KR19990087177A - 종이의 사이징 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서 액체 반응성 사이즈의 사이징 분산액은 물에 녹아 있는 벤토나이트 또는 다른 음이온성 초미립 물질의 분산액에 순수한 액체로서 반응성 사이징을 분산시킴으로서 제조진다. 이러한 분산액은 내적 사이징에 사용될 수 있는데, 예를 들면 여기서 분산액은 외부 사이징에 사용될 수 있거나 또는 초미립 잔류 종이 제조 방법에 있어 음이온성 초미립 단계로 사용된다.
Description
내적으로 사이즈된 종이는 일반적으로 사이징의 수용성 유제를 셀룰로스 성 희석 지료(稀釋 紙料, thin stock)현탁액에 혼입시키고, 이어서 종이를 건조시킨다. 외적으로 사이즈된 종이는 일반적으로 셀루로스성 종이를 사이징의 수용액 에멀션으로 코팅한 후 종이를 건조시켜 만들어진다. 종종 외적 사이징 수행은 종이의 생성에 합체되는데, 전형적인 방법은 셀룰로스성 희석 지료를 제공하고, 희석 지료 현탁액을 스크린을 통해 배수시켜 시트를 형성하고, 시트를 건조시키고, 사이즈 분산액으로 건조된 종이를 코팅하고, 이어서 종이를 재건조하는 것으로 이루어져 있다.
비록 비반응성 사이즈가 전통적으로 이용되어 왔지만, 종이의 안에 또는 위에 있는 사이징의 부분 또는 전체에 반응성 사이즈를 사용하는 것이 바람직한 경우가 많이 있다.
반응성 사이즈는 수불용성이므로 사용전, 즉 희석 지료에 병합시키기 전 또는 종이 위에 코팅시키기 전에 예비 분산시킨다. 결과로 생기는 분산액(종종 더욱 정확하게는 유제로 언급됨)은 충분히 안정해서 사용되기 전에 깨져야만 한다. 일반적으로 유화 계면활성제 및/또는 양이온성 전분과 같은 양이온성 다가 전해질의 존재 하에 사이즈를 유화시키는 것으로 물에 존재하는 사이즈의 안정한 유제가 형성된다. 양이온성 다가 전해질, 및/또는 양이온성 유화 계면활성제는 특히 내적 사이징에 사용될 때 셀루로오스성 섬유위의 사이즈의 직접성을 증가시킨다고 생각되기 때문에 유용하다고 간주되어 왔다.
유화 계면활성제가 양이온성 다가 전해질 없이 유일한 유화제로 사용될 경우, 안정한 유제를 형성하기 위해 실질적으로 많은 양의 유화제를 넣는 것이 일반적으로 필요한데, 전형적으로 사이즈 중량에 근거하여 7 내지 8% 의 건조 중량이다. 만약 양이온성 다가 전해질이 포함되어 있다면 더 낮은 양의 유화제, 예를 들면 2%도 충분할 수 있다.
유제의 형성을 촉진시키기 위해 포함된 유화 계면활성제의 양이 적은 경우에도, 이 양조차도 사이징의 수행을 방해하는 경향이 있고 따라서 사이징에서 유화 계면활성제의 양을 줄이려는 시도가 많이 있어 왔다. 그러나 만약 그 양이 너무 많이 감소되면, 일반적으로 결과로 생기는 분산액이나 유제는 불안정하여 적절한 결과를 얻을 수 없다. 따라서, 반대의 노력에도 불구하고, 통상적인 방법에서는 안정한 분산액이나 유제의 형성을 촉진하기 위해 상당한 양의 계면활성제를 사용하기에 충분히 안정하고 상당한 양의 유화 계면활성제를 필수적으로 포함해야만 하는 단점을 갖지 않는 사이징 조성을 생산할 수 있는 것이 바람직하겠다.
사이징 유제는 보통 사이즈를 물에 균질화 시켜 만드는데, 연장된 균질화를 이용할 수 있다. 사이즈가 상온 (20℃)에서 고체인 경우, 사이징이 용융상태인 온도로 상승시켜 균질화시키는 것이 일반적이다. 무수 사이즈는 불안정한 경향이 있기 때문에, 무수 사이즈의 균질화와 유화는 분쇄기에서 수행되는 것이 보통 필수적이다. 사이징 조성물의 생성을 단순화할 수 있는 것이 바람직하고, 특히 무수나 다른 사이즈가 분쇄기의 사용을 위해 유화 되었을 때 요구되는 균질화의 양을 줄일 수 있는 것이 바람직하다.
무수 사이즈는, 불행하게도, 물에서 가수분해될 수 있기 때문에, 사용 전의 예비 유화와 유제의 핸들링은 사이즈에서 비롯된 끈쩍거림(stickies)의 형성과 가수분해를 가져올 수 있다.
유제의 사용이 희석 지료 분산의 도입과 관련된 경우, 스크린을 오염시킬 위험과 셀룰로스성 현탁액을 다루기 위한 기구의 다른 조성물을 오염시킬 위험이 있기 때문에 끈적거림의 형성 위험은 바람직하지 않다.
사이즈 유제가 종이의 제조 중에 외적의 사이징으로 적용된 경우, 예를 들면 사이즈 프레스의 경우, 따뜻하게 (예를 들면, 40℃ 이상)적용하고 과량의 유제를 재순환시키는 것이 통상적이다. 결국 분산된 사이즈는 연장된 기간동안 따뜻한 가수분해 조건에 노출되고 끈적거림의 형성이나 다른 바람직하지 않은 가수분해 결과가 일어날 가능성이 있다. 이 이유에 의해서, 무수 사이즈는 사이즈 프레스의 적용에 일반적으로 부적합하다고 간주된다.
그러므로 유화된 사이즈의 사용과 제조동안 끈적거림이 형성되는 경향이 적은 곳에 무수나 다른 사이즈를 더욱 안정한 형태로 놓을 수 있는 것이 바람직하다.
내적 또는 외적의 사이징 조성에 의해 얻어지는 사이징 수행을 개선시키려는 노력이 항상 있어 왔다. 몇몇 경우, 이러한 개선을 일반적인 면, 예를 들면 개선된(즉, 더 낮은) 코브 값에서 얻는 것이 바람직하다. 다른 경우, 몇몇 특별한 용도에 관해 개선된 사이징의 수행을 도달하는 것이 바람직하다. 예를 들면 외적으로 사이즈된 종이는 잉크젯 프린팅에 사용될 수 있고 여기서 흑색은 잉크젯 프린팅에 의해 생성된 복합 흑색을 구성하고, 이러한 복합 흑색은 최대 적절한 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 사이징의 수행을 개선시킬 수 있는 것이 바람직하다.
내적으로 또는 외적으로 사이즈된 종이의 제조는 필수적으로 상당한 숫자의 방법 단계과 화학 첨가를 수반하고, 첨가를 분리시켜 했을 때와 약 동등하거나, 바람직하게는, 더 나은 수행을 하도록 이러한 두 개의 첨가를 조합하여 단일 첨가로 할 수 있는 것이 바람직하겠다.
특히 내적 사이즈로 이용 되었을 때 보통 양이온성 사이징 조성물이 종이 기질에 대해 더욱 단단하다고 가정하는 것이 통상적이므로 사이징 조성물은 일반적으로 양이온성이다. 따라서, 내적 또는 다른 사이징 조성물에 있어 양이온성 다가 전해질을 포함하는 것이 통상적이다. 그러나, 음이온 또는 비이온성 분산액 또는 사이즈의 유제를 주기 위한 음이온 및 비이온성 유화 계면활성제의 사용이 알려졌다.
유럽 특허 제 499,448호에서, 초미립 잔류 시스템(micro-particulate retention)을 이용하는 시스템을 설명하는데, 여기서 반응성 사이즈는 양이온성 잔류 보조제의 첨가에 의해 현탁액이 엉긴 후에 비이온성 또는 음이온성 유제의 형태를 셀룰로스성 현탁액에 첨가한다. 이러한 방법을 수행하는 바람직한 방법의 하나는 음이온성 및/또는 비이온성 유화 계면활성제를 사용하여 유화시킨 다른 사이즈나 무수 사이즈의 유제를 제공하고 벤토나이트 또는 다른 초미립 음이온성 물질의 분산액에 이러한 유제를 주입하여 셀룰로스성 현탁액이 첨가된 지점으로 분산액을 흐르게 하는 것이다. 이 방법은 사이징의 예비 유화를 필요로 한다. 이 방법은 또한 유화 계면활성제가 필수적으로 도입(결과로 사이징 수행의 잠재적 감소가 따름)된다는 문제가 따르고, 끈적한 침전물의 형성으로 무수 사이즈가 잠재적으로 가수분해될 기회가 있다.
