KR20000069031A - 종이 및 판지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

종이 또는 판지는 양이온성 중합 보존 보조물을 셀룰로스 현탁액에 첨가하고, 얻어진 엉김을 분해하기 위하여 현탁액을 전단하고, 본 발명의 음이온성 염료, 안료 또는 광학 표백제에서 벤토나이트 또는 다른 음이온성 가교 응고제를 첨가하여 현탁액을 모으고, 모아진 현탁액으로부터 종이를 형성하는 것에 의해 제조된다.

Description

종이 및 판지의 제조 방법{Production of paper and paper board}
이러한 일반적인 유형의 방법은 잘 알려져 있다. 예를 들면 Hydrocol(상표) 방법은 상기 방법을 포함하고 음이온성 가교 응고제로서 벤토나이트(즉, 음이온성 팽창 점토)를 이용한다. 이 방법은 예를 들면 US 4753710, 4913775 및 EP-A-707673에 기재되어 있다.
엉긴 상태의 현탁액 형성은 일반적으로 하나 이상의 양이온성 중합체를 현탁액에 첨가하는 것을 포함한다. 예를 들면 중합 보존 보조물은 대개 고분자량 양이온성 중합체이고/또는 다른 양이온성 중합체는 공정의 초기 단계에 첨가될 수 있다. 예를 들면 양이온성 전분 또는 다른 강도 첨가제는 강도를 증가시키기 위하여 첨가될 수 있고/또는 저분자량 양이온성 중합체는 보존 및/또는 진한 모액(thick stock)에서 핏치를 조절하는 등의 다른 목적을 위하여 첨가될 수 있다.
건조된 시트의 시각 외관(visual appearance)을 개선하기 위하여, 안료 또는 염료 또는 일반적으로 광학 표백제 등의 음이온성 물질을 첨가하는 것이 전통적이다. 편리함과 철처한 혼합때문에, 이러한 음이온성 물질은 항상, 예를 들면 혼합 체스트에서 공정의 상대적으로 초기 단계, 확실하게 보존 보조물의 첨가 전, 및 대개 진한 모액 단계에서 첨가된다.
그러므로, 전형적인 방법은 음이온성 광학 표백제를, 요구되는 충전재와 함께 또는 충전재의 첨가 전에 진한 모액에 첨가하고, 이어서 양이온성 전분 및/또는 저분자량 양이온성 응고제(이것은 또한 핏치 조절 첨가제로서 진한 모액에 첨가된다)를 첨가하고, 이어서 양이온성 또는 다른 중합 보존 보조물을 첨가한 다음 음이온성 가교 응고제를 첨가하는 것으로 이루어진다.
이러한 유형의 방법은 수 년 동안 대규모로 조작되어 왔다.
모든 종이 제조 방법에서, 최소량의 화학 첨가제를 이용하여 최적의 성능을 얻는 것이 목표이다. 그러므로, 분쇄기 조작자는 최상의 핏치 조절, 강도, 보존 및 배수 또는 최소량의 중합체를 사용하는 탈수 방법, 및 최소량의 광학 표백제, 염료 또는 안료를 사용하여 최적의 시각 외관에 도달하기를 원한다.
본 발명은 수성 셀룰로스 현탁액을 형성하는 단계, 상기 현탁액에 중합 보존 보조물을 첨가하여 엉김을 형성하는 단계, 현탁액을 전단하는 것에 의해 엉김을 분해하여 미소엉김(microflocs)을 형성하는 단계, 음이온성 가교 응고제의 수성 조성물을 현탁액에 첨가하여 미소엉김을 모으는 단계, 모아진 현탁액을 배수하여 시트를 형성하는 단계 및 시트를 건조하는 단계로 이루어진 종이 또는 판지 제조에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 이러한 방법으로 개선된 성능을 제공하는 것이다. 특히, 하나의 목적은, 조작자가 동일한 화학 첨가제를 사용하여 향상된 탈수 및 보유 성능을 얻을 수 있거나 또는 조작자가 감소된 양의 첨가제를 사용하여 동일한 탈수 및 보존 성능에 도달하도록 개선된 보존 및 탈수(배수 포함)를 제공하는 것이다. 또 다른 목적은 개선된 시각 외관에 도달하기 위한 것이고, 그러므로 조작자가 동일한 양의 광학 표백제, 염료, 또는 안료를 사용하여 증가된 표백 또는 응고에 도달하도록 하거나, 또는 감소된 양의 광학 표백제, 염료 또는 안료에서 동일한 표백 또는 응고를 얻기 위한 것이다.
