KR19990066989A - 롤용 박리제 및 롤의 박리 특성을 개선시키는 방법 - Google Patents
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Abstract
하나 이상의 박리 활성 성분 및 임의로 통상적인 첨가제를 포함하고 마이크로에멀젼의 형태로 존재하는, 롤에 대한, 특히 제지 공정중의 압축 롤과 같은 롤용 박리제가 기재되어 있다. 적합한 조성물은 필수적으로 물로부터 유리되는 조성물을 포함하고 물이 단지 실제로 도포하기 전에 첨가된다. 마이크로에멀젼 또는 희석시 적어도 중간물질로서 형성되는 마이크로에멀젼은 물을 사용하여 압축 롤의 표면에 활성 성분이 양호하고 균일하게 도포되는 도포 농도까지 희석시키는 경우 불안정해진다. 이러한 방식으로 박리제의 효과 및 롤의 박리 특성이 개선된다. 또한, 롤의 표면에 침착물이 덜 형성된다.
Description
본 발명은 롤(roll)용 박리제 및 롤의 박리 특성을 개선시키는 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 제지 공정에 있어서의 압축 롤용 박리제 및 이러한 롤의 박리 특성을 개선시키는 방법에 관한 것이다.
다수의 기술적인 공정에 있어서 필름, 웹 등과 같은 연속 물질은 롤 위에서 압축된다. 조건(온도, 압력, 함수량 등)에 따라, 롤로부터 연속 물질을 제거하기 위해 특정한 박리력을 필요로 하도록 연속 물질을 다소 롤에 접착시킨다. 따라서, 이러한 롤은 종종 박리제를 사용하여 처리하여 언급한 박리력을 저하시키고 롤로부터 연속 물질의 제거를 용이하게 한다. 이러한 박리제의 조성은 롤 위를 통과하는 연속 물질의 특성, 물질 및 롤의 표면상태 및 공정조건에 따라 매우 상이하다. 일반적으로 이러한 제제는 소위 윤활제로도 언급되는 박리 활성제를 포함한다. 통상적으로 이러한 제제는 순수하게 또는 유액의 형태로 사용된다.
연속 물질이 롤 위를 통과함에 있어서 종종 결부되는 문제점은 연속 물질의 성분 또는 오염물로부터 유래하는 침착물이 롤의 표면에 형성되는 것이다. 이러한 침착물은 롤의 성능에 악영향을 주고 궁극적으로 롤을 세척할 수 있도록 공정을 중단시키는 결과를 야기한다. 이러한 세척을 피하거나 적어도 이러한 세척으로 인한 방해의 간격을 증가시키기 위해, 구체적인 공정에 의존하지만 주로 중합체성 물질을 포함하는 조성물인 침착 방지제를 사용한다.
공지된 박리제와 침착 방지제가 종종 완전히 만족스럽지 못하기 때문에, 본 발명의 목적은 롤에 대한 개선된 박리제 및 이러한 박리제를 사용하여 롤의 박리 특성을 개선시키는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 롤상의 침착물을 방지하기 위해 사용되는 물질의 효과를 향상시키는 것이다.
따라서 본 발명은 하나 이상의 박리 활성 성분 및 임의로 통상적인 첨가제를 포함하는, 제지 공정에 있어서의 압축 롤과 같은 롤용 박리제에 관한 것으로서 마이크로에멀젼(microemulsion)의 형태인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 제지 공정에 있어서의 압축 롤과 같은 롤의 박리 특성을 개선시키는 방법에 관한 것으로서 마이크로에멀젼을 해체(break)하기 위해 물을 사용하여 본 발명에 따른 박리제를 희석시키고 희석된 마이크로에멀젼을 롤에 도포하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시양태 및 이점은 본 발명의 상세한 설명과 청구의 범위로부터 드러날 것이다.
일반적으로 본 발명은 연속 물질을 통과시키는 모든 종류의 롤에 적용할 수 있지만, 본 발명은 제지공장에서 특히 적합하고 이후 구체적으로 제지 공정 및 이와 결부되는 특정 문제점과 관련하여 기술될 것이다.
