬유를 이들 제품의 생산에 전형적으로 사용되는 표백된 경재 또는 연재 섬유에 대한 전체 또는 부분적인 대용물로서 사용할 수 있다.

일부 실시태양들에서, 본 발명의 크래프트 섬유는 플러프 펄프의 형태이며 상기 크래프트 섬유를 흡수성 제품 중의 통상적인 플러프 펄프보다 더 유효하게 만드는 하나 이상의 성질을 갖는다. 보다 구체적으로, 본 발명의 크래프트 섬유는 상기 섬유를 현재 입수할 수 있는 플러프 펄프 섬유에 대한 대용물로서 바람직하게 만드는 개선된 압축성을 가질 수 있다. 본 명세의 섬유의 개선된 압축성으로 인해, 상기 섬유는 보다 얇고, 보다 치밀한 흡수성 구조를 생성시키고자 하는 실시태양들에 유용하다. 당해 분야의 숙련가는, 본 명세의 섬유의 압축성 성질을 이해할 때, 상기 섬유가 사용될 수 있는 흡수성 제품들을 쉽게 구상할 수 있다. 예로서, 일부 실시태양들에서, 상기 명세는 상기 명세의 크래프트 섬유를 포함하는 초박의 위생 제품을 제공한다. 초-박의 플러프 코어가, 예를 들어 여성용 위생 제품 또는 아기용 기저귀에 전형적으로 사용된다. 본 명세의 섬유를 사용하여 생산될 수 있는 다른 제품은 흡수성 코어 또는 압축된 흡수성 층을 필요로 하는 어떤 것도 될 수 있다. 압축 시, 본 발명의 섬유는 흡수성의 손실은 없거나 거의 없지만, 가요성에 있어서는 개선을 나타낸다.

본 발명의 섬유를 또한 추가의 변형 없이 흡수성 제품, 예를 들어 비제한적으로 티슈, 타월, 냅킨, 및 전통적인 제지기상에서 형성되는 다른 종이 제품의 생산에 사용할 수 있다. 전통적인 제지 공정은 성형 와이어 상에 전형적으로 침착되는 수성 섬유 슬러리(이때 물은 그 후에 제거된다)의 제조를 수반한다. 본 명세의 크래프트 섬유는 상기 섬유를 포함한 제품에 개선된 제품 특성을 제공할 수 있다.

일부 실시태양들에서, 본 명세의 변형된 크래프트는 추가의 변형 없이, 약 2950 내지 약 3980의 매우 높은 DP(즉 약 30 mPa·s 내지 약 60 mPa·s 범위의 0.5% 모세관 CED에 의해 측정된 바와 같은 점도를 갖는 섬유) 및 매우 높은 백분율의 셀룰로스(예를 들어 95% 이상), 예를 들어 면 린터로부터 및 산 설파이트 펄프화 공정에 의해 제조된 표백된 연재 섬유로부터 유도된 것들을 갖는 섬유에 대한 전체 또는 부분적인 대체물로서 셀룰로스 에테르(예를 들어 카복시메틸셀룰로스) 및 에스터의 제조에 사용될 수 있다.

일부 실시태양들에서, 본 명세는 면 린터 또는 설파이트 펄프에 대한 전체 또는 부분적인 대체물로서 사용될 수 있는 크래프트 섬유를 제공한다. 일부 실시태양들에서, 본 명세는 예를 들어 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 아세테이트 및 미정질 셀룰로스의 제조에 면 린터 또는 설파이트 펄프에 대한 대체물로서 사용될 수 있는 크래프트 섬유를 제공한다.

일부의 실시태양들에서, 상기 크래프트 섬유는 셀룰로스 에테르의 제조에 적합하다. 따라서, 상기 명세는 개시된 바와 같은 크래프트 섬유로부터 유도된 셀룰로스 에테르를 제공한다. 일부 실시태양들에서, 상기 셀룰로스 에테르는 에틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 하이드록시프로필 셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스, 및 하이드록시에틸 메틸 셀룰로스 중에서 선택된다. 상기 명세의 셀룰로스 에테르를, 셀룰로스 에테르가 전통적으로 사용되는 임의의 용도에 사용할 수 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 비제한적으로, 상기 명세의 셀룰로스 에테르를 코팅제, 잉크, 결합제, 조절된 방출 약물 정제, 및 필름에 사용할 수 있다.

