KR20040019029A - 사이즈 처리된 종이 또는 카드보드 제조 방법 - Google Patents

사이즈 처리된 종이 또는 카드보드 제조 방법 Download PDF

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Abstract

표면 사이징처리된 종이 또는 종이보드 웨브의 제조방법으로서, 상기 웨브의 적어도 일측면에 사이즈의 수성 공급제를 도포하는 단계를 포함한다. 상기 방법에 따라, 도포되는 사이즈 공급제의 고체 함량은 15% 이상이고, 사이즈 공급제는 웨브에 도포되는 사이즈의 수성 공급제로서 5 g/m2이하의 양으로 웨브의 일측면에 도포된다.

Description

사이즈 처리된 종이 또는 카드보드 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING SIZED PAPER OR CARDBOARD}
양질 등급의 종이, 주름형(corrugated) 보드의 라이너(liner) 웨브 및 플로팅(fluting)의 처리중에 사이징하는 것은 마무리된 제품의 강도 특성을 조절하는 제품 제조중의 중요한 단계를 형성한다. 일반적으로, 사이즈는 웨브 표면에 도포되며, 다층 제품의 제조에 대한 관심이 증대되는 상태에서, 다층 제품의 코어(core)내의 제품 중간층에도 도포된다. 양질의 인쇄 용지에서, 사이즈의 작용은, 인쇄 과정중의 응력하에서 보다 양호한 내구성을 위한 보다 높은 표면 강도를 제품에 제공하고 예를 들어 복사기내에서 사용될 때 먼지발생 경향을 감소시킴으로써, 종이 웨브 표면의 인쇄 품질을 개선하기 위한 것이다. 일반적으로, 여러 가지첨가제가 첨가된 여러 가지 종류의 전분이 사이즈로서 사용된다. 그러나, 본 발명이 특정 사이즈 조성으로 한정되지 않기 때문에, 본 명세서에서 사이즈는 처리되는 기본 웨브에 적어도 부분적으로 흡수되고 기본 웨브의 강도를 개선하는 모든 조성에 관한 것이라는 것을 이해하여야 한다.
보드와 관련한 표면 사이징은 종이 및 종이보드 웨브의 강도를 증대시키는 역할을 하는 처리를 의미한다. 웨브 처리제는 수성 공급제내에 슬러리화된 통상적인 전분이며, 그 전분은 가열 공정을 통해 접착 특성을 부여한다. 일부 경우에, 가열이 필요 없는 특정 등급의 전분 뿐만 아니라 다양한 라텍스(latex) 사이즈를 이용하기도 한다. 사이즈의 작용은 처리되는 표면내로 침투하여 웨브 표면의 섬유들을 보다 강한 매트릭스(matrix)내로 결합시키는 것이다. 그러나, 처리되는 웨브의 표면은 끈적이지 않을 것이며, 표면 사이징은 층들로 이루어진 웨브의 층들을 서로 접착식으로 결합하기 위해 사용되는 것은 아니다. 종이 등급에서 표면 사이징의 가장 중요한 이용은 인쇄 품질의 개선을 위한 것이며, 이는 사이즈가 종이 시트에서 잉크의 모세관 번짐을 방지하고 또 시트의 린팅(linting; 보풀 발생) 특성을 감소시키기 때문이다. 또한, 종이 웨브의 강도 특성도 개선된다. 종이보드 등급에서, 표면 사이징의 가장 중요한 목적은 웨브 강도를 증대시키는 것이다. 따라서, 통상적으로, 고강도 종이보드 등급에서 강도 특성을 최대화하기 위해 최대량의 사이즈를 이용한다.
