KR20040003047A - 수성 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음이온성 유기 폴리머 입자와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자를 포함한 수성 조성물에 관계한다. 음이온성 유기 폴리머 입자는 하나 이상의 에틸렌 불포화 모노머를 하나 이상의 다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제와 중합시켜 수득된다. 수성 조성물에서 음이온성 유기 폴리머 입자와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자는 조성물 총 중량의 0.01중량% 이상의 양으로 존재한다. 본 발명은 또한 수성 조성물 제조방법, 조성물의 용도와 수성 조성물이 셀룰로오스 현탁액에 첨가되는 종이 제조공정에 관계한다.

Description

수성 조성물{AQUEOUS COMPOSITION}
제지 분야에서 셀룰로오스 섬유, 충전제 및 첨가제를 함유한 원액(stock)이라 칭하는 수성 현탁액이 원액을 형성 와이어에 배출하는 헤드박스에 공급된다. 형성 와이어를 통해 원액으로부터 물이 배출되어서 와이어 상에 습한 종이 웹이 형성되고 프레스 지대에서 종이 웹이 더욱 탈수되고 제지기의 건조지대에서 건조된다. 배수를 촉진하고 셀룰로오스 섬유 상에 미세한 입자의 흡착을 증가시켜서 이들이 와이어 상에서 섬유와 함께 유지되도록 배수 및 보유 보조제가 원액에 도입된다.
미국특허 4,750,974 및 4,643,801은 제지공정에서 사용하는 코아세르베이트(coarcervate) 바인더를 발표한다. 먼저 양이온성 감자 전분이 공정에 도입되고 음이온성 폴리머와 실리카를 포함한 음이온성 혼합물이 첨가된다. 혼합물은 20:1-1:10의 음이온성 폴리머 대 실리카를 함유한다.
미국특허 6,083,997은 실리케이트 용액에 다가 전해질을 첨가하고 이들을 규산과 조합하여 제조되는 음이온성 나노-복합체를 발표한다. 나노-복합체는 제지공정에서 향상된 보유 및 배수 성능을 보인다.
미국특허 5,167,766은 음이온성 유기 폴리머 마이크로비이드가 배수 및 보유 보조제로서 합성 유기 폴리머나 다당류와 함께 사용되는 제지공정을 발표한다.
향상된 배수 및 보유 보조제가 필요하다. 또한 양호한 저장 안정성을 갖는 배수 및 보유 보조제가 필요하다. 또한 향상된 배수 및 보유 성능을 갖는 제지공정이 필요하다.
발명의 요약
본 발명에 따라서 음이온성 유기 폴리머 입자와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자를 포함한 수성 조성물이 제공된다. 음이온성 유기 폴리머 입자는 하나 이상의 에틸렌 불포화 모노머를 하나 이상의 다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제와 중합시켜 수득된다. 수성 조성물에서 음이온성 유기 폴리머 입자와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자는 조성물 총 중량의 0.01중량% 이상의 양으로 존재한다.
또한 본 발명에 따라서 수성 조성물 제조방법이 제공된다. 또한 셀룰로오스 섬유와 충전제를 함유한 수성 현탁액으로부터 종이를 제조하는 공정이 제공된다. 이 공정은 섬유 현탁액에 양이온성 폴리머와 수성 조성물을 첨가하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라 응집제, 배수 및 보유 보조제로서 수성 조성물의 용도가 제공된다. 또한 셀룰로오스 섬유를 함유한 수성 현탁액으로부터 종이를 제조하는 공정에 의해 수득되는 종이가 제공된다.
본 발명은 음이온성 유기 폴리머 입자와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자를 포함한 수성 조성물 및 그 제조방법, 조성물의 용도와 종이 제조공정에 관계한다.
본 발명에 따라서 음이온성 유기 폴리머 입자와 조합으로 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자를 사용함으로써 제지공정에서 배수 또는 보유 효과가 향상됨이 발견되었다.
