KR20020075929A - 펄프가공시 펄프에 흡착성 화학첨가제 첨가방법 및 이방법에 의해 제조된 제품 - Google Patents

펄프가공시 펄프에 흡착성 화학첨가제 첨가방법 및 이방법에 의해 제조된 제품 Download PDF

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바바라 진 번스
루이스 신시아 엘리스코에
마이크 토마스 고울렛
마이클 존 레코스케
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

제지공정수 중에 나중에 존재하는 비흡착 화학첨가제가 최소량이도록 하면서 흡착성 화학첨가제로 펄프섬유가 처리될 수 있다. 펄프에 흡착성 화학첨가제를 첨가하는 방법은 전혀 건조되지 않은 펄프섬유를 물과 혼합하여 섬유 슬러리를 형성하는 것을 포함한다. 섬유 슬러리에 흡착성 화학첨가제가 첨가된다. 흡착성 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리가 지필형성장치로 수송되고, 여기에서 습윤 섬유지필이 형성된다. 습윤 섬유지필은 소정의 농도로 건조되어 약 10% 내지 약 100%의 흡착성 화학첨가제 보류율을 갖는 건조된 섬유지필을 형성한다. 건조된 섬유지필은 초지기로 수송되고, 초지기에서 건조된 섬유지필이 물과 혼합되어 습윤 슬러리를 형성한다. 다른 실시태양에서, 섬유 슬러리는 크럼 섬유 또는 습윤 랩 섬유를 제공하도록 가공될 수 있다. 흡착성 화학첨가제가 고착된 섬유를 포함하는 습윤 슬러리는 초지기를 통해 수송되어 펄프섬유 위에 흡착성 화학첨가제가 보류됨으로 인해 향상된 품질을 갖는 최종 종이 또는 티슈 제품을 형성한다.

Description

펄프가공시 펄프에 흡착성 화학첨가제 첨가방법 및 이 방법에 의해 제조된 제품{Method for Adding an Adsorbable Chemical Additive to Pulp During the Pulp Processing and Products Made by Said Method}
종이 제품 제조시, 화학첨가제 첨가에 의해 물리적 및(또는) 광학적 성질을 향상시키는 것이 요망되는 경우가 종종 있다. 대표적으로, 최종 제품에 특정 특성을 부여하기 위해 생산 제조 또는 전환 단계 동안에 제지기계의 헤드박스 상류에서 섬유 슬러리에 연화제, 착색제, 증백제, 지력증강제 등과 같은 화학약품이 첨가된다. 보통, 이들 화학약품은 섬유 슬러리가 약 0.15 내지 약 5%의 섬유 농도를 갖는 지료 체스트(stock chest) 또는 지료 라인(stock line)에서 혼합되거나 또는 생산 도중 습윤 또는 건조 종이 또는 티슈에 분무된다.
각 초지기에서 화학약품을 첨가하는 경우의 한가지 단점은 제조자가 화학약품 첨가 장비를 각 초지기에 설치해야한다는 점이다. 이것은 많은 경우에서 비용이 드는 일이다. 또한, 각 초지기에서 나오는 최종 제품의 균일성이 화학약품 첨가 방식, 화학약품 균일성 및 농도의 변화, 정확한 화학약품 도입점, 초지기간의 수화학 차이 뿐만 아니라 각 초지기의 담당자 및 운전 차이에 따라 달라질 수 있다.
습단부 화학약품 첨가와 관련된 또다른 난점은 수용성 또는 수분산성 화학첨가제가 물 중에 현탁되어, 습윤 매트(mat) 형성 전 섬유에 완전히 흡착되지는 않는다는 점이다. 습단부 첨가제의 흡착을 개선시키기 위해, 화학첨가제를 그것이 물 중에 있을 때 전하를 부여하는 작용기로 개질시키는 경우가 종종 있다. 하전된 첨가제와 음이온 하전 섬유표면간의 전기동력학적 인력은 화학첨가제가 섬유에 침착 및 보류되는 것을 돕는다. 그럼에도 불구하고, 초지기 습단부에서 보류될 수 있는 화학첨가제의 양은 일반적으로, 랭뮤어(Langmuir)에 의해 설명된 것과 유사하게, 농도 증가에 따라 흡착 증가분 감소를 나타내는 흡착곡선을 따른다. 그 결과, 특히 높은 화학첨가제 충전 수준을 달성하려고 할 때는 수용성 또는 수분산성 화학첨가제의 흡착율이 100%보다 훨씬 작을 수 있다.
따라서, 어떠한 화학약품 첨가 수준에서도, 특히 높은 첨가 수준에서, 화학첨가제는 일부만 섬유 표면에 보류된다. 화학첨가제의 나머지 부분은 현탁화 수상에 용해 또는 분산된 채로 있다. 이들 비흡착 화학첨가제는 제지공정에서 많은 문제를 일으킬 수 있다. 일어날 수 있는 구체적인 문제는 화학첨가제의 정확한 본질이 결정할 것이지만, 비흡착 화학첨가제로 인해 발생할 수 있는 문제들의 부분 목록은 다음을 포함한다: 발포, 침착, 다른 섬유 스트림의 오염, 제지기계에서의 불량 섬유 보류, 다층 제품에서의 손상된 화학약품층 순도, 수계에서의 용해된 고형분 증대, 다른 공정 화학약품과의 상호작용, 펠트 또는 패브릭 막힘, 건조기 표면 상에서의 과다한 부착 또는 탈리, 최종 제품의 물리적 성질 가변성.
따라서, 당업계에서 부족하여 필요로 하고 있는 것은 최초 또는 초기 펄프 가공시에 펄프섬유 표면에 흡착성 화학첨가제를 적용함으로써, 펄프섬유에 보다 더 균일한 화학첨가제를 제공하고 초지기 공정수 중의 비흡착 화학첨가제를 감소 또는 제거하는 방법이다. 이 방법은 그밖의 다른 방법에 의해서라면 초지기에서의 통상의 습단부 화학약품 첨가시에 발생할 수 있는 관련된 제조상의 문제 및 최종제품 품질상의 문제를 최소화한다.
본 발명은 일반적으로 종이 또는 티슈 제품에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하자면, 본 발명은 펄프가공시 펄프섬유에 흡착성 화학첨가제를 적용하는 방법 및 이 방법에 의해 얻을 수 있는 종이 제품에 관한 것이다.
도1은 펄프섬유를 흡착성 화학첨가제로 처리하는 본 발명의 방법의 개략적인 공정흐름도.
도2는 여러개의 흡착성 화학첨가제로 펄프섬유를 처리하는 본 발명의 방법의개략적인 공정흐름도.
도3은 크레이프형 티슈 시트 제조방법의 개략적인 공정흐름도.
상세한 설명
이제, 본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명할 것이다. 다양한 통상의 펄핑 장치 및 작업이 펄핑 단계, 펄프 가공 및 펄프 건조에 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 다양한 실시태양이 이용될 수 있다는 상황을 제공하기 위한 목적에서 특정의 통상적인 성분들이 예시된다.
도1은 본 발명의 한 실시태양에 따라 펄프섬유에 흡착성 화학첨가제를 적용하는 데 사용되는 펄프가공 제조장비를 보여준다. 펄프가공 장비는 표백되고 전혀 건조되지 않은 펄프섬유가 펄프섬유 및 물로 이루어진 섬유 슬러리(10)의 형태로 저장된 (고밀도) 저장탱크(12)를 포함한다. 섬유 슬러리가 저장탱크(12)에 함유되어 있을 때 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 10 내지 약 12% 섬유일 수 있다. 다른 실시태양에서, 저장탱크(12)에서의 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 8 내지 약 15% 섬유일 수 있다.
섬유 슬러리(10)은 희석되어, 저장탱크(12)로부터 적당한 회로(13)을 통해 블렌드 체스트(14)로 운반되고, 블렌드 체스트에서 섬유 슬러리(10)은 혼합 블레이드, 로터, 재순환펌프 또는 다른 적당한 디바이스(16)을 이용하여 교반되어 섬유 슬러리(10)의 변화를 감소시킨다. 블렌드 체스트(14)에서의 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 0.5 내지 약 15% 섬유일 수 있다. 다른 실시태양에서, 블렌드 체스트(14)에서의 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 2 내지 약 10% 섬유일 수 있거나, 또는 약 3내지 약 5% 섬유일 수 있다.
섬유 슬러리(10)은 블렌드 체스트(14)로부터 적당한 회로(15)를 통해 머쉰 체스트(18)로 운반된다. 머쉰 체스트(18)에서의 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 0.5 내지 약 15% 섬유일 수 있다. 다른 실시태양에서, 머쉰 체스트(18)에서의 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 2 내지 약 10% 섬유일 수 있거나, 또는 약 3 내지 약 5% 섬유일 수 있다.