그러나, 처리되는 표면에 별도의 층을 형성하는 것은 표면 사이징의 목적이 아니며, 오히려 사이즈는 기본 웨브내로 침투하고 표면층 섬유를 균일한 층으로 결합시켜야 한다. 따라서, 사이즈 공급제내의 고체 함량은 일반적으로 낮게 유지된다. 높은 고체 함량의 사이즈 공급제의 사용을 제한하는 다른 요소는 고체 함량이 높을 때의 열악한 유동성 및 전분 사이즈의 취급상의 곤란성에 의한 것이다. 명백한 바와 같이, 표면 사이징은 웨브 표면상에 별도의 층을 형성하기 위한 코팅 및 기타 처리와 구별되는 기술이다. 표면 사이징이 코팅 안료(pigment)의 사용과 관련되지 않기 때문에, 안료를 포함하는 공급제의 도포는 코팅 처리 또는 조합된 처리 기술로 취급되어야 한다.
통상적으로, 사이즈는 고체 함량이 매우 낮은 수성 공급제로서 웨브에 도포된다. 양질의 종이 및 종이보드를 제조하는데 사용되는 기계의 효율 개선에 있어서의 가장 중요한 점은 사이즈 공급제와 함께 웨브내로 전달되는 물의 제한된 배수 능력이다. 사실상, 제조 라인에서 종이 또는 종이보드 제품을 만드는데 사용되는 섬유 공급제의 건조는 종이 밀(mill)의 전체적인 에너지 비용의 대부분을 차지한다. 단일 건조기에 의해서는 제한된 양의 물 만이 이동하는 웨브로부터 제거될 수 있기 때문에, 연속적인 건조기 유닛의 개수는 웨브 속도의 상승에 비례하여 많아진다. 예를 들어 건조기 실린더와 같은 다수의 건조 장치는 제지 장치의 길이를 상당히 증대시키며, 그에 따라, 특히 종이보드 또는 양질의 종이 등급을 위한 새로운 고속 라인의 획득 가격이 너무 높아져서 투자 결정이 효과가 없게 될 수도 있다. 한편, 현재 설비의 웨브 속도는 건조 능력에 의해 제한되며, 이는 최대 작동 속도를 감소시키며, 그에 따라 잠재적인 생산성을 감소시킨다.
본 발명은 청구범위 제 1 항의 소위 전제부에 따른 사이즈처리된(sized; 반수(礬水)처리된) 종이 또는 카드보드의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 종류의 제품에서, 웨브(web)의 표면 사이징에 의해 웨브 강도를 개선하는 것을 목적으로 한다. 일반적으로, 사이즈의 대부분은 전분(starch)이고, 사이징은 사이징 처리된 웹의 표면 강도와 같은 품질을 상당히 개선하고, 웹의 먼지발생(dusting) 경향을 감소시키며, 휨 강도(flexural stiffness)를 증대시킨다.
본 발명의 목적은 사이즈 처리된 종이 또는 종이보드의 제조에 필요한 건조 용량을 감소시킬 수 있고 그에 따라 투자 비용을 감소시킬 수 있으며 동시에 제지 라인의 길이를 감소시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 최종 제품에 양호한 강도 특성을 부여하는 방식으로, 높은-고체 사이즈 공급제를 이용하고 및/또는 적은 양의 사이즈를 사용함으로써 달성된다.
특히, 본 발명에 따른 방법은 청구범위 제 1 항의 소위 특징부에 기재된 것에 의해서 특징지어진다.
본 발명은 상당한 이점을 제공한다.
본 발명은 종이 및 종이보드 제조를 위해 이용되는 새로운 설비의 길이를 상당히 줄일 수 있게 한다. 그러한 기계 길이 및 기계 구성품의 개수의 감소로 인해 투자 비용의 상당한 절감이 이루어진다. 종래의 사이즈 공급제에 사용된 고체 함량 보다 높은 고체 함량의 사이즈 공급제를 이용하여 사이징 처리를 실시하기 때문에, 압착 섹션(section) 이후에 웨브에 포함된 물의 양이 보다 적어지고, 그에 따라 사이징이 압착 섹션의 하류에서만 이루어지는 사이즈 도포 방법에 비해 후건조(postdrying) 필요성이 상당히 감소된다. 생산된 유닛에 대한 후건조 용량의 필요성이 감소됨에 따라, 최종 제품의 시장에서의 경쟁력 역시 높아진다.