반응성 사이즈의 음이온성 분산의 사용에 대한 또 다른 발표는 WO96/17127에 있다(본 출원서의 우선일 이후에 발행됨). 음이온성 사이즈 분산은 반응성 사이즈(바람직하게 케톤 이합체 크기)을 물에서 유화하여 분산액을 형성하고, 이러한 분산을 콜로이드성 음이온 알루미늄-변형된 실리카 입자 용액과 혼합하므로써 이루어 진다. 이 기술은 그러므로 통상적인 사이즈를 물로 예비 유화시키고, 이어서 유제된 사이징을 알루미늄-변형된 실리카 용액과 섞어 주는 것과 관련되어 있다. 분명하게, 알루미늄 변형이 안정성을 개선시킨다고 말해지기 때문에 변형되지 않은 실리카 용액은 이 방법에서 유용한 안전성을 제공하지 않는다. 결과의 현탁액은, 한 예로, 일주일간 안정하다고 말해진다. 본 예에서, 현탁액을 셀룰로스성 희석 지료 용액에 넣은 다음 양이온성 전분을 넣는다. 사이징 분산은 양이온성 중합체 첨가의 전, 사이, 후, 또는 동시에 첨가되어질 수 있다고 기타에서 언급되어 있다.
음이온성 케톤 이합체 사이징 조성물은 또한 유럽 특허 제 418,015호에 묘사되어 있다. 이들은 음이온성 분산제 또는 유화제의 존재 하에 케톤 이합체 사이느를, 용융상태에서, 물에 유화시킨다. 유화된 조성물의 음이온성 전하 밀도는 음이온성 폴리아크릴아마이드, 음이온성 전분이나 콜로이드성 실리카와 같은 음이온성 조성물의 첨가에 의해 증가될 수 있다고 말하여 진다. 넓은 의미에서, 위의 예들은, 음이온성 조성물을 사용한 내적 사이징은 양이온성 조성물이 사용었을 때 보다 어느정도 약간 약간 열등하거나 같은 결과(유동 픽업에 의해 측정되었을 때)를 제공하였다. 더욱이, 증가한 음이온성 전하 밀도는 수행을 증가시키기 보다는, 일반적으로 악화시킨다는 결과를 보여준다. 예를 들면 실리카를 함유한 음이온성 조성으로 사이즈된 시트의 관련된 액체 픽업은 해당하는 음이온 조성물중 실리카가 없는 것(실시예 11 및 13)보다 훨씬 높다(열등하다). 다른 자료(예를 들면 실시예 19)는 또한 어떠한 조건하에 열등한 결과를 보여준다.
미국 특허 제 5,433,776 호로부터 양이온성 콜로이드 실리카를 포함한 유화제 및 다양한 양이온성 물질로 케톤 이합체의 유제를 형성하는 것이 알려져 있다. 이것은 다시 한 번 유화제의 필수적인 사용과 관련되어 있고, 또한 양이온성 조성물을 생성한다.
많은 사용자들은 무수 사이즈가 케톤 이합체 사이징보다 수행을 더 잘한다고 간주하지만, 다루는 것과 가수분해의 어려움이 그 단점이다. 이러한 것들을 감소시키거나 제거하는 것이 바람직하겠다.
내적 또는 외적 사이즈로서 유화 계면활성제 존재의 필요가 감소되고, 따라서 잠재적 사이징 특성이 개선된 반응성 사이즈으로서 병합할 수 있는 것이 바람직하다. 요구되는 추가의 포인트 숫자를 최소화하기 위해 공정에 사용된 또다른 추가의 일부로, 내적 사이즈로써 반응성 사이즈가 합체 되는 것이 바람직하다. 특히 무수 사이즈의 가수분해 위험을 감소시키고, 그러므로 내적 사이징과 외적 사이징동안 끈적거림 오염의 위험을 감소시키는 것이 바람직하며 특히 수용성 반응 사이즈의 재순환이 있는 경우에 그러하다. 종이 제작 방법에서 추가의 복잡함이 없이 제분기에서 이루어질 수 있도록 단순한 물질과 혼합 기구를 사용해서 이러한 목표에 도달하는 것이 바람직하다.
본 발명은 종이의 내적 또는 외적 사이징으로 사용될 수 있는 사이징 조성물 및 특히 이러한 조성물을 이용하여 사이즈된 종이를 만드는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 우리는 상온에서 액체인 반응성 사이징의 사이징 조성물을 순수한 액체로서의 반응성 사이즈를 물에서 음이온성 초미립 물질로 분산시키는 것으로 이루어진 방법에 의해 만들었다.
결과로 생기는 분산액은 새로운 물질이고 분산액을 안정시키는 음이온성 초미립 물질과 상온에서 액체인 반응성 사이즈(바람직하게 ASA 또는 다른 무수 사이징)의 물에서 분산된 사이징 분산액을 포함한다. 따라서 분산액은 유화 계면활성제를 조금 함유하거나 거의 함유하지 않는다.
본 발명은 또한 새로운 분산액을 제공하고/또는 정의된 공정을 이루는 방법에 의해 사이징 분산액을 형성하고, 사이징 분산액으로 종이를 사이징하는 것으로 이루어진 종이 사이징의 방법을 제공한다.
본 발명은 내적 사이징 방법을 포함하는데, 여기서 종이는 분산액을 셀룰로스성 희석 지료 용액에 병합시키고 이어서 현탁액을 스크린을 통해 배수시켜 종이를 형성하고 시트를 건조하는 방법에 의해 내적으로 사이즈되었다.
본 발명은 또한 상기 정의된 방법을 이루는 방법에 의해 만들어진 사이징 분산을 종이 시트위에 코팅하는 것과 관련된 외적 사이징 방법을 포함한다.
음이온성 초미립 물질의 존재 하에 형성되는 사이징 분산액의 결과로, 음이온성 초미립 물질이 없을 때 같은 사이즈가 같은 물에서 분산될 때 요구되는 것보다 훨씬 적은 양의 유화제를 사용하는 유용한 사이징 분산액을 얻을 수 있다. 따라서 본 발명으로 유화제의 감소나 제거가 가능하고, 그러므로 개선된 사이징 수행이 가능해진다.
본 발명에 의해 개선된 물리적 안정성뿐 아니라 개선된 화학적 안정성을 얻는 것이 가능하고, 그러므로 가수분해되는 경향이 적은 무수물과 다른 반응성 사이즈 분산을 생성하는 것이 가능하다.
본 발명의 분산액은 사이즈와 초미립자 물질이라는 두 가지 필수 요소를 함유하고 각각은 종이 제조나 종이 코팅 과정에 유용한 수행을 할 수 있고, 이전에는 두 개의 분리된 첨가가 요구된 반면, 분산액에 하나의 첨가를 이용해서 유용한 결과를 얻는 것이 가능하다.
이 분산액의 또다른 이익은, 그들이 유화제를 소량 함유하거나 조금밖에 함유하지 않는다는 사실에도 불구하고, 초미립 물질 대신 통상적 유화제를 사용했을 때 같은 물에서 같은 사이즈를 유화 했을 때 요구되는 것 보다 더 적은 소량의 균일화 에너지로 보통 만들어질 수 있다는 것이다.
본 발명에서 제조되고 사용된 사이징 분산액은 사이징에 유용한 안정성을 충분히 갖는다. 그러므로 제조와 사용 사이에 분산액의 편리한 조작을 위해 충분한 시간동안, 상당한 분리나 제동 없이 균일한 상태로 남아있어야 한다. 일반적으로 그러므로 적어도 약 15분 동안은 안정하며, 종종 사용 전에 30분에서 2시간, 또는 더 긴 시간동안 분산액을 유지하는 것이 적절하며, 이 기간동안 안정해야 한다. 사용 전에 분산액을 유지하는 것은 종종 유리하다. 그러나 분산액이 긴(즉, 일주일 이상)보관 안정성을 갖는 것이 필수적인 것은 아니며 분산액의 대부분의 목적을 위해 분리나 제동에 대해 적어도 1시간, 바람직하게는 적어도 5시간동안 분리나 제동에 대해 안정한 것이 적절하다.
본 발명에서 사용된 반응성 사이즈는 상온, 즉 20℃에서 액체 이어야 한다. 그러므로 통상적인 용융점이 높은 케톤 이합체 사이즈를 사용될 수 없고 대신 사이즈는 액체 케톤 다이머 사이징 이거나, 바람직하게, 액체 무수 사이징이다.
