KR20020060204A - Cationically modified polysaccharides - Google Patents

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KR20020060204A
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KR1020027004984A
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브알바낙마이클디
톰슨쉐리엘
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오그덴 브라이언 씨
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Abstract

본 발명은 표면 전하가 증대된 변성 다당류를 제공하고 있다. 상기 다당류는 양이온 폴리머, 바람직하게는 폴리 사차 아민을 포함하도록 변성되어, 약 +5 내지 약 +20 mV의 표면 전하를 갖는다. 상기 변성 다당류는 이롭게도 증대된 보유율을 가지고 제지용 완성 지료 안에 혼입될 수 있다.The present invention provides a modified polysaccharide having an increased surface charge. The polysaccharide is modified to include a cationic polymer, preferably poly quaternary amine, having a surface charge of about +5 to about +20 mV. The denatured polysaccharides can advantageously be incorporated into papermaking finished stocks with increased retention.

Description

양이온성으로 변성된 다당류{CATIONICALLY MODIFIED POLYSACCHARIDES}Cationicly modified polysaccharides {CATIONICALLY MODIFIED POLYSACCHARIDES}

종이 제조에 있어서 한 가지 목표는 최종 제품에서 충전제의 양을 늘려 상대적으로 비싼 성분인 섬유의 양을 줄이는 것이다. 충전제의 양을 늘리는 것은 종이의 사이징(sizing) 및 다른 필수적인 특성에 대해서 나쁜 영향을 주지 말아야 한다. 충전제들 중에서 전분은 낮은 원가와 유용성으로 인해 관심을 끈다. 일반적으로, 변성되지 않은 생전분은 섬유 및 보유 보조제(retention aids)와의 효과적인 상호작용이 부족하여 제지용 완성 지료(furnishes)에서 잘 보유되지 않는다. 이러한 결점에도 불구하고, 제지공정에서 충전제로서 전분을 활용하는 방법들이 고안되어 왔다.One goal in paper manufacturing is to increase the amount of filler in the final product to reduce the amount of fiber, a relatively expensive component. Increasing the amount of filler should not adversely affect the sizing and other essential properties of the paper. Of the fillers, starch is of interest due to its low cost and availability. Generally, undenatured raw starch is poorly retained in paper finishes due to lack of effective interaction with fibers and retention aids. Despite these drawbacks, methods have been devised to utilize starch as filler in the papermaking process.

대부분의 종이 및 판지 제조에 있어서, 전분은 완전히 가열되어(cooked) 사이즈 프레스(size press)에서 사용된다. 사이즈 프레스 전분은 향상된 인쇄, 강성, 결합, 더스팅(dusting), 표면 피크(surface pick) 등과 같은 종이나 판지에 바람직한 특성을 제공하는 첨가물들을 포함할 수 있다. 양이온 전분은 전형적으로 제지기 습단(wet end)에서 첨가되어 종이의 강도 특성과 미세 입자 보유성을 향상시킬 수있다. 다른 합성 폴리머는 양이온 전분과 화합되어 전반적으로 미세 입자 보유성을 향상시킬 수 있다.In most paper and cardboard production, the starch is fully cooked and used in a size press. Size press starches may include additives that provide desirable properties for paper or paperboard, such as improved printing, rigidity, bonding, dusting, surface picks, and the like. Cationic starch can typically be added at the paper machine wet end to improve the strength properties and fine particle retention of the paper. Other synthetic polymers can be combined with cationic starch to improve overall fine particle retention.

가열되지도 않고 변성되지도 않은 생전분 입자는 허용되지 않는 정도의 낮은 보유성으로 인하여 제지기의 습단에 첨가되지 않는다. 생전분은 물과 섞일 때 영에 가까운 입자 표면 전하를 갖는다. 이와 같은 표면 전하의 부족으로 하전된 보유 보조제 및/또는 섬유와의 상호작용이 약하게 된다. 강한 상호작용(예, 화학적 부착) 없이는, 전분이 제지 시스템에서 잘 보유될 수 없다. 전분 입자의 기계적인 여과로 섬유상 웹에서 전분을 얼마간 보유할 수 있지만, 그런 보유는 특별한 타입의 헤드박스 배열을 필요로 한다.Raw starch particles that are neither heated nor denatured are added to the wet end of the paper machine due to unacceptably low retention. Raw starch has a near zero particle surface charge when mixed with water. This lack of surface charge results in weak interactions with charged retention aids and / or fibers. Without strong interactions (eg chemical adhesion), starch cannot be well retained in the papermaking system. Mechanical filtration of starch particles can retain some of the starch in the fibrous web, but such retention requires a special type of headbox arrangement.

하지만, 표면 전하를 생전분 입자에 가함으로써, 웹에서 전분 보유성을 매우 효과적으로 증가시킬 수 있다. 그러한 전분 보유성 증가는 하전된 전분 입자와 섬유 표면 사이에서 다리 걸친 부착(bridging attachment)을 형성하는 보유 보조제의 사용을 통해 달성된다. 전하를 생전분에 가하는 것은 전분으로의 특정 작용기, 예를 들어, 사차 아민기의 공유적 부착을 통한 전분의 화학 변성에 의해 이미 달성되었다. 종이 제조에 있어서, 이들 화학 변성된 전분들은 전형적으로 완전히 가열된 다음 제지 기계의 습단에 첨가된다. 그러한 화학 변성 방법은 전분에 상당한 비용을 추가시키고, 더욱이, 가열되지 않은 전분의 보유성을 변성되지 않은 생전분의 보유성보다 훨씬 더 개선시키기에 충분한 표면 전하를 가진 전분을 만들지 못한다.However, by applying surface charge to the raw starch particles, starch retention in the web can be increased very effectively. Such increased starch retention is achieved through the use of retention aids that form a bridging attachment between the charged starch particles and the fiber surface. The application of charge to raw starch has already been achieved by chemical modification of starch through covalent attachment of certain functional groups to the starch, for example quaternary amine groups. In paper making, these chemically modified starches are typically fully heated and then added to the wet end of the paper machine. Such chemical denaturation methods add significant cost to starch and, moreover, do not produce starch with sufficient surface charge to improve the retention of unheated starch much more than the retention of unmodified raw starch.

따라서, 종이 제조 방법에서 사용하기 위한 경제적이며, 사이징에 나쁜 영향을 주지 않으면서도 입자 보유성의 증가를 고려한 충전제에 대한 필요성이 존재한다. 증가된 보유성을 가지며, 부가적으로, 충전제가 혼입되는 종이 제품들에 강도를 제공하는 충전제들에 대한 필요성 또한 존재한다. 본 발명은 이들 필요성을 충족시키려고 노력하며 그 이상의 관련 이점을 제공한다.Thus, there is a need for fillers that are economical for use in papermaking processes and allow for increased particle retention without adversely affecting sizing. There is also a need for fillers that have increased retention and additionally provide strength to paper products into which the filler is incorporated. The present invention seeks to meet these needs and provides further related advantages.

본 발명은 종이 및 판지 제품용 충전 및 강화제로서의 변성 다당류에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 표면 전하가 증대된 변성 다당류에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to modified polysaccharides as fillers and reinforcements for paper and cardboard products, and more particularly to modified polysaccharides with increased surface charge.

본 발명에 대해서 상술한 측면들과 많은 부수적인 이점들은 하기 상세한 설명에 대한 참고에 의해 보다 잘 이해되지만, 첨부 도면과 함께 설명될 때 보다 용이하게 이해될 것이다.The above-described aspects and many attendant advantages of the present invention are better understood by reference to the following detailed description, which will be more readily understood when explained in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따라 형성된 대표적인 변성 다당류의 개략도이다.1 is a schematic of representative modified polysaccharides formed in accordance with the present invention.

본 발명의 한 가지 측면에서는 표면 전하가 증대된 변성 다당류가 제공된다. 본 발명의 다당류는 양이온 폴리머를 포함하도록 변성된 다당류이다. 본 발명에 따라 형성된 변성 전분은 약 +5에서 약 +20 mV까지의 표면 전하를 갖는다. 상기 변성 다당류는 바람직하게 강화된 보유성을 가지면서 제지용 완성 지료에 혼입될 수 있다.In one aspect of the invention there is provided a modified polysaccharide with increased surface charge. The polysaccharide of the present invention is a polysaccharide modified to include a cationic polymer. The modified starch formed according to the present invention has a surface charge from about +5 to about +20 mV. The modified polysaccharide may be incorporated into a papermaking finish while preferably having enhanced retention.

본 발명의 다른 측면에서는 표면 전하가 증대된 변성 다당류를 포함하는 종이 제품이 제공된다. 변성 다당류를 포함하는 종이 제품은 구성은 유사하나 변성 다당류를 포함하지 않는 종이 제품과 비교해서 증가된 강도를 갖는다. 하나의 실시예에서, 종이 제품은 셀룰로오스 섬유 및 변성 다당류를 포함한다. 다른 실시예에서, 종이 제품은 섬유에 대한 변성 다당류의 보유성을 강화시키는 보유 보조제를 더 포함한다. 상기 보유 보조제는 양이나 음으로 하전된 보유 보조제 중 어느 하나일 수 있다.In another aspect of the present invention, a paper product is provided comprising a modified polysaccharide having an enhanced surface charge. Paper products comprising modified polysaccharides have similar strengths but have increased strength compared to paper products that do not contain modified polysaccharides. In one embodiment, the paper product includes cellulose fibers and modified polysaccharides. In another embodiment, the paper product further comprises a retention aid that enhances the retention of modified polysaccharides for the fibers. The retention aid can be any of a positive or negatively charged retention aid.

본 발명의 또 다른 측면에서는 표면 전하가 증대된 변성 다당류의 형성 방법 및 변성된 다당류의 혼입을 통해 충전제 보전성 및 강도가 증가된 종이 제품의 형성 방법이 제공된다.In another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a modified polysaccharide having an increased surface charge and a method of forming a paper product having increased filler integrity and strength through incorporation of the modified polysaccharide.

본 발명의 한 가지 측면에서는 표면 전하가 증대된 다당류가 제공된다. 상기 다당류는 다당류 표면에 양전하를 제공하는 양이온 첨가제를 포함하도록 변성되어 있다. 본 명세서에 사용되는 "다당류" 및 "전분"이란 용어는 바꾸어 사용될 수 있고, "변성 전분" 및 "변성 다당류"란 용어는 본 발명에 따라 형성되어 표면 전하가 증대된 다당류를 말한다.In one aspect of the invention there is provided a polysaccharide with enhanced surface charge. The polysaccharide is modified to include a cationic additive that provides a positive charge on the surface of the polysaccharide. As used herein, the terms "polysaccharide" and "starch" may be used interchangeably, and the terms "modified starch" and "modified polysaccharide" refer to polysaccharides formed according to the present invention with increased surface charge.

적당한 양이온 첨가제는 전분과 불가역적으로 및/또는 강하게 연결될 수 있고, 전분과 연결되었을 때, 표면 전하를 증대시킬 수 있는 재료를 포함한다. 양이온 첨가제는 양이온 유기 고분자 전해질 및 폴리머를 포함한다. 바람직하게, 양이온 첨가제는 폴리 사차 아민과 같은 양이온 폴리머를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 양이온 첨가제는 분자량이 비교적 낮고, 양으로 많이 하전된 폴리 사차 아민으로, 이는 몰 당 약 1,000,000 내지 5,000,000 g이고, g 당 약 3 meq (milliequivalents)의 사차 아민의 범위에서 분자량을 갖는다. 그러한 폴리 사차 아민은 일리노이주 네이퍼빌에 있는 날코 케미컬사(Nalco Chemical Co.)에서 나오는 명칭 Nalco 7527로 시중에서 입수가능하다. 양이온 첨가제는 건조 상태를 기준으로 전분 1톤 당 약 1 내지 약 15 lb의 양으로 전분 위에 존재하고, 바람직하게는전분 1톤 당 약 5 lb의 양으로 존재한다.Suitable cationic additives include materials that can be irreversibly and / or strongly connected to starch and, when connected to starch, can increase surface charge. Cationic additives include cationic organic polyelectrolytes and polymers. Preferably, the cationic additive comprises a cationic polymer such as poly quaternary amine. In a preferred embodiment, the cationic additive is a relatively low molecular weight, positively charged poly quaternary amine, which is about 1,000,000 to 5,000,000 g per mole and has a molecular weight in the range of about 3 meq (milliequivalents) per gram. . Such poly quaternary amines are commercially available under the name Nalco 7527 from Nalco Chemical Co., Naperville, Illinois. The cationic additive is present on the starch in an amount of about 1 to about 15 lbs per ton of starch, based on the dry state, preferably in an amount of about 5 lbs per ton of starch.

본 발명의 변성 전분을 형성하는데 유용한 다른 양이온 첨가제로는 양이온성 폴리아크릴아미드, 황산 알루미늄, 키토산, 폴리아민, 폴리아미도아민, 폴리에틸렌이민, 폴리아미드-에피클로로히드린 (PAE), 폴리알킬렌 폴리아민-에피클로로히드린 (PAPAE), 및 아민 폴리머-에피클로로히드린 (APE)이 포함된다.Other cationic additives useful for forming modified starch of the present invention include cationic polyacrylamide, aluminum sulfate, chitosan, polyamine, polyamidoamine, polyethyleneimine, polyamide-epichlorohydrin (PAE), polyalkylene polyamine- Epichlorohydrin (PAPAE), and amine polymer-epichlorohydrin (APE).

