KR20010075219A - 제지 공정에 사용되는 미립자 시스템 중의 산성 콜로이드 - Google Patents

제지 공정에 사용되는 미립자 시스템 중의 산성 콜로이드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알칼리 및 산성 종이 제품의 제조 시에 보유 및 배수 조제로서 사용하기 위한 미립자 시스템에 관한 것으로서, 이 시스템은 HMW 응집제 중합체(6), 산성 콜로이드(7) 및 응고제 또는 MMW 응집제(5)를 포함한다. 산성 콜로이드(7)는 멜라민 알데히드, 바람직하게는 멜라민 포름알데히드의 수용성 중합체 또는 공중합체의 수용액을 포함하며, 공급액 중의 고형분의 건조 중량을 기준으로 0.0005 내지 0.5 중량%의 범위의 양으로 존재한다. HMW 응집제 중합체(6)는 팬 펌프 다음에 및 압력 스크린(2) 앞에서 모액 또는 공급액에 첨가될 수 있고; 산성 콜로이드(7)는 압력 스크린(2) 다음에서 모액에 첨가될 수 있으며, 응고제/MMW 응집제(5)는 팬 펌프(1) 앞에 첨가될 수 있다. 한편, 화학적 첨가의 순서가 변형될 수 있다. 즉, 산성 콜로이드(7)는 팬 펌프(1) 앞뒤에서 또는 압력 스크린(2) 앞에서 첨가될 수 있다. 종이 공급액에 미립자 시스템의 첨가는 제지 공정 중에 보유도, 배수량 및 시트 형성을 개선시킨다.

Description

제지 공정에 사용되는 미립자 시스템 중의 산성 콜로이드{AN ACID COLLOID IN A MICROPARTICLE SYSTEM USED IN PAPERMAKING}
종이 또는 판지의 제조 시에, "공급액(furnish)" 또는 "모액(stock)"으로 알려진 묽은 수성 조성물은 "와이어"로 알려진 이동 메시 상에 분무된다. 셀룰로스성 섬유 및 무기 미립자 충전재와 같이 상기 조성물의 고형 성분은 와이어에 의해 배수 또는 여과되어 종이 시트를 형성한다. 와이어 상에 보유되는 고형 재료의 비율은 제지 공정의 "제1 통과 보유도"로 알려져 있다. 배수, 보유 및 형성(D/R/F) 조제는 제지 공정에 사용된다.
보유도(retention)는 기계적 전환, 정전기적 유인 및 공급액내 섬유와 충전재 사이의 가교 형성과 같은 상이한 메카니즘의 함수인 것으로 생각된다. 셀룰로스성 섬유와 다수의 통상의 충전재는 둘다 음전하를 띠기 때문에, 이들은 상호 반발성이다.
일반적으로, 보유도를 증가시키는 경향이 있는 유일한 인자가 기계적 전환(mechanical entrainment)이다. 그러므로, 보유 조제를 일반적으로 사용하여 와이어 상의 섬유와 충전재의 보유도를 증가시킨다. 미분 및 충전재의 보유도는 시트 중에 콜로이드 크기의 입자를 포집시키기 위해 제지기에 중요하다. 제1 통과 보유도(FPR)는 보유 프로그램의 이러한 능력을 측정한다. 과거에는 알칼리성 미세지용 보유 조제 중의 미립자로서 콜로이드성 실리카를 사용하여 왔다. 실리카는 콜로이드성 재료를 포집하고 펄프 슬러리가 신속하게 탈수되게 하는 미세 응집체를 형성함으로써 미분 및 충전재의 보유도를 증가시키기 위해 적당히 사용되어야 한다. 배수(drainage)는 종이 시트가 형성될 때 모액 또는 공급액으로부터 물을 제거하는 속도와 관련이 있다. 배수는 통상 시트의 형성에 이어서 종이 시트를 압착하기 전에 일어나는 물의 제거만을 의미한다. 따라서, 배수 조제를 사용하여 종이 또는 판지의 제조에 있어 탈수의 전체 효율을 개선한다.
형성은 제지 공정에 사용된 종이 또는 판지 시트의 형성에 관한 것이다. 형성은 일반적으로 종이 시트내 광 투과율의 변동에 의해 평가된다. 변동이 크다는 것은 "불량한" 형성을 나타내는 것이며, 변동이 작다는 것은 일반적으로 "양호한" 형성을 나타내는 것이다. 일반적으로, 보유 레벨이 증가함에 따라 형성 레벨은 일반적으로 양호한 형성으로부터 불량한 형성으로 감소한다.
보유도 및 배수량에 있어서 및 종이 또는 판지 시트의 형성 특성에 있어서의 개선이 여러 가지 이유(그 중 가장 중요한 것은 생산성임)로 특히 바람직하다는 것을 이해할 수 있다. 양호한 보유도 및 양호한 배수량은 제지기가 더 신속하게 작동하게 하고 기계 정지를 감소시킬 수 있다. 양호한 시트 형성은 폐지량을 감소시킨다.
이러한 개선은 보유 및 배수 조제의 사용에 의해 실현된다. 보유 및 배수 조제는 모액 또는 공급액에 존재하는 미세한 고형 물질을 응집시켜 제지 공정에서의 상기 매개 변수를 개선시키는 첨가제이다. 그러한 첨가제의 사용은 종이 시트 형성 시의 응집 효과에 의해 제한된다. 보유 조제가 더 많이 첨가되고, 그래서, 미세한 고형 물질의 응집체의 크기가 증가하면, 이것은 일반적으로 상기한 바와 같이 "불량한" 시트 형성으로 언급되는 것을 초래할 수 있는 종이 시트의 밀도의 변화를 일으킨다. 과응집은 또한 그것이 결국 시트내 구멍을 생성시키고/거나 이어서 제지 공정 중 탈수의 후기 단계에서 진공압을 상실시킬 수 있기 때문에 배수에 영향을 미칠 수 있다. 보유 및 배수 조제는 일반적으로 제지기의 습성 단의 공급액에 첨가되며, 다음 세 가지 유형을 가진다:
(a) 단일 중합체;
(b) 이중 중합체; 또는
(c) 응집제 및/또는 응고제를 포함할 수 있는 미립자 시스템.
미립자 시스템은 일반적으로 보유 및 배수 조제로서 가장 양호한 결과를 제공하고, 당해 분야에 널리 알려져 있다. 과거에는 벤토나이트 점토 및 콜로이드성 실리카를 사용하여 배수, 보유 및 형성을 개선하여 왔다.
미립자 시스템을 기술하고 있는 공보의 예로는 EP-B-235,893호[고분자량 양이온 중합체와 함께 무기 재료로서 지정된 첨가 순서로 벤토나이트를 사용함]; WO-A-94/26972호[비닐아미드 중합체가 실리카, 벤토나이트, 도자기 점토와 같은
다양한 무기 재료와 유기 재료 중의 하나와 함께 사용되는 것으로 기재됨]; WO-A-97/16598호[카올린이 다양한 양이온 중합체 중 하나와 함께 사용되는 것으로 기재됨]; 및 EPO 805234호[벤토나이트, 실리카 또는 아크릴레이트 중합체가 양이온 분산 중합체와 함께 사용됨]가 있다.
