KR102275245B1

KR102275245B1 - 시스템 및 공정

Info

Publication number: KR102275245B1
Application number: KR1020177027757A
Authority: KR
Inventors: 로버트 케네스 클라크; 베스나 미루노빅; 게리 마크 르 루
Original assignee: 비시 알 앤드 디 피티와이 리미티드
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2021-07-13
Also published as: NZ735104A; WO2016138554A1; MY183000A; AU2016228111A1; AU2016228111B2; KR20180019504A

Abstract

플라스터 보드를 위한 플라스터보드 라이너(PBL)를 제조하기 위한 공정은, 버진 크라프트 섬유(virgin Kraft fibre; VKF)를 받는 단계; 재활용된 페이퍼 섬유(recycled paper fibre; RCF)를 받는 단계; 다수의 섬유 블렌드 스트림들(fibre blend streams)을 생산하기 위해 상기 VKF 및 상기 RCF를 블렌딩(blending)하는 단계; 상기 스트림들을 페이퍼 플라이들(paper plys)로 성형하는 단계; 상기 플라이들을 멀티 플라이 페이퍼 시트(multi ply paper sheet) 로 성형하는 단계; 소수성을 증가시키기 위해 상기 페이퍼 시트를 화학적으로 사이징(sizing)하는 단계; 및 상기 PBL을 생산하기 위해 건조 드럼 상에서 상기 멀티 플라이 페이퍼 시트를 건조시키는 단계;를 포함하고, 상기 PBL은 140 평방미터당 그램(gsm) 이하이다.

Description

시스템 및 공정

본 발명은 플라스터보드 라이너(plasterboard liner)를 제조하기 위한 시스템 및 공정에 관한 것이다. 플라스터보드 라이너는 바람직하게 플라스터보드 생산을 위한 경량의 크라프트 기반 라이너 페이퍼(Kraft based liner paper)이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 플라스터 보드의 제조는 관례적으로 다음의 단계가 수반된다.

1. 페이스 플라스터보드 라이너(face plasterboard liner; face PBL)의 레이어를 롤 아웃(rolling out)하는 단계;

2. 페이스 PBL 상에 석고(Gypsum) 슬러리를 붓는 단계;

3. 석고 슬러리 상에 (또한 베이스(base)로 일컬어지는) 백 플라스터보드 라이너(back plasterboard liner; back PBL)의 레이어를 롤 아웃하는 단계;

4. 플라스터보드를 시트들로 커팅하는(cutting) 단계; 및

5. 플라스터보드 시트들을 건조하는 단계.

플라스터보드를 사용하기에 적합하도록, 플라스터보드 라이너(PBL)는 이미 다음의 특징들을 구비하고 있다.

1. 0.7% 이하인(not exceeding) 가로-방향 습식 팽창(cross-direction wet expansion)을 구비하는 높은 치수 안정성; 및

2. 2.4 내지 2.8 범위에 있는 가로 방향(CD)에 대한 머신 방향(MD)의 인장 비율(tensile ratio)을 갖는 높은 인장 강도.

또한 페이스 PBL은 이후에 플라스터보드가 페인트될 것을 고려하여 담색으로 된 외부 표면(light coloured outer surface)을 구비하는 것이 바람직하다.

PBL을 제조하기 위한 공지된 시스템이 개략적으로 도 2a 내지 2d에 도시된다. 도시된 바와 같이, 시스템은 페이퍼 섬유의 주재료로서 재활용된 페이퍼 섬유(recycled paper fibre; RCF)를 사용한다. 다수의 RCF를 사용하여 제조된 PBL은 다음의 필요한 최종 제품(플라스터보드) 시장 특성을 달성할 수 있다.

1. 육안 검사에 의해 분명한 매끄럽고, 편평하고, 리플 없는(ripple free) 표면;

2. 2.4 이상인 MD:CD 인장 비율을 갖는 파단력(breaking force)을 구비하는 높은 굽힘/굴곡 강도(bending/flexural strength);

3. 40 이상인 (또한 ISO 밝기로 알려진) 확산 청색 반사율 계수(diffuse blue reflectance factor)를 구비하는 담색을 갖는 페이스(face).

지난 15년 동안, PBL 중량은 200gsm 초과(greater than)에서 150gsm으로 감소되었다. 이는 감소된 RCF 부피 및 그에 따른 중량을 허용하는 다양한 증분 개선(incremental improvements)을 통해 달성되었다. 이러한 개선은 다음을 포함한다.

a. (버진 우드(virgin wood)와 이후의 OCC 섬유 증가로부터 크래프트 섬유 생산 증가로 인한) RCF 강도의 일반적인 증가;

b. 더 낮은 플라이(ply) 페이퍼 머신(즉, 7 플라이로부터 3 플라이)과 같은 장비의 일반적인 개선;

c. 예를 들어 개선된 섬유 성형(fibre formation)을 허용한 보다 나은 공정 지식 및 품질 관리 조치; 및

d. 페이퍼 인장 강도를 높이기 위해 사용되는 전분(starch)과 같은 첨가제.

100% RCF를 사용하여 제조된 150gsm보다 큰 중량의 PBL은 뒤이은 플라스터보드 시트의 제조를 위해 필요한 높은 치수 안정성(high dimensional stability) 및 인장 강도의 이점을 갖는다. 그러나 일반적으로 버진 섬유의 상당한 함량을 포함하고 중량이 더 가벼운 플라스터보드 라이너를 생산하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위해, 더 가벼운 PBL은 다음과 같을 수 있다.

1. PBL 단위 길이당 섬유 유입량을 감소시킨다.

2. 단위 추출된 섬유량당 버진 크라프트 섬유 생산량의 부피를 증가시킨다.

3. PBL 단위 길이당 운송 비용을 감소시킨다.

4. PBL 단위 중량당 플라스터보드 단위 길이를 증가시킨다.

5. 단위 길이당 플라스터보드 건조 열 에너지를 감소시킨다.

100% RCF를 사용하여 제조된 130gsm 미만인(less than) 중량의 PBL은 뒤이은 플라스터보드 제조에 요구되는 인장 강도 요건을 충족시키지 않아서 시장성이 없다. 상당한 함량의 버진 크라프트 섬유를 구비하는 PBL은 뒤이은 플라스터보드 제조에 요구되는 치수 안정성 요건들을 충족시키지 않아서 시장성이 없다.

페이퍼에 대한 인장 강도는 MD:CD 비율로 표현된다. 이는 머신 방향(MD) 및 가로 방향(CD) 모두에서 페이퍼 시트의 파단(breaking) 전 최대 인발 응력(maximum pulling stress)의 비율이다. 페이퍼 시트에서, MD로 배향된 섬유는 페이퍼 머신을 통해 페이퍼 시트의 이동의 길이방향으로 놓인다. CD로 배향된 섬유는 MD에 대해 수직하게 놓인다. 150gsm보다 큰 기존의 PBL은 백 및 페이스 PBL에 대해 높은 MD:CD 비율을 갖는다. 이는 지배적인 섬유 배향이 MD에 있는 일반적인 페이퍼 메이킹(paper making)에 비해서 PBL 내 비-특수 섬유 배향(non-specialised fibre orientation)을 허용할 수 있는 충분한 섬유가 있기 때문이다.

페이퍼의 치수 안정성은 수분 함량의 변화로 인한 크기 변화에 대한 저항성을 의미한다. 페이퍼 섬유는 수분을 흡수하고 수화 팽창하는 경향이 있다. 치수 안정성의 척도는 페이퍼 시트의 건식 및 습식 크기 사이의 백분율 차이인, 습식 팽창(wet expansion)이다. 150gsm보다 큰 기존의 PBL은 버진 크래프트 섬유의 상당한 함량을 포함하지 않기 때문에 치수 안정성이 어느 정도 높다.

페이퍼 메이킹을 위해 사용되는 셀룰로오스 섬유는 재활용 가능하다. 그러나, 섬유가 재활용될 때마다, 더 이상 사용될 수 없을 때까지 강도가 손실된다. 일반적으로, 셀룰로오스 섬유는 약 8번까지 페이퍼 메이킹을 위해 재활용될 수 있다. 크라프트 섬유라는 용어는 우드를 우드 펄프로 변환하고 페이퍼 메이킹을 위해 버진 셀룰로오스 섬유를 추출하는 크라프트 공정 기술에서 파생된다. 이러한 공정은 페이퍼 제조를 위해 이전에 사용된 적이 없는 버진 크라프트 섬유를 생산한다. '크라프트(Kraft)'는 '강도(strength)'의 독일어이다. 그러나 크라프트 섬유라는 용어는 또한 버진 셀룰로오스 섬유의 그것과 유사한 강도를 유지하는 셀룰로오스 섬유를 보다 광범위하게 지칭하기 위해 사용되고, 따라서 약 두 배까지 재활용된 섬유를 포함할 수 있다.

