KR102562244B1 - 페이퍼 또는 보드를 제조하는 방법 및 페이퍼 또는 보드 제품 - Google Patents

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Abstract

125 - 600g/㎡, 바람직하게는 150 - 210g/㎡ 범위의 평량을 갖는 페이퍼, 보드 등의 제조 방법은 이의 방법에서 말레인산화된 식물성 오일 및 알케닐 숙신산 무수물(ASA)을 포함하는 페이퍼 사이징제가 건조되어 계산된 적어도 80 중량-%의 재생 섬유 재료를 포함하고, CaO로 표시되는 적어도 500mg/l의 칼슘 농도를 갖는 섬유 스톡에 첨가된다.

Description

페이퍼 또는 보드를 제조하는 방법 및 페이퍼 또는 보드 제품
본 발명은 하기 제시된 독립항에 따른 페이퍼, 보드 등의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 페이퍼 또는 보드 제품에 관한 것이다.
페이퍼나 보드의 사이징(sizing)은 시트에 물이 침투하는 것을 방해하기 위해 사용된다. 이러한 반발성은 예를 들어 페이퍼 또는 보드의 내구성을 위해 필요하다. 섬유의 소수화(hydrophobation)는 페이퍼 또는 보드에서 섬유 구성의 변형에 의해 달성될 수 있다. 일 측면으로 섬유에 부착되고 타 측면으로 물의 침투를 방해 할 수 있는 분자가 제지(papermaking) 공정 동안 섬유 스톡(fibre stock)에 첨가된다. 페이퍼 또는 보드는 내부 사이징이라고 불리는 방법으로 사이즈된다.
알케닐 숙신산 무수물(ASA:alkenyl succinic anhydride)은 흔한 내부 사이징제이다. 원료로 올레핀과 말레산 무수물로 합성된다.
말레인산화된 식물성 오일, 예컨대, 말레인산화된 해바라기유는 재생 가능한 원료에 기초한 사이징제로서 개발된 반면, 종래의 알케닐 숙신산 무수물(ASA)은 화석 기반 올레핀으로 제조된다. 말레인산화된 식물성 오일을 포함하는 페이퍼 사이징 에멀젼(paper sizing emulsion)이 공개공보 WO2010/116044에 제시되어 있다.
페이퍼 및 보드 제조에서, 재활용 섬유 재료와 같은 저렴한 섬유 소스의 사용은 지난 수십 년 동안 증가하고 있다. 재활용 섬유 재료는 제지 공정에 상당한 수준의 유해 물질을 도입할 수 있다. 이것은 코팅 안료 및 충전제, 전분, 사이징제, 용해 및 콜로이드성 물질 및 음이온성 쓰레기로부터 발생하는 회분(ash)을 포함할 수 있다. 따라서, 주로 재생 섬유에서 유래하는 이러한 종류의 섬유 스톡은 전형적으로 높은 칼슘 로드를 가지며, 이는 내부 사이징 제로서 ASA를 사용할 때 사이징을 위해 손실되는 칼슘과 ASA 사이의 결합 형성을 유도할 수 있다.
따라서, 바람직하게는 상당한 성능 손실 없이 개선된 사이징 효율을 제공하고 섬유 스톡의 높은 칼슘 로드를 견딜 수 있는 사이징 화학계(chemical system)가 필요하다.
본 발명의 목적은 종래 기술에 존재하는 단점을 감소시키거나 더 나아가 제거하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 페이퍼 또는 보드를 제조하는 방법을 제공하는 것이고, 이의 방법은 개선된 사이징 효율을 제공한다. 특별히, 본 발명의 목적은 개선된 사이징 효율로 125 - 600g/㎡, 바람직하게는 150 - 210g/㎡ 범위의 평량(gramm -age)을 갖는 페이퍼 또는 보드를 생산하는 방법을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은 주로 재생 가능한 섬유 자원을 사용하고 개선된 사이징 결과를 제공하는 페이퍼 또는 보드 생산을 위한 사이징제 프로그램을 제공하는 것이다.