배수 및 보유 보조제는 수성 셀룰로오스 현탁액에 첨가될 때 상기 성분을 첨가하지 않을 경우보다 더 양호한 배수 및 보유 성능을 주는 하나 이상의 성분이다.
본 발명의 수성 조성물은 음이온성 유기 폴리머 입자와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자를 포함한다. 음이온성 유기 폴리머 입자는 하나 이상의 음이온성 모노머와 호모폴리머나 공중합체를 형성할 수 있는 하나 이상의 비이온성 모노머를 중합시켜 수득된다. 음이온성 유기 폴리머 입자를 형성하는 모노머는 아크릴(메타크릴) 산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술포네이트, 술포에틸 아크릴(메타크릴)레이트, 비닐술폰산, 술포알킬 아크릴(메타크릴) 산, 술폰화 스티렌, 불포화 디카르복시산, 말레산이나 기타 2가산, 술포알킬 아크릴(메타크릴)아미드, 알칼리 또는 암모늄염과 같은 상기 산의 염 및 이의 혼합물에서 선택된 음이온성 에틸렌 불포화 모노머와 같은 하나 이상의 음이온성 모노머로부터 형성될 수 있다.
음이온성 유기 폴리머 입자는 하나 이상의 상기 음이온성 모노머를 아크릴(메타크릴)아미드, N-메틸아크릴아미드와 같은 N-알킬아미드, N,N-디메틸아크릴아미드와 같은 N,N-디알킬아미드, 메틸아크릴레이트 및 메틸메타크릴레이트와 같은 알킬아크릴(메타크릴)레이트, 아크릴로니트릴, N-비닐메틸아세트아미드, N-비닐메틸포름아미드, 비닐아세테이트 또는 N-비닐 피롤리돈 또는 이의 혼합물에서 선택된하나 이상의 비이온성 모노머와 공중합시켜 형성될 수 있다. 에틸렌 불포화 비이온성 모노머는 공중합되어 음이온성 공중합체를 생성할 수 있으며 특히 아크릴아미드가 음이온성 모노머와 공중합된다.
입자는 비이온성 모노머와 공중합 되거나 단독으로 음이온성 모노머의 측쇄 연결 또는 가교결합된 음이온성 폴리머로부터 형성될 수 있다. 입자의 중합은 체인-전달제의 존재 하에서 다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제를 사용하여 일어날 수 있다. 입자를 형성하기 위한 이러한 모노머의 중합은 미국특허 5,961,840, 5,919,882, 5,171,808, 5,167,766에 공지된다.
유용한 다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제는 2개 이상의 에틸렌 불포화 결합이나 하나 이상의 에틸렌 불포화 결합과 하나 이상의 반응기 또는 2이상의 반응기를 갖는 화합물을 포함한다.
2개 이상의 에틸렌 불포화 결합을 갖는 적합한 화합물은 N,N-메틸렌-비스아크릴(메타크릴)아미드, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴(메타크릴)레이트, N-비닐아크릴아미드, 디비닐벤젠, 트리알릴암모늄염, N-메틸알릴아크릴아미드를 포함한다.
하나 이상의 에틸렌 불포화 결합과 하나 이상의 반응기를 갖는 화합물은 글리시딜아크릴(메타크릴)레이트, 아크로레인, 메틸올아크릴아미드를 포함한다.
2이상의 반응기를 갖는 다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제는 글리옥살과 같은 디알데히드, 에피클로로히드린, 디에폭시 화합물을 포함한다.
폴리머의 구조를 조절하기 위해서 분자량 조절 또는 체인-전달제가 중합에사용된다. 입자를 생성하는데 사용될 수 있는 적합한 체인-전달제는 알코올, 메르캅탄, 티오산, 포스파이트 및 술파이트, 이소프로필알코올 및 소듐 하이포포스파이트를 포함한다. 중합공정은 다음 단계를 포함한다:
i)적합한 계면활성제를 함유한 탄화수소 액체에 수성상에 함유된 모노머를 첨가하여 모노머 에멀젼을 생성;
ii)오일 상에 분산된 수성 소적으로 된 역 모노머 에멀젼을 생성;
iii)자유 라디칼 중합에 의해 에멀젼 소적에서 모노머 중합.