1개 이상의 흡착성 화학첨가제(24)가 저장소(22)로부터 공급되고, 머쉰 체스트(18) 이전에 회로(15)에서 섬유 슬러리(10)에 첨가된다. 흡착성 화학첨가제(24)의 양은 적당하게는 약 0.1 kg/metric ton(펄프섬유) 이상이다. 특별한 실시태양에서, 흡착성 화학첨가제(24)는 연화제를 포함하고, 약 0.1 kg/metric ton(펄프섬유) 이상의 양으로 첨가된다. 바람직하게는, 섬유 슬러리(10) 및 흡착성 화학첨가제(24)는 펄프섬유가 흡착성 화학첨가제(24)의 실질적인 부분을 흡착하게 하기에 충분한 체류시간 동안 교반 하에 머쉰 체스트(18)에서 함께 머무르게 한다. 예를들면, 약 10분 이상의 체류시간이 충분할 수 있다. 다른 실시태양에서, 체류시간은 약 10초 내지 약 30분의 범위일 수 있거나, 또는 약 2분 내지 약 15분의 범위일 수 있다.
그 후, 섬유 슬러리(10)은 머쉰 체스트(18)로부터 적당한 회로(19) 및 팬 펌프(20)을 통해 스크린 디바이스(26)으로 운반되고, 스크린 디바이스에서 크기에 기초하여 오염물질이 제거된다. 대표적으로, 머쉰 체스트(18)에서부터 팬 펌프(20)으로 운반되는 도중 어떤 지점에서 섬유 슬러리(10)의 농도가 감소된다. 스크린디바이스(26)의 한가지 예는 슬롯형 스크린 또는 가압 스크린이다. 또, 섬유 슬러리(10)은 섬유 슬러리(10)으로부터 무거운 입자들을 제거하는 일련의 센트리클리너(centricleaner)(도시되지 않음) 및 헤드박스(28)에 들어가는 압력의 가변성을 감소시키는 애테뉴에이터(atenuator)(도시되지 않음)를 거치게 할 수도 있다.
그 후, 섬유 슬러리(10)은 적당한 회로(27)을 통해 헤드박스(28)로 운반되고, 헤드박스에서 섬유 슬러리(10)은 장망 섹션(30)으로 사출되거나 또는 침착됨으로써 습윤 섬유지필(32)를 형성한다. 습윤 섬유지필(32)는 기계적으로 가압되어 물 및 비흡착 화학첨가제(24)가 제거될 수 있다. 예시된 실시태양에서는, 장망 섹션(30)이 압착부(44) 앞에 있지만, 다른 탈수 디바이스, 예를들면 닙 농축(nip thickening) 디바이스 등이 사용될 수도 있다. 섬유 슬러리(10)이 유공 패브릭(46) 위에 침착됨으로써 장망 섹션 여액(48)이 습윤 섬유지필(32)로부터 제거된다. 장망 섹션 여액(48)은 물 중에 비흡착 화학첨가제(24) 이외에 공정수 일부를 포함한다. 압착부(44) 또는 다른 탈수 디바이스는 습윤 섬유지필(32)의 섬유 농도를 약 30% 이상으로, 특히 약 40% 이상으로 증가시키는 것이 적당하다. 지필형성단계 동안 장망 섹션 여액(48)로서 제거된 물 및 비흡착 화학첨가제(24)는 펄프 가공시 희석단계의 희석수로서 사용되거나, 흡착성 화학첨가제(24)의 희석수 베이스로서 사용되거나, 또는 폐기된다. 그러나, 중요한 것은, 비흡착 화학첨가제(24)를 포함하는 장망 섹션 여액(48)이 펄프섬유와 함께 제지공정으로 전진 급송되지 않는다는 것이다.
습윤 섬유지필(32)는 건조부(34)로 운반되고, 건조부에서 습윤 섬유지필(32)에 대해 에어드라이 농도가 되도록 증발 건조가 수행됨으로써 건조된 섬유지필(36)이 형성된다. 그 후, 건조된 섬유지필(36)은 슬릿팅되고, 시트로 절단되고, 초지기(38)로 전달하기 위해 베일(bale)에 꾸려진다. 초지기(38)에서, 건조된 섬유지필(36)이 물과 혼합되어 습윤 슬러리(40)을 형성한다. 습윤 슬러리(40)은 개별 섬유에 흡착성 화학첨가제(24)가 고착된 펄프섬유를 포함한다. 습윤 슬러리(40)은 제지기계를 통과하면서 가공되어 최종 제품(42)를 형성한다. 예를 들어, 다양한 종이 또는 티슈 제조공정이 엥겔(Engel) 등의 미국 특허 제5,667,636호(1997년 9월 16일자로 등록됨); 파링톤 쥬니어 등의 미국 특허 제5,607,551호(1997년 3월4일자로 등록됨); 웬트(Wendt) 등의 미국 특허 제5,672,248호(1997년 9월 30일자로 등록됨); 및 에드워드(Edwards) 등의 미국 특허 제5,494,554호(1996년 2월 27일자로 등록됨)에 기재되어 있고, 이들 문헌은 참고로 본원에 포함시킨다. 펄프 가공시에 펄프섬유 위에 흡착성 화학첨가제(24)가 보류되기 때문에 최종 제품(42)는 향상된 품질을 갖는다.
본 발명의 다른 실시태양에서는, 흡착성 화학첨가제(24)가 펄프 가공 장치의 다양한 위치에서 섬유 슬러리(10)에 첨가될 수 있다. 별법으로, 흡착성 화학첨가제(24)는 저장탱크(12), 블렌드 체스트(14), 머쉰 체스트(18), 팬 펌프(20), 스크린 디바이스(26), 또는 섬유 슬러리(10)이 운반될 때 통과하는 회로 (13), (15) 및 (19) 중 어느 하나에서 섬유 슬러리(10)에 첨가될 수 있다. 섬유 슬러리(10)의 펄프섬유 위에 흡착성 화학첨가제(24)가 흡수되는 것을 향상시키기 위해, 교반 디바이스(16)이 이용될 수 있다. 회로(13), (15) 및 (19)에서, 교반 디바이스(16)은 정적 혼합기, 예를들면 배플, 또는 동적 혼합기, 예를들면 펌프를 포함할 수 있다.
또다른 실시태양에서는, 제2 머쉰 체스트(21)이 펄프 가공 장치에 포함될 수 있다(도2 참조). 제2 머쉰 체스트(21)은 제1 머쉰 체스트(18)과 팬 펌프(20) 사이에 배치될 수 있다.
도2는 섬유 슬러리(10)에 흡착성 화학첨가제(24) 및 (25)가 순차적으로 첨가되는 본 발명의 다른 실시태양을 보여준다. 펄프 가공 장비는 표백되고 전혀 건조되지 않은 펄프섬유가 펄프섬유 및 물로 이루어진 섬유 슬러리(10)의 형태로 저장된 (고밀도) 저장탱크(12)를 포함한다. 섬유 슬러리가 저장탱크(12)에 함유되어 있을 때 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 10 내지 약 12% 섬유일 수 있다. 다른 실시태양에서, 저장탱크(12)의 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 8 내지 약 15% 섬유일 수 있다.
섬유 슬러리(10)은 희석되어, 저장탱크(12)로부터 적당한 회로(13)을 통해 블렌드 체스트(14)로 운반되고, 블렌드 체스트에서 섬유 슬러리(10)은 혼합 블레이드, 로터, 재순환펌프 또는 다른 적당한 디바이스(16)을 이용하여 교반되어 섬유 슬러리(10)의 변화를 감소시킨다. 블렌드 체스트(14)에서의 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 0.5 내지 약 15% 섬유일 수 있다. 다른 실시태양에서, 블렌드 체스트(14)에서 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 2 내지 약 10% 섬유일 수 있거나, 또는 약 3 내지 약 5% 섬유일 수 있다.
섬유 슬러리(10)은 블렌드 체스트(14)로부터 적당한 회로(15)를 통해 머쉰체스트(18)로 운반된다. 머쉰 체스트(18)에서의 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 0.5 내지 약 15% 섬유일 수 있다. 다른 실시태양에서, 머쉰 체스트(18)에서의 섬유 슬러리(10)의 농도는 약 2 내지 약 10% 섬유일 수 있거나, 또는 약 3 내지 약 5% 섬유일 수 있다.
1개 이상의 흡착성 화학성분을 포함하는 제1 흡착성 화학첨가제(24)가 저장소(22)로부터 공급되어, 머쉰 체스트(18) 이전에 회로(15)에서 섬유 슬러리(10)에 첨가된다. 제1 흡착성 화학첨가제(24)의 양은 적당하게는 약 0.1 kg/metric ton(펄프섬유) 이상이다. 특별한 실시태양에서, 제1 흡착성 화학첨가제(24)는 연화제를 포함하고, 약 0.1 kg/metric ton(펄프섬유) 이상의 양으로 첨가된다. 바람직하게는, 섬유 슬러리(10) 및 제1 흡착성 화학첨가제(24)는 펄프섬유가 제1 흡착성 화학첨가제(24)의 실질적인 부분을 흡착하게 하기에 충분한 체류시간 동안 교반 하에 머쉰 체스트(18)에서 함께 머무르게 한다. 예를들면, 약 10분 이상의 체류시간이 충분할 수 있다. 다른 실시태양에서, 체류시간은 약 10초 내지 약 30분의 범위일 수 있거나, 또는 약 2분 내지 약 15분의 범위일 수 있다.