다른 것 중에서도 상기 제시된 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 첨부된 독립항에 제시된 것에 의해 특징지어진다.
본 발명의 일부 바람직한 실시예는 다음의 청구항에서 설명될 것이다.
본 출원에 지칭된 실시예 및 장점은, 항상 구체적으로 언급되지는 않지만, 적용 가능한 경우 본 발명에 따른 제품 및 방법에 관한 것이다.
125 - 600g/㎡, 바람직하게는 150 - 210g/㎡ 범위의 평량을 갖는 페이퍼, 보드 등을 제조하기 위한 본 발명에 따른 전형적인 방법은
- 건조되어 계산된 적어도 80 중량-%의 재생 섬유 재료를 포함하고, CaO로 표시되는 적어도 500mg/l의 칼슘 농도를 갖는 섬유 스톡(fibre stock)을 도입하는 단계,
- 상기 섬유 스톡에 알케닐 숙신산 무수물(ASA) 및 적어도 30 - 60 중량-%의 말레인산화된 식물성 오일을 포함하는 페이퍼 사이징제를 첨가하는 단계, 및
- 상기 섬유 스톡을 섬유 웹으로 형성하고 페이퍼, 보드 등으로 배출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 전형적인 페이퍼 제품, 보드 제품 또는 유사한 것은 125 - 600g/㎡ 범위, 바람직하게는 150 - 210g/㎡ 범위의 평량을 갖고 그것은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된다. 본 발명에 따른 페이퍼 또는 보드 제품은 습윤성에 대한 개선된 저항성을 주목하였다. 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 페이퍼 또는 보드 제품은 석고 보드지이다. 본 발명에 따른 방법은 재활용 섬유 재료로 습윤성에 대한 개선된 저항성을 갖는 석고 보드지를 제조할 수 있게 한다. 따라서, 본 발명은 개선된 사이징 효율을 갖는 페이퍼 또는 보드 제품을 제조하기 위한 비용 효율적인 방법, 특히 개선된 사이징 효율을 갖는 석고 보드지를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 종래 기술에 존재하는 단점을 감소시키거나 더 나아가 제거하는 효과가 있다.
본 발명은 또한 페이퍼 또는 보드를 제조하는 방법을 제공하는 효과가 있고, 이의 방법은 개선된 사이징 효율을 제공하는 효과가 있다. 특별히, 본 발명은 개선된 사이징 효율로 125 - 600g/㎡, 바람직하게는 150 - 210g/㎡ 범위의 평량(gramm -age)을 갖는 페이퍼 또는 보드를 생산하는 방법을 제공하는 효과가 있다.
또, 본 발명은 주로 재생 가능한 섬유 자원을 사용하고 개선된 사이징 결과를 제공하는 페이퍼 또는 보드 생산을 위한 사이징제 프로그램을 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 말레인산화된 식물성 오일을 함유하는 본 발명에 따른 다양한 사이징제 블렌드에 대한 ASA 사이징 효율의 비교를 도시한다.
도 2는 지방산 무수물(FAA:fatty acid anhydride)과 본 발명에 따른 사이징제 블렌드의 사이징 효율의 결과를 도시한다.
놀랍게도 말레인산화된 고 올레산 해바라기유와 같은 말레인산화된 식물성 오일의 사용은 사이징 효율을 향상시키기 위해 알케닐 숙신산 무수물(ASA) 과 조합하는 재생된 섬유 재료로부터 유래된 섬유 스톡에 유리하다는 것이 밝혀졌다. 말레인산화된 식물성 오일은 적어도 80 중량-%의 재생 섬유 재료를 포함하고 높은 칼슘 로드를 특징으로 하는 이들 특정 섬유 스톡에 대한 ASA 사이징 효율을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 사이징제의 효율은 물에 대한 페이퍼 또는 보드 저항을 시험함으로써 분석될 수 있다. 사이징 효율을 결정하는 전형적인 방법 중 하나는 Cobb60 테스트이다: 고정된 시간 기간 동안 표준화된 페이퍼 면적에 의해 흡수되는 물의 양이 측정된다. 페이퍼 시트에 보유된 물의 양에 따라 사이징 효율이 감소한다. 사이징 효율은 또한 소위 부유 시험(floating test)을 사용하여 시험될 수 있으며, 여기서 90℃의 물에서 120 분 부유 후에 시트로의 물의 침투가 분석된다.