제지 공정에 있어서의 롤, 특히 압축 롤에 대한, 본 발명에 있어서도 유용한 공지된 박리 활성제 또는 윤활제는 롤에 도포되는(예를 들어 분무에 의해) 오일, 수 불용성 계면활성제, 수 불용성 중합체 및 왁스이다. 이러한 박리 활성물질 중의 일부는 순수하게 도포될 수 있는 반면, 이들은 대부분 순수한 물질을 사용하는 것과는 대조적으로 요구되는 소량의 활성물질과의 배합물로 롤의 표면상에 도포를 용이하게 하고 더욱 양호하게 분포하도록 유액(마이크로에멀젼)의 형태로 사용된다. 그러나 이들 제제는 주로 유기 침착물로부터 손상되고 유기 침착물을 방지할 수 없는 것으로 공지되어 있다.
놀랍게도 본 발명에 이르러 박리제가 롤에 도포되기 전에 물로 희석되는 마이크로에멀젼의 형태로 존재하는 경우 위와 같은 문제점을 극복하거나 적어도 상당히 감소시킬 수 있음을 발견하였다. 마이크로에멀젼은 크기가 100nm 미만인 입자를 함유하는 투명한 분산액이고 오일상 성분, 계면활성제, 공계면활성제 및 물을 포함한다. 때때로 오일상 성분 및 공계면활성제는 동일한 것일 수 있다. 통상적으로 마이크로에멀젼은 점도가 낮다. 개별 성분들은 실온 이상의 온도에서 안정한 단일상 액체 시스템을 형성하도록 하는 양으로 존재한다. 마이크로에멀젼에 대한 적합한 성분 및 제조 뿐만 아니라 마이크로에멀젼의 특성은 공지되어 있고 문헌[참조: "Encyclopedia of Emulsion Technology", 1983 by Marcel Dekker, Inc.; "Milton J. Rosen, Surfactants and Interfacial Phenomena", Second Edition, 1989, by John Wiley & Sons, Inc.; and M. Bourrel and R. S. Schlechter, "Microemulsions and Related Systems-Formulation, Solvency and Physical Properties", Surfactant Science Series, Vol. 30, 1988, Marcel Dekker, Inc.]에 포괄적으로 기재되어 있다.
이론에 근거하지는 않으나 본 발명에 관련된 개선은 매크로에멀젼(macroemulsion)의 형태로 공지된 박리제를 희석시키는 경우 박리 활성 성분을 함유하는 유액 방울이 물리적으론 변하지 않는 반면, 반대로 마이크로에멀젼은 단지 희석되지 않는 경우 및 희석되어 탁해지는 경우, 즉 박리 활성 성분이 용액으로부터 분리되는 경우에만 안정하다는 사실에 근거하는 것으로 여겨진다. 다시 말하자면, 매크로에멀젼을 희석시킴으로써 연속상의 양이 주로 증가되지만 안정성 및 롤 표면상에 침착되는 유액 방울의 성향이 영향을 받지 않는다. 반대로 희석시 마이크로에멀젼중에 분포되는 입자는 롤 표면상에 침착되는 경향이 훨씬 더 크다. 따라서, 희석시 마이크로에멀젼의 불안정성은 본 발명의 이점을 수득하기 위해 필요하다.