본 발명에 따라 형성된 변성 전분은 제타 전위 측정에 의해 정해진 바와 같이 약 +1 mV 내지 약 +100 mV의 범위, 바람직하게는 약 +5 내지 약 +20 mV의 범위에서 표면 전하를 가진다.The modified starch formed according to the present invention has a surface charge in the range of about +1 mV to about +100 mV, preferably in the range of about +5 to about +20 mV, as determined by zeta potential measurement.

다양한 원료로부터 나온 전분들을 변성시켜 표면 전하가 증대된 전분을 제공할 수 있다. 적당한 전분은 여러 원료들 중에서 특히 옥수수, 감자, 타피오카, 완두 및 밀에서 얻을 수 있다.Starches from various raw materials can be modified to provide starch with increased surface charge. Suitable starch can be obtained, among other raw materials, in particular corn, potatoes, tapioca, peas and wheat.

본 발명의 변성 전분은 가열되지 않은 생전분 및 양이온 첨가제와 물의 슬러리로부터 형성될 수 있다. 하나의 실시예에서는 가열되지 않은 생전분을 pH 10인 물에 첨가하여 약 7% 고형분을 가진 슬러리를 마련한다. 전분은 알칼리 용액에서 팽창하여 우유같은 페이스트로 보여진다. 비록 팽창 현상이 발생하지만, 전분은 별개의 입자의 형태로 남아있는다. 하지만, 더 높은 pH에서, 전분은 변성(즉, 화학적 가열)의 결과로 겔이 될 수 있다. 변성 전분이 형성되는 동안 젤라틴화는 피해야 한다. 다음 이론에 구속되지 않고, 양이온 첨가제는 팽창된 전분 입자의 표면 안으로 확산되어 표면이 하전된 입자를 제공한다는 것을 제안한다. 이어서 상기 양이온 첨가제는 양이온 첨가제로 처리된 전분 슬러리의 pH를 약 중성 pH로 조정할 때 전분 입자안에 붙들리게 된다. 양이온 첨가제가 첨가될 때, 전분의 외형은 우유같은 페이스트에서 모래같은 과립상 입자로 변한다. 택일적으로, 다른 실시예에서는 약 pH 7의 전분 슬러리에 양이온 첨가제를 첨가함으로써 변성 전분이 형성될 수 있다. 비록 중성 pH에서 팽창되는 양은 알칼리성 pH에서 발생하는 것보다 적지만, 표면 전하가 증대된 변성 전분을 제공하기에 충분히 팽창한다. 바람직한 실시예에서, 변성 다당류는 과립상 다당류이다.The modified starch of the present invention may be formed from a slurry of unheated raw starch and cationic additives and water. In one embodiment, unheated raw starch is added to water at pH 10 to prepare a slurry having about 7% solids. Starch expands in alkaline solution and appears to be a milky paste. Although expansion occurs, starch remains in the form of discrete particles. However, at higher pH, the starch can become a gel as a result of denaturation (ie chemical heating). Gelatinization should be avoided while denatured starch is forming. Without being bound by the following theory, it is suggested that the cationic additive diffuses into the surface of the expanded starch particles to provide charged particles. The cationic additive is then held in the starch particles when the pH of the starch slurry treated with the cationic additive is adjusted to about neutral pH. When cationic additives are added, the starch's appearance changes from milky paste to granular granular particles. Alternatively, modified starch can be formed by adding a cationic additive to a starch slurry at about pH 7. Although the amount of expansion at neutral pH is less than that occurring at alkaline pH, it expands sufficiently to provide modified starch with increased surface charge. In a preferred embodiment, the modified polysaccharide is a granular polysaccharide.

본 발명에 따라 형성된 대표적인 전분 입자의 개략도가 도 1에 예시되어 있다. 도 1을 참고하면, 변성 전분 입자(10)는 전분 입자(14)에 붙어있는 양이온 첨가제(12)를 포함하고 있다.A schematic of representative starch particles formed in accordance with the present invention is illustrated in FIG. 1. Referring to FIG. 1, the modified starch particle 10 includes a cationic additive 12 attached to the starch particle 14.

표면 전하가 증대된 대표적인 변성 전분의 제조 및 특성은 실시예 1에 기술되어 있다. 본 발명에 따라 형성되어 표면 전하가 증대된 대표적인 전분 입자의 표면 전하의 측정은 실시예 2에 기술되어 있다.The preparation and properties of representative modified starches with increased surface charge are described in Example 1. The measurement of the surface charge of representative starch particles formed in accordance with the present invention with increased surface charge is described in Example 2.

본 발명의 변성 전분은 바람직하게 제지용 완성 지료 내에 혼입될 수 있다. 아래에 기술된 바와 같이, 변성 전분이 펄프에 강하게 보유됨에 따라 상기 변성 전분은 경제적인 종이 제품용 충전제가 된다. 더욱이, 변성 전분 펄프를 포함한 종이 제품은 강도가 개선되었다.The modified starch of the present invention may preferably be incorporated into a papermaking finished stock. As described below, the modified starch becomes an economical filler for paper products as the modified starch is strongly retained in the pulp. Moreover, paper products containing modified starch pulp have improved strength.

펄프에서 변성 전분의 보유성은 가열되지 않은 생전분에 비해 증가된다. 실시예 3에 기술된 바와 같이, 브리트 자(Britt Jar) 실험은 상기 변성 전분이 종래의 충전제인 침강 탄산칼슘(PCC)에 비해 동일하거나 더 큰 정도로 펄프에 보유될 수 있음을 보여주었다. 일반적으로, 파인 페이퍼 완성 지료(fine paper furnish)의경우, 약 45 % PCC가 보유되는 조건하에서 약 60 내지 약 70 %까지 변성 전분이 보유되었다.The retention of modified starch in pulp is increased compared to raw starch that is not heated. As described in Example 3, Britt Jar experiments showed that the modified starch could be retained in the pulp to the same or greater extent than the precipitated calcium carbonate (PCC), a conventional filler. In general, for fine paper furnish, denatured starch was retained from about 60 to about 70% under conditions of about 45% PCC.

상기 변성 전분은 펄프에 강하게 보유될 수 있어서 충전제 보유성이 높은 종이 제품을 만들 수 있는 펄프를 제공한다. 택일적으로, 변성 전분에 부가하여, 다른 보유 보조제가 펄프에 첨가되어 변성 전분 보유성을 더 증가시킬 수 있다. 상기 보유 보조제로는 제지업계에 공지되어 있는 것들과 하기에 기술된 음이온 및 양이온 보유 보조제들이 포함된다.The modified starch can be strongly retained in the pulp to provide pulp that can make paper products with high filler retention. Alternatively, in addition to modified starch, other retention aids may be added to the pulp to further increase the modified starch retention. Such retention aids include those known in the paper industry and the anion and cation retention aids described below.

음이온 보유 보조제 또는 첨가제는 변성 전분 보유성을 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 음이온 보유 보조제는 음이온 유기 고분자 전해질 및 폴리머를 포함한다. 바람직하게, 음이온 보유 보조제는 음이온 폴리아크릴아미드(APAM) 등과 같은 음이온 폴리머를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 음이온 보유 보조제는 분자량이 비교적 높고, 약간 음으로 하전된 폴리아크릴아미드이다. 바람직한 폴리아크릴아미드는 몰 당 약 8,000,000 내지 약 15,000,000 g 범위에서 분자량을 가지며, 아크릴산(30 몰%)과 아크릴아미드(70 몰%)의 코폴리머이다. 그러한 폴리아크릴아미드는 뉴저지주 웨스트 패터슨에 있는 사이텍 인더스트리스 사(Cytec Industries Inc.)에서 나온 명칭 Accurac 171로 시중에서 입수가능하다. 택일적으로, 음이온 폴리아크릴아미드는 워싱턴시 밴쿠버에 있는 노스웨스트 스페셜티 케미컬스(Northwest Specialty Chemicals)에서 나온 명칭 Nugen 24로 시중에서 입수가능하다. 음이온 보유 보조제는 섬유상 펄프에 섬유 1톤 당 약 0.1 내지 약 3.0 lb, 바람직하게는 섬유 1톤 당 약 0.5 lb의 양으로 존재한다.Anionic retention aids or additives may be used to increase the modified starch retention. Anion retention aids include anionic organic polymer electrolytes and polymers. Preferably, anion retention aids include anionic polymers such as anionic polyacrylamide (APAM) and the like. In a preferred embodiment, the anion retention aid is a relatively high molecular weight, slightly negatively charged polyacrylamide. Preferred polyacrylamides have a molecular weight in the range of about 8,000,000 to about 15,000,000 g per mole, and are copolymers of acrylic acid (30 mol%) and acrylamide (70 mol%). Such polyacrylamides are commercially available under the name Accurac 171 from Cytec Industries Inc., West Paterson, NJ. Alternatively, anionic polyacrylamides are commercially available under the name Nugen 24 from Northwest Specialty Chemicals, Vancouver, Washington. The anion retention aid is present in the fibrous pulp in an amount of about 0.1 to about 3.0 lbs per ton fiber, preferably about 0.5 lbs per ton fiber.

다른 적당한 음이온 보유 보조제로는 고분자량의 음이온 응집제들이 포함된다.Other suitable anion retaining aids include high molecular weight anionic flocculants.

실시예 3에 기술된 바와 같이, 대표적인 음이온 보유 보조제(예, APAM)는 제지 기계의 습단에서 펄프에 첨가되는 것이 바람직하고, 변성 전분의 첨가 전에, 변성 전분의 첨가와 동시에, 또는 변성 전분 첨가 후에 펄프에 첨가될 수 있다. 표 9에 예시된 바와 같이, 가장 큰 보유율(72 중량%)은 APAM을 펄프에 첨가한 다음 변성 전분을 첨가한 경우에 달성되었다. 두 번째로 큰 보유율(58 중량%)은 변성 전분을 펄프에 첨가한 다음 APAM을 첨가한 경우이었다. 이들 양 조건은 전형적인 알칼리성 파인 페이퍼 시스템(45 중량%)보다 더 높은 충전제 보유성을 제공하였다.As described in Example 3, representative anionic retention aids (e.g. APAM) are preferably added to the pulp at the wet end of the papermaking machine, before the addition of the modified starch, simultaneously with the addition of the modified starch, or after the addition of the modified starch. May be added to the pulp. As illustrated in Table 9, the largest retention (72% by weight) was achieved when APAM was added to pulp followed by modified starch. The second largest retention (58 wt%) was when modified starch was added to pulp followed by APAM. Both of these conditions provided higher filler retention than a typical alkaline fine paper system (45 wt.%).

다른 첨가제는 또한 바람직하게 펄프 곁에서의 변성 전분의 보유성을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 양이온 보유 보조제 및 첨가제는 변성 전분에 대한 펄프 보유성을 증가시킬 수 있다. 바람직하게, 양이온 보유 보조제는 양이온 폴리아크릴아미드(CPAM) 등과 같은 양이온 폴리머를 포함하며, 이는 비교적 높은 분자량을 가지며 약간 양이온으로 하전되어 있다. 바람직한 폴리아크릴아미드는 몰 당 약 8,000,000 내지 약 15,000,000 g 범위의 분자량을 가지며, 아크릴아미드(90 몰%)와 사차 아민 모노머(10 몰%)의 코폴리머이다. 그러한 폴리아크릴아미드는 뉴저지주 웨스트 패터슨에 있는 사이텍 인더스트리스 사(Cytec Industries Inc.)에서 나온 명칭 Accurac 182RS로 시중에서 입수가능하다. 양이온 보유 보조제는 섬유상 펄프에 섬유 1톤 당 약 0.1 내지 약 12 lb, 바람직하게는 섬유 1톤 당 약 0.4 내지 약 6 lb의 양으로 존재한다.Other additives may also preferably increase the retention of modified starch near the pulp. For example, cationic retention aids and additives can increase pulp retention for modified starch. Preferably, the cationic retention aid comprises a cationic polymer such as cationic polyacrylamide (CPAM), which has a relatively high molecular weight and is slightly charged with a cation. Preferred polyacrylamides have a molecular weight ranging from about 8,000,000 to about 15,000,000 g per mole and are copolymers of acrylamide (90 mol%) and quaternary amine monomers (10 mol%). Such polyacrylamides are commercially available under the name Accurac 182RS from Cytec Industries Inc., West Paterson, NJ. The cation retention aid is present in the fibrous pulp in an amount of about 0.1 to about 12 lbs. Per ton fiber, preferably from about 0.4 to about 6 lbs. Per ton fiber.

다른 적당한 양이온 보유 보조제로는 예를 들어, 일리노이주 네이퍼빌에 있는 날코 케미컬사(Nalco Chemical Co.)에서 나오는 명칭 Nalco 7530 및 7520으로 시중에서 입수가능한 양이온 폴리아크릴아미드와 같은 고분자량의 양이온 응집제들이 포함된다.Other suitable cation retention aids include, for example, high molecular weight cationic flocculants such as cationic polyacrylamides available commercially under the names Nalco 7530 and 7520 from Nalco Chemical Co., Naperville, Ill. Included.