수성 상은 측쇄화제(branching agent) 또는 가교제와 함께 음이온성 모노머나 비이온성 모노머를 포함한다. 음이온성 유기 폴리머 입자는 750nm 미만, 특히 500nm 미만, 더더욱 25-300nm의 비-팽윤 평균 입자 직경을 갖는다.
다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제는 폴리머 생성물에 충분한 측쇄나 가교결합을 유도하기에 충분한 양으로 사용되어야 한다. 다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제의 함량은 폴리머에 존재하는 모노머 단위에 대해 4몰 ppm 이상, 특히 4-6000, 더더욱 20-4000, 더더욱 50-2000 몰 ppm 이다.
음이온성 유기 폴리머 입자는 음이온성 및 비이온성 모노머 총 중량의 0-99중량% 비이온성 모노머와 100-1중량%의 음이온성 모노머, 특히 10-90중량% 비이온성 모노머와 90-10중량%의 음이온성 모노머, 더더욱 20-80중량% 비이온성 모노머와 80-20중량%의 음이온성 모노머를 포함할 수 있다. 음이온성 유기 폴리머 입자는 2meq/g 이상, 특히 2-18meq/g, 더더욱 3-15meq/g, 더더욱 5-12meq/g의 전하를 갖는다.
본 발명의 수성 조성물은 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자, 즉 다양한 폴리규산, 변성된 실리카 입자와 같은 콜로이드성 실리카를 포함하며 수성 상 또는 실리카 입자에 존재할 수 있는 아민, 알루미늄 또는 붕소와 같은 기타 원소나 화합물을 함유한다. 당해 분야에서 폴리규산은 폴리머 규산, 폴리규산 마이크로겔, 폴리실리케이트 및 폴리실리케이트 마이크로겔이라 칭한다. 이러한 알루미늄 함유 화합물은 폴리알루미노실리케이트 및 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔을 포함한 콜로이드성 알루미늄 변성 실리카라 칭한다. 선호되는 실리카 기초 입자는 2-25% 실리콘 원자 치환도로 알루미늄으로 표면 변성될 수 있다. 적합한 콜로이드성 실리카 기초 입자는 미국특허 5,643,414, 5,603,805, 5,447,604와 WO 00/66491, WO 00/66492 및 WO 01/46072에 발표된다. 실리카 기초 입자의 혼합물이 사용될 수도 있다.
콜로이드 범위의 입자 크기를 갖는 음이온성 실리카 기초 입자가 선호된다. 음이온성 실리카 기초 입자의 평균 크기는 50nm 미만, 특히 20nm 미만, 더더욱 1-10nm이다. 실리카 화학에서 입자 크기는 응집되거나 그렇지 않은 일차 입자의 평균 크기이다.
실리카 기초 입자의 비표면적은 50m2/g 이상, 특히 100m2/g 이상이다. 비표면적은 최대 1700m2/g , 특히 최대 1000m2/g이 될 수 있다. 보통 실리카 기초 입자의 비표면적은 300-1000m2/g, 특히 500-950m2/g이다.
비표면적은 NaOH 적정으로 측정될 수 있다(Sears, Analytical 28(1956), 미국특허 5,176,891). 주어진 면적은 입자의 평균 비표면적이다.
수성 조성물에서 실리카 기초 입자와 음이온성 유기 폴리머 입자 간의 비율은 20:1-1:50, 보통 15:1-1:40, 특히 10:1-1:30, 더더욱 5:1-1:20이다.
수성 조성물에 포함된 음이온 입자(음이온성 유기 폴리머 입자와 음이온성 실리카 기초 입자)의 양은 수성 조성물 총중량에 대해 0.01중량%이상, 특히 0.1중량%이상이다. 음이온 입자의 하한은 수성 조성물 총중량에 대해 45중량%, 특히 35중량%, 더더욱 30중량%이다. 음이온 입자의 함량은 1-45중량%, 특히 2-35중량%, 더더욱 5-30중량%이다.
