KR102465892B1 - 식물 섬유 및 미네랄 충진제에 기반한 결합제 조성물, 그의 제조 및 용도 - Google Patents

식물 섬유 및 미네랄 충진제에 기반한 결합제 조성물, 그의 제조 및 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물, 식물 섬유 및 미네랄 충진제를 함유하는 결합제 조성물에 관한 것으로서, 상기 식물 섬유 및 미네랄 충진제 간의 중량 비는 99/1 내지 2/98을 포함하고, 상기 식물 섬유 및 미네랄 충진제는 동시에 정쇄되며, 상기 정쇄된 섬유는 10 내지 700 ㎛의 평균 크기를 갖고, 상기 정쇄된 섬유는 상기 정쇄된 미네랄 충진제에 적어도 부분적으로 임베드된다.

Description

식물 섬유 및 미네랄 충진제에 기반한 결합제 조성물, 그의 제조 및 용도
본 발명은 그 성분이 주로 재활용된 물질 및/또는 산업 폐기물, 또는 심지어 미네랄 충진제 및 셀룰로오스 파인(fine)/섬유(fiber)가 풍부한 임의의 종이 스트림(stream)의 혼합물로부터 유래되는 결합제 조성물에 관한 것이다. 상기 결합제 조성물은 주로 미네랄 충진제 및 식물계 유기 물질로 구성된다. 상기 혼합물은 이하 "결합제 조성물"로 나타낼 것이다.
본 발명의 이용 분야는 바이오-물질, 복합재(composite) 생성물뿐만 아니라 제지 산업 유래의 생성물의 생산에 관한 것이다. 특히, 종이 또는 판지의 생산을 수반한다.
종이 및 판지와 같은 종이 생성물은 리그노셀룰로오스 섬유의 수성 현탁액으로부터 제조된다. 이들은 재활용 섬유로부터 제조될 수 있다.
리그노셀룰로오스 섬유 이외에도, 상기 생성물은 일반적으로 미네랄 충진제를 포함한다. 상기 충진제는 또한 재활용 채널, 특히 재활용된 제지용 펄프로부터 유래될 수 있다.
소위 "재활용된" 미네랄 충진제 및 소위 (재활용되지 않은) "천연" 미네랄 충진제는 종이 또는 판지의 특성, 특히 광학 및/또는 표면 특성을 변형하기 위하여 순환로(circuit)에 도입된다. 상기 충진제는 또한 최종 생성물의 비용 감소를 가능하게 한다.
한 예로서, 보통 제지 산업에서 사용되는 소위 천연 미네랄 충진제는 탄산칼슘, 카올린(kaolin), 이산화티타늄, 탈크(talc) 및 콜로이드성 실리카를 포함한다.
그러나, 광학 또는 표면 특성의 관점에서 천연 미네랄 충진제는 원하는 특성을 제공하지만, 재활용된 미네랄 충진제는 종종 변화되고 때때로 원하지 않는 광학적 효과를 초래한다. 그럼에도 불구하고, 그 기원과 무관하게, 모든 소위 천연 또는 재활용된 충진제는 종이 또는 판지의 비용을 감소시키고, 종이 또는 판지의 기계적 및 광학적 특성에 영향을 미친다. 또한, 미네랄 충진제와 리그노셀룰로오스 섬유 사이에 화학적 친화도가 없다는 점에 비추어, 이들의 의도적이거나 제어되지 않은 도입은 그 도입 모드에 따라 일반적으로 모두 시트의 강도 및 충진제의 보유를 개선하기 위해 사용되는 양이온성 폴리아크릴아미드 및/또는 결합제, 예를 들면 전분과 같은 다른 고정화제 및/또는 보유제의 존재를 필요로 한다.
아크릴아미드계 폴리머 및 그의 유도체는 또한, 예컨대 절단 강도, 내부 응집 및 파열 강도와 같은 종이 또는 판지의 기계적 특성을 보유하면서 충진제 보유를 개선하기 위해 개발되어 왔다.
이러한 해결책은 상대적으로 만족스럽기는 하지만, 여전히 대체제, 특히 저비용으로 종이의 물리적 특징을 개선하기 위하여 대규모로 또는 표면에서 사용하기 위한 폴리머 및/또는 전분에 대한 대체제에 대한 필요성이 존재한다.
이것은 대략적으로 결합제 조성물의 개발을 통해 본 발명이 해결하고자 하는 문제이다. 상기 결합제 조성물은 건조 상태에서 강화제(전분, 양쪽성(amphoteric) 폴리아크릴아미드, 카르복시메틸셀룰로오스 및 구아 검)의 사용을 부분적으로 또는 완전히 대체하는 것을 가능하게 한다. 이것은 또한 종이 또는 판지의 기계적 특성의 손실을 최소화하면서 상기 보유 및 미네랄 충진제 레벨의 개선을 가능하게 한다.
본 발명은 주로 물, 식물계 유기 물질 및 미네랄 충진제로 구성되는 결합제 조성물에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 물, 식물 섬유 및 미네랄 충진제를 함유하는 결합제 조성물에 관한 것으로서,
- 상기 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 중량 비는 99/1 내지 2/98, 유리하게는 95/5 내지 15/85, 보다 유리하게는 80/20 내지 20/80을 포함하고,
- 상기 식물 섬유 및 미네랄 충진제는 동시에 정쇄(refining)된다.
본 발명은 또한 상기 결합제 조성물의 제조 방법 및 이를 종이 또는 판지의 생산에 사용하는 용도에 관한 것이다.
결합제 조성물:
상기 결합제 조성물의 결합 특성은 그 제조, 보다 구체적으로는 미네랄 충진제의 존재 하에 식물계 유기 물질(식물 섬유)을 정쇄하는 것으로부터 기인한다. 상기 정쇄는 기계적 압착 및 전단 처리에 해당한다. 일반적으로, 정쇄는 식물계 유기 물질을 소섬유화(fibrillation) 및/또는 절단시킨다. 정쇄는 또한 식물 섬유의 비표면적 및 결합력의 진전을 허용한다.
정쇄 동안에 미네랄 충진제가 존재하면 후자의 단편화를 가능하게 하지만, 또한 정쇄된 식물 섬유로 적어도 부분적으로 이를 코팅하는 것도 가능하게 한다. 따라서, 본 발명에 따른 결합제 조성물에서, 상기 미네랄 충진제는 정쇄된 식물 섬유들 간의 네트워크의 형성으로 인해 적어도 부분적으로 다른 것들에 결합된다.