크라프트 섬유는 RCF보다 더 강하고 PBL 내 그것의 포함은 감소된 중량을 허용하면서 필요한 페이퍼 인장 강도를 유지시킬 수 있다. 그러나 PBL 내 버진 크라프트 섬유의 포함은 버진 크라프트 섬유가 재활용된 섬유보다 수분과 더 반응하므로 치수 안정성을 감소시킨다. 이는 섬유가 재활용될 때마다 손상되어, 그것의 강도를 감소시키고, 또한 수분과의 접촉에 대한 반응성이 낮기 때문이다. 물과 접촉에 대한 셀룰로오스 섬유의 반응성은 전세계 제지 산업이 상당한 연구를 투자하는 것으로 알려진 현상이다. 이는 공정이 석고 슬러리를 통한 수분과의 접촉을 수반하므로 플라스터 보드 시트의 제조에서 중요하다.

전술된 바와 같이, 또한 페이스 PBL은 이후에 플라스터보드가 페인팅될 것을 예상하여 담색 외부 표면을 구비하는 것이 바람직할 수 있다. PBL 페이스를 위한 담색 표면은 이미 제조 공정 동안 '담색 섬유(light colour fibre)'의 추가를 통해 획득되었다. RCF 담색 섬유를 생산하는 공정은 지속적인 운영 비용을 부과하고 회수된 백지의 공급 원료(feedstock)는 거의 사용되지 않게 된다.

대체로 하나 이상의 전술된 어려움을 극복 또는 개선하거나 적어도 유용한 대안을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명에 따라서, 다음의 단계를 포함하는, 플라스터 보드를 위한 플라스터보드 라이너(PBL)를 제조하는 공정이 제공된다.

(a) 버진 크라프트 섬유(virgin Kraft fibre; VKF)를 받는 단계;

(b) 재활용된 페이퍼 섬유(recycled paper fibre; RCF)를 받는 단계;

(c) 다수의 섬유 블렌드 스트림들(fibre blend streams)을 생산하기 위해 상기 VKF 및 상기 RCF를 블렌딩(blending)하는 단계;

(d) 상기 스트림을 페이퍼 플라이들(paper plys)로 성형하는 단계;

(e) 상기 플라이들을 멀티 플라이 페이퍼 시트(multi ply paper sheet)로 성형하는 단계;

(f) 소수성을 증가시키기 위해 상기 페이퍼 시트를 화학적으로 사이징(sizing)하는 단계; 및

(g) 상기 PBL을 생산하기 위해 건조 드럼 상에서 상기 멀티 플라이 페이퍼 시트를 건조시키는 단계,

이때 상기 PBL은 140 평방미터당 그램(gsm) 이하(no more than)이다.

바람직하게, PBL은 130 평방미터당 그램(gsm) 이하이다.

바람직하게, PBL의 콥(Cobb) (60초) 값은 30gsm 미만이다.

바람직하게, PBL의 가로 방향 습식 팽창은 0.8% 이하(no greater than)이다.

바람직하게, 블렌딩하는 단계는 RCF 및 VKF의 실질적으로 균일한 혼합물을 각각 구비하는 다수의 섬유 블렌드 스트림들을 산출한다. 예를 들어, 실질적으로 균일한 혼합물은 35%보다 큰 VKF를 포함한다.

바람직하게, PBL은 플라스터보드의 베이스를 위한 것이고 공정은 PBL의 가로 방향에 대한 머신 방향의 인장 비율(MD:CD)이 1.4 이하(not more than)가 되도록 섬유 블렌드 스트림들의 섬유들을 조작하는(manipulating) 단계를 포함한다.

바람직하게, PBL은 플라스터보드의 페이스(face)를 위한 것이고 공정은 PBL의 가로 방향에 대한 머신 방향의 인장 비율(MD:CD)이 2.2 이상(not less than)이 되도록 섬유 블렌드 스트림들의 섬유들을 조작하는 단계를 포함한다. 더 나아가, 공정은 바람직하게 페이스 PBL에 피그먼트 코팅을 적용하는 단계를 포함한다. 피그먼트 코팅은 바람직하게 30 이상인 확산 청색 반사율 계수(diffuse blue reflectance factor)를 구비하는 담색 표면(light colour surface)을 제공한다. 그렇지 않으면, 피그먼트 코팅은 바람직하게 40 이상인 확산 청색 반사율 계수를 구비하는 담색 표면을 제공한다.

본 발명은 또한 전술된 공정으로부터 성형된 플라스터보드를 제조하는 데 사용되는 플라스터보드를 제공한다.

본 발명은 또한 전술된 공정으로부터 성형된 플라스터보드를 제조하는 데 사용되는 베이스 플라스터보드를 제공한다.

본 발명은 또한 전술된 공정으로부터 성형된 플라스터보드를 제조하는 데 사용되는 페이스 플라스터보드 라이너를 제공한다.

본 발명은 또한 전술된 페이스 플라스터보드 라이너 및 전술된 베이스 플라스터보드 라이너 사이에 개재된 석고를 포함하는 플라스터 보드를 제공한다.

본 발명은 플라스터 보드를 위한 플라스터보드 라이너(PBL)를 제조하는 시스템을 제공하고, 시스템은,

(a) 다음의 단계를 수행하는 섬유 준비 및 블렌딩 장치; 및

(ⅰ) 버진 크라프트 섬유(VKF)를 받는 단계;

(ⅱ) 재활용된 페이퍼 섬유(RCF)를 받는 단계; 및

(ⅲ) 다수의 섬유 블렌드 스트림들을 생산하기 위해 상기 VKF 및 상기 RCF를 블렌딩하는 단계;

(b) 다음의 단계를 수행하는 페이퍼 메이킹 장치;

(ⅰ) 상기 섬유 준비 및 블렌딩 장치로부터 상기 다수의 섬유 블렌드 스트림들을 받는 단계;

(ⅱ) 상기 스트림들을 페이퍼 플라이들로 성형하는 단계;

(ⅲ) 상기 플라이들을 멀티 플라이 페이퍼 시트로 성형하는 단계;

(ⅳ) 소수성을 증가시키기 위해 상기 페이퍼 시트를 화학적으로 사이징하는 단계; 및

(ⅴ) 상기 PBL을 생산하기 위해 건조 드럼 상에서 상기 멀티 플라이 페이퍼 시트를 건조시키는 단계;

를 포함하고,

상기 PBL은 140 평방미터당 그램(gsm) 이하이다.

바람직하게, PBL은 130 평방미터당 그램(gsm) 이하이다.

바람직하게, PBL의 콥(Cobb) (60초) 값은 30gsm 미만이다.

바람직하게, PBL의 가로 방향 습식 팽창은 0.8% 이하이다.

바람직하게, PBL은 플라스터보드의 베이스를 위한 것이고 시스템은 PBL의 가로 방향에 대한 머신 방향의 인장 비율(MD:CD)이 1.4 이하가 되도록 섬유 블렌드 스트림들의 섬유들을 조작하는 단계를 포함한다.

바람직하게, PBL은 플라스터보드의 페이스를 위한 것이고 시스템은 PBL의 가로 방향에 대한 머신 방향의 인장 비율(MD:CD)이 2.2 이상이 되도록 섬유 블렌드 스트림들의 섬유들을 조작하는 단계를 포함한다. 더 나아가, 시스템은 바람직하게 페이스 PBL에 피그먼트 코팅을 적용하는 단계를 포함한다. 피그먼트 코팅은 바람직하게 30 이상인 확산 청색 반사율 계수를 구비하는 담색 표면을 제공한다. 그렇지 않으면, 피그먼트 코팅은 바람직하게 40 이상인 확산 청색 반사율 계수를 구비하는 담색 표면을 제공한다.

본문 내에 포함되어 있음.