고도로 보유되는 변성 전분을 함유한 펄프는 이롭게도 충전제 보유성이 높고 강도가 증가되는 것이 특징인 종이 제품으로 형성될 수 있다. 이롭게도 상기 변성 전분의 혼입에 의해 이득을 얻는 종이 제품은 파인 페이퍼, 신문 용지, 표백지(bleached board), 라이너지(liner board), 골심지(medium board) 및 OCC(old corrugated cardboard) 등을 포함한다.Pulps containing highly retained modified starch may advantageously be formed into paper products characterized by high filler retention and increased strength. Advantageously, paper products that benefit from the incorporation of modified starch include fine paper, newspaper paper, bleached board, liner board, medium board, and old corrugated cardboard (OCC). do.

변성 전분 및 선택적으로, 하나 또는 그 이상의 상술된 보유 보조제를 함유하는 종이 제품은 제지 기계의 습단에서 변성 전분과, 바람직한 경우, 보유 보조제를 펄프 완성 지료에 첨가함으로써 형성될 수 있다. 원하는 종이 제품의 특성에 따라, 상기 변성 전분은 섬유의 총 중량에 대해서 약 0.5 내지 약 20 중량%, 바람직하게는 약 3 내지 약 10 중량%의 양으로 펄프 완성 지료에 첨가될 수 있다.Paper products containing modified starch and, optionally, one or more of the above-mentioned retention aids may be formed by adding modified starch and, if desired, retention aids to the pulp finished stock at the wet end of the papermaking machine. Depending on the properties of the desired paper product, the modified starch may be added to the pulp finished material in an amount of about 0.5 to about 20% by weight, preferably about 3 to about 10% by weight relative to the total weight of the fiber.

완성 지료의 탈수되는 능력을 포함하여, 펄프 완성 지료의 흐름 특성은 고속 제지 방법 및 기계에 있어서 중요한 요인이다. 본 발명의 한 가지 이점은 완성 지료의 변성 전분에 대한 높은 보유성에도 불구하고, 펄프 완성 지료에 상기 변성 전분을 첨가해도 상기 완성 지료 흐름 특성에 나쁜 영향을 주지 않는다는 것이다. 더욱이, 상기 완성 지료는 펄프가 본 발명에 따른 음이온 보유 보조제로 처리될 때 상기 변성 전분을 첨가해도 나쁜 영향을 받지 않는다. 음이온 보유 보조제로 처리된 펄프 완성 지료에 변성 전분을 습단 첨가해도, 펄프 완성 지료의 품질에 부정적인 영향을 주고 고속 제지에 있어서 그 유용성을 제한하기도 하는 검(gum)같은 침전물을 형성시키지 않는다. 유사하게, 음이온 보유 보조제 및/또는 변성 전분을 함유한 펄프 완성 지료에 양이온 보유 보조제를 첨가하는 것은 펄프 완성 지료에 나쁜 영향을 주지 않는다.The flow characteristics of pulp finished stock, including the ability to dehydrate the finished stock, are important factors for high speed papermaking methods and machinery. One advantage of the present invention is that, despite the high retention of the modified starch in the finished stock, the addition of the modified starch to the pulp finished stock does not adversely affect the finished stock flow characteristics. Moreover, the finished stock is not adversely affected by the addition of the modified starch when the pulp is treated with the anion retention aid according to the present invention. The wet addition of modified starch to a pulp finished stock treated with an anion-holding adjuvant does not form a gum-like precipitate that negatively affects the quality of the pulp finished stock and limits its usefulness in high speed papermaking. Similarly, the addition of cation retention aids to pulp finishes containing anion retention aids and / or modified starches does not adversely affect pulp finishes.

변성 전분을 함유하고 있는 대표적인 종이 제품, OCC의 형성 및 특성은 실시예 4에 기술되어 있다. 대표적인 OCC 제품의 강도 특성은 표 11에 요약되어 있다. 그 결과는 3 중량% 변성 전분을 함유한 OCC 제품에 대한 뮬렌 파열 강도(Mullen burst strength)가 구성은 유사하나 변성 전분이 결여되어 있는 OCC 제품에 비해 약 20% 만큼 증가된다는 것을 보여주고 있다. 짧은 범위의 압축 STFI, 인장 및 신장의 증가 또한 관찰되었다. OCC 제품은 구성은 유사하나 변성 전분이 결여되어 있는 OCC 제품에 비하여 약 5%의 짧은 범위의 압축 STFI 증가, 약 9%의 인장 증가 및 약 16%의 신장 증가를 가졌다.The formation and properties of a representative paper product, OCC, containing modified starch are described in Example 4. Strength characteristics of representative OCC products are summarized in Table 11. The results show that the Mullen burst strength for OCC products containing 3% modified starch is increased by about 20% compared to OCC products with similar composition but lacking modified starch. Short ranges of compression STFI, increase in tension and elongation were also observed. OCC products had a short range of compression STFI increase of about 5%, tensile increase of about 9% and elongation increase of about 16% compared to OCC products of similar composition but lacking modified starch.

대표적인 OCC 제품은 또한 (a) 변성 전분을 제조하는데 사용된 양이온 첨가제의 양, (b) 펄프 완성 지료에 첨가된 변성 전분의 양, (c) 펄프 완성 지료에 첨가된 보유 보조제(들)의 종류 및 양을 달리하여 형성되었다. 다양한 대표 OCC 제품에 대한 전분 보유율 결과는 표 12에 요약되어 있다. 표 12를 참고하면, 그 결과는 변성 전분이 펄프 곁에 강하게 보유되고 변성 전분 보유성은 보유 보조제의 사용을 통해 증가될 수 있다는 것을 보여주고 있다. 음이온 보유 보조제는 양이온 보유 보조제보다 더 크게 보유성의 증가를 제공하였다.Representative OCC products also include (a) the amount of cationic additive used to make modified starch, (b) the amount of modified starch added to the pulp finish, and (c) the type of retention aid (s) added to the pulp finish. And varying amounts. Starch retention results for various representative OCC products are summarized in Table 12. Referring to Table 12, the results show that the modified starch is strongly retained by the pulp and the modified starch retention can be increased through the use of retention aids. Anionic retention aids provided a greater retention of cations than cation retention aids.

실시예Example

실시예 1Example 1

표면 전하가 증대된 대표적인 전분의 제조Preparation of Representative Starch with Increased Surface Charge

본 실시예에서는 표면 전하가 증대된 대표적인 전분의 제조 및 물리적 성질이 기술되어 있다. 양이온 폴리머인, 폴리 사차 아민(PQA)을 포함하는 대표 전분은 세트 1에 기술된 바와 같이 제조되었다. 폴리 사차 아민을 포함하면서 보유 보조제(APAM)를 더 포함하는 대표 전분은 세트 2에 기술된 바와 같이 제조되었다.In this example, the production and physical properties of representative starches with increased surface charge are described. Representative starch comprising a poly quaternary amine (PQA), a cationic polymer, was prepared as described in set 1. Representative starch comprising a poly quaternary amine and further comprising a retention aid (APAM) was prepared as described in set 2.

세트 1. 양이온 감자 전분(Accosize 80, 뉴저지주 웨스트 패터슨에 있는 사이텍 인더스트리스 사(Cytec Industries Inc.)로부터 시중에서 입수가능)을 실험실용 쿠커(cooker)(44 g, 86% 고형분)에서 1000 mL 탈이온수로 3.85% 고형분이 될 때 가열하였다. 0.1% 용액의 대표적인 양이온 폴리머(저분자량이고, 양으로 많이 하전된 폴리 사차 아민, PQA, 일리노이주 네이퍼빌에 있는 날코 케미컬사(Nalco Chemical Co.)에서 나오는 명칭 Nalco 7527로 시중에서 입수가능)를 0.1% 활성 성분(actives)이 되도록 희석하였다(1.43 g을 500 mL가 되도록 희석). Set 1 . Cationic potato starch (Accosize 80, commercially available from Cytec Industries Inc., West Patterson, NJ) was added to 3.85 with 1000 mL deionized water in a laboratory cooker (44 g, 86% solids). Heated as% solids. Representative cationic polymers in 0.1% solution (commercially available as low molecular weight, highly charged poly quaternary amines, PQA, name Nalco 7527 from Nalco Chemical Co., Naperville, Ill.) Dilute to 0.1% actives (1.43 g to 500 mL).

각 비이커 1, 2, 3에, 5.71 g의 변성되지 않은 타피오카 전분(5.0 g의 O.D.)을 pH 10 완충액으로 50 mL가 되도록 희석하고 30분 동안 방치하였다. 비이커 2에는 0.95% 가열된 양이온 감자 전분을 첨가하고(1.25 g의 3.78% 용액) 잘 혼합하였다. 비이커 3에는 5 lb/ton Nalco 7527을 첨가하고(12.5 g의 0.1% 용액) 잘 혼합하였다. 세 개의 비이커 모두 현미경 관찰 전에 30분 동안 평형화하였다.In each beaker 1, 2, 3, 5.71 g of unmodified tapioca starch (5.0 g O.D.) was diluted to 50 mL with pH 10 buffer and left for 30 minutes. Beaker 2 was added 0.95% heated cationic potato starch (1.25 g of 3.78% solution) and mixed well. Beaker 3 was added 5 lb / ton Nalco 7527 (12.5 g 0.1% solution) and mixed well. All three beakers were equilibrated for 30 minutes before microscopic observation.

세 개의 모든 비이커를 이어서 1N 황산을 사용하여 pH 7로 조정하고 현미경으로 관찰하였다. 10 중량%(O.D. 펄프 기준)의 세 가지 전분 샘플(약 7% 고형분의 전분 1 mL)을 0.5% 농도(consistency)의 1.0 g O.D. 펄프(경재(hardwood)의 표백 크라프트 펄프, HWBK, 아스펜(Aspen), 분쇄 상태(disintegrated), 웨이어해유저 컴파니로부터 시중에서 입수가능)에 각각 첨가하여 혼합하였다. 전분 샘플들을 현미경으로 관찰하였다.All three beakers were then adjusted to pH 7 with 1N sulfuric acid and observed under a microscope. Three starch samples (1 mL of about 7% solids) at 10% by weight (based on O.D. pulp) were added at 1.0 g O.D. The pulp (hardwood bleached kraft pulp, HWBK, Aspen, disintegrated, commercially available from the Weihai user company) was added and mixed, respectively. Starch samples were observed under a microscope.

세트 2. 양이온 감자 전분(Accosize 80)을 실험실용 쿠커(1340 mL의 탈이온수 안에 69 g, 86% 고형분)에서 4.5% 고형분이 될 때 가열하였다. 0.1% 용액의 Nalco 7527을 0.1%의 활성 성분이 되도록 희석하였다(1.43 g을 500 mL가 되도록 희석). 0.1% 용액의 대표적인 보유 보조제(고분자량의 약간 음으로 하전된 폴리아크릴아미드, APAM, 뉴저지주 웨스트 패터슨에 있는 사이텍 인더스트리스 사(Cytec Industries Inc.)에서 나온 명칭 Accurac 171로 시중에서 입수가능)를 0.01% 활성 성분이 되도록 희석하였다(1.43 g을 500 mL가 되도록 희석하고 10배 희석). Set 2 . Cationic potato starch (Accosize 80) was heated to 4.5% solids in a laboratory cooker (69 g in 1340 mL deionized water, 86% solids). Nalco 7527 in 0.1% solution was diluted to 0.1% active ingredient (1.43 g diluted to 500 mL). A typical retention aid in 0.1% solution (commercially available under the name Accurac 171 from Cytec Industries Inc., West Paterson, NJ, high molecular weight, slightly negatively charged polyacrylamide) Dilute to% active ingredient (1.43 g diluted to 500 mL and diluted 10-fold).

각각의 비이커 1, 2, 3에, 5.0 g의 변성되지 않은 타피오카 전분(4.4 g의 O.D.)을 pH 10 완충액으로 50 mL가 되도록 희석하고 15분 동안 평형화하였다. 비이커 2에는 1.3 % 양이온 감자 전분(Accosize 80)을 첨가하고(1.25 g의 4.5% 용액) 잘 혼합하였다. 비이커 3에는 5.7 lb/ton PQA(Nalco 7527)를 첨가하고(12.5 g의 0.1% 용액) 잘 혼합하였다. 화학물질 첨가 후에, 용액들을 30분 동안 평형화하였다. 그런 다음 세 개의 모든 비이커를 1N 황산을 사용하여 pH 7로 조정하고 1 시간 동안 방치하였다.In each beaker 1, 2, 3, 5.0 g unmodified tapioca starch (4.4 g O.D.) was diluted to 50 mL with pH 10 buffer and equilibrated for 15 minutes. Beaker 2 was added 1.3% cationic potato starch (Accosize 80) (1.25 g of 4.5% solution) and mixed well. Beaker 3 was added 5.7 lb / ton PQA (Nalco 7527) (12.5 g 0.1% solution) and mixed well. After chemical addition, the solutions were equilibrated for 30 minutes. All three beakers were then adjusted to pH 7 with 1N sulfuric acid and left for 1 hour.

