KR102467163B1 - 중합체 조성물 및 그의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (메트)아크릴아미드와 적어도 하나의 양이온성 제1 단량체의 공중합체인 제1 호스트 중합체, 및 (메트)아크릴아미드와 적어도 하나의 양이온성 제2 단량체의 공중합체인 제2 중합체를 포함하는 중합체 조성물에 관한 것이다. 상기 제2 중합체는 제1 호스트 중합체의 존재하에 중합되고, 제1 호스트 중합체는 제2 중합체보다 높은 양이온성을 가지며, 제1 호스트 중합체와 제2 중합체의 양이온성 차이는 적어도 3 mol-%, 바람직하게는 적어도 5 mol-%, 더욱 바람직하게는 적어도 7 mol-%이다. 상기 중합체 조성물은 UL 어댑터를 갖춘 Brookfield DVII T 점도계를 사용하여 25℃에서 NaCl 수용액(1 M) 중의 0.1 중량-% 고형분 함량으로 측정될 때 > 2.0 mPas의 표준 점도를 갖는다. 본 발명은 또한 상기 중합체 조성물의 용도에 관한 것이다.

Description

중합체 조성물 및 그의 용도
본 발명은 첨부된 독립항의 전제부에 따른 중합체 조성물 및 그의 용도에 관한 것이다.
웹 형성 중에 배수를 개선하기 위해 종이 및 보드 제조에 폴리아크릴아미드와 같은 중합체가 사용된다. 배수시의 과제는 좋은 초기 응집체와 치밀한 플록 구조를 결합하는 것이다. 응집에서의 문제점은 감소된 웹 품질을 초래하고, 플록 구조의 문제점은 압착 탈수시의 배수를 감소시켜 후속하는 건조 단계에서 건조 요구를 증가시켜, 초지기 생산성의 제한 부분이 될 수 있다.
중합체는 종이 및 보드 제조 공정뿐만 아니라 도시 수처리와 같은 슬러지 탈수에도 사용된다. 폴리아크릴아미드와 같은 중합체는 예를 들어 재생 섬유를 사용하는 제지 공정에서 탈잉크 슬러지의 탈수에 사용된다. 탈잉크 슬러지는 i.a. 잉크, 중합체 물질, 무기 충전제 및 섬유 재료를 포함한다. 이 슬러지의 효과적인 탈수는 예를 들어 소각장에서 연료로서, 또는 시멘트-기반 제품, 목재 함유 패널, 복합 재료의 제조 또는 숯으로의 탄화시에 첨가제로서 추가 사용에 필요하다. 종이 및 보드 제조 공정은 또한 섬유 재료를 함유하고 효율적으로 탈수를 요구하는 다른 슬러지를 포함한다.
요즘에는 종이 또는 보드 기계의 물 순환이 점점 더 폐쇄되고 사용된 담수의 양이 최소화된다. 이는 순환 수 중의 화학 물질을 풍부하게 할 수 있으며, 예를 들어 섬유 스톡 제조에 사용되는 물의 전도도를 증가시킬 수 있다. 재생 섬유를 원료로 사용하는 것이 또한 증가하고 있으며, 이는 섬유 스톡에서 음이온 쓰레기라고 불리는 용해된 물질과 콜로이드 물질을 증가시킬 수 있다. 고 분자량의 선형 양이온성 또는 음이온성 폴리아크릴아미드를 사용하는 통상적인 배수 시스템의 성능 효율은 높은 전도도 및/또는 증가된 양의 음이온 쓰레기를 갖는 섬유 스톡과 함께 사용되는 경우 감소한다. 중합체 성능의 손실은 배수 감소, 섬유 및 미분 유지 및 압착 탈수의 감소를 초래한다. 높은 전도도 및/또는 고농도의 용해된 물질과 콜로이드 물질을 갖는 섬유 스톡이 그것을 요구할지라도, 폴리아크릴아미드와 같은 중합체 투여용량의 단순한 증가는 최적의 해결책이 아니다. 고 분자량 폴리아크릴아미드의 증가된 첨가는 최종적으로 섬유 스톡의 과-응집을 야기할 수 있으며, 이는 압착 탈수 속도를 더욱 감소시키고 성형 불량을 야기하여 공정 생산성 및 생산된 종이의 강도를 모두 감소시킨다.
높은 전하 밀도를 갖는 저 분자량 중합체는 단독으로, 또는 양이온성 고 분자량 폴리아크릴아미드의 사용을 포함하는 시스템에 의해, 특정 종이 등급의 제조에서 탈수 및 압착 효율을 향상시키는데 사용되어왔다. 그러나, 상기 저 분자량 중합체는 중합체 투여용량을 증가시키지 않으면서 필요한 보유율을 제공하는 능력이 제한되어, 종이 또는 보드 제조 공정의 과잉-양이온화를 초래할 수 있고, 결과적으로 발포 및 다른 관련 문제가 증가한다. 높은 전하 밀도를 갖는 저 분자량 중합체 및 양이온성 고 분자량 폴리아크릴아미드 둘 모두를 포함하는 2-성분계가 공지되어 있지만, 이들은 제어하기가 어렵고, 종이 또는 보드 제조 공정을 복잡하게 한다. 또한, 상기 2-성분계는 높은 전도성, 불량한 섬유 품질 및 증가된 물질 부하, 예를 들어, 애쉬, 전분, 크기 또는 용해된 및 콜로이드 물질을 갖는 까다로운 조건에서 원하는 종이 특성 및 생산성을 여전히 제공할 수 없다는 것이 관찰되었다 .
종이 또는 보드 제조에서 배수에 사용될 수 있는 새로운 효과적인 조성물이 필요하다. 상기 조성물이 슬러지 탈수에도 사용될 수 있다면 유리할 것이다.
US 2012/0101194 (2012.04.26)
본 발명의 목적은 종래 기술에 존재하는 단점을 최소화 또는 심지어 제거하는 것이다.
또한, 목적은 종이 또는 보드 제조시에 효과적인 배수를 제공하는 중합체 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고 전도성 및/또는 다량의 용해된 및 콜로이드 물질을 갖는 섬유 스톡에 적합한 중합체 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 슬러지 탈수, 특히 탈잉크 슬러지 탈수에 적합한 중합체 조성물을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 이하의 독립항의 특징부에 제시된 특성을 갖는 본 발명에 의해 달성된다. 일부 바람직한 구현예는 종속항에 제시된다.
종속항 및 상세한 설명의 구현예에 언급된 특징은 달리 명시하지 않는 한 상호 자유롭게 조합가능하다.
본 명세서에 제시된 예시적인 구현예 및 이의 잇점은 비록 이것이 항상 개별적으로 언급되지는 않지만, 본 발명의 모든 양태들에 대한 적용 가능한 부분에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중합체 조성물은
- (메트)아크릴아미드와 적어도 하나의 양이온성 제1 단량체의 공중합체인, 제1 호스트 중합체,
- (메트)아크릴아미드와 적어도 하나의 양이온성 제2 단량체의 공중합체인, 제2 중합체로서, 상기 제2 중합체가 상기 제1 호스트 중합체의 존재하에 중합되는, 중합체
를 포함하는 중합체 조성물로서,
상기 제1 호스트 중합체는 상기 제2 중합체보다 높은 양이온성을 가지며, 상기 제1 호스트 중합체와 상기 제2 중합체의 양이온성 차이가 적어도 3 mol-%, 바람직하게는 적어도 5 mol-%, 더욱 바람직하게는 적어도 7 mol-%이며, 및
상기 중합체 조성물은 UL 어댑터를 갖춘 Brookfield DVII T 점도계를 사용하여, 25℃에서 NaCl 수용액(1 M) 중의 0.1 중량-% 고형분 함량으로 용해 및 측정된, > 2.0 mPas의 표준 점도를 갖는다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명은 중합체 조성물 및 그의 용도를 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 전형적인 중합체 조성물은
- (메트)아크릴아미드와 적어도 하나의 양이온성 제1 단량체의 공중합체인, 제1 호스트 중합체,
- (메트)아크릴아미드와 적어도 하나의 양이온성 제2 단량체의 공중합체인, 제2 중합체로서, 상기 제2 중합체는 상기 제1 호스트 중합체의 존재하에 중합되는, 중합체
를 포함하고,
상기 제1 호스트 중합체는 상기 제2 중합체보다 높은 양이온성을 가지며, 상기 제1 호스트 중합체와 상기 제2 중합체의 양이온성 차이가 적어도 3 mol-%, 바람직하게는 적어도 5 mol-%, 더욱 바람직하게는 적어도 7 mol-%이며, 및
상기 중합체 조성물은 UL 어댑터를 갖춘 Brookfield DVII T 점도계를 사용하여, 25℃에서 NaCl 수용액(1 M) 중의 0.1 중량-% 고형분 함량으로 측정된, > 2.0 mPas의 표준 점도를 갖는다.
본 발명에 따른 중합체 조성물의 전형적인 용도는 슬러지의 탈수이다.
본 발명에 따른 중합체 조성물의 또 다른 전형적인 용도는 종이 또는 보드 제조시 배수제로서의 용도이다.
종이 또는 보드를 제조하기 위한 본 발명에 따른 전형적인 방법은
- 섬유 스톡을 얻는 단계,
- 상기 섬유 스톡에 배수제를 첨가하는 단계,
- 상기 섬유 스톡을 섬유 웹으로 형성하는 단계를 포함하며,
상기 배수제는 본 발명에 따른 중합체 성분을 포함한다.