본 발명의 바람직한 실시예들이 비-제한적인 예시로서 다음의 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
도 1은 플라스터보드 라이너 및 석고 슬러리로부터 플라스터 보드를 제조하기 위해 공지된 시스템에 의해 수행되는 단계들을 도시하는 개략적인 다이어그램이다.
도 2a는 주로 재활용된 페이퍼 섬유로부터 플라스터보드 라이너를 제조하기 위해 공지된 시스템에 의해 수행되는 단계들을 도시하는 개략적인 다이어그램이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 공지된 시스템에 의해 원료 준비를 위해 수행되는 단계들을 도시하는 개략적인 다이어그램이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 공지된 시스템에 의해 페이퍼 메이킹을 위해 수행되는 단계들을 도시하는 개략적인 다이어그램이다.
도 2d는 도 2a에 도시된 공지된 시스템에 의해 페이퍼 강화를 위해 수행되는 단계들을 도시하는 개략적인 다이어그램이다.
도 3a는 플라스터보드 라이너를 제조하는 시스템에 의해 수행되는 단계를 도시하는 개략적인 다이어그램이다.
도 3b는 도 3a에서 도시된 시스템에 의해 섬유 준비 및 블렌딩이 수행되는 단계를 도시하는 개략적인 다이어그램이다.
도 3c는 도 3a에서 도시된 시스템에 의해 페이퍼 메이킹이 수행되는 단계를 도시하는 개략적인 다이어그램이다.
도 3d는 도 3a에서 도시된 시스템에 의해 피그먼트 코팅이 수행되는 단계를 도시하는 개략적인 다이어그램이다.
도 4 내지 9는 도 3a에서 도시된 시스템에 의해 생산된 플라스터보드 라이너에 대한 실험 결과를 도시한다.

도 3a에 도시된 시스템(10)은 140 평방미터당 그램(gsm)보다 작은 플라스터보드 라이너(PBL)를 제조하기 위한 장치(12)를 포함한다. 예를 들어, 시스템(10)은 바람직하게 110gsm 및 130gsm 범위로 되는 PBL을 생산할 수 있다. 바람직하게, 시스템(10)은 다음 중 하나 이상을 구비하는 140gsm보다 작은 PBL을 획득할 수 있다.

- 1.4 이하인 백 PBL MD:CD 인장 비율;

- 2.2 이상인 페이스 PBL MD:CD 인장 비율;

- 0.8% 미만인 CD 습식 팽창;

- 40gsm 미만인 콥값(Cobb)(60초); 및

- ISO 밝기 30 이상인 페이스 PBL 담색 표면.

따라서 PBL은 뒤이은 플라스터보드 시트 제조에 적합하게 만들기 위해 결합된 백(back) 및 페이스(face)에 대한 치수 안정성 및 인장 강도의 필요한 특성을 획득한다. 시스템(10)은 예를 들어 재활용된 페이퍼 섬유(recycled paper fibre; RCF)(16) 및 버진 크라프트 섬유(virgin Kraft fibre; VKF)(18)의 실질적으로 균일한 비율을 사용하여 이러한 결과들을 획득한다. 그렇지 않으면, 시스템은 140gsm보다 작은 PBL(14)을 획득하기 위해 RCF 및 VKF의 다른 적절한 비율을 사용한다.

시스템(10)은 또한 130 평방미터당 그램(gsm)보다 작은 플라스터보드 라이너(PBL)(14)를 제조하기에 적합하다. 예를 들어, 시스템(10)은 바람직하게 110gsm 및 125gsm의 범위로 되는 PBL을 생산할 수 있다. 바람직하게, 시스템(10)은 다음 중 하나 이상을 구비하는 130gsm보다 작은 PBL을 획득한다.

- 1.4 이하인 백 PBL MD:CD 인장 비율;

- 2.2 이상인 페이스 PBL MD:CD 인장 비율;

- 0.8% 미만인 CD 습식 팽창;

- 30gsm 미만인 콥 값(Cobb)(60초); 및

- ISO 밝기 40 이상인 페이스 PBL 담색 표면.

따라서 PBL은 뒤이은 플라스터보드 시트 제조에 적합하게 만들기 위해 결합된 백(back) 및 페이스(face)에 대한 치수 안정성 및 인장 강도의 필요한 특성을 획득한다. 시스템(10)은 예를 들어 재활용된 페이퍼 섬유(RCF)(16) 및 버진 크라프트 섬유(VKF)(18)의 실질적으로 균일한 비율을 사용하여 이러한 결과들을 획득한다. 그렇지 않으면, 시스템은 130gsm보다 작은 PBL(14)을 획득하기 위해 RCF 및 VKF의 다른 적절한 비율을 사용한다.

어느 경우에나, 더 가벼운 PBL(14)은 다음을 포함하는 많은 제조 및 상업적인 측면에서 바람직하다.

- 더 가벼운 PBL의 시장 단위는 생산된 페이퍼의 동일한 중량에 대해 증가되고 이는 PBL(14)을 운송하는 데 상업적 이점을 가진다.

- 페이퍼 제품 부피는 RCF로 혼합하는 것에 의해 동일한 중량의 버진 크라프트 섬유에 대해 증가되고 이는 페이퍼 제품들의 산출량(output)에 대한 펄프 생산 비용 및 펄프 생산율에 의해 부과되는 장애물(bottle neck)을 감소시키는 펄프 밀(pulp mill)에 대한 제조 이점을 가진다.

- 플라스터보드 시트 제조 건조 에너지는 PBL(14)의 감소된 중량에 의해 플라스터보드 시트의 동일한 단위 길이에 대해서 감소된다.

시스템(10)은 또한 바람직하게 추가적인 섬유 레이어(fibre layer) 없이 담색 PBL 페이스의 문제점을 해결한다. 시스템(10)은 예를 들어 30 이상인 ISO 밝기를 구비하는 아이보리색 표면을 획득하기 위해 PBL에 피그먼트 코팅(24)을 적용하는 옵션을 포함한다. 그 대신에, 시스템(10)은 예를 들어 40 이상인 ISO 밝기를 구비하는 아이보리색 표면을 획득하기 위해 PBL에 피그먼트 코팅(24)을 적용하는 옵션을 포함한다. 이는 PBL 표면에 적용 공정을 사용하여 획득된다. 해결책의 이점은 담색 표면을 구비하는 PBL 페이스가 담색 RCF를 사용할 필요 없이 제조되고, 이것이 RCF 회수된 백색 페이퍼 공급 원료(RCF recovered white paper feedstock), 그리고 원료 준비 디-잉킹 공정(stock preparation de-inking process) 또는 백색 섬유 공급 원료의 구매(the purchase of white fibre feedstock)에 대한 필요성을 피할 수 있다는 것이다.

장치(12)는 다음을 포함한다.

1. 섬유 준비 및 블렌딩 장치(20);

2. 페이퍼 메이킹 장치(22); 및

3. 피그먼트 코팅 장치(24).

비제한적인 예시에 의해, 각각의 장치(20 내지 24)의 작동에 대하여 이하에서 상세하게 설명된다.

1. 섬유 준비 & 블렌딩 장치(20)

섬유 준비 및 블렌딩 장치(20)는 이전의 동일-위치(co-located) 제조 공정으로부터 RCF(16) 및 VKF(18)를 받는다. VKF(18)는 크라프트 공정 기술을 사용하여 제조되고 공지된 공정 기술을 사용하여 페이퍼 특성을 획득하도록 정제된다. 예를 들어, 오스트레일리아 비지의 투뭇 크라프트 밀(Visy's Tumut Kraft Mill)은 재활용된 휴지(wastepaper)에 의해 보충된 NSW 남부의 소프트우드 플랜테이션(softwood plantations)으로부터의 우드칩들(woodchips)을 사용하여 지역 및 세계 시장에서 고품질의 크라프트 페이퍼를 생산한다. RCF(16)는 재활용된 셀룰로오스 섬유가 공지된 공정 기술을 사용하여 추출되는 회수된 페이퍼/카드보드(paper/cardboard)를 사용하여 제조된다.

RCF(16) 및 물(32)은 RCF 펄퍼 탱크(RCF pulper tank; 26)에 추가된다. 그런 다음 펄퍼 탱크(26)의 내용물은 RCF를 사용한 페이퍼 메이킹에 대해 일반적인 공지된 단계로 플라스틱 및 금속 같은 오염물질을 제거하기 위해 오염물질 스크린들(contaminant screens; 30)에 통과된다.

VKF(18) 및 물(32)은 크라프트 섬유 펄퍼& 전처리 탱크(28)에 추가된다. 전하 제어 케미컬들(Charge control chemicals)은 (페이퍼 메이킹 장치(22)를 참조하여 이하에서 상세히 설명되는) 케미컬 첨가제 장치(chemical additive apparatus; 38)에 의해 이후에 첨가되는 사이징 케미컬들을 구비하여 VKF(18)의 반응성을 최대화하기 위해 추가된다. 예를 들어, 500 내지 1000 uEq/l을 획득하기 위해 1 내지 2KG per tonne에서 음이온성 트래쉬 컬렉터(anionic trash collector)를 추가한다. 전처리된 VKF는 그런 다음 블렌드 탱크(34)에 보내진다.