본 발명에 따라서, 종이 및 판지를 제조하는 방법은
수성 셀룰로스 현탁액을 형성하는 단계,
상기 현탁액에 중합 보존 보조물을 첨가하여 엉김을 형성하는 단계,
현탁액을 전단하는 것에 의해 엉김을 분해하여 미소엉김을 형성하는 단계,
음이온성 가교 응고제를 포함하는 수성 조성물을 현탁액에 첨가하여 미소엉김을 모으는 단계,
모아진 현탁액을 배수하여 시트를 형성하는 단계, 및
시트를 건조하는 단계로 이루어지고,
상기 공정에서 적어도 하나의 양이온성 중합체가 전단 전 현탁액에 포함되고, 종이 또는 판지에 대하여 음이온성 광학 표백제 및/또는 염료 및/또는 안료가 음이온성 가교 응고제의 음이온성 조성물과 동시에 현탁액에 첨가된다.
그러므로, 음이온성 광학 표백제, 염료 또는 안료는 음이온성 가교 응고제의 수성 조성물의 첨가 바로 전, 직후 또는 보다 일반적으로는 함께 전단된 현탁액에 첨가된다. 이 물질은 개별적으로 현탁액에 첨가될 수 있지만, 매우 인접한 지점에서, 보다 일반적으로는, 이들은 하나의 첨가 지점에서 첨가될 수 있다. 따라서 바람직하게는 음이온성 광학 표백제, 염료, 또는 안료는 현탁액을 통해 첨가되기 전에 음이온성 가교 응고제의 수성 조성물로 혼합된다. 그러므로, 이것은 수성 조성물이 현탁액으로 공급되거나 또는 예비 혼합되는 경우, 즉시 혼합될 수 있다.
본 발명은 양이온성 중합체가 전단 단계 전에 현탁액으로 포함되는 어떤 방법에 적용될 수 있고, 음이온성 가교 응고제는 연속해서 첨가된다. 실제로, 이것은 중합 보존 보조물을 첨가한 후 음이온성 가교 응고제를 첨가하는 것을 포함하는, 실제적으로 모든 방법에 적용가능하다는 것을 의미한다. 이것은 거의 모든 이러한 방법이 전단 전의 몇몇 단계에서 적어도 하나의 양이온성 중합체의 첨가를 포함하기 때문이다.
본 발명의 결과로서, 탈수·보존 특성 및 외관 특성의 개선된 조합을 얻을 수 있다.
본 발명은 양이온성 중합체가 탈수 및 보존을 제공하기 위한 목적에 대하여 전단 전에 현탁액에 포함되는 경우 특히 가치가 있는데, 그 이유는 본 발명은 이어서 탈수 및 보존 특성에서의 개선을 제공하기 때문이다. 본 발명의 바람직한 방법에서, 양이온성 중합체는 보존 보조물로서 포함된다. 이것은 예를 들면 US 4388150에서 제안된 바와 같이 보존 보조물로서 사용하기 위한 양이온성 전분일 수 있지만, 바람직하게는 보존 특성을 제공하는 충분히 높은 분자량을 갖는 양이온성 합성 중합체이다. 따라서 일반적으로 양이온성 합성 중합체의 분자량은 500,000 이상 이어야만하고, 일반적으로 적어도 4dl/g의 고유 점도를 갖는다. 고유 점도는 25℃에서 pH 7.5로 완충된 수성 조성물 위에서 점도계의 현탁 수준으로 측정된다.