놀랍게도, 배수 및 탈수의 분명한 개선은 제1 호스트 중합체의 존재하에 제2 중합체를 중합시킴으로써 수득되는 중합체 조성물로 수득된다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 제1 중합체는 호스트 중합체로서, 및 제2 중합체를 위한 중합 매질로서 작용한다. 제1 및 제2 중합체는 모두 (메트)아크릴아미드의 공중합체이며, 이들의 특성은 중합체 조성물이 종이 또는 보드 제조시의 배수제 또는 보유제로서, 또는 슬러지 탈수시의 첨가제로서 사용될 때 플록(floc) 형성 및 안정성을 향상시키는 예기치 않은 효과를 제공한다.
중합체 조성물은 (메트)아크릴아미드, 바람직하게는 아크릴아미드와, 적어도 하나의 양이온성 제1 단량체의 공중합체인 제1 호스트 중합체, 및 (메트)아크릴아미드, 바람직하게는 아크릴아미드와 적어도 하나의 양이온성 제2 단량체의 공중합체인 제2 중합체를 포함한다. 제1 및/또는 제2 단량체는 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트(ADAM), [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(ADAM-Cl), 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트 벤질클로라이드, 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트 디메틸설페이트, 2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트(MADAM), [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(MADAM-Cl), 2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 디메틸설페이트, [3-(아크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드(APTAC), [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드(MAPTAC), 및 디알릴디메틸암모늄 클로라이드(DADMAC)로부터 선택될 수 있다.
제1 호스트 중합체는 바람직하게는 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드(DADMAC), [3-(아크릴아미드)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드(APTAC), 및 [3-(메타크릴아미도)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드(MAPTAC) 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된, 적어도 하나의 양이온성 제1 단량체와 (메트)아크릴아미드의 중합에 의해 제조될 수 있다. 보다 더 바람직하게는, 제1 호스트 중합체는 아크릴아미드와 디알릴디메틸암모늄 클로라이드(DADMAC)의 중합에 의해 제조될 수 있다. 양이온성 단량체 DADMAC, APTAC 및 MAPTAC는 수득된 중합체 조성물의 전체 안정성을 개선시키는 가수분해 안정성을 나타낸다. 또한, 이들 단량체의 양이온성 전하는 pH 의존성이 아니므로, 수득된 중합체 조성물을 공정 pH에 의해 부과되는 제한없이 다양한 용도에 적합하게 만든다. 호모중합체 대신에 제1 호스트 중합체로서 공중합체의 사용은 보다 높은 용해도 및 더 높은 분자량과 같은 중합체 조성물에 유리한 특성을 제공할 수 있다.
제1 호스트 중합체는 (메트)아크릴아미드를 한 유형의 양이온성 제1 단량체와 중합시킴으로써 제조될 수 있거나, 제1 호스트 중합체는 (메트)아크릴아미드를 둘 이상의 상이한 양이온성 제1 단량체와 중합시킴으로써 제조될 수 있다. 바람직하게는 제1 호스트 중합체는 (메트)아크릴아미드를 한 유형의 양이온성 제1 단량체와 중합시킴으로써 제조된다.
제2 중합체는 바람직하게는 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트(ADAM), [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(ADAM-Cl), 2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트(MADAM), [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(MADAM-Cl), [3-(아크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드(APTAC), [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드(MAPTAC), 및 디알릴디메틸암모늄 클로라이드(DADMAC)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 양이온성 제2 단량체와 (메트)아크릴아미드의 중합에 의해 제조될 수 있다. 바람직하게는, 양이온성 제2 단량체는 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(ADAM-Cl), [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(MADAM-Cl), [3-(아크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드(APTAC) 및 [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드(MAPTAC), 더욱 바람직하게는, [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(ADAM-Cl)로부터 선택된다. 양이온성 단량체인 ADAM-Cl, MADAM-Cl, APTAC 및 MAPTAC은 그의 전하가 pH 의존성이 아니기 때문에 양이온성 제2 단량체로서 바람직하고, 상기 양이온성 단량체가 사용되는 경우 제2 중합체에 대해 고 분자량이 수득될 수 있다. 이는 중합체 조성물을 많은 상이한 용도에 적합하게 하고, 중합체 조성물의 사용동안 공정 pH가 변화되는 상황에서도 향상된 성능 안정성을 제공한다. 제2 중합체의 고 분자량은 특히 중합체 조성물의 응집 성능을 향상시킬 수 있다
제2 중합체는 (메트)아크릴아미드를 한 유형의 양이온성 제2 단량체와 중합시킴으로써 제조될 수 있거나, 제2 중합체는 (메트)아크릴아미드를 둘 이상의 상이한 양이온성 제2 단량체와 중합시킴으로써 제조될 수 있다. 바람직하게는, 제2 중합체는 (메트)아크릴아미드를 한 유형의 양이온성 제2 단량체와 중합시킴으로써 제조된다.
바람직하게는, 양이온성 제1 단량체(들) 및 양이온성 제2 단량체(들)는 서로 상이하다. 이는 제1 호스트 중합체 및 제2 중합체가, 서로 상이한, 즉 제1 호스트 중합체의 공중합체 사용된 양이온성 제1 단량체 및 제2 중합체의 공중합에 사용된 양이온성 제2 단량체(들)이 서로 상이한, (메트)아크릴아미드의 공중합체임을 의미한다. 바람직한 일 구현예에 따르면, 양이온성 제1 단량체는 디알릴디메틸암모늄 클로라이드이고, 양이온성 제2 단량체는 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드이다.
바람직한 일 구현예에 따르면, 양이온성 제1 단량체는 디알릴디메틸-암모늄 클로라이드(DADMAC)이고, 양이온성 제2 단량체는 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(ADAM-Cl) 또는 [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(MADAM-Cl), 특히 ADAM-Cl이다. 이들 조합은 두 중합체가 최적의 중량 평균 분자량을 가지며, 제1 호스트 중합체의 중량 평균 분자량이 제2 중합체의 중량 평균 분자량보다 낮은 중합체 조성물을 제공한다.
본 명세서에서, 양이온성이라는 용어는 중합체내 양이온성 단량체로부터 유래된 구조 단위의 양과 관련된다. 바꾸어 말하면, 중합체의 양이온성은 상기 중합체의 중합에 사용되는 단량체의 총량으로부터 계산된, 상기 중합체의 중합에 사용된 양이온성 단량체의 양을 mol-%로 정의한다. 제2 중합체의 양이온성은 제2 중합체의 중합에 사용된 단량체의 총량으로부터 계산된, 양이온성 단량체의 양을 나타내며, 이는 중합 시작시에 제1 호스트 중합체의 용액에 첨가되며, 중합 매질로서 기능한다.
제1 호스트 중합체는 제2 중합체보다 높은 양이온성을 갖는다. 제1 호스트 중합체 및 제2 중합체의 양이온성 차이는 적어도 3 mol-%, 바람직하게는 적어도 5 mol-%, 더욱 바람직하게는 적어도 7 mol-%이다. 동시에, 양이온성 차이는 바람직하게는 최대 70 mol-%, 더욱 바람직하게는 최대 40 mol-%, 더욱 더 바람직하게는 최대 30 mol-%일 수 있다. 양이온성 차이는 3~70 mol-%, 바람직하게는 3~40 mol-% 또는 3~30 mol-%, 더욱 바람직하게는 5~40 mol-% 또는 5~30 mol-%, 때로는 더욱 바람직하게는 7~30 mol-%의 범위일 수 있다. 중합체 조성물이 배수 조제로서 또는 슬러지 처리에 사용될 때, 보다 많은 양의 양이온성 구조 단위 및 따라서 양이온성 전하를 갖는 제1 호스트 중합체는 다른 유해한 음이온성 물질뿐만 아니라 용해된 및 콜로이드 물질과 상호작용하는 것으로 여겨진다. 따라서, 보다 낮은 양이온성을 갖는 제2 중합체는 플록 형성을 초래하는 상호작용을 위해 자유롭게 남아있다. 따라서, 중합체 조성물은 불안정한 음이온성 물질의 최적화된 고정 및 동시 응집 성능을 제공한다. 임의의 이론에 구속되기를 바라지 않으면서, 보다 높은 양이온성을 갖는 제1 호스트 중합체의 존재하에 보다 낮은 양이온성을 갖는 제2 중합체의 중합은 예를 들어 통상적인 양이온성 중합체 또는 둘 이상의 양이온성 중합체의 통상적인 혼합물과 비교하여, 음이온성 쓰레기 포집 및/또는 응집을 위한 중합체 조성물내 특히 유익한 전하 분포 및/또는 중합체 내의 전하의 위치를 초래한다고 추측된다. 본 명세서에서, 용어 "고정", "고정하는" 및 "고정하다"는 소수성 및/또는 음이온성 물질과 같은 교란 물질이 섬유 및/또는 형성된 플록 상에 적어도 일시적으로 또는 영구적으로 결합되거나 부착됨을 의미한다.
제1 호스트 중합체는 최대 80 mol-%, 바람직하게는 최대 60 mol-%, 더욱 바람직하게는 최대 40 mol-%, 더욱 더 바람직하게는 최대 30 mol-%의 양이온성을 가질 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 제1 호스트 중합체는 5~80 mol-%, 바람직하게는 5~60 mol-%, 더욱 바람직하게는 5~40 mol-%, 가장 바람직하게는 10~30 mol-%의 범위의 양이온성을 가질 수 있다.