블렌드 탱크(34)는 전처리된 VKF(18) 및 스크리닝된 RCF(16)를 취하여 실질적으로 균일한 혼합물의 다중 섬유 블렌드 스트림들(multiple fibre blend streams)을 생성한다. 전술된 바와 같이, RCF(16) 및 VKF(18)의 다른 혼합물들이 140gsm 또는 130gsm보다 작은 PBL을 획득하는 관점에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 40% VKF가 될 수 있다. 그러나 설명의 용이를 위해, 시스템(10)은 실질적으로 균일한 혼합물을 참조하여 이하에서 설명된다.

각각의 스트림은 RCF(16) 및 VKF(18)의 전체 PBL 상에 로딩하는(loading) 실질적으로 균일한 섬유를 구비하는 페이퍼 메이킹 장치(22)의 멀티 플라이 페이퍼 머신(multi ply paper machine; 36)의 플라이(ply)를 형성한다.

모든 페이퍼 제품들은 수분을 팽창하고 (습식 팽창으로 불리는) 수화 팽창하는 경향을 가진다. 케미컬 사이징 기술이 내부 및 표면에 적용될지라도, 습식 팽창은 건조 상태에서 원래 페이퍼에 비해서 페이퍼 상의 치수 변화를 초래한다.

특정 섬유들은 다른 것보다 수분을 재흡수하는 더 큰 잠재력을 가진다. PBL의 예시에서, RCF는 VKF보다 더 낮은 수준의 습식 팽창을 가진다. 그러나 RCF는 VKF보다 더 낮은 인장 강도를 가진다.

블렌드 탱크(34)는 멀티 플라이 페이퍼 머신(36)의 각각의 플라이를 위해 섬유 스트림들의 RCF(16) 및 VKF(18) 함량 사이의 밸런스를 유지한다. 다중 아웃플로우 섬유 스트림들(multiple outflow fibre streams)의 지정된 RCF(16) 및 VKF(18) 구성(composition)을 획득하기 위해 섬유 슬러리 농도(fibre slurry consistency) 및 유량을 사용한다. 각각의 아웃플로우 섬유 스트림들은 플라이를 성형하고 다중 플라이들은 멀티 플라이 페이퍼 시트를 성형하기 위해 페이퍼 메이킹 장치(22)를 통해 결합된다. RCF 및 VKF의 분포는 복합 PBL 내 플라이 스플리트(ply split)뿐만 아니라 개별적인 페이퍼 플라이들 내에서 매우 중요하다. 섬유 스트림들의 필수적인 섬유 블렌드를 획득하기 위한 RCF(16) 및 VKF(18)의 블렌딩은 도 3b에서 개략적으로 확인된다.

RCF의 이점은 습식 팽창의 수준이 낮고 PBL을 제조하는 데 훨씬 저렴한 원자재를 사용하는 것이다. RCF의 단점은 버진 크라프트 섬유를 사용하여 예를 들어 균등한 중량의 PBL보다 더 낮은 인장 강도를 가진다는 것이다. 버진 크라프트 섬유의 이점은 제조된 PBL이 매우 우수한 인장 강도를 가진다. 버진 크라프트 섬유의 이점은 제조된 PBL이 습식 팽창의 수준이 높다는 것이다.

더 높은 인장 강도 및 습식 팽창의 최소화를 획득하기 위해 VKF(18)를 사용하는 이점들 사이의 최적 밸런스를 획득하기 위해, 블렌드 탱크(34)는 페이퍼 메이킹 장치(22)를 위해 다수의 스트림들 내 RCF(16) 및 VKF(18)의 실질적으로 균일한 혼합물을 제공한다. 이는 예를 들어 전체 멀티 플라이 PBL 시트를 가로질러 균일한 섬유 비율을 산출한다.

2. 페이퍼 메이킹 장치(22)

페이퍼 메이킹 장치(22)는 다음을 포함한다.

a. 다음을 포함하는 멀티 플라이 페이퍼 머신(multi ply paper machine; 36); 및

ⅰ. (페이퍼 머신 습식 엔드(paper machine wet end)로 알려진) 페이퍼 섬유 성형 장치(37);

ⅱ. 케미컬 첨가제 장치(chemical additive apparatus; 38); 및

ⅲ. 속도 제어 장치(40);

b. 건조 드럼들(42).

전술된 각각의 것에 대한 작동은 이하에서 상세히 설명된다.

a. 멀티 플라이 페이퍼 머신(36)

멀티 플라이 페이퍼 머신(36)은 다중 섬유 플라이들을 우선 성형하고, 건조 전에 멀티 플라이 페이퍼 시트로 결합되는 것에 의해 페이퍼 시트를 제조한다. 2 플라이 페이퍼 머신을 사용하는 페이퍼 시트의 성형은 예를 들어 도 3c에 개략적으로 도시된다.

ⅰ. 페이퍼 섬유 성형 장치(37)

페이퍼 머신 습식 엔드(paper machine wet end; 37)는 다중 스트림들 내에 블렌드 탱크(34)로부터의 섬유를 받고, 이는 예를 들어 130gsm인 결합된 플라이 페이퍼 시트의 요구 기본 중량, 및 RCF(16) 및 VKF(18)의 조성, 예를 들어 35%보다 큰 버진 크라프트 섬유를 획득하기 위해 신중하게 조작된다.

중요하게, 페이퍼 머신 습식 엔드(37) 제트-대-와이어 비율(jet-to-wire ratio)은 페이퍼 시트의 물리적인 섬유 배향을 제어하기 위해 신중하게 조작된다. 이러한 비율은, 섬유 성형 섹션 제트(fibre forming section jet)의 속도 및 섬유 성형 섹션 와이어의 속도 사이의 차이로서, PBL의 섬유 구조를 미세-조정하는 데 사용된다. 또한 머신 방향(MD) 또는 가로 방향(CD) 중 어느 하나에서 페이퍼 시트의 지배적인 방향의 인장 강도를 효과적으로 결정한다.

일반적으로 제트-대-와이어 비율은 1(unity)보다 작고, 섬유 함량은 높으며, 이는 MD에서 섬유들을 '드로우(draws)' 또는 '드래그(drags)'하고 높은 MD:CD 인장 비율을 획득한다. PBL에서 제트-대-와이어 비율은 CD 내 섬유 정렬의 비율을 조작하기 위해 (제트-대-와이어 비율이 1보다 클 때) 페이퍼 시트를 '드래그(drag)' 또는 '러시(rush)'하도록 신중하게 제어된다. 낮은 섬유 함량과 결합하여, 이는 백 및 페이스 PBL 사이에 실질적으로 다른 MD:CD 인장 비율을 획득한다. 예를 들어 다음과 같다.

PBL	제트-대-와이어 비율	섬유 함량	MD:CD 인장 비율
백(Back)	1.000	120gsm	1.1
페이스(Face)	1.015	125gsm	2.6

중요하게 제트-대-와이어 비율 및 결과적인 섬유 배향은 또한 습식 팽창의 정도를 통한 치수 안정성에 영향을 미친다. 백 PBL에 대한 매우 낮은 MD:CD 인장 비율의 이점은 예를 들어, 0.8%인 더 낮은 CD 습식 팽창을 달성한다는 것이다.

ⅱ. 케미컬 첨가제 장치(38)

케미컬 첨가제 장치(38)는 RCF(16) 및 VKF(18)의 소수성을 증가시켜 멀티 플라이 페이퍼 시트의 액체 흡수성을 감소시키기 위해 다중 페이퍼 서브스트레이트 플라이들을 화학적으로 사이즈한다(sizes). 다음의 단계는 해당되는 관점에서 수행된다.

a. VKF(18)는 버진 크라프트 섬유의 사이징 케미컬들과 반응성을 최대화하기 위해 전하 제어 케미컬 기술(charge control chemical technology)을 구비하여 섬유 준비 및 블렌딩 장치(20)에서 전처리된다.

내적 사이징 케미컬 기술은 예를 들어 다음의 양이온성 로진(Cationic rosin) > 12kg/t, 황산 알루미늄(Alum) > 24kg/t, 및 알킬 케텐 다이머> 3kg/t를 사용하여 케미컬 첨가제 장치(38)에 의해 멀티 플라이 페이퍼 시트에 적용된다.