수성 조성물은 0.5meq/g 이상, 특히 1-18meq/g, 더더욱 2-15meq/g, 더더욱 3-12meq/g의 전하를 갖는다.
음이온성 유기 폴리머 입자와 음이온성 실리카 기초 입자의 수성 조성물은 수처리, 폐수 및 폐 슬러지의 처리에서 응집제로 성공적으로 사용된다.
본 발명에 따라 위 수성 조성물 제조방법이 제공된다. 이 방법은 음이온성 유기 폴리머 입자를 하나 이상의 에틸렌 불포화 모노머를 하나 이상의 다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제와 중합시켜 수득된 음이온성 유기 폴리머와 혼합하는 단계를 포함한다. 이 방법은 특히 다음 단계를 포함한다:
(i)음이온성 유기 폴리머 입자 에멀젼을 역 에멀젼으로 파괴하고;
(ii)음이온성 유기 폴리머 입자 역 에멀젼을 희석하고;
(iii)음이온성 실리카 기초 입자 용액을 희석하고;
(iv)음이온성 유기 폴리머 입자를 음이온성 실리카 기초 입자와 혼합하고;
(v)수성 조성물에 안정화제를 첨가하는 단계.
이 방법에 사용되는 적합한 음이온성 유기 폴리머 입자와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자는 위에서 정의된 것을 포함한다. 실리카 기초 입자는 음이온성 유기 폴리머 입자와 혼합되기 이전에 5-60%, 특히 8-50%, 더더욱 12-45%, 더더욱 15-40%의 S-값을 갖는 졸에 포함된다. S-값은 J. Phys. Chem. 60(1956), 955-957(ller & Dalton)에 따라 측정 및 계산된다. S-값은 응집체나 마이크로겔 형성도로 S-값이 적을수록 응집도가 높다. 실리카 기초 입자를 함유한 졸은 알루미늄이나 붕소로 변성될 수 있다.
실리카 기초 입자와 음이온성 유기 폴리머 입자의 비율은 위에서 정의된다. 또한 수성 조성물에 포함된 음이온 입자(음이온성 유기 폴리머 입자와 음이온성 실리카 기초 입자)의 양도 위에서 정의된다.
본 발명은 셀룰로오스 섬유와 충전제를 함유한 수성 현탁액으로부터 종이를 제조하는 공정에 관계하며, 현탁액에 양이온성 유기 폴리머와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자 및 음이온성 유기 폴리머를 함유한 수성 조성물을 첨가하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 양이온성 유기 폴리머는 직쇄, 측쇄 또는 가교결합될 수 있다. 양이온성 폴리머는 수용성 또는 수분산성이다. 적합한 양이온성 폴리머는 합성 유기 폴리머와 양이온성 다당류를 포함한다.
적합한 양이온성 합성 유기 폴리머는 아크릴레이트 및 아크릴아미드 기초 폴리머와 양이온성 폴리(디알릴 디메틸 염화암모늄), 양이온성 폴리에틸렌 이민, 양이온성 폴리아민, 폴리아미도아민 및 비닐아미드 기초 폴리머, 멜라민-포름알데히드 및 요소-포름알데히드 수지를 포함한다.
적합한 양이온성 다당류는 전분, 구아르 검, 셀룰로오스, 키틴, 키토산, 글리칸, 갈락탄, 글루칸, 크산검, 펙틴, 만난, 덱스트린, 특히 전분과 구아르검이다. 적합한 양이온성 전분은 감자, 옥수수, 밀, 타피오카, 쌀, 보리를 포함한다.
양이온성 전분과 양이온성 아크릴아미드 기초 폴리머가 선호되는 폴리머 성분이어서 단독으로, 혼합으로 또는 다른 폴리머와 조합으로 사용된다.
건조 펄프 및 충전제에 기초하여 건조 물질로 계산된 시스템에서 양이온성 폴리머의 투여량은 다당류 0.1-50kg/t, 특히 0.1-30kg/t, 더더욱 1-10kg/t; 합성 유기 폴리머 0.01-15kg/t, 특히 0.01-10kg/t, 더더욱 0.1-2kg/t이다.