바람직한 양이온성 보존 중합체는 실질적으로 하나 이상의 에틸렌 불포화 단량체의 수용성 공중합체이다. 일반적으로 이들의 아크릴아미드 또는 다른 수용성 에틸렌 불포화 단량체와, 산 첨가 또는 바람직하게는 사차 암모니움 염 등의, 디알킬디메틸암모니움클로라이드(DADMAC) 등의 양이온성 알릴 단량체 또는 디알킬아미노알킬(메트)-아크릴레이트 또는 아크릴아미드 등의 양이온성 아크릴 단량체의 공중합체이다. 이 중합체는 EP 202780에 기재된 바와 같은 완전히 선형 또는 다소 가교될 수 있다. 상기 중합체는 적은 양의 음이온기를 포함하므로, 양성적일 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 적합한 고분자량 양이온성 중합 보존 보조물은 예를 들면 US 4753710, 4913775 및 EP-A-308752에 기재되어 있다.
고분자량 양이온성 중합 보존 보조물을 사용하는 이러한 일반적인 유형의 본 발명의 방법에서, 현탁액을 다른 양이온성 중합체로 전처리하는 것이 대개 바람직하다. 이것은 양이온성 전분(합성 양이온성 중합 보존 보조물 전) 또는 다른 양이온성 강화 수지일 수 있거나, 또는 보존·탈수 특성을 개질할 수 있는 양이온성 중합체로 높게 하전된 상대적으로 저분자량 일 수 있다. 이러한 유형의 적합한 단량체는 폴리에틸렌이민, 폴리아민, 폴리DADMACS 및 디시안디아미드 축합 폴리머를 포함한다.
본 발명은 또한 셀룰로스 현탁액이 이러한 중합체의 적용에 의하여 양이온화되거나, 반면에 이러한 중합체로 처리되고, 비이온성 또는 음이온성 보존 보조물이 사용되는 방법을 포함한다. 음이온성 보존 보조물을 사용하여 수행되는 이러한 방법은 EP-A-308752에 기재되어 있고, 비이온성 또는 음이온성 보존 보조물을 사용하는 방법은 EP-A-707673에 기재되어있다.
본 발명은 또한 일반적으로 상기된 것들 중 어떤 것과 같은 높이 하전된 저분자량 양이온성 단량체가 농축 모액 단계에 첨가되어, 예를 들면 핏치를 조절한다. 적합한 저분자량 양이온성 중합체는 보다 자세하게, 예를 들면 EP-A-308752 및 US 4913775에 기재되어 있다.
본 발명에서 사용된 양이온성 중합체의 양은 종래의 범위 내 일 수 있다. 그러므로, 고분자량 보존 보조물의 양은 일반적으로 50 내지 2000, 대개 100 내지 1000g/t이고, 어떤 저분자량 양이온성 중합체의 양은 일반적으로 100 내지 3000, 대개 500 내지 2000g/t이다. 어떤 방법에서 어떤 중합체의 최적의 양은 종래의 방법에서의 반복적인 실험으로 결정된다.
본 발명에서 사용되는 총 양이 일반적으로 종래의 양 범위 내라도, 어떤 특별한 방법에서 어떤 특별한 보존 또는 탈수 성능을 제공하도록 요구되는 실제량은 일반적으로 광학 표백제, 염료 또는 안료가 초기 단계에서 첨가되는 종래의 방법에서보다 적을 것이다. 전형적인 양이온성 보존 보조물의 양은, 본 발명에서, 광학 표백제, 염료 또는 안료가 초기 단계에서 첨가되는 경우 필요한 양 보다도 적어도 5% 대개 적어도 10% 미만이다. 몇몇 예에서, 이것은 최대 20 내지 30% 미만일 수 있다. 예를 들면 전형적인 양은 종래의 방법에서 보다 10 내지 100, 대개 약 20 내지 50g/t 미만이다.