제1 흡착성 화학첨가제(24)를 포함하는 섬유 슬러리(10)은 머쉰 체스트(18)로부터 적당한 회로(17)을 통해 제2 머쉰 체스트(21)로 운반된다. 1개 이상의 흡착성 화학첨가제를 포함하는 제2 흡착성 화학첨가제(25)가 저장소(23)으로부터 공급되어, 제2 머쉰 체스트(21) 이전에 적당한 회로(17)에서 섬유 슬러리(10)에 첨가된다. 제2 흡착성 화학첨가제(25)의 양은 적당하게는 약 0.1 kg/metric ton(펄프섬유) 이상이다. 특별한 실시태양에서, 제2 흡착성 화학첨가제(25)는 연화제이고,약 0.1 kg/metric ton(펄프섬유) 이상의 양으로 첨가된다. 바람직하게는, 섬유 슬러리 (10) 및 제2 흡착성 화학첨가제(25)는 펄프섬유가 제2 흡착성 화학첨가제(25)의 실질적인 부분을 흡착하게 하기에 충분한 체류시간 동안 교반 하에 제2 머쉰 체스트(21)에서 함께 머무르게 한다. 예를들면, 약 10분 이상의 체류시간이 충분할 수 있다. 다른 실시태양에서, 체류시간은 약 10초 내지 약 30분의 범위일 수 있거나, 또는 약 2분 내지 약 15분의 범위일 수 있다.
그 후, 제1 흡착성 화학첨가제(24) 및 제2 흡착성 화학첨가제(25)를 포함하는 섬유 슬러리(10)은 제2 머쉰 체스트(21)로부터 적당한 회로(19) 및 팬 펌프(20)을 통해 스크린 디바이스(26)으로 운반되고, 스크린 디바이스에서 크기에 기초하여 오염물질이 제거된다. 스크린 디바이스(26)의 한가지 예는 슬롯형 스크린 또는 가압 스크린이다. 또, 섬유 슬러리(10)은 섬유 슬러리(10)으로부터 무거운 입자들을 제거하는 일련의 센트리클리너(도시되지 않음) 및 애테뉴에이터(도시되지 않음)를 거치게 할 수도 있다.
그 후, 섬유 슬러리(10)은 적당한 회로(27)을 통해 헤드박스(28)로 운반되고, 헤드박스에서 섬유 슬러리(10)은 장망 섹션(30)으로 사출되거나 또는 침착됨으로써 습윤 섬유지필(32)를 형성한다. 습윤 섬유지필(32)는 기계적으로 가압되어 물 및 비흡착 화학첨가제(24)가 제거될 수 있다.
습윤 섬유지필(32)는 건조부(34)로 운반되고, 건조부에서 습윤 섬유지필(32)에 대해 증발건조가 수행됨으로써 건조된 섬유지필(36)이 형성된다. 그 후, 건조된 섬유지필(36)은 슬릿팅되고, 시트로 절단되고, 초지기(38)로 전달하기 위해 베일(bale)에 꾸려진다. 초지기(38)에서, 건조된 섬유지필(36)이 물과 혼합되어 습윤 슬러리(40)을 형성한다. 습윤 슬러리(40)은 개별 섬유에 제1 흡착성 화학첨가제(24) 및 제2 흡착성 화학첨가제(25)가 고착된 펄프섬유를 포함한다. 습윤 슬러리(40)은 초지기를 통과하면서 가공되어 최종 제품(42)를 형성한다. 펄프 가공시 펄프섬유 위에 제1 흡착성 화학첨가제(24) 및 제2 흡착성 화학첨가제(25)가 보류되기 때문에 최종 제품(42)는 향상된 품질을 갖는다.
본 발명의 다른 실시태양에서는, 제1 흡착성 화학첨가제(24) 및 제2 흡착성 화학첨가제(25) 각각이 펄프 가공 장치의 다양한 위치에서 섬유 슬러리(10)에 첨가될 수 있다. 별법으로, 제1 흡착성 화학첨가제(24) 및 제2 흡착성 화학첨가제(25)는 저장탱크(12), 블렌드 체스트(14), 제1 머쉰 체스트(18), 제2 머쉰 체스트(21), 팬 펌프(20), 스크린 디바이스(26), 또는 섬유 슬러리(10)이 운반될 때 통과하는 회로 (13), (15), (17) 및 (19) 중 어느 하나에서 섬유 슬러리(10)에 첨가될 수 있다. 또한, 제1 흡착성 화학첨가제(24) 및 제2 흡착성 화학첨가제(25)는 펄프 가공 장비의 동일 부위에 다른 시점에서 첨가될 수 있으며, 예를들면 제1 흡착성 화학첨가제(24)가 블렌드 체스트(14)에 첨가된 후 충분한 체류시간이 경과한 후에 블렌드 체스트(14)에 제2 흡착성 화학첨가제(25)가 첨가된다. 섬유 슬러리(10)의 펄프섬유 위에 제1 흡착성 화학첨가제(24) 및 제2 흡착성 화학첨가제(25)가 균일하게 흡수되는 것을 향상시키기 위해, 교반 디바이스(16)이 이용될 수 있다. 회로(13), (15) 및 (19)에서, 교반 디바이스(16)은 정적 혼합기, 예를들면 배플, 또는 동적 혼합기, 예를들면 펌프를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시태양에서는, 1 배치의 펄프섬유는 상기한 바와 같은 본 발명의 방법에 따라 제1 화학첨가제로 처리되고, 한편 또다른 1 배치의 펄프섬유는 본 발명에 따라 제2 화학첨가제로 처리될 수 있다. 웬트(Wendt) 등의 미국 특허 제5,730,839호(1998년 3월 24일자로 등록됨)에 기재된 바와 같이, 제지공정 동안, 상이한 펄프섬유들 또는 상이한 처리가 된 펄프섬유들이 층상 종이 또는 티슈 제품으로 가공될 수 있다.
도3을 보면, 형성 롤(54)와 압착 롤(58) 둘레를 적어도 부분적으로 감싸는 통상의 습식 압착 제지(또는 캐리어) 펠트(56)과 형성 패브릭(62) 사이에 2층 헤드박스(60)을 사용하여 티슈 지필(64)가 형성된다. 이어서, 티슈 지필(64)가 진공 압착 롤(58)을 이용하여 제지 펠트(56)으로부터 양키 드라이어(60)으로 운반된다. 대표적으로, 압착 롤(58)에 의해 티슈 지필이 양키 드라이어(60)에 적용되기 직전에 양키 드라이어(60) 표면에 스프레이 붐(59)를 이용하여 접착제 혼합물이 분무된다. 천연가스로 가열되는 후드(도시되지 않음)가 양키 드라이어(60) 둘레를 부분적으로 둘러쌀 수 있는데, 이것은 티슈 지필(64)의 건조를 돕는다. 두 개의 티슈 지필(64)가 함께 겹쳐져서 캘린더링될 수 있다. 이렇게 하여 얻은 2겹 티슈 제품이 하드(hard) 롤에 권취될 수 있다.
발명의 요약
본 발명자들은 흡착성 화학첨가제가 전혀 건조되지 않은 펄프섬유 위에 높은 및(또는) 균일한 수준으로 흡착될 수 있고, 처리된 펄프섬유가 물에 재분산된 후 제지 공정수 중에 기껏해야 미량의 비흡착 화학첨가제가 존재한다는 것을 발견하였다. 이것은 펄프섬유 및 물을 포함하는 섬유 슬러리를 과량의 흡착성 화학첨가제로 처리하고, 흡착이 일어나기에 충분한 체류시간을 주고, 섬유 슬러리를 여과하거나 또는 그밖의 다른 방법으로 탈수시켜서 물 및 비흡착 화학첨가제를 제거함으로써 달성된다.
그러므로, 일면으로, 본 발명은 흡착성 화학첨가제를 펄프섬유 위에 적용하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 물, 전혀 건조되지 않은 펄프섬유, 및 흡착성 화학첨가제를 포함하는 섬유 슬러리를 생성하는 것을 포함한다. 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리는 지필형성장치 (web forming apparatus)를 사용하여 습윤 섬유지필로 형성될 수 있다. 습윤 섬유지필은 소정의 농도로 건조된다. 본 발명의 다른 실시태양에서, 이 방법은 추가로 탈수시켜 크럼형(crumb-form)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 건조된 섬유지필은 흡착성 화학첨가제의 약 10% 내지 약 100%를 보류할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양은 펄프가공시에 건조단계 전에 펄프섬유에 흡착성 화학약품을 첨가하는 방법이다. 초지기의 상류에서 펄프가공시에 화학약품이 본질적으로 균질하게 흡착된 화학처리된 펄프섬유를 얻을 수 있다. 게다가, 화학처리된 펄프섬유는 다양한 부위에 위치할 수 있는 수 개의 상이한 초지기에 수송될 수 있고, 각 초지기로부터 얻은 최종제품의 품질이 보다 더 일관될 것이다. 또, 펄프섬유가 다수의 초지기에 또는 하나의 초지기로 여러번 운전하는 데에 사용하기 위해 이용될 수 있기 전에 펄프섬유를 화학처리함으로써, 흡착성 화학약품 첨가를 위한 장비를 각각의 초지기에 설치해야 하는 필요를 없앨 수 있다.