일단 코팅되면, 상기 결합제 조성물의 미네랄 충진제는 리그노셀룰로오스 섬유의 네트워크에 고정 및/또는 포함되어 종이 또는 판지를 생산할 수 있다. 큰 비표면적을 갖는 이러한 타입의 섬유성 네트워크가 포함되면 종이 또는 판지의 기계적 특성 및/또는 유연성의 개선을 가능하게 하지만, 표준 방법을 통해 미네랄 충진제를 첨가하면 상기 기계적 특징 및/또는 유연성이 악화된다. 상기 결합 조성물에서 "미네랄 충진제로 코팅"은 섬유 내부에 적어도 부분적으로 임베드(embed)된, 바람직하게는 전체적으로 임베드된 미네랄 충진제를 의미한다. 따라서, 상기 미네랄 충진제는 적어도 부분적으로 상기 섬유에 덮히거나 둘러싸인다.
상기 결합제 조성물의 특별함 중 하나는 종이 또는 판지의 물리적 특징의 변경없이 미네랄 충진제의 레벨을 증가시키는 것에 관한 것이다. 실제로, 종이 또는 판지에 존재하는 미네랄 충진제의 적어도 일부는 상기 결합제 조성물로부터 유래되며, 상기 미네랄 충진제는 적어도 부분적으로 상기 식물 섬유에 의해 코팅된다. 상기 식물 섬유의 비표면적을 증가시키면 정쇄 동안에 존재하는 상기 미네랄 충진제를 고정할 뿐만 아니라, 종이 또는 판지의 제조 공정에서 상기 미네랄 충진제의 보유를 개선하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 결합제 조성물은 종이 또는 판지의 기계적 특징의 손상없이 미네랄 충진제를 고정하는 조성물을 나타낸다.
상기 식물 섬유는 일반적으로 리그노셀룰로오스 섬유이다. 이들은 리그노셀룰로오스 물질, 특히 나무(경재 또는 연재) 및 일년생 식물로부터 유래되는 셀룰로오스 섬유로부터 수득될 수 있다. 이들은 또한 재활용 셀룰로오스 물질로부터 유래될 수 있다.
상기 결합제 조성물의 식물 섬유는 유리하게는 평균 10 ㎛ 내지 700 ㎛를 포함하는 평균 크기를 갖는다. 상기 섬유의 크기는 보다 유리하게는 평균 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 보다 더 유리하게는 약 10 ㎛ 내지 400 ㎛, 보다 더 유리하게는 약 100 ㎛ 내지 400 ㎛이다. 이것은 미네랄 충진제의 존재 하에 정쇄된 섬유의 평균 크기이다. 다른 구현예에 따르면, 상기 결합제 조성물의 식물 섬유는 유리하게는 10 ㎛ 내지 600 ㎛, 보다 유리하게는 약 100 ㎛ 내지 600 ㎛를 포함하는 평균 크기를 가질 수 있다. 일반적으로, 10 ㎛ 내지 80 ㎛의 크기를 갖는 섬유를 파인이라 부른다.
크기는 식물 섬유의 가장 큰 치수, 예를 들면 길이를 나타낸다.
전형적으로, 크기(길이, 직경, 두께)와 같은 특성은 종래의 방법 및 장치, 예를 들면 MorFi 섬유 형태 분석기로부터 수득될 수 있다.
본 발명에 따른 결합제 조성물은 섬유성 조성물이다. 이것은 정쇄된 섬유를 함유하지만, 파인(즉, 10 ㎛ 내지 80 ㎛의 크기를 갖는 섬유) 및/또는 소섬유화 섬유를 함유할 수 있다. 일반적으로, 상기 결합제 조성물의 정쇄된 섬유는 다음을 포함한다:
- 절단된 섬유. 상기 섬유는 소섬유화되거나 되지 않을 수 있음;
- 파인(10-80 ㎛), 즉 절단된 섬유 또는 절단된 소섬유화 섬유.
그러나, 상기 결합제 조성물의 섬유성 성분은 대부분 정쇄된 섬유로 구성된다. 정쇄된 섬유는 절단된 섬유 및 소섬유화 섬유를 포함한다. 상기 결합제 조성물의 99/1 내지 2/98의 중량 비는 리피이닝된 섬유 및 정쇄된 충진제에 관한 것이다; 따라서, 이것은 절단된 섬유 및 소섬유화 섬유에 관한 것이다.
특정 구현예에 따르면, 상기 결합제 조성물은 바람직하게는 길이 기준으로 총 백분율의 30% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상, 보다 더 바람직하게는 60% 내지 90%, 보다 더 바람직하게는 70% 내지 90%의 파인(10-80 ㎛의 크기를 갖는 섬유)을 가질 수 있다. 상기 백분율은 종래의 방법 및 장치, 예를 들면 MorFi 형태 분석기로부터 수득될 수 있으며, 상기 % 파인은 길이 기준이다.
섬유는 미세소섬유(microfibril)로 이루어진다. 보다 구체적으로, 섬유는 리그닌 및/또는 헤미셀룰로오스에 의해 연결되어 층으로 배열된 수십 또는 수백 개의 미세소섬유(일반적으로는 500개 이하의 미세소섬유)에 의해 형성된다. 정쇄된 섬유는 일반적으로 10 내지 60 ㎛, 바람직하게는 15 내지 40 ㎛의 직경, 및 일반적으로 10 ㎛ 내지 700 ㎛, 보다 바람직하게는 100 ㎛ 내지 600 ㎛의 길이를 갖는다.
소섬유화 섬유는 섬유의 주된 코어(core)로부터 나오는 소섬유를 갖는 섬유이다.
미세소섬유는 섬유의 소섬유화로부터 기인한다. 이들은 소섬유, 일반적으로 60개 이하의 소섬유의 응집체로 이루어진다. 예를 들면, WO 2014/091212 및 WO 2010/131016은 미세소섬유의 형성에 관한 것이다.
나노소섬유 또는 기초(primary) 소섬유는 미세소섬유의 소섬유화로부터 기인한다. 이들은 수소 결합을 통해 연결된 셀룰로오스 거대분자(macromolecule)로부터 형성된다. 예를 들면, WO 2010/112519 및 WO 2010/115785는 나노소섬유의 형성에 관한 것이다.