그러므로 사이즈는 바람직하게 올레일 케톤 다이머 사이징 또는 모든 통상적인 무수 사이징과 같은 액체 케톤 다이머 사이즈인데, 이들의 대부분 또는 모두는 상온에서 액체이기 때문이다. 바람직한 무수 사이즈는 알케닐 석신 무수물(alkenyl succinic anhydride, 이하 "ASA") 이다.
사이즈는 실질적으로 순수하거나 유화 계면활성제와 복합되어 제조자에 의해 공급될 수 있다. 본 발명에서, 본 발명의 사용의 안정한 분산액을 위해 요구되는 계면활성제의 양은 일반 방법에서 요구되는 것보다 훨씬 적을 수 있다. 따라서 본 발명에서는 보통 양의 유화 계면활성제보다 적은 양으로 공급받은 사이징, 바람직하게는 제로의 유화 계면활성제로 공급된 사이즈를 이용하는 것이 가능하다. 분산액의 형성을 극대화하기 위해 첨가되도록 요구되는 계면활성제는 제분 수행자에의해 선택될 수 있다.
비록 본 발명에서, 분산액에 어느 정도의 계면활성제를 포함하는 것이 가능하지만, 계면활성제의 존재는 열등한 사이징과 같은 기술적 문제를 야기하고 비용을 증가시키므로, 종종 적절하게 안정한 분산액을 얻으면서도 실행할 수 있을 만큼 적은량이거나 아예 없는 양으로 계면활성제의 양을 유지한다.
실질적으로, 분산액에 병합된 계면활성제의 양은 일반적으로 계면활성제나 계면활성제 혼합을 이용한 초미립 물질이 없을 때 안정한 유제를 형성하기 위해 요구되는 양보다 상당히 적다. 일반적으로 계면활성제의 양은 초미립 물질이 없는 경우 같은 물에서 사이즈를 안정하게 유화 시키기 위해 요구되는 양의 반 이하이다. 예를 들면 만약 그 물에서 그 사이징의 안정한 유제를 형성하기 위해 적어도 5%(반응성 사이즈에 근거를 두었을 때)의 계면활성제나 계면활성제 혼합을 포함하는 것이 필수적이라면, 본 발명에서 계면활성제의 양은 적어도 2% 이하이어야 한다. 따라서, 만약 계면활성제가 존재한다면, 선택된 계면활성제와 그 양은 바람직하게 그 물, 그 사이징에 2배, 바람직하게는 3 내지 4배 양의 그 계면활성제를 넣어도 안정한 유제가 형성되지 않는다.
일반적으로 계면활성제의 총 양은 사이즈 중량에 근거했을 때 2% 이하이고, 바람직하게는 1%, 보통 0.5%이하이다. 계면활성제가 없을 때 최상의 결과가 얻어 진다.
만약 계면활성제가 존재한다면, 이것은 보통 비이온성 및 음이온성 계면활성제로부터 선택된다. 따라서 본 발명의 사이징 분산액은 일반적으로 음이온성이다.
전통적으로, 내적 사이징을 위해 사이즈를 양이온성 다가 전해질과 조합하여 적용하는 것이 필수적이라고 간주되었는데, 예를 들면 사이즈가 내적 사이즈로 사용될 때 직물의 직접성을 개선시키기 위한 경우가 있다. 그러나 본 발명에서 이것은 필요하지 않고 실제로 바람직하지 않을 수 있다. 그러므로 분산액은 또한 양이온성 전분이나 합성 양이온성 중합과 같은 양이온성 다가 전해질이 실질적으로 제거된 것이 바람직하다. 일반적으로, 그러므로 양이온성 다가 전해질의 양은 비록 방해하지 않는 소량이 합체될 수 있지만, 거의 없고, 실제적으로 제분기의 루우프에서 재순환에 의한 적은 양으로 존재할 수 있다. 그러나 이러한 물질한 최대한 피하였다.
일반적으로, 만약 반응성 사이즈를 위해 유화제 또는 다른 첨가제가 분산액에 존재한다면, 그들의 양은 초미립 물질이 없는 같은 물에 같은 반응성 사이징의 유제를 만들기에 부족하고, 이들은 몇 시간동안 안정하다는 점에서 안정하다. 더욱이, 그 양은 반(semi)-안정한 이러한 유제를 만들기에도 부족한데, 즉 초기 제조의 5분 내에 제동이 생긴다.
우리가 순수한 액체 반응 사이즈를 물과 음이온성 미립 물질로 분산한다고 말하면서 우리는 액체로 있고, 유화 되지 않고 실질적으로 순수한, 즉 다량의 계면활성제, 물 또는 다른 희석제를 함유하지 않지만, 대신, 일반적으로 초기에 제조된 것처럼 실질적으로 순수하며, 본 발명전에, 보통 유화 계면활성제를 이용하여 물에 유화된다는 것을 의미한다. 만약 희석제나 다른 첨가제가 분산액의 제조동안 존재한다면, 분산액의 특성을 실질적으로 감소시키지 않는 것이 바람직하다.
반응은 순수한 용액으로서의 반응성 사이즈를 물의 음이온성 초미립 물질의 분산액으로 분산시키는 것과 관련이 있다. 물의 초미립 물질의 분산액은 일반적으로 미리 형성되어 있고, 그러므로 본 발명의 바람직한 방법은 물에 있는 초미립 물질의 분산액을 형성하는 것, 예를 들면 물질을 물에 교반시키고, 이어서 반응성 사이즈를 결과의 분산액에 분산시키는 것과 관련되어 있다. 그러나 본 발명은 또한 물의 초미립 물질의 분산액은 반응성 사이즈에 분산액에 분산되는 것과 거의 같은 시간에 형성되는 방법을 포함한다. 그러므로, 예를 들면, 초미립 물질, 반응성 사이즈 및 물은 분산액 기구에 각각 분리되어 적용되어 거의 동시에 물의 초미립 물질의 분산액과 물의 반응성 사이즈의 분산액이 형성된다. 본 발명은 사이즈가 물에서 안정한 분산을 첫 번째로 형성하는 방법을 포함하지 않는데, 이는 본 발명이 분산액의 안정성을 제공하기 위한 초미립 물질에 주로 의존하기 때문이다. 물과 사이즈는 분산액을 형성하지 않지만, (초미립 물질이 없는 경우) 그 대신 반응성 사이즈는 초미립 물질의 존재 하에만 물에 분산하기 때문에, 자연적으로 음이온성 초미립 물질이 도입된 분산 기구에 단독 피드로서 순수한 반응 사이즈와 물을 조합하는 것이 가능하다. 그러나 이것은 일반적으로 불편하고, 일반적으로 초미립 물질을 예비 분산시키고 이어서 여기에 반응성 사이즈를 분산시키는 것이 낫다.
본 발명의 장점은 전통적인 방법을 사용하여 물에 반응성 사이즈의 분산액을 만드는데 일반적으로 요구되는 만큼의 균일화 에너지를 필요로하지 않는다는 것이다. 그러므로 균일화는 요구되지 않으며, 대신에, 혼합을 적용하는데 충분하다. 일반적으로, 높은 시어(sheer)혼합과 같은 격렬한 혼합에서는 만족스러운 분산액을 위해 적당히 짧은 기간(예를 들면 10분 이하이고 종종 5 또는 2분 이하)도 충분하다.
최종 분산액에서 초미립 물질의 양은 일반적으로 분산액의 0.03 내지 10 중량% 범위이고 종종 0.5 내지 2또는 3%이다. 비록 원하는 최종 함량의 초미립 물질을 갖는 초미립 분산액에 사이즈를 첨가하는 것이 바람직하지만, 사이즈를 최종적으로 원하는 농도보다 높은 초미립 물질을 갖는 분산액에 넣고 이어서 결과로 생기는 분산액을 희석시키므로써 더 나은 결과가 얻어질 수 있다. 예를 들면 전형적인 사이즈를 적어도 0.5%, 전형적으로 5%의 초미립 물질의 분산액에 섞이고 이 분산액은 이어서 바람직한 고체 양의 2 내지 20배, 종종 약 10배로 희석된다.
물이 경수일 때보다 연수일 때, 유화제가 없거나 거의 없는 경우 본 발명에 의한 만족스러운 사이징 분산액을 얻기 쉽기 때문에 분산액에 사용된 물은 상대적으로 연수가 바람직하다. 그러므로 방해 물질을 함유하는 물의 제분기 공정에서 분산액이 이루어질 경우, 다른 물이 분산액을 보완하기 위해 사용될 때보다 더 많은 양의 유화 계면활성제를 사용하는 것이 필요할 수 있다.