보존 보조물 및 앞의 다른 중합체는 종래의 위치에서 종래의 방법으로 첨가된다. 이것은 엉김을 형성하고, 이것은 본 발명에서, 종래와 같이, 현탁액을 전단하는 것에 의해 엉김을 분해하는 것이 필요하다. 적합한 전단은 단지 현탁액을 덕트를 통해 격하게 흐르게 하는 것에 의해 달성될 수 있고, 여기서 보존 보조물은 예를 들면 원심스크린의 단계 후에 첨가된다. 그러나 일반적으로 분해는 현탁액을 원심스크린 또는 팬 펌프 등의 상대적으로 높은 전단 혼합 단계를 통과하게하는 것에 의하여 달성된다.
이어서, 음이온 가교 응고제는 미소엉김을 모으기 위하여 전단된 현탁액에 첨가된다(일반적으로 예를 들면 헤드 박스에서 또는 근처에서 높은 전단의 마지막 단계 후). 이 일반적인 기술은 대개 초응고(supercoagulation) 또는 미립자 보존으로서 여겨지는데, 그 이유는 대분분의 적합한 음이온 가교 응고제가 미립자 물질이기 때문이다.
바람직한 물질은 일반적으로 스멕타이트, 헥토라이트 또는 몬모릴나이트 점토 구조에 기초하는 팽창 점토라 불리는 벤토나이트이다. 그러나 이것은 또한 다른 무기 음이온성 미립자 또는 콜로이드 실리카, 폴리규산염 마이크로겔, 폴리실릭산 마이크로겔 및 이들의 알루미늄 개질 버전 등의 콜로이드 같은 물질을 사용하는 것이 가능하다(예를 들면 US 4643801, EP-A-359552 및 EP-A-348366 참조). 음이온성 유기 미립자 물질이 또한 사용될 수 있다. 그러므로, 음이온성 유기 중합 유제가 사용될 수 있다. 유화 중합체 입자는 수용성 음이온성 단량체 및, 아크릴산 에틸 등의 하나 이상의 비수용성 단량체의 공중합체로 형성되는 것에 기인하여 비수용성이지만, 바람직하게는 중합 유제는 수용성 단량체 물질의 가교된 마이크로유제이다.
미립자 물질의 입자 크기는 일반적으로 2㎛ 이하, 바람직하게는 1㎛ 이하이고 때때로 0.1㎛ 이하이다. 예를 들면 0.01 내지 0.2㎛의 크기를 갖는 음이온성의 가교 중합체 유제가 사용될 수 있다. 그러나 바람직하게는, 가교 응고제는 벤토나이트이다.
가교 응고제의 양은 일반적으로 적어도 300g/t 및 대개 적어도 1000g/t, 예를 들면 최대 300 또는 5000g/t까지 이다.
음이온성 염료, 안료 또는 광학 표백제는 목적하는 효과에 대한 특별한 물질의 양에 대하여 전통적인 어떠한 양으로 현탁액에 첨가될 수 있다. 예를 들면 시판되는 광학 표백제 조성물(Blanchophor P01이라는 상표로 시판되는 물질 등)은 전형적으로 500 내지 5000, 대개 1000 내지 3000g/t의 양으로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 양은 염료, 안료 또는 광학 표백제의 양은 감소하면서, 예를 들면 전형적으로 5 내지 30%의 감소를 가지면서, 동일한 시각적 효과를 유지하도록 한다. 그러나, 광학 표백제, 염료 또는 안료가 초기 단계에 첨가되는 경우, 어느 정도의 양이 적당할 것이가에 관계없이 목적하는 시각 외관을 제공하는, 최종단계에서 광학 표백제, 염료 또는 안료의 어떠한 양으로 사용되는 것이 일반적으로 바람직하다.
셀룰로스 현탁액은 어떤 종래의 공급 모액으로부터 제조될 수 있고, 깨끗하거나 또는 더러울 수 있다. 이것은 충전되거나 또는 충전되지 않을 수 도 있다. 이것이 충전되는 경우, 현탁액 중 충전재의 양은 전형적으로 현탁액에서 전체 고체 중 10 내지 50 중량%이다. 종래의 충전재가 사용될 수 있다.