ASA 및 말레인산화된 식물성 오일의 상승 효과는 특히 적어도 80 중량-%, 바람직하게는 적어도 90 중량-%, 보다 바람직하게는 100 중량-%의 재생된 섬유 재료를 포함하는 섬유 스톡에서 관측된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 섬유 스톡은 임의의 새로운 섬유를 함유하지 않지만, 폐지 또는 보드로부터 재생된 섬유만을 함유한다. 주로 재생 섬유에서 유래하는 이러한 종류의 섬유 스톡은 전형적으로 높은 칼슘 로드를 가지며, 사이징을 위해 손실되는 Ca - ASA의 형성을 유도할 수 있다. 이제, 말레인산화된 식물성 오일은 가수 분해에 대해 더욱 내성이 있는 것으로 관측되었으며, 시트가 형성될 때 보다 반응성 사이징제가 존재함에 따라 더 높은 농도의 칼슘과의 반응은 더 나은 사이징을 초래할 것이다. 말레인산화된 식물성 오일의 느린 가수 분해는 또한 사이징제 에멀젼 입자의 개별 양의 제타 전위(zeta potential)의 더 나은 안정성으로 이어진다. 이들은 ASA만을 함유하는 덜 양으로 대전된 에멀젼 입자보다 음으로 대전된 섬유에 더 잘 보유된다. 또한, 개선된 가수 분해 안정성과 칼슘 이온 내성으로 인해 페이퍼 기계에 유해한 침전물이 줄어들고, 이는 축소된 유지 보수 시간을 의미한다.
ASA와 말레인산화된 식물성 오일의 조합은 재생 가능한 자원을 기반으로 하고 화석 기반 제품과 무관한 ASA의 대안을 제공한다. 따라서, 본 발명은 또한 페이퍼 및 보드 제조업자가 보다 환경 친화적인 페이퍼 및 보드 생산에 대한 노력을 향상시킬 수 있는 기회를 제공한다.
용어 "사이즈(size)"또는 "사이징제(sizing agent)"는 페이퍼, 보드 등의 사이징에 사용하기에 적절한 활성 화합물 또는 활성 화합물의 혼합물을 의미한다.
본 발명에 따르면, 페이퍼 사이징제는 제1 성분으로서 말레인산화된 식물성 오일 및 제2 성분으로서 알케닐 숙신산 무수물(ASA)을 포함하는 블렌드이다.
본 발명에 따른 페이퍼 사이징제는 30 - 60 중량-% 말레인산화된 식물성 오일 및 보다 바람직하게는 30 - 50 중량-% 말레인산화된 식물성 오일을 포함한다.
식물성 오일의 주요 성분은 글리세롤이 3 개의 지방산으로 에스테르화된 트리글리세리드이다. 전형적으로, 트리글리세리드의 총 지방산의 적어도 50 중량-%은 단일 불포화된다. 바람직하게는, 식물성 오일의 트리글리세리드의 총 지방산의 적어도 60 중량-%, 보다 바람직하게는 적어도 70 중량-%, 가장 바람직하게는 적어도 80 중량-%가 단일 불포화된다.