희석시 수득되는 마이크로에멀젼중의 활성 성분의 크기는 상응하는 매크로에멀젼의 입자 크기와 유사하거나 바람직하게는 더 크다. 입자가 클수록, 입자들을 안정하게 유지시키기는 더욱 곤란하지만, 박리 성능은 더욱 양호해진다. 희석시 입자 크기가 마이크로에멀젼과 유사한 매크로에멀젼을 안정하게(저장 수명 6개월 동안) 유지시키는 것은 매우 곤란할 수 있다. 따라서, 오일상 성분이 수성 상 속에 머무는 경향이 강한 적합한 안정화제를 가함으로써 이러한 매크로에멀젼을 충분히 안정화시키는 것이 필요할 수 있다. 결국 이의 기능을 다시 상실한다(위 참조). 반대로, 마이크로에멀젼은 안정한 6개월의 저장 수명을 허용하고, 소비자가 이를 사용하는 경우, 즉 희석하는 경우에만 불안정해진다. 희석된 마이크로에멀젼의 입자 크기가 너무 큰 경우(예를 들어 150㎛ 이상), 롤의 표면을 커버링하기 위한 입자가 충분하지 않기 때문에 감소된 표면 커버링 정도가 더 이상 개선된 박리제를 평형화시키지 않는다(대조 실시예 4). 따라서, 일반적으로 희석시 수득되는 입자의 크기가 10 내지 150㎛, 바람직하게는 20 내지 100㎛(콜터 카운터, 실시예 4 참조)인 조성을 갖는 마이크로에멀젼이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 박리제는 침착 방지제로서의 용도로 익히 공지된 수용성 중합체를 가하는 경우 침착을 방지하는 것을 발견하였다. 특히 적합하게는 예를 들어 디시안디아미드-포름알데히드 축합물이다. 적합한 중합체의 더욱 상세한 설명은 본원의 참조문헌에 포함되는 EP 제0599 440 A1호에 제공되어 있다.
박리 활성 성분 및 침착 방지 성분 이외에 본 발명에 따른 박리제는 마이크로에멀젼의 안정성 및 박리 활성 및 침착 방지성분의 효과에 역효과를 미치지 않는다면 산, 세척 계면활성제, 염 등과 같은 통상적인 첨가제를 포함할 수 있다.
제지 공정에 있어서 압축 롤과 같은 롤의 박리 특성을 개선시키는 방법에 있어서 마이크로에멀젼 박리제를 물로 희석시켜 마이크로에멀젼을 해체한 다음 희석된 마이크로에멀젼을 롤에 도포한다. 실제로, 적용농도는 통상적으로 0.1 내지 1.5중량%, 바람직하게는 0.2 내지 1.0중량%의 범위, 즉 마이크로에멀젼은 롤에 실제로 도포되는 조성물이 본래의 마이크로에멀젼을 0.1 내지 1.5중량%, 바람직하게는 0.2 내지 1.0중량% 포함하도록 하는 정도로 물을 사용하여 희석시킨다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따라, 또한 물을 제외하고 위에서 기술된 모든 성분을 포함하는 박리제를 제조할 수 있다. 개별 성분들은 물을 첨가하는 경우 마이크로에멀젼이 형성되도록 하는 양으로 존재한다. 다시 말하자면, 이러한 본 발명의 실시양태는 일종의 "농축물" 또는 "잠재 마이크로에멀젼"에 관한 것으로서, 즉 물을 적당량 가함에 따라 마이크로에멀젼을 형성할 수 있다. 실제로 과량의 물이 사용되기 때문에(위 참조), 본 발명의 실시양태에 있어서 마이크로에멀젼의 상태는 단지 중간물질의 상태이고 마이크로에멀젼은 즉시 해체되어 박리 활성 성분을 유리시킨다. 물론, 물은 단계적으로(박리제를 롤에 전달하는 경우 물을 가하는 지점은 2 이상) 첨가하여 마이크로에멀젼을 실제로 형성하고 제한된 시간 동안 존재한다.
다음의 실시예는 본 발명의 원리에 따라 본 발명을 설명하기 위해 제공되지만, 첨부되는 청구의 범위에 지적된 바와 같은 것을 제외하고는 어떤 방식으로든 본 발명을 한정하는 것으로 여겨서는 안된다. 모든 부 및 퍼센트는 달리 지적하지 않는 한 중량에 의한 것이다.