전형적으로, 나노-결정성 셀룰로오스는 약 5 ㎚ 내지 50 ㎚의 폭과 약 100 ㎚ 내지 500 ㎚의 길이를 갖는다. 나노-소섬유성 셀룰로오스는 약 20 ㎚ 내지 50 ㎚의 폭과 약 500 ㎚ 내지 2000 ㎚의 길이를 갖는다. 비결정성 나노셀룰로오스(타원형)는 약 50 ㎚ 내지 300 ㎚의 평균 직경을 갖는다([Chamberlain D., Paper Technology Summer 2017 Micro- and Nano-Cellulose Materials - An Overview] 참조).
정쇄는 섬유를 절단하게 한다. 이것은 또한 섬유를 스웰링(swelling)시킨다. 따라서, 정쇄된 섬유는 더 짧고 스웰링된다. 정쇄 동안에 섬유의 박리가 일어날 때 스웰링이 함께 일어나기 때문에, 결과물인 섬유의 크기(직경 또는 두께)가 급격하게 감소하지는 않는다. 상기 2가지 현상은 실제로 서로를 상쇄시킨다. 그러나, 정쇄는 80 ㎛ 이하의 크기를 갖는 섬유의 양을 증가시킨다.
요약하면, 본 발명에 따른 정쇄는 섬유의 절단 대 섬유의 소섬유화를 촉진한다.
본 발명에 따른 결합제 조성물은 335 ㎛ 이상의 평균 크기를 갖는 섬유를 바람직하게는 상기 결합제 조성물 중의 섬유의 총량의 10% 이하, 보다 바람직하게는 1% 내지 10%, 보다 더 바람직하게는 1% 내지 5%의 백분율로 갖는다.
정쇄의 종료 시, 식물 섬유는 유리하게는 5 ㎡·g-1 내지 200 ㎡·g-1, 보다 유리하게는 10 ㎡·g-1 내지 100 ㎡·g-1을 포함하는 비표면적을 갖는다.
상기 실행된 식물 섬유는 유리하게는 종이 및/또는 판지 재활용 채널로부터 유래된다.
상기 결합제 조성물에서, (재활용되거나 되지 않은) 식물 섬유는 미리 건조된 결합제 조성물이 적어도 2시간의 기간 동안 425℃의 온도에 있을 때 연소될 수 있는 식물 유래의 유기 물질 부분에 해당한다. 이렇게 연소된 질량은 상기 식물 섬유의 질량 부분에 해당한다.
식물 섬유 이외에도, 상기 결합제 조성물은 또한 미네랄 충진제를 포함한다.
일반적으로, 임의의 타입의 종래 미네랄 충진제가 본 발명에서 실행될 수 있다. 이것은 천연 미네랄 충진제, 즉 재활용으로부터 유래되지 않은 충진제를 포함할 수 있다.
그러나, 상기 미네랄 충진제는 유리하게는 종이 및/또는 판지 재활용 채널로부터 유래된다.
그 기원과 무관하게, 상기 미네랄 충진제는 특히 탄산칼슘, 카올린, 이산화티타늄, 탈크, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 결합제 조성물에 있어서, 상기 미네랄 충진제는 유리하게는 대략 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 보다 유리하게는 대략 10 ㎛ 내지 50 ㎛에 집중된(centered) 평균 크기를 갖는다. 이들은 또한 일원화된(unitary) 충진제 및/또는 클러스터의 형태를 취할 수 있다. 전형적으로, 상기 평균 크기는 대략 1 ㎛ 내지 10 ㎛에 집중될 수 있다.
크기는 가장 큰 치수, 예를 들면, 구형 충진제 또는 클러스터의 경우 직경을 나타낸다. 이것은 식물 섬유의 존재 하에 정쇄된 후의 충진제의 크기이다.
상기 결합제 조성물에 있어서, 상기 미네랄 충진제는 재활용 여부와 무관하게 미리 건조된 결합제 조성물이 적어도 2시간의 기간 동안 425℃의 온도에 있을 때 연소되지 않는 미네랄 물질 부분에 해당한다.
재활용, 특히 종이 또는 판지 재활용 유래의 충진제 및/또는 식물 섬유의 경우, 425℃의 온도에서 적어도 2시간 동안의 동일한 연소 테스트를 사용하여 상기 재활용된 물질에 함유되는 식물 충진제의 함량 및 미네랄 충진제의 함량을 결정할 수 있다.
상기 미네랄 충진제 및/또는 식물 섬유가 재활용 채널로부터 유래될 때, 이들은 재활용된 물질 및/또는 산업 식물 폐기물로부터 유래될 수 있다. 이들은 또한 탈-잉크화 슬러지(de-inking sludge) 및/또는 다른 산업 폐기물로부터 유래될 수 있다. 일반적으로, 상기 조성물은 주로 미네랄 충진제 및/또는 유기 물질로 구성된다.
따라서, 상기 결합제 조성물은 다음을 포함할 수 있다:
- 물,
- (재활용되지 않은) 천연 식물 섬유 및/또는 재활용된 식물 섬유, 및
- (재활용되지 않은) 천연 미네랄 충진제 및/또는 재활용된 미네랄 충진제.
따라서, 본 발명은 균질한 조성물 내에 (재활용되거나 및/또는 재활용되지 않은) 식물 섬유 및 (재활용되거나 및/또는 재활용되지 않은) 미네랄 충진제를 조합하는 것을 가능하게 한다.
이미 개시한 바와 같이, 상기 결합제 조성물은 99/1 내지 2/98, 유리하게는 95/5 내지 15/85, 유리하게는 80/20 내지 20/80을 포함하는 식물 섬유/미네랄 충진제 중량 비를 갖는다. 유리하게는, 이것은 1 리터의 물 당 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 혼합물을 5 내지 500 g, 보다 유리하게는 10 g 내지 100 g, 보다 더 유리하게는 20 g 내지 50 g으로 포함한다.
한 특정 구현예에 따르면, 상기 결합제 조성물은 또한 적어도 하나의 첨가제, 예를 들면 레올로지(rheology) 변형제, 또는 기계적 특징을 개선하기 위한 제제를 포함할 수 있다. 상기 결합제 조성물에 있어서, 상기 적어도 하나의 첨가제는 유리하게는 상기 결합제 조성물의 중량에 대해 0 내지 50%를 나타낸다. 존재 시, 상기 적어도 하나의 첨가제의 양은 적어도 0 중량%는 아니다.