본 발명에 따르면, 말레인산화된 식물성 오일의 식물성 오일은 유채씨유(카놀라유 포함), 고 올레산 해바라기유, 고 올레산 홍화유, 올리브유 또는 헤이즐넛유 또는 이들의 혼합물을 포함하는 식물성 오일로부터 유래되는 것이 바람직하다. 고 올레산 해바라기유 및 홍화유는 매우 우수한 사이징 효율 및 낮은 점도로 인해 특히 바람직하다. 일부 적합한 식물성 오일의 전형적인 올레산 함량은 다음과 같다 : 고 올레산 해바라기유 70 - 85%, 유채씨유 51 - 67%, 올리브유 58 - 83% 및 헤이즐넛유 77 - 84%.
말레인산화된 식물성 오일은 말레화(maleation)에 의해 형성되며, 말레산 무수물(MAA)은 예를 들어 식물성 오일과 예를 들어, 말레산 무수물 대 트리글리세리드의 몰비가 적어도 1:1, 바람직하게는 적어도 2:1, 보다 바람직하게는 적어도 3:1로 반응하도록 배열된다. 비율이 높을수록 반응 시간이 단축되고 잔류 오일의 함량이 감소한다. 더 짧은 반응 시간의 한 가지 장점은 반응 혼합물이 고온에서 유지되는 시간이 감소함에 따라 더 적은 폴리머가 생성된다는 것이다. 반응 온도는 전형적으로 약 190 - 250℃ 일 수 있고 반응 시간은 전형적으로 약 2 - 8.5 시간일 수 있다. 반응 시간이 너무 길면 생성물의 점도가 증가로 이어진다. 과량의 MAA는 반응 후 감압, 예를 들어 10mbar에서 1시간 동안 증류 제거된다(distilled). MAA는 하나 또는 여러 부분으로 첨가될 수 있다. 원치 않은 폴리머 물질의 형성을 억제하는 질소 또는 아르곤 분위기와 같은 불활성 분위기에서 식물성 오일과 MAA 사이의 반응을 수행하는 것이 바람직하다. MAA와 식물성 오일 사이의 반응은 바람직하게는 항산화제 예컨대, 비타민 E 또는 페놀성 화합물 예컨대, 디-터트-부틸 하이드록시톨루엔(BHT) 또는 터트-부틸 하이드록시아니솔(BHA) 또는 이들의 혼합물의 존재하에서 수행된다. 항산화제 또는 그 혼합물의 전형적인 양은 약 0.02% 이다. 항산화제는 원치 않는 부산물, 특히 폴리머 부산물의 형성을 억제한다. 형성된 폴리머 부산물은 사이징 성능에 부정적인 영향을 미치며 생산 공정에서 작업성(runnability) 문제를 추가로 야기한다. 말레화 단계는 소수성 트리글리세리드 분자의 이중 결합에서 앵커 그룹을 도입하고, 이는 나중에 페이퍼 또는 보드에서 셀룰로오스를 향하여 배향될 수 있으며, 따라서 본 발명에 따른 페이퍼 사이징 에멀젼이 효과적일 수 있게 한다.
본 발명에 따르면, 말레인산화된 식물성 오일에서 숙신산 무수물 대 트리글리세리드의 몰비는 바람직하게는 적어도 1:1, 보다 바람직하게는 적어도 1.5:1, 가장 바람직하게는 적어도 2:1이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, ASA 및 말레인산화된 식물성 오일을 포함하는 페이퍼 사이징제는 섬유 스톡에 첨가하기 전에 수용액에서 유화된다. 그렇게함으로써 수용성 에멀젼인 페이퍼 사이징 에멀젼이 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 페이퍼 사이징제는 보호 콜로이드로 유화된다. 이 용도를 위해 전형적으로 2.5 - 5% 점조도(consistency)의 양이온성 전분 용액이 사용된다.
수성 에멀젼에서의 사이즈(들)의 농도는 10% 내지 0.1%, 보다 바람직하게는 5% 내지 0.5% 인 것이 바람직하다. 본 발명의 페이퍼 사이징 에멀젼을 섬유 스톡에 첨가하기 전에, 에멀젼은 예를 들어 에멀젼의 1 부(part) 대 물 10 부의 비율로 희석될 수 있다. 일 실시예에서, 페이퍼 사이징 에멀젼은 0.1 중량-% 내지 10 중량-%의 사이징제, 바람직하게는 0.5 중량-% 내지 5 중량-%를 포함한다.