미국 특허 제4,305,781호 및 제4,753,710호는 제지 공정 중에 탈수 및 보유를 돕는 데 벤토나이트 점토와 함께 고분자량의 비이온 및 이온 중합체를 사용하는 것을 개시하고 있다. 미국 특허 제4,388,150호 및 제4,385,961호는 양이온성 전분 및 콜로이드성 실리카의 사용을 교시하고 있다. 미국 특허 제4,643,801호 및 제4,750,974호는 제지 공정에 양이온성 전분, 음이온성 고분자량 중합체 및 콜로이
드성 실리카의 사용을 기재하고 있다. 미국 특허 제5,185,062호는 고분자량 양이온성 응집제와 함께 미립자로서 작용하는 음이온성 중합체를 기재하고 있다 미국 특허 제5,167,766호는 제지 공정 중에 미립자로서 하전된 유기 중합체 마이크로비드의 사용을 교시하고 있다.
미립자 시스템은 일반적으로 양이온 응고제 및 미세 미립자 재료가 있든 없든 중합체 응집제를 포함한다. 미세 미립자 재료는 응집제의 효율을 개선시키고/시키거나 더 작고 더 균일한 솜상 침전물이 제조될 수 있게 한다.
종이 중의 습윤 강도를 위해 멜라민-포름알데히드(MF) 산 콜로이드를 사용하는 것은 널리 알려져 있다. 문헌[TAPPI Monograph No. 29 "Wet Strength in Paper and Paperboard", C.S. Maxwell, J.P. Weidner 편집] 참조. 미국 특허 제2,345,543호는 안정한 멜라민-포름알데히드 산 콜로이드의 제조 방법을 기재하고 있다. 미국 특허 제2,485,080호는 요소를 축합 생성물 내로 혼입시키는 방법을 포함한다. 미국 특허 제2,559,220호 및 제2,986,489호는 이들 콜로이드를 사
용하여 종이의 습윤 강도를 증가시키는 방법을 기재하고 있다. 미국 특허 제4,845,148호는 종이의 건조 강도를 증가시키기 위해 아크릴아미드와 함께 아미노-알데히드 산 콜로이드를 사용하는 것을 개시하고 있다. 미국 특허 제5,286,347호는 제지 공정 중에 피치 조절을 위해 멜라민 포름알데히드를 사용하는 것을 기재하고 있다. 미국 특허 제4,461,858호는 종이 중의 습윤 강도를 위해 폴리비닐 알콜-멜라민 포름알데히드 콜로이드 혼합물을 사용하는 것을 기재하고 있다. 미국 특허 제4,009,706호는 멜라민 포름알데히드 콜로이드 및 음이온성 고분자량 중합체를 사용하여 원당을 응집시키는 방법을 교시하고 있다.
제지 기계의 더 양호한 작동능을 얻고/얻거나 특정 목적으로 사용되는 종이의 성질, 예컨대, 보다 양호한 인쇄능 또는 개선된 표면 강도를 위해 개선된 시트 형성을 얻기 위해 제지 밀에 사용하도록 현재 이용 가능한 여러 가지 미립자 시스템에도 불구하고, 제지 공정 중에 배수 및 보유를 개선시키고 형성된 시트에서의 시트 형성 특성을 개선시키기 위한 미립자 시스템에 대한 매우 현실적이고 실질적인 필요성이 존재하고 있다.
(발명의 개요)
본 발명은 이러한 상기 필요성을 충족시킨다. 본 발명은 제지 공정에서 보유 및 배수 조제로서 사용되는 미립자 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 제1 측면은, 종이 공급액에 고분자량 중합체 응집제 및 무기 미립자 재료를 포함하는 보유 및/또는 배수 조제로서 미립자 시스템을 첨가하는 단계를 포함하는 제지 방법인데, 여기서, 무기 미립자 재료는 수용성 중합체 또는 공중합체 수용액으로 이루어진 산성 콜로이드를 포함한다.
본 발명의 제2 측면은, 보유 및/또는 배수 조제로서 종이 공급액에 첨가되는 미립자 시스템인데, 미립자 시스템은 고분자량 중합체 응집제 및 무기 미립자 재료를 포함하고, 무기 미립자 재료는 수용성 중합체 또는 공중합체 수용액으로 이루어진 산성 콜로이드를 포함한다.
본 발명의 제3 측면은, 보유, 배수 및 형성 분야에서 개선된 성질을 가진 종이 또는 판지 제품인데, 종이 또는 판지 제품은 미립자 시스템을 수성 셀룰로스 종이 공급액에 첨가하여 제조되며, 여기서, 미립자 시스템은 고분자량 중합체 응집제 및 무기 미립자 재료를 포함하고, 무기 미립자 재료는 수용성 중합체 또는 공중합체 수용액으로 이루어진 산성 콜로이드를 포함한다.
본 발명의 제4의 측면은 하기 (a)~(d) 단계를 포함하는 수성 셀룰로스 종이 공급액을 형성함으로써 종이 또는 판지를 제조하는 방법을 포함한다:
(a) 종이 공급액의 묽은 모액 흐름에 제1 전단 단계 후에 고분자량 중합체 응집제를 첨가하는 단계,
(b) 적어도 제2 고전단 단계 후에 수용성 중합체 또는 공중합체 수용액으로 이루어진 산성 콜로이드를 포함하는 무기 미립자 재료를 첨가하는 단계;
(c) 종이 공급액을 배수시켜 시트를 형성하는 단계; 및
(d) 시트를 건조시키는 단계.
본 발명의 여러 가지 측면 및 바람직한 양태에서, 산성 콜로이드는 멜라민 알데히드, 우레아 알데히드 및 멜라민-우레아 알데히드로 구성된 군에서 선택되는 수용성 중합체 수용액으로 이루어지고, 알데히드는 하기 화학식과 같다:
상기 화학식에서, R1은 직쇄 및 분지형 C1-4알킬로 구성된 군에서 선택된다. 산성 콜로이드는 모액 또는 공급액 중 고형분의 건조 중량을 기준으로 약 0.0005 중량% 내지 약 0.5 중량%의 양으로 모액 또는 공급액에 존재한다. 알데히드는 포름알데히드이고 산성 콜로이드는 멜라민 포름알데히드가 바람직한데, 선형 또는 분지형 알콜로 에테르화할 수 있다.
고분자량(HMW) 중합체 응집제는 공급액 중 고형분의 건조 중량을 기준으로 약 0.0025 중량% 내지 약 1.0 중량%의 양으로 존재한다. 고전하 밀도의 양이온 응고제를 제1 전단 단계 전에 모액 또는 공급액에 첨가하거나, 일부 예에서는 산성 콜로이드의 첨가 전후에 첨가할 수도 있다. 한편, 산성 콜로이드 및/또는 응집제를 HMW 응집제 및/또는 응고제 이전에 및/또는 제1 전단 단계 전에 모액 또는 공급액에 첨가할 수 있다.