일부 실시태양들에서, 상기 크래프트 섬유는 셀룰로스 에스터의 제조에 적합하다. 따라서, 상기 명세는 상기 명세의 크래프트 섬유로부터 유도된 셀룰로스 에스터, 예를 들어 셀룰로스 아세테이트를 제공한다. 일부 실시태양들에서, 상기 명세는 본 명세의 크래프트 섬유로부터 유도된 셀룰로스 아세테이트를 포함하는 제품을 제공한다. 예를 들어, 비제한적으로 상기 명세의 셀룰로스 에스터를 가정용 가구, 담배, 잉크, 흡수성 제품, 의료 장치, 및 플라스틱 제품, 예를 들어 LCD 및 플라스마 스크린 및 자동차 전면유리에 사용할 수 있다.

일부 실시태양들에서, 상기 크래프트 섬유는 미정질 셀룰로스의 제조에 적합하다. 미정질 셀룰로스 제조는 비교적 깨끗하고 고도로 정제된 출발 셀룰로스 물질을 필요로 한다. 값비싼 설파이트 펄프는 그 자체로서 전통적으로, 상기 제조에 우세하게 사용되어 왔다. 본 명세는 상기 명세의 크래프트 섬유로부터 유도된 미정질 셀룰로스를 제공한다. 따라서, 본 명세는 미정질 셀룰로스 제조에 비용-효과적인 셀룰로스 공급원을 제공한다. 일부 실시태양들에서, 상기 미정질 셀룰로스는 약 87.5% 내지 약 90%, 예를 들어 약 88% 내지 약 90%, 예를 들어 약 88% 내지 약 89% 범위의 R18 값을 갖는 크래프트 섬유로부터 유도된다.

상기 명세의 셀룰로스를, 미정질 셀룰로스가 전통적으로 사용되어 온 임의의 용도에 사용할 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로 상기 명세의 셀룰로스를 약학 또는 기능식품 용도, 식품 용도, 화장품 용도, 종이 용도에, 또는 구성 복합체로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 명세의 셀룰로스는 결합제, 희석제, 붕해제, 윤활제, 정제화 보조제, 안정제, 텍스쳐화제, 지방 대체물질, 벌크화제, 고결 방지제, 발포제, 유화제, 증점제, 분리제, 젤화제, 담체 물질, 유백체, 또는 점도 개질제일 수 있다. 일부 실시태양들에서, 상기 미정질 셀룰로스는 콜로이드이다.

일부 실시태양들에서, 본 발명의 크래프트 섬유는 비스코스의 제조에 적합하다. 따라서, 상기 명세는 개시된 바와 같은 크래프트 섬유로부터 유도된 비스코스 섬유를 제공한다. 일부 실시태양들에서, 상기 비스코스 섬유를 알칼리 및 이황화 탄소로 처리된 본 명세의 크래프트 섬유로부터 제조하여 비스코스라 칭하는 용액을 제조하고, 이어서 이를 묽은 황산 및 황산 나트륨으로 만들어 상기 비스코스를 셀룰로스로 재전환시킨다. 상기 명세의 비스코스 섬유는, 비스코스 섬유가 전통적으로 사용되는 임의의 용도에 사용될 수 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 비제한적으로 상기 명세의 비스코스 섬유를 레이온, 셀로판, 필라멘트, 식품 케이싱, 및 타이어 코드에 사용할 수 있다.

일부 실시태양들에서, 본 발명의 크래프트 섬유는 나이트로셀룰로스의 제조에 적합하다. 따라서, 상기 명세는 개시된 바와 같은 크래프트 섬유로부터 유도된 나이트로셀룰로스를 제공한다. 일부 실시태양들에서, 상기 나이트로셀룰로스를 황산 및 질산 또는 또 다른 질화 화합물로 처리된 본 명세의 크래프트 섬유로부터 제조한다. 상기 명세의 나이트로셀룰로스를, 나이트로셀룰로스가 전통적으로 사용되는 임의의 용도에 사용할 수 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 비제한적으로 상기 명세의 나이트로셀룰로스를 군수품, 면화약, 매니큐어, 코팅제 및 랙커에 사용할 수 있다.