펄프 처리. 경재의 표백 크라프트 펄프(HWBK)를 분쇄하고 탈이온수로 0.25%농도가 되도록 희석하였다. 여섯 개의 비이커 각각에는 0.25% 농도의 펄프 0.5 g을 첨가하였다. 세 개의 펄프 샘플을 APAM으로 0.5 lb/ton(1.25 g의 0.01% 용액) 첨가함으로써 전처리하였다. 펄프를 잘 혼합한 다음 전분 용액을 펄프 샘플들에 첨가하였다. 그 후 전처리하지 않은 펄프 샘플에 0.5 lb/ton APAM(1.25 g의 0.01% 용액)을 첨가하여 혼합하였다. 여섯 개 조건 모두를 현미경으로 정성 분석하였다. Pulp treatment . Hardwood bleached kraft pulp (HWBK) was ground and diluted with deionized water to 0.25% concentration. To each of the six beakers was added 0.5 g of pulp at a 0.25% concentration. Three pulp samples were pretreated by adding 0.5 lb / ton (1.25 g of 0.01% solution) with APAM. The pulp was mixed well and then starch solution was added to the pulp samples. 0.5 lb / ton APAM (1.25 g of 0.01% solution) was then added to the untreated pulp sample and mixed. All six conditions were qualitatively analyzed under a microscope.

첫 번째 실험은 변성되지 않은 타피오카 전분을 가열된 양이온 감자 전분 또는 양이온 폴리머, 폴리 사차 아민(PQA)이 첨가된 경우와 정량 비교하기 위해 계획된 것이었다. 현미경을 사용하여 물리적 변화 또는 다른 전분 입자 또는 섬유와의 반응을 관찰하였다. 현미경 관찰 결과는 표 1에 요약되어 있다.The first experiment was designed to quantitatively compare unmodified tapioca starch with heated cationic potato starch or cationic polymer, poly quaternary amine (PQA). Microscopy was used to observe physical changes or reactions with other starch particles or fibers. The microscopic observations are summarized in Table 1.

표 1. 정성적인 현미경 관찰Table 1. Qualitative Microscopy

비이커Beaker 화학물질 첨가 후After chemical addition pH 조정 후after pH adjustment 섬유와의 반응Reaction with fiber 1 (컨트롤)1 (control) 응집 없음No agglomeration 응집 없음No agglomeration 상호작용 없음No interaction 2 (양이온 전분)2 (cationic starch) 응집 약간Clumping slightly 응집 약간Clumping slightly 상호작용 약간Little interaction 3 (PQA)3 (PQA) 응집 없음No agglomeration 응집 없음(고도로 분산)No agglomeration (highly dispersed) 상호작용 약간Little interaction

PQA 첨가 및 pH 감소 후, 전분 슬러리의 반응 상태에 뚜렷한 차이가 있었다. 전분 과립은 고도로 분산되어 있는 것으로 나타났다. 또한 pH 조정 전후에 변성 전분과 섬유 사이에는 약간의 상호작용이 있었다. 가열된 전분과 PQA를 모두 첨가한 것은 전분 입자가 섬유에 첨가되었을 때 약간의 상호 작용을 가지도록 해주었다.After addition of PQA and pH reduction, there was a marked difference in the reaction state of the starch slurry. Starch granules appeared to be highly dispersed. There was also some interaction between the modified starch and the fiber before and after pH adjustment. The addition of both heated starch and PQA allowed the starch particles to have some interaction when added to the fiber.

음이온 폴리머(APAM)로 후처리 또는 전처리한 섬유들의 변성 전분 용액 반응에 대한 효과를 또한 관찰하였다. 한 경우에서는, 전분 슬러리를 첨가하기 전에 APAM을 섬유에 첨가하였고, 다른 경우에서는, 전분을 섬유에 첨가한 후에 APAM을 첨가하였다. 관찰 결과는 표 2에 요약되어 있다.The effect on the modified starch solution reaction of the fibers pretreated or pretreated with anionic polymer (APAM) was also observed. In one case, APAM was added to the fiber before the starch slurry was added, and in other cases, APAM was added after the starch was added to the fiber. The observations are summarized in Table 2.

표 2. 정성적인 현미경 관찰Table 2. Qualitative Microscopy

비이커Beaker APAM으로 전처리된 섬유Fiber pretreated with APAM APAM으로 후처리된 섬유Fibers Post-treated with APAM 1 (컨트롤)1 (control) 섬유 상호작용 없음No fiber interaction 섬유위에 균일하게 놓인전분 입자Starch particles evenly laid on the fibers 2 (양이온 전분)2 (cationic starch) 약간의 전분 응집/섬유 상호작용Slight starch flocculation / fiber interaction 약간의 전분 응집/섬유 상호작용Slight starch flocculation / fiber interaction 3 (PQA)3 (PQA) 섬유 상호작용 없음No fiber interaction 섬유 상호작용 없음No fiber interaction

APAM 처리는 양이온 전분과 PQA-변성 전분 중 어느 하나로 처리된 섬유의 외관에 대하여 미미한 효과를 가졌다.APAM treatment had a minor effect on the appearance of fibers treated with either cationic starch or PQA-modified starch.

실시예 2Example 2

표면 전하가 증대된 대표적인 전분 입자의 표면 전하 측정Surface charge measurement of representative starch particles with increased surface charge

본 실시예에서는 표면 전하가 증대된 대표적인 전분 입자의 표면 전하에 대한 측정이 기술되어 있다. 하전된 표면을 제타 전위 측정에 의해 측정하였다.In this example, a measurement of the surface charge of representative starch particles with increased surface charge is described. The charged surface was measured by zeta potential measurement.

세트 1 및 2: 컨트롤 및 변성 전분. 변성되지 않은 타피오카 전분을 사용하여 각각의 테스트를 하였다. 각 전분 샘플(5.0 g)에 50 mL pH 10 완충액을 첨가하고 그 용액을 1 시간 동안 방치해 두었다. 1 시간 동안 방치한 후, 5 lb/ton(활성성분 기준) PQA (Nalco 7527)를 전분에 첨가하고 잘 혼합하여 "변성 샘플"을 마련하였다. 컨트롤 샘플에는 아무런 폴리머도 첨가하지 않았다. 이 샘플들을 1 시간 동안 더 방치해 둔 후 1N 황산을 사용하여 pH 7로 조정하였다. 이 샘플들을 1 시간 더 방치해 둔 후 분석하였다. Set 1 and 2: Control and Modified Starch . Each test was performed using unmodified tapioca starch. 50 mL pH 10 buffer was added to each starch sample (5.0 g) and the solution was left for 1 hour. After standing for 1 hour, 5 lb / ton (based on active ingredient) PQA (Nalco 7527) was added to the starch and mixed well to prepare a "modified sample". No polymer was added to the control sample. These samples were left to stand for an additional hour before adjusting to pH 7 with 1N sulfuric acid. These samples were left for 1 hour before being analyzed.

세트 3: pH 변동에 따른 변성 전분. 5.0 g의 변성되지 않은 타피오카 전분을 50 mL pH 10 완충액(상술된 바와 같음)에 첨가함으로써 변성 샘플을 제조하고, 1 시간 동안 방치한 다음 5 lb/ton PQA (Nalco 7527)을 첨가하였다. 1 시간 후, 그것의 pH를 1N 황산을 사용하여 pH 7로 조정하고 마지막 1 시간 동안 방치해 두었다. 받아들여진 바와 같은 5.0 g의 타피오카 전분에 pH 10 완충액을 첨가함으로써 두 번째 샘플을 제조한 다음 방치해 두었다. 1 시간 후 5 lb/ton PQA (Nalco 7527)를 첨가하고 더 이상의 pH 조정 없이 두 시간 더 방치해 두었다. 더 이상의 pH 조정없이 pH 7 완충액을 전분에 첨가한 것을 제외하고는 상술된 바와 같이 하여 세 번째 샘플을 제조하였다. Set 3: modified starch with varying pH . Denatured samples were prepared by adding 5.0 g of unmodified tapioca starch to 50 mL pH 10 buffer (as described above), left for 1 hour and then 5 lb / ton PQA (Nalco 7527). After 1 hour, its pH was adjusted to pH 7 with 1N sulfuric acid and left for the last 1 hour. A second sample was prepared and left to stand by adding pH 10 buffer to 5.0 g of tapioca starch as received. After 1 hour 5 lb / ton PQA (Nalco 7527) was added and left to stand for another 2 hours without further pH adjustment. A third sample was prepared as described above except that pH 7 buffer was added to the starch without further pH adjustment.

제타 전위 측정. ±500 Hz의 주파수 범위에서, 샘플의 전도도 값의 반과 동일한 전류를 가지고 작동하는 Delsa 440(플로리다주 하일리어에 있는 코울터 일렉트로닉스 사(Coulter Electronics, Inc.))을 사용하여 모든 샘플에 대한 제타 전위를 측정하였다. 상기 샘플을 두 가지 셀 높이(16 및 84)에서 진행하였다. PQA의 첨가로 인해, 샘플들은 상당히 잘 분산되어 있고 1 시간 동안 침강(settle)시킨 후 분석되었다. Zeta potential measurement . Zeta potential for all samples using the Delsa 440 (Coulter Electronics, Inc., Hailer, FL) operating with a current equal to half the conductivity value of the sample over a frequency range of ± 500 Hz Was measured. The sample was run at two cell heights 16 and 84. Due to the addition of PQA, the samples were fairly well dispersed and analyzed after settling for 1 hour.

세트 1 샘플에서 나온 제타 전위 결과는 표 3에 도시되어 있다. 전하는 16 및 84 셀 높이 모두에서 8.6, 17.1, 25.6 및 34.2°각도에서의 평균값이다. 컨트롤(변성되지 않은 샘플)은 세 번 진행시켰고 변성 샘플은 두 번 진행시켰다. 결과는 양이온 폴리아크릴아미드의 첨가로 인해 변성 샘플이 컨트롤에 비해서 전하가 상당히 증대되었음을 보여주고 있다.Zeta potential results from set 1 samples are shown in Table 3. The charge is the average at 8.6, 17.1, 25.6 and 34.2 ° angles at both 16 and 84 cell heights. The control (undenatured sample) was run three times and the denatured sample was run twice. The results show that the addition of cationic polyacrylamide resulted in a significant increase in charge in the denatured sample compared to the control.

표 3. 전분 제타 전위 측정 결과Table 3. Starch Zeta Potential Measurement Results

샘플Sample PQA(lb/ton)PQA (lb / ton) pHpH 전도도(ms/cm)Conductivity (ms / cm) 평균(mV)Average (mV) 컨트롤컨트롤컨트롤Control control 000000 777777 6.19.59.86.19.59.8 1.592.67-2.951.592.67-2.95 변성변성Metamorphosis 5555 7777 7.79.17.79.1 17.3518.2217.3518.22

세트 2에서 나온 제타 전위 결과는 표 4에 도시되어 있다. 제타 전위 셀에서의 침강은 정지면(stationary plane)을 바꿀 수 있으므로, 다양한 농도의 샘플을 테스트하는 실험을 행하여 전하 분석에 대한 효과를 측정하였다. 전분 슬러리의 침강 시간을 변화시킴으로써 농도를 변화시킨 후 분석하였다. 첫 번째 세트와 동일하게 샘플들이 제조되었고, 컨트롤 및 변성 샘플을 포함하였다. 또한 변성 샘플을 탈이온수로 세척하여 전하가 입자 표면 상에 있는지 아니면 단지 표면과 약하게 연결되어 있는지를 측정하였다.Zeta potential results from set 2 are shown in Table 4. Since the settling in the zeta potential cell can change the stationary plane, experiments were conducted to test samples of various concentrations to determine the effect on charge analysis. After changing the concentration by changing the settling time of the starch slurry was analyzed. Samples were prepared as in the first set and included control and denaturing samples. The modified sample was also washed with deionized water to determine if the charge was on the surface of the particle or only weakly connected to the surface.

표 4. 전분 제타 전위 측정 결과Table 4. Starch Zeta Potential Measurement Results

전분Starch PQA(lb/ton)PQA (lb / ton) pHpH 조건Condition 전도도(ms/cm)Conductivity (ms / cm) 침강 시간(분)Settling time (minutes) 평균(mV)Average (mV) 컨트롤컨트롤컨트롤Control control 000000 777777 세척하지 않음세척하지 않음세척하지 않음Do not clean Do not wash Do not clean 6.969.759.826.969.759.82 09150915 -2.08-2.19-2.47-2.08-2.19-2.47 변성변성변성Metamorphosis 555555 777777 세척하지 않음세척하지 않음세척함Do not clean Do not clean 6.867.958.406.867.958.40 099099 10.7215.2410.1010.7215.2410.10

결과는 침강 시간이 제타 전위 측정값에 영향을 주지 않는다는 것을 보여주고 있다. 그 결과는 전하가 입자 표면상에 있고 단지 표면에 약하게 연결되어 있는 것이 아니라는 사실과, 전분 입자를 세척하는 것이 제타 전위 측정값에 미미한 영향을 준다는 사실을 한층 더 나타내고 있다.The results show that the settling time does not affect zeta potential measurements. The results further illustrate the fact that the charge is on the particle surface and not only weakly connected to the surface, and that cleaning the starch particles has a minor effect on the zeta potential measurement.