본 발명은 보유, 배수 및 시트 형성 분야에서 개선된 성질을 가진 제지 제품, 즉, 종이 또는 판지의 제조 공정에 조제로서 사용하기 위한 개선된 미립자 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 미립자로서 산성 콜로이드를 포함하는 미립자 시스템 또는 이 시스템의 무기 미립 재료에 관한 것이다.
도 1은 바람직한 형태의 본 발명의 미립자 시스템의 성분들의 첨가점과 통상의 제지 기계의 부분을 예시한 것이다.
(발명의 상세한 설명)
본 발명은 산 및 알칼리 미세 종이의 제지 공정에서 제지 기계의 습성단에 구체적으로 사용하기 위한 보유/배수/형성(R/D/F) 조제로서 사용되는 미립자 시스템에 관한 것이다.
본원에 사용된 "종이"라는 용어는 종이 시트, 종이판 등을 포함하는 셀룰로스 시트 재료를 포함하는 제품을 포함한다.
본 발명의 "미립자 시스템"이란 용어는 응집제로서 사용된 하나 이상의 친수성 중합체와, 시스템내 미립자 및 아마도 응고제인 하나 이상의 무기 미립자 재료의 배합물을 말한다. 본 발명에서, 미립자 또는 무기 미립자 재료는 산성 콜로이드이다. 이 배합물의 성분들은 함께 모액 또는 공급액에 첨가하여 처리할 수 있으나, 바람직하게는 후술하는 방법 및 순서로 별개로 첨가한다.
본 발명은 통상의 제지 기계를 사용하여 수행할 수 있다. 통상의 관행에 따르면, 배수되어 종이 시트를 형성하는 공급액 또는 "묽은 모액"은 종종 혼합 용기에서 안료 또는 충전재, 적당한 섬유, 특정 목적의 강화제 및/또는 기타 첨가제와 재순환되는 물일 수 있는 물을 혼합함으로써 제조되는 것이 통상적인 진한 모액을 희석하여 제조된다. 묽은 모액은 통상의 방법으로, 예컨대, 와류 클리너를 사용하여 세정할 수 있다. 통상 묽은 모액은 센트리스크린을 통과시켜 세정한다. 묽은 모액은 통상 팬 펌프로 알려진 하나 이상의 원심분리 펌프에 의해 제지 기계를 따라펌핑된다. 예컨대, 묽은 모액은 제1 팬 펌프에 의해 센트리스크린으로 펌핑될 수 있다. 진한 모액은 상기 제1 팬 펌프로의 유입 지점 이전에 또는 제1 팬 펌프로 가기 전에, 예컨대, 진한 모액 및 희석수를 혼합 펌프를 통과시킴으로써 물에 의해 희석하여 묽은 모액을 형성할 수 있다. 묽은 모액은 제2 센트리스크린 또는 압력 스크린을 통과시켜 추가로 세정하고, 제지 기계의 시트 형성 공정 전에 헤드 박스를 통과시킬 수 있다.
시트 형성 공정은 임의의 통상의 종이 또는 판지 형성 기계, 예컨대, 평평한 와이어 장망 초지기, 쌍 와이어 형성기, 또는 대형 용기 형성기 또는 이들 형성 기계의 임의의 조합을 사용하여 수행할 수 있다. 제지 기계로의 접근 시스템은 도 1에 도시한 부품을 포함할 수 있다. 이들 부품으로는 팬 펌프(1), 압력 스크린(2) 및 헤드박스(3)가 있다. 진한 모액은 진한 모액 및 희석수를 혼합 펌프(도시하지 않음)를 통과시킴으로써 물에 의해 희석하여 팬 펌프(1) 내로 유입시키기 전에 묽은 모액을 만든다. 묽은 모액은 압력 스크린(2)을 통과시켜 오염물을 제거하고, 압력 스크린(2)을 떠나는 묽은 모액은 시트 형성 전에 헤드박스(3)로 통과시킨다.
도 1은 또한 본 발명의 미립자 시스템의 성분에 대한 바람직한 첨가 지점을 예시한다. 응고제는 묽은 모액을 팬 펌프(1)에 통과시키기 전에 묽은 모액에 통과시키는 것이 바람직한데, 도 1에서 이동은 화살표(4)로 나타내고, 첨가는 화살표(5)로 나타낸다. 응집제는 그것이 화살표(6)로 나타낸 바와 같이 팬 펌프(1)를 떠남에 따라 묽은 모액에 첨가되고, 묽은 모액이 화살표(7)로 나타낸 바와 같이 압력 스크린(2)을 떠남에 따라 산성 콜로이드를 포함하는 미립자 미립 재료가 묽은모액에 첨가된다. 팬 펌프(1) 및 압력 스크린(2)은 제지 기계에서 고전단 단계를 생성시킨다.
본 발명에서, 미립자 시스템의 고분자량(HMW) 응집제 중합체는 묽은 모액이 고전단의 마지막 지점에 도달하기 전에 첨가되는 것이 바람직하고, 생성되는 묽은 모액은 본 발명의 미립자 시스템의 산성 콜로이드 재료를 첨가하기 전에 고전단의 마지막 지점에서 전단되는 것이 바람직하다. 도 1에서, 응집제는 묽은 모액이 압력 스크린(2)을 통해 이동하기 전에 첨가되는 것으로 나타나고, 산성 콜로이드는 모액이 압력 스크린(2)을 통과한 후에 첨가되는 것으로 나타나 있다.
본 발명의 미립자 시스템의 HMW 중합체 응집제는 진한 모액에 보다는 묽은 모액(즉, 고체 함량이 바람직하게는 2 중량% 이하 또는 많아야 3 중량%)에 첨가하는 것이 바람직하다. 따라서, HMW 응집제 중합체는 묽은 모액에 직접 첨가하거나 또는 진한 모액을 묽은 모액으로 전환시키는 데 사용되는 희석수에 첨가할 수 있다.
고분자량 응집제 중합체는 일반적으로 제지 공급액 중에서 고형물, 특히 미세물을 응집시키는 제제를 포함한다. 본원에서 "미세물(fines)"이란 TAPPI 시험 방법 T261 및 T269에 정의된 바와 같은 미세 고형 입자 및 섬유를 의미한다.
모액 또는 공급액 중의 미세물의 응집은 고분자량 중합체 자체에 의해 또는 고전하 밀도 양이온 응고제일 수 있는 응고제 또는 중간 분자량 응집제와 함께 고분자량 중합체에 의해 일어날 수 있다. 미세물의 응집은 형성 종이 시트의 섬유 구조에서 미세물의 보다 양호한 보유도를 제공하여 개선된 탈수 또는 배수를 일으킨다.
고분자량 중합체 응집제는 응집 작용을 바람직하게는 자체적으로 제공하는 중합체이다.
본원에 사용하기에 적합한 고분자량 중합체 응집제의 예는 중량 평균 분자량이 약 100,000 이상, 특히 500,000 이상인 것들이다. 분자량은 약 1,000,000 이상 및 종종 약 5,000,000 이상, 통상, 10,000,000 내지 30,000,000 이상의 범위이다.