그러나, 임의의 불순물을 제외하고, 본 발명에 따른 조성물은 유리하게는 물, (재활용되거나 되지 않은) 식물 섬유 및 (재활용되거나 되지 않은) 미네랄 충진제로 구성된다. 임의의 불순물은 특히 상기 결합제 조성물의 식물 섬유를 제조하기 위해 사용되는 섬유성 현탁액으로부터 유래될 수 있다. 존재 시, 불순물의 양은 바람직하게는 상기 결합제 조성물의 10 중량% 이하, 바람직하게는 5 중량% 이하, 보다 바람직하게는 1 중량% 이하이다. 상기 불순물의 양은 종래의 방법에 따라, 예를 들면, 0.15 ㎜의 표준 슬롯 폭을 갖는 소머빌(Somerville) 스크린을 이용해 측정될 수 있다. 불순물은 플라스틱을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 결합제는 그 성분들이 부피로 균질한 분포를 갖는 조성물에 해당하며, 정쇄는 상기 미네랄 충진제를 단편화시켜서 적어도 부분적으로는 이들을 상기 식물 섬유에 코팅하는 것을 가능하게 한다.
상기 결합제 조성물은 바람직하게는 500 cps 내지 20,000 cps, 보다 바람직하게는 800 cps 내지 12,000 cps 범위의 브룩필드(Brookfield) 점도를 갖는다.
상기 결합제 조성물의 브룩필드 점도는 25℃에서 LV 모듈을 이용해 브룩필드 점도계로 측정될 수 있다. 본 기술분야의 기술자는 측정하는 점도의 범위에 맞춘 모듈 및 속도(Brookfield viscometer, LV module)를 결정할 수 있을 것이다. 상기 브룩필드 점도는 바람직하게는 100 rpm에서 100초 후에 측정된다.
상기 결합제 조성물은 일반적으로 요변성(thixotropic)이다. 달리 말하면, 그 점도는 전단 시 감소하고, 전단이 끝나면 시간이 지남에 따라 원래의 점도로 돌아오거나 증가한다.
결합제 조성물의 제조 방법:
본 발명은 또한 상기 결합제 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
이미 개시한 바와 같이, 상기 결합제 조성물의 특성은 미네랄 충진제의 존재 하에 상기 식물 섬유를 정쇄하는 것으로부터 기인한다.
상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
- 물에 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 현탁액을 제조하는 단계로서, 상기 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 중량 비는 99/1 내지 2/98, 유리하게는 95/5 내지 15/85, 보다 유리하게는 80/20 내지 20/80를 포함하고,
- 상기 현탁액을 정쇄하는 단계.
정쇄는 연삭(grinding) 공정 또는 소섬유화 공정과 비교될 수 없다. 출원인은 셀룰로오스 및 미네랄 충진제가 연삭된 결과물인 상업적으로 시판되는 혼합물을 비교하였다. 출원인에 의해 수행된 상이한 실험들(하기 "실시예" 섹션 참조)은 본 발명에 따른 결합 조성물이 개선된 강도 특성을 제공함을 보여준다.
이론에 구애됨이 없이, 출원인은 이러한 개선이 상기 정쇄 단계가 섬유의 절단을 향상시킨다는 사실로 인한 것으로 간주한다. 연삭 단계와 대조적으로, 일부 소섬유화가 일어날 수는 있지만, 이것은 섬유의 소섬유화를 촉진하지는 않는다. 부가적으로, 본 발명에 따른 소섬유화는 균질한 크기 분포를 제공하지만, 연삭과 같은 소섬유화 공정은 이질적인 크기 분포를 제공한다. 마지막으로, 연삭과 대조적으로, 본 발명에 따른 정쇄는 상기 정쇄된 섬유로 코팅되거나 임베드된 미네랄 충진제를 제공한다.
정쇄는 절단된 섬유를 제공한다. 정쇄된 섬유는 대부분 길이의 측면에서 짧아진 섬유로 이루어진다. 정쇄는 섬유를 미세소섬유 또는 나노소섬유로 쪼개는 것을 목표로 하지 않으므로, 정쇄가 소섬유화를 의미하는 것은 아니다. 그러나, 이미 언급한 바와 같이, 소정 양의 소섬유화가 일어날 수 있다. 실제로, 소량의 섬유는 부분적으로 또는 전체적으로 소섬유화될 수 있다. 또한, 정쇄는 스웰링된 섬유를 제공할 수 있다(정쇄 단계가 물의 존재 하에 수행됨).
정쇄는 일반적으로 디스크들 간에 고정된 거리를 갖는 2개의 평행한 리파이너(refiner) 디스크, 일반적으로는 회전 디스크 및 고정 디스크 사이에서 수행된다. 정쇄는 또한 일련의 평행한 쌍의 디스크, 바람직하게는 동일한 디스크간 거리를 갖거나 디스크간 거리가 감소하는 일련의 몇 개 쌍의 디스크(예를 들면, 2 내지 6개 쌍의 디스크)를 통해 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 디스크는 강(steel) 또는 스테인리스 강으로 제조될 수 있다. 전형적으로, 리파이너 디스크는 막대(bar) 및 홈(groove)을 포함한다. 본 기술분야의 기술자는 섬유의 소섬유화보다 절단을 촉진하게 되는 적절한 디스크를 선택할 수 있을 것이다.
연삭은 섬유의 전단/파괴 및 파쇄를 수반한다. 연삭 공정에 있어서의 상기 전단/파괴는 확실히 정쇄 공정의 경우보다 크다. 보다 구체적으로, 연삭 공정에 있어서, 섬유는 연삭 매체 또는 연삭 디스크(돌출 그릿(grit)을 갖는 디스크)에 대해 고정 및 가압되기 때문에, 섬유는 마모에 노출된다. 그 결과, 상기 섬유는 파쇄 및 파괴된 개별 섬유로 분리된다. 반면에, 정쇄는 상기 섬유를 박리 및 절단한다.
소섬유화 또는 나노소섬유화는 소섬유를 제공하며, 즉 섬유를 소섬유로 쪼갠다. 그러나, 이러한 공정은 섬유의 길이 감소를 필수적으로 수반하지는 않는다. 따라서, 이것은 정쇄와 반대된다. 나노소섬유는 초미세(ultra-fine) 연삭에 의해 제조될 수 있다. 전형적으로, 초미세 연삭기는 연삭기에 공급되는 조성물 섬유에 의존하는 거리에 의해 이격된 세라믹 디스크를 포함한다. 상기 2개 디스크 사이의 거리는 연삭 공정 동안에 변한다.