상기 명세에 따른 크래프트 섬유로부터 유도된 셀룰로스 유도체 및 미정질 셀룰로스를 포함하는 다른 제품들이 또한 당해 분야의 통상적인 숙련가들에 의해 구상될 수 있다. 상기와 같은 제품은 예를 들어 화장품 및 산업적인 용도에서 발견될 수도 있다.

본 발명에 사용된 바와 같이, "약"이란 실험 오차로 인한 편차를 나타냄을 의미한다. 모든 측정치들은 구체적으로 나타내지 않는 한, "약"이 명백히 인용되든지 혹은 되지 않든지 간에, "약"이란 단어에 의해 변형되는 것으로 이해된다. 따라서, 예를 들어 "2 ㎜의 길이를 갖는 섬유"란 서술은 "약 2 ㎜의 길이를 갖는 섬유"를 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명의 하나 이상의 비제한적인 실시태양들에 대한 세부사항들을 하기의 실시예들에 나타낸다. 본 발명의 다른 실시태양들은 본 명세를 고려한 후에 당해 분야의 통상적인 숙련가들에게 틀림 없이 자명하게 될 것이다.

실시예

A. 시험 프로토콜

1. 가성 용해도(R10, S10, R18, S18)를 TAPPI T235-cm00에 따라 측정한다.

2. 카복실 함량을 TAPPI T237-cm98에 따라 측정한다.

3. 알데하이드 함량을 이코노테크 서비시즈(Econotech Services) LTD, 독점 과정 ESM 055B에 따라 측정한다.

4. 구리값을 TAPPI T430-cm99에 따라 측정한다.

5. 카보닐 함량을 식: 카보닐 = (구리값 - 0.07)/0.6(문헌[Biomacromolecules 2002, 3, 969-975]으로부터)에 따른 구리값으로부터 계산한다.

6. 0.5% 모세관 CED 점도를 TAPPI T230-om99에 따라 측정한다.

7. 고유 점도를 ASTM D1795(2007)에 따라 측정한다.

8. DP를 식: DP_w = -449.6 + 598.4 In(0.5% 모세관 CED) + 118.02 In²(0.5% 모세관 CED)(문헌[The Chemistry and Processing of Wood And Plant Fibrous Materials, p. 155, woodhead Publishing Ltd. Abington Hall, Abington, Cambridge CBI 6AH, England, J.F. Kennedy, et al. editors]에 공개된 1994 셀룰로스 컨퍼런스로부터)에 따른 0.5% 모세관 CED 점도로부터 계산한다.

9. 탄수화물을 다이오넥스(Dionex) 이온 크로마토그래피에 의한 분석과 함께 TAPPI T249-cm00에 따라 측정한다.

10. 셀룰로스 함량을 식: 셀룰로스 = 글루칸 - (만난/3)(문헌[TAPPI Journal 65(12):78-80 1982]으로부터)에 따른 탄수화물 조성으로부터 계산한다.

11. 헤미셀룰로스 함량을 당들의 합 - 셀룰로스 함량으로부터 계산한다.

12. 섬유 길이 및 조도를 제조자의 표준 과정에 따라, 화이버 콸러티 애널라이저(Fiber Quality Analyzer)(상표)(OPTEST, 캐나다 온타리오주 헉스베리 소재) 상에서 측정한다.

13. DCM(다이클로로메탄) 추출을 TAPPI T204-cm97로부터 측정한다.

14. 철 함량을 ICP에 의한 산 증해 및 분석에 의해 측정한다.

15. 회 함량을 TAPPI T211-om02에 따라 측정한다.

16. 과산화물 잔사를 인터록스(Interox) 과정에 따라 측정한다.

17. 밝기를 TAPPI T525-om02에 따라 측정한다.

18. 다공도를 TAPPI 460-om02에 따라 측정한다.