사용될 물은 사용 전에 이온 교환 연수법을 받을 수 있지만, 사이즈와 초미립 물질의 분산액을 형성하기 위해 사용된 물, 바람직하게 초미립 물질의 분산을 형성하기 위해 사용되는 물과 이어서 여기에 반응성 사이즈를 첨가하는 물에는 은폐제를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 킬레이트화제 라고도 알려진 은폐제는 경수의 염, 특히 물의 다가 금속 이온과 반응한다. 은폐제는 바람직하게 에틸렌 디아민 테트라 아세트산 또는 니트릴로 아세테트산과 같은 아미노 카르복시산 은폐제 이지만, 칼슘, 마그네슘, 철, 및 알루미늄과 같은 2가 및 3가 금속 이온을 은폐시키는데 적합하다고 알려진 통상의 포스폰산, 히드록시 카르복시산, 또는 폴리카르복시산 모두 은폐제가 될 수 있다.
사이즈의 양은 종이의 질과 요구되는 사이징의 한도에 의해 선택될 수 있다. 보통 양은 부(part) 당 음이온성 미립 물질 건조 중량의 0.1 내지 10부, 종종 0.3 내지 3부 이다. 종종 사이즈의 양은 음이온성 물질의 적어도 1.1부이다. 만족할만큼 안정한 사이징 분산액을 얻기 위한 각각의 최적량은 일반적인 실험에 의해 찾을 수 있다. 전형적으로 분산액은 사이징과 음이온성 초미립 물질 각각 중량의 0.05 내지 2%, 일반적으로 0.07 내지 0.3 또는 0.5%를 함유한다.
분산액을 형성하기 위해(또한 선택적으로 초미립 잔류 보조제로서) 본 발명에서 사용된 음이온성 미립 물질은 초미립 잔류 물질로서 사용되는데 적합한 유기 및 무기 초미립 물질로부터 선택될 수 있다. 이것은 음이온이어야 하고 미립 중량의 적어도 90%에 있어서 일반적으로 최대 치수는 3㎛ 이하, 보통 1㎛ 이하이다.
본 발명의 사용을 위해 바람직한 초미립 물질은 팽윤 점토이다. 그러므로 바람직하게 초미립 물질은 몬모릴로나이트 또는 스멕타이트 팽윤 점토이다. 보통 구어에서 벤토나이트로 언급되는 것은 일반적으로 팽윤 점토의 한 형이다. 그러므로 본 발명의 사이즈 분산액에서 병합에 유용한 초미립 물질은 벤토나이트의 일종이거나 통상적으로 종이 제조에 사용되는 다른 팽윤 점토, 예를 들면 유럽 특허 제235,893호 및 유럽 특허 제 335,575호 에서 묘사된 초미립 잔류 종이 제조 방법인 하이드로콜(상표명)이 있다. 이러한 물질은, 사용에 있어, 최대 치수가 적어도 1㎛, 예를 들면 약 0.5㎛를 갖는 구조물, 또는 플레이트렛(platelet)으로 분리된다. 최소 치수는 0.001㎛(1㎚)또는 그 이하가 될 수있다.
팽윤 진흙은 나트륨, 포타슘 또는 다른 적당한 이온과 함께 노출된 칼슘, 마그네슘 또는 다른 다가 전해질의 일부 또는 전체를 대체하기 위해 통상적인 방법에서는 사용 전에 활성화시키는 것이 바람직하다. 그러므로 본 발명의 사용을 위해 바람직한 초미립 물질은 통상적으로 하이드로콜 또는 다른 종이 제조 방법에서 사용되는 형의 활성화된 벤토나이트이다.
팽윤 진흙을 사용하는 대신, 초미립 합성 실리카 화합물이 사용될 수 있다. 이러한 형의 바람직한 물질은 미국 특허 제 4,927,498호, 미국 특허 제 4,954,220호, 미국 특허 제 5,176,891호 및 미국 특허 제5,279,807호에 묘사된 폴리실리신산 마이크로젤, 폴리실리케이트 마이크로젤 및 폴리알루미노실리케이트 마이크로젤이고 종이 제조에 있어 그 용도는 듀폰 과 얼라이드 콜로이드에 의한 상표명 파티콜 하에 상업화되었다. 마이크로젤은 전형적으로 1200 내지 1700㎡/g 또는 그 이상의 표면적을 갖는다.
이러한 마이크로젤의 사용 대신 200 내지 800 ㎡/g 범위의 표면적을 나타내는 실리카 미립이 있는 실리카 용액을 사용하는 것은 가능하다. 실리카 용액을 초미립 잔류 보조제로 사용하는 방법이 미국 특허 제 4,388,150호 및 WO86/05826에 상술되어 있고 컴포실이라는 상품명 하에 상업화되었고, 실리카 용액을 사용한 다른 방법은 유럽 특허 제 308,752호에 상술되어 있고 상품명 포지텍 하에 상업화되었다.
비록 무기 초미립 물질, 특히 팽윤 점토 또는 200 내지 1700 ㎡/g, 또는 그 이상의 표면적을 갖는 규산질 물질을 사용하는 것 바람직하지만, 유기 초미립 중합체성 물질은 또한 초미립 물질로써 잠재적으로 사용될 수 있는데, 예로써 미국 특허제 5,167,766호, 및 미국 특허 제 5,274,055호에 상술된 물질 및 상품명 폴리프렉스 하에 상업화된 초미립 잔류 방법에 사용된 물질을 들 수 있다. 유기 중합체는 1㎛이하, 종종 0.5㎛ 이하의 평균 사이즈를 갖는다.
분산액은 내적 사이징에 사용될 수 있고, 이 때 종이가 외적의 사이징으로 주어지는 것의 여부는 선택사항이며, 만약 그렇다면, 이것이 반응성 사이징인가 또는 비반응성 사이즈인가의 여부이다.
분산액이 내적 사이징에 사용된 경우 희석 지료에 첨가된 사이징 분산액은 보통 정의된 방법에 의해 형성되는 물질이고 그러므로 보통 양이온성 다가 전해질, 계면활성제 또는 다른 첨가제, 및 상기한 모든 것이 실질적으로 거의 없다.
사이징 분산액이 외적 사이징에 사용될 경우, 종이는 종종 또한 내적으로 사이즈되고, 내적 사이징이 반응성 또는 비반응성 사이즈로 되었는 지의 여부는 선택사항이다. 사이징 분산액은 외적 사이징 분산액으로 사용되기 전 다른 구성물과 섞이는데, 예로써 점도 변형제, 코팅 보조제, 결합제 및 분산액에 사용되는 특별한 코팅 조작을 위해 통상적인 다른 물질들을 들 수 있다. 물론 이러한 물질은 분산액의 불안정화를 피하도록 선택되어야 한다.
사이징 분산액이 내적 사이즈로 사용될 경우, 이것은 모든 편리한 장소에서 희석 지료에 병합될 수 있고 그러므로 이어서 희석된 희석 지료에 병합될 수 있다. 일반적으로 이것은 희석 지료에 첨가된다.
바람직하게, 내적으로 사이즈된 종이는 분산액이 초미립 잔류 물질의 부분 또는 전체를 제공하는 초미립 잔류 방법에 의해 만들어진다. 초미립 잔류 방법은, 잘 알려진 바와 같이, 희석 지료에 있는 중합체성 잔류 보조제를 병합하고 이어서 초미립 잔류 물질을 희석 지류에 혼합하는 것으로 이루어지는데, 일반적으로 잔류 보조제의 첨가에 의해 형성된 플록을 분해시키기 위해 충분히 시어링한 후이다. 그러므로 사이즈 분산액은 위에 주어진 특허나 상기된 모든 초미립 잔류 방법으로 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라 바람직한 방법은 초미립 잔류 방법에 의해 내적으로 사이징된 종이를 만드는 것이고 이것은 셀룰로스성 희석 지료에 중합체성 잔류 보조제를 병합시키고 이어서 반응성 사이즈와 음이온성 초미립 물질의 수용성 분산액을 현탁액에 혼합시켜 이러한 초미립 물질이 초미립 잔류 물질로서 활동하고, 이어서 현탁액을 배수시키는 것으로 이루어져 있다.