말레인산화된 식물성 오일을 사용한 페이퍼 사이징 에멀젼의 조제를 위해, ASA에 공통인 동일한 표준 디바이스가 사용될 수 있다. 이들 공정에는 유화제가 필요하지 않지만, 이들의 첨가는 더 작은 입자를 초래하므로 유리하다. 특별히 선호되는 유화제는 차가운 말레인산화된 식물성 오일에서의 안정성으로 인해 소듐 디-옥틸 설포석시네이트이다.
본 발명에 따르면, 제지 공장에서 페이퍼 사이징제를 현장에서 유화시킬 수 있다. 이것은 ASA 사이즈와 동일한 방식으로 동일한 고 전단 디바이스(shear device)로 유화제를 사용하거나 사용하지 않고 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 페이퍼 사이징제는 지방산 무수물(FAA)을 추가로 포함할 수 있다. 지방산 무수물은 바람직하게는 지방산 및 아세트산, 지방산 및 로진산, 또는 이들의 혼합물의 2 개의 지방산으로 구성된다. FAA 사이즈의 지방산은 바람직하게는 톨 오일(tall oil)로부터 유래된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 페이퍼 사이징제는 0.1 - 30 중량-%의 지방산 무수물(FAA)을 포함하고, 이는 알케닐 숙신산 무수물(ASA)와 혼합하기 전에 말레인산화된 식물성 오일에 첨가된다. 전형적으로, 지방산 무수물은 에멀젼의 점도를 감소시킬 필요가 있는 경우 페이퍼 사이징제의 블렌드에 첨가될 수 있다. 그러나, 에멀젼 내의 FAA의 양이 30 중량-%를 초과하면 FAA는 사이징 에멀젼의 효율을 감소시킬 수 있다.
알루미늄 설파이트 또는 폴리알루미늄 클로라이드와 같은 알루미늄 염 및 양이온성 폴리머와 같은 보유 보조제를 포함하여 페이퍼 제조에 통상적으로 사용되는 추가의 제제가 또한 섬유 스톡에 첨가될 수 있다. 본 발명에 따른 페이퍼 사이징 에멀젼은 이들 추가 시약을 추가로 포함할 수 있지만, 보다 바람직하게는 알루미늄 설파이트 또는 폴리알루미늄 클로라이드와 같은 알루미늄 염은 페이퍼 사이징 에멀젼의 첨가 후에 섬유 스톡에 별도로 첨가된다.
본 명세서에서, 본 발명에 따른 페이저 사이징제에 혼입된 용어 "섬유 스톡(fibre stock)"은 섬유 및 임의로 충전제를 포함하는 수용성 현탁액으로 이해된다. 섬유 스톡은 또한 섬유 현탁액, 펄프 슬러리 또는 펄프 현탁액으로 지칭될 수 있다.
본 발명에 따르면, 섬유 스톡은 건조된 것으로 계산된 적어도 80 중량-%, 바람직하게는 적어도 90 중량-%의 재생 섬유 재료를 포함한다. 본 발명의 페이퍼 사이징제는 또한 다량의 재생 섬유 재료를 사용할 때, 심지어 최대 100 중량-%까지 수행한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 섬유 스톡과 함께 사용되는 페이퍼 사이징제는 재생된 섬유로부터 100 중량-%의 섬유 재료를 발생시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 섬유 스톡은 새로운 섬유를 함유하지 않는다.