이들 중합체는 아크릴아미드 또는 기타 비이온성 단량체의 선형, 분지형, 양이온성, 음이온성, 비이온성, 양쪽성 또는 소수성으로 변형된 중합체일 수 있다.
본 발명에서 종이 공급액에 첨가되는 미립자 시스템의 고분자량 중합체 응집제의 양은 고형물, 특히 종이 공급액 중에 존재하는 미세물을 응집시키는 데 있어 상당한 효과를 제공하기에 충분한 임의의 양일 수 있다. 첨가되는 수용성 응집제 중합체의 총량은 약 0.0025 중량% 내지 약 1.0 중량%, 더 바람직하게는 0.01 중량% 내지 0.2 중량%, 가장 바람직하게는 약 0.0125 중량% 내지 약 0.1 중량%(공급액 중에 존재하는 고형물의 건조 중량을 기준으로 한 중합체의 건조 중량)의 범위일 수 있다. 첨가는 하나 이상의 첨가 지점에서 1회 이상 수행할 수 있고, 고전단 작용을 일으키는 팬 펌프 다음에 묽은 모액 흐름에까지 한번에 수행하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 고분자량 중합체 응집제에 의해 형성된 응집물은 본 발명의 미립자 시스템의 산성 콜로이드의 첨가 전에 전단 작용에 적용시킨다. 이 전단 작용은 고전단 작용을 일으키는 압력 스크린에 의해 유도되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 산성 콜로이드는 수용성 중합체 또는 공중합체 수용액으로 이루어진다. 바람직한 양태에서는, 어떠한 멜라민 알데히드형 중합체 또는 공중합체도 사용할 수 있다. 중합체는 a) 멜라민 또는 치환된 멜라민; 및 b) 하기 화학식을 갖는 알데히드를 사용하여 제조하는 것이 바람직하다:
상기 화학식에서, R1은 직쇄 및 분지형 C1-4알킬로 구성되는 군으로부터 선택된다.
바람직한 알데히드는 메탄알(포름알데히드), 에탄알, 프로판알, 글리옥살 및 글루타르알데히드이고, 가장 바람직한 알데히드는 포름알데히드이다.
상기 성분 a) 대 성분 b)의 몰비는 약 1:1 내지 약 1:10의 범위를 가져야 하며, 바람직한 비는 약 1:3 내지 1:6이다. 가장 바람직한 몰비는 멜라민 또는 그 유도체 약 1몰 대 알데히드 약 3몰이다. 따라서, 가장 바람직한 중합체는 멜라민 및 포름알데히드로부터 제조되며, 멜라민 대 포름알데히드의 몰비는 약 1:3이다.
본 발명의 멜라민 알데히드형 중합체는 물에 불용성이나, 산성 용액 중에 콜로이드성 현탁액으로 유지될 수 있다. 임의의 산 또는 산의 혼화 가능한 배합물을 사용하여 멜라민 알데히드 산 콜로이드를 제조할 수 있지만, 염산이 바람직하다. 산성 현탁액 또는 용액 중의 멜라민 알데히드형 중합체의 활성 함량은 약 0.1% 내지 약 20%, 바람직하게는 1% 내지 약 15%, 가장 바람직하게는 약 4% 내지 약 12%의범위를 가져야 한다. pH는 미세 콜로이드 현탁액 중에서 멜라민 알데히드형 중합체를 유지하기 위해 수성 광물 또는 유기 산을 사용하여 충분히 낮아야, 즉 1.0 내지 2.5이어야 한다.
본 발명에 사용하기에 적합한 우레아 알데히드형 중합체 용액은 알데히드가 상기 정의한 바와 같은 것들, 가장 바람직하게는 우레아-포름알데히드 용액이다. 우레아 대 알데히드의 몰비는 1:1 내지 1:10, 가장 바람직한 비는 1:3 내지 1:6이다.
멜라민 우레아 알데히드 공중합체 용액을 본 발명에 이용할 수도 있다. 이들 용액은 상기한 바와 같은 알데히드 성분, 우레아 및 멜라민 또는 치환된 멜라민으로부터 제조한다. 멜라민-우레아-포름알데히드 공중합체 용액이 바람직하다. 본 발명에 사용하기에 적합한 멜라민-우레아-알데히드 공중합체 용액은 우레아 1 내지 70 몰%, 멜라민 30 내지 99 몰%와, 산성의 수성 매질 중의 합쳐진 멜라민 및 우레아의 각 몰에 대해 알데히드 약 1 내지 4몰을 함유한다. 본 발명에 사용하기 위한 공중합체 용액은 고형분의 범위가 0.1 내지 20%이고, 바람직하게는 1 내지 12%이다.
본 발명의 산성 콜로이드는 멜라민 알데히드를 포함하는 공중합체 및 아멜린-알데히드, 디시안디아미드알데히드, 비구아니딘-알데히드, 우레아포름알데히드 폴리알킬렌 폴리아민 및 폴리우레이도를 포함하는 축합물일 수 있다.
산성 콜로이드는 지정된 알데히드를 아민과 반응시키고, 통상 염산을 사용하는 산성 조건하에서 용액을 숙성시켜서 제조한다. 숙성이 진행됨에 따라, 콜로이드입자는 20 내지 200 Å의 크기로 성장한다. 평균 중합도는 10 내지 20 메틸올화된 멜라민 단위이다. 입자는 양이온 전하를 보유한다. 즉, 2차 아민 단위의 일부가 양성자화된다. 콜로이드 용액은 특징적으로 청색 헤이즈를 나타낸다. 용액은 활성 중합체 8 내지 12%의 농도로 저장된다. 용액은 아민과 알데히드로만 이루어지거나, 그 유도체일 수 있다. 용액은 알콜, 글리콜 또는 기타 히드록실 보유 종과 부분적으로 에테르화될 수 있다. 용액은 멜라민-포름알데히드 및 또 다른 아미노플라스트(에테르화될 수 있음)의 공동 축합물일 수 있다. 용액은 그러한 아미노플라스트의 혼합물일 수 있는데, 이 혼합물을 사용하여 산성 콜로이드를 형성한다. 콜로이드를 형성하는 아미노플라스트는 아크릴아미드, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드 또는 메타크릴아미도프로필 트리메틸암모늄 클로라이드와 같은 에틸렌형 불포화 단량체들의 공중합체일 수 있다. 본 발명에서, 이들 산성 콜로이드는 현재 종이 또는 종이판의 제조와 관련하여 미립자 배수, 보유 및 형성 프로그램의 일부로서 이용되고 있다.
바람직한 양태에서, 산성 콜로이드는 본원에 참고로 인용되는 상기 미국 특허 제5,382,368호에 개시된 것일 수 있다. 종이 공급액에 첨가되는 산성 콜로이드의 양은 종이 모액 또는 공급액에 존재하는 고형분의 건조 중량을 기준으로 약 0.0005 내지 약 0.5 중량%, 바람직하게는 약 0.005 내지 약 0.25 중량%의 범위를 가진다. 이러한 첨가는 하나 이상의 공급점 또는 첨가 지점에서 1회 이상의 횟수로, 그러나 바람직하게는 1회 및 바람직하게는 도 1의 압력 스크린(2) 다음에 및 적어도 압력 스크린(2) 및 헤드박스(3) 사이에서 수행할 수 있다. 본 발명의 미립자 시스템의 산성 콜로이드는 멜라민-포름알데히드 산 콜로이드가 바람직하다.