그 결과, 소섬유화 섬유는 일반적으로 정쇄된 섬유의 경우보다 큰 길이를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면, 정쇄는 바람직하게는 세라믹 또는 금속과 같은 임의의 단단한 물질의 비드(bead), 볼, 또는 펠렛과 같은 임의의 연삭 매체 없이 수행된다.
정쇄 전에, 상기 방법은 또한 분획화 단계 및/또는 효소 처리 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방법은 다음의 순서를 포함할 수 있다:
a) 물에서 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 현탁액을 제조하는 단계,
b) 선택적으로, 상기 현탁액을 분획화하는 단계,
c) 선택적으로, 상기 현탁액을 효소 처리하는 단계,
d) 상기 현탁액을 정쇄하는 단계.
a) 물에서 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 현탁액의 제조
본 발명에 따른 물에서의 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 현탁액은 재활용되거나 재활용되지 않은 식물 섬유 및 재활용되거나 재활용되지 않은 미네랄 충진제로부터 제조될 수 있다. 따라서, 이것은 적어도 부분적으로 재활용된 물질, 예를 들면 종이 또는 판지의 재활용으로부터 유래되는 물질로부터 기인할 수 있다.
상기 재활용된 물질의 본성이 기반하여, 재활용되지 않은 식물 섬유 및/또는 재활용되지 않은 미네랄 충진제가 첨가되어 원하는 식물 섬유/미네랄 충진제 중량 비에 도달할 수 있다.
이전에 개시한 바와 같이, 상기 식물 섬유 및/또는 미네랄 충진제는 재활용된 물질 및/또는 산업 폐기물로부터 유래될 수 있다. 한 예로서, 이들은 제지 슬러지, 특히 탈-잉크화 슬러지 또는 하수 슬러지, 및/또는 다른 산업 폐기물, 및/또는 제지기로부터 나온 백수(white water)로부터의 필터 케이크로부터 유래될 수 있다.
일반적으로, 식물 섬유의 현탁액(섬유성 현탁액)은 일반적으로 1 리터의 물 당 상기 결합제 조성물의 성분을 5 g 내지 500 g, 보다 유리하게는 10 g 내지 100 g, 보다 더 유리하게는 20 g 내지 50 g 포함한다.
상기 재활용된 물질은 일반적으로 전처리를 거쳐서 재활용 공정 동안에 재활용된 미네랄 충진제 및 일반적으로 2,000 ㎛ 이하의 평균 크기를 갖는 식물 섬유가 풍부한 분획들을 단리하는 것을 가능하게 한다.
결과적으로, 수성 현탁액 내에서, 상기 식물 섬유는 유리하게는 5,000 ㎛ 이하, 보다 유리하게는 2,000 ㎛ 이하, 보다 유리하게는 1,000 ㎛ 이하, 보다 더 유리하게는 800 ㎛ 이하의 평균 크기를 갖는다.
미네랄 충진제의 임의의 첨가는 상기 분획화 단계 전 및/또는 후에 행해질 수 있다. 이것은 또한 상기 효소 처리 단계 전 및/또는 후에 행해질 수 있다. 따라서, 상기 선택적인 단계(분획화 및 효소 처리)는 미네랄 충진제 없이 행해질 수 있다. 상기 정쇄 단계만이 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 존재 하에 필수적으로 행해진다.
b) 선택적인 분획화
상기 분획화 단계는, 효소 처리 전에 적용될 수 있다면, 선택적으로 상기 정쇄 전에 행해질 수 있다.
식물 섬유의 현탁액을 분획화하면 유리하게는 2,000 ㎛ 이하, 보다 유리하게는 1,000 ㎛ 이하, 보다 더 유리하게는 800 ㎛ 이하의 평균 크기를 갖는 짧은 식물 섬유를 갖는 현탁액을 농축하는 것이 가능하게 된다. 적용가능하다면, 즉 섬유의 현탁액이 미네랄 충진제를 포함할 때, 상기 분획화는 또한 미네랄 충진제를 갖는 현탁액을 농축할 수 있다.
따라서, 분획화에 의해 농축되지 않은 섬유의 현탁액과 비교하여, 짧은 식물 섬유 및/또는 미네랄 충진제로 농축된 현탁액은 상기 미네랄 충진제의 코팅의 촉진을 가능하게 하고, 결과적으로 적은 에너지로 결합제 조성물을 생산할 수 있다.
상기 분획화는 종래의 기술을 이용해, 특히 슬롯 및/또는 홀(hole) 및/또는 히드로사이클론(hydrocyclone) 및/또는 농축기-워셔(thickener-washer)를 스크리닝함으로써 행해질 수 있다.
분획화의 종료 시, 미네랄 충진제가 선택적으로 식물 섬유의 현탁액에 첨가될 수 있다. 분획화되지 않은 식물 섬유가 또한 첨가될 수 있으며, 상기 식물 섬유는 유리하게는 5,000 ㎛ 이하의 평균 크기를 갖는다.
c) 선택적인 효소 처리
특정 구현예에 따르면, 상기 식물 섬유는 상기 정쇄 단계 이전에 효소 처리를 할 수 있다.
상기 처리는 유리하게는 분획화 단계 후에 행해진다.
따라서, 바람직한 한 구현예에 따르면, 상기 결합제 조성물의 제조 방법은 다음의 단계를 포함한다:
- 재활용되거나 재활용되지 않은 미네랄 충진제를 포함할 수도 있는 재활용되거나 재활용되지 않은 섬유의 현탁액을 분획화하는 단계,
- 선택적으로, 상기 분획화로부터 기인하는 현탁액에 재활용되거나 재활용되지 않은 미네랄 충진제 및/또는 산업 폐기물을 첨가하는 단계,
- 상기 현탁액을 효소 처리하는 단계,
- 선택적으로, 상기 현탁액에 재활용되거나 재활용되지 않은 미네랄 충진제 및/또는 산업 폐기물을 첨가하는 단계,
- 상기 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 현탁액을 정쇄하는 단계.
상기 효소 처리는 미네랄 충진제의 존재 또는 부재 하에 행해질 수 있다. 실제로, 미네랄 충진제는 상기 효소 처리 이전에, 또는 상기 효소 처리와 정쇄 단계 사이에 도입될 수 있다.
상기 효소 처리는 유리하게는 상기 정쇄 이전에 효소의 혼합물의 존재 하에 행해진다.