게다가, 표면 사이징 케미컬 기술은 도 3d에 도시된 바와 같이 표면 사이징 장치(46)에 의해 코팅 머신(44)에 적용된다.

전술된 바와 같이, 멀티 플라이 페이퍼 머신(36)에 의해 수행되는 단계들은, 예를 들어 2 플라이 페이퍼 머신을 사용하여, 도 3c에 개략적으로 도시된다. 이는 VKF(18)의 상당한 함량을 포함하는 PBL의 개선된 치수 안정성 및 인장 강도를 산출한다.

시스템(10)에 의해 제조된 PBL은 플라스터보드 시트의 뒤이은 제조에 적합한 필요한 치수 안정성 및 인장 강도를 획득하기 위해 VKF(18)의 사용 및 사이징을 포함한다. 결국, 이는 플라스터보드 시트가 편평한, 리플 없는 표면 및 높은 블렌딩 강도인 그것의 요구되는 시장 특성을 획득하게 한다.

시스템(10)은 수분과의 접촉에 반응하는 정제된 VKF(18)의 문제점을 해결하고, 이는 요구되는 치수 안정성이 획득되지 않으므로 PBL에서의 사용에 부적합하게 만든다. 플라스터보드 시트의 제조는 PBL이 페이스 및 백 PBL 사이에 끼워지는 석고 슬러리와 접촉하게 하는 것을 요구한다. 두께를 조절하기 위해 가압(pressing) 동안 슬러리로부터 물 흡수를 통한 과도한 습식 팽창은 플라스터보드 시트를 생산하기 위한 슬러리에 대한 건조 후에 최종 제품 표면들의 뒤이은 리플링(rippling)을 초래할 수 있다.

시스템(10)은 PBL에 대한 다양한 기능적인 사이징 케미컬 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어 다음과 같은 사이징 케미컬들의 조합이 사용된다.

a. 양이온성 로진(Cationic rosin) > 12kg/t

b. 황산 알루미늄(Alum) > 24kg/t

c. 알킬 케텐 다이머 > 3kg/t; 및

d. 표면 사이징제 3-12kg/t.

VKF(18) 및 RCF(16)는 PBL 등급을 제조하기 위해 내적 사이징 케미컬 기술(internal sizing chemical technology)로 처리된다.

기능성 사이징 케미컬 기술은 페이퍼가 건조된 후에 섬유가 수분을 재흡수하는 경향을 감소시킨다. 내적 사이징 케미컬 기술은 섬유에 소수성 분자를 접착시키는 것에 의해 페이퍼가 물을 흡수하는 경향을 감소시킨다. 이러한 분자들은 물이 섬유 구조 안으로 침투할 수 있기 전에 물을 효과적으로 밀어낸다(repel).

소수성을 더 개선하기 위해, 표면 사이징 케미컬 기술은 또한 코팅 머신(44)의 표면 사이징 케미컬 장치(46)에 적용된다. 여기서 제한된 양의 사이징 케미컬은 PBL 안으로 물 침투를 감소시키기 위해 표면 배리어(surface barrier)를 생성하도록 레이어로서 적용된다.

2(a)(ⅲ)&2(b). 속도 제어 장치(40) & 건조 드럼들(42)

속도 제어 장치(40)는 성형된 페이퍼 시트의 가압 및 건조를 통해 연속적인 공정들 사이의 드로우를 감소시키도록 작용한다. 이는 물과 접촉할 때 성형된 페이퍼 시트의 반응 경향을 감소시켜 수화 팽창을 감소시킨다. 이러한 특징은 도 3c에서 개략적으로 확인된다.

연속적인 페이퍼 머신 섹션(프레스, 건조기 및 릴(reel)) 상대 속도 제어는 예를 들어 2%보다 작게 시트 수축을 최소화하기 위해 건조 드럼(42) 적용 전에 MD로 섬유 드로우를 최소화하도록 속도 제어 장치(40)에 의해 신중하게 제어된다.

3. 피그먼트 코팅 장치(24)

피그먼트 코팅 장치(24)는 다음을 포함한다.

a. 코팅 머신(44);

b. 표면 사이징 케미컬 장치(46);

c. 피그먼트 적용 장치(48); 및

d. 건조 드럼들(50).

일반적인 아이보리 PBL은 페이스 (아이보리) 등급을 제조하기 위해 회수된 백색 페이퍼 공급 원료로부터 디-잉킹된(de-inked) RCF를 활용한다. 코팅 머신(44), 예를 들어 필름 프레스의 포함을 구비하여, 페이스 PBL에 대한 아이보리 시트 외관, 또는 다른 요구되는 색상과 비슷하도록 PBL(14)을 피그먼트 코팅하는 옵션이 있다. 코팅은 예를 들어 피그먼트 제제(pigment formulation), 전분 및 사이징제를 포함하는 단일 스테이지 적용(single stage application)으로부터의 물질 레이어를 언급한다.

이는 피그먼트 비용 감소의 전반적인 이점 및 피그먼트 코팅의 부정적 효과를 오프셋하도록 전분과 관련된 개선된 강도 이득의 이점을 제공한다. 도 3d는 코팅 머신(44)이 이러한 특징을 위해 어떻게 사용되는지를 개략적으로 도시한다.

피그먼트 코팅의 이점은 코팅이 바람직한 표면 외관, 예를 들어 30 이상인 ISO 밝기의 담색 페이스 PBL을 획득하도록 만들어질 수 있다는 것이다. 그렇지 않으면, 코팅은 바람직한 표면 외관, 예를 들어 40 이상인 ISO 밝기의 담색 페이스 PBL을 획득하도록 만들어질 수 있다. 피그먼트 코팅은 기존의 아이보리 등급에서 사용되는 담색 RCF에 비해 상당히 저렴하다. 단점은 피그먼트 코팅 케미컬들이 PBL의 인장 강도 개선을 갖지 않는다는 것이다. 이와 같이 인장 강도는 VKF(18) 및 RCF(16)로부터 얻어져야 한다.

코팅 머신(44)은 페이퍼가 통과하는 하나의(또는 두 개의) 롤들 상으로 미세한 양의 피그먼트 코팅 필름이 계량되게(metered) 할 수 있는 것에 의해 작용된다. 피그먼트 코팅 필름은 페이퍼가 롤들을 통과하자마자 시트 상으로 효과적으로 전달된다. 피그먼트 코팅의 양은 코팅 레시피(coating recipe), 그것의 고체 함량(solid content), 어플리케이터 로드 선택(the applicator rod selection) 및 롤들 상의 접촉 시간(contact time on the rolls)에 의해 신중하게 제어된다.

피그먼트 코팅 레시피는 상이한 클레이(clay) 및/또는 탄산칼슘 피그먼트들의 혼합물 및 바인더들을 포함한다.

단일 스테이지 적용들을 위한 코팅 머신들은 이전에 변성 전분들의 적용으로 건조 강도를 개선하기 위해 페이퍼 머신들 상에 설치되었다. 도 3d에 도시된 예시에서, 코팅 머신(44), 예를 들어 필름 프레스는 피그먼트 적용 장치(48) 및 표면 사이징 케미컬 장치(46)를 포함한다. 피그먼트 적용 장치(48)의 포함은 코팅 머신(44)이 적용된 전분 외에도 코팅 피그먼트를 추가하게 한다. 피그먼트 추가의 이유는 페이스 PBL의 표면 외관에 영향을 미치기 때문이다.

코팅 머신(44)에 표면 사이징 케미컬 장치(46)의 추가는 예를 들어 7-8 ml/m²의 코팅 두께를 획득하고 페이퍼의 소수성을 개선하도록 전분, 물 또는 코팅 피그먼트와 표면 사이징을 블렌딩하는 것을 허용한다. 이러한 적용에서 표면 사이징 케미컬은 페이스 PBL 시트 상에 100% 유지된다. 도 3d는 코팅 머신(44), 예를 들어 필름 프레스가 이 특징에서 어떻게 사용되는지를 개략적으로 도시한다.

코팅 머신(44)의 이점은 더 저렴한 대안적인 피그먼트들, 예를 들어 클레이 및 탄산칼슘이 페이스 PBL을 위해 아이보리 플라이(Ivory ply)를 모사하도록 PBL 시트 상으로 정밀하게 계량될 수 있다는 것이다. 다른 이점은 외관이 코팅의 레시피 및 적용 로딩(application loading)으로 변경될 수 있다는 점이다.