제2 중합체는 최대 60 mol-%, 바람직하게는 최대 50 mol-%, 더욱 바람직하게는 최대 20 mol-%, 더욱 더 바람직하게는 최대 15mol-%, 가장 바람직하게는 최대 10 mol-%의 양이온성을 가질 수 있다. 일 구현예에 따르면, 제2 중합체의 양이온성은 1~60 mol-%, 바람직하게는 1~50 mol-%, 더욱 바람직하게는 1~20 mol-%, 더욱 더 바람직하게는 1~15 mol-%, 가장 바람직하게는 5~10 mol-%의 범위일 수 있다. 제2 중합체에 대한 보다 낮은 양이온성 값은 중합체 조성물이 종이 또는 보드 제조에서 탈잉크 슬러지의 탈수용으로, 또는 배수제로서 사용될 때 양호한 결과를 제공하며, 최종 종이 제품이 식품 접촉용으로 사용되는, 종이 제조용으로 특히 유익할 수 있다는 것이 관찰되었다.
제1 호스트 중합체의 중량 평균 분자량은 3,000,000 g/mol 이하일 수 있다. 그러나, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 제1 호스트 중합체의 중량 평균 분자량은 < 1,000,000 g/mol이다. 제1 호스트 중합체의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 < 200,000 g/mol, 더욱 바람직하게는 < 100,000 g/mol, 더욱 더 바람직하게는 < 50,000 g/mol, 때로는 심지어 < 47,000 g/mol일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 제1 호스트 중합체의 중량 평균 분자량은 2,000~500,000 g/mol, 바람직하게는 3,000~200,000 g/mol, 더욱 바람직하게는 3,000~100,000 g/mol, 심지어 더욱 바람직하게는 3,000~47,000 g/mol, 때로는 더욱 더 바람직하게는 4,000~30,000 g/mol이다. 분자량이 낮을 때 제1 호스트 중합체가 교란 물질과 상호작용하는데 더욱 효과적이라는 것이 관찰되었다. 저 분자량은 또한 중합체 조성물의 용해도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 호스트 중합체의 점도가 낮을수록 제1 호스트 중합체의 분자량이 낮을 때 제2 중합체의 중합이 용이해진다. 예를 들어, 제1 호스트 중합체의 분자량, 결과적으로 중합 매질의 점도가 낮을 때 제2 중합체에 대해 더 높은 분자량을 달성하는 것이 가능할 수 있다. 중량 평균 분자량은 크기-배제 크로마토그래피(SEC), 예컨대 당업자에게 공지된 절차를 사용하는 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 결정된다.
제1 호스트 중합체는 중합 반응기에서 자유-라디칼 용액 중합에 의해 제조될 수 있다. 제1 호스트 중합체의 단량체는 개시제(들) 이전에 중합 반응기에 첨가될 수 있다. 중합 반응이 완료된 후, 제1 호스트 중합체는 바람직하게는 그의 구조 내에 이중 탄소-탄소 결합과 같은 라디칼 중합성 기가 없다. 바람직한 구현예에서, 제2 중합체의 단량체는 제1 호스트 중합체의 존재하에 중합될 때, 서로 반응하고 제1 호스트 중합체와 공유 결합을 형성하지 않는다.
제2 중합체는 제1 호스트 중합체의 존재하에 중합된다. 이는 제1 호스트 중합체와 제2 중합체 사이의 물리적 얽힘과 함께, 플록 형성을 개선시키는 3차원 구조를 제공하는 제2 중합체의 사슬에 대해 최적의 연장 또는 도달을 제공하는 것으로 가정된다. 또한, 제2 중합체의 연장된 사슬은 중합체 조성물을 위한 구조를 제공하고, 압축하에 그의 성능을 개선시키는 것으로 여겨진다. 이는 전도도가 높은 어려운 환경에서도 다양한 용도에서 플록의 성능과 중합체 조성물의 응집 효율을 향상시킨다. 제2 중합체는 단열적 자유-라디칼 중합에 의해 제조될 수 있다.
통상적으로 구조화된 중합체는 중합되는 단량체에 분지화제를 첨가하거나, 중합체 사슬의 후-중합 가교결합을 수행함으로써 제조된다. 본 발명에 따르면, 분지화제 또는 가교결합제를 사용하지 않고 구조화된 중합체 조성물을 수득할 수 있다. 이는 분지화제 및 가교결합제가 일반적으로 독성이기 때문에 유리하다. 또한, 각각의 부가적인 성분은 제조 공정을 복잡하게 하고, 분지화제를 사용할 때 양호한 중합체 용해도를 달성하기 어려울 수 있다. 일 구현예에 따르면, 중합체 조성물은 분지화제 및/또는 가교결합제를 함유하지 않는다.
중합체 조성물은 조성물의 총 중합체 재료로부터 건조물로서 계산된, 제1 호스트 중합체의 최대 20 중량-%, 바람직하게는 최대 15 중량-%, 더욱 바람직하게는 최대 12.5 중량-%, 더욱 더 바람직하게는 최대 10 중량-%를 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 중합체 조성물 중의 제1 호스트 중합체의 양은 조성물의 총 중합체 재료로부터 건조물로서 계산된, 1~20 중량-%, 바람직하게는 2~20 중량-%, 더욱 바람직하게는 2~15 중량-%, 더욱 더 바람직하게는 2~10 중량-% 또는 2~8 중량-%의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 제1 호스트 중합체의 양은 비교적 적기 때문에, 수득된 최종 중합체 조성물 중 제2 중합체의 양, 및 그에 따라 수득된 최종 중합체 조성물의 분자량은 더 높을 수 있다. 이는 제지 공정에서의 슬러지 탈수 및 배수 작업에서 최고의 성능을 제공할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 제2 중합체는 서로 다른 제1 호스트 중합체 및 적어도 하나의 또 다른 제2 호스트 중합체의 존재하에 중합된다. 따라서, 제2 중합체는 제1 및 제2 호스트 중합체의 혼합물에서 중합될 수 있다. 제1 호스트 중합체와 관련하여 위에서 주어진 모든 정보는 제2 호스트 중합체가 중합 매질에 존재하는 경우, 제2 호스트 중합체에 적용가능하다.
중합체 조성물은 조성물의 총 중합체 재료로부터 건조물로서 계산된, > 80 중량-%, 바람직하게는 > 85 중량-%, 바람직하게는 > 90 중량-%의 제2 중합체를 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 중합체 조성물 중의 제2 중합체의 양은 조성물의 총 중합체 재료로부터 건조물로서 계산된, 80~99 중량-%, 바람직하게는 80~98 중량-%, 더욱 바람직하게는 85~98 중량-%, 더욱 더 바람직하게는 90~98 중량-% 또는 92~98 중량-%의 범위일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 수득된 중합체 조성물은 최대 5.0 meq/g, 바람직하게는 최대 4.0 meq/g, 더욱 바람직하게는 최대 3.0 meq/g, 더욱 더 바람직하게는 최대 2.0 meq/g의 전하 밀도를 갖는다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 중합체 조성물의 전하 밀도는 0.1~5.0 meq/g, 바람직하게는 0.1~4.0 meq/g, 더욱 바람직하게는 0.1~3.0 meq/g, 더욱 더 바람직하게는 0.7~2.0 meq/g의 범위이다. 전하 밀도 값은 pH 7.0에서 Mutek을 사용하여 측정될 수 있다. 중합체 조성물이 < 5.0 meq/g, 바람직하게는 < 4.0 meq/g의 전하 밀도를 갖는 경우, 종이 또는 보드 제조 공정에서 과량-양이온화에 대한 위험이 감소된다. 이는 중합체 조성물의 투여를 보다 용이하게 하고, 공정 교란을 감소시킨다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 제2 중합체는 1~15 mol-%, 바람직하게는 5~10 mol-% 범위의 양이온성을 갖는다. 제2 중합체는 제1 호스트 중합체의 존재하에 아크릴아미드와 ADAM-Cl의 공중합에 의해 제조될 수 있다. 제1 호스트 중합체는 아크릴아미드와 적어도 하나의 양이온성 제1 단량체, 바람직하게는 DADMAC의 공중합체일 수 있다. 제1 호스트 중합체의 양이온성은 바람직하게는 5~60 mol-%, 더욱 바람직하게는 5~40 mol-%, 더욱 더 바람직하게는 10~30 mol-%의 범위이고, 바람직하게는 중량 평균 분자량은 2,000~500,000 g/mol, 바람직하게는 4,000~30,000 g/mol의 범위이다. 중합체 조성물 중의 제1 호스트 중합체의 양은 2~20 중량-%, 바람직하게는 2~8 중량-% 또는 3~9 중량-%일 수 있다. 이 중합체 조성물은 배수제로서 종이 또는 보드 제조에 사용하기에 특히 적합하다.
환경, 예를 들어 섬유 스톡 또는 슬러지의 증가된 전도도 및/또는 증가된 양이온성 요구가 양이온성으로 하전된 중합체 사슬에 압축력을 가할 수 있음이 관찰되었다. 본 발명의 중합체 조성물의 양이온성 전하, 특히 제2 중합체의 양이온성이 보통인 경우, 중합체 사슬은 일반적으로 덜 압축되고 보다 연장된 상태로 있을 수 있다고 가정한다. 이는 중합체 조성물의 제2 중합체의 상호작용을 통해 얻을 수 있는 효율적인 응집을 가능하게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 중합체 사슬의 연장 및 이온 결합을 형성하고 정전기적 상호작용의 일부를 취하는 중합체의 팽창을 포함하는 중합체 조성물의 응집 능력은 증가된 양이온성 요구 및/또는 전도도에 의해 소모되지 않지만, 부유된 고형물에 대해 보존된다. 이것은 강한 플록의 형성을 제공할 수 있다. 또한 더욱 향상된 플록 크기, 밀도 및/또는 안정성이 얻어질 수 있다.