특히, 셀룰로스성 현탁액으로부터 사이즈된 종이를 만들기 위한 본 발명의 바람직한 방법은 초미립 잔류 장치를 사용하는데, 이것은 폴리머성 잔류 보조제와 초미립 음이온성 물질로 이루어져 있고, 방법은 중합체성 잔류 보조제를 함유하는 셀룰로스성 현탁액을 제공하고, 이어서 물을 보충하고 초미립 음이온성 물질과 수불용성인 액체 반응 사이즈를 함유하는 분산액으로 현탁액을 혼합하고, 현탁액을 배수하여 시트를 형성하고 위의 시트를 건조하는 것으로 이루어져 있으며, 본 과정에서 물의 분산액은 초미립 물질 및 반응성 사이즈를 포함하며 반응성 사이즈를 위한 유화 첨가제가 실질적으로 제거되어 있다.
이러한 방법에서 분산액은 요구되는 모든 초미립 물질을 제공할 수 있거나, 또는 추가의 초미립 잔류 물질은 동시에 또는 연속적으로 첨가될 수 있다.
바람직한 방법에서, 중합체성 잔류 보조제는 희석 지류에 첨가되고, 이어서 희석 지류는 격렬한 요동 또는 높은 시어 혼합을 받고 분산액 및 선택적으로 다른 음이온성 초미립 물질이 높은 시어의 마지막 점 이후, 즉 바로 전 또는 헤드 박스(head box)에서 이어서 첨가된다. 비록 방법이 단일한 중합체성 잔류 보조제 첨가를 사용하여 첨가될 수 있지만, 종종 2 이상의 다른 중합체가 초미립 물질 전에 첨가된다. 예를 들면 양이온성 응고제를 첫 번째로 첨가하고 이어서 중합체성 잔류 보조제를 첨가할 수 있다. 응고제는 백반 또는 다른 다전하 금속 무기물 응고제와 같은 무기물이거나, 또는 저분자량 물질, 높은 전하를 갖는 양이온성 종합체가 될 수 있다.
이러한 방법에서, 잔류 보조제는 종종 양이온성이지만 음이온성 이거나 비이온성이 될 수 있다(그리고 양쪽성이 될 수 있다.)
만약 방법 중에 분리된 초미립을 첨가하면, 여기에 사용된 초미립은 분산액에서 사용된 물질과 다르거나 같을 수 있다. 보통 같다.
본 발명의 구현예에서, 그러므로, 내적 사이징과 초미립 잔류를 제공함에 있어 같은 첨가가 사용된다는 것은 그러므로 상당한 장점이 된다. 더욱이 몇몇 경우 사이즈 존재의 결과로 초미립 잔류는 개선될 수 있고, 유화제가 실질적으로 없을 때 사이징 분산액을 형성할 능력은 개선된 사이징 수행에서 얻어질 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 사이징 분산액은 다른 잔류 시스템에 의존하는 방법과 같은 다양한 다른 종이 제조 방법에 있어 희석 지료나 농축 지료에 병합될 수 있다.
예를 들면 이것은 중합체성 잔류 보조제 전에 첨가될 수 있다. 그러므로 본 발명의 다른 바람직한 방법에서 사이징 분산액은 희석 지료(또는 농축 지료)에 첨가될 수 있고 이어서 중합체성 잔류 보조제(종종 양이온성)가 첨가되는데, 예를 들면 높은 시어의 마지막점 또는 그 이후에서 이다. 그러므로 사이징 분산액은 센트리스크린과 잔류 보조제 전에 첨가될 수 있는데, 예를 들면 헤드 박스 또는 그 통로에서 이다.
다른 방법에서, 분산액에 벤토나이트 또는 다른 초미립 물질의 알려진 용도 대신 다른 것이 첨가될 수 있다. 예를 들면 희석 지료나 농축 지료의 예비 처리로 사용되는 초미립 물질 또는 벤토나이트의 일부 또는 전체 대체용으로 사이징 분산액이 첨가될 수 있는데, 여기에 상당한 비이온성 중합체 잔류 보조제 또는 양이온성 중합체 잔류 또는 음이온성 중합체 잔류보조제가 이어서 첨가된다.
이것은 시료가 상대적으로 더럽고 중합체가 바람직하게 이온성이 낮을 때, 즉 비록 높은 양이온성 (또는 음이온성)중합체가 사용될 수 있다 하더라도 이온성 단량체 중량의 0 내지 10% 및 90 내지 100%의 비이온성 단량체를 볼 수 있다.
잔류 보조제의 사용을 포함하는 본 발명의 상기한 방법 모두에서, 이 물질은 양이온성 전분일 수 있지만, 전형적으로 고유 점성도(Intrinsic Viscosity, 이하 "IV"라 함)가 4dl/g 이상인 합성 고분자 중합체가 바람직하다. 여기서 IV 값은 pH 7로 완충된 1N 염화나트륨 내에서 20℃에서 서스펜디드 레벨 점도계로 측정된다. IV는 일반적으로 6 또는 8dl/g 이상이다. 중합체가 양이온성 일 때, IV는 전형적으로 8 내지 18 dl/g이지만 중합체가 비이온성 또는 음이온성일 때, IV는 전형적으로 10 내지 30 dl/g이다.
중합성 잔류 보조제가 실질적으로 비이온성일 때, 이것은 산화폴리에틸렌일 수 있지만, 대개는 잔류 보조제는 에틸렌적으로 불포화된 단량체로부터 형성된 중합체이다.
중합성 잔류 보조제는 대개는 실질적으로 수용성 에틸렌적으로 불포화된 단량체 또는 단량체 혼합체의 중합반응에 의해 형성된 수용성 중합체이다. 중합체는 음이온성, 비이온성, 양이온성(양성을 포함하여)일 수 있고, 통상의 기준에 따라 선택될 것이다.
적당한 비이온성 단량체는 아크릴아미드를 포함한다. 적당한 양이온성 단량체는 디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드 및 디알킬아미노알킬(메트) -아크릴레이트 및 -아크릴아미드(일반적으로 4급 암모늄 또는 산부가염으로서)를 포함한다. 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 4급 암모늄염은 종종 특히 바람직하다. 적당한 음이온성 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴아미도-메틸 프로판 술폰산 및 다른 카르복실 및 술폰 단량체를 포함한다.
바람직한 음이온성 및 양이온성 중합체는 일반적으로 3 내지 70(종종 5 내지 50) 중량% 이온성 단량체 및 97 내지 30 중량% 아크릴아미드 또는 다른 비이온성 단량체의 공중합체이다.
고분자량 중합체는, 예를 들면 유럽특허 제202,780호에 기재되어 있듯이 분지되거나 또는 약간 가교될 수 있다.
이 방법이 낮은 분자량, 높은 전하 밀도, 중합체의 사용을 포함할 때, 이것은 대개는 순환하는 양이온기 단독중합체, 또는 80 중량% 이상의 양이온성 단량체 및 0 내지 20 중량%의 아크릴아미드 또는 다른 비이온성 단량체의 공중합체이다. 양이온기는 상기한 양이온성 단량체중 어떠한 것으로부터도 유도될 수 있다. 또다른 방법으로는 저분자량 양이온성 중합체는 디시안디아미드 중합체, 폴리아민 또는 폴리에틸렌 이민 등의 축합 중합체일 수 있다. 무기 응고제(명반 등의)가 사용될 수 있다.
본 발명의 사이징 분산액은 또한 잔류 시스템이 페놀 술폰 수지와 이어서 산화폴리에틸렌으로 이루어지는 방법에 사용될 수 있다. 이들 방법에서, 사이징 분산액은 공정에서 어떠한 단계에든 첨가될 수 있고, 따라서 산화 폴리에틸렌의 첨가 이전 또는 이후에 첨가될 수 있지만, 대개는 페놀 술폰 수지 후이다. 이러한 형태의 적당한 방법이 유럽특허 제693,146호에 기재되어 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 다른 적당한 종이 제조방법이, 예를 들면 유럽특허 제235,893호, 미국특허 제4,927,498호, 미국특허 제4,954,220호, 미국특허 제5,176,891호, 미국특허 제5,279,807호, 미국특허 제5,167,766호, 미국특허 제5,274,055호 및 유럽특허 제608,986호(본 명세서에 언급된 특허를 포함)에 기재되어 있다.
셀룰로스성 현탁액은 사이즈된 종이를 제조하기에 적합한 어떠한 현탁액일 수 있다. 이것은 재생 종이를 포함할 수 있다. 이것은 충전되지 않거나 또는 충전되어 통상의 어떠한 충전제라도 함유할 수 있다. 본 발명은 현탁액이 적어도 10%, 예를 들면 50% 이하의 충전제를 함유할 때 특히 가치가 있다.