코팅 머신(44)에 대한 대안들을 다음과 같다.

a. 담색을 위해: 페이스 PBL(아이보리 플라이) 상에 회수된 백색 페이퍼 공급 원료로부터 디-잉킹된 RCF를 사용하는 것;

b. 건조 강도 개선을 위해: 섬유 레시피 내에 특정 건조 강도 케미컬들을 사용하는 것; 및

c. 표면 사이징을 위해: 오직 내적 사이징 케미컬들이 페이퍼 머신을 사용하여 적용될 수 있으므로 효과적인 대안이 아니다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에게 많은 변경이 명백할 것이다. 이를 위해 플라스터보드 라이너(12)를 제조하는 장치가 비-제한적인 예시로서 별개의 장치인 다음을 참조하여 전술되었다.

1. 섬유 준비 및 블렌딩 장치(20);

2. 페이퍼 메이킹 장치(22); 및

3. 피그먼트 코팅 장치(24).

그러나 실제, 전술된 것은 하나의 유닛으로 형성되거나 많은 별개의 유닛들로 형성될 수 있다.

페이퍼에 대한 사이징은 액체를 흡수하는 경향을 감소시키기 위한 케미컬들의 사용을 의미한다. 내적 사이징 케미컬들은 소수성을 증가시키기 위해 셀룰로오스 섬유에 본딩을 통해 페이퍼 시트 전반에 걸쳐 포함되도록 페이퍼 성형 동안 적용된다. 표면 사이징 케미컬들은 페이퍼 시트 상에 얇은 코팅으로 적용되고 셀룰로오스 섬유와 결합하는 친수성 엔드(hydrophillic end) 및 페이퍼 표면이 액체의 침투에 더 큰 저항을 갖도록 대향하는(faces away) 소수성 엔드(hydrophobic end)를 갖는다. 액체 흡수에 대한 저항의 측정은 콥값(Cobb value)으로서, 이는 60초 동안 평방미터당 그램으로 된 표면 물 흡수이다. 플라스터보드 시트의 제조는 PBL이 석고 슬러리를 통해 수분과 접촉하는 것을 요구하므로, PBL은 '하드 사이즈(hard sized)' 페이퍼이다. 이는 가장 높은 물 저항을 갖는 페이퍼들의 카테고리 내에 있다는 것을 의미한다.

이 명세서 내에서 종래기술에 대한 참조는 선행기술이 호주 내 공통된 일반지식의 일부를 구성한다는 인정 또는 어떠한 형태의 제안이 아니며, 그렇게 받아들여서는 안 된다.

본 명세서 및 이어지는 청구범위에서, 달리 언급되지 않는 한, "포함한다(comprise)"라는 단어 및 "포함하는(comprises)" 및 "포함하는(comprising)"과 같은 그 변형예는 명시된 정수, 단계 또는 정수 또는 단계의 그룹을 포함하지만, 다른 정수 또는 단계 또는 정수 또는 단계 그룹이 배제되지 않는다.

본 명세서에서 이전의 모든 공보, 상기 이전의 공보에서 파생된 정보 또는 공지된 사항은 상기 이전 공보, 또는 이전 공보 또는 공지된 사항으로부터 파생된 정보가 명세서가 관련된 노력의 분야에서 공통된 일반 지식의 일부를 형성하는 것에 대한 인정, 시인 또는 제안이 아니며, 그렇게 받아들여서는 안 된다.

페이퍼 실험(Trials)의 요약:

실험 1

("보텀 플라이(bottom ply)"로 언급되는) 탑 와이어(top wire; TW)에 대한 30% RCF 대체(substitution) 시 정상 플라이 로딩(normal ply loading)에서 품질을 결정하기 위한 초기 베이스 라인 조사

실험 2

50:50 플라이 로딩에 기초된 제2 베이스라인 조사. 투기도에 대한 영향을 이해하기 위한 40%로 증가된 RCF 로딩 및 정제 연구. BW 폼마스터(FormMaster)의 영향을 확립하기 위한 이차 대상(Secondary objective).

정상 습식 엔드 케미스트리(normal wet end chemistry)에 대한 최대 CRS 사이즈 투여량(size dosage)에서 1'25-30 동안 페이퍼(COBB) 상에서 수행되는 적당한 물 흡수 실험(Moderate water absorption test). 습식 팽창과 관련된 상당한 리플링(rippling)을 초래하는 테스트.

실험 3

습식 팽창에 대한 %RCF 및 인장 비율을 이해하기 위한 테스트 실험(Trial to test) 베이스라인. 또한 탑크라프트 점보(TOPKraft jumbo). 또한 탑크라프트 점보 및 낮은 인장 비율에서 K110PB의 제조가 포함된 실험.

백 리플링(back rippling)에서 상당한 개선을 초래한 실험. 즉, 덜 정의되었고(less defined) 더 미세했음(finer). TopKraft 페이퍼는 어떠한 이점을 보이지 않음. 즉, 얇은 조각으로 갈아지기(delaminate) 더 쉬운 것으로 나타남.

더 낮은 인장 비율 → 260-280N MD 파단 강도 MD (AS/NZ 최소 360N)

가장 낮은 인장 비율로 설정된 실시 실험 3 머신. 최대 또는 고 사이즈 양이온성 로진 크기(HIGH SIZE cationic rosin size) 효율을 위한 습식 엔드 케미스트리(wet end chemistry)에 집중. 즉, 가장 낮은 콥 능력(COBB capability).

- 음이온성 트래쉬 컬렉션 적용(anionic trash collection application) 포함

- 극한 인장 비율 설정에서 습식 팽창에 대한 효과 확립

- 석고 적용 시 물 흡수와 함께 내부 변형을 감소시키기 위해 VPC에서 페이퍼 재습윤 ( Rewetting )

- 14/06/2013 보랄 포트 멜버른(Boral Port Melbourne)에서 제3 플라스터보드 실험

- 제2 실험만큼 좋은 낮은 인장 비율에 대한 리플링(Rippling)

- 높은 인장 비율 페이퍼는 테스트되지 않음

실험 5

- ASA( 알킬 숙신산 무수물( Succinic Anhydride)) 사이즈 변환 실험→ 가능한 낮은 콥(COBB) 획득

- 110gsm 및 115gsm에 대해 60% RCF로 대체

- 석고 적용 시 물 흡수와 함께 내부 변형을 감소시키기 위해 VPC에서 페이퍼 재습윤

- 11/07/2013 보랄 피켄바(Boral Pinkenba)에서 제4 플라스터보드 실험

- 리플링을 위한 하드 사이즈 로진으로 사이징된 페이퍼(hard sized Rosin sized paper)에 비해 일반적인 컨센서스 하드 사이징된 ASA

- 60% RCF 대체 릴은 리플링에 대한 베스트 오버올 (best OVERALL) 결과를 제공함

- 가장 낮은 습식 팽창 < 0.8%에 의해 확인됨

실험 6

110gsm 및 125gsm에서 최대 및 최소 인장 MD를 확립하기 위한 목표. 115gsm 및 125gsm에 대해 50% RCF 표준화. 석고 적용 시 물 흡수와 함께 내부 변형을 줄이기 위해 VPC에서 페이퍼를 재습윤함.