놀랍게도, 본 발명의 페이퍼 사이징제는 섬유 스톡의 고 칼슘 농도를 잘 견뎌냈으며, 이는 CaCO3와 같은 충전제를 포함하는 재생 섬유 재료를 사용할 때 페이퍼 또는 보드 생산에서 일반적이다. 섬유 스톡의 칼슘 농도는 mg CaO/l로 표현될 수 있다. 고 칼슘 농도는 알케닐 숙신산 무수물(ASA) 단독의 성능과 비교하여 말레인산화된 식물성 오일 및 알케닐 숙신산 무수물(ASA)의 블렌드를 포함하는 본 발명에 따른 페이퍼 사이징제의 성능에 덜 영향을 미친다. 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 페이퍼 사이징제는 건조된 것으로 계산된 적어도 80 중량-%, 바람직하게는 적어도 90 중량-%의 재생 섬유 재료를 포함하고, 칼슘 농도가 CaO로 표현된 적어도 500mg/l의 칼슘 농도를 갖는 섬유 스톡을 처리하기 위해 사용된다. 본 발명에 따른 일 실시예에서, 페이퍼 사이징제는 재생 섬유로부터 100 중량-%의 섬유 재료에서 유래하고 CaO로 표시되는 적어도 500mg/l의 칼슘 농도를 갖는 섬유 스톡을 처리하기 위해 사용된다. 본 발명의 페이퍼 사이징제는 상기 언급된 상승된 칼슘 로드에서도 잘 수행된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 재생 섬유 재료를 포함하는 섬유 스톡은 CaO로 표현된 적어도 550mg/l 또는 적어도 600mg/l 또는 그 이상인 Ca 농도를 가질 수 있다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 다양한 이유, 예를 들어, 원료 품질 또는 물 폐쇄도의 변동, 예를 들어 기존 폐수를 대체하기 위한 담수 보충 수준으로 인해 제지 공정이 수행될 때 섬유 스톡의 전도성이 어느 정도 변동을 거듭할 수 있다. 본 출원에서 사용된 전도성(conductivity)이란, 제지 공정의 헤드 박스(headbox)에서 정상 동작 상태의 임의의 시점에서 측정된 섬유 스톡의 전도성을 의미한다. 본 발명의 페이퍼 사이징제는 상승된 높은 전도도를 견디며 높은 전도도에서도 계속 잘 수행되는 것으로 관측되었다.
본 발명에 따른 페이퍼 사이징제는 얇거나 두꺼운 스톡에 첨가될 수 있다. 전형적으로, 20g/l 초과의 농도를 갖는 섬유 스톡은 얇은 스톡으로 백수로 희석되기 전에 그것은 두꺼운 스톡으로 불리운다. 따라서, 얇은 스톡은 여기서 섬유 스톡 또는 퍼니시(finish)로 이해되며, 이는 전형적으로 20g/l 미만의 점조도를 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 페이퍼 사이징제는 20g/l 미만의 점조도를 갖는 섬유 스톡에 첨가된다. 전형적으로, 페이퍼 사이징제는 섬유 스톡에 첨가되기 전에 유화된다. 본 발명에 따른 페이퍼 사이징 에멀젼은 옵션으로 물로 추가로 희석된 후 섬유 스톡에 첨가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 페이퍼 사이징제는 125 - 600g/㎡, 바람직하게는 150 - 210g/㎡ 범위의 평량을 갖는 페이퍼 또는 보드를 생산할 때 페이퍼 또는 보드 제조에서 내부 사이징제로 사용되고, 주로 재활용 섬유을 사용한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 석고 보드지, 라이너, 크라프트 라이너(kraft liner), 테스트 라이너(test liner), 색(sack) 페이퍼, 패킹 보드 등이 본 발명의 방법에 의해 제조된다. 바람직한 실시예에 따르면, 석고 보드지는 본 발명의 방법에 의해 제조된다. 본 발명에 따른 방법은 또한 125 내지 600g/㎡, 바람직하게는 150 내지 210g/㎡의 평량을 갖는 다른 페이퍼 및 보드 등급에 적절하며, 이는 재생 섬유에 약 100% 또는 1 차 섬유와 80% 이상의 재활용 섬유를 임의의 가능한 블렌드에 기초될 수 있다. 본 발명의 방법은 우수한 방수성을 요구하는 페이퍼 또는 보드 등급에 특히 적절하다.