또, 이 펄프섬유 가공 방법에 의하면, 초지기 습단부 화학약품 첨가에 비해 더 높고 더 균일한 농도의 흡착성 화학첨가제가 펄프섬유에 흡착될 수 있고, 동시에 제지기계의 수상에 존재하는 비흡착 화학첨가제 수준이 상당히 더 낮다.
본 명세서에서 "흡착성"이라는 용어는 화학첨가제와 섬유가 관여하는 어떠한 화학반응도 일어남이 없이 펄프섬유의 표면에 동화될 수 있는 화학첨가제를 의미하는 데 사용된다. 화학첨가제가 일단 흡착되면, 그것은 펄프섬유 내로 흡수될 수도 있고 흡수되지 않을 수도 있다. "비흡착"이라는 용어는 펄프섬유에 의해 흡착되지 않고 공정수에 현탁된 채로 남아있는 흡착성 화학첨가제의 부분을 의미한다. "지필형성장치"라는 용어는 장망식(fourdrinier) 포머(former), 쌍망식(twin wire) 포머, 환망식 초지기, 프레스 포머, 크레슨트(crescent) 포머, 및 당업계 숙련자에게 공지된 것들을 포함한다.
섬유 슬러리의 농도는 약 0.5 내지 약 15%이다. 다른 실시태양에서, 섬유 슬러리의 농도는 약 2 내지 약 10%이거나, 또는 약 3 내지 약 5%이다. 건조된 섬유지필의 농도는 약 45 내지 약 100%이다. 다른 실시태양에서, 건조된 섬유지필의 농도는 약 60 내지 약100%이거나, 또는 약 85 내지 약 95%이다. 습윤 섬유지필의 농도는 약 30 내지 약 45%이다. 다른 실시태양에서, 습윤 섬유지필의 농도는 약 35 내지 약 45%이거나, 또는 약 40 내지 약 45%이다. 크럼형의 농도는 약 50 내지 약 85%이다. 다른 실시태양에서, 크럼형의 농도는 약 60 내지 약 85%이거나, 또는 약 80 내지 약 85%이다.
본 발명의 방법은 종이 제품 제조에 유용한 펄프섬유의 제조를 가능케 한다. 이에 의하면 건조후의 기계적 성질이 이미 건조된 상태의 펄프섬유에 화학처리가 행해진 경우와는 다른 펄프섬유가 얻어진다. 본 발명의 일면은 1개 이상의 초지기에서 값비싸고 가변적인 화학처리를 해야하는 필요를 대체하는 보다 더 균일하게 화학처리된 펄프섬유이다. 본 발명의 또다른 일면은 초지기의 공정수 중에 비흡착 화학첨가제가 전혀 없거나 또는 비교적 낮은 수준으로 존재한다는 점과 함께, 다른 방법으로 달성될 수 있는 것보다 더 높은 화학첨가제 충전량을 갖는 펄프섬유이다. 이것은 습단부 첨가를 이용한 화학첨가제 충전이 비흡착 화학약품 수준 및(또는)접촉시간 뿐만 아니라 그와 관련된 공정상의 난점, 예를들면, 발포, 침착, 화학작용, 펠트 막힘, 과다한 건조기 부착 또는 탈리, 또는 초지기의 공정수 중에 비흡착 화학약품이 존재함으로 인해 발생하는 종이의 물리적 성질 제어상의 다양한 문제에 의해 제한받는 경우가 종종 있기 때문이다.
또다른 실시태양에서, 본 발명의 섬유 슬러리는 물, 및 섬유 표면 위에 흡착된 흡착성 화학첨가제를 갖는 펄프섬유를 포함한다. 펄프섬유에 흡착된 화학첨가제의 양은 약 0.1 kg/metric ton 이상이고, 물 중에 남아있는 비흡착 화학첨가제의 양은 펄프섬유에 첨가된 흡착성 화학첨가제 양의 0 내지 약 90%이다. 특히 바람직한 실시태양에서, 흡착된 화학첨가제의 양은 약 0.5 kg/metric ton 이상, 특히 약 1 kg/metric ton 이상, 보다 특히 약 2 kg/metric ton 이상이다. 습윤 섬유지필 또는 건조된 섬유지필이 일단 초지기에서 재분산되면, 수상 중의 비흡착 화학첨가제의 양은 흡착된 화학첨가제 양의 0 내지 약 15%, 특히 0 내지 약 10%, 보다 특히 0 내지 약 7%이다.
본 발명의 한 실시태양에 따르면, 펄프섬유에 흡착성 화학첨가제를 첨가하는 방법은 섬유 슬러리를 생성하는 것을 포함한다. 섬유 슬러리는 물, 전혀 건조되지않은 펄프섬유, 및 흡착성 화학첨가제를 포함한다. 흡착성 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리는 지필형성장치로 통과하고, 여기서 섬유 슬러리로부터 습윤 섬유지필이 형성된다. 습윤 섬유지필은 소정의 농도로 건조된다. 이렇게 하여 얻은 건조된 섬유지필은 섬유 위에 약 10 내지 약 100%의 흡착성 화학첨가제 보류율을 가질 수 있다. 건조된 섬유지필은 초지기로 수송될 수 있다. 건조된 섬유지필은 물과 혼합되어 습윤 슬러리를 형성한다. 습윤 슬러리는 흡착성 화학첨가제가 고착된 섬유를 포함한다. 섬유 위에 흡착성 화학첨가제가 보류되기 때문에 습윤 슬러리로부터 향상된 품질을 갖는 최종 제품이 제조될 수 있다.
본 발명의 또다른 일면은 화학처리된 종이제품을 제조하는 방법이다. 이 방법은 전혀 건조되지 않은 펄프섬유를 물과 혼합하여 섬유 슬러리를 형성하는 것을 포함한다. 섬유 슬러리에 흡착성 화학첨가제가 첨가된다. 흡착성 화학첨가제를 포함하는 섬유 슬러리가 습윤 섬유지필로 형성된다. 이것은 지필형성장치에서 달성될 수 있다. 습윤 섬유지필은 소정의 농도로 건조될 수 있다. 이렇게 하여 얻은 건조된 섬유지필은 약 10 내지 약 100%의 화학첨가제 보류율을 가질 수 있다. 건조된 섬유지필인 펄프섬유는 하나 이상의 초지기로 수송 또는 다른 방법으로 전달될 수 있다. 건조된 섬유지필인 펄프섬유는 물과 혼합되어 습윤 슬러리를 형성한다. 습윤 슬러리는 흡착성 화학첨가제가 고착된 펄프섬유를 포함한다. 섬유 위에 흡착성 화학첨가제가 보류되기 때문에 향상된 품질을 갖는 최종 제품이 제조될 수 있다.
본 발명의 또다른 일면은 화학처리된 최종 종이 또는 티슈 제품을 제조하는 방법이다. 이 방법은 전혀 건조되지 않은 펄프섬유를 물과 혼합하여 섬유 슬러리를 형성하는 것을 포함한다. 섬유 슬러리에 흡착성 화학첨가제가 첨가된다. 흡착성 화학첨가제를 포함하는 섬유 슬러리가 습윤 섬유지필로 형성된다. 이것은 지필형성장치에서 달성될 수 있다. 습윤 섬유지필은 소정의 농도로 탈수될 수 있다. 다른 실시태양에서는, 펄프섬유가 습윤 랩(lap)으로 가공되거나 또는 크럼형으로가공될 수 있다. 이렇게 하여 얻은 펄프섬유는 약 10 내지 약 100%의 흡착성 화학첨가제 보류율을 가질 수 있다. 흡착성 화학첨가제로 이미 처리된 펄프섬유는 습윤 섬유지필, 건조된 섬유지필, 습윤 랩 또는 크럼형 형태로 1개 이상의 초지기에 수송되거나 또는 다른 방법으로 전달될 수 있다. 습윤 섬유지필, 습윤 랩 또는 크럼형인 펄프섬유는 물과 혼합되어 습윤 슬러리를 형성한다. 습윤 슬러리는 흡착성 화학첨가제가 고착된 펄프섬유를 포함한다. 섬유 위에 흡착성 화학첨가제가 보류되기 때문에 향상된 품질을 갖는 최종 제품이 제조될 수 있다.