19. 섬유 길이 및 모양 인자를 제조자의 표준 과정에 따라, L&W 화이버 테스터(Fiber Tester)(로렌첸 & 베트레(Lorentzen & Wettre), 스웨덴 키스타 소재) 상에서 측정한다.

20. 이물질을 TAPPI T213-om01에 따라 측정한다.

21. CIE 백색도를 TAPPI 방법 T560에 따라 측정한다.

실시예 1

본 명세의 섬유들의 제조 방법

남부 소나무 셀룰로스를 1599 T/D의 펄프 생산 속도로 작동하는 병류 용액과 함께 연속 증해기에서 증해시켰다. 16.7% 유효 알칼리를 상기 펄프에 가하였다. 상기 백액 충전물을 주입기와 증해기 사이에 분배하였으며 이때 상기 충전물이 절반씩 각각에 적용된다. 20.6의 카파값에 도달되었다.

이어서 상기 셀룰로스 섬유를 세척하고 통상적인 2-단계 산소 탈리그닌화 공정으로 산소 탈리그닌화하였다. 산소를 1.6%의 속도로 적용하고 부식제를 2.1%의 속도로 적용하였다. 탈리그닌화를 205.5°의 온도에서 수행하였다. 블렌드 체스트에서 측정된 카파값은 7.6이었다.

상기 탈리그닌화된 펄프를 D(EOP)D(EP)D의 시퀀스로 5-단계 표백 플랜트에서 표백하였다. 제 1 D 단계(D₀)를 144.3 ℉의 온도 및 2.7의 pH에서 수행하였다. 이산화 염소를 0.9%의 양으로 적용하였다. 산을 17.8 lb/ton의 양으로 적용하였다.

제 1 E 단계(E₁)를 162.9 ℉의 온도 및 11.2의 pH에서 수행하였다. 부식제를 0.8%의 양으로 적용하였다. 산소를 10.8 lb/ton의 양으로 적용하였다. 과산화수소를 6.7 lb/ton의 양으로 적용하였다.

제 2 D 단계(D₁)를 161.2 ℉의 온도 및 3.2의 pH에서 수행하였다. 이산화 염소를 0.7%의 양으로 적용하였다. 부식제를 0.7 lb/ton의 양으로 적용하였다.

제 2 E 단계(E₂)를 164.8 ℉의 온도 및 10.7의 pH에서 수행하였다. 부식제를 0.15%의 양으로 적용하였다. 과산화 수소를 0.14%의 양으로 적용하였다.

제 3 D 단계(D₂)를 176.6 ℉의 온도 및 4.9의 pH에서 수행하였다. 이산화 염소를 0.17%의 양으로 적용하였다.

결과를 하기 표에 나타낸다.

샘플		1	2	3
R10	%	86.1	86.5	86.7
S10	%	13.9	13.5	13.3
R18	%	88.1	87.8	87.7
S18	%	11.9	12.2	12.3
DR		2.0	1.3	1.0
카복실	meq/100 g	3.6	3.47
알데하이드	meq/100 g	0.47	0.63
구리값		0.41	0.4
계산된 카보닐^*	mmole/100 g	0.57	0.55
CED 점도	mPa·s	8.83
고유 점도	[h] dl/g	5.27
계산된 고유 점도	[h] dl/g	5.42
계산된 DP^***	DP_W	1414
글루칸	%	82.2	83.4
자일란	%	10.0	8.9
갈락탄	%	0.1	<0.1
만난	%	5.9	5.8
아라비난	%	0.6	0.2
계산된 셀룰로스^*	%	80.2	81.5
계산된 헤미셀룰로스	%	18.5	16.8
당들의 합	%	98.8	98.4
DCM 추출물		0.006		<0.1
철	ppm
망간	ppm

실시예 2

남부 소나무 셀룰로스를 1676 T/D의 펄프 생산 속도로 작동하는 병류 용액과 함께 연속 증해기에서 증해시켰다. 16.5% 유효 알칼리를 상기 펄프에 가하였다. 상기 백액 충전물을 주입기와 증해기 사이에 분배하였으며 이때 상기 충전물이 절반씩 각각에 적용된다. 20.9의 카파값에 도달되었다.