중합체 조성물은 UL 어댑터를 갖춘 Brookfield DVII T 점도계를 사용하여 25℃에서 NaCl 수용액(1 M) 중의 0.1 중량-% 고형분 함량으로 용해되고 측정될 때 > 3 mPas, 바람직하게는 > 3.7 mPas, 더욱 바람직하게는 > 4.5 mPas의 표준 점도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 중합체 조성물의 보다 용이한 가공을 제공하기 위해 중합체 조성물의 표준 점도는 < 7 mPas이다.
일 구현예에 따르면, 중합체 조성물은 유중수형 또는 수중유형 에멀젼의 형태가 아니다. 바람직하게는, 중합체 조성물은 임의의 오일 상 및/또는 유기 용매 상을 함유하지 않는다. 이는 유화제와 같은 특정 보조제의 필요성을 감소시키며, 이는 유화제의 사용이 문제되거나 제한되는 공정의 수에 대한 중합체 조성물의 적합성을 향상시킨다. 또한, 오일 및/또는 유기 용매 상이 부재함으로써, 휘발성 유기 화합물에 관련된 문제점이 감소되거나 제거되어, 중합체 조성물과 접촉하는 작업자의 산업 안전성이 향상된다.
중합체 조성물은 바람직하게는 건조 미립자 생성물 또는 분말의 형태일 수 있다. 수득된 중합체 조성물은 건조되고, 적합한 입자 크기로 임의로 분쇄될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 미립자 생성물 또는 분말 형태의 건조 중합체 조성물은 적어도 80 중량-%, 바람직하게는 적어도 85 중량-%, 더욱 바람직하게는 적어도 90 중량-%의 고형분 함량을 가질 수 있다. 건조 미립자 중합체 조성물은 운송 및 저장이 쉽고, 비용-효율적이며, 장기간 안정적이며, 미생물 분해에 대한 내성이 있다.
일 구현예에 따르면, 중합체 조성물은 제2 중합체의 단량체가 제1 중합체의 존재하에 중합되는, 겔 중합에 의해 수득될 수 있다. 겔 중합 후에, 수득된 겔 형태의 중합체 조성물은 세분, 예컨대 분쇄, 파쇄, 또는 절단, 및 건조된다. 건조 후, 세분된 중합체 조성물은 원하는 입자 크기로 분쇄되고 저장 및/또는 수송을 위해 포장하여 건조한 미립자 중합체 조성물 생성물을 수득할 수 있다. 사용된 반응 장치에 따라, 파쇄 또는 절단은 중합이 일어나는 동일한 반응 장치에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 중합은 스크류 혼합기의 제1 구역에서 수행될 수 있고, 수득된 중합체의 파쇄는 상기 스크류 혼합기의 제2 구역에서 수행된다. 파쇄, 절단 또는 다른 입자 크기 조정은 반응 장치와 별개인 처리 장치에서 수행될 수도 있다. 예를 들면, 수득된 중합체 조성물은 벨트 컨베이어인 반응 장치의 제2 단부로부터 회전 구멍 스크린 등을 통해 옮겨 작은 입자로 파쇄 또는 절단될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따라, 중합체 조성물은 건조 미립자 생성물 또는 분말의 형태이고, 하기 특성 중 적어도 하나, 바람직하게는 몇 가지를 갖는다: 중합체 조성물의 전하 밀도가 최대 5 meq/g이고; 제2 중합체의 양이온성은 최대 20 mol-%이고; 조성물 중의 제1 호스트 중합체의 양은 < 15 중량-%이고; 제1 호스트 중합체의 중량 평균 분자량은 < 100,000 g/mol이고; 제1 호스트 중합체 및 제2 중합체에서 양이온성 단량체가 상이하다.
본 발명에 따른 중합체 조성물은 종이 또는 보드 제조시 배수제 또는 보유제로서 바람직하게 사용될 수 있다. 보유율은 스톡에 존재할 수 있는 적어도 미립자, 충전제 및 콜로이드 입자를 웹으로 보유하는 것으로 이해된다. 중합체 조성물은 바람직하게는 묽은 스톡에 첨가된다. 중합체 조성물은 최종 전단 단계 전 또는 후에, 바람직하게는 최종 전단 단계 후에 첨가될 수 있다. 보다 바람직하게는, 중합체 조성물은 가능한한 헤드 박스에 가깝게 최종 전단 단계 후에 섬유 스톡에 첨가된다. 종이 또는 보드 제조의 전단 단계의 예로는 펌프 및 센트리스크린(centriscreens)과 같은 다양한 스크린이 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 섬유 스톡은 다수의 전단 단계를 통과할 수 있고, 중합체 조성물을 포함하는 배수제는 섬유 웹의 형성 전 3~60초, 바람직하게는 4~15초 전에 섬유 스톡에 첨가된다. 이러한 방식으로, 중합체 조성물의 가능한 최소 투여용량을 사용하여 최적의 배수 효율이 얻어질 수 있다. 중합체 조성물의 투여용량은 배수제로 사용될 때 건조지 1톤당 0.05~1.0 kg, 바람직하게는 건조지 1톤당 0.1~0.5 kg일 수 있다.
중합체 조성물은 하나 이상의 추가 배수제, 예컨대 벤토나이트, 실리카, 폴리알루미늄 클로라이드, 백반(alum), 유기 미세중합체, 전분, 폴리아민, 폴리비닐아민, 폴리에틸렌이민, 폴리-DADMAC, 음이온성 폴리아크릴아미드, 양이온성 폴리아크릴아미드, 양쪽성 폴리아크릴아미드 또는 글리옥실화된 폴리아크릴아미드와 함께 사용될 수 있다.
중합체 조성물을 섬유 스톡에 첨가하기 전에 중합체 조성물을 물로 용해시키고 적절한 작업 농도로 희석시킨다.
중합체 조성물은 재생 섬유 재료가 섬유 스톡의 원료로 사용되는, 종이 또는 보드 제조에 사용하기에 적합하다. 섬유 스톡 내의 섬유 재료는 100% 이하의 재생 섬유를 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 섬유 스톡은 재생 섬유 재료로부터 유래된 섬유를 적어도 20 중량-%, 바람직하게는 적어도 30 중량-%, 더욱 바람직하게는 적어도 40 중량-% 포함할 수 있다.
중합체 조성물은 전도도가 > 1.5 mS/cm, 바람직하게는 > 2.0 mS/cm, 더욱 바람직하게는 > 3.0 mS/cm인 섬유 스톡에 특히 적합하다. 섬유 스톡의 전도도는 예를 들어 초지기의 헤드 박스에서 측정되는, 1.5~10 mS/cm, 바람직하게는 2.0~8 mS/cm, 더욱 바람직하게는 3~6 mS/cm의 범위일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 본 발명의 중합체 조성물은 수성 섬유 함유 매질에 첨가되는, 종이 또는 보드 제조에 사용하기에 적합하며, 상기 수성 매질의 액상은 블랙 리본 여과지를 통한 수성 매질의 여과 후 Mutek 적정법으로 측정된, > 300 μeq/l, 때로는 심지어 > 500 μeq/l의 양이온성 요구를 갖는다. 수성 매질은 펄프, 종이 또는 보드의 제조 공정에서 유래된 종이 또는 보드 또는 슬러지를 제조하기 위한 섬유 스톡일 수 있다. 중합체 네트워크 구조로 인해, 중합체 조성물은 비-이온성 가용성 및 콜로이드 물질을 포집할 수 있다. 또한, 제1 호스트 중합체는 수성 매질에 존재하는 음이온 쓰레기를 포집하고, 그렇지 않으면 매질에 첨가된 제2 중합체 및 임의의 다른 양이온성 화학물질의 응집 및 기능을 방해하는 것으로 여겨진다. 제1 호스트 중합체는 섬유에 영구히 쓰레기를 결합시킬 수 있어, 순환 수 중의 음이온 쓰레기의 양을 줄이고, 부유 고형물의 부하를 감소시킨다.
일반적으로, 고정제와 응집제의 통상적인 별도의 사용, 즉 별도의 제제의 첨가는 고정제에 의한 음이온성 쓰레기의 포집을 초래할 수 있다. 일반적으로 고정제는 저 분자량이므로 음이온성 쓰레기가 섬유에 잘 고정되지 않을 수 있다. 고정제 및 음이온 쓰레기를 포함하는 형성된 복합체는 응집제에 의해 생성된 섬유 플록에 의해 반드시 포집되는 것은 아니며, 이는 공정 수에 복합체가 상당히 축적될 수 있음을 의미한다. 별도의 화학 제제를 사용하는 이러한 종래 시스템과는 달리, 본 발명에 따른 중합체 조성물은 음이온성 쓰레기를 섬유 플록의 섬유에 효과적으로 부착시킨다.