- 최대 및 최소 인장 비율의 조합이 페이스(FACE) 및 베이스(BASE)를 위해 운영됨(was ran)

- 페이스 파단 강도에 허용 가능한 최대 인장 MD 페이퍼

- MD 파단 강도 K110PB 280N; K125PB 380N (Spec 360N)

- 베이스 리플링은 거의 허용 가능하나 PN150 편평도를 획득하기 위해 더 많은 작업이 요구됨

공정 능력 및 예상 품질:

1. 최소 습식 팽창(베이스) K110PB K125PB

a. 인장(Tensile) MD 50-52N.m/g 5.5-5.7kN/m 6.25-6.5kN/m

b. 인장(Tensile) CD 40-42N.m/g 4.4-4.6 5.0-5.25kN/m

c. 인장 비율 1.0-1.1

d. 투기도 250-300ml/min

e. ASA 사이징. 콥은 습식 팽창과 연관성이 없음. EMCO는 실험 4를 재테스트하고 실험 5는 ASA 하드 사이징된 페이퍼(ASA hard sized paper)와 초기 물 홀드 아웃(hold out)(40-80%)의 상당한 차이를 나타냄.

f. 60%까지 높은 RCF 대체

g. 최소 정제 수준들

h. 습식 팽창에서 리플링의 최저 위험 0.7-1.0%

2. 밸런스드 (Balanced) 인장 강도(베이스) K110PB K125PB

a. 인장 MD 55-60N.m/g 6.0-6.6kN/m 6.9-7.5kN/m

b. 인장 CD 45N.m/g 5.0kN/m 5.6kN/m

c. 인장 비율 1.2-1.5

d. 투기도 230-250ml/min

e. ASA 사이징

f. 50%까지 높은 RCF 대체

g. 적당한 정제 수준들 CSF 500-550 CSF

h. 습식 팽창에서 리플링의 더 높은 위험 1.0-1.5%

3. 가장 높은 인장 강도(페이스) K110PB K125PB

a. 인장 MD 70-73N.m/g 7.7-8.0kN/m 8.8-9.12kN/m

b. 인장 CD 23-30N.m/g 2.5-3.3kN/m 2.9-3.75kN/m

c. 인장 비율 > 2.7

d. 투기도 200-220ml/min

e. 고사이즈 양이온성 로진 고사이즈(High Size Cationic Rosin High Size)

f. 50%까지 RCF 대체

g. 최대 정제 수준들 < CSF 500 CSF

h. 습식 팽창에서 리플링의 최고 위험 > 1.5%

4. 케미컬 첨가제들

a. 섬유 준비 사이징:

- 음이온성 트래쉬 컬렉터 3kg/t 500-1000uEq/l

b. 페이퍼 메이킹 내적 사이징:

- 양이온성 로진 >12kg/t

- 황산 알루미늄 >24kg/t

- AKD(알킬 케텐 다이머) >3kg/t

c. 필름 프레스 표면 사이징

- 표면 사이징제 3-12kg/t

일반화:

1. 베이스 적용 최상 옵션은 능력(Capability) 1(가장 낮은 인장 비율) K125PB:

a. (PV170과 결합하여) 예상 플라스터보드 MD 파단 강도 300N

b. ASA 하드 사이징된(hard sized) 4.5-5 kg/Adt

c. 리플링의 최저 위험

2. 페이스 적용 최상 옵션은 능력 3(가장 높은 인장 비율) K125PB 및 고 사이징된 로진(high sized ROSIN):

a. 로진 하드 사이징된 10-11 kg/Adt

b. (PV170과 결합하여) 예상 플라스터보드 MD 파단 강도 > 360N

c. 석고 라인 상에서 보드 파단의 최저 위험

3. 콥(COBB)이 습식 팽창과 연관이 없을지라도, EMCO 테스팅은 하드 사이징된 ASA vs 로진(ROSIN) 사이의 차이를 나타낸다:

a. ASA는 우수한 초기 물 홀드-아웃(superior initial water hold-out)을 가지는 것으로 보임.

용어집

TW	탑 와이어(보텀 플라이)
GSM	평방미터당 그램
BW	보텀 와이어(탑 플라이)
폼마스터(FormMaster)	페이퍼메이킹 장비의 이름
COBB	물 흡수성(콥값)은 물 1센티미터 하에서 1제곱미터의 페이퍼, 보드 또는 물결 모양의(corrugated) 섬유에 의해 특정 시간 후에 흡수된 물의 질량임.
CRS	양이온성 로진 사이즈(cationic Rosin Size)(로진은 물 홀드아웃(water holdout)을 달성하기 위해 추가되는 케미컬임.)
점보(jumbo)	점보/페이퍼의 마스터 릴들(master reels of paper)
K110PB	페이퍼 등급
MD	머신 방향 - 페이퍼 머신의 길이를 따른 페이퍼 방향
VPC	비지 페이퍼 코팅(Visy Paper Coatings)
K125PB	페이퍼 등급
CD	가로 방향 - 페이퍼 머신의 폭을 가로지른 페이퍼 방향
EMCO	물 흡수 테스트 장비 이름
CSF	캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness). 펄프 품질 및 정제에 연관된 페이퍼 펄프 배수 측정
PV170	170gsm 아이보리 페이스 페이퍼보드 라이너
TSI	인장 강성 지수(Tensile Stiffness Index). 페이퍼, 및 플라스터 보드 라이너의 강도를 결정하기 위한 초음파, 비-파괴 테스트 방법.
ABB AWP	VP9에서 사용되는 ABB로부터의 모이스처라이징 바(Moisturising bar)
퍼니시(furnish)	페이퍼메이킹의 펄핑 스테이지(pulping stage)로 가는 페이퍼
WIS	웹 조사 시스템(Web Inspection System)-홀 탐지기(hole detector)
WW	백수(White Water)-젖은 시트로부터 제거되고 공정 용수(process water) 안으로 다시 재활용되는 페이퍼메이킹 워터(papermaking water)
PSD	페이퍼 머신 셧다운(Paper machine shutdown)
WRV	보수율(Water Retention Value)-제어된 조건 하에서 펄프가 유지할 물을 얼마나 많이 전달하는지에 대한 실험실 테스트
Mutec	물 내 전하를 측정하기 위한 실험실 장비

10: 시스템
12: 플라스터보드 라이너를 제조하기 위한 장치
14: 플라스터보드 라이너(PBL)
16: 재활용된 페이퍼 섬유(RCF)
18: 버진 크라프트 섬유(VKF)
20: 섬유 준비 및 블렌딩 장치
22: 페이퍼 메이킹 장치
24: 피그먼트 코팅 장치
26: RCF 펄퍼 탱크
28: 크라프트 섬유 펄퍼& 전처리 탱크
30: 오염물질 스크린
32: 물
34: 블렌드 탱크
36: 멀티 플라이 페이퍼 머신
37: 페이퍼 섬유 성형 장치
38: 케미컬 첨가제 장치
40: 속도 제어 장치
42: 건조 드럼
44: 코팅 머신
46: 표면 사이징 케미컬 장치
48: 피그먼트 적용 장치
50: 건조 드럼