건조 펄프 및 충전제에 기초하여 건조 물질로 계산된 시스템에서 음이온성 수성 조성물의 투여량은 음이온성 유기 입자 0.01-15kg/t, 특히 0.01-10kg/t, 더더욱 0.05-5kg/t이다.
전통적인 무기 충전제가 본 발명의 수성 셀룰로오스 현탁액에 첨가될 수 있다. 적합한 충전제는 카올린, 차이나 점토, 이산화티타늄, 석고, 탈크와 초크, 분쇄된 대리석 및 침전된 탄산칼슘(PCC)와 같은 천연 및 합성 탄산칼슘을 포함한다.
음이온성 트래쉬 캐처(ATC), 습강도제, 건조 강도제, 광택제, 염료, 알루미늄 화합물과 같은 제지공정에서 전통적인 추가 첨가제가 본 발명의 약품과 조합으로 사용될 수 있다. 적합한 알루미늄 화합물은 명반, 알루미네이트, 염화알루미늄,질산알루미늄, 폴리염화알루미늄, 폴리황상알루미늄, 염소 이온이나 황산이온을 함유한 폴리알루미늄 화합물과 같은 폴리알루미늄 화합물을 포함한다. 폴리알루미늄 화합물은 염소 이온 이외에 황산, 인산, 시트르산 및 옥살산과 같은 유기산에서 나온 음이온을 포함할 수 있다. 본 발명의 공정에 알루미늄 화합물을 사용할 경우에 폴리머 성분과 마이크로- 또는 나노- 입자 이전에 원액에 첨가하는 것이 좋다. 건조 펄프 및 충전제에 기초하여 Al2O3로 계산된 알루미늄 화합물의 양은 0.001kg/t이상, 특히 0.01-5kg/t, 더더욱 0.05-1kg/t이다.
적합한 음이온성 트래쉬 캐처는 폴리아민, 4차 아민의 폴리머나 공중합체 또는 알루미늄 함유 화합물을 포함한다.
적합한 습강도제는 폴리아미드아민-에피클로로히드린 수지(PAAE), 요소-포름알데히드 수지(UF), 멜라민-포름알데히드 수지(MF) 및 글리옥살-폴리아크릴아미드를 포함한다.
본 발명의 공정은 제지공정에 사용된다. 종이는 종이나 종이 제품뿐만 아니라 보드나 판지와 같은 웹-형 제품을 포함한다. 본 발명은 150g/m2미만, 특히 100g/m2미만의 종이 , 가령 미세지, 신문, 경량 코팅지, 초 압연지 및 티슈 제조에 사용된다.
본 공정은 목재 함유 및 무-목재 원액으로부터 종이를 제조하는데 사용될 수 있다. 다양한 셀룰로오스-함유 섬유 현탁액은 건조 물질을 기초로 25중량% 이상, 특히 50중량% 이상의 섬유를 함유한다. 현탁액은 황산염, 아황산염 및 오르가노솔브 펄프와 같은 케미칼 펄프와 열기계 펄프, 화학-열기계 펄프와 같은 기계 펄프, 리파이너 펄프, 쇄목펄프에서 나온 경목 또는 연목 섬유를 포함하며 재생 섬유, 탈-잉크 펄프에 기초할 수 있다.
본 발명의 약품은 전통적인 방식이나 임의 순서로 수성 셀룰로오스 현탁액에 첨가될 수 있다. 음이온 입자 이전에 양이온성 폴리머를 원액에 첨가하는 것이 좋으나 반대 순서도 가능하다. 펌프질, 혼합, 세정과 같은 전단 단계 이전에 양이온성 폴리머를 첨가하고 전단 단계 이후에 음이온 입자를 첨가하는 것이 좋다.