변성 전분 형성에 대한 그리고 전반적인 입자 전하에 대한 pH의 효과를 측정하기 위해, 세 가지 샘플(상술된 바와 같이 제조된 세트 3 샘플)을 비교하였다. 결과는 표 5에 도시되어 있다.To determine the effect of pH on modified starch formation and on overall particle charge, three samples (Set 3 samples prepared as described above) were compared. The results are shown in Table 5.

표 5. 전하에 대한 pH 조정 효과Table 5. Effect of pH Adjustment on Charge

전분Starch 7527(lb/ton)7527 (lb / ton) 초기pHInitial pH 최종pHFinal pH 전도도(ms/cm)Conductivity (ms / cm) 침강 시간(분)Settling time (minutes) 평균(mV)Average (mV) 변성변성변성Metamorphosis 555555 71077107 71077107 6.798.008.056.798.008.05 606060606060 17.2515.8618.2917.2515.8618.29

변성 샘플은 모두 유사한 양이온 전하를 가졌다. pH 조정이 변성 공정 표면 전하에 대하여 상당한 효과를 가졌다고는 보이지 않는다.The modified samples all had similar cation charges. It is not seen that pH adjustment had a significant effect on denaturing process surface charge.

실시예 3Example 3

표면 전하가 증대된 대표적인 전분의 펄프 보유성Pulp Retention of Typical Starch with Increased Surface Charge

본 실시예에서는 표면 전하가 증대된 대표적인 전분의 펄프 곁에서의 보유성이 기술되어 있다. 변성 전분이 고도의 전단 조건에서 보유될 수 있는지를 측정하기 위해, 브리트 자(Britt Jar)가 보유성 연구를 위해 사용되었다.In this example, the retention of the starch by the pulp side of a representative starch with increased surface charge is described. To determine if denatured starch could be retained at high shear conditions, Britt Jar was used for retention studies.

펄프 제조. 이셔 위스 원뿔형 정제기(메사추세츠주 맨필드에 있는 버드 이셔 위스(Bird Escher Wyss))를 사용하여 400 mL CSF로 하기 조건에 따라 프린스 알버트 경재(Prince Albert hardwood)를 정제하였다: 3.0% 농도, 1.0 W-s/m 특정 모서리 하중, 1250 rpm, 0.583 km/s 절단 길이, 및 60도 바(bar) 각도. 또한, 특정 모서리 하중이 3.0 W-s/m인 것을 제외하고는 동일 조건에 따라 이셔 위스를 사용하여 600 mL CSF로 프린스 알버트 연재(softwood)도 정제하였다. 경재에 대한 순 전력 비에너지(net power specific energy)는 48.6 kW-h/t이었고 연재에 대해서는 1.75 kW-h/t이었다. 60%의 경재와 40% 연재의 펄프 배합물을 제조하였다. 200 메쉬 스크린 박스를 사용하여 광분(fines)을 제거하였다. 광분이 없는 펄프 혼합물의 최종자유도(freeness value)는 2.2% 농도에서 695 mL였다. Pulp Production . Prince Albert hardwood was purified at 400 mL CSF using a Ischer Whisical Purifier (Bird Escher Wyss, Manfield, Mass.) Under the following conditions: 3.0% concentration, 1.0 Ws / m Specific edge load, 1250 rpm, 0.583 km / s cut length, and 60 degree bar angle. In addition, Prince Albert softwood was also purified with 600 mL CSF using Isher Whiskey, except that the specific edge load was 3.0 Ws / m. The net power specific energy for hardwood was 48.6 kW-h / t and 1.75 kW-h / t for softwood. A pulp blend of 60% hardwood and 40% softwood was prepared. Fines were removed using a 200 mesh screen box. The freeness value of the light-free pulp mixture was 695 mL at 2.2% concentration.

브리트 자 조건. 보유성 측정에 있어서 100 메쉬의 원통형 메쉬 스크린을 가진 브리트 자를 사용하였다. 스토퍼(stopper)가 닫힌 날개형 브리트 자(vaned Britt Jar)에 펄프를 첨가하고 다양한 속도에서 전분과 혼합하였다. 샘플링을 위한 시간이 경과한 후, 스토퍼를 열고 포장 무게를 잰 알루미늄 팬(tared aluminum pan)(약 100 mL)에 여과액을 수집하였다. 즉시 포장 무게를 잴 때 사용된 것과 동일한 4자리 저울(four-place balance) 위에서 상기 팬을 측량하였다. 그 팬을 다음 날까지 105℃ 오븐 안에 넣어두었다. 건조 샘플을 데시케이터 안에 넣어 두었다가 상기 팬을 다시 측량하였다. 보유되지 않은 슬러리의 농도는 공식 1로 계산되었다. Britza conditions . A brit ruler with a 100 mesh cylindrical mesh screen was used for retention measurements. The pulp was added to a vaned Britt Jar with a stopper closed and mixed with starch at various speeds. After the time for sampling had elapsed, the stopper was opened and the filtrate collected in a tared aluminum pan (about 100 mL). The pan was weighed on the same four-place balance as was used to weigh the packaging immediately. The pan was placed in an oven at 105 ° C. until the next day. The dry sample was placed in a desiccator and the pan was weighed again. The concentration of slurry not retained was calculated by Formula 1.

(1) (One)

상기 펄프 슬러리로부터의 보유 백분율은 공식 2를 사용하여 계산되었다.Percentage retention from the pulp slurry was calculated using Equation 2.

(2) (2)

정확한 전단 각도 또는 혼합 속도를 측정하기 위해, 초기 연구는 전형적인 알칼리성 파인 페이퍼 완성 지료로 행해졌다. 본 발명에 따라 형성된 전분의 보유율을 침강 탄산 칼슘의 보유율과 비교하였다.To determine the exact shear angle or mixing speed, initial studies were done with typical alkaline fine paper finishes. The retention of starch formed according to the invention was compared with the retention of precipitated calcium carbonate.

화학물질. 상술된 바와 같이 제조된 펄프를 탈이온수로 0.65% 농도가 되도록 희석하였다. 침강 탄산 칼슘(PCC)은 팬실배니아주 베들레헴에 있는 스페셜티 미네랄 사(Specialty Minerals, Inc.)로부터 얻은 것으로 31.6% 고형분을 가졌다. 1.43 g APAM을 500 mL가 되도록 탈이온수로 희석하여 고도로 하전된, 고분자량의 음이온폴리아크릴아미드(APAM, Accurac 171) 용액을 제조하였다. 상기 용액을 15초 동안 브라운 핸드 블랜더로 혼합하여 0.1% APAM 용액을 마련한 다음 0.1%의 50 mL를 500 mL가 되도록 탈이온수로 희석함으로써 10X 희석하여 0.01% 용액을 마련하였다. 양이온 감자 전분(Accosize 80) 용액은 69.9 g의 전분(86% 고형분)을 1340 mL의 탈이온수로 혼합하여 4.5% 고형분이 되도록 제조하였다. Chemical substance . The pulp prepared as described above was diluted with deionized water to a concentration of 0.65%. Precipitated calcium carbonate (PCC) was obtained from Specialty Minerals, Inc. of Bethlehem, Pennsylvania and had a 31.6% solids. A highly charged, high molecular weight anionic polyacrylamide (APAM, Accurac 171) solution was prepared by diluting 1.43 g APAM with 500 mL of deionized water. The solution was mixed with a Brown Hand Blender for 15 seconds to prepare a 0.1% APAM solution and then diluted 10 × by diluting 50 mL of 0.1% with deionized water to 500 mL to prepare a 0.01% solution. Cationic potato starch (Accosize 80) solution was prepared by mixing 69.9 g of starch (86% solids) with 1340 mL of deionized water to 4.5% solids.

브리트 자 절차. 펄프(2.5 g, 0.65% 농도의 385 g)를 브리트 자에 첨가하였다. 표 6은 펄프 샘플이 되는 화학물질 첨가 및 양과 함께 각 첨가에 대한 혼합 시간을 보여준다. Britza procedure . Pulp (2.5 g, 385 g at 0.65% concentration) was added to the brits. Table 6 shows the mixing times for each addition along with the amount and amount of chemical addition to the pulp sample.

표 6. 화학물질의 첨가 순서 및 혼합 시간Table 6. Addition Sequence and Mixing Time of Chemicals

화학물질chemical substance 혼합 시간(초)Mix time (seconds) 17lb/ton 양이온 전분(4.5%의 0.47g)20% PCC (31.6%의 1.58g)0.5lb/ton APAM (0.01%의 6.25g)17 lb / ton cationic starch (4.5% 0.47 g) 20% PCC (31.6% 1.58 g) 0.5 lb / ton APAM (0.01% 6.25 g) 151530151530

상기 조건은 현실적인 충전제 보유율을 얻고자 하는 궁극적인 목표에 따라, 세 가지 다른 혼합 속도, 500, 1000, 1500 rpm에서 실행되었다. 파인 페이퍼 기계상에서의 전형적인 충전제 보유율은 50-55%사이였다. 표 7은 혼합 속도 결과를 제공한다.The conditions were run at three different mixing speeds, 500, 1000 and 1500 rpm, depending on the ultimate goal of achieving realistic filler retention. Typical filler retention on the fine paper machine was between 50-55%. Table 7 provides the mixing rate results.

표 7. 브리트 자 충전제 보유율: 혼합 속도 변동Table 7. Brittle Filler Retention: Mixing Rate Variation

혼합 속도(rpm)Mixing speed (rpm) 충전제 보유율Filler retention rate 5001000150050010001500 50.48.954.550.48.954.5

표 7을 참고하면, 500 rpm 데이터 세트가 효과적인 보유율을 제공한 반면, 더 높은 혼합 속도 조건에서는 부적절한 보유율을 보이고 있다.Referring to Table 7, the 500 rpm data set provided an effective retention, while at higher mixing speed conditions, it showed an inappropriate retention.

변성 전분 보유율Modified starch retention

본 발명의 변성 전분에 대한 보유율과 PCC를 가진 전형적인 알칼리성 파인 페이퍼 완성 지료를 비교하였다. APAM 및 양이온 전분 용액을 상술된 바와 같이 제조하였다. 부가하여, 1.43 g 원료를 탈이온수로 500 mL가 되도록 희석하여 PQA 용액(Nalco 7527)을 제조하였다. PQA 용액은 0.1% 활성성분이었으며 브라운 핸드 블렌더로 15초 동안 혼합되었다. PCC는 상술된 바와 같았다. 상기 펄프를 0.42% 농도가 되도록 탈이온수로 희석하였다.Retention rates for modified starch of the present invention were compared with typical alkaline fine paper finished stocks with PCC. APAM and cationic starch solutions were prepared as described above. In addition, 1.43 g raw material was diluted to 500 mL with deionized water to prepare a PQA solution (Nalco 7527). PQA solution was 0.1% active and mixed for 15 seconds in a brown hand blender. PCC was as described above. The pulp was diluted with deionized water to a concentration of 0.42%.

변성되지 않은 타피오카 전분 5.0 g (12.5 % 고형분)을 pH 10 완충액으로 50 mL가 되도록 희석하여 변성 전분을 제조하였다. 상기 전분을 잘 혼합하고 1시간 동안 방치하여 두었다. 12.5 mL 부피의 0.1% PQA(Nalco 7527)를 첨가하고 잘 혼합하였다. 상기 용액을 1시간 더 방치해 두었다. 이어서 pH를 1N 황산(약 2.7 mL)을 사용하여 pH 7로 조정하였다. 전분 용액의 최종 농도는 6.7%였다.Denatured starch was prepared by diluting 5.0 g (12.5% solids) of unmodified tapioca starch to 50 mL with pH 10 buffer. The starch was mixed well and left to stand for 1 hour. 12.5 mL volume of 0.1% PQA (Nalco 7527) was added and mixed well. The solution was left to stand for another hour. The pH was then adjusted to pH 7 with 1N sulfuric acid (ca. 2.7 mL). The final concentration of starch solution was 6.7%.

변성되지 않은 타피오카 전분 5.0 g(12.5% 고형분)을 pH 10 완충액으로 50 mL가 되도록 희석하여 컨트롤 전분을 제조하였다. 상기 전분을 잘 혼합하고 1시간 동안 방치해 두었다. 12.5 mL 부피의 탈이온수를 첨가하고 잘 혼합하였다. 상기 용액을 1시간 더 방치해 두었다. 이어서 pH를 1N 황산(약 2.7 mL)을 사용하여 pH 7로 조정하였다. 전분 용액의 최종 농도는 6.7%였다.Control starch was prepared by diluting 5.0 g (12.5% solids) of unmodified tapioca starch to 50 mL with pH 10 buffer. The starch was mixed well and left for 1 hour. 12.5 mL volume of deionized water was added and mixed well. The solution was left to stand for another hour. The pH was then adjusted to pH 7 with 1N sulfuric acid (ca. 2.7 mL). The final concentration of starch solution was 6.7%.