현탁액의 제조와 종이제조 방법의 세부사항은 설명된 현탁액의 형태에서 내부 및/또는 외부 사이즈의 병합을 제외하고는 통상적일 수 있다. 상기한 특허 명세서에 나타낸 바와 같이, 설명된 방법중 몇몇은, 예를 들면 연장된 백수의 재생 및/또는 25% 이상의 기계적 또는 반(semi)-기계적 펄프 및/또는 탈잉크된 펄프의 사용의 결과로서 현탁액이 더러울 때, 특히 가치가 있다.
사용되는 잔류 중합체의 양은 통상의 사용량 내에서 선택되며 일반적으로, 종이의 건조중량에 기초하여 0.01 내지 0.5%, 종종 0.03 내지 0.1%이다. 잔류 방법이 초미립 잔류 방법일 때, 초미립 물질의 양은 대개는 종이의 건조중량에 기초하여 0.03 내지 3%이다.
따라서, 바람직한 방법에서, 종이의 건조 중량 1톤당 100g 이상의 중합체 및 300g 이상의 벤토나이트 또는 다른 초미립 물질이 첨가된다.
본 발명이 외적으로 사이징된 종이의 제조에 적용될 때, 분산액은 예비성형된 종이에 대해 사이징 조성물로서 적용될 수 있다. 따라서, 종이는 제조될 수 있고 통상의 방법으로 감겨지고 이어서, 임의로 다른 첨가제를 함유하는 본 발명의 사이징 현탁액으로 코팅될 수 있다.
본 발명은 또한 외부 사이징이 종이 제조 방법 전체의 일부인 방법을 포함하며, 이 경우에 사이즈된 종이는 폴리머성 잔류 보조제를 셀룰로스성 희석 지료에 혼입하고, 희석 지료를 배수하여 시트를 형성하고, 시트를 건조하고, 상기 수성 현탁액을 건조된 시트에 적용하고, 시트를 재건조하는 것으로 이루어진 방법에 의해 제조된다.
따라서 사이즈 분산액은 종이 제조에 있어 통상적인 위치에서 통상적인 방법으로 첨가될 수 있다. 실제적으로 종이는 종이 제조 기계에 의해 만들어지는데 분여기서 현탁액은 헤드 박스에 의해 스크린에 공급 되고, 건조기를 통과하면서 탈수되고 눌려지고 통과된다. 그러므로 종이 제조 기계는 일반적으로 사이즈 프레스를 포함하며 분산액은 과량의 회수되고 재순환되는 분산액과 사이즈 프레스에 적용되는 것이 바람직하다. 그러므로 본 발명은 과량의 분산액이 따뜻하게 적용되는데, 예를 들면 40℃ 이상의 온도에서 시트와 과량의 분산액이 회수되고 재순환된다.
일반적인 제조방법이 과량의 사이징 조성물의 재순환과 함께 연속적으로 수행되기 때문에, 따라서 사이징 조성물물은 연장된 기간동안 상승된 온도에서 유지된다. 이 온도는 보통 적어도 50℃이고 70 내지 80℃ 까지 될 수 있는데, 보통 약 60℃이다. 본 발명전에, 이러한 조건은 무수 사이즈의 가수분해와 연속되는 끈쩍이의 형성을 증가시키는 경향이 있지만, 본 발명에서 이러한 끈쩍거림의 바람직하지 않은 형성은 감소되거나 회피되었다. 그러므로, 최초로, 끈쩍거림를 실질적으로 형성하지 않고 사이징 프레스 조건의 다른 변형의 필요 없이 사이징 프레스에서 ASA나 무수 사이즈를 사용할 수 있다.
외적 사이즈 조성물은 습식 시트에 적용되어 이어서 건조될 수 있지만 시트는 일반적으로 본 발명의 사이즈 분산액의 적용 전에 완전히 또는 부분적으로 건조되었다. 그러므로, 종이 기계에서 종이의 제조동안 외적 사이징이 수행될 경우, 표면 사이징을 위해 본 발명의 사이즈 분산액의 적용 전에 주위 습도 함량 이하에서 건조된다. 전형적으로 방법은 스크린을 통해 희석 시료를 배수하기, 압력을 가하기, 전체 또는 부분적으로 건조시키기, 분산액을 적용하기 및 이어서 재건조시키기로 이루어져 있다.
본 발명의 사이징 분산액이 외적 사이징에 사용될 경우, 희석 지료에 있는 반응성 및 비반응성 사이즈를 병합시켜서 종이는 내적 사이즈되었다. 그러므로 반응하지 않거나 다른 사이즈는 희석 지료 (선택적으로 농축 지료를 포함하는데, 이것으로부터 희석 지료가 형성된다) 에 통상적인 방법으로 혼입되거나 또는 본 발명에 따라 내적 사이징은 수행될 수 있다.
외적으로 사이징된 종이는 모든 통상적인 방법으로 형성될 수 있다. 그러므로 일반적으로 잔류 시스템을 이용해서 만들어진다. 그러므로 전체적인 방법은 중합체 잔류 보조제를 셀룰로스성 희석 지료에 병합시키기, 시트를 건조하기, 수용성 분산액을 시트에 적용하기 및 시트의 재건조로 이루어져 있다. 중합체성 잔류 보조제는 잔류를 촉진시키기 위해 첨가된 유일한 물질일 수 있거나 잔류 시스템으써 복수의 물질이 사용될 수 있다. 예를 들면 잔류 시스템은 상기된 것과 같이 초미립 시스템일 수 있다. 만약 그렇다면, 사용된 초미립 잔류 물질은 시트에 적용된 분산액에 존재하는 초미립 물질과 같거나 다를 수 있다. 보통 같다. 그러므로, 벤토나이트 또는 다른 팽윤 점토는 초미립 잔류 시스템의 일부와 외적 사이징 분산액을 위한 초미립 물질로 사용된다.
초미립 잔류 시스템을 사용하는 것 대신에, 외적으로 사이즈될 종이를 만들기 위한 시스템은 단일 중합체성 잔류 중합체 또는 반대이온 중합체로 이루어진 복수 용량 시스템으로 이루어질 수 있다. 그러므로 방법은 양이온성 중합체 잔류 보조제를 넣고 이어서 음이온성 중합체 잔류 보조제 또는 다른 음이온성 유기 중합체 를 널는 것으로 이루어질 수 있다. 만약 바람직하다면, 잔류 방법은 예비 처리를 포함할 수 있는데, 예를 들면 벤토나이트 또는 다른 초미립 물질 또는 저분자량 양이온성 중합체 또는 무기 응고제이다. 이러한 방법의 모두가 본 발명의 내적 사이징 방법에서 이용될 수 있는데, 상기 설명이 그 예이다.
외적 사이징을 위해 사용될 본 발명의 사이징 분산액에 있어 ASA 또는 다른 사이징의 양은 내적 사이징을 위해 상기한 것과 동일한 범위인데, 조성물의 전체 중량에 근거를 두었을 때 전형적으로 0.05 내지 5% 사이즈 및 0.05 내지 10% 미립 물질이다. 표면 사이징에 의해 제공된 총 건조 코트 중량, 즉 사이징 및 미립 물질과 포함된 모든 물질의 건조 중량은 일반적으로 0.07g/㎡내지 65g/㎡ 범위이다.
비록 일반적으로 내적 사이즈된 시스템이 다가 전해질 또는 다른 첨가제가 없는 분산액이 되는 것이 바람직하지만, 본 발명의 바람직한 외적 사이징 조성물은 통상적인 사이징 구성물, 특히 통상적 사이징 결합제를 포함할 수 있다. 그러므로, 비록 본 발명의 사이징 분산액이 계면활성제가 없거나 거의 없는 상황에서 이루어져도, 전분 또는 다른 적절한 중합체와 같은 결합제가 포함될 수 있다. 전분은 양이온성 전분과 같이 변형이 안되거나 변형될 수 있고, 젤라틴화 될 수 있다. 반응성 사이즈에 대한 전분의 건조중량은 5:1 내지 40:1의 범위, 즉 사이징이 사이즈 프레스에 통상적으로 적용될 때 전분과 사이즈의 일반적인 비율에 따르는데, 예를 들면 시트가 이미 내적 사이즈된 한도이다. 적절한 양은, 시트가 이미 내적으로 사이징된 한도와 같은 다른 조건에 의존한다. 외적 사이징 코팅에 적용된 전분과 다른 결합제의 양은 보통 0 내지 40g/㎡의 범위이다.