목재 함유 및 무-목재 원액을 사용하여 배수 및 보유 테스트가 수행된다. 본 발명의 수성 조성물은 음이온성 유기 폴리머 입자(AOPP)와 콜로이드성 실리카졸과 같은 음이온성 실리카 기초 입자로부터 제조된다.
본 발명의 수성 조성물에 사용되는 화합물은 다음과 같다:
AOPP:8.5meq/g의 전하와 10000 정도의 분자량을 갖는 Polyflex CP3(Ciba Special Chemicals)
APAM:20%의 전하와 천만 이상의 분자량을 갖는 음이온성 폴리아크릴아미드
실리카졸:SiO2:Na2O=45, 비표면적=850m2/g, S값=20%
AOPP 성분을 희석하고 1시간 교반하여 본 발명의 조성물이 제조된다. 이후 희석된 실리카졸은 AOPP에 첨가되기 이전에 5-10분간 500rpm 교반된다. APAM과 실리카졸의 기준 혼합물이 동일 절차에 의해 제조된다.
실시예1
날개달린 단지가 설비된 Britt Dynamic Drainage Jar(DDJ)를 사용하여 미세 입자 보유 성능이 측정된다. 보유 테스트에 200메쉬 스크린이 사용되고 로터 속도는 1000rpm이다. 미세 입자 함량은 충전제와 목재 유도 미세 입자의 조합으로 구성된다.
100ml 테스트 원액을 취해 초기 총 미세 입자 함량을 결정하고 400ml 물과 혼합하고 1500rpm으로 설정된 로터를 갖는 단지에 첨가한다. 배수 플러그를 제거하여 미세 입자가 씻겨 나오고 단지에 추가 500ml 물을 첨가한다. 여과액이 투명할 때까지 이 과정을 반복하여 미세 입자를 완전 제거한다. 단지에서 긴 섬유가 제거되고 여과지에 모아 건조하고 긴 섬유 비율을 측정한다. 원액 농도를 측정하여 미세 입자 농도가 계산되어 미세 입자 보유 성능 기준으로 사용된다. 미세 입자 비율은 총 테스트 원액 농도의 비율로 표현된다.
보유 테스트를 위해 잘 혼합된 원액 500ml가 세정된 DDJ에 첨가되고 1000rpm에서 교반된다. 다음과 같이 시약이 첨가된다:
원액은 제지기 연도에서 취한 백수와 제지기 체스트 원액을 혼합하여 제조된 목재 함유 원액이다. 원액은 30% 기계 펄프, 40% 연목 크래프트 및 30% 파편에 기초한다. pH는 7.6이다. 테스트 원액 미세 입자는 69.9%이고 원액 농도는 3.45g/l이다. 양이온성 전분은 2.5kg/t 이고 고분자량 양이온성 폴리아크릴아미드(CPAM)은 0.37kg/t이고 수용성 AOPP는 0.3kg/t이다. 시약이 없을 때 개시되고 단지의 교반된 원액에 주사기로 시약이 첨가된다; 15초 후 양이온성 전분; 25초 후 CPAM; 30초 후AOPP; 35초 후 실리카졸.
45초 후에 배수 플러그를 제거하고 제1 100ml 여과액을 수집한다. 여과액의 농도를 측정하고 최초 테스트 원액의 농도를 사용하여 미세 입자 보유 성능이 계산된다.
본 발명 조성물의 성능을 평가하기 위해서 위의 순서로 양이온성 폴리머를 첨가한 30초 후에 AOPP 및 실리카졸을 포함한 조성물이 첨가된다.
본 발명의 수성 조성물과 AOPP와 실리카졸을 별도로 첨가한 조성물의 미세 입자 보유 성능이 표1에 제시된다.
실리카 투여량 kg/t 실리카졸 + AOPP별도 첨가미세입자 보유 % 실리카졸 + AOPP본 발명의 조성물미세입자 보유 %
0 68.8 68.8
0.5 66.3 74.5
0.75 69.6 82.9
1.0 70.4 85.4
실시예2
무-목재 원액이 사용되어 위 실시예가 반복된다. 원액에 10kg/t의 옥수수 전분이 채워지고 pH는 7.8이다. 미세 입자 함량은 47.4%이고 원액 농도는 6.7g/l이다. 세정기에 공급되는 묽은 원액에서 샘플을 취한다. 원액은 30% 연목 크래프트와 70% 경목 크래프트, 10% 파편 및 10% 충전제(PCC)에 기초한다. 첨가 순서는 CPAM-AOPP-음이온성 실리카이다.