이어서 상기 셀룰로스 섬유를 세척하고 통상적인 2-단계 산소 탈리그닌화 공정으로 산소 탈리그닌화하였다. 산소를 2%의 속도로 적용하고 부식제를 2.9%의 속도로 적용하였다. 탈리그닌화를 206.1°의 온도에서 수행하였다. 블렌드 체스트에서 측정된 카파값은 7.3이었다.

상기 탈리그닌화된 펄프를 D(EOP)D(EP)D의 시퀀스로 5-단계 표백 플랜트에서 표백하였다. 제 1 D 단계(D₀)를 144.06 ℉의 온도 및 2.3의 pH에서 수행하였다. 이산화 염소를 1.9%의 양으로 적용하였다. 산을 36.5 lb/ton의 양으로 적용하였다.

제 1 E 단계(E₁)를 176.2 ℉의 온도 및 11.5의 pH에서 수행하였다. 부식제를 1.1%의 양으로 적용하였다. 산소를 10.9 lb/ton의 양으로 적용하였다. 과산화수소를 8.2 lb/ton의 양으로 적용하였다.

제 2 D 단계(D₁)를 178.8 ℉의 온도 및 3.8의 pH에서 수행하였다. 이산화 염소를 0.8%의 양으로 적용하였다. 부식제를 0.07 lb/ton의 양으로 적용하였다.

제 2 E 단계(E₂)를 178.5 ℉의 온도 및 10.8의 pH에서 수행하였다. 부식제를 0.17%의 양으로 적용하였다. 과산화 수소를 0.07%의 양으로 적용하였다.

제 3 D 단계(D₂)를 184.7 ℉의 온도 및 5.0의 pH에서 수행하였다. 이산화 염소를 0.14%의 양으로 적용하였다.

결과를 하기 표에 나타낸다.

샘플		1	2	3	4
R10	%	86.8	86.5	86.5	86.8
S10	%	13.2	13.5	13.5	13.2
R18	%	87.8	87.8	87.9	87.0
S18	%	12.2	12.2	12.1	13.0
DR		1.0	1.3	1.4	0.2
카복실	meq/100 g	3.25	3.36	3.35
알데하이드	meq/100 g	0.74	2.20	0.91
구리값		0.37	0.35	0.37
계산된 카보닐^*	mmole/100 g	0.50	0.47	0.50
CED 점도	mPa·s	11.4	11.4	11.4	11.4
고유 점도	[h] dl/g
계산된 고유 점도	[h] dl/g	6.24	6.24	6.24	6.24
계산된 DP^***	DP_W	1706	1706	1706	1706
글루칸	%	81.4	82.0	82.9	83.1
자일란	%	8.0	8.4	8.6	8.5
갈락탄	%	0.2	0.2	0.2	0.4
만난	%	6.6	6.5	6.6	6.4
아라비난	%	0.3	0.3	0.4	0.6
계산된 셀룰로스^*	%	79.2	79.8	80.7	81.0
계산된 헤미셀룰로스	%	17.1	17.4	17.8	17.6
당들의 합	%	96.5	97.4	98.7	99.0
DCM 추출물		0.012
철	ppm		1.5	1.4
망간	ppm		0.179	0.195

실시예 3

남부 소나무 셀룰로스를 1715 T/D의 펄프 생산 속도로 작동하는 병류 용액과 함께 연속 증해기에서 증해시켰다. 16.9% 유효 알칼리를 상기 펄프에 가하였다. 상기 백액 충전물을 주입기와 증해기 사이에 분배하였으며 이때 상기 충전물이 절반씩 각각에 적용된다. 증해를 329.2 ℉의 온도에서 수행하였다. 19.4의 카파값에 도달되었다.

이어서 상기 셀룰로스 섬유를 세척하고 통상적인 2-단계 산소 탈리그닌화 공정으로 산소 탈리그닌화하였다. 산소를 2%의 속도로 적용하고 부식제를 3.2%의 속도로 적용하였다. 탈리그닌화를 209.4°의 온도에서 수행하였다. 블렌드 체스트에서 측정된 카파값은 7.5이었다.