본 발명의 또다른 일면은 화학처리된 종이 제품을 제조하는 방법이다. 이 방법은 물, 전혀 건조되지않은 펄프섬유, 및 제1 흡착성 화학첨가제를 포함하는 섬유 슬러리를 생성하는 것을 포함한다. 섬유 슬러리에 적어도 제2 흡착성 화학첨가제가 첨가될 수 있고, 이로써 다중처리된 섬유 슬러리를 형성할 수 있다. 추가의 흡착성 화학첨가제들은 제1 흡착성 화학첨가제와 동시에, 또는 펄프 가공의 다른 시점 또는 지점에서 첨가될 수 있다. 추가의 흡착성 화학첨가제들은 동시에 또는 펄프 가공의 다른 시점 또는 지점에서 첨가될 수 있다. 흡착성 화학첨가제를 포함하는 다중처리된 섬유 슬러리는 습윤 섬유지필로 형성된다. 이것은 지필형성 장치에서 달성될 수 있다. 습윤 섬유지필은 소정의 농도로 건조될 수 있다. 이렇게 하여 얻은 건조된 섬유지필은 약 10 내지 약 100%의 흡착성 화학첨가제 보류율을 가질 수 있다. 다중처리된 건조된 섬유지필인 펄프섬유는 1개 이상의 초지기에 수송되거나 또는 다른 방법으로 전달될 수 있다. 다중처리된 건조된 섬유지필인 펄프섬유는 물과 혼합되어 습윤 슬러리를 형성한다. 습윤 슬러리는 흡착성 화학첨가제가 고착된 펄프섬유를 포함한다. 섬유 위에 흡착성 화학첨가제가 보류되기 때문에 향상된 품질을 갖는 최종 제품이 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 일면은 화학처리된 종이 제품을 제조하는 방법이다. 이 방법은 물, 전혀 건조되지않은 펄프섬유, 및 제1 흡착성 화학첨가제를 포함하는 섬유 슬러리를 생성하는 것을 포함한다. 섬유 슬러리에 적어도 제2 흡착성 화학첨가제가 첨가될 수 있고, 이로써 다중처리된 섬유 슬러리를 형성할 수 있다. 제2 또는 추가의 흡착성 화학첨가제들은 제1 흡착성 화학첨가제와 동시에, 또는 펄프 가공의 다른 시점 또는 지점에서 첨가될 수 있다. 추가의 흡착성 화학첨가제들은 동시에, 또는 펄프 가공의 다른 시점 또는 지점에서 첨가될 수 있다. 흡착성 화학첨가제를 포함하는 다중처리된 섬유 슬러리는 습윤 섬유지필로 형성된다. 이것은 지필형성장치에서 달성될 수 있다. 습윤 섬유지필은 소정의 농도로 건조된다. 다른 실시태양에서는, 펄프섬유가 습윤 랩(lap)으로 가공되거나 또는 크럼형으로 가공될 수 있다. 이렇게 하여 얻은 펄프섬유는 약 10% 내지 약 100%의 흡착성 화학첨가제 보류율을 가질 수 있다. 흡착성 화학첨가제로 이미 처리된 펄프섬유는 습윤 섬유지필, 건조된 섬유지필, 습윤 랩 또는 크럼형 형태로 1개 이상의 초지기에 수송되거나 또는 다른 방법으로 전달될 수 있다. 다중처리된 습윤 섬유지필, 습윤 랩 또는 크럼형인 펄프섬유는 물과 혼합되어 습윤 슬러리를 형성한다. 습윤 슬러리는 흡착성 화학첨가제가 고착된 펄프섬유를 포함한다. 섬유 위에 흡착성 화학첨가제가 보류되기 때문에 향상된 품질을 갖는 최종 제품이 제조될 수 있다.
본 발명은 펄프섬유에 연화제와 같은 흡착성 화학첨가제를 첨가하고, 보류된흡착성 화학첨가제에 의해 제공되는 향상된 품질을 갖는 최종 제품을 문제가 적고 보다 저렴한 비용으로 제조할 수 있게 하는 데 특히 유용하다.
따라서, 본 발명의 또다른 일면은 초지기의 공정수 중의 잔류 비흡착 화학첨가제 양을 최소화하기 위해 건조단계 이전에 화학처리된 펄프 섬유로부터 제조된 종이 제품이다. 본원 명세서에서 사용된 "종이"라는 용어는 광범위하게는 필기용지, 인쇄용지, 포장용지, 위생지, 산업용지, 신문용지, 라이너지, 티슈지, 화장지, 미용지, 냅킨, 와이퍼, 습윤 와이프, 타월지, 흡수패드, 기저귀와 같은 흡수용품 중의 흡입 웹, 침대 패드, 육류 및 가금류용 패드, 여성 위생용 패드, 및 이러한 제품 제조를 위한 통상의 방법에 따라 제조되는 기타 등등을 포함한다. 본원 명세서에서 사용된 "종이"라는 용어 사용과 관련해서는 셀룰로스 섬유만을 포함하거나 또는 셀룰로스 섬유를 다른 천연 또는 합성 섬유와 함께 포함하는 어떠한 웹이라도 포함한다. 그것은 층상이거나 또는 비층상일 수 있고, 크레이프형이거나 또는 비크레이프형일 수 있으며, 한 겹으로 이루어지거나 또는 여러 겹으로 이루어질 수 있다. 게다가, 종이 또는 티슈 지필은 완전성 및 강도를 위해 강화섬유를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 흡착성 화학첨가제는 건조지력증강제, 습윤지력증강제, 연화제, 흡수성증강제, 사이징제, 염료, 광학 증백제, 화학 트레이서, 불투명화제, 건조기 부착 화학약품 등을 포함한다. 흡착성 화학첨가제의 추가 종류는 안료, 완화제, 습윤제, 살바이러스제, 살균제, 완충제, 왁스, 플루오로폴리머, 냄새 통제 물질 및 탈취제, 제올라이트, 퍼퓸, 식물성 및 광물성 오일,습윤제, 사이징제, 계면활성제, 보습제, UV 차단제, 항생제, 로션, 살질균제, 방부제, 알로에베라 추출물, 비타민 E 등을 포함할 수 있다. 적당한 흡착성 화학첨가제는 제지섬유에 의해 흡착될 수 있고, 수용성 또는 수분산성이다.
"연화제"라는 용어는 개선된 촉감을 제공하고 종이의 강성을 감소시키기 위해 티슈와 같은 종이 제품에 혼입될 수 있는 어떠한 흡착성 화학첨가제라도 의미한다. 연화제는 사차 암모늄 화합물, 사차화된 단백질 화합물, 포스포리피드, 실리콘 사차화물, 사차화되고 가수분해된 밀단백질/디메티콘 포스포코폴리올 코폴리머, 유기반응성 폴리실록산 및 실리콘 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또, 이들 흡착성 화학첨가제는 종이 강성을 감소시키는 작용을 할 수 있거나, 또는 티슈 표면과 손 사이의 마찰계수를 감소시키는 것과 같이 티슈의 표면특성을 개선시킬 수 있다.
"염료"라는 용어는 색상을 부여하기 위해 화장지, 미용지, 종이 타월 및 냅킨과 같은 종이 제품에 혼입될 수 있는 어떠한 흡착성 화학약품이라도 의미한다. 흡착성 화학약품의 본질에 따라, 염료는 산성 염료, 염기성 염료, 직접 염료, 셀룰로스 반응성 염료, 또는 안료로 분류될 수 있다. 모든 분류물이 본 발명과 함께 사용하기에 적합하다.
"수용성"이라는 용어는 수용액을 형성하는 고체 또는 액체를 의미하고, "수분산성"이라는 용어는 수성 매질에 분산될 수 있는 콜로이드 크기 또는 그 이상의 고체 또는 액체를 의미한다.
펄프섬유에 흡착성 화학첨가제를 적용하는 방법은 건조 랩 펄프, 습윤 랩펄프, 크럼 펄프 및 플래쉬 건조 펄프 작업을 포함하여 폭넓고 다양한 펄프 피니싱(finishing) 공정에 사용될 수 있다. 예를들면, 다양한 펄프 피니싱 공정(펄프 가공이라고도 불림)은 문헌[Pulp and Paper Manufacture: The Pulping of Wood. 2ndEd., Volume 1, Chapter 12, Ronald G. MacDonald, editor](이 문헌은 본원에 참고로 포함됨)에 기재되어 있다.
또한, 1 개 초과의 흡착성 화학첨가제가 사용되어야 하는 상황에서는, 흡착성 화학첨가제들간의 상호작용을 감소시키기 위해 흡착성 화학첨가제들은 순차적으로 섬유 슬러리에 첨가될 수 있다. 다른 상황에서는, 흡착성 화학첨가제들은 제거공정을 손쉽게 하기 위해 또다른 흡착성 화학첨가제가 첨가된 후에 섬유 슬러리로부터 제거될 수 있다.