섬유 스톡에 첨가되는 페이퍼 사이징제의 양은 응용예에 따라 달라질 수 있다. 섬유 스톡에서 다량의 재생된 섬유 및 요구되는 경질 사이징의 높은 양으로 인해, 페이퍼 사이징제의 전형적인 양은 약 2 - 7kg/t(활성 함량/페이퍼 톤), 바람직하게는 약 3 - 5kg/t(활성 콘텐츠/페이퍼 톤)이다.
본 발명은 본 발명에 따른 페이퍼 사이징제로 처리된 섬유 스톡으로 페이퍼, 보드 등의 제조 방법에 관한 것으로, 여기서 처리된 섬유 스톡은 섬유 웹으로 형성되고 배출된다. 섬유 스톡의 형성, 배출 및 건조 단계는 당업자에게 일반적으로 알려진 임의의 적절한 방식으로 수행될 수 있다.
실험 부분
본 발명의 더 나은 이해는 설명하기 위해 가치가 있지만, 본 발명의 제한으로서 해석되어서는 안 되는 하기 실시예를 통해 획득될 수 있다.
기계 시험의 준비에서, 랩 시트(lab sheet)는 보드 생산자로부터 폐지 얇은 스톡을 사용하여 조제되었다. 섬유 스톡(보드 스톡)은 CaO로 표시되는 538mg/l의 Ca 농도를 갖고 빠른 Kothen에서 잘 유지되지 않지만 반면 다른 파라미터는 0.25% 분쇄 탄산 칼슘(GCC) 및 건조 함량 1.25%를 갖는 70:30의 중량비로 길고 짧은 섬유로 구성된 랩 시트에 사용된 표준 스톡 시스템과 유사 하였다. 섬유 스톡의 속성은 표 1에 제시되어 있다.
보드 스톡과 표준 스톡의 속성.
pH 건조 함량(%) 회분 함량(%) 유지율(%)
보드 스톡 7.8 1.2 0.21 45.7%
표준 스톡 7.8 1.3 0.14 96.4
페이퍼 사이징 에멀젼은 울트라 터랙스(Ultra Turrax)를 사용하여 조제되었으며, 70℃ 및 10,000 rpm에서 2 분 동안 4% 건조 함량을 갖는 양이온성 전분 용액에서 각각의 사이징제1%를 유화시켰다. 이들 에멀젼은 삼투수로 1:10으로 희석되고 각각의 양을 섬유 스톡에 첨가한다. 주어진 보드 생산자의 보유 시스템이 사용되었다. 빠른 Kothen에서 시트를 생산한 후, 시트를 포토 드라이어(40 초)로 건조시킨 다음, Cobb60 값을 측정하기 전에 21℃ 55% RH에서 40 분 동안 컨디셔닝 하였다. Cobb60값은 보드가 물을 흡수할 수 있는지 여부를 나타낸다. 높은 Cobb 값은 물을 흡수하는 능력을 나타내고 낮은 Cobb60 값은 물을 흡수하는 저항을 나타낸다.
실험에 사용된 사이징제 블렌드는 표 2에 제시되어 있다. 모든 블렌드는 활성 액체 알케닐 숙신산 무수물(ASA)로 조제된다. MSOHO는 말레인산화된 식물성 오일을 지칭한다. 지방산 무수물(FAA) 함유 블렌드에서, 블렌드를 ASA와 혼합하기 전에 항상 25% FAA를 순수한 말레인산화된 오일에 첨가하였다. 따라서, 재생 가능한 사이즈 대 ASA의 비는 블렌드에서 30% MSOHO 및 30% MSOHO+FAA 뿐만 아니라 50% MSOHO 및 50% MSOHO+FAA에서 동일하게 유지된다.