AOPP와 음이온성 폴리아크릴아미드(APAM) 투여량은 건조 중량에 기초한다.단지의 교반된 원액에 주사기로 시약이 첨가된다; 25초 후 양이온성 폴리아크릴아미드; 30초 후 음이온성 폴리머(AOPP 또는 APAM); 35초 후 음이온성 실리카.
45초 후에 제1 100ml 여과액을 수집하고 미세 입자 보유 성능이 계산된다. 실리카졸과 AOPP의 조성물 또는 실리카졸과 APAM 혼합물이 평가되고 원액 혼합 30초 후에 혼합물이나 조성물이 첨가된다.
10kg/t 전분과 0.25kg/t CPAM(건조)와 함께 성분을 별도로 첨가한 것과 비교되는 실리카졸과 AOPP의 조성물 또는 실리카졸과 APAM 혼합물의 성능이 표2에 제시된다.
샘플 미세입자보유%
0.3㎏/t AOPP; 단독 45
0.3㎏/t AOPP + 0.1㎏/t 실리카졸; 별도 첨가 53
0.3㎏/t AOPP + 0.1㎏/t 실리카졸;본 발명의 조성물 68
0.3㎏/t APAM; 단독 46
0.3㎏/t APAM + 0.1㎏/t 실리카졸; 별도 첨가 53
0.3㎏/t APAM + 0.1㎏/t 실리카졸; 혼합 56
실시예3
캐나다 표준 여수도(Freeness) 테스트를 사용하여 배수 성능이 측정된다. 희석된 테스트 원액 1리터가 3g/l의 농도로 사용되고 위의 미세 입자 보유 성능 측정과 동일한 조건 및 순서로 1000rpm에서 DDJ에서 교반된다. 실온의 수돗물로 희석이 이루어진다. 45초 후 원액이 여수도 측정기에 옮겨져 배수 성능이 측정된다. 위의 원액은 목재 함유 원액이다.
실리카졸과 AOPP를 별도로 첨가한 것에 비교되는 실리카졸과 AOPP의 조성물또는 실리카졸과 APAM 혼합물의 성능이 표3에 제시된다. AOPP 투여량은 모든 테스트에서 0.3kg/t이다.
실리카 투여량 kg/t 실리카졸 + AOPP별도 첨가배수 CSF ml 실리카졸 + AOPP본 발명의 조성물 %배수 CSF ml
0 68 68
0.25 84 87
0.5 92 103
0.75 99 121
1.0 114 134
실시예4
무-목재 원액을 사용하여 실시예3이 반복된다. 실리카졸과 APAM을 함유한 혼합물에 비교되는 실리카졸과 AOPP의 조성물의 성능이 표4에 제시된다. 음이온 폴리머는 APAM 또는 AOPP이다. 실리카졸 투여량은 0.2kg/t이다.