본 발명에 따른 중합체 조성물은 또한 도시 또는 산업 공정에서의 슬러지 탈수에 적합하다. 중합체 조성물은 특히 펄프, 종이 또는 보드의 제조 공정에서 유래된 슬러지를 탈수시키는데, 예를 들어 탈잉크 펄프 슬러지 탈수에 적합하다. 펄프, 종이 또는 보드의 제조 공정에서 유래된 슬러지는 수성 액상 및 수성 상에 현탁된 섬유 재료를 포함한다. 섬유 재료는 목재 또는 비-목재 공급원, 바람직하게는 목재 공급원으로부터 유래된 셀룰로스 섬유 재료이다. 섬유 재료는 본원에서 100 메쉬 필터 상에 유지되는 긴 섬유 분획으로 이해된다. 이러한 맥락에서 장 섬유가 동의어이며, 사용가능한 섬유와 상호교환이 가능하다. 슬러지는 이 섬유 재료를 2~50 중량-%, 바람직하게는 5~30 중량-%, 더욱 바람직하게는 7~20 중량-%의 양으로 포함할 수 있다. 또한, 슬러지는 무기 광물 입자를 포함할 수 있고, 20~90%, 바람직하게는 20~85% 범위의 애쉬 함량을 갖는다. 애쉬 함량은 표준 ISO 1762, 온도 525℃를 사용하여 결정된다. 슬러지의 무기 미네랄 입자는 종이 또는 보드 제조에 사용되는 필러와 코팅재로부터 유래된다. 중합체 조성물은 향상된 탈수, 가압 후 높은 고형분 함량, 감소된 중합체 소비 및 양호한 여과물 품질을 제공하는 것으로 관찰되었다. 중합체 조성물은 또한 높은 pH 값 및/또는 높은 전도도를 갖는 환경에서 효과적이다.
슬러지 탈수에서, 중합체 조성물의 투여용량은 건조 슬러지 1톤당 20kg 미만, 바람직하게는 5kg 미만, 더욱 바람직하게는 3kg 미만일 수 있다. 일반적으로, 중합체 조성물의 투여용량은 달리 언급되지 않는 한 건조한 활성 조성물로서 본원에서 주어진다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 중합체 조성물의 투여용량은 건조 슬러지 1톤 당 0.4~20 kg, 바람직하게는 0.4~5 g, 더욱 바람직하게는 0.4~3 kg의 범위일 수 있다. 탈잉크 슬러지의 탈수 용도에 있어서, 중합체 조성물의 투여용량은 건조 슬러지 1톤 당 0.4~4 kg, 바람직하게는 0.5~3 kg이다. 유사한 표준 점도 및 전하 밀도를 갖는 종래의 중합체와 비교하여, 적은 투여용량으로 효과적인 탈수 결과가 달성된다는 것이 관찰되었다.
중합체 조성물은 농축 단계에서 슬러지 탈수를 탈잉크시키는데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 중합체 조성물은 슬러지의 사전-농축 및 가압 전에 탈잉크 슬러지에 첨가된다. 탈잉크 슬러지는 단섬유 및 장섬유 분획 모두를 포함하는 섬유 재료, 코팅 및/또는 충전제로부터의 무기 미네랄 물질뿐만 아니라 잉크 입자를 함유할 수 있다. 탈잉크 슬러지는 슬러지의 건조 중량으로부터 계산된, 7~20 중량-%의 장 섬유 재료를 포함할 수 있다. 탈잉크 슬러지는 > 500, 바람직하게는 > 1000인, 950 nm에서 측정된 유효 잔류 잉크 농도(ERIC)를 가질 수 있다. ERIC 측정을 위해 사용가능한 적당한 장비는 상업적으로 유용한, 예를 들어, 미국 Technidyne, Inc.제이다. 탈잉크 슬러지의 애쉬 함량은 표준 ISO 1762, 온도 525℃를 사용하여 측정된, 바람직하게는, 40~80%, 더욱 바람직하게는 50~65%이다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 수성 슬러지는 신문지 및/또는 잡지지의 재펄프화 공정으로부터의 탈잉크 슬러지이다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 슬러지는 혼합 사무용 폐지 또는 분류된 사무용 폐지와 같은 사무용 종이의 재펄프화 공정으로부터의 탈잉크 슬러지이다. 중합체 조성물이 개선된 플록 크기 및 양호한 플록 안정성을 제공하기 때문에, 플록이 너무 많은 물을 흡수하지 않을 수 있고, 물이 플록으로부터 보다 쉽게 방출될 수 있고, 플록이 압력 하에서 파괴되지 않을 수 있다. 따라서, 자유 배수, 즉 보다 빠른 예비-농축 및 가압 단계에서, 그리고 가압 단계에서 보다 높은 건조 고형분 모두에서 보다 빠른 탈수 속도를 얻을 수 있다.
중합체 조성물은 농축 단계 이전에 또는 농축 단계에서 슬러지에 첨가될 수 있으며, 상기 농축 단계는 예비-농축 단계 및 가압 단계를 포함한다. 중합체 조성물은 예비-농축 단계 전에 슬러지에 첨가되고, 여기서 수성 상의 제1 부분은 슬러지로부터 제거된다. 예비-농축은 예를 들어, 즉 농축 드럼, 중력 테이블 또는 중력 벨트를 사용함으로써, 즉 인가되는 압력이 없는 자유로운 배수에 의해 수행될 수 있다. 예비-농축 단계는 5~30초, 일반적으로 10~20초가 걸릴 수 있다. 슬러지는 예비-농축 단계 전에 및 중합체 조성물의 첨가 전에 1~5%, 바람직하게는 1.5~4% 범위의 고형분 함량을 가질 수 있다.
따라서, 농축 단계는 물의 분리에 의해 슬러지의 고형분 함량이 증가되는, 기계적 예비-농축 단계를 포함한다. 예비-농축은 능동 흡입없이 수행될 수 있거나, 바람직하게는 기계적 예비-농축이 인가되는 압력없이 자유 배수에서 수행될 수 있다. 슬러지의 고형분 함량은 기계적 예비-농축 단계 후에 5~14 중량-%, 바람직하게는 7~13 중량-%일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 중합체 조성물은 예비-농축 단계 전에 1초~10분, 바람직하게는 1~20초 전에 슬러지에 첨가된다. 중합체 조성물은 섬유 및 무기 입자와 같은 슬러지에 존재하는 고체 물질을 응집시켜, 탈수를 위한 최적의 플록 크기 및 예비-농축 및 가압 단계를 포함하는 2-단계 농축에서 양호한 플록 안정성을 제공한다. 따라서, 플록은 너무 많은 물을 흡수하지 않으며, 물은 플록으로부터보다 쉽게 방출되고, 플록은 압력 하에서 또는 상이한 공정 단계들 사이에서 파괴되지 않는다. 또한, 가압 단계에서 가압하에 뿐만 아니라 예비-농축 단계에서 자유 배수에서 보다 빠른 탈수 속도를 얻을 수 있다.
예비-농축 단계 후, 슬러지는 가압 단계에 들어가며, 여기에서 수성 단계의 추가의 제2 부분이 압력 또는 힘 하에서 슬러지로부터 제거되고, 건조 압축된 슬러지가 수득된다. 가압 단계는 1~20분, 통상적으로 2~20분이 걸릴 수 있다. 가압 단계는, 예를 들어, 스크류 프레스, 벨트 필터 등, 바람직하게는 스크류 프레스를 사용하여 수행될 수 있다. 바람직한 일 구현예에 따르면, 가압 단계를 빠져 나오는 건조 압축된 슬러지는 적어도 30 중량-%, 바람직하게는 적어도 45 중량-%, 더욱 바람직하게는 적어도 50 중량-%, 때로는 심지어 적어도 60 중량-%의 고형분 함량을 가진다. 예를 들어, 가압 단계 후, 슬러지는 30~75 중량-%, 바람직하게는 48~65 중량-% 범위의 고형분 함량을 가질 수 있다. 슬러지의 높은 고형분 함량은 매립 등을 위한 소각 또는 추가 처리에 적합하게 한다. 슬러지는 비-연속 시트 또는 불규칙한 덩어리의 형태로 가압 단계에서 배출될 수 있다.
실시예
본 발명의 일부 구현예는 하기 비-제한적인 실시예에 기재된다.
중합체 조성물의 불용물의 양 측정을 위한 일반적인 절차
중합체 조성물 중의 불용물 양을 하기와 같이 측정하였다.
1000 ㎖ 비이커를 온도 25℃의 수돗물로 900 ㎖까지 채우고, 최대 와류 약 450 rpm에서 교반하였다. 건조 중합체 샘플 1 g±0.001 g을 분석 밸런스로 칭량하고, 물 와류의 측면에 뿌렸다. 동일한 속도로 60분 동안 교반을 계속하였다. 비이커의 내용물을 300 미크론의 구멍을 갖는 스테인레스 스틸 체를 통해 여과시켰다. 비이커를 수돗물(25℃)로 완전히 씻어서, 씻은 액을 체에 부었다. 유출액에 중합체가 없어질 때까지(5~10분) 흐르는 수돗물(25℃) 하에서 체를 세척한 다음 배수시켰다. 불용물의 양은 육안 검사에 의해 검출하였고, 체 위의 가시적인 불용성 덩어리(조각)의 수로 표현하였다.
중합체 조성물의 표준 점도 측정을 위한 일반적인 절차
중합체 조성물의 표준 점도는 하기와 같이 측정하였다.
전도도 < 10 mS/cm인 탈 이온수 200.0 g(± 0.1 g)을 600 ml 높이의 폼 비이커에서 칭량한다. 물은 최대 와동에서 자기 교반기로 교반한다. 중합체 0.33 g(± 0.001 g)을 15초에 걸쳐서 볼텍스에 천천히 두드렸다. 사용한 계량 보트를 손가락으로 튕겨서 남아있는 중합체 입자를 용액에 떨어뜨린다. 중합체가 분산될 때까지 최대 5분 동안 최대 와동에서 교반을 계속한다. 그 후 350 rpm의 설정으로 추가 25분 동안 교반을 계속한다.
NaCl 700g을 물 4000g에 용해시켜 제조한, NaCl 용액 117.5 g(± 0.1 g)을 비이커에 첨가하고, 추가로 5.0분(±15초) 동안 교반을 계속한다. 이 시간 제한을 초과해서는 안된다.