활엽수재, 침엽수재, 밀짚, 플랙소, 밀크위드 씨드 플로스 섬유(milkweed seed floss fiber), 마닐라삼, 대마, 케나프(kenaf), 버개스(bagasse), 목화, 갈대 등을 포함하는 많은 섬유 종류가 본 발명에 사용될 수 있다. 표백 및 비표백 섬유, 천연 섬유(목재 섬유 및 다른 셀룰로스 섬유, 셀룰로스 유도체, 및 화학적으로 강성처리된 또는 가교결합된 섬유를 포함함), 일부 합성섬유(합성 제지 섬유는 폴리프로필렌, 아크릴, 아라미드, 아세테이트 등으로부터 제조된 몇가지 형태의 섬유를 포함함), 버진 및 재생 섬유, 활엽수재 및 침엽수재, 및 기계적으로 펄핑된 (예: 쇄목), 화학적으로 펄핑된(크라프트 및 술파이트 펄프 가공을 포함하지만 이에 한정되지 않음), 열기계적으로 펄핑된, 화학적열기계적으로 펄핑된 섬유 등을 포함하여 공지된 모든 제지섬유가 사용될 수 있다. 상기한 또는 관련된 섬유 부류의 어떠한 서브세트의 혼합물도 사용될 수 있다. 펄프섬유는 당업계에서 유리하다고 알려진 많은 방법으로 제조될 수 있다. 섬유를 제조하는 유용한 방법은 헤르만(M.A.Hermans) 등의 미국 특허 제 5,348,620호(1994년 9월 20일자로 등록됨) 및 제5,501,768호(1996년 3월 26일자로 등록됨), 및 파링톤 쥬니어 (Farrington,Jr.) 등의 미국 특허 제5,656,132호에 기재된 바와 같은 커얼(curl) 및 개선된 건조 특성을 부여하는 분산을 포함한다.
본 발명에 따르면, 펄프섬유의 흡착성 화학약품 처리는 펄프 가공의 건조단계 이전에 일어난다. 일반적으로 승인되고 있는 두가지 건조방법은 플래쉬 건조 및 캔(can) 건조를 포함한다. 플래쉬 건조는 BCTMP(bleached, chemi-thermo-mechanical pulp)의 경우에 가장 흔한 것이다. 본 발명은 캔 또는 플래쉬 건조를 이용하지 않는 습윤 랩 펄프 공정에도 적용될 수 있다.
본 발명의 많은 특징 및 이점은 다음 설명으로부터 명백해질 것이다. 하기 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시태양을 예시하는 첨부도면을 참조한다. 이러한 실시태앙은 본 발명의 전범위를 나타내는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 전범위를 해석하는 데는 청구범위를 참조하여야 한다.
실시예 1
이 실시예는 본 발명에 따라 설명된 바와 같은 화학적으로 개질된 펄프를 제조하는 방법을 설명할 것이다. 도1을 참조하면, 약 10%의 고형분을 갖는 완전히표백된 유칼립투스 펄프섬유 슬러리를 그 섬유 슬러리가 고밀도 저장탱크로부터 펌핑되어 나올 때 회로에서 약 2.5%의 고형분을 갖도록 희석하였다. 이어서, 섬유 슬러리를 블렌드 체스트로 펌핑하였다. 섬유 슬러리가 블렌드 체스트로부터 회로를 통해 머쉰 체스트로 운반될 때, 이미다졸린 연화제(맥커늄(Mackernium) DC-183(미국 일리노이주 유니버시티 파크에 소재하는 Mcintyre Ltd.로부터 상업적으로 입수가능함)으로 확인된 메틸-2-올레일 아미도에틸-2-올레일 이미다졸리늄 메틸술페이트)의 1% 분산액을 섬유 슬러리에 혼합시켰다.
화학연화제 투입량은 섬유 슬러리 중의 유칼립투스 펄프섬유 tonne당 3 kg이었다. 화학연화제는 머쉰 체스트에서 약 10분 동안 섬유 슬러리와 혼합하였다. 이어서, 섬유 슬러리를 약 0.6%의 고형분을 갖도록 희석해서, 건조 랩 머쉰의 습단부에 습윤 섬유지필을 형성하였다.
습윤 섬유지필이 형성되는 동안, 화학연화제의 실질적인 부분이 섬유 슬러리 중의 펄프섬유에 부착되었다. 비흡착 화학연화제는 수상에 남아있었고, 이것은 펄프섬유로부터 여액으로서 배수되었다. 습윤 섬유지필을 압착부에서 압착하고, 건조부에서 건조시킴으로써, 90%의 고형분을 갖는 건조된 섬유지필을 형성하였다. 처리된 상태의 펄프섬유는 이제 티슈 제조 공정의 원료로 사용될 수 있는 형태가 되었다.
배수 단계 동안에 제거된 여액은 공정으로 재순환되어, 회로에서 섬유 슬러리를 희석하는데 사용하였다. 비흡착 맥커늄 DC-183 화학연화제를 포함하는 여액의 재순환은 섬유 슬러리의 펄프섬유에 화학연화제가 흡착될 추가 기회를 제공하였다.
실시예 2
실시예 1에 기재된 방법에 따라 제조된 펄프섬유를 사용하여 부드러운 층상 티슈 제품을 제조하였다. 이 티슈 제품은 도3에 도시된 전공정을 사용하여 제조하였다. 제1 지료층은 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조된 화학처리된 유칼립투스 활엽수재 펄프섬유를 포함하였고, 이것은 티슈 지필의 약 65 중량%를 구성하였다. 제1 지료층은 형성 패브릭과 접촉하는 제1층이었고, 또한 양키 드라이어의 건조표면과 접촉하는 층이었다. 제2 지료층은 북부지방 침엽수재 크래프트 펄프섬유를 포함하였다. 제2 지료층은 티슈 지필의 약 35 중량%를 구성하였다. 개질된 폴리아크릴아미드 건조지력증강제인 헤르코본드(Hercobond) 1366(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재 Hercules Inc.로부터 상업적으로 입수가능함)을 침엽수재 층의 펄프섬유에 첨가하였다. 헤르코본드 1366을 약 1.9%의 고형분을 갖는 진한 지료에 전체 티슈 지필 중의 펄프섬유의 약 0.3 %의 첨가수준으로 첨가하였다. 폴리아미드 에피클로로히드린 습윤지력증강제 키멘(Kymene) 557LX(Hercules, Inc.로부터 상업적으로 입수가능함)을 유칼립투스 및 북부지방 침엽수재 크래프트 공급물 양쪽 모두에 전체 티슈 지필 중의 펄프섬유 기준으로 약 0.2%의 첨가수준으로 첨가하였다.
도3을 참조하면, 티슈 지필을 형성 롤과 압착 롤 둘레를 적어도 부분적으로 감싸는 통상의 습식 압착 제지(또는 캐리어) 펠트(Weavex M1C; 미국 노쓰캐롤라이나주 웨이크 포리스트에 소재하는 Weavex로부터 상업적으로 입수가능함)과 알바니(Albany) P-621 형성 패브릭(Albany International Corp.(미국 위스콘신주메나샤에 소재함)로부터 상업적으로 입수가능함) 사이에서 2층 헤드박스를 사용하여 형성하였다. 티슈 지필의 기초중량은 공기건조된 티슈 지필 2880 평방 피트 당 약 7.3 파운드이었다.
이어서, 티슈 지필을 진공 압착 롤에 의해 제지 펠트로부터 양키 드라이어로 운반하였다. 티슈 지필이 양키 드라이어로 운반되기 직전에 제지 펠트 상의 티슈 지필의 물 함량은 약 87%이었다. 압착 롤을 적용한 후 티슈 지필의 수분 함량은 약 55%이었다. 압착 롤에 의해 티슈 지필이 적용되기 직전에 양키 드라이어 표면에 스프레이 붐을 이용하여 접착제 혼합물을 분무하였다. 웬트 등의 미국 특허 제5,730,839호(이 문헌은 참고로 본원에 포함시킴)에 기재된 바와 같이, 접착제 혼합물은 약 40%의 폴리비닐 알콜, 약 40%의 폴리아미드 수지 및 약 20%의 사차화된 폴리아미도 아민으로 이루어졌다. 접착제 혼합물의 적용율은 티슈 지필의 건조 펄프섬유 1 tonne 당 건조 접착제 약 5.5 파운드이었다. 양키 드라이어 둘레를 부분적으로 둘러싸는 천연가스로 가열되는 후드(도시되지 않음)는 티슈 지필의 건조를 돕기 위해 약 680 ℉의 공급 공기 온도를 가졌다. 크레이핑 닥터(creping doctor)를 적용한 후 티슈 지필의 온도는 핸드헬드(handheld) 적외선 온도 건(gun)으로 측정한 바, 약 240 ℉이었다. 24인치 폭 티슈 지필의 기계 속도는 분당 약 3000 feet이었다. 크레이프 비율은 약 1.30이거나, 또는 약 30%이었다.