고분자량(HMW)의 응집제 중합체의 첨가는 일반적으로 중합체가 첨가되는 종이 공급액내 현탁된 고체의 대형 응집물의 형성을 일으킨다. 이들 대형 응집물은 즉시 또는 후속하여 고전단에 의해 분해하여 "미세응집물(microfloc)"로 당해 분야에 알려져 있는 매우 작은 응집물로 만든다. 이러한 "고전단"은 도 1의 압력 스크린(2)을 통해 응집된 공급액을 통과함으로써 유도될 수 있다.
응집제보다 분자량이 일반적으로 더 적은 수용성 중합체를 진한 모액에 첨가하여 응고제로서 이용할 수 있고, 공급액을 팬 펌프(1)을 통과시키기 전에 공급액에 첨가하는 것이 바람직하다. 이러한 응고제는 고전하 밀도의 양이온 중합체인 것이 바람직하다. 예컨대, 응고제 중합체가 질소 함유 양이온 중합체인 경우, 그것은 중합체 1 ㎏당 질소 0.2 이상, 바람직하게는 0.35 이상 및 가장 바람직하게는 0.4 내지 2.5 이상의 당량인 전하 밀도를 가질 수 있다. 중합체가 양이온성 에틸렌형 불포화 단량체와 선택적으로 기타 단량체의 중합에 의해 형성될 때, 양이온성 단량체의 양은 통상 중합체 형성에 사용되는 단량체의 총량을 기준으로 2몰% 이상 및 통상 5몰% 이상, 바람직하게는 약 10몰% 이상이다.
본 발명의 미립자 시스템에는 천연 및 합성의 무기 및 유기 응고제를 사용할 수 있다. 응고제가 양이온성이면, 적합한 양이온성 응고제의 예로는 폴리디알릴디메틸 암모늄 클로라이드(p-DADMAC); 폴리알킬아민; 에피클로로히드린과 디메틸아민 및/또는 암모니아 또는 기타 1차 및 2차 아민의 양이온 중합체; 폴리아미도아민; 비이온성 단량체(예컨대, 아크릴아미드)와 양이온 단량체, 예컨대, DADMAC 또는 아크릴로일옥시에틸트리메틸 암모늄 클로라이드의 공중합체; 우레아/포름알데히드 수지의 시아노구아니딘 변형된 중합체; 멜라민/포름알데히드 중합체; 우레아/포름알데히드 중합체; 폴리에틸렌 이민; 양이온성 전분; 양이온성 알루미늄 염의 단량체 및 중합체; 순 양이온 전하를 보유하는 양쪽성 중합체 ; 및 전술한 응고제의 혼합물이 있다.
모액 또는 공급액에 첨가되는 본 발명의 미립자 시스템의 응고제의 양은 종이 공급액에 존재하는 고형물을 응고시키는 데 있어서 상당한 효과를 제공하기에 충분한 임의의 양일 수 있다. 수용성 응고제 중합체의 총량은 약 0.0025 중량% 내지 1.0 중량%, 더 바람직하게는 약 0.005 중량% 내지 약 0.50 중량%(종이 공급액에 존재하는 고형물의 건조 중량을 기준으로 한 중합체의 건조 중량)의 범위를 가질 수 있다.
중간 분자량(MMW)의 응집제를 양이온성 응고제 대신에 사용하면, 모액을 팬 펌프(1)를 통과시키기 전에 상기 응집제를 첨가할 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 MMW 응집제의 예는 중량 평균 분자량이 500,000으로부터 약 5,000,000 내지 6,000,000의 범위인 것들이다. 이러한 화학적 첨가제는 아크릴아미드 또는 임의의 불포화 단량체의 중합체일 수 있다. 적합한 MMW 응집제로는 펜실베니아주 칼곤 코포레이션에서 시판되는 ECCatTM5000 공중합체를 들 수 있다.
MMW 응집제의 양은 종이 또는 공급액에 존재하는 고형물을 응고시키는 데 있어 상당한 효과를 제공하기에 충분한 임의의 양일 수 있다. MMW 응집제의 총량은공급액에 존재하는 고형물의 건조 중량을 기준으로 약 0.0025 내지 1.0 중량%의 범위일 수 있다. 사용량은 0.01 내지 5.0 lb/톤의 중합체의 범위를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 응고제 또는 MMW 응집제는 팬 펌프(1) 이전에 진한 모액에 첨가할 수 있고, HMW 응집제 중합체는 모액이 팬 펌프(1)를 통과한 후에 묽은 모액에 첨가할 수 있으며, 본 발명의 산성 콜로이드는 모액이 압력 스크린(2)를 통과한 후에 묽은 모액에 첨가할 수 있다. 한편, 상기 화학적 첨가제는 도 1에 나타낸 것과 상이한 순서로 및/또는 상이한 공급 지점에서 모액에 첨가할 수 있다.
초기의 진한 모액은 전통적인 화학 펄프, 예컨대, 표백 및 비표백 설페이트 또는 설파이트 펄프; 기계 펄프, 예컨대, 그라운드우드; 열기계 펄프; 또는 화학-열화학 펄프; 또는 응집 또는 재순환 공정으로부터 재순환되는 펄프, 예컨대, 잉크 제거된 폐지, 섬유 충전재 복합물; 및 이들의 임의의 혼합물과 같은 통상의 제지용 공급액으로부터 제조할 수 있다.
본 발명에 및 최종 종이에 이용된 모액 또는 공급액은 실질적으로 비충전될 수 있거나(예컨대, 최종 종이 중에 충전재 10 중량% 미만 및 일반적으로 5 중량% 미만을 함유함)또는 모액의 고형분의 건조 중량을 기준으로 최고 50%의 양으로 또는 종이의 건조 중량을 기준으로 최고 40%의 양으로 제공될 수 있는 충전재로 충전할 수 있다. 충전재를 사용할 때, 탄산칼슘, 카올린 점토, 하소된 카올린, 이산화티탄 또는 활석과 같은 임의의 통상의 백색 안료 충전재 또는 이들의 배합물이 존재할 수 있다. 충전재(있다면)는 통상의 방법으로 본 발명의 미립자 시스템의 성분의 첨가 전에 모액 내로 도입되는 것이 바람직하다.
본 발명에 이용된 모액 또는 공급액은 로진, 명반, 중성 사이즈 또는 광학적 광택제와 같은 기타 공지의 임의의 첨가제를 포함할 수 있다. 그것은 강화제 또는 결합제를 포함할 수 있고, 예컨대, 양이온성 전분과 같은 전분을 포함할 수 있다. 모액의 pH는 약 4 내지 약 9의 범위인 것이 일반적이다.