상기 효소는 상기 식물 섬유의 성분들 중 적어도 하나, 즉 리그닌 및/또는 셀룰로오스 및/또는 헤미셀룰로오스를 파괴할 수 있다. 일반적으로, 상기 효소는 그 성분들을 변경함으로써 식물 섬유가 부서지기 쉽게 할 수 있다.
본 기술분야의 기술자는 후자에 기반하여 적절한 효소뿐만 아니라 처리 조건을 선택하는 법을 알 것이다.
상기 효소의 활성은 상기 현탁액을 증기에 노출시킴으로써 중단될 수 있다.
효소 처리의 종료 시, 미네랄 충진제가 선택적으로 상기 식물 섬유의 현탁액에 첨가될 수 있다. 효소적으로 처리되지 않은 식물 섬유가 또한 첨가될 수 있다.
d) 미네랄 충진제의 존재 하의 식물 섬유의 정쇄
이미 개시한 바와 같이, 상기 식물 섬유의 정쇄는 미네랄 충진제의 존재 하에 행해진다. 이것은 상기 식물 섬유로 미네랄 충진제를 적어도 부분적으로 코팅하기 위하여 상기 식물 섬유의 비표면적을 진전시키는 것을 가능하게 한다.
유리하게는, 상기 정쇄는 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 측면에서 상기 현탁액의 농도를 변경하지 않는다. 따라서, 상기 결합제 조성물의 각각의 성분들의 함량은 유리하게는 상기 정쇄의 수행 직전에 결정된다.
상기 정쇄는 유리하게는 분획화 및/또는 효소 처리 단계 후에 행해진다.
정쇄 전에, 상기 미네랄 충진제는 일반적으로 충진제의 군집(clump)의 형태를 갖는다. 또한, 재활용으로부터 유래되는 미네랄 충진제의 군집은 일반적으로 대략적으로 400 ㎛ 내지 1,000 ㎛ 범위의 크기를 가지며, 이는 부정적 결과 없이 종이를 생산하기 위해 즉시 사용하기에는 적합하지 않다.
일반적으로, 섬유성 현탁액의 정쇄는 식물 섬유를 압착 및 전단하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 경우, 상기 정쇄는 또한 특히 미네랄 충진제의 응집체를 파괴함으로써 상기 미네랄 충진제의 크기를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 상기 섬유 및 충진제의 동시 정쇄는 또한 상기 결합제 조성물의 생산 공정 과정에 걸쳐서 상기 충진제를 적어도 부분적으로 섬유에 의해 코팅 또는 임베드하는 기능을 한다.
정쇄는 상기 미네랄 충진제(또는 응집물)의 단편화를 가능하게 하므로, 상기 정쇄의 종료 시, 재활용된 미네랄 충진제(또는 군집)는 일반적으로 처음의 비표면적과 비교하여 적어도 1.5 내지 30배만큼, 바람직하게는 적어도 5배, 가능하게는 대략 10배의 증가를 겪는다. 달리 말하면, 상기 정쇄는 상기 재활용된 미네랄 충진제의 비표면적을 증가시킨다.
이후, 정쇄되고 식물 섬유로 적어도 부분적으로 코팅된 미네랄 충진제는 유리하게는 대략 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 보다 유리하게는 대략 10 ㎛ 내지 50 ㎛에 집중된 평균 크기를 갖는다. 전형적으로, 상기 평균 크기는 대략 1 ㎛ 내지 10 ㎛에 집중될 수 있다. 이들은 또한 일원화된 충진제 및/또는 일원화된 충진제의 클러스터의 형태를 나타낼 수 있다.
크기는 상기 정쇄 단계 후에 상기 충진제 또는 군집의 가장 큰 치수, 예를 들면, 구형 충진제 또는 군집에 대한 직경을 나타낸다.
따라서, 상기 방법은 지금까지 미네랄 충진제 및 파인 셀룰로오스 요소의 잠재적인 존재로 인해 바람직하지 않은 것으로 여겨져 왔던 종이 또는 판지의 재활용 유래의 생성물을 이용하는데 특히 적합하다.
이미 언급한 바와 같이, 정쇄의 종료 시, 정쇄된 섬유는 유리하게는 10 ㎛ 내지 700 ㎛, 보다 유리하게는 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 보다 더 유리하게는 약 100 ㎛ 내지 400 ㎛를 포함하는 길이-가중된(weighted) 평균 길이를 갖는다. 다른 구현예에 따르면, 상기 결합제 조성물의 식물 섬유는 유리하게는 100 ㎛ 내지 600 ㎛, 보다 유리하게는 약 100 ㎛ 내지 600 ㎛를 포함하는 평균 크기를 가질 수 있다. 일반적으로, 10 ㎛ 내지 80 ㎛의 크기를 갖는 섬유를 파인이라 부른다.
본 기술분야의 기술자의 평균적인 지식에 따르면, 상기 평균 길이 가중된 길이는 바람직하게는 다음의 식으로부터 수득될 수 있으며, 여기서 "n"은 개별 섬유이고, "l"은 개별 섬유의 길이이다:
Figure 112019053947473-pct00001
.
또한, 정쇄 단계의 종료 시, 상기 결합제 조성물은 유리하게는 1 리터의 물 당 5 내지 500 g, 보다 유리하게는 1 리터의 물 당 약 10 내지 100 g, 보다 더 유리하게는 1 리터의 물 당 20 g 내지 50 g을 포함하는 건조 함량(식물 섬유 + 미네랄 충진제)을 갖는 농도를 갖는다.
이미 언급한 바와 같이, 정쇄는 일반적으로 디스크들 간에 고정된 거리를 갖는 평행한 리파이너 디스크들 사이에서 수행된다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 정쇄되는 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 수성 현탁액은 바람직하게는 대개 상기 리파이너 디스크를 통한 10 내지 80 패시지(passage), 보다 바람직하게는 10 내지 60 패시지, 보다 더 바람직하게는 15 내지 40 패시지 후에 중단된다.
본 발명에 따른 방법은 1 톤의 식물 섬유 및 미네랄 충진제 당 200 및 2,000 kW·h, 보다 바람직하게는 톤 당 300 내지 900 kW·h, 보다 더 바람직하게는 톤 당 400 내지 700 kW·h의 총 에너지 투입을 갖는다.
본 발명에 따르면, 정쇄는 바람직하게는 리파이너 디스크들, 예를 들면 2개의 리파이너 디스크들 사이에서 정쇄되는 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 수성 현탁액을 구동하는 것을 의미한다. 정쇄가 역치에 도달하기 때문에 상기 현탁액을 무기한으로 구동하는 것은 필요하지 않다. 또한, 대부분의 섬유가 바람직하게는 결코 소섬유화되지 않기 때문에 과다 정쇄는 일어나지 않는다.