사이징제 블렌드
사이징제 블렌드 점도(25℃) mPas ASA:MSOHO의 비율
ASA+30% MSOHO 592 7:3
ASA+30% MSOHO+25% FAA 367 7:3
ASA+50% MSOHO 962 1:1
ASA+50% MSOHO+25% FAA 496 1:1
ASA(AS3100) - -
ASA(AS3100) - -
도 1은 말레인산화된 식물성 오일을 함유하는 다양한 블렌드에 대한 ASA 사이징 효율의 비교를 제시한다. 도 1에 제시된 결과로부터, 말레인산화된 식물성 오일을 함유한 블렌드는 ASA 사이즈의 시트보다 습윤성에 대한 내성이 더 우수하다는 것을 알 수 있다(Cobb60 값이 낮음). 이러한 발견을 검증하고 지방산 무수물(FAA) 과의 블렌드를 포함하기 위해 시험을 반복하였다. 결과는 도 2에 도시되어 있고, 사용된 블렌드에 관계없이3.0 kg/t에서 모든 시트는 동등하게 사이즈되었지만, 1.5 kg/t 에서 말레인산화된 오일을 함유하는 모든 블렌드는 더 우수한 사이징 효율을 가짐을 알 수 있다. 결과는 말레인산화된 식물성 오일이 고 칼슘 로드를 갖는 특정 섬유 스톡에 대한 ASA 사이징 효율을 나타낸다는 것을 보여준다.

Claims (11)

125 - 600g/㎡ 범위의 평량(grammage)을 갖는 페이퍼의 제조 방법에 있어서, 상기 방법은
- 건조되어 계산된 적어도 80 중량-%의 재생 섬유 재료를 포함하고, CaO로 표시되는 적어도 500mg/l의 칼슘 농도를 갖는 섬유 스톡(fibre stock)을 도입하는 단계,
- 상기 섬유 스톡에 알케닐 숙신산 무수물(ASA :alkenyl succinic anhydride) 및 적어도 20 - 60의 중량-%의 말레인산화된(maleated) 식물성 오일을 포함하는 페이퍼 사이징제(paper sizing agent)를 첨가하는 단계, 및
- 상기 섬유 스톡을 섬유 웹(fibrous web)으로 형성하고, 페이퍼로 배출하는 단계를 포함하는, 방법.
제1 항에 있어서, 상기 섬유 스톡은 건조되어 계산된, 적어도 90 중량-%의 재생 섬유 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 페이퍼 사이징제는 30 - 60 중량-%의 말레인산화된 식물성 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 페이퍼 사이징제는 지방산 무수물(FAA:fatty acid anhydride)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제4 항에 있어서, 알케닐 숙신산 무수물(ASA:alkenyl succinic anhydride)과 혼합하기 전에 0.1 - 30 중량-%의 지방산 무수물(FAA:fatty acid anhydride)이 말레인산화된 식물성 오일에 첨가되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 페이퍼 사이징제의 말레인산화된 식물성 오일은 유채씨유, 고 올레산 해바라기유, 고 올레산 홍화유, 올리브유 또는 헤이즐넛유 또는 이들의 혼합물을 포함하는 식물성 오일로부터 유래되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 말레인산화된 식물성 오일의 트리글리세리드의 총 지방산의 적어도 50 중량-%는 단일 불포화(monounsaturated)되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 페이퍼 사이징제는 상기 섬유 스톡에 첨가하기 전에 유화되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 페이퍼 사이징제는 2 - 7 kg/t(활성 함량/페이퍼 톤)의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1 항 또는 제2 항에 따른 방법에 의해 제조된 125 - 600g/㎡ 범위의 평량을 갖는, 페이퍼 제품.
제10 항에 있어서, 상기 페이퍼 제품은 석고 보드지, 라이너, 크라프트 라이너(kraft liner), 테스트 라이너(test liner), 색 페이퍼(sack paper) 또는 패킹 보드(packing board)인 것을 특징으로 하는, 페이퍼 제품.
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