상기 용액을 직경 10 cm의 250 미크론 스테인레스 스틸 메쉬 체로 여과하였다. 여과된 용액의 16 ml 분취량을 25℃의 UL 어댑터를 사용하여 지정된 속도로 Brookfield 점도계에서 측정한다. 첫 번째 분취량에 대해 세 가지 판독값을 취하고, 첫 번째 판독값을 무시하고, 다음 두 판독값이 0.05 cp 이내인 경우 두 판독 값의 평균이 계산된다. 다음 두 판독 값이 0.05 cp 간격보다 큰 경우, 샘플을 폐기하고 두 번째 분취액을 사용하여 상기 과정을 반복한다. 결과는 소수 2자리로 보고된다.
실험에 사용된 중합체 조성물의 제조예
본 발명의 조성물
제1 호스트 중합체(HP1)는 아크릴아미드 단량체 80~90 mol-% 및 DADMAC 단량체 10~20 mol-%를 사용하여 중합된, 아크릴아미드와 DADMAC의 공중합체였다. 이는 DADMAC의 양이 제1 호스트 중합체의 중합에 사용된 단량체의 총 중량으로부터 계산하여 20~36 중량-%임을 의미한다. 제1 호스트 중합체는 표준 중합체로서 PEO를 사용한 GPC SEC에 의해 측정된 10,000 Da의 중량 평균 분자량 및 1.2~2.2 meq/g의 양이온 전하를 가졌다.
제2 중합체는 아크릴아미드와 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(ADAM-Cl)의 공중합체였다. 제2 중합체의 중합 전에, 사용된 단량체, 사슬 이동제, 제1 호스트 중합체 및 수중 pH 완충액을 실온에서 질소로 탈기시켰다. 제1 호스트 중합체의 용액에 표 1에 제시된 바와 같이 아크릴아미드 단량체를 90~98.5 mol-%의 양으로 첨가하고 ADAM-Cl 단량체를 1.5~10 mol-%의 양으로 첨가하였다. 제1 호스트 중합체 및 제2 중합체의 양이온성의 차이는 표 1에 제시되어 있으며, 제1 호스트 중합체는 제2 중합체보다 높은 양이온성을 갖는다. 수득된 반응 용액을 -3℃에서 냉각시키고, 개시제를 첨가하고, 중합 반응을 시작하였다. 중합 반응은 회분식 반응기에서 행하였으며, 단열 반응이었다. 30~40분 후에 중합 반응이 완료되었다. 수득된 중합체 겔을 세분 및 건조에 의해 가공하였다. 미분말 형태의 중합체 조성물을 수득하였다.
중합체 조성물 C1, C2, C3, C4m 및 C5m은 제1 호스트 중합체 2~8 중량-% 및 제2 중합체 92~98 중량-%를 포함하였다.
본 발명에 따른 시험된 중합체 조성물.
중합체 ADAM-Cl 양
[mol-%]		 제1 호스트 중합체와 제2 중합체의 양이온성 차이
[mol-%]		 중합체 조성물 전하
[meq/g]		 표준 점도, 중합체 조성물
[mPas]		 불용물, 중합체 조성물
[pcs]
C1 10 3~6 1.28 5.3 0
C2 5 7~10 0.71 4.8 0
C3 1.5 11~19 0.29 4.3 0
C4m 10 3~6 1.25 5.6 0
C5m 10 3~6 1.26 4.9 0
참고 조성물 R1, R2, R3, R7m:
참고 조성물 R1, R2, R3 및 R7m은 아크릴아미드와 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(ADAM-Cl)의 공중합체였다. 상기 참고 조성물의 전하 밀도 및 표준 점도는 표 2에 제시되어 있다.
참고 조성물 R1, R2, R3 및 R7m에 대한 사용된 단량체 양 및 중합체 특성.
중합체 전하
[meq/g]		 표준 점도
[mPas]
R1(참고) 1.2 5.1
R2(참고) 0.6 4.9
R3(참고) 0.2 4.0
R7m(참고) 1.2 3.4
참고 조성물 R4 및 R4m:
참고 조성물 R4 및 R4m은 아크릴아미드 및 DADMAC의 공중합체 2~8 중량-%를 아크릴아미드와 ADAM-C1의 공중합체 92~98 중량-%와 함께 혼합하여 제조하였다. 이는 참고 조성물 R4 및 R4m이 2개의 상이한 아크릴아미드 공중합체의 블렌드임을 의미한다. 아크릴아미드와 DADMAC의 공중합체의 특성은 상기 제시된 제1 호스트 중합체의 특성에 상응한다. 아크릴아미드와 DADMAC의 공중합체와 아크릴아미드와 ADAM-Cl의 공중합체 사이의 양이온성 차이는 참고 조성물 R4에 대해 11~19 mol-%이고, 참고 조성물 R4m에 대해 3~6 mol-%였다. 아크릴아미드와 DADMAC의 공중합체는 아크릴아미드와 ADAM-Cl의 공중합체보다 높은 양이온성을 가졌다. Mutek 전하 적정에 의해 측정된, 전하 밀도는 참고 조성물 R4에 대해 0.27 meq/g 및 참고 조성물 R4m에 대해 1.24 meq/g이었다. 참고 조성물 R4의 개별 성분은 중합체 조성물 C3의 제1 호스트 중합체 및 제2 중합체에 상응하지만, 참고 조성물 R4는 2개의 개별 중합체의 혼합에 의한 블렌드로서 제조되는 것으로 의도된다. 동일한 방식으로, 참고 조성물 R4m의 개별 성분은 중합체 조성물 C4m 및 C5m의 제1 호스트 중합체 및 제2 중합체에 상응하지만, 참고 조성물 R4m은 2개의 개별 중합체의 혼합에 의한 블렌드로서 제조된다.
참고 조성물 R5m:
참고 조성물 R5m은 에피클로로히드린과 디메틸아민의 공중합체이고 표준 중합체로서 PEO를 사용하여 GPC SEC로 측정된, 2000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리아민 2~8 중량-%의 존재하에 아크릴아미드와 ADAM-Cl의 공중합체 92~98 중량-%를 중합시켜 제조하였다. 90 mol-%의 아크릴아미드 단량체 및 10 mol-%의 ADAM-Cl 단량체를 에피클로로히드린과 디메틸아민의 공중합체 용액에 첨가하고 중합시켰다. Mutek 전하 적정에 의해 측정된, 참고 조성물 R5m의 전하 밀도는 0.3 meq/g이고, 표준 점도는 4.7 mPas이었다. 참고 조성물 R5m은 중합체 조성물 C1, C4m 및 C5m과 유사하지만, 참고 조성물 R5m은 제1 호스트 중합체와 상이한 중합체를 사용하여 제조한다.
배수 실시예
배수 실시예 1
펄프 제조
중부 유럽의 테스트라이너 보드를 원료로 사용했다. 이 테스트라이너 보드는 효소적으로 분해된 토종 옥수수 전분인 표면 크기 전분의 5 중량-%(건조 펄프로 계산됨) 및 약 17%의 애쉬를 포함하였다. 테스트라이너 보드를 2×2 cm 정사각형으로 절단하였다. CaCl2에 의해 Ca2+ 농도를 520 mg/l로 조정하고 NaCl에 의해 전도도를 4 mS/cm로 조정하여 수돗물로부터 희석 수를 제조하였다. 2.7 l의 희석 수를 85℃로 가열하였다. 테스트라이너 보드 조각을 2% 농도의 가열된 희석 수에서 5분간 습윤시킨 후, 조각을 스톡 슬러리로 분해시켰다. 분해를 위해 브릿(Britt) 단지(jar) 분해기를 사용하였으며, 회전 수는 3만회였다. 분해 후, 스톡 슬러리를 희석 수 첨가에 의해 0.69%로 희석시켰다.
동적 배수 분석기(DDA) 테스트
동적 배수 분석기인 DDA(AB Akribi Kemikonsulter, 스웨덴)를 사용하여 배수를 측정했다. DDA의 진공 및 교반기를 보정하고, 설정에 필요한 조정을 수행하였다. 진공 적용과 진공 분해점 사이의 시간을 측정하기 위해 DDA를 컴퓨터에 연결하였다. 진공의 변화는 배수 시간을 나타내는 증점 웹을 통해 공기가 파괴될 때까지 습윤 섬유 웹의 형성 시간을 나타낸다. 배수 시간 제한은 측정을 위해 30초로 설정되었다.
배수 측정에서, 500ml의 스톡 샘플을 반응 단지 내로 측정하였다. 샘플 스톡을 교반기에 의해 1200rpm으로 40초 동안 혼합하고, 시험할 화학물질을 미리 정한 순서대로 첨가하여 배수 시험을 수행하였다. 시험 화학물질 첨가 시간은 배수가 시작되기 전에 음의 시간으로 결과 표에 표시된다. 배수 시험은 0.25 mm 구멍이 있는 와이어를 사용하였다. 배수 후 30초 동안 300 mbar 진공을 사용하였다. 배수 시간을 기록하였다. 여과액 탁도를 즉시 측정하였다. 젖은 시트를 칭량하여, 성형 후 건조 함량을 계산하였다. Lorenz & Wettre 습식 프레스에서 4 bar 압력에서 1분 동안 배수 테스트 직후 개별적으로 시트의 습식 압착을 완료하였으며, 시트의 양면에 2개의 블로팅 페이퍼를 완료하였다. 가압된 시트를 칭량하고, Lorenz & Wettre 핫 플레이트 건조기에서 5분간 건조시킨 후 다시 칭량하여, 가압 후 건조 함량을 계산하였다.