섬유, 충전재 및 강화제 또는 명반과 같은 기타 첨가제의 양은 모두 통상적이다. 통상, 묽은 모액은 고형분 함량이 0.1 내지 3 중량%이거나 또는 섬유 함량이 0.1 내지 2 중량%이다. 묽은 모액은 통상 그 고체 함량이 0.1 내지 2 중량%이다. 이러한 비율은 모액 중의 고형물의 건조 중량을 기준으로 한 것이다.
본 발명의 미립자 시스템에 이용된 미립자 미립 물질로 이용되는 산성 콜로이드로는 멜라민-포름알데히드 산 콜로이드 또는 그 유도체가 바람직하다. 산성 콜로이드는 수용성 중합체 또는 공중합체의 수용액으로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 중합체 또는 공중합체는 멜라민 알데히드, 바람직하게는 멜라민 포름알데히드가 바람직하다. 상기 입자들은 제지 공정 중에 수성 펄프 현탁액에 용이하게 분산되어 최종 종이 제품의 표면 특성을 향상시킨다. 상기 입자는 일반적으로 평균 입자 크기가 약 10 내지 약 20 ㎚이다.
본 발명자들은 산성 콜로이드, 즉 멜라민 포름알데히드는 응집제 및 응고제와 함께 배수 및 보유도를 증가시킬 수 있고, 제지 공정에서 시트 형성을 개선한다는 것을 발견하였다.
(실험)
하기 실시예들은 본 발명을 보다 상세히 입증하는 것이며, 본 발명의 범위를어떤 식으로든지 제한하고자 하는 것이 아니다. 실시예들에서, 멜라민 포름알데히드는 미립자로서의 콜로이드성 실리카와 비교되는 것이다. 양이온성 전분은 양이온성 응고제로서 사용하여 이들 실시예에서는, 다음 제품을 사용하였다:
음이온성 응집제- 칼곤 코포레이션(펜실베니아주 피츠버그)에서 시판되는 28 중량%의 활성 음이온성 아크릴아미드-아크릴산 공중합체. 아크릴아미드 약 70 중량%와 아크릴산 약 30 중량%를 포함함.
멜라민-포름알데히드(MF) 산 콜로이드- 칼곤 코포레이션(펜실베니아주 피츠버그)에서 시판되는 8% 활성 용액.
콜로이드성 실리카- 날코(일리노이주 네이퍼빌)에서 시판되는 15% 활성 용액.
카비탈 60- ECC 인터내셔널 인코포레이티드에서 시판되는 무수의 분쇄된 탄산칼슘.
스타록(StalokR) 400 및 인터본드 C- A.E. 스테일리에서 시판되는 양이온성 전분(스타록은 A.E. 스테일리의 연방 등록 상표임).
허콘(Hercon) 70- 허큘레스 인코포레이티드에서 시판되는 AKD(알킬케텐 이량체) 크기.
실시예 1~23: 알칼리 미세 종이 공급액
공급액 제조
합성 알칼리 종이 공급액을 제조하고 배수 및 보유 시험과 핸드시트의 제조에 사용하였다. 다음 성분들을 사용하였다:
섬유: 50/50 중량%의 표백된 하드우드 크라프트/표백된 소프트우드 크라프트
충전재: 50/50 중량%의 분쇄된 탄산칼슘(카비탈 60)/침전된 탄산칼슘.
충전재 적재량: 섬유 고형물을 기준으로 20 중량%.
전분: 섬유 고형물을 기준으로 0.5 중량%.
크기: 0.25 중량%의 허콘 70(AKD)
무수 랩(lap) 펄프를 미지근한 물에 10분 동안 침지시키고, 고형물 2 중량%의 컨시스턴시로 물에 희석시키고, 정제하거나 실험실 규모의 Voith Allis Valley 고해기(叩解機)를 사용하여 카나다 표준형 여수도(Canadian Standard Freeness; CSF) 590 ㎖로 고해하였다. 전분, 사이즈 및 충전재를 정제된 펄프 슬러리에 이 순서로 첨가하였다. 펄프 슬러리의 pH는 통상 7.5 ± 0.3이었다. 펄프 슬러리는 수돗물로 추가로 희석하여 약 1.0 중량%의 컨시스턴시로 만들어서 시험용 묽은 모액을 형성하였다. 공급액은 인쇄 및 필기 등급의 종이를 만드는 데 사용되는 통상의 알칼리 미세 종이 공급물의 대표적인 것이고, 실시예 1 내지 23에 사용하였다.
배수 시험 절차
1. 헤드박스 컨시스턴시가 1 중량%인 공급액 200 ㎖(고형분 2g)을 사각 혼합 단지에 붓고, 수돗물로 500 ㎖까지 희석하였다.
2. 2차 팬 펌프 유입구, 팬 펌프 유출구 및 압력 스크린 유출구로의 화학적 첨가를 흉내내는 다음 혼합 시간(초) 및 속도(rpm) 하에 표준 브리트 자 스타일의 프로펠러 믹서(직경 1 인치)를 사용하여 상기 내용물을 혼합하였다:
시간 속도(rpm) 첨가제 공급점
t01200 전분 팬앞
t101200 응집제 스크린앞
t20600 산성 콜로이드 스크린 뒤
t30정지.
3. 혼합 단지 중의 내용물을 100 메시 스크린을 사용하여 바닥에 고정된 500 ㎖ 등급의 배수관으로 옮겼다. 배수관은 5번 뒤집어서 모액이 균질하게 하였다. 관의 바닥 마개를 제거하고 용출 부피 100, 200 및 300 ㎖에 대한 용출 시간을 측정하였다. 비처리된 모액 기준에 대한 300 ㎖ 부피의 용출 시간은 60초보다는 더 큰 것이 바람직하다.
4. 처리에 의해 제공되는 배수의 개선율은 미처리된 기준 샘플에 대한 배수 시간을 기준으로 다음과 같이 계산하였다:
배수 개선율(%) = (비처리한 경우의 배수 시간(s)-처리한 경우의 배수 시간(s))/비처리한 경우의 배수 시간(s) x 100%.
배수관 시험에 대한 결과는 표 1에 제시되어 있다.
보유율 시험 절차(FPR, FPAR, FPFR)-TAPPI 시험 방법 T269
1. 헤드박스 컨시스턴시(1.0%)인 공급액 500 ㎖를, 모액을 1200 rpm으로 교반하면서 70 메시 스크린을 사용하여 브리트 자 내로 부었다.
2. 혼합 시간/속도(초/rpm) 시퀀스는 화학적 첨가 지점을 흉내내기 위해 상기 배수 시험 절차에 사용된 것과 유사하였으나, 다음과 같이 변형하였다: t에서, 바닥 정지 콕을 열고 용출액의 처음 100 ㎖을 수집하였다.
3. 이 용출액을 워트먼 4번 여과지를 통해 여과시키고, 105℃에서 건조하였다.
4. 패드를 600℃에서 2 시간 동안 연소시켜 재의 보유도를 측정하였다.
보유 시험에 대한 결과는 표 2 및 3에 제시한다.