실시예 1
마이크로에멀젼, 매크로에멀젼, 양이온성 중합체를 함유하는 수용액 및 음이온성 중합체를 함유하는 수용액의 형태로 박리제의 시트 박리는 희석 정도에 따른 필요한 박리력을 결정함으로써 조사한다. 이 시험에 있어서, 갓 제조된 젖은 핸드시트를 40%의 농도(섬유 40$ 및 물 60%)를 수득할 때까지 샘플 롤 물질상에 압축하며, 이는 샘플 롤 물질의 표면에 접착한다. 이어서 샘플 롤 물질로부터 종이를 박리시키는데 필요한 힘을 측정한다.
결과는 도 1에 나타내는데, 농도 100%는 희석되지 않은 박리제를 나타내는 반면 0.1%는 물 99.9중량%와 본래의 희석되지 않은 박리제 0.1중량%를 포함하는 조성물을 나타낸다.
매크로에멀젼은 개질된 동물성 오일 20중량%, 2개의 비이온성 계면활성제의 혼합물 7.5중량% 및 물 72.5중량%로 이루어진다. 마이크로에멀젼은 개질된 동물성 오일 8.7중량%, 양이온성 중합체 11.1중량%, 2-부톡시에탄올 13.7중량%, 비이온성 계면활성제 17.2중량%, 양이온성 계면활성제 1.3중량% 및 물 48중량%로 이루어진다. 양이온성 중합체의 수용액은 양이온성 중합체 2.5중량%, 비이온성 계면활성제 5중량%, 인산 0.02중량% 및 물 92.48중량%로 이루어진다. 음이온성 중합체의 수용액은 음이온성 중합체 5중량%, 음이온성 계면활성제의 50% 수용액 10중량% 및 물 85중량%로 이루어진다.
도 1로부터 매크로에멀젼을 희석시킴으로써 박리성능이 점차 작아지는 것을 알 수 있다. 마이크로에멀젼을 희석시킴으로써 10% 마이크로에멀젼의 박리성능에 있어서의 증가는 100%와는 대조적으로 관측된다. 이의 성능은 추가로 약 1%까지 희석시키는 동안 사실상 일정하다. 따라서 소량의 오일이 매크로에멀젼으로 제형화된 다량의 동일한 오일 보다 마이크로에멀젼 중에 더욱 양호하게 기능한다.
실시예 2
실험실 및 옥외에서의 박리 시험은 본 발명에 따른 마이크로에멀젼을 통상적인 수용액 및 매크로에멀젼 형태의 생성물과 대조하기 위해 수행된다. 실험실의 박리시험은 실시예 1에 기술된 바와 같이 수행된다. 옥외에서의 박리시험에 있어서 제품을 분무바에 의해 압축 롤상에 도포한다. 롤로부터 종이 웹의 박리점(cm 단위)을 측정한다. 결과는 다음 표 1에 나타낸다.
| 시험되는 제품 | 시트 박리력(Nm)2,000ppm에서 옥외 시험 | 박리점(cm)8,000ppm에서 옥외 시험 |
| 블랭크(물) | 1.80±0.10 | 0 |
| 수성 양이온성 I 용액 | 1.73±0.02 | 0.5 |
| 수성 양이온성 II 용액 | 1.47±0.02 | 0.4 |
| 비이온성 매크로에멀젼 | 1.21±0.04 | 0.8 |
| 양이온성 마이크로에멀젼 | 1.08±0.04 | 1.5 |
수성 양이온성 I 용액은 시판중인 제품일고 양이온성 중합체 20중량%, 비이온성 계면활성제 5중량%, 인산 5중량% 및 물 70중량%로 이루어진다.
수성 양이온성 II 용액은 실시예 1에서 사용된 바와 같은 제품이다. 비이온성 매크로에멀젼은 개질된 동물성 오일 20중량%, 2개의 비이온성 계면활성제의 혼합물 7.5중량%, 양이온성 계면활성제 1중량%, 인산 2.23중량% 및 물 69.27중량%로 이루어진다. 본 발명에 따른 양이온성 마이크로에멀젼은 개질된 동물성 오일 8중량%, 양이온성 중합체 2중량%, 비이온성 계면활성제 19중량%, 2-부톡시에탄올 19중량% 및 물 52중량%로 이루어진다.