결합제, 점성화제 또는 다른 첨가제가 포함된 경우, 상기된 바와 같이 실질적인 양의 첨가제가 없게 된 후에 본 발명의 사이징 분산액으로 혼합된다.
내적 또는 외적 사이징 후에 적용되는 건조는 본 발명의 사이징 성공에 기여할 수 있는데, 아마도 분산액과 이웃한 종이 섬유에 연관된 초미립 물질에서 떨어진 사이즈 이동의 결과일 것이다. 건조는 통상의 온도에서 수행될 수 있다.
외적 사이즈의 사이징 분산액 이용의 장점은 ASA 사이징의 과량의 불안정 때문에 이전에 금기시 되어온 방법에서 ASA를 외적으로 사이징할 수 있는 능력과 관련되어 있다. 얻어진 특정한 사이징 이익으로부터 다른 장점과(예를 들면 잉크젯 프린팅을 위한 복합 흑색 사이징의 결정), 외적 사이즈 코팅에 있어서 다른 초미립 코팅이나 벤토나이트를 갖는 이익을 얻을 수 있다. 이것은 코팅에 바람직한 결과를 주고, 본 발명으로, ASA 또는 다른 액체 사이징을 혼입시키는 장점과 이것을 모두 얻을 수 있는 것이 가능하다.
최대의 결과를 위해 초미립 물질이 분산액에 형성된 사이즈 미립의 노출된 표면과 밀접하게 반응하는 것이 바람직하겠다. 예를 들면 연수의 존재 하에 이루어진 본 발명의 바람직한 조성물의 사진적 검사(무수 사이징 및 벤토나이트 또는 다른 팽윤 점토 이용)는 다수 또는 거의 모든 사이즈 미립의 표면이 팽윤 점토의 플레이트렛에 의해 덮여 있거나 외견상으로 연관되어 있다는 것을 보여준다. 그러나 덜 바람직한 조성물에서 (단지 부분적으로 안정하고 경수의 존재 하에 만들어지고 경도를 보상하기 위한 부적절한 유화제를 사용한 경우) 사이징 미립의 노출된 표면이 실질적으로 많은데, 외견상으로 이러한 노출된 표면과 초미립 물질 사이에는 관련이 없다.
기전(mechanism)이 어떻든 간에 사이즈와 초미립물질 간에 밀접한 상호작용이 있고 그 결과로 유기 용매로 분산을 단순히 추출하면 분산액에서 사이즈를 추출하지 못하거나 기껏해야 단지 작은 부분밖에 추출할 수 없다.
바람직한 초미립 물질은, 본 발명의 방법에서, 초미립 물질과 사이즈 사이에 밀접한 연관을 보이기 위한 사진적(광학 현미경 이용) 검사 하에 보여질 수 있다. 이러한 관련이 이온 상호작용(아마 사이징 미립의 표면에서 부분적으로 가수분해된 군) 에 의한 것이거나 또는 다른 물리적 상호작용에 의한 것인지는 확실하지 않다.
다음은 실시예이다.
실시예 1
유럽 특허 제235,893호에서 상술된 하이드로콜 방법(Hydrocol process)에 따라 적절한 양(일반적으로 300 내지 800g/t)의 6dl/g 이상의 IV 를 갖는 수용성 양이온성 중합체 잔류 보조제를 혼합하고 이어서 일반적인 종이-제조 기구에서 시어 혼합하고 이어서 활성화된 벤토나이트의 수용성 분산액을 첨가하였다. 종이의 건조 중량은 약 165g/㎡이다.
ASA 사이즈는 안정한 유제를 만들기 위해 5%(사이징에 근거)의 유화제의 존재하에 경수에서 유화하였다. 2kg/t(최종 종이에 근거) 용량의 벤토나이트 분산액을 여기에 첨가하였다. 보완수(make-up water)가 실질적으로 경수인 경우, 최종 종이의 코브 값은 35이지만 보완을 위한 물이 연수일 경우 코브 값은 30이다.
벤토나이트 현탁액에 직접 균일화된 1%의 계면활성제를 함유하는 순수한 사이즈를 이용해서 방법이 반복될 경우, 해당하는 코브 값은 30 및 27이다. 경수이건 연수이건 간에, 벤토나이트가 없는 경우 이러한 양의 유화제를 함유하는 ASA사이즈로부터 안정한 유제를 형성하는 것은 가능하지 않다. 감소된 코브 값은 물에서 사이징의 안정한 유제를 형성하기 위해 요구되는 것보다 소량의 유화제로 경수에서 또는 연수에서 본 발명의 방법을 수행하는 이익을 보여준다.
계면활성제가 완전히 없을 때 ASA 사이즈를 이용하여 이 방법이 반복되었을 때, 경수에서 초미립 물질과 사이즈의 적절하게 안정한 분산액을 얻는 것은 어려우나, 연수에서 안정한 분산액이 형성되어 최종 종이의 코브 값은 26이었다. 이것은 유화제 계면활성제가 없는 방법에서 수행되어 얻어지는 더 많은 장점을 증명한다.
이것은, 비록 5% 의 유화제 존재 하에 만족할만한 분산액이 얻어질 수 있지만, 계면활성제의 양이 적거나 아예 없는 경우에 최상의 결과가 얻어 질 수 있다는 것을 증명한다.
실시예 2
순수한 ASA (유화제 또는 다른 첨가제가 없는)의 0.65부분을 99 부분의 물과 1 부분의 활성화된 벤토나이트의 분산액에 섞는다. 벤토나이트 분산액의 물이 경수일 경우, 결과로 생기는 분산액은 유성의 경향을 갖는 것 처럼 보인다. 벤토나이트 분산액의 물이 연수일 경우, 결과의 분산액은 덜 유성인 것처럼 보인다. 벤토나이트를 분산하기 전에 벤토나이트 분산액의 물에 0.2 부분의 EDTA 나트륨 염이 포함된 경우, ASA 사이즈를 함유하는 결과로 생기는 분산액은 매우 균일하고 안정하게 보이며 내적 사이즈 또는 외적 사이즈 모두에 있어 개선된 사이징 수행을 부여한다.
이러한 실험의 각각에서, 실버슨 혼합기를 이용하여 몇 초동안 균일화하는 방법으로 혼합하였다.
실시예 3
본 발명의 분산액이 ASA를 이용하여 제조되었고 1%의 계면활성제가 직접 BMA 콜로이드성 실리카 수용액 분산에서 균일화되었다는 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 1과 유사한 방법이다.
코브 값은 다음과 같다.
| ASA 용량 | 2 | 4 | 6 | 8 | 12 |
| 코브 60초(gsm) | 205 | 185 | 150 | 120 | 50 |
실시예 4
실시예 1의 방법은 4%의 벤토나이트 슬러리에 유화된 순수한 ASA를 이용하여 반복하였다. 표 2에서 보여준 결과를 얻었다.
| 코브 (gsm) | |||
| 플라이 상단에 있는 ASA(Kg/T) | 총 생성물에 있는ASA (Kg/T) | 오프(off) m/c | 오프 와인더 |
| 6.6 | 2.25 | 38 | 21 |
| 6.6 | 2.25 | 36 | 25 |
| 6.6 | 2.25 | 36 | 23 |
| 5.9 | 2.01 | 41 | 25 |
| 5.9 | 2.01 | 49 | 23 |
| 6.25 | 2.13 | 31 | 24 |
실시예 5
실시예 1과 같이 순수한 ASA 를 수용성 벤토나이트에 분산하였다.
A 방법에서 사이징 분산액을 수계 셀룰로스성 지료에 혼합하고 이어서 4 전환 후에 실질적 비이온성 중합체를 혼합한다. B 방법에서 중합체성 잔류보조제를 첨가하였고, 시스템을 시어하였고, 사이징 분산액을 이어서 첨가하고 4 전환을 이용하여 혼합하였다. C 방법에서 사이징 분산액을 첨가하였고 4 전환과 함께 혼합하였지만, 잔류 보조제는 첨가하지 않았다.
결과는 표 3에 나타나 있다.
| ASA 사용양(kg/T) | A-코브(gsm) | B-코브(gsm) | C-코브(gsm) |
| 2 | 124 | 73 | 171 |
| 4 | 70 | 31 | 150 |
| 8 | 31 | 19 | 95 |
| 12 | 24 | 14 | 26 |
실시예 6
본 예와 다른 벤토나이트 예에서, 벤토나이트 슬러리는 1200 rpm 에서 실버슨 높은 시어 혼합기를 이용하여 시어를 받고, ASA는 여기에 주입되고 시어는 약 30초동안 계속된다.