두 개의 티슈 지필을 두 개의 소프트 롤(또는 모 롤)로부터 풀고, 함께 겹쳐 쌓아서, 두 개의 스틸 롤로 90 파운드/인치로 캘린더링하였다. 2겹 티슈 제품은 실시예 1에 기재된 화학처리된 유칼립투스 펄프섬유를 포함하는 제1 지료층이 하드롤 위에 감겨있는 2겹 티슈 제품의 외부에 겹쳐 쌓이도록 구성하였다. 하드 롤은 미용 티슈 등과 같은 최종 제품으로 전환된다. 표준 TAPPI 표준 온도 및 습도에서 2겹 티슈 제품의 최종 기초중량은 약 17.1 파운드/2880 평방 피트이었다. MD 인장은 약 951 g/3 인치이었고, CD 인장은 약 449 g/3 인치이었다. 2겹 티슈 제품 하나의 두께는 약 0.0097인치이었다. 최종 티슈 제품의 MD 스트레치는 약 23.3%이었다. 모든 인장 시험은 표준 TAPPI 조건에서 행하였다.
본 발명을 특정 실시태양과 결부시켜 설명하였지만, 상기 설명에 비추어 많은 대안, 변경 및 변화가 당업계 숙련자에게 자명할 것이라는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범위 및 정신에 해당되는 이러한 모든 대안, 변경 및 변화를 포함하는 것으로 의도되어야 한다.

Claims (56)

  1. a) 물, 전혀 건조되지 않은 펄프섬유, 및 흡착성 화학첨가제를 포함하는 섬유 슬러리를 생성하고,
    b) 상기 흡착성 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리를 지필형성장치로 수송하여 습윤 섬유지필을 형성하고,
    c) 상기 습윤 섬유지필을 소정의 농도로 건조시켜 약 10 내지 약 100%의 흡착성 화학첨가제 보류율을 갖는 건조된 섬유지필을 형성하는
    것을 포함하는 펄프 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 건조된 섬유지필을 초지기로 수송하고, 상기 건조된 섬유지필을 물과 혼합하여 흡착성 화학첨가제가 고착된 섬유를 포함하는 습윤 슬러리를 형성하는 것을 더 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 섬유 위에 흡착성 화학첨가제가 보류됨으로 인해 향상된 품질을 갖는 최종 종이 또는 티슈 제품을 제조하는 것을 더 포함하는 방법.
  4. 제1항, 2항 또는 3항에 있어서, 상기 흡착성 화학첨가제가 연화제, 건조지력증강제, 습윤지력증강제, 불투명화제, 염료 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법.
  5. 제1항, 2항 또는 3항에 있어서, 상기 연화제가 사차 암모늄 화합물, 사차화된 단백질 화합물, 포스포리피드, 실리콘 사차화물, 사차화되고 가수분해된 밀 단백질/디메티콘 포스포코폴리올 코폴리머, 유기반응성 폴리실록산, 및 실리콘 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  6. 제1항, 2항 또는 3항에 있어서, 상기 흡착성 화학첨가제가 연화제인 방법.
  7. 제1항, 2항 또는 3항에 있어서, 상기 흡착성 화학첨가제가 결합제인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 섬유 슬러리를 생성하는 것이 상기 물 및 펄프섬유를 포함하는 수용액에 상기 흡착성 화학첨가제를 첨가하는 것을 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 흡착성 화학첨가제가 상기 물 및 펄프섬유의 슬러리에 약 0.1 kg/metric ton 이상의 양으로 첨가되는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 건조된 섬유지필이 약 45 % 내지 약 100%의 범위의 농도를 갖는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 건조된 섬유지필이 약 85% 내지 약 95%의 범위의 농도를 갖는 것인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 흡착성 화학첨가제가 첨가된 후 펄프섬유에 흡착성 화학첨가제가 흡수되게 하기에 충분한 체류시간이 제공되는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 건조된 섬유지필로부터 종이 또는 티슈 제품을 형성하는 것을 더 포함하는 방법.
  14. 제1항의 방법을 이용하여 제조된 종이 또는 티슈 제품.
  15. 제14항에 있어서, 상기 펄프섬유에 첨가된 화학첨가제의 양이 약 0.1 kg/metric ton 이상인 종이 또는 티슈 제품.
  16. a) 전혀 건조되지 않은 펄프섬유를 물과 혼합하여 섬유 슬러리를 형성하고,
    b) 상기 섬유 슬러리에 흡착성 화학첨가제를 첨가하고,
    c) 상기 흡착성 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리를 지필형성장치에 수송하여 습윤 섬유지필을 형성하고,
    d) 상기 습윤 섬유지필을 소정의 농도로 건조하여 약 10 내지 약 100%의 흡착성 화학첨가제 보류율을 갖는 건조된 섬유지필을 형성하고,
    e) 상기 건조된 섬유지필을 초지기로 수송하고, 상기 건조된 섬유지필을 물과 혼합함으로써 흡착성 화학첨가제가 고착된 섬유를 포함하는 습윤 슬러리를 형성하고,
    f) 상기 습윤 슬러리를 상기 초지기를 통해 수송하여 상기 펄프섬유에 흡착성 화학첨가제가 보류됨으로 인해 향상된 품질을 갖는 최종 종이 또는 티슈 제품을 형성하는
    것을 포함하는 흡착성 화학첨가제를 펄프에 첨가하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 펄프섬유에 흡착된 화학첨가제의 양이 약 0.1 kg/metric ton 이상이고, 상기 물 중의 비흡착 화학첨가제의 양이 상기 펄프섬유에 첨가된 화학첨가제 양의 0% 내지 약 90%인 섬유 슬러리.
  18. 제16항에 있어서, 상기 펄프섬유에 첨가된 화학첨가제의 양이 약 1 kg/metric ton 이상인 섬유 슬러리.
  19. 제16항에 있어서, 상기 펄프섬유에 첨가된 화학첨가제의 양이 약 3 kg/metric ton 이상인 섬유 슬러리.
  20. 제16항에 있어서, 상기 펄프섬유에 첨가된 화학첨가제의 양이 약 5 kg/metric ton 이상인 섬유 슬러리.
  21. 제16항에 있어서, 상기 화학첨가제가 연화제, 탈결합제, 건조지력증강제, 습윤지력증강제 및 불투명화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 섬유 슬러리.
  22. 제16항의 섬유 슬러리로부터 제조된 종이 또는 티슈 제품.
  23. a) 물, 전혀 건조되지 않은 펄프섬유, 및 적어도 제1 흡착성 화학첨가제 및 제2 흡착성 화학첨가제를 포함하는 섬유 슬러리를 생성하고,
    b) 적어도 상기 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리를 지필형성장치로 수송하여 습윤 섬유지필을 형성하고,
    c) 상기 습윤 섬유지필을 소정의 농도로 건조시켜 약 10 내지 약 100%의 적어도 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제의 보류율을 갖는 건조된 섬유지필을 형성하는
    것을 포함하는 펄프섬유에 흡착성 화학첨가제를 첨가하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 건조된 섬유지필을 초지기로 수송하고, 상기 건조된 섬유지필을 물과 혼합하여 흡착성 화학첨가제가 고착된 섬유를 포함하는 습윤 슬러리를 형성하는 것을 더 포함하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 섬유 위에 흡착성 화학첨가제가 보류됨으로 인해 향상된 품질을 갖는 최종 종이 또는 티슈 제품을 제조하는 것을 더 포함하는 방법.
  26. 제23항, 24항 또는 25항에 있어서, 상기 제1 흡착성 화학첨가제가 연화제, 건조지력증강제, 습윤지력증강제, 불투명화제, 염료 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 연화제가 사차 암모늄 화합물, 사차화된 단백질 화합물, 포스포리피드, 실리콘 사차화물, 사차화되고 가수분해된 밀 단백질/디메티콘 포스포코폴리올 코폴리머, 유기반응성 폴리실록산, 및 실리콘 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  28. 제23항, 24항 또는 25항에 있어서, 상기 제2 흡착성 화학첨가제가 연화제, 건조지력증강제, 습윤지력증강제, 불투명화제, 염료 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 연화제가 사차 암모늄 화합물, 사차화된 단백질 화합물, 포스포리피드, 실리콘 사차화물, 사차화되고 가수분해된 밀 단백질/디메티콘 포스포코폴리올 코폴리머, 유기반응성 폴리실록산, 및 실리콘 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  30. 제23항에 있어서, 섬유 슬러리를 생성하는 것이 상기 물 및 펄프섬유를 포함하는 수용액에 상기 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제를 첨가하는 것을 포함하는 것인방법.
  31. 제23항에 있어서, 상기 제1 흡착성 화학첨가제가 물 및 펄프섬유의 슬러리에 약 0.1 kg/metric ton 이상의 양으로 첨가되는 방법.
  32. 제23항에 있어서, 상기 제2 흡착성 화학첨가제가 물 및 펄프섬유의 슬러리에 약 0.1 kg/metric ton 이상의 양으로 첨가되는 방법.
  33. 제23항에 있어서, 상기 건조된 섬유지필이 약 45 % 내지 약 100%의 범위의 농도를 갖는 것인 방법.
  34. 제23항에 있어서, 상기 건조된 섬유지필이 약 85% 내지 약 95%의 범위의 농도를 갖는 것인 방법.