브리트 자 절차. 각 브리트 자 실험에 대해, 2.5 g 펄프(0.42% 농도에서 595 g)을 첨가하고 500 rpm을 사용하여 혼합하였다. 컨트롤 전분과 변성 전분에 대해서는 6.5 g의 6.7% 전분을 첨가하였다(17.4%). APAM에 대해서는 6.25 mL의 0.01% 용액을 첨가하였고(0.5 lb/ton) 양이온 감자 전분에 대해서는 0.5 g의 4.5% 고형분을 첨가하였다(17 lb/ton). PCC에 대해서는 1.6g의 31.6% 용액을 첨가하였다(20%). 표 8에는 조건들이 요약되어 있다. 각 조건은 세 번 진행되었고 전체 실험은 무작위로 진행되었다(먼저 세 번 완성된 알칼리성 파인 페이퍼 완성 지료는 제외). Britza procedure . For each Brittle experiment, 2.5 g pulp (595 g at 0.42% concentration) was added and mixed using 500 rpm. For control starch and modified starch, 6.5 g of 6.7% starch was added (17.4%). 6.25 mL of 0.01% solution was added for APAM (0.5 lb / ton) and 0.5 g of 4.5% solids for cationic potato starch (17 lb / ton). For PCC, 1.6 g of 31.6% solution was added (20%). Table 8 summarizes the conditions. Each condition was performed three times and the entire experiment was randomized (except for the first alkaline pine paper finish).

표 8. 브리트 자 화학물질 조건Table 8. Brittle Chemical Conditions

제1 첨가First addition 혼합 시간(s)Mixing time (s) 제2 첨가Second addition 혼합 시간(s)Mixing time (s) 17.4% 변성 전분17.4% modified starch 3030 무첨가No addition 3030 17.4% 변성 전분17.4% modified starch 3030 0.5 lb/ton APAM0.5 lb / ton APAM 3030 0.5 lb/ton APAM0.5 lb / ton APAM 3030 17.4% 변성 전분17.4% modified starch 3030 17.4% 컨트롤 전분17.4% control starch 3030 무첨가No addition 3030 17.4% 컨트롤 전분17.4% control starch 3030 0.5 lb/ton APAM0.5 lb / ton APAM 3030 0.5 lb/ton APAM0.5 lb / ton APAM 3030 17.4% 컨트롤 전분17.4% control starch 3030 17 lb/ton 양이온 전분/20% PCC17 lb / ton Cationic Starch / 20% PCC 15/1515/15 0.5 lb/ton APAM0.5 lb / ton APAM 3030

충전제(변성 전분 또는 PCC) 보유율은 표 9에 요약되어 있다.Filler (modified starch or PCC) retention is summarized in Table 9.

표 9. 브리트 자 충전제 보유율: 첨가 순서 변동Table 9. Brittle Filler Retention: Addition Sequence Variation

샘플(제1/제2 첨가)Sample (first / second addition) 충전제 보유율Filler retention rate 컨트롤/APAMControl / APAM 55 변성/APAMDenaturation / APAM 5858 양이온 전분/PCC/APAMCationic Starch / PCC / APAM 4545 APAM/컨트롤APAM / Control 33 APAM/변성APAM / Degeneration 7272 컨트롤/무첨가Control / No addition 1One 변성/무첨가Denaturation / no addition 1010

가장 높은 보유율이 달성된 것은 펄프에 APAM을 첨가한 다음 변성 전분을 첨가한 것이었다. 두 번째 높은 보유율은 펄프에 변성 전분을 첨가한 다음 APAM을 첨가한 것이었다. 이들 조건은 둘 다 전형적인 알칼리성 파인 페이퍼 시스템보다 더 높은 충전제 보유율을 가졌다.The highest retention was achieved by adding APAM to the pulp followed by modified starch. The second highest retention was the addition of modified starch to the pulp followed by APAM. Both of these conditions had higher filler retention than typical alkaline fine paper systems.

변성 전분 보유율에 대한 처리 pH의 효과Effect of Treatment pH on Modified Starch Retention

APAM으로 전처리한 펄프 섬유를 사용하여 가장 높은 전분 보유율을 가진 펄프를 얻었다. 펄프에서의 변성 전분 보유율에 대한 pH의 효과를 평가하기 위해, 세 가지 다른 pH 조건하에 펄프를 변성 전분으로 처리하였다. 펄프, APAM 및 PQA 용액을 상술된 바와 같이 제조하였다. 최초의 펄프 혼합물을 0.41% 농도가 되도록 탈이온수로 희석하였다. 2.5g의 O.D.펄프를 첨가하기 위해, 605 g의 0.41% 용액이 각 조건에 대해 사용되었다. 세 가지 전분 용액을 다음과 같이 제조하였다.The pulp with the highest starch retention was obtained using pulp fibers pretreated with APAM. To evaluate the effect of pH on modified starch retention in pulp, the pulp was treated with modified starch under three different pH conditions. Pulp, APAM and PQA solutions were prepared as described above. The original pulp mixture was diluted with deionized water to a concentration of 0.41%. To add 2.5 g of O.D. pulp, 605 g of 0.41% solution was used for each condition. Three starch solutions were prepared as follows.

변성 전분 pH 10-7. 변성되지 않은 타피오카 전분 5 g(12.5% 고형분)을 50 mL가 되도록 pH 10 완충액으로 희석하였다. 상기 전분을 잘 혼합하고 1시간 동안 방치해 두었다. 12.5 mL 부피의 0.1% Nalco 7527을 첨가하고 잘 혼합하였다. 상기 용액을 1시간 더 방치해 두었다. 이어서 pH를 1N 황산(약 2.7 mL)을 사용하여 pH 7로 조정하였다. 상기 용액을 1시간 더 평형화시켰다. 전분 용액의 최종 농도는 6.7%였다. Modified starch pH 10-7 . 5 g (12.5% solids) of undenatured tapioca starch was diluted with pH 10 buffer to 50 mL. The starch was mixed well and left for 1 hour. 12.5 mL volume of 0.1% Nalco 7527 was added and mixed well. The solution was left to stand for another hour. The pH was then adjusted to pH 7 with 1N sulfuric acid (ca. 2.7 mL). The solution was equilibrated for one hour. The final concentration of starch solution was 6.7%.

변성 전분 pH 10-10. 변성되지 않은 타피오카 전분 5 g(12.5% 고형분)을 pH 10 완충액으로 50 mL가 되도록 희석하였다. 상기 전분을 잘 혼합하고 1시간 동안 방치해 두었다. 12.5 mL 부피의 0.1% Nalco 7527을 첨가하고 잘 혼합하였다. 상기 용액을 2시간 동안 방치해 두었다. 전분 용액의 최종 농도는 6.7%였다. Modified starch pH 10-10 . 5 g (12.5% solids) of unmodified tapioca starch was diluted to 50 mL with pH 10 buffer. The starch was mixed well and left for 1 hour. 12.5 mL volume of 0.1% Nalco 7527 was added and mixed well. The solution was left for 2 hours. The final concentration of starch solution was 6.7%.

변성 전분 pH 7-7. 변성되지 않은 타피오카 전분 5 g(12.5% 고형분)을 pH 7 완충액으로 50 mL가 되도록 희석하였다. 상기 전분을 잘 혼합하고 1시간 동안 방치해 두었다. 12.5 mL의 0.1% Nalco 7527을 첨가하고 잘 혼합하였다. 상기 용액을 2시간 동안 방치해 두었다. 전분 용액의 최종 농도는 6.7%였다. Modified starch pH 7-7 . 5 g (12.5% solids) of unmodified tapioca starch was diluted to 50 mL with pH 7 buffer. The starch was mixed well and left for 1 hour. 12.5 mL of 0.1% Nalco 7527 was added and mixed well. The solution was left for 2 hours. The final concentration of starch solution was 6.7%.

브리트 자 절차. APAM을 브리트 자 안에 있는 펄프에 첨가하고 나서 30 초동안 혼합한 다음 전분 슬러리를 첨가하였다. 각 진행을 위해, 0.5 lb/ton APAM(6.25 mL 0.01% 용액) 및 20% 전분(7.4 mL의 6.74% 용액)을 첨가하였다. 실험은 무작위로 행해졌으며 각 조건은 세 번 진행되었다. pH 변동에 대한 결과가 표 10에 요약되어 있다. Britza procedure . APAM was added to the pulp in the breech and then mixed for 30 seconds followed by the addition of starch slurry. For each run, 0.5 lb / ton APAM (6.25 mL 0.01% solution) and 20% starch (7.4 mL of 6.74% solution) were added. The experiment was randomized and each condition was run three times. The results for pH variation are summarized in Table 10.

표 10. 브리트 자 충전제 보유율: pH 변동Table 10. Brittle filler retention: pH fluctuations

APAM/변성APAM / Degeneration 충전제 보유율Filler retention rate pH10/pH10pH10 / pH10 6969 pH10/pH7pH10 / pH7 7575 pH7/pH7pH7 / pH7 7777

테스트된 모든 조건들은 전분의 높은 보유율을 보여주고 있으며, pH 7/pH 7 방법이 pH 10/pH 10 조건보다는 약간 더 높은 보유율을 제공하고 있다.All conditions tested showed high retention of starch and the pH 7 / pH 7 method provided slightly higher retention than the pH 10 / pH 10 condition.

실시예 4Example 4

표면 전하가 증대된 대표적인 전분을 함유한 OCC의 형성 및 특성Formation and Characterization of OCC Containing Representative Starch with Increased Surface Charge

본 실시예에서는 변성 전분을 함유한 OCC의 형성 및 특성이 기술되어 있다. 대표적인 OCC 제품의 특성을 측정되고 변성 전분을 포함하지 않는 OCC 제품과 비교하였다.In this example, the formation and properties of OCCs containing modified starch are described. The characteristics of representative OCC products were measured and compared with OCC products that do not contain modified starch.

100 퍼센트 OCC를 함유하고 있는 섬유상 완성 지료로부터 OCC 제품을 형성하였다. 전분 1톤 당 5 lb PQA(Nalco 7527)를 첨가함으로써 상술된 바와 같이 변성 전분을 제조하였다. 상기 펄프 완성 지료를 섬유 1톤 당 0.5 lb APAM(Accurac 171)으로 처리한 다음, 섬유 총중량에 대해 3 중량%의 변성 전분을 첨가하고, 이어서 섬유 1톤당 5 lb CPAM(Accurac 182RS)을 첨가하였다. 변성 전분을 함유한 펄프 완성 지료를 개구형 지지체(foraminous support)상에 침적시킨 후, 침적된 펄프를 탈수시키고, 이어서 건조시켜 OCC 제품을 마련하였다.OCC products were formed from fibrous finished stock containing 100 percent OCC. Modified starch was prepared as described above by adding 5 lb PQA (Nalco 7527) per ton of starch. The pulp finish was treated with 0.5 lb APAM (Accurac 171) per ton of fiber, followed by 3% by weight of modified starch based on the total weight of the fiber, followed by 5 lb CPAM (Accurac 182RS) per ton of fiber. The pulp finished stock containing modified starch was deposited on a foraminous support, and then the deposited pulp was dewatered and then dried to prepare an OCC product.

상술된 바와 같이 제조된 OCC 제품의 특성은 표 11에 요약되어 있다. 표에서, 샘플 1은 변성 전분을 포함하지 않고 형성된 OCC 제품을 의미하고, 샘플 2는 섬유의 총 중량에 대해 3 중량% 변성 전분을 포함한 OCC 제품을 의미한다. 표에서, SSC STFI 및 TEA는 각각 짧은 범위의 압축 STFI 및 인장 에너지 흡수를 의미한다.The properties of the OCC products prepared as described above are summarized in Table 11. In the table, sample 1 means OCC product formed without containing modified starch, and sample 2 means OCC product containing 3% by weight modified starch relative to the total weight of the fiber. In the table, SSC STFI and TEA mean a short range of compressed STFI and tensile energy absorption, respectively.

표 11. 변성 전분을 함유한 OCC의 특성Table 11. Characteristics of OCC with modified starch

샘플#Sample# 기본중량lb/MsfBasic weight lb / Msf 캘리퍼점Caliper 밀도kg/㎥Density kg / ㎥ 파열(뮬렌)lbsBurst (Mullen) lbs 지수Indices SSCSTFIlbs/inSSCSTFIlbs / in 지수Indices 인장lbs/inTensile lbs / in 지수Indices 신장%kidney% TEAinlb/in2 TEAinlb / in 2 1212 32.732.232.732.2 13.312.913.312.9 473.9481.1473.9481.1 54645464 45.959.645.959.6 12.3512.812.3512.8 11.311.911.311.9 21.924.621.924.6 20.122.920.122.9 2.7463.1912.7463.191 0.43790.56570.43790.5657

표 11을 참고하면, OCC 제품 샘플 1 및 2에 대한 뮬렌 파열 강도의 경우, 변성 전분이 첨가된 OCC가 구성은 유사하나 변성 전분이 없는 OCC에 비해 약 20%의 증가를 나타낸다. 또한 짧은 범위의 압축 STFI, 인장 및 신장에 있어서도 증가가 관찰되었다. 변성 전분을 함유하고 있는 OCC 제품은 구성은 유사하나 변성 전분이 없는 OCC 제품에 비해 약 5%의 짧은 범위의 압축 STFI 증가, 약 9%의 인장 증가, 및 약 16%의 신장 증가를 가졌다.Referring to Table 11, for the Mullen burst strength for OCC Product Samples 1 and 2, the OCC with modified starch showed an increase of about 20% compared to OCC with similar composition but without modified starch. An increase was also observed in the short range of compression STFI, tensile and elongation. OCC products containing modified starch had a shorter range of compression STFI increase of about 5%, tensile increase of about 9%, and elongation increase of about 16% compared to OCC products of similar composition but without modified starch.