정쇄 단계 후, 상기 결합 조성물은 농축될 수 있으며, 예를 들면 물이 부분적으로 증발될 수 있다.
결합제 조성물의 용도:
본 발명은 또한 상기 결합제 조성물을 종이 또는 판지의 제조 방법에 사용하는 용도뿐만 아니라 종이 또는 판지의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 결합제 조성물은 예를 들면 종이 및/또는 판지의 제조, 및/또는 바이오물질 및/또는 복합재의 제조 방법에 사용할 수 있다. 실제로, 이것은 식물 섬유 사이의 응집을 개선하고, 최종 생성물에서 미네랄 충진제를 고정하고, 및 기계적 특성의 개선에 참여하는 것을 가능하게 한다.
상기 결합제 조성물이 종이 또는 판지를 제조하는 종래의 공정에서 첨가제로 사용될 때, 이것은 유리하게는, 예를 들면 헤드박스 및/또는 계층화된 헤드박스에서 희석된 페이스트 내로 도입된다. 이후, 도입되는 결합제 조성물의 함량은 유리하게는 섬유의 현탁액의 질량 대비 0.5 내지 10%를 나타낸다.
상기 결합제 조성물은 또한 이미 형성되어 있는 종이 또는 판지에 도포될 수 있다. 이후, 상기 결합제 조성물은 유리하게는 스프레이 막대 및/또는 표면 도포, 예를 들면 코팅 또는 크기 프레스로 도포되는 표면 처리가 수반된다.
상기 결합제 조성물은 종이 또는 판지의 형성 동안에 배수성 공정을 저해하지 않으면서도 내부 응집, 인장, 파열, 압착 저항성, 등의 기계적 특성 및/또는 유연성 및/또는 감소된 투과성 및/또는 더 나은 충진제 보유에 기여하는 것을 가능하게 한다.
그 특성에 비추어, 본 발명에 따른 결합제 조성물은 임의의 타입의 종이 또는 판지의 제조에 사용될 수 있다. 따라서, 이것은 라미네이트의 특정 층 내로 도입될 수 있다(이질적인 층에 대한 라미네이트 공정).
이것은 또한 인쇄 용지 및 필기 용지 및/또는 위생 용지 또는 가정용 용지(종이 타월, 티슈, 화장지, 냅킨, 등)에서 미네랄 충진제의 함량을 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
본 발명 및 그의 이점들은 다음의 도면 및 실시예로부터 본 기술분야의 기술자에게 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 결합 조성물 대 연삭에 의해 수득된 조성물의 섬유 길이 분포를 보여준다(면적 가중된 섬유 길이).
도 2는 본 발명에 따른 결합 조성물 대 연삭에 의해 수득된 조성물의 평균 섬유 길이를 보여준다.
실시예
본 발명에 따른 결합 조성물(GP)을 미네랄 충진제의 존재 하에 섬유를 연삭한 결과물인 조성물(CE)과 비교하였다.
1/ 본 발명에 따른 조성물의 제조
식물 섬유를 미네랄 충진제의 존재 하에 다음과 같이 처리한다:
- 제지용 펄프(Helico pulper)의 제조: 63℃에서 15분 동안 160 ㎏의 식물 섬유 + 1,300 리터의 물
- 생물반응기에서 효소 처리:
· 50℃에서 30분,
· 여과(Buchner)(%C 보유 = 4.96%),
- 1 톤의 섬유 및 충진제 당 600 kWh의 총 비에너지로 180분 동안 정쇄(16 인치).
표 1은 GP0, GP2 및 GP3 조성물을 제조하기 위해 수행된 상이한 처리를 요약한다(연재 + CaCO3 동시 정쇄).
본 발명에 따른 조성물(GP0, GP2, GP3)을 제조하기 위한 조건
조성물 펄퍼(Pulper) 효소 처리 %C 정쇄
GP0 산업적 50℃에서 30분 4.96% 180분
GP2 실험실 50℃에서 30분 2% 190분
GP3 실험실 50℃에서 30분 2% 120분
GP0, GP2 및 GP3는 건조된 중량의 GP 조성물에 대해 각각 2.00, 18.60 및 45.40 중량%의 미네랄 충진제를 갖는다. 미네랄 충진제의 양은 425℃에서 상기 조성물을 처리한 후의 애쉬(ash)의 함량에 해당한다.
2/ 반대(counter)- 실시예 (CE)
본 발명에 따른 조성물을 동시에 연삭된 섬유 및 미네랄 충진제를 포함하는 조성물(CE)과 비교하였다.
상기 CE 조성물은 연재 섬유 및 CaCO3 미네랄 충진제를 포함한다. 이것은 425℃에서 53.6 중량%의 애쉬 함량을 갖는다.
3/ GP 조성물 대 CE의 특성
GP 조성물(정쇄)의 크기 분포를 연삭 공정의 결과물인 CE 조성물과 비교하였다.
상기 분석법은 MorFi 기기(Techpap)를 이용해 수행하였다. 적어도 80 ㎛의 크기를 갖는 섬유 및 충진제만이 고려되었다.
도 1(면적 가중된 섬유 길이)에 따르면, GP0 조성물은 약 174 ㎛에 집중된 협소한 크기 분포를 갖는다. GP0의 섬유의 15% 이하가 335 ㎛ 이상의 크기를 갖는다.
반대-실시예 CE에 따른 조성물은 그 섬유의 30%가 335 ㎛ 이상을 갖는다.
따라서, 상기 GP 조성물의 크기 분포는 명확하게 CE 조성물의 경우보다 보다 균질하며, 이는 다양한 길이 측정에 의해서도 설명된다(도 2 참조).
도 2는 본 발명에 따른 결합 조성물 대 연삭에 의해 수득된 조성물의 실제 평균 섬유 길이를 보여준다. 평균 섬유 연산 길이(L(n)), 평균 길이-가중된 섬유 길이(L(l)) 및 평균 면적-가중된 길이(L(w))는 각각 다음의 식에 따라 계산된다:
Figure 112019053947473-pct00002
4/ 본 발명에 따른 조성물 및 CE 조성물을 수반하는 제지
동적 시트 형성기를 이용해 용지 시트(90 g/㎡)를 형성하였다. 5 중량%(건조 중량)의 GP 또는 CE 조성물(표 2에서 "첨가된 조성물" 행을 참조)을 25°SR에서 정쇄된 식물 섬유(연재)를 함유하는 제지용 펄프에 첨가하였다(표 2에서 "초기 펄프" 행을 참조).