배수 실시예 1의 결과
실시예 1의 배수 결과가 표 3에 제시되어 있다.
배수 실시예 1의 배수 결과.
# 중합체 투여용량, -10초
[kg/t] 		배수 시간
[s] 		여과액 탁도,
NTU
1 0-시험 0 6.9 482
2 R1 0.2 6.0 158
3 R1 0.4 5.5 97
4 R1 0.6 5.9 77
14 R7m 0.2 6.1 197
15 R7m 0.4 6.4 119
16 R7m 0.6 6.3 95
5 R5m 0.2 5.8 179
6 R5m 0.4 5.6 98
7 R5m 0.6 6.0 80
8 C4m 0.2 5.5 152
9 C4m 0.4 5.2 93
10 C4m 0.6 5.5 67
11 C5m 0.2 5.6 157
12 C5m 0.4 5.4 95
13 C5m 0.6 5.4 77
표 3은 참고 중합체 R1, R5m, R7m과 비교하여 본 발명의 중합체 조성물 C4m 및 C5m으로 보다 빠른 배수 시간이 달성되었음을 보여준다. 배수 성능의 향상은 종이 및 보드 생산에 필요한 중합체의 양을 감소시키는데 도움이 되는 중합체 C4m 또는 C5m의 저용량으로 이미 관찰할 수 있다. 특히, 제1 호스트 중합체가 아크릴아미드와 DADMAC의 공중합체인 본 발명에 따른 조성물 C4m 및 C5m은 제1 호스트 중합체가 폴리아민인 참고 조성물 R5m에 비해 더 빠른 배수를 갖는다는 것을 관찰할 수 있다. 미립자 및 충전제의 양호한 보유율뿐만 아니라 콜로이드 입자의 양호한 보유율을 나타내는 낮은 여과액 탁도는 본 발명의 조성물, 특히 높은 표준 점도 값을 갖는 조성물 C4m으로 달성되었다.
표 4는 성형 후 및 가압 후에 시트의 건조 함량이 개선되었음을 나타낸다. 중합체의 낮은 투여용량은 가압 후 시트의 건조 함량에 유익했다.
건조 함량 결과.
# 중합체 투여용량
-10초
[kg/t] 		성형후 건조 함량
[%] 		가압후 건조 함량
[%]
1 R1 0.4 24 49
2 C4m 0.2 25 51
3 C4m 0.4 25 50
4 C5m 0.4 25 50
배수 실시예 2
배수 실시예 2에서는 배수 실시예 1에서와 동일한 시험 펄프, 중합체 및 시험 방법을 사용하였다.
배수 실시예 2에서, 시험 펄프를 실시예 1에서 사용된 동일한 전도도 조정된 희석 수에 의해 0.50%의 농도로 희석하였다. DDA에 공급된 펄프의 건조 중량에 대한 건조된 DDA 시트의 중량으로 보유율을 계산하였다.
배수 실시예 2의 결과
배수 실시예 2의 배수 결과를 표 5에 나타내었다. 표 5는 참고 중합체와 비교하여 본 발명의 중합체 조성물 C4m 및 C5m에 의한 배수 및 여과액 탁도의 개선을 나타낸다.
벤토나이트, 실리카 또는 가교결합된 중합체 입자와 같은 미립자(MP)는 배수 또는 보유율을 더 향상시키기 위해 보유율 및 배수 시스템의 일부로서 사용될 수 있다. 벤토나이트 첨가를 테스트하여 본 발명의 중합체 조성물과 함께 미립자의 효과를 입증하였다. 벤토나이트는 배수를 빠르게 하고, 탁도를 더 낮춘다. 본 발명에 따른 중합체 조성물은 미립자와 함께 사용될 때에도 개선을 제공한다는 것을 알 수 있다.
배수 실시예 2의 배수 결과.
# 중합체 중합체 투여용량 -15초
[kg/t] 		벤토나이트 투여용량
-10초
[kg/t] 		배수 시간
[s] 		여과액 탁도
NTU
1 0-시험 0 - 6.2 409
2 C4m 0.15 - 5.2 171
3 C4m 0.3 - 5.3 106
15 C4m 0.15 2 4.3 135
16 C4m 0.3 2 3.9 81
8 C5m 0.15 - 5.3 200
9 C5m 0.3 - 5.2 134
4 R4m 0.15 - 5.3 197
5 R4m 0.3 - 5.4 119
6 R1 0.15 - 5.3 192
7 R1 0.3 - 5.4 120
13 R1 0.15 2 4.4 147
14 R1 0.3 2 4.1 96
10 R7m 0.15 - 5.5 229
11 R7m 0.3 - 5.6 154
12 - - 2 5.5 257
표 6은 상이한 중합체를 사용할 때 성형 후 및 가압 후 시트의 보유율 및 건조 함량을 나타낸다. 본 발명에 따른 중합체 조성물을 사용하는 경우, 상기 기술된 바와 같은 중합체의 블렌드와 비교하여, 보유율, 성형 후 건조 함량 및 가압 후 건조 함량이 개선되는 것으로 나타났다. 이 개선은 건조 펄프 1t 당 0.15 kg의 비교적 낮은 투여용량 수준에서 이미 달성되었다.
성형 및 가압 후 시트의 보유율 및 건조 함량.
# 중합체 중합체 투여용량 -15초
[kg/t] 		성형후 건조 함량
[%] 		가압후 건조 함량
[%] 		보유율
[%]
1 0-시험 0 N/A N/A 86
2 C4m 0.15 26 52 88
3 R4m 0.15 26 51 88
4 R1 0.15 25 50 86
5 C5m 0.15 27 52 90
슬러지 탈수 실시예
슬러지 탈수 실시예에 사용된 장치 및 방법은 표 7에 제시되어 있다.
슬러지 탈수 실시예에 사용된 장치 및 방법의 특징분석.
특성 장치/표준
pH Knick Portamess 911 pH
전하 밀도 M
Figure 112019051939269-pct00001
tek
전도도 Knick Portamess 911 Cond
건조 고형분 SFS 3008
현탁된 고형분 SFS 3008
애쉬(525℃) ISO 1762
탁도 HACH 2100AN IS 탁도계// ISO 7027
와이어 쓰레드 사이의 거리가 150 ㎛, 즉 100 메쉬 스크린인 150 ㎛ 와이어에 대해 100 g의 슬러지를 측정하여 사용가능한 섬유 함량을 측정하였다. 섬유를 제외한 다른 모든 물질이 씻겨질 때까지 흐르는 물로 슬러지를 세척하였다. 그 후, 섬유를 와이어로부터 수집하고, 오븐에서 105℃에서 밤새 건조시켰다. 건조된 섬유를 칭량하였다. 사용가능한 섬유 함량(150 μm 와이어)을 식 (1)을 사용하여 계산하였다:
Figure 112019051939269-pct00002
폴리테스트(Polytest)를 통해 슬러지의 중력 탈수성을 테스트했다. 슬러지 샘플을 5400 m3/m2h의 공기 투과성을 갖는 와이어 천을 사용하여 10cm 직경의 폴리테스트 실린더로 여과하였다. 쓰레드/cm는 13.0/5.9이었다. 슬러지 샘플 양은 200~400 g이었지만, 비교된 샘플간에 항상 동일하였다. 중합체 조성물의 혼합은 배플 혼합 배지에서 모터 교반기로 행하였다. 혼합 속도는 600 rpm이고, 혼합 시간은 10초였다.
슬러지 탈수 실시예 1
이 실시예는 펄프 또는 제지 공장에서 조합된 폐기물 슬러지의 탈수 과정을 시뮬레이션한다. 측정된 슬러지 특성은 표 8에 제시되어 있다.
슬러지 탈수 실시예 1에서 조합된 폐기물 슬러지의 특성.
특성 값
pH 6.57
전하 밀도 -363 μeq/l
전도도 3.41 mS/cm
건조 고형분 4.11%
현탁된 고형분 3.53%
사용가능한 섬유(150 μm 와이어) 9.25%
애쉬(525℃) 63.7%
중합체 조성물을 슬러지에 투여하기 전에 0.1% 농도로 희석하였다. 상기 기술된 바와 같이, 폴리테스트를 사용하여 탈수 속도를 시험하였다. 중합체 용량은 건조 슬러지 1톤당 0.84 kg이었다. 슬러지 샘플은 400 g이었다. 배수된 물의 양은 10, 25 및 55초 후에 측정하였다. 현탁된 고형분 함량은 배수된 불량 수로부터 측정하였다. 이 실험의 결과는 표 9에 제시되어 있다.
배수 및 불량 수 현탁된 고형분에 대한 결과.
중합체 배수 10초
[g] 		배수 25초
[g] 		배수 55초
[g] 		불량 수 SS [mg/l]
R1 144.1 192.3 281.0 567
C1 160.6 212.4 295.0 515
본 발명에 따른 중합체 조성물 C1은 참고 조성물 R1보다 우수한 성능을 가졌다. 중합체 조성물 C1은 참고 조성물 R1보다 신속한 탈수 및 양호한 불량수 품질을 가졌다. 이러한 모든 요소들은 경제적인 슬러지 탈수에 중요하다.
슬러지 탈수 실시예 2
이 실시예는 신문지 탈잉크 펄프(DIP) 슬러지의 탈수 공정을 시뮬레이션한다. DIP 슬러지는 재생 종이 또는 보드를 처리하고 다시 펄프화할 때 생성되는 슬러지를 지칭한다. 측정된 슬러지 특성은 표 10에 제시되어 있다.