가장 우수한 결과는 본 발명에 따른 마이크로에멀젼이 가장 낮은 박리력을 형성하는 것을 나타낸다. 이와 함께 이는 가장 높은 박리 포인트를 제공한다.
실시예 3
또 다른 옥외 실험에 있어서 상이한 마이크로에멀젼을 시험하고 통상적인 수용액 및 매크로에멀젼 형태의 제품과 비교한다. 이 시험에 있어서 압축 롤로부터 제거되는 종이 웹의 시트 폭을 측정한다. 시트 폭은 롤로부터 종이 웹을 제거하기 위해 필요한 박리력이 증가함에 따라 감소된다. 시트가 넓을수록, 필요한 박리력은 더 작다. 옥외 실험의 결과를 도 2에 나타낸다.
제품 7306은 양이온성 중합체의 수용액이고 제1 양이온성 중합체 17.0중량%, 제2 양이온성 중합체 2중량%, 양이온성 계면활성제 0.5중량%, 인산 5중량% 및 물 75중량%로 이루어진 시판중인 제품이다. 제품 27-5는 매크로에멀젼이고 개질된 동물성 오일 19.9중량%, 비이온성 계면활성제(에톡시화 캐스터 오일, HLB 15) 2.49중량%, 기타의 비이온성 계면활성제(에톡시화 지방산, HLB 5) 4.98중량%, 올레일 비스(2-하이드록시에틸)아민 1중량%, 디알킬(C8-C10)디메틸 암모늄 클로라이드 0.5중량%, 인산(85%) 5.1중량% 및 물 66.03중량%로 이루어진다. 제품 27.1 내지 27.4는 조성이 다음과 같은 마이크로에멀젼이다.
27-1: 개질된 동물성 오일 8중량%, 디시안디아미드-포름알데히드 축합물(50% 수용액) 2중량%, 에톡시화된(3EO) C13-지방 알콜 20중량%, 트리에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 16.8중량%, 디알킬(C8-C10)디메틸 암모늄 클로라이드 2중량%, 인산(85%) 0.04중량% 및 물 51.16중량%.
27-2: 개질된 동물성 오일 7중량%, 디시안디아미드-포름알데히드 축합물 2중량%, 에톡시화된(3EO) C13-지방 알콜 20중량%, 트리에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 16.8중량%, 디알킬(C8-C10)디메틸 암모늄 클로라이드 2중량%, 인산(85%) 0.04중량%, 이소파라핀 1중량% 및 물 51.16중량%.
27-3: 개질된 동물성 오일 2.01중량%, 디시안디아미드-포름알데히드 축합물 1.99중량%, 에톡시화된(3EO) C13-지방 알콜 19.92중량%, 트리에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 13.94중량%, 디알킬(C8-C10)디메틸 암모늄 클로라이드 3.78중량%, 인산(85%) 0.02중량% 및 물 60.34중량%.
27-4: 개질된 동물성 오일 8중량%, 양이온성 중합체 2중량%, 2-부톡시에탄올 19중량%, 에톡시화된 C9-C11-알콜 19중량% 및 물 52중량%.
도 2에 나타낸 시험결과는 본 발명에 따른 마이크로에멀젼이 더욱 낮은 박리력으로 인해 롤로부터 더욱 용이하게 제거되는 것을 나타내는 종이 시트의 수축이 더욱 낮아지는 것을 분명하게 나타낸다.
실시예 4
위에서 설명한 바와 같이 마이크로에멀젼이 최적의 성능을 위해 물로 희석하는 경우 불안정해지는 것이 필요로 한다. 불안정한 유액은 안정한 유액보다 더욱 양호한 성능을 수행한다. 오일 방울은 물로부터 "분출시키고(eject)" 롤 표면에 더욱 강하게 흡수시킨다. 더욱이 희석시의 마이크로에멀젼은 롤 표면을 커버링하기 위해 충분한 입자를 제공해야한다. 그러나, 마이크로에멀젼에 대한 최적의 조성물은 이를 물로 희석시키고 의석에 의해 수득되는 혼탁한 조성물의 입자 크기를 측정함으로써 용이하게 결정할 수 있다.