실시예는 다음과 같다.
US 4913775에서 일반적으로 알려주는 방법에 따라 수행하였다. 그러므로 충전재를 현탁액으로 혼합한 후, 양이온성 전분 3.5㎏/t을 첨가한 다음 폴리DADMAC 500g/t(약 1dl/g의 Ⅳ)를 첨가하고, 이어서 고분자량 양이온성 중합체 200g/t를 첨가한 다음, 원심스크린에서 분리하고, 벤토나이트 1.5㎏/t를 첨가하였다. 양이온성 중합체는 아크릴아미드 및 약 7 내지 10dl/g의 Ⅳ를 갖는 디메틸아미노에틸아크릴레이트 사가 염의 공중합체였다.
첫번째 방법에서, 광학 표백제를 충전재 첨가 전에 1 내지 3㎏/t의 양으로 첨가하였다.
두번째 방법에서, 실질적으로 동일한 양의 광학 표백제를 전분 첨가 후, 폴리DADMAC 전에 첨가하였다.
세번째 방법에서, 실질적으로 동일한 양의 광학표백제를 벤토나이트 및 광학 표백제를 함유하는 수성 조성물로서의 벤토나이트와 함께 첨가하였다.
세번째 방법에서 양이온성 보존 보조물의 양이 첫번째 및 두번째 방법에서 사용된 양과 비교하여, 탈수·보존 성능의 어떤 손실 없이 약 30g/t(즉, 170g/t까지)으로 감소되었다. 그러므로 세번째 방법은, 본 발명에 따라서, 탈수 또는 보존 성능의 어떤 손실없이 그리고 시각 외관을 보존하면서, 양이온성 보존 보조물에서 15%를 절감하였다.

Claims (9)

  1. 수성 셀룰로스 현탁액을 형성하는 단계,
    상기 현탁액에 중합 보존 보조물을 첨가하여 엉김을 형성하는 단계,
    현탁액을 전단하는 것에 의해 엉김을 분해하여 미소엉김을 형성하는 단계,
    음이온성 가교 응고제를 포함하는 수성 조성물을 현탁액에 첨가하여 미소엉김을 모으는 단계,
    모아진 현탁액을 배수하여 시트를 형성하는 단계, 및
    시트를 건조하는 단계로 이루어지고,
    여기서 양이온성 중합체는 전단 전에 현탁액 중에 포함되고, 종이 또는 판지에 대하여 음이온성 염료, 안료 또는 광학 표백제가 실질적으로 음이온성 가교 응고제의 수성 조성물과 함께 현탁액에 첨가되는 종이 또는 판지 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 중합 보존 보조물은 양이온성 전분 및, 적어도 4dl/g의 고유 점도를 갖는 합성 수용성 양이온성 중합체 보존 보조물로부터 선택되는 종이 및 판지 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 중합 보존 보조물은 하나 이상의 에틸렌 불포화 단량체로부터 형성되고, 적어도 4dlk/g의 고유 점도를 갖는 수용성 양이온성 합성 중합체로 이루어진 종이 및 판지 제조 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 양이온성 중합체는 중합 보존 보조물 전에 현탁액에 첨가되는 종이 및 판지 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 보존 보조물 전에 첨가되는 양이온성 중합체는 폴리 DADMAC, 폴리이민, 폴리아민 및 디시안디아미드 중합체로부터 선택되는 종이 및 판지 제조 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 음이온성 광학 표백제, 염료 또는 안료는 이것을 현택액에 첨가하기 전에 음이온성 가교 응고제의 수성 조성물에 포함되는 종이 및 판지 제조 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 음이온성 가교 응고제는 유기 및 무기 미립자 물질로부터 선택되는 종이 및 판지 제조 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 음이온성 가교 응고제는 벤토나이트로 이루어진 종이 및 판지 제조 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 음이온성 광학 표백제는 음이온성 가교 응고제로 포함되는 종이 및 판지 제조 방법.
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