대표적인 OCC 제품들에 보유된 전분의 중량 백분율을 서로 비교하고 변성되지 않은 전분을 함유하고 있는 OCC 제품과 비교하였다. 그 결과는 표 12-15에 요약되어 있다.The weight percentages of starch retained in representative OCC products were compared to each other and to OCC products containing unmodified starch. The results are summarized in Table 12-15.

상기 변성 전분을 제조하는데 사용된 양이온 첨가제의 양, 상기 펄프 완성 지료에 첨가된 변성 전분의 양, 그리고 상기 펄프 완성 지료에 첨가된 보유 보조제의 형태 및 양을 바꾸어 가며 몇 가지 대표적인 OCC 제품들을 형성하였다. 다양한 대표 OCC 제품들에 대한 전분 보유율이 표 12에 요약되어 있다. 이들 제품에 있어서, 변성 전분을 형성하는데 사용된 양이온 첨가제는 PQA(Nalco 7527)이었고, 음이온 보유 보조제는 APAM(Accurac 171)이었으며, 양이온 보유 보조제는 CPAM(Accurac 182)이었다. 다음 용어는 표 12에서 사용되는 것이다:Several representative OCC products were formed by varying the amount of cationic additive used to prepare the modified starch, the amount of modified starch added to the pulp finish, and the form and amount of retention aid added to the pulp finish. . Starch retention rates for various representative OCC products are summarized in Table 12. For these products, the cationic additive used to form modified starch was PQA (Nalco 7527), the anion retention aid was APAM (Accurac 171), and the cation retention aid was CPAM (Accurac 182). The following terms are used in Table 12:

변성 전분이란 전분 1톤 당 5 lb PQA(Nalco 7527)로 변성된 전분을 의미하고;Modified starch means starch modified with 5 lb PQA (Nalco 7527) per ton of starch;

가변 PQA는 펄프 완성 지료를 섬유 1톤 당 0.5 lb APAM(Accurac 171)으로 전처리한 다음 전분 및 가변적인 양의 PQA(Nalco 7527)로부터 제조된 변성 전분으로 처리함으로써 제조된 OCC 제품을 의미하며: A, B, C 및 D는 전분 1톤 당 1, 3, 5, 7 lb PQA(Nalco 7527)로 제조된 변성 전분을 함유하는 OCC 제품을 의미하고;Variable PQA means an OCC product prepared by pretreatment of pulp finish with 0.5 lb APAM (Accurac 171) per ton of fiber followed by starch and modified starch prepared from variable amounts of PQA (Nalco 7527): A , B, C and D mean OCC products containing modified starch made from 1, 3, 5, 7 lb PQA (Nalco 7527) per ton of starch;

가변 APAM은 펄프 완성 지료를 가변적인 양의 APAM(Accurac 171)으로 전처리한 다음 전분 및 전분 1톤 당 5 lb PQA(Nalco 7527)로 제조된 변성 전분으로 처리함으로써 제조된 OCC 제품을 의미하며: E, F 및 G는 펄프 완성 지료를 섬유 1톤 당 0.25, 0.50 및 0.75 lb APAM(Accurac 171)으로 전처리한 OCC 제품을 의미하고;Variable APAM means an OCC product prepared by pretreatment of pulp finish with variable amounts of APAM (Accurac 171) followed by modified starch made with 5 lb PQA (Nalco 7527) per ton of starch and starch: E , F and G mean OCC products pretreated with pulp finished stock with 0.25, 0.50 and 0.75 lb APAM (Accurac 171) per tonne of fiber;

APAM/PQA/APAM은 펄프 완성 지료를 0.25 lb APAM(Accurac 171)으로 전처리한 다음, 전분 및 전분 1톤 당 5 lb PQA(Nalco 7527)로 제조된 변성 전분으로 처리한 후 섬유 1톤 당 0.25 lb APAM(Accurac 171)으로 처리한 OCC 제품을 의미하고;APAM / PQA / APAM is pretreated with 0.25 lb APAM (Accurac 171) pulp finish, then modified starch made with 5 lb PQA (Nalco 7527) per ton of starch and starch, then 0.25 lb per ton fiber OCC products treated with APAM (Accurac 171);

APAM/PQA/CPAM은 펄프 완성 지료를 0.25 lb APAM(Accurac 171)로 전처리한 다음, 전분 및 전분 1톤 당 5 lb PQA(Nalco 7527)로 제조된 변성 전분으로 처리한후 섬유 1톤 당 2.0 lb CPAM(Accurac 182)으로 처리한 OCC 제품을 의미하고;APAM / PQA / CPAM is pretreated with 0.25 lb APAM (Accurac 171) pulp finish, then modified starch made from 5 lb PQA (Nalco 7527) per ton of starch and starch, followed by 2.0 lb per ton fiber OCC products treated with CPAM (Accurac 182);

가변 CPAM은 펄프 완성 지료를 가변적인 양의 CPAM(Accurac 182)으로 처리하기 전에 전분 및 전분 1톤 당 5 lb PQA(Nalco 7527)로 제조된 변성 전분으로 처리함으로써 제조된 OCC 제품을 의미하며: H, I 및 J는 펄프 완성 지료를 섬유 1톤 당 1.0, 2.0 및 3.0 lb CPAM(Accurac 182)으로 처리한 OCC 제품을 의미한다.Variable CPAM means an OCC product made by treating pulp finish with modified starch made with starch and 5 lb PQA (Nalco 7527) per ton of starch prior to treatment with variable amounts of CPAM (Accurac 182): H , I and J mean OCC products treated with pulp finished stock with 1.0, 2.0 and 3.0 lb CPAM (Accurac 182) per tonne of fiber.

표 12. OCC 전분 보유율 비교Table 12. OCC Starch Retention Rate Comparison

OCC 충전제OCC Filler 보유율Retention 전분Starch 1.451.45 변성 전분Modified starch 20.8220.82 가변 PQAABCDVariable PQAABCD 79.1995.6394.5288.2079.1995.6394.5288.20 가변 APAMEFGVariable APAMEFG 82.8394.5288.6582.8394.5288.65 APAM/PQA/APAMAPAM / PQA / APAM 81.2981.29 APAM/PQA/CPAMAPAM / PQA / CPAM 76.4576.45 가변 CPAMHIJVariable CPAMHIJ 37.5042.3145.4237.5042.3145.42

표 12의 결과는 변성 전분이 펄프에 고도로 보유되고 변성 전분 보유율이 보유 보조제의 사용을 통해 증가될 수 있다는 것을 보여주고 있다. 음이온 보유 보조제는 양이온 보유 보조제보다 더 큰 보유율 증가를 제공하였다.The results in Table 12 show that the modified starch is highly retained in the pulp and the modified starch retention can be increased through the use of retention aids. Anion retention aids provided greater retention rates than cation retention aids.

전분 1톤 당 전분 양이온 첨가제(PQA, Nalco 7527)의 양에 대한 함수로서, 섬유 1톤 당 0.5 lb 음이온 보유 보조제(APAM, Accurac 171)로 전처리된 대표적인 OCC 제품에 보유된 변성 전분의 중량 백분율이 측정되었다. 그 결과는 표 13에 요약되어 있다.As a function of the amount of starch cationic additive (PQA, Nalco 7527) per ton of starch, the percentage by weight of modified starch retained in representative OCC products pretreated with 0.5 lb anion retention aid (APAM, Accurac 171) per ton of fiber Was measured. The results are summarized in Table 13.

표 13. OCC 전분 보유율: PQA 변동Table 13. OCC Starch Retention: PQA Variation

PQA(lb/ton)PQA (lb / ton) 보유율Retention 1111 84.573.984.573.9 3333 87.7103.687.7103.6 5555 94.594.694.594.6 7777 88.887.688.887.6

상기 결과는 전분 1톤 당 1 내지 7 lb PQA를 사용하여 상당한 보유율이 달성되었음을 보여주고 있으며, 전분 1톤 당 약 5 lb PQA가 거의 최적의 보유율을 제공하였다.The results show that significant retention was achieved using 1-7 lb PQA per tonne of starch, with about 5 lb PQA per tonne of starch providing a near optimum retention.

음이온 보유 보조제(APAM, Accurac 171)의 양을 변경시킴에 따른 전처리의 함수로서 대표적인 OCC 제품에 보유된 변성 전분(5 lb PQA/ton 전분)의 중량 백분율을 측정하였다. 그 결과는 표 14에 요약되어 있다.The weight percentage of modified starch (5 lb PQA / ton starch) retained in a representative OCC product was measured as a function of pretreatment with varying amounts of anion retaining aid (APAM, Accurac 171). The results are summarized in Table 14.

표 14. OCC 전분 보유율: APAM 변동Table 14. OCC Starch Retention: APAM Fluctuations

APAM(lb/ton)APAM (lb / ton) 보유율Retention 0.250.250.250.25 79.586.179.586.1 0.500.500.500.50 94.594.694.594.6 0.750.750.750.75 89.088.389.088.3

상기 결과는 섬유 1톤 당 0.50 lb 음이온 보유 보조제로 전처리하는 경우에 최적의 보유율이 달성되었음을 보여주고 있다.The results show that optimal retention was achieved when pretreated with 0.50 lb anion retention aid per tonne of fiber.

양이온 보유 보조제(CPAM, Accurac 182)의 양을 변경시킴에 따른 처리의 함수로서 대표적인 OCC 제품에 보유된 변성 전분(5 lb PQA/ton 전분)의 중량 백분율을 측정하였다. 그 결과는 표 15에 요약되어 있다.The weight percentage of modified starch (5 lb PQA / ton starch) retained in representative OCC products as a function of treatment with varying amounts of cationic retention aid (CPAM, Accurac 182) was measured. The results are summarized in Table 15.

표 15. OCC 전분 보유율: CPAM 변동Table 15. OCC Starch Retention: CPAM Change

CPAM(lb/ton)CPAM (lb / ton) 보유율Retention 1111 27.147.927.147.9 2222 42.542.242.542.2 3333 44.446.544.446.5

상기 결과는 전분 1톤 당 1 내지 3 lb CPAM을 사용하여 상당한 보유율을 달성하였음을 보여주고 있다.The results show that significant retention was achieved using 1-3 lb CPAM per tonne of starch.

본 발명의 바람직한 실시예가 예시 및 기술되어 있으나, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 변경이 가능하다는 사실이 이해될 것이다.While the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, it will be understood that various changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

상세한 설명중에 포함되어 있음.Included in the detailed description.

Claims (55)