다음 표 2에 요약된 시험결과(시험조건에 대해 실시예 1 참조)는 마이크로에멀젼을 0.2%의 농도로 희석시킴으로써 즉, 물 99.8중량%를 가함으로써 수득된다. 입자 크기는 콜터 카운터(Coulter Counter) LS 130을 사용하여 측정한다. 수득되는 입자 크기 분포(용적분포)의 최대값은 입자 크기로서 표 2에 제공되어 있다.
| 마이크로에멀젼 함유물 | 박리력(블랭크=1.90N/m) | 비 고 |
| 오일 X 8%/A 0% | 1.51 | 희석시 투명/입자 없음 |
| 오일 X 8%/A 0% | 1.11 | 희석시 혼탁 |
| 오일 X 8%/소수성 계면활성제 20%/A 3% | 0.88 | 희석시 혼탁/입자 크기 12㎛ |
| 오일 X 6.7%+오일 Y 1,3%/소수성 계면활성제 20%/A 3% | 0.82 | 희석시 혼탁/입자 크기 32㎛ |
| 오일 X 4%+오일 Y 4%/소수성 계면활성제 20%/A 3% | 0.84 | 희석시 혼탁/입자 크기 116㎛ |
| 오일 Y 8%/소수성 계면활성제 20%/A 3% | 0.91 | 희석시 혼탁/입자 크기 153㎛ |
위의 표 2에 있어서, 오일 X는 개질된 동물성 오일, 오일 Y는 이소파라핀 오일, 소수성 계면활성제는 에톡시화된(3EO) C13-지방 알콜, A는 디알킬(C8-C10)디메틸 암모늄 클로라이드이다.
위의 표 2에 요약된 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 마이크로에멀젼은 지나치게 안정하여 오일 입자를 유리시키지 않는다. 따라서, 이는 희석시 투명하게 남아있고 비교적 박리력이 높은 결과를 낳는다. 제3, 제4, 제5 및 제6 마이크로에멀젼은 단지 오일 성분의 조성과 관련된 것만 상이하다. 알 수 있는 바와 같이 가장 낮은 박리력은 입자 크기가 32㎛인 제4 마이크로에멀젼에 대해 측정된다.
Claims (11)
- 박리제가 마이크로에멀젼 형태임을 특징으로 하는, 박리 활성 성분을 하나 이상 포함하는 제지 공정 시스템 중의 압축 롤용 박리제.
- 박리제에 물을 적당량 가함에 따라 마이크로에멀젼이 형성됨을 특징으로 하는, 박리 활성 성분을 하나 이상 포함하는 제지 공정 시스템 중의 압축 롤용 박리제.
- 제1항에 있어서, 박리 활성 성분이 오일, 수불용성 계면활성제, 수불용성 중합체, 왁스 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택됨을 특징으로 하는 박리제.
- 제1항에 있어서, 침착 방지 성분을 추가로 포함하는 박리제.
- 제5항에 있어서, 침착 방지 성분이 수용성 중합체임을 특징으로 하는 박리제.
- (삭제)
- 제6항에 있어서, 수용성 중합체가 디시안디아미드 포름알데히드 축합물임을 특징으로 하는 박리제.
- 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 마이크로에멀젼이, 크기가 10 내지 150㎛인 입자를 함유함을 특징으로 하는 박리제.
- 물을 사용하여 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 박리제를 희석시켜 마이크로에멀젼을 해체시키는 단계(a) 및 희석된 마이크로에멀젼을 롤에 도포하는 단계(b)를 특징으로 하여, 롤의 박리 특성을 개선시키는 방법.
- 제9항에 있어서, 희석된 마이크로에멀젼이 물을 98.5 내지 99.9중량% 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제9항에 있어서, 롤이 제지 공정 시스템중의 압축 롤임을 특징으로 하는 방법.
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