핸드 시트 제조 및 시험
노블 & 우드 핸드 시트 몰드를 사용하여 평방 미터 기준 중량당 70g의 핸드시트를 제조하였다. 이 장치는 20 ㎝ x 20 ㎝의 사각 핸드시트를 생성시킨다. 핸드 시트의 제조에 사용된 혼합 시간/속도(초/rpm) 시퀀스는 배수 시험 절차에 사용된 시퀀스와 동일하였다. 처리된 공급액 샘플은 노블 & 우드 핸드시트 기계의 데클 박스 내로 부었고, 시트는 당업자에게 널리 알려진 표준 기법을 이용하여 제조하였다.
시트 성질
시트 형성은 MK 시스템즈 포메이션 테스터, 모델 M/K95OR를 사용하여 핸드시트 상에서 측정하였다.
실시예 1~8: 배수
표 1의 데이터는 본 발명의 미립자 시스템에서 산성 콜로이드로서 음이온성 HMW 응집제 및 멜라민-포름알데히드(MF)와 함께 10 및 20 lbs/톤의 양이온성 전분을 사용할 때 실현되는 배수율의 개선 결과를 나타낸다. 양이온성 전분은 팬 펌프앞에서 공급되고, 음이온성 응집제는 스크린 앞에서 공급되며, MF는 배수 시험 절차에서 혼합 시간 및 속도 시퀀스에 대해 전술한 바와 같이 스크린 뒤에서 공급되었다.
표 1의 데이터는 제지 공정에서 미립자로서 MF를 사용함에 있어서 중요한 발견을 나타낸다. 통상, 콜로이드성 실리카(종래 기술의 미립자)는 종이 제조 시에 효과적인 배수 조제가 될 수 있도록 양이온성 응고제 또는 전분 1 당 10 lb 이상을 필요로 한다. 표 1의 결과는 음이온성 응집제와 함께 멜라민 포름알데히드와 같은 산성 콜로이드의 사용이 제지 공중 정에 제지기에 바람직한 배수 레벨을 어기 위해 페이퍼 밀에 필요한 양이온성 전분 또는 응고제의 양을 감소시킬 수 있음을 나타내는 것 같다. 멜라민 포름알데히드의 더 많은 사용량에서는, 20 lb/톤의 양이온성 전분이 유익할 수 있으나, 배수 레벨은 허용 가능한 "기계상" 시트 형성을 얻기에는 "너무 높은" 것으로 간주될 수 있는 것 같다. 이 데이터는 또한 MF 사용량을 증가시킴으로써 배수 레벨을 바람직한 레벨까지 증가시킬 수 있다는 것도 나타낼 수 있다.
MF 배수
실시예 번호 MF 사용량(lb/톤) 활성 10 lb/톤 전분 배수 개선율(%) 20 lb/톤 전분 배수 개선율(%)
1 0 5 23
2 0.5 26 26
3 1.0 40 37
4 1.5 52 54
5 2.0 60 61
6 3.0 67 74
7 4.0 70 78
8 5.0 72 82
(300 ㎖ 및 0.5 lb/톤의 활성 음이온 응집제에서의 배수 개선율).
하기 실시예 9~14는 미립자 미립 재료로서 현재 존재하는 콜로이드성 실리카와 본 발명의 미립자 미립 재료로서 멜라민 포름알데히드(MF) 사이의 비교 데이터를 나타낸다.
실시예 9~14: 제1 통과 보유도(FPR)
표 2에서, 실시예 9~14는 10 lb/톤의 양이온 전분 및 0.5 lb/톤의 활성 음이온 응집제를 사용할 때 제1 통과 보유도와 관련하여 나타난 사용량에서의 실리카와 비교한 MF로부터 향상된 성능을 입증한다. 보유도는 배수 시험 절차에서 논의한 혼합 시퀀스에 따라 브리트법(TAPPI 시험 방법 T269)을 사용하여 측정하였다.
10 lb/톤의 양이온 전분을 사용한 MF 콜로이드 및 실리카에 대한 제1 통과 보유도
실시예 번호 사용량(lb/톤) 실리카 FPR(%) MF FPR(%)
9 0.0 86.25 86.25
10 0.5 88.18 89.37
11 1.0 88.82 88.38
12 1.5 89.71 90.37
13 2.0 92.13 93.18
14 3.0 93.53 94.35
(0.5 lb/톤의 활성 음이온 응집제)
실시예 15~20: 제1 통과 애쉬 보유도(FPAR)
미크론 크기의 충전재의 보유도 역시 종이 제품의 제조에서 중요한 인자이다. 충전재는 제조 비용을 절감하기 위해, 시트의 광학적 성질을 개선하기 위해 및 제지기의 효율을 증가시키기 위해 시트 중에 보유되어야 한다. 상기 미크론 크기의충전재의 보유도는 제1 통과 애쉬 보유도(FPAR)에 의해 측정한다. 표 3은 10 lb/톤의 양이온 전분 및 0.5 lb/톤의 활성 음이온 응집제를 사용할 때 제시된 사용량에서의 콜로이드성 실리카(종래 기술)와 비교한 MR(본 발명)로부터 향상된 성능을 예시한다.
10 lb/톤의 양이온 전분을 사용한 MF 콜로이드 및 실리카에 대한 제1 통과 애쉬 보유도
실시예 번호 사용량(lb/톤) 실리카 FPAR(%) MF FPAR(%)
15 0.0 59.41 59.41
16 0.5 68.12 73.00
17 1.0 68.77 70.11
18 1.5 71.74 75.88
19 2.0 78.73 84.34
20 3.0 84.79 87.64
(0.5 lb/ㅣ톤의 활성 음이온 응집제)
배수 레벨은 일반적으로 시트의 성질을 희생할 가능성 없이는 증가될 수 없다는 것이 당업자에게는 일반적으로 널리 알려져 있다. 응집 이후에 시트는 일반적으로 불량한 광학적 성질 및/또는 시트 형성을 일으킬 수 있다. 현재의 미립자 시스템은 모액 또는 공급액이 과량의 응집제를 함유하거나 또는 응집제가 모액 또는 공급액에 적절히 도포되지 않거나 제지기의 적당한 공급점에서 도포되지 않으면 심각한 시트 형성을 일으킬 수 있다. 불량하게 형성된 시트는 또한 제지기의 압착부 및/또는 건조부에서 물을 잃는 데(탈수에) 난점을 가질 것이다. 하기 실시예 21~23에서 예시한 바와 같이, 멜라민 포름알데히드의 사용은 시트 형성을 개선시키는 것으로 관찰되었는데, 이는 제지기의 압착부 및/또는 건조부에서 시트의 탈수 공정이종래 기술의 미립자, 예컨대, 콜로이드성 실리카에 비해 개선된다는 것을 의미할 수 있다.
실시예 21~23: 형성
표 4는 시트 형성에서 콜로이드성 실리카를 사용하는 것에 대해 미립자 미립 재료로서 멜라민 포름알데히드(MF)를 사용하는 장점을 예시한다. (형성 지수가 높을수록 시트 형성이 양호해진다). 일반적으로, 고레벨의 배수도는 형성 지수의 큰 감소와 관련이 있다. 실시예 22 및 23에서 보는 바와 같이, 등가의 배수 레벨에서, 멜라민 포름알데히드는 종래 기술의 콜로이드성 실리카보다 더 양호한 시트 형성을 초래하였다.