다당류 입자 및 양이온 첨가제를 포함하고 있으며, 상기 양이온 첨가제가 상기 다당류 입자에 부착되어 양의 표면 전하를 가진 다당류 입자를 제공하는 조성물.A polysaccharide particle and a cationic additive, wherein the cationic additive is attached to the polysaccharide particle to provide a polysaccharide particle having a positive surface charge. 제 1 항에 있어서, 상기 양이온 첨가제는 양이온 폴리머를 포함하는 조성물.The composition of claim 1, wherein the cationic additive comprises a cationic polymer. 제 2 항에 있어서, 상기 양이온 폴리머는 폴리 사차 아민을 포함하는 조성물.The composition of claim 2, wherein the cationic polymer comprises a poly quaternary amine. 제 3 항에 있어서, 상기 폴리 사차 아민은 몰 당 약 1,000,000 내지 약 5,000,000 g의 범위에서 분자량을 가지는 조성물.The composition of claim 3, wherein the poly quaternary amine has a molecular weight in the range of about 1,000,000 to about 5,000,000 g per mole. 제 3 항에 있어서, 상기 폴리 사차 아민은 g 당 약 3 meq 사차 아민을 가지는 조성물.The composition of claim 3, wherein the poly quaternary amine has about 3 meq quaternary amines per gram. 제 1 항에 있어서, 상기 양이온 첨가제는 상기 조성물 내에 다당류 1톤 당 약 1 내지 약 15 lb의 양으로 존재하는 조성물.The composition of claim 1, wherein the cationic additive is present in the composition in an amount of about 1 to about 15 lbs per ton of polysaccharide. 제 1 항에 있어서, 상기 표면 전하는 약 +1 mV 내지 약 +100 mV 범위내에 있는 조성물.The composition of claim 1, wherein the surface charge is in the range of about +1 mV to about +100 mV. 제 1 항에 있어서, 상기 다당류는 옥수수, 감자, 타피오카, 완두 및 밀 전분으로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.The composition of claim 1, wherein the polysaccharide is selected from the group consisting of corn, potato, tapioca, peas and wheat starch. 양의 표면 전하를 가진 다당류 입자를 포함하고 있으며, 상기 양의 표면 전하를 가진 다당류 입자는 다당류 입자에 부착된 양이온 첨가제를 포함하고 있는 펄프 완성 지료.And a polysaccharide particle having a positive surface charge, wherein the polysaccharide particle having a positive surface charge comprises a cationic additive attached to the polysaccharide particle. 제 9 항에 있어서, 상기 양이온 첨가제는 양이온 폴리머를 포함하는 펄프 완성 지료.10. The pulp finish stock according to claim 9, wherein the cationic additive comprises a cationic polymer. 제 10 항에 있어서, 상기 양이온 폴리머는 폴리 사차 아민을 포함하는 펄프 완성 지료.11. The pulp-finish material of claim 10, wherein the cationic polymer comprises a poly quaternary amine. 제 9 항에 있어서, 상기 다당류 입자는 약 +1 mV 내지 약 +100 mV 범위내에서 표면 전하를 가지는 펄프 완성 지료.10. The pulp finishing material of claim 9 wherein said polysaccharide particles have a surface charge in the range of about +1 mV to about +100 mV. 제 9 항에 있어서, 음이온 보유 보조제를 더 포함하고 있는 펄프 완성 지료.10. The pulp finished stock according to claim 9, further comprising an anion retaining aid. 제 9 항에 있어서, 양이온 보유 보조제를 더 포함하고 있는 펄프 완성 지료.10. The pulp finished stock according to claim 9, further comprising a cation retention aid. 제 13 항에 있어서, 양이온 보유 보조제를 더 포함하고 있는 펄프 완성 지료.The pulp finished stock according to claim 13, further comprising a cation retention aid. 제 13 항에 있어서, 상기 음이온 보유 보조제는 음이온 폴리아크릴아미드를 포함하는 펄프 완성 지료.15. The pulp finished stock according to claim 13, wherein the anion retention aid comprises an anionic polyacrylamide. 제 16 항에 있어서, 상기 음이온 폴리아크릴아미드는 아크릴산과 아크릴아미드의 코폴리머를 포함하는 펄프 완성 지료.17. The pulp finished stock according to claim 16, wherein the anionic polyacrylamide comprises a copolymer of acrylic acid and acrylamide. 제 17 항에 있어서, 상기 코폴리머는 약 30 몰%의 아크릴산과 약 70 몰%의 아크릴아미드를 포함하는 펄프 완성 지료.18. The pulp finishing material of claim 17, wherein the copolymer comprises about 30 mole percent acrylic acid and about 70 mole percent acrylamide. 제 17 항에 있어서, 상기 코폴리머는 몰 당 약 8,000,000 내지 약 15,000,000 g 범위 내에서 분자량을 가지는 펄프 완성 지료.18. The pulp finishing material of claim 17, wherein the copolymer has a molecular weight in the range of about 8,000,000 to about 15,000,000 g per mole. 제 13 항에 있어서, 상기 음이온 보유 보조제는 상기 완성 지료 내에서 섬유 1톤 당 약 0.1 내지 약 3.0 lb의 양으로 존재하는 펄프 완성 지료.15. The pulp finished stock according to claim 13, wherein the anion retaining aid is present in the finished stock in an amount of about 0.1 to about 3.0 lb per ton fiber. 제 14 항에 있어서, 상기 양이온 보유 보조제는 양이온 폴리아크릴아미드를 포함하는 펄프 완성 지료.15. The pulp finished stock according to claim 14, wherein the cationic retention aid comprises cationic polyacrylamide. 제 21 항에 있어서, 상기 양이온 폴리아크릴아미드는 아크릴아미드와 사차 아민 모노머의 코폴리머를 포함하는 펄프 완성 지료.22. The pulp finished stock according to claim 21, wherein the cationic polyacrylamide comprises a copolymer of acrylamide and a quaternary amine monomer. 제 22 항에 있어서, 상기 코폴리머는 약 90 몰%의 아크릴아미드와 약 10 몰%의 사차 아민 모노머를 포함하는 펄프 완성 지료.The pulp finishing material of claim 22 wherein the copolymer comprises about 90 mol% acrylamide and about 10 mol% quaternary amine monomers. 제 22 항에 있어서, 상기 코폴리머는 몰 당 약 8,000,000 내지 약 15,000,000 g 범위내에서 분자량을 가지는 펄프 완성 지료.The pulp finishing material of claim 22 wherein the copolymer has a molecular weight in the range of about 8,000,000 to about 15,000,000 g per mole. 제 14 항에 있어서, 상기 양이온 보유 보조제는 상기 완성 지료 내에 섬유 1톤 당 약 0.1 내지 약 12 lb의 양으로 존재하는 펄프 완성 지료.15. The pulp finished stock according to claim 14, wherein the cationic retention aid is present in the finished stock in an amount of about 0.1 to about 12 lbs per ton of fiber. 양의 표면 전하를 가진 다당류 입자를 포함하고 있으며, 상기 양의 표면 전하를 가진 다당류 입자는 다당류 입자에 부착된 양이온 첨가제를 포함하고 있는 종이 제품.A paper product comprising polysaccharide particles having a positive surface charge, wherein the polysaccharide particles with a positive surface charge comprise a cationic additive attached to the polysaccharide particles. 제 26 항에 있어서, 상기 양이온 첨가제는 양이온 폴리머를 포함하는 종이 제품.27. The paper product of claim 26, wherein the cationic additive comprises a cationic polymer. 제 27 항에 있어서, 상기 양이온 폴리머는 폴리 사차 아민을 포함하는 종이 제품.28. The paper product of claim 27, wherein the cationic polymer comprises a poly quaternary amine. 제 26 항에 있어서, 상기 다당류 입자는 약 +1 mV 내지 약 +100 mV 범위내에서 표면 전하를 가지는 종이 제품.27. The paper product of claim 26, wherein the polysaccharide particles have a surface charge in the range of about +1 mV to about +100 mV. 제 26 항에 있어서, 음이온 보유 보조제를 더 포함하고 있는 종이 제품.27. The paper product of claim 26, further comprising an anion retention aid. 제 26 항에 있어서, 양이온 보유 보조제를 더 포함하고 있는 종이 제품.27. The paper product of claim 26, further comprising a cationic retention aid. 제 30 항에 있어서, 양이온 보유 보조제를 더 포함하고 있는 종이 제품.31. The paper product of claim 30, further comprising a cationic retention aid. 제 30 항에 있어서, 상기 음이온 보유 보조제는 음이온 폴리아크릴아미드를 포함하는 종이 제품.31. The paper product of claim 30, wherein the anion retention aid comprises an anionic polyacrylamide. 제 31 항에 있어서, 상기 양이온 보유 보조제는 양이온 폴리아크릴아미드를 포함하는 종이 제품.32. The paper product of claim 31, wherein the cationic retention aid comprises cationic polyacrylamide. 제 26 항에 있어서, 상기 종이 제품은 파인 페이퍼, 신문 용지, 표백지, 라이너지, 골심지 및 OCC(old corrugated cardboard)로 이루어진 군으로부터 선택되는 종이 제품.27. The paper product of claim 26, wherein the paper product is selected from the group consisting of fine paper, newspaper paper, bleached paper, liner paper, corrugated paper, and old corrugated cardboard (OCC). 다당류 입자에 부착된 양이온 첨가제를 포함하고 있는, 양의 표면 전하를 가진 다당류 입자를 제1 펄프 완성 지료에 첨가하여 제2 펄프 완성 지료를 제공하는 단계;Adding a polysaccharide particle having a positive surface charge to the first pulp finish stock, the cationic additive attached to the polysaccharide particles, to provide a second pulp finish stock; 상기 제2 펄프 완성 지료를 개구형 지지체 상에 침적시켜 습윤성 웹을 제공하는 단계; 및Depositing the second pulp finished stock onto an open support to provide a wettable web; And 상기 습윤성 웹을 탈수 및 건조시켜 종이 제품을 제공하는 단계를 포함하는 종이 제품 형성 방법.Dewatering and drying the wettable web to provide a paper product. 제 36 항에 있어서, 상기 양이온 첨가제는 양이온 폴리머를 포함하는 종이 제품 형성 방법.37. The method of claim 36, wherein the cationic additive comprises a cationic polymer. 제 37 항에 있어서, 상기 양이온 폴리머는 폴리 사차 아민을 포함하는 종이 제품 형성 방법.38. The method of claim 37, wherein the cationic polymer comprises a poly quaternary amine. 제 36 항에 있어서, 상기 전분 입자는 약 +1 mV 내지 약 +100 mV 범위내에서표면 전하를 가지는 종이 제품 형성 방법.The method of claim 36, wherein the starch particles have a surface charge in the range of about +1 mV to about +100 mV. 제 36 항에 있어서, 음이온 보유 보조제를 상기 제1 펄프 완성 지료에 첨가하는 단계를 더 포함하는 종이 제품 형성 방법.37. The method of claim 36, further comprising adding an anion retention aid to the first pulp finished stock. 제 36 항에 있어서, 양이온 보유 보조제를 상기 제1 펄프 완성 지료에 첨가하는 단계를 더 포함하는 종이 제품 형성 방법.37. The method of claim 36, further comprising adding a cationic retention aid to the first pulp finished stock. 제 40 항에 있어서, 양이온 보유 보조제를 상기 제1 펄프 완성 지료에 첨가하는 단계를 더 포함하는 종이 제품 형성 방법.41. The method of claim 40, further comprising adding a cationic retention aid to the first pulp finished stock. 제 40 항에 있어서, 상기 음이온 보유 보조제는 음이온 폴리아크릴아미드를 포함하는 종이 제품 형성 방법.41. The method of claim 40, wherein the anion retention aid comprises an anionic polyacrylamide. 제 41 항에 있어서, 상기 양이온 보유 보조제는 양이온 폴리아크릴아미드를 포함하는 종이 제품 형성 방법.42. The method of claim 41 wherein the cation retention aid comprises cationic polyacrylamide. 제 36 항에 있어서, 상기 종이 제품은 파인 페이퍼, 신문 용지, 표백지, 라이너지, 골심지 및 OCC로 이루어진 군으로부터 선택되는 종이 제품 형성 방법.37. The method of claim 36, wherein the paper product is selected from the group consisting of fine paper, newsprint, bleached paper, liner paper, corrugated paper and OCC. 다당류 입자에 부착된 양이온 첨가제를 포함하고 있는, 양의 표면 전하를 가진 다당류 입자를 제1 펄프 완성 지료에 첨가하여 제2 펄프 완성 지료를 제공하는 단계;Adding a polysaccharide particle having a positive surface charge to the first pulp finish stock, the cationic additive attached to the polysaccharide particles, to provide a second pulp finish stock; 상기 제 2 펄프 완성 지료를 개구형 지지체에 침적시켜 습윤성 웹을 제공하는 단계; 및Depositing the second pulp finished stock onto an open support to provide a wettable web; And 상기 습윤성 웹을 탈수 및 건조시켜, 구성은 유사하나 양의 표면 전하를 가진 다당류 입자가 결여되어 있는 종이에 비해 강도가 증가된 종이 제품을 제공하는 단계를 포함하는 종이 제품의 강도 증가 방법.Dewatering and drying the wettable web to provide a paper product of increased strength compared to paper that is similar in composition but lacks polysaccharide particles having a positive surface charge. 제 46항에 있어서, 상기 양이온 첨가제는 양이온 폴리머를 포함하는 종이 제품의 강도 증가 방법.47. The method of claim 46, wherein the cationic additive comprises a cationic polymer. 제 47 항에 있어서, 상기 양이온 폴리머는 폴리 사차 아민을 포함하는 종이 제품의 강도 증가 방법.48. The method of claim 47, wherein the cationic polymer comprises a poly quaternary amine. 제 47 항에 있어서, 상기 다당류 입자는 약 +1 mV 내지 약 +100 mV 범위내에서 표면 전하를 가지는 종이 제품의 강도 증가 방법.48. The method of claim 47, wherein the polysaccharide particles have a surface charge in the range of about +1 mV to about +100 mV. 제 47 항에 있어서, 음이온 보유 보조제를 상기 제1 펄프 완성 지료에 첨가하는 단계를 더 포함하는 종이 제품의 강도 증가 방법.48. The method of claim 47, further comprising adding an anion retention aid to the first pulp finished stock. 제 47 항에 있어서, 양이온 보유 보조제를 상기 제1 펄프 완성 지료에 첨가하는 단계를 더 포함하는 종이 제품의 강도 증가 방법.48. The method of claim 47 further comprising adding a cationic retention aid to the first pulp finished stock. 제 50 항에 있어서, 양이온 보유 보조제를 상기 제1 펄프 완성 지료에 첨가하는 단계를 더 포함하는 종이 제품의 강도 증가 방법.51. The method of claim 50, further comprising adding a cationic retention aid to the first pulp finished stock. 제 50 항에 있어서, 상기 음이온 보유 보조제는 음이온 폴리아크릴아미드를 포함하는 종이 제품의 강도 증가 방법.51. The method of claim 50, wherein the anion retention aid comprises an anionic polyacrylamide. 제 52 항에 있어서, 상기 양이온 보유 보조제는 양이온 폴리아크릴아미드를 포함하는 종이 제품의 강도 증가 방법.53. The method of claim 52, wherein the cationic retention aid comprises cationic polyacrylamide. 제 46 항에 있어서, 상기 종이 제품은 파인 페이퍼, 신문 용지, 표백지, 라이너지, 골심지 및 OCC로 이루어진 군으로부터 선택되는 종이 제품의 강도 증가 방법.47. The method of claim 46, wherein the paper product is selected from the group consisting of fine paper, newsprint, bleached paper, liner paper, corrugated paper and OCC.
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