본 발명은 계면활성제 없이 또는 같이 형성된 그러한 분산액을 사용하여 실시예 1의 방법을 재현하였다. 방법 C에서, 순수한 ASA는 계면활성제가 없는 사이징 조성물으로 분산되었다. 방법 D에서 이것은 1%의 계면활성제 존재 하에 분산되었다.
결과는 표 4에 나타나있다.
| ASA 용량 (Kg/T) | C-코브 (gsm) | D-코브 (gsm) |
| 0 | 187 | 187 |
| 1 | 126 | 156 |
| 2 | 114 | 124 |
| 4 | 35 | 109 |
| 8 | 19 | 21 |
| 12 | 16 | 16 |
실시예 7
본 방법에서 탈미네랄화된 물을 이용하여 5% 배치의 벤토나이트 분산액을 제조하였고 이어서 순수한 ASA는 상기와 같이 유화제 없이 시어혼합하였다.
100g/t의 페놀 설폰 수지를 폐기 지료, 이어서 100g/t의 폴리에틸렌 산화물, 이어서 ASA 벤토나이트 사이징 분산액에 혼합하였다.
결과는 표 5에 나타나있다.
| ASA 사용양 (Kg/T) | 코브 (gsm)(60초) |
| 6 | 34 |
| 8 | 27 |
| 10 | 24 |
| 12 | 22 |
| 15 | 19 |
| 20 | 21 |
실시예 8
물에 있는 0.1% 벤토나이트 슬러리 100ml를 실버슨 유화제를 이용하여 시어하였다. 5초 후에, 1ml의 순수한 ASA 사이즈를 첨가하고 결과로 생기는 분산을 그 위에 30초 동안 시어하였다.
K 바 7번을 이용하여 코팅되지 않은 60초 코브 값이 200gsm이상을 갖는 직선 보드에 이 분산액을 코팅하였다. 처리된 직선 보드는 60 에서 4분동안 회전 글레이징 건조기에서 건조하였다. 시트는 110℃ 에서 30분동안 오븐에서 건조하였다. 철야로 조절한 후 60초 코브 값은 20.0gsm이었다.
실시예 9
순수한 ASA를 이전에 사이징된 흰색 인쇄/필기용 종이에 바로 코팅된 사이징 분산액을 형성하기 위한 다양한 양의 벤토나이트를 함유하는 물에 유화하였다. 본 발명의 ASA 사이징 분산액으로 코팅하는 것은 결과로 외적 사이징이 되어 잉크젯 프린팅을 위한 기질을 제공한다. 이것은 이어서 표준 휴렛패커드 복합 흑색 평가를 받고 각각의 조성물을 위한 최저 광학 밀도를 기록하였다. 결과는 표 6에 나타나 있다.
| 처리 | 최저 광학 밀도 |
| 1% ASA + 0% 벤토나이트 | 0.782 |
| 1% ASA + 0.5% 벤토나이트 | 0.816 |
| 1% ASA + 1.0% 벤토나이트 | 0.840 |
| 1% ASA + 2.0% 벤토나이트 | 0.914 |
| 1% ASA + 5.0% 벤토나이트 | 0.974 |
이러한 모든 실시예에서 평가되겠지만 최상의 사이징 결과는 최저의 코브씨 값으로 증명되고, 표 6에서, 최고 코팅 질은 최고 광학 밀도 값으로 나타난다.
그러므로 다양한 실시예는 본 발명의 사이징 장점을 나타내고 계면활성제가 생략되었을 때 이러한 이점이 극대화되었다.
Claims (22)
- 순수한 액체로써 반응성 사이즈를 수중 음이온성 초미립 물질의 분산액에 분산시키는 것으로 이루어진, 실온에서 액체인 반응성 사이즈의 사이징 분산액의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 사이즈가 반응성 무수 사이즈인 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 음이온성 초미립 물질이 팽윤 점토, 실리카, 폴리실리실산, 폴리실리케이트 마이크로젤 또는 폴리알루미노실리케이트 마이크로젤에서 선택된 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 초미립 물질이 벤토나이트인 방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 물이 연수인 방법.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 분산액이 실질적으로 양이온성 물질 없이 형성되는 방법.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 분산액이 양이온성 다가 전해질 및 계면활성제에서 선택된 첨가제가 실질적으로 없이 형성된 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 분산액이 양이온성 다가 전해질이 없고 유화 계면활성제가 없거나 또는 계면활성제가 2 중량%(반응성 사이즈의 중량을 기초로 함)이하로 존재할 때 형성되는 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 분산액이 계면활성제가 없거나 1%이하로 존재할 때 형성되고, 여기서 계면활성제는 비이온성과 음이온성 계면활성제에서 선택되는 방법.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 음이온성 초미립 물질의 안정한 분산액을 제공하고 이어서 여기에 사이즈를 혼합하는 방법.
- 제 1항 내지 제 10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 물이 이온 교환 처리에 의해 연화되고 및/또는 분산액이 은폐제의 존재 하에 형성되는 방법.
- 분산액을 안정화시키는 음이온성 초미립 물질이며 실온에서 액체인 반응성 사이즈의 수중 분산액이며, 여기서 분산액은 실질적으로 양이온성 다가 전해질과 계면활성제가 없거나 2%이하이고, 바람직하게는 1% 이하로 함유하는 것인 사이징 분산액.
- 제 12항에 따른 사이징 분산액을 제공하는 제 1항 내지 제 11항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 의해, 사이징 분산액을 형성하고, 사이징 분산액으로 종이를 사이징하는 것으로 이루어진 종이의 사이징 방법.
- 제 13항에 있어서 셀룰로스성 희석 지료 현탁액으로 분산액을 병합시키고, 이어서 현탁액을 스크린을 통해 배수하여 시트를 형성하고, 시트를 건조하여 종이를 내적으로 사이즈하는 방법.
- 제 14항에 있어서 셀룰로스성 희석 지료에 중합체성 잔류 보조제를 병합시키고, 이어서 초미립 잔류 물질로서 희석 지료에 반응성 사이징과 음이온성 초미립물질의 수용성 분산액을 혼합하고, 이어서 현탁액을 배수시키는 것으로 이루어진 방법.
- 제 15항에 있어서, 셀룰로스성 희석 지료에 병합된 분산액이 제 7항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 의해 제조되거나, 또는 양이온성 다가 전해질 또는 계면활성제로부터 선택된 첨가제가 실질적으로 없고 제 12항에 따른 분산액인 방법.
- 제 14항에 있어서, 처음으로 중합체성 잔류 보조제를 함유하는 셀룰로스성 현탁액을 제공하고, 이어서 수불용성 반응성 사이징 및 음이온성 초미립 물질을 함유하며 물에 녹아있는 분산액을 현탁액과 혼합하고, 현탁액을 배수하여 시트를 형성하고, 시트를 건조하는 것으로 이루어진, 중합체성 잔류 보조제 및 초미립 음이온성 물질로 이루어진 초미립 잔류 시스템을 이용하는 셀룰로스성 현탁액으로부터 사이징된 종이를 제조하는 방법에 있어서, 보충수 내의 분산액이 초미립 물질과 반응성 사이징을 함유하며, 양이온성 다가 전해질 및 계면활성제에서 선택된 첨가제가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 14항에 있어서, 상기 분산액은 셀룰로스성 현탁액에 병합되고, 이어서 중합체성 잔류 보조제가 첨가되는 것인 방법.
- 제 14항에 있어서, 페놀설폰수지가 현탁액에 병합되고 이어서 잔류 시스템으로서 산화 폴리에틸렌 수지에 병합되고, 분산액이 산화 폴리에틸렌의 첨가 전 또는후에 이어서 분산액에 첨가되는 방법.
- 제 13항에 있어서 분산액으로 종이를 코팅하므로써 종이가 외적으로 사이징되는 방법.
- 제 20항에 있어서, 종이 위에 분산액을 코팅하기 전에 분산액에 추가의 점성화제 및/또는 코팅 성분이 포함되는 것인 방법.
- 제 20항 또는 제 21항에 있어서, 중합체성 잔류 보조제를 셀룰로스성 희석 지류에 병합하고, 희석 지료를 배수하여 시트를 형성하고, 상기 수용성 분산액을 시트에 적용하고, 시트를 재건조하는 것으로 이루어진, 외적으로 사이징된 종이를 제조하기 위한 방법.
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Legal Events
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