상기 탈리그닌화된 펄프를 D(EOP)D(EP)D의 시퀀스로 5-단계 표백 플랜트에서 표백하였다. 제 1 D 단계(D₀)를 142.9 ℉의 온도 및 2.5의 pH에서 수행하였다. 이산화 염소를 1.3%의 양으로 적용하였다. 산을 24.4 lb/ton의 양으로 적용하였다.

제 1 E 단계(E₁)를 173.0 ℉의 온도 및 11.4의 pH에서 수행하였다. 부식제를 1.21%의 양으로 적용하였다. 산소를 10.8 lb/ton의 양으로 적용하였다. 과산화수소를 7.4 lb/ton의 양으로 적용하였다.

제 2 D 단계(D₁)를 177.9 ℉의 온도 및 3.7의 pH에서 수행하였다. 이산화 염소를 0.7%의 양으로 적용하였다. 부식제를 0.34 lb/ton의 양으로 적용하였다.

제 2 E 단계(E₂)를 175.4 ℉의 온도 및 11의 pH에서 수행하였다. 부식제를 0.4%의 양으로 적용하였다. 과산화 수소를 0.1%의 양으로 적용하였다.

제 3 D 단계(D₂)를 178.2 ℉의 온도 및 5.4의 pH에서 수행하였다. 이산화 염소를 0.15%의 양으로 적용하였다.

결과를 하기 표에 나타낸다.

샘플		1	2	3	4
R10	%	86.4	86.2	86.4	87.0
S10	%	13.6	13.8	13.6	13.0
R18	%	86.8	87.8	88.0	87.9
S18	%	13.2	12.2	12.0	12.1
ΔR		0.4	1.6	1.6	0.9
카복실	meq/100 g		3.77	3.70	3.74
알데하이드	meq/100 g		0.42	0.57	0.56
구리값			0.37	0.35	0.36
계산된 카보닐^*	mmole/100 g		0.50	0.47	0.48
CED 점도	mPa·s		10.6	9.2	9.2
고유 점도	[h] dl/g
계산된 고유 점도	[h] dl/g		6.01	5.55	5.55
계산된 DP^***	DP_W		1621	1460	1460
글루칸	%	80.2	85.4	84.4	84.2
자일란	%	8.3	8.7	8.5	8.9
갈락탄	%	0.4	0.2	0.2	0.2
만난	%	6.3	5.8	5.8	5.7
아라비난	%	0.6	0.4	0.3	0.3
계산된 셀룰로스^*	%	78.1	83.5	82.5	82.3
계산된 헤미셀룰로스	%	17.7	18.7	19.7	20.7
당들의 합	%	95.8	100.5	99.3	99.3
DCM 추출물
철	ppm		0.84	0.97	0.95
망간	ppm		0.2	0.24	0.45

실시예 4

남부 소나무 셀룰로스를 1680 T/D의 펄프 생산 속도로 작동하는 병류 용액과 함께 연속 증해기에서 증해시켰다. 18.0% 유효 알칼리를 상기 펄프에 가하였다. 상기 백액 충전물을 주입기와 증해기 사이에 분배하였으며 이때 상기 충전물이 절반씩 각각에 적용된다. 17의 카파값에 도달되었다.

이어서 상기 셀룰로스 섬유를 세척하고 통상적인 2-단계 산소 탈리그닌화 공정으로 산소 탈리그닌화하였다. 산소를 2%의 속도로 적용하고 부식제를 3.15%의 속도로 적용하였다. 탈리그닌화를 210°의 온도에서 수행하였다. 블렌드 체스트에서 측정된 카파값은 6.5이었다.

상기 탈리그닌화된 펄프를 D(EOP)D(EP)D의 시퀀스로 5-단계 표백 플랜트에서 표백하였다. 제 1 D 단계(D₀)를 140 ℉의 온도에서 수행하였다. 이산화 염소를 1.3%의 양으로 적용하였다. 산을 15 lb/ton의 양으로 적용하였다.

제 1 E 단계(E₁)를 180 ℉의 온도에서 수행하였다. 부식제를 1.2%의 양으로 적용하였다. 산소를 10.5 lb/ton의 양으로 적용하였다. 과산화수소를 8.3 lb/ton의 양으로 적용하였다.