Claims

플라스터 보드를 위한 플라스터보드 라이너(PBL)를 제조하기 위한 공정에 있어서,
상기 공정은,
(a) 버진 크라프트 섬유(virgin Kraft fibre; VKF)를 받는 단계;
(b) 재활용된 페이퍼 섬유(recycled paper fibre; RCF)를 받는 단계;
(c) 다수의 섬유 블렌드 스트림들(fibre blend streams)을 생산하기 위해 상기 VKF 및 상기 RCF를 블렌딩(blending)하는 단계;
(d) 상기 스트림들을 페이퍼 플라이들(paper plys)로 성형하는 단계;
(e) 상기 플라이들을 멀티 플라이 페이퍼 시트(multi ply paper sheet) 로 성형하는 단계;
(f) 소수성을 증가시키기 위해 상기 페이퍼 시트를 화학적으로 사이징(sizing)하는 단계; 및
(g) 상기 PBL을 생산하기 위해 건조 드럼 상에서 상기 멀티 플라이 페이퍼 시트를 건조시키는 단계;
를 포함하고,
상기 PBL은 140 평방미터당 그램(gsm) 이하인 공정.
제1항에 있어서,
상기 PBL은 130 평방미터당 그램(gsm) 이하인 공정.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 PBL의 콥(Cobb) (60초) 값은 30gsm 미만인 공정.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 PBL의 가로 방향 습식 팽창(cross direction wet expansion)은 0.8% 이하인 공정.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 블렌딩하는 단계는 RCF 및 VKF의 실질적으로 균일한 혼합물을 각각 구비하는 다수의 섬유 블렌드 스트림들을 산출하는 공정.
제5항에 있어서,
상기 실질적으로 균일한 혼합물은 35%보다 큰 VKF를 포함하는 공정.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 플라스터보드 라이너는 110gsm 및 125gsm 범위로 되는 공정.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 플라스터보드 라이너는 110gsm 및 130gsm 범위로 되는 공정.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 VKF 및 RCF를 화학적으로 사이징하는 단계는 상기 페이퍼 시트에 내적 사이징 케미컬들(internal sizing chemicals)을 적용하는 단계를 포함하는 공정.
제9항에 있어서,
상기 내적 사이징 케미컬들은,
양이온성 로진(Cationic rosin) > 12kg/t
황산 알루미늄(Aluminum sulphate) > 24kg/t
AKD(알킬 케텐 다이머) > 3kg/t
를 포함하는 공정.
제9항에 있어서,
상기 VKF를 화학적으로 사이징하는 단계는 상기 멀티 플라이 페이퍼 서브스트레이트(multi ply paper substrate)에 표면 사이징 케미컬들(surface sizing chemicals)을 적용하는 단계를 포함하는 공정.
제11항에 있어서,
상기 표면 사이징 케미컬들은 3 내지 12kg/t의 표면 사이징제를 포함하는 공정.
제9항에 있어서,
상기 VKF를 화학적으로 처리하는 단계는 상기 VKF의 사이징 케미컬들과의 반응력을 개선하기 위해 상기 VKF를 전처리하는(pre-treating) 단계를 포함하는 공정.
제13항에 있어서,
상기 사이징 케미컬들은 3kg/t 500 내지 1000uEq/l의 음이온성 트래쉬 컬렉터(anionic trash collector)를 포함하는 공정.
제1항에 있어서,
상기 PBL은 상기 플라스터보드의 베이스(base)를 위한 것이고 상기 공정은 상기 PBL의 가로 방향에 대한 머신 방향의 인장 비율(MD:CD)이 1.4 이하가 되도록 상기 섬유 블렌드 스트림들의 섬유들을 조작하는(manipulating) 단계를 포함하는 공정.
제1항에 있어서,
상기 PBL은 상기 플라스터보드의 페이스(face)를 위한 것이고 상기 공정은 상기 PBL의 가로 방향에 대한 머신 방향의 인장 비율(MD:CD)이 2.2 이상이 되도록 상기 섬유 블렌드 스트림들의 섬유들을 조작하는 단계를 포함하는 공정.
제16항에 있어서,
상기 페이스 PBL에 피그먼트 코팅을 적용하는 단계를 포함하는 공정.
제17항에 있어서,
상기 페이스 PBL에 피그먼트 코팅을 적용하는 단계는 변성 전분들(modified starches)을 적용하여 건조 강도를 향상시키는 단계를 포함하는 공정.
제17항에 있어서,
상기 피그먼트 코팅은 40 이상인 확산 청색 반사율 계수(diffuse blue reflectance factor)를 구비하는 담색 표면(light colour surface)을 제공하는 공정.
제17항에 있어서,
상기 피그먼트 코팅은 30 이상인 확산 청색 반사율 계수를 구비하는 담색 표면을 제공하는 공정.
제1항에 따른 공정으로부터 성형된 플라스터보드를 제조하는 데 사용되는 플라스터보드 라이너.
제15항에 따른 공정으로부터 성형된 플라스터보드를 제조하는 데 사용되는 베이스 플라스터보드 라이너.
제16항에 따른 공정으로부터 성형된 플라스터보드를 제조하는 데 사용되는 페이스 플라스터보드 라이너.
제23항에 따른 페이스 플라스터보드 라이너 및 제22항에 따른 베이스 플라스터 보드 사이에 개재된 석고(gypsum)를 포함하는 플라스터 보드.
플라스터 보드를 위한 플라스터보드 라이너(PBL)를 제조하기 위한 시스템에 있어서,
상기 시스템은,
(a) 다음의 단계를 수행하는 섬유 준비 및 블렌딩 장치;
(ⅰ) 버진 크라프트 섬유(VKF)를 받는 단계;
(ⅱ) 재활용된 페이퍼 섬유(RCF)를 받는 단계; 및
(ⅲ) 다수의 섬유 블렌드 스트림들을 생산하기 위해 상기 VKF 및 상기 RCF를 블렌딩하는 단계;
(b) 다음의 단계를 수행하는 페이퍼 메이킹 장치;
(ⅰ) 상기 섬유 준비 및 블렌딩 장치로부터 상기 다수의 섬유 블렌드 스트림들을 받는 단계;
(ⅱ) 상기 스트림들을 페이퍼 플라이들로 성형하는 단계;
(ⅲ) 상기 플라이들을 멀티 플라이 페이퍼 시트로 성형하는 단계;
(ⅳ) 소수성을 증가시키기 위해 상기 페이퍼 시트를 화학적으로 사이징하는 단계; 및
(ⅴ) 상기 PBL을 생산하기 위해 건조 드럼 상에서 상기 멀티 플라이 페이퍼 시트를 건조시키는 단계;
를 포함하고,
상기 PBL은 140 평방미터당 그램(gsm) 이하인 시스템.
제25항에 있어서,
상기 PBL은 130 평방미터당 그램(gsm) 이하인 시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 PBL의 콥(Cobb) (60초) 값은 30gsm 미만인 시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 PBL의 가로 방향 습식 팽창은 0.8% 이하인 시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 블렌딩하는 단계는 RCF 및 VKF의 실질적으로 균일한 혼합물을 각각 구비하는 다수의 섬유 블렌드 스트림들을 산출하는 시스템.
제29항에 있어서,
상기 실질적으로 균일한 혼합물은 35%보다 큰 VKF를 포함하는 시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 플라스터보드 라이너는 110gsm 및 125gsm 범위로 되는 시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 플라스터보드 라이너는 110gsm 및 130gsm 범위로 되는 시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 VKF 및 RCF를 화학적으로 사이징하는 단계는 상기 페이퍼 시트에 내적 사이징 케미컬들을 적용하는 단계를 포함하는 시스템.
제33항에 있어서,
상기 내적 사이징 케미컬들은,
양이온성 로진(Cationic rosin) > 12kg/t
황산 알루미늄(Aluminum sulphate) > 24kg/t
AKD(알킬 케텐 다이머) > 3kg/t
를 포함하는 시스템.
제33항에 있어서,
상기 PBL을 화학적으로 사이징하는 단계는 상기 멀티 플라이 페이퍼 시트에 표면 사이징 케미컬들을 적용하는 단계를 포함하는 시스템.
제35항에 있어서,
상기 표면 사이징 케미컬들은 3 내지 12kg/t의 표면 사이징제를 포함하는 시스템.
제33항에 있어서,
상기 VKF의 사이징 케미컬들과의 반응력을 개선하기 위해 VKF를 프리-사이징(pre-sizing)하는 단계를 포함하는 시스템.
제37항에 있어서,
상기 사이징 케미컬들은 3kg/t 500 내지 1000uEq/l의 음이온성 트래쉬 컬렉터를 포함하는 시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 PBL은 상기 플라스터보드의 베이스를 위한 것이고 상기 페이퍼 메이킹 장치는 상기 PBL의 가로 방향에 대한 머신 방향의 인장 비율(MD:CD)이 1.4 이하가 되도록 상기 섬유 블렌드 스트림들의 섬유들을 조작하는 단계를 더 수행하도록 구성되는 시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 PBL은 상기 플라스터보드의 페이스를 위한 것이고 상기 페이퍼 메이킹 장치는 상기 PBL의 가로 방향에 대한 머신 방향의 인장 비율(MD:CD)이 2.2 이하가 되도록 상기 섬유 블렌드 스트림들의 섬유들을 조작하는 단계를 더 수행하도록 구성되는 시스템.
제40항에 있어서,
상기 PBL에 피그먼트 코팅을 적용하는 단계를 수행하기 위한 피그먼트 코팅 장치를 더 포함하는 시스템.
제41항에 있어서,
상기 피그먼트 코팅 장치는 변성 전분들을 적용하여 건조 강도를 향상시키는 단계를 수행하기 위한 필름 프레스를 포함하는 시스템.
제42항에 있어서,
상기 피그먼트 코팅 장치는 상기 적용된 전분에 상기 피그먼트 코팅을 추가하기 위한 피그먼트 코터(coater)를 포함하는 시스템.
제43항에 있어서,
상기 피그먼트 코팅 장치는 상기 PBL의 소수성을 개선하기 위해 전분, 물 또는 코팅 피그먼트와 표면 사이징 케미컬들을 블렌딩하기 위한 표면 사이징 케미컬 장치를 포함하는 시스템.
제42항에 있어서,
상기 피그먼트 코팅은 40 이상인 확산 청색 반사율 계수를 구비하는 담색 표면을 제공하는 시스템.
제42항에 있어서,
상기 피그먼트 코팅은 30 이상인 확산 청색 반사율 계수를 구비하는 담색 표면을 제공하는 시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 페이퍼 메이킹 장치는 건조된 페이퍼가 물과 접촉될 때 반응하는 경향이 감소되어 수화 팽창(hydro expansion)을 감소시키도록 연속적인 공정들 사이에 드로우(draw)를 감소시키는 단계를 수행하는 시스템.
제47항에 있어서,
상기 드로우를 감소시키는 단계는 낮은 습식 팽창을 구비하도록 낮은 인장 비율(가로 방향에 대한 머신 방향의 비율)을 구비하는 페이퍼를 산출하는 시스템.