10 lb/톤의 양이온 전분을 사용한 MF 콜로이드 및 실리카에 대한 등가의 배수도에서의 형성
실시예번호 실리카 사용량(lb/톤) 활성 배수 개선율(%) MK 형성 지수 MF 사용량(lb/톤) 활성 배수 개선율(%) MK 형성 지수
21 0 5 29.2 0 5 29.2
22 1.0 41 22.7 1.0 40 28.2
23 2.0 51 20.5 1.5 52 24.1
(0.5 lb/톤의 활성 음이온 응집제)
본 발명의 구체적인 양태를 예시 목적으로 기술하였지만, 본 발명의 다수의 변형예 및 상세한 예가 첨부하는 특허 청구의 범위에 정의된 본 발명의 범위를 이탈함이 없이 도출될 수 있다는 것이 당업자에게는 명확하다.

Claims (17)

  1. 종이 공급액 중에서 보유 및 배수 조제로서 사용되는 미립자 시스템으로서,
    (a) 상기 공급액중 고형분의 건조 중량을 기준으로 약 0.0025 중량% 내지 약 1.0 중량%의 양으로 존재하는 고분자량 중합체 응집제; 및
    (b) 상기 공급액중 고형분의 건조 중량을 기준으로 약 0.0005 중량% 내지 약 0.5 중량%의 양으로 존재하는 수용성 중합체 또는 공중합체의 수용액으로 이루어진 산성 콜로이드를 포함하는 미립자 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합체가 멜라민 알데히드로 구성된 군에서 선택되며, 멜라민은 치환 또는 비치환된 것이고; 알데히드는 하기 화학식으로 표시되는 것인 미립자 시스템:
    [상기 화학식에서, R1은 직쇄 및 분지형 C1-4알킬로 구성된 군에서 선택된다.]
  3. 제 2 항에 있어서,
    알데히드가 포름알데히드, 에탄알, 프로판알, 글리옥살 및 글루타르알데히드로 구성되는 군에서 선택되는 것인 미립자 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    알데히드가 포름알데히드인 것인 미립자 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용성 중합체가 멜라민-포름알데히드인 것인 미립자 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 멜라민-포름알데히드가 선형 또는 분지형 알콜로 에테르화된 것인 미립자 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 멜라민-포름알데히드가 산성 수성 환경에서 고형분이 8%인 것인 미립자 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 산성 콜로이드는 멜라민-포름알데히드 및 우레아-포름알데히드의 공중합체인 것인 미립자 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 산성 콜로이드가 상기 멜라민 알데히드를 포함하는 공중합체와, 아멜린-알데히드, 디시안디아미드알데히드, 비구아니딘알데히드, 우레아포름알데히드 폴리알킬렌 폴리아민 및 폴리우레이도로 구성된 군에서 선택되는 축합물인 것인 미립자 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 산성 콜로이드가 아민-알데히드형과, 아크릴아미드, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드 및 메타크릴아미도프로필 트리메틸암모늄 클로라이드로 구성된 군에서 선택되는 에틸렌형 불포화 단량체의 공중합체인 것인 미립자 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급액중 고형분의 건조 중량을 기준으로 약 0.005 중량% 내지 약 0.5 중량%의 양으로 존재하는 응고제를 추가로 포함하는 것인 미립자 시스템.
  12. 제 1 항의 미립자 시스템으로 만들어지고, 산성 콜로이드가 멜라민-포름알데히드인 종이 제품.
  13. 제 2 항의 미립자 시스템으로 만들어진 종이 제품.
  14. 종이 제품의 제조 방법으로서,
    (a) 제1 고전단 단계 후에 및 제2 고전단 단계 전에 공급액 중의 고형분의 건조 중량을 기준으로 약 0.0025 내지 약 1.0 중량%의 양으로 고분자량 중합체 응집제를 종이 공급액의 묽은 모액 흐름에 첨가하는 단계; 및
    (b) 상기 제2 고전단 단계 후에 상기 공급액 중의 고형분의 건조 중량을 기준으로 약 0.0005 내지 약 0.5 중량%의 양으로 존재하는 산성 콜로이드를 상기 공급액에 첨가하는 단계를 포함하는 종이 제품의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    (c) 상기 제1 고전단 단계 전에, 상기 공급액 중의 고형분의 건조 중량을 기준으로 약 0.005 내지 약 0.5 중량%의 양으로 응고제를 공급액에 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것인 종이 제품의 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 산성 콜로이드가 멜라민-포름알데히드인 것인 종이 제품의 제조 방법.
  17. 종이 제품의 제조 방법으로서,
    (a) 제1 고전단 단계 후에 및 제2 고전단 단계 전에 공급액 중의 고형분의건조 중량을 기준으로 약 0.0005 내지 약 0.5 중량%의 양으로 존재하는 멜라민 포름알데히드로 이루어진 산성 콜로이드를 종이 공급액의 묽은 모액 흐름에 첨가하는 단계; 및
    (b) 상기 제2 고전단 단계 후에 상기 공급액 중의 고형분의 건조 중량을 기준으로 약 0.0025 내지 약 1.0 중량%의 양으로 고분자량 중합체 응접제를 상기 공급액에 첨가하는 단계를 포함하는 종이 제품의 제조 방법.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MXPA04003942A (es) * 2003-05-05 2007-06-29 German Vergara Lopez Un sistema de retencion y drenaje recomendado para la fabricacion de papel, cartulina, carton y otros productos similares.
US20070133346A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-14 Tommy Jacobson Mixing of chemicals into a thin stock pipe
GB0702248D0 (en) 2007-02-05 2007-03-14 Ciba Sc Holding Ag Manufacture of Filled Paper
GB0702249D0 (en) 2007-02-05 2007-03-14 Ciba Sc Holding Ag Manufacture of paper or paperboard
CN103911902B (zh) * 2013-01-09 2017-11-03 荒川化学工业株式会社 卫生纸添加剂、使用该添加剂的卫生纸制造方法及卫生纸
CN103850150A (zh) * 2014-03-27 2014-06-11 潍坊恒联美林生活用纸有限公司 一种工业无尘擦试纸制造工艺
CN116334946A (zh) * 2022-09-22 2023-06-27 苏州赛维科环保技术服务有限公司 一种改善的废纸抄造系统及其抄造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2485080A (en) * 1944-01-04 1949-10-18 American Cyanamid Co Colloidal melamine-urea-formaldehyde copolymer solutions
US4385961A (en) * 1981-02-26 1983-05-31 Eka Aktiebolag Papermaking
US4795531A (en) * 1987-09-22 1989-01-03 Nalco Chemical Company Method for dewatering paper
US5382378A (en) * 1993-02-10 1995-01-17 Calgon Corporation Composition useful for treating suspended solids and color bodies in water systems
GB9410920D0 (en) * 1994-06-01 1994-07-20 Allied Colloids Ltd Manufacture of paper

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