  35. 제23항에 있어서, 상기 제1 흡착성 화학첨가제가 첨가된 후 펄프섬유에 제1 흡착성 화학첨가제가 흡수되게 하기에 충분한 체류시간이 제공되는 방법.
  36. 제23항에 있어서, 상기 제2 흡착성 화학첨가제가 첨가된 후 펄프섬유에 제2 흡착성 화학첨가제가 흡수되게 하기에 충분한 체류시간이 제공되는 방법.
  37. 제23항의 방법을 이용하여 제조된 종이 또는 티슈 제품.
  38. a) 전혀 건조되지 않은 펄프섬유를 물과 혼합하여 섬유 슬러리를 형성하고,
    b) 상기 섬유 슬러리에 제1 흡착성 화학첨가제를 첨가하고,
    c) 상기 섬유 슬러리에 적어도 제2 흡착성 화학첨가제를 첨가하고,
    d) 적어도 상기 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리를 지필형성장치에 수송하여 습윤 섬유지필을 형성하고,
    e) 상기 습윤 섬유지필을 소정의 농도로 건조시켜 약 10 내지 약 100%의 적어도 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제의 보류율을 갖는 건조된 섬유지필을 형성하고,
    f) 상기 건조된 섬유지필을 초지기로 수송하고, 상기 건조된 섬유지필을 물과 혼합하여 적어도 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제가 고착된 섬유를 포함하는 습윤 슬러리를 형성하고,
    g) 상기 습윤 슬러리를 상기 초지기를 통해 수송하여 상기 펄프섬유에 적어도 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제가 보류됨으로 인해 향상된 품질을 갖는 최종 종이 또는 티슈 제품을 형성하는
    것을 포함하는 흡착성 화학첨가제를 펄프에 첨가하는 방법.
  39. 펄프섬유에 흡착된 제1 화학첨가제의 양이 약 0.1 kg/metric ton 이상이고, 물 중의 비흡착 제1 화학첨가제의 양이 상기 펄프섬유에 첨가된 제1 화학첨가제 양의 0% 내지 약 90%인, 제38항의 방법을 이용하여 제조된 섬유 슬러리.
  40. 펄프섬유에 흡착된 제2 화학첨가제의 양이 약 0.1 kg/metric ton 이상이고, 물 중의 비흡착 제2 화학첨가제의 양이 상기 펄프섬유에 흡착된 제2 화학첨가제 양의 0% 내지 약 90%인, 제38항의 방법을 이용하여 제조된 섬유 슬러리.
  41. 펄프섬유에 흡착된 제1 화학첨가제의 양이 약 0.1 kg/metric ton 이상이고, 상기 물 중의 비흡착 제1 화학첨가제의 양이 상기 펄프섬유에 첨가된 제1 화학첨가제 양의 0% 내지 약 90%이며, 펄프섬유에 흡착된 제2 화학첨가제의 양이 약 0.1 kg/metric ton 이상이고, 물 중의 비흡착 제2 화학첨가제의 양이 상기 펄프섬유에 흡착된 제2 화학첨가제 양의 0% 내지 약 90%인, 제38항의 방법을 이용하여 제조된 섬유 슬러리.
  42. 제39항, 40항 또는 41항에 있어서, 상기 펄프섬유에 첨가된 제1 화학첨가제의 양이 약 1 kg/metric ton 이상인 섬유 슬러리.
  43. 제39항, 40항 또는 41항에 있어서, 상기 펄프섬유에 첨가된 제2 화학첨가제의 양이 약 1 kg/metric ton 이상인 섬유 슬러리.
  44. 제39항, 40항 또는 41항에 있어서, 상기 펄프섬유에 첨가된 제1 화학첨가제의 양이 약 3 kg/metric ton 이상인 섬유 슬러리.
  45. 제39항, 40항 또는 41항에 있어서, 상기 펄프섬유에 첨가된 제2 화학첨가제의 양이 약 3 kg/metric ton 이상인 섬유 슬러리.
  46. 제39항, 40항 또는 41항에 있어서, 상기 펄프섬유에 첨가된 제1 화학첨가제의 양이 약 5 kg/metric ton 이상인 섬유 슬러리.
  47. 제39항, 40항 또는 41항에 있어서, 상기 펄프섬유에 첨가된 제2 화학첨가제의 양이 약 5 kg/metric ton 이상인 섬유 슬러리.
  48. 제39항, 40항 또는 41항에 있어서, 상기 제1 화학첨가제가 연화제, 탈결합제, 건조지력증강제, 습윤지력증강제 및 불투명화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 섬유 슬러리.
  49. 제39항, 40항 또는 41항에 있어서, 상기 제2 화학첨가제가 연화제, 탈결합제, 건조지력증강제, 습윤지력증강제 및 불투명화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 섬유 슬러리.
  50. 제39항, 40항 또는 41항의 섬유 슬러리로부터 제조된 종이 또는 티슈 제품.
  51. 제38항의 방법을 이용하여 제조된 종이 또는 티슈 제품.
  52. a) 물, 전혀 건조되지 않은 펄프섬유, 및 흡착성 화학첨가제를 포함하는 섬유 슬러리를 생성하고,
    b) 상기 흡착성 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리를 지필형성장치에 수송하여 습윤 섬유지필을 형성하고, 이렇게 하여 약 10 내지 약 100%의 흡착성 화학첨가제 보류율을 갖는 습윤 섬유지필을 형성하는
    것을 포함하는 펄프 제조방법.
  53. a) 전혀 건조되지 않은 펄프섬유를 물과 혼합하여 섬유 슬러리를 형성하고,
    b) 상기 섬유 슬러리에 흡착성 화학첨가제를 첨가하고,
    c) 상기 흡착성 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리를 지필형성장치에 수송하여 습윤 섬유지필을 형성하고,
    d) 상기 습윤 섬유지필을 초지기로 수송하고, 상기 습윤 섬유지필을 물과 혼합하여 흡착성 화학첨가제가 고착된 섬유를 포함하는 습윤 슬러리를 형성하고,
    e) 상기 습윤 슬러리를 상기 초지기를 통해 수송하여 상기 섬유에 흡착성 화학첨가제가 보류됨으로 인해 향상된 품질을 갖는 최종 종이 또는 티슈 제품을 형성하는
    것을 포함하는 흡착성 화학첨가제를 펄프에 첨가하는 방법.
  54. a) 전혀 건조되지 않은 펄프섬유를 물과 혼합하여 섬유 슬러리를 형성하고,
    b) 상기 섬유 슬러리에 흡착성 화학첨가제를 첨가하고,
    c) 상기 흡착성 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리를 지필형성장치에 수송하여 크럼 펄프를 형성하고,
    d) 상기 크럼 펄프를 초지기로 수송하고, 상기 크럼 펄프를 물과 혼합하여 흡착성 화학첨가제가 고착된 섬유를 갖는 습윤 슬러리를 형성하고,
    e) 상기 습윤 슬러리를 상기 초지기를 통해 수송하여 상기 섬유에 흡착성 화학첨가제가 보류됨으로 인해 향상된 품질을 갖는 최종 종이 또는 티슈 제품을 형성하는
    것을 포함하는 흡착성 화학첨가제를 펄프에 첨가하는 방법.
  55. a) 물, 전혀 건조되지 않은 펄프섬유, 및 적어도 제1 흡착성 화학첨가제 및 제2 흡착성 화학첨가제를 포함하는 섬유 슬러리를 생성하고,
    b) 적어도 상기 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리를 지필형성장치에 수송하여 습윤 섬유지필을 형성하고, 이렇게 하여 약 10 내지 약 100%의 적어도 상기 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제의 보류율을 갖는 습윤 섬유지필을 형성하는
    것을 포함하는 흡착성 화학첨가제를 펄프에 첨가하는 방법.
  56. a) 전혀 건조되지 않은 펄프섬유를 물과 혼합하여 섬유 슬러리를 형성하고,
    b) 상기 섬유 슬러리에 제1 흡착성 화학첨가제를 첨가하고,
    c) 상기 섬유 슬러리에 적어도 제2 흡착성 화학첨가제를 첨가하고,
    d) 적어도 상기 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제를 갖는 섬유 슬러리를 지필형성장치에 수송하여 약 10% 내지 약 100%의 적어도 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제 의 보류율을 갖는 습윤 섬유지필을 형성하고,
    e) 상기 습윤 섬유지필을 초지기로 수송하고, 상기 습윤 섬유지필을 물과 혼합하여 적어도 상기 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제가 고착된 섬유를 포함하는 습윤 슬러리를 형성하고,
    f) 상기 습윤 슬러리를 상기 초지기를 통해 수송하여 상기 섬유에 적어도 제1 및 제2 흡착성 화학첨가제가 보류됨으로 인해 향상된 품질을 갖는 최종 종이 또는 티슈 제품을 형성하는
    것을 포함하는 흡착성 화학첨가제를 펄프에 첨가하는 방법.
KR1020027011206A 2000-02-28 2001-02-28 펄프가공시 펄프에 흡착성 화학첨가제 첨가방법 및 이방법에 의해 제조된 제품 KR20020075929A (ko)

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