슬러지 탈수 실시예 2에서 DIP 슬러지의 특성.
특성 값
pH 7.53
전하 밀도 -270 μeq/l
전도도 3.69 mS/cm
건조 고형분 2.52%
사용가능한 섬유(150 μm 와이어) 9.47%
애쉬(525℃) 65.63%
중합체 조성물을 슬러지에 투여하기 전에 0.1% 농도로 희석하였다. 상기 기술된 바와 같이, 폴리테스트를 사용하여 탈수 속도를 시험하였다. 중합체 용량은 건조 슬러지 1톤당 0.9 kg이었다. 슬러지 샘플은 400 g이었다. 배수된 물의 양은 10 및 25초 후에 측정하였다. 현탁된 고형분 함량은 배수된 불량 수로부터 측정하였다. 이 실험의 결과는 표 11에 제시되어 있다.
배수 및 불량 수 현탁된 고형분에 대한 결과.
중합체 배수 10초
[g] 		배수 25초
[g] 		불량 수 SS [mg/l]
R2 270.2 324.6 784.28
C2 298.0 329.5 689.57
본 발명에 따른 중합체 조성물 C2는 참고 조성물 R2보다 우수한 성능을 가졌다. 중합체 조성물 C2는 산업용 참고 조성물 R2보다 신속한 탈수 및 양호한 불량수 품질을 가졌다. 이러한 모든 요소들은 경제적인 슬러지 탈수에 중요하다.
슬러지 탈수 실시예 3
이 실시예는 신문지 탈잉크 펄프 슬러지의 탈수 공정을 시뮬레이션한다. 측정된 슬러지 특성은 표 12에 제시되어 있다.
슬러지 탈수 실시예 3에서 DIP 슬러지의 특성.
특성 값
pH 7.51
전하 밀도 -1385 μeq/l
전도도 3.20 mS/cm
건조 고형분 2.74%
현탁된 고형분 2.23%
사용가능한 와이어(150 μm 와이어) 9.89%
애쉬(525℃) 61.55%
중합체 조성물을 슬러지에 투여하기 전에 0.1% 농도로 희석하였다. 상기 기술된 바와 같이, 폴리테스트를 사용하여 탈수 속도를 시험하였다. 중합체 용량은 건조 슬러지 1톤당 0.75 kg 및 1.0 kg이었다. 슬러지 샘플의 사이즈는 400 g이었다. 배수된 물의 양은 10초 및 25초 후에 측정하였다. 현탁된 고형분 함량은 배수된 불량 수로부터 측정하였다. 폴리테스트후, 슬러지 샘플을 Afmitec Friesland B.V.™ 미니프레스로 5 bar 압력으로 60초 동안 가압하였다. 슬러지 샘플의 건조 고형분 함량을 가압 후에 측정하였다. 이 실험의 결과는 표 13에 제시되어 있다.
배수 및 불량 수 SS 및 가압후 DS 결과.
중합체 용량
[kg/t DS] 		배수 10초
[g] 		배수 25초
[g] 		불량 수 SS
[mg/l] 		가압후 DS
[%]
R3 0.75 221 298 1183 56.7
C3 0.75 257 323 1174 58.0
R3 1.0 259 324 952 56.6
C3 1.0 275 330 749 57.8
본 발명에 따른 중합체 조성물 C3은 참고 조성물 R3보다 우수한 성능을 가졌다. 중합체 조성물 C3은 산업용 참고 조성물 R3보다 신속한 탈수, 양호한 불량수 품질 및 가압후 높은 건조 고형분을 가졌다. 이러한 모든 요소들은 경제적인 슬러지 탈수에 중요하다.
슬러지 탈수 실시예 4
이 실시예는 신문지 탈잉크 펄프 슬러지의 탈수 공정을 시뮬레이션한다. 측정된 슬러지 특성은 표 14에 제시되어 있다.
슬러지 탈수 실시예 4에서 DIP 슬러지의 특성
특성 값
pH 7.4
전하 밀도, μeq/l -1562
전도도, mS/cm 3.22
건조 고형분, % 2.58
현탁된 고형분, % 2.01
사용가능한 섬유(150 μm 와이어) 12.82
애쉬(525℃), % 58.67
중합체 조성물을 슬러지에 투여하기 전에 0.1% 농도로 희석하였다. 상기 기술된 바와 같이, 폴리테스트를 사용하여 탈수 속도를 시험하였다. 중합체 용량은 건조 슬러지 1톤당 0.75 kg 및 1.0 kg이었다. 슬러지 샘플의 사이즈는 200 g이었다. 배수된 물의 양은 5초 후에 측정하였다. 탁도 및 현탁된 고형분 함량은 배수된 불량 수로부터 측정하였다. 이 실험의 결과는 표 15에 제시되어 있다.
결과는 본 발명에 따른 중합체 조성물과 유사한 중합체 성분의 블렌드 사이의 차이를 나타낸다.
배수, 불량 수 현탁된 고형분 및 탁도에 대한 결과.
중합체 용량
[kg/t DS] 		배수 5초
[g] 		불량 수 탁도,
NTU 		불량 수 SS
[mg/l]
R4 0.75 129 6094 2188
C3 0.75 133 4475 1635
R4 1.0 143 3247 1277
C3 1.0 149 2337 1085
본 발명에 따른 중합체 조성물 C3은 개별 중합체의 블렌드를 포함하는 참고 조성물 R4보다 우수한 성능을 가졌다. 중합체 조성물 C3은 신속한 탈수 및 양호한 여과액 품질을 가졌다. 이러한 모든 요소들은 경제적인 슬러지 탈수에 중요하다. 이는 본 발명에 따른 중합체 조성물이 상응하는 개별 중합체의 블렌드와 비교하여 유익하다는 것을 입증한다.
비록 본 발명이 현재 가장 실용적이고 바람직한 구현예들인 것으로 여겨지는 것을 참조하여 기술되어도, 본 발명은 상기 기술된 구현예들로 한정되지 않아야하지만, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에서 상이한 변형들 및 균등한 기술적인 해결책을 제공하기 위한 것이다.

Claims (17)

  1. 중합체 조성물로서,
    - 상기 조성물의 총 중합체 재료로부터 건조물로서 계산된 최대 10 중량-%의 제1 호스트 중합체 - 상기 제1 호스트 중합체는 (메트)아크릴아미드와 적어도 하나의 양이온성 제1 단량체의 공중합체이며, 상기 제1 호스트 중합체의 중량 평균 분자량은 < 50,000 g/mol 임 -;
    - (메트)아크릴아미드와 적어도 하나의 양이온성 제2 단량체의 공중합체인 제2 중합체 - 상기 제2 중합체는 상기 제1 호스트 중합체의 존재 하에 중합됨 -;
    를 포함하되,
    상기 제1 호스트 중합체는 상기 제2 중합체의 양이온성보다 더 높은 양이온성을 가지며, 상기 제1 호스트 중합체와 상기 제2 중합체의 양이온성 차이는 적어도 3 mol-%이며, 및
    상기 중합체 조성물은 최대 3 meq/g의 전하 밀도를 가지며, UL 어댑터를 갖춘 Brookfield DVII T 점도계를 사용하여, 25℃에서 NaCl 수용액(1 M) 중의 0.1 중량-% 고형분 함량으로 용해 및 측정된, > 2.0 mPas의 표준 점도를 갖는,
    중합체 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중합체 조성물은 건조 미립자 생성물의 형태인,
    중합체 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중합체 조성물은 적어도 80 중량-%의 고형분 함량을 갖는,
    중합체 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 조성물은 최대 2.0 meq/g의 전하 밀도를 갖는,
    중합체 조성물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및/또는 제2 단량체는 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트(ADAM), [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(ADAM-Cl), 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트 벤질클로라이드, 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트 디메틸설페이트, 2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트(MADAM), [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드(MADAM-Cl), 2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 디메틸설페이트, [3-(아크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드(APTAC), [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드(MAPTAC), 및 디알릴디메틸암모늄 클로라이드(DADMAC)로부터 선택되는,
    중합체 조성물.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양이온성 제1 단량체 및 상기 양이온성 제2 단량체는 서로 상이한,
    중합체 조성물.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 중합체는 최대 60 mol-% 의 양이온성을 갖는,
    중합체 조성물.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 호스트 중합체는 최대 80 mol-% 의 양이온성을 갖는,
    중합체 조성물.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 조성물은 UL 어댑터를 갖춘 Brookfield DVII T 점도계를 사용하여 25℃에서 NaCl 수용액(1 M) 중의 0.1 중량-% 고형분 함량으로 측정될 때 > 3 mPas 의 표준 점도를 갖는,
    중합체 조성물.
  10. 종이 또는 보드를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
    - 섬유 스톡을 얻는 단계,
    - 상기 섬유 스톡에 배수제를 첨가하는 단계,
    - 상기 섬유 스톡을 섬유 웹으로 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 배수제는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 중합체 조성물을 포함하는,
    방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 섬유 스톡이 다수의 전단 단계들을 통과하도록 하고, 상기 중합체 조성물을 포함하는 상기 배수제를 상기 섬유 웹을 형성하기 3~60초 전에 상기 섬유 스톡에 첨가하는,
    방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 중합체 조성물의 투여용량은 건조 슬러지 1톤 당 < 20 kg인,
    방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 중합체 조성물은 종이 또는 보드 제조 시에 배수제로서 사용되는,
    방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 중합체 조성물의 투여용량은 건조 종이 1톤 당 0.05~1.0 kg인,
    방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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