부가적인 미네랄 충진제를 총 15 중량%에 도달하도록 표 2에 나타낸 것과 같이 첨가하였다(표 2에서 "첨가된 CaCO3" 및 "총 CaCO3" 행을 참조).
제지용 펄프 조성물 - 특성
CE GP0 GP2 GP3
첨가된 조성물 섬유(wt%) 2.68 0.10 0.93 2.27
충진제(wt%) 2.32 4.90 4.07 2.73
초기 펄프 첨가된 CaCO3(wt%) 12.32 14.90 14.07 12.73
연재 섬유(wt%, 25°SR) 82.68 80.10 80.93 82.27
최종 펄프 총 CaCO3(wt%) 15.00 15.00 15.00 15.00
총 연재 섬유(wt%) 85.00 85.00 85.00 85.00
형성된 시트의 애쉬 함량(425℃), wt% 5.10 6.70 11.90 11.60
애쉬 보유, wt% 34.00 44.67 79.33 77.33
벌크(Bulk), cm3/g 1.51 1.44 1.46 1.49
인장 지수, N*m/g 60.5 65.3 55.3 54.2
TEA, N.m/m㎡ 0.215 0.263 0.244 0.245
파열 지수, kPa.㎡/g 6.30 6.70 5.75 5.66
스콧 결합, J/㎡ 385.9 490.4 409.1 369.2
공기 투과성, cm3/㎡.Pa.s 6.2 2.2 2.8 3.1
불투명도, % 84.5 85.3 90.0 89.2
GP 조성물로부터 제조된 용지의 시트는 CE 조성물보다 더 큰 충진제 보유를 갖는다("애쉬 보유" 행을 참조). 정쇄된 충진제가 임베드된 정쇄된 섬유(GP2 및 GP3 조성물)는 또한 첨가된 충진제의 보유를 촉진한다.
상기 충진제의 함량은 5.1(CE) 내지 11.9%(GP2)의 범위이다. 실시예 CE 및 GP0(유사한 애쉬 함량)에 나타낸 것과 같이, 미네랄 충진제의 양은 용지의 시트의 특성을 극적으로 변화시킬 수 있다. 실제로, GP0는 인장 지수에서 8%의 개선(65.3 대 60.5), TEA(Tensile Energy Absorption)에서 22%의 개선(0.263 대 0.215), 스콧 결합(결합 강도)에서 27%의 개선(490.4 대 385.9)을 제공한다.
상기를 고려하면, 본 발명에 따른 조성물은 식물 섬유의 연삭의 결과물인 종래 기술의 조성물과 비교하여 미네랄 충진제의 존재 하에 개선된 특성을 명확하게 제공한다. 이것은 또한 충진제 보유를 개선한다.

Claims (21)

  1. 물, 식물 섬유 및 미네랄 충진제를 함유하는 결합제 조성물로서,
    - 상기 식물 섬유 및 미네랄 충진제는 99/1 내지 2/98의 중량 비를 갖고,
    - 상기 식물 섬유 및 미네랄 충진제는 동시에 정쇄(refining)되며,
    상기 정쇄된 섬유는 10 내지 700 ㎛의 길이-가중된 평균 길이를 갖고, 및
    상기 정쇄된 섬유는 적어도 부분적으로 상기 정쇄된 미네랄 충진제에 임베드(embed)되는 결합제 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물은 95/5 내지 15/85를 포함하는 식물 섬유/미네랄 충진제 중량 비를 갖는 것을 특징으로 하는 결합제 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 조성물은 80/20 내지 20/80을 포함하는 식물 섬유/미네랄 충진제 중량 비를 갖는 것을 특징으로 하는 결합제 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물은 물, 식물 섬유 및 미네랄 충진제로 구성되는 것을 특징으로 하는 결합제 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 미네랄 충진제는 탄산칼슘, 카올린, 이산화티타늄, 탈크, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 결합제 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 미네랄 충진제 및/또는 식물 섬유는 종이 또는 판지 재활용 채널로부터 유래되는 것을 특징으로 하는 결합제 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    335 ㎛ 이상의 길이-가중된 평균 길이를 갖는 섬유의 백분율은 상기 결합제 조성물 중의 섬유의 총량의 10% 이하인 것을 특징으로 하는 결합제 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서,
    335 ㎛ 이상의 길이-가중된 평균 길이를 갖는 섬유의 백분율은 상기 결합제 조성물 중의 섬유의 총량의 1% 내지 10%인 것을 특징으로 하는 결합제 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서,
    335 ㎛ 이상의 길이-가중된 평균 길이를 갖는 섬유의 백분율은 상기 결합제 조성물 중의 섬유의 총량의 1% 내지 5%인 것을 특징으로 하는 결합제 조성물.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 따른 결합제 조성물을 사용하여 생산되는 종이.
  11. - 물에서 식물 섬유 및 미네랄 충진제의 현탁액을 제조하는 단계; 및
    - 상기 현탁액을 정쇄하는 단계;를 포함하는 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 따른 조성물의 제조 방법으로서,
    상기 식물 섬유 및 미네랄 충진제 간의 중량 비는 99/1 내지 2/98을 포함하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 식물 섬유 및 미네랄 충진제 간의 중량 비는 95/5 내지 15/85를 포함하는 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 식물 섬유는 상기 정쇄하는 단계 이전에 효소 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    미네랄 충진제가 상기 효소 처리 이전에 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    미네랄 충진제가 상기 효소 처리 및 상기 정쇄하는 단계 사이에 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 방법은 1 톤의 식물 섬유 및 미네랄 충진제 당 200 내지 2,000 kW·h의 총 에너지 투입을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 방법은 1 톤의 식물 섬유 및 미네랄 충진제 당 300 내지 900 kW·h의 총 에너지 투입을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 방법은 1 톤의 식물 섬유 및 미네랄 충진제 당 400 내지 700 kW·h의 총 에너지 투입을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 정쇄하는 단계 이전에 분획화 단계를 포함하는 방법.
  20. 청구항 13에 있어서,
    상기 정쇄하는 단계 이전에, 분획화 단계와 이후의 효소 처리 단계를 포함하는 방법.
  21. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 따른 결합제 조성물을 사용하여 생산되는 판지.
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