음이온성 폴리머투여량 kg/t(dry) 실리카졸 + APAM기준 혼합물배수 CSF ml 실리카졸 + AOPP본 발명의 조성물배수 CSF ml
0.25 166 250
0.3 160 276

Claims (15)

  1. 음이온성 유기 폴리머 입자와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자를 포함한 수성 조성물에 있어서, 음이온성 유기 폴리머 입자는 하나 이상의 에틸렌 불포화 모노머를 하나 이상의 다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제와 중합시켜 수득되며 음이온성 유기 폴리머 입자와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자는 조성물 총 중량의 0.01중량% 이상의 양으로 존재함을 특징으로 하는 수성 조성물
  2. 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자를 하나 이상의 에틸렌 불포화 모노머를 하나 이상의 다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제와 중합시켜 수득된 음이온성 유기 폴리머 입자와 혼합하여 조성물 총 중량의 0.01중량% 이상의 양으로 음이온성 유기 폴리머 입자와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자를 포함한 수성 조성물을 수득하는 수성 조성물 제조방법
  3. 셀룰로오스 섬유와 충전제를 함유한 수성 현탁액으로부터 종이를 제조하는 방법에 있어서, 섬유 현탁액에 양이온성 폴리머와 음이온성 유기 폴리머 입자 및 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자를 포함한 수성 조성물을 첨가하는 단계를 포함하며, 음이온성 유기 폴리머 입자는 하나 이상의 에틸렌 불포화 모노머를 하나 이상의 다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제와 중합시켜수득되며 음이온성 유기 폴리머 입자와 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자는 조성물 총 중량의 0.01중량% 이상의 양으로 존재함을 특징으로 하는 종이 제조방법
  4. 제2항에 있어서, 음이온성 유기 폴리머 입자와 혼합하기 이전에 5-60%의 S-값을 갖는 졸에 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자가 포함됨을 특징으로 하는 방법
  5. 제2항 또는 4항에 있어서, 음이온성 유기 폴리머 입자가 2meq/g 이상의 전하를 가짐을 특징으로 하는 방법
  6. 제2항, 4항 또는 5항에 있어서, 음이온성 유기 폴리머 입자가 분산물에 포함됨을 특징으로 하는 방법
  7. 제2항 내지 6항 중 한 항의 방법으로 수득된 수성 조성물
  8. 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자 대 음이온성 유기 폴리머 입자의 중량비가 20:1-1:50임을 특징으로 하는 제1항 또는 7항에 따른 수성 조성물, 제2항 내지 6항 중 한 항에 따름 방법, 또는 제3항의 방법
  9. 콜로이드성 음이온성 실리카 기초 입자가 알루미늄 변성된 실리카임을 특징으로 하는 제1항 또는 7항에 따른 수성 조성물, 제2항 내지 6항 중 한 항에 따름 방법, 또는 제3항의 방법
  10. 음이온성 유기 폴리머 입자가 아크릴(메타크릴) 산, 알킬 아크릴(메타크릴) 산, 술포알킬 아크릴(메타크릴) 산, 불포화 디카르복시산, 술폰화 스티렌, 술포알킬 아크릴(메타크릴)아미드, 아크릴아미드, N-알킬아크릴아미드, N,N-디알킬아크릴아미드, 메타크릴아미드, 비닐아세테이트, 아크릴로니트릴, N-비닐 메틸아세트아미드 또는 N-비닐 피롤리돈, 및 상기 산의 염에서선택된 하나 이상의 모노머를 포함함을 특징으로 하는 제1항 또는 7항에 따른 수성 조성물, 제2항 내지 6항 중 한 항에 따름 방법, 또는 제3항의 방법
  11. 다-작용기 측쇄화제(branching agent) 또는 다-작용기 가교제가 2개 이상의 에틸렌 불포화 결합이나 하나 이상의 에틸렌 불포화 결합과 하나 이상의 반응기 또는 2이상의 반응기를 가짐을 특징으로 하는 제1항 또는 7항에 따른 수성 조성물, 제2항 내지 6항 중 한 항에 따름 방법, 또는 제3항의 방법
  12. 앞선 청구항 중 한 항에 있어서, 알루미늄 함유 화합물이 양이온성 유기 폴리머 이전에 현탁액에 첨가됨을 특징으로 하는 방법
  13. 제3항, 8항, 9항, 10항, 11항 또는 12항 중 한 항에 따른 방법으로 제조된 종이
  14. 현탁된 토양의 탈수, 물, 폐수, 폐 슬러지 처리에서 응집제로 사용되는 제1항, 6항, 7항, 8항, 9항 또는 10항 중 한 항의 수성 조성물
  15. 종이 제조용 배수 및 보유 보조제로 사용되는 제1항, 6항, 7항, 8항, 9항 또는 10항 중 한 항의 수성 조성물
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