제 2 D 단계(D₁)를 약 180 ℉ 이상의 온도에서 수행하였다. 이산화 염소를 0.7%의 양으로 적용하였다. 부식제를 적용하지 않았다 .

제 2 E 단계(E₂)를 172 ℉의 온도에서 수행하였다. 부식제를 0.4%의 양으로 적용하였다. 과산화 수소를 0.08%의 양으로 적용하였다.

제 3 D 단계(D₂)를 180 ℉의 온도에서 수행하였다. 이산화 염소를 0.18%의 양으로 적용하였다.

결과를 하기 표에 나타낸다.

샘플		1	2	3
R10	%	86	86.2	86.2
S10	%	14	13.8	13.8
R18	%	87.8	87.8	87.8
S18	%	12.2	12.2	12.2
DR		1.8	1.6	1.6
카복실	meq/100 g	3.06	2.67	3.27
알데하이드	meq/100 g	1.03	0.99	0.06
구리값		0.28	0.34	0.27
계산된 카보닐^*	mmole/100 g	0.35	0.45	0.33
CED 점도	mPa·s	8	8.9	8.9
고유 점도	[h] dl/g
계산된 고유 점도	[h] dl/g	5.10	5.44	5.44
계산된 DP^***	DP_W	1305	1423	1423
글루칸	%	86.2	86.2	86.4
자일란	%	8.5	7.5	8.7
갈락탄	%	0.2	0.3	0.2
만난	%	5.0	4.7	5.3
아라비난	%	0.4	0.4	0.3
계산된 셀룰로스^*	%	82.3	82.3	82.3
계산된 헤미셀룰로스	%	20.7	20.7	20.7
당들의 합	%	100.2	99.0	101.0
DCM 추출물
철	ppm	1.66	1.76	1.64
망간	ppm	0.27	0.34	0.34

실시예 5

백색도 및 밝기를 포함하여, 상기 실시예들에 따라 제조된 섬유 샘플들의 특성을 측정하였다. 결과를 하기에 나타낸다.

밝기 측정

실시예 6

실시예 1 내지 4와 일치하는 방법에 의해 제조된 섬유의 용해도를 S10, S18, R10 및 R18 값에 대해 시험하였다. 결과를 하기에 나타낸다.

실시예 7

실시예 5의 방법에 의해 제조된 섬유의 탄수화물 함량을 측정하였다. 하기 처음 2 개의 표는 2 회 측정의 평균에 근거한 데이터를 나타낸다. 첫 번째 표는 본 발명의 섬유이고 두 번째 표는 대조용이다. 두 번째 2 개의 표는 100%로 표준화된 값들이다.

다수의 실시태양들을 개시하였다. 그럼에도 불구하고, 본 명세의 진의 및 범위로부터 이탈됨 없이 다양한 변형들을 수행할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 다른 실시태양들은 하기의 특허청구범위의 범위 내에 있다.

Claims

92 이상의 ISO 밝기, 85 이상의 CIE 백색도, 및 87.5% 이상의 R18 값을 갖는 연재 크래프트 섬유로,
상기 섬유는 이산화 염소를 사용하는 제1 표백 공정(D₀), 산소 및 과산화수소를 사용하는 제1 추출 공정(EoP), 이산화 염소를 사용하는 제2 표백 공정(D₁), 과산화수소를 사용하는 제2 추출 공정(E₂), 이산화 염소를 사용하는 제3 표백 공정(D₂)을 순서대로 포함하는 시퀀스(D₀(E₀P)D₁E₂D₂)에 의한 다단계 표백 공정으로 제조되고,
상기 D₀ 단계에서 건조된 연재 셀룰로스 섬유의 중량 기준 1 중량% 초과하는 양으로 이산화 염소를 펄프에 적용함을 포함하는
연재 크래프트 섬유.
제 1 항에 있어서,
연재 섬유가 남부 소나무 섬유인 크래프트 섬유.
제 1 항에 있어서,
CIE 백색도가 86 이상인 크래프트 섬유.
제 1 항에 있어서,
R18 값이 87.5% 내지 90%인 크래프트 섬유.
남부 연재 소나무 크래프트 섬유를 포함하고 0.59 g/cc 내지 0.65 g/cc의 밀도를 갖으며, 상기 섬유는 85 이상의 CIE 백색도, 92 이상의 ISO 밝기 및 87.5% 이상의 R18 값을 갖되,
상기 섬유는 이산화 염소를 사용하는 제1 표백 공정(D₀), 산소 및 과산화수소를 사용하는 제1 추출 공정(EoP), 이산화 염소를 사용하는 제2 표백 공정(D₁), 과산화수소를 사용하는 제2 추출 공정(E₂), 이산화 염소를 사용하는 제3 표백 공정(D₂)을 순서대로 포함하는 시퀀스(D₀(E₀P)D₁E₂D₂)에 의한 다단계 표백 공정으로 제조되고,
상기 D₀ 단계에서 건조된 연재 셀룰로스 섬유의 중량 기준 1 중량% 초과하는 양으로 이산화 염소를 펄프에 적용함을 포함하는
연재 크래프트 펄프 판지.
제 5 항에 있어서,
섬유가 86 이상의 CIE 백색도를 갖는 펄프 판지.
87.5% 내지 90%의 R18 값과 10 mPa·s 미만의 0.5% 모세관 CED 점도를 갖는 연재 크래프트 섬유로,
크래프트 섬유를 8 미만의 카파값으로 증해 및 산소 탈리그닌화하고;
이산화 염소를 사용하는 제1 표백 공정(D₀), 산소 및 과산화수소를 사용하는 제1 추출 공정(EoP), 이산화 염소를 사용하는 제2 표백 공정(D₁), 과산화수소를 사용하는 제2 추출 공정(E₂), 이산화 염소를 사용하는 제3 표백 공정(D₂)을 순서대로 포함하는 시퀀스(D₀(E₀P)D₁E₂D₂)에 의한 다단계 표백 공정에서 셀룰로스 섬유를 92 이상의 ISO 밝기로 표백하고;
상기 D₀ 단계에서 건조된 연재 셀룰로스 섬유의 중량 기준 1 중량% 초과하는 양으로 이산화 염소를 펄프에 적용함
을 포함하고, 예비-가수분해 단계는 포함하지 않는 방법에 의해 제조된 연재 크래프트 섬유.
제 7 항에 있어서,
표백 후 섬유의 CIE 백색도가 85 이상인 섬유.
크래프트 섬유를 8 미만의 카파값으로 증해 및 산소 탈리그닌화하고;
이산화 염소를 사용하는 제1 표백 공정(D₀), 산소 및 과산화수소를 사용하는 제1 추출 공정(EoP), 이산화 염소를 사용하는 제2 표백 공정(D₁), 과산화수소를 사용하는 제2 추출 공정(E₂), 이산화 염소를 사용하는 제3 표백 공정(D₂)을 순서대로 포함하는 시퀀스(D₀(E₀P)D₁E₂D₂)에 의한 표백에 의해 셀룰로스 섬유를 92 이상의 ISO 밝기로 표백하고;
상기 D₀ 단계에서 건조된 연재 셀룰로스 섬유의 중량 기준 1 중량% 초과하는 양으로 이산화 염소를 펄프에 적용함
을 포함하는, 개선된 크래프트 섬유의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
표백 후 섬유의 CIE 백색도가 85 이상인 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 증해는, 주입기 및 같은 방향의 하류 증해기를 포함하는 2 단계로 수행하는 방법.
제 9 항에 있어서,
증해 중에 첨가된 유효 알칼리가 건조된 연재 셀룰로스 섬유의 중량 기준 16.7 중량% 이상인 방법.
제 9 항에 있어서,
증해를 320 ℉ 이상의 온도에서 수행하는 방법.
제 1 항에 있어서,
0.5% 모세관 CED 점도가 10 mPa·s 미만인 크래프트 섬유.
삭제
제 7 항에 있어서,
0.5% 모세관 CED 점도가 10 mPa·s 미만인 크래프트 섬유.
삭제
제 9 항의 제조 방법으로 제조된 섬유가 10 mPa·s 미만의 0.5% 모세관 CED 점도를 가지는 방법.
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