사이즈는 필름-이송 프레스(film-transfer press)를 이용하여 도포되거나, 또는 그 대신에 웨브 표면에 직접 도포되며, 필요한 경우, 추가적으로, 롤, 연장된-닙(extended-nip) 프레스 롤 또는 벨트 프레스의 도움으로 웨브내로 사이즈가 충분히 침투될 수 있게 할 수도 있다. 이러한 형태의 구성은 전체-크기(full-size) 필름 이송 프레스 보다 상당히 덜 복잡하다. 한편, 필름-이송 프레스는 당업계에서 오랫동안 사용되어 왔으며, 따라서, 현장에서 증명된 기능성 및 상이한 조건에서의 양호한 조절성을 제공한다. 또한, 필름-이송 프레스는 웨브의 양면이 동시에 처리될 수 있게 하용하며, 이는 두-면 사이징에서 필름-이송 프레스의 비용이 두개의 사이즈 도포기와 프레스 닙을 조합한 전체 비용과 대략적으로 같다는 것을 의미한다. 본 발명의 실시에 필요한 장비가 단순하고 그리고 현재 설비에 적용되었을 때 적은 면적을 점유함에 따라, 작동 설비의 생산 용량을 적은 비용으로 개선하기 위한 새로운 접근 방법이 제공된다. 웨브의 습윤(wetting)이 적기 때문에, 종이 또는 종이보드 장치의 주행성(runnability)이 웨브의 보다 큰 강도에 의해 개선된다.
본 발명은 건조기의 하류 지점에서 웨브의 단일면 또는 양면 사이징에 이용될 수 있다. 그러나, 가장 바람직하게, 본 발명 방법은 예를 들어 헤드박스(headbox)내에서 스톡(stock)에 사이즈 공급제를 첨가함으로써 및/또는 프레스 섹션에서 젖은 웨브에 도포된 표면 사이즈로서 웨브에 사이즈의 전체량 중 일부를 도포하는 사이징 기술과 조합하여 사용될 수 있다.
이하에서는, 예시적인 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
통상적으로, 종이 및 종이보드의 표면 사이징은 고체 함량이 매우 적은 사이즈 공급제를 이용하여 실시되고 그리고 많은 양의 공급제가 웨브에 도포된다. 일반적으로, 공급제의 고체 함량은 실질적으로 10% 이하이며, 필름-이송 도포시에 도포되는 사이즈 양은 20 g/m2인 반면, 폰드(pond)식 도포시에 도포되는 양은 80 g/m2이다. 이러한 체적의 대부분이 물이기 때문에, 표면 사이징은 큰 건조 용량 요건을 필요로 할 것이다. 본 발명에 따라, 웨브에 도포되는 사이즈 공급제는 15% 이상의 고체 함량, 바람직하게는 15 내지 40%의 고체 함량을 갖는다. 보다 높은 고체 함량도 가능할 수 있는데, 이는 당업계에서 현재 이용되는 사이즈 제조 장비가 필수적으로 그러한 높은 고체 공급제를 제조하기 위한 것이 아니고, 그리고 모든 도포 장치가 그러한 공급제를 취급할 수 있는 것이 아닌 경우에 가능할 것이다.
웨브 표면에 도포되는 사이즈의 고체 함량이 주어진 값에 근접하게 유지되길 원한다면, 도포된 사이즈 공급제의 양 즉, 필름-이송 도포기에 의해 이송된 필름 두께는 반드시 감소되어야 한다. 바람직하게, 웨브에 도포된 사이즈의 양은 5 g/m2이하이어야 하며, 그에 따라 사이즈에 의해 웨브에 이입된(imported) 과다량의 수분은 평방 미터당 몇 그램에 지나지 않는다. 그러한 적은 양의 수분은 웨브로부터 용이하게 제거될 수 있다. 공지된 바와 같이, 필름-이송 도포기를 이용하여 매우 얇은 층들을 도포할 수 있다. 그에 따라, 이 장치는 본 발명을 실시하기에 가장 적합하다. 사이즈 공급제의 고체가 많을 수록 웨브내로의 사이즈 침투가 감소될 것이기 때문에, 필름-이송 도포기의 닙 압력을 이용하여 웨브내로 사이즈가 충분히 깊게 침투하게 할 수도 있다. 닙 압력은 필요에 따라 조절될 것이다.
필름-이송 프레스 대신에, 다른 도포 방법 및 사이징 기술이 이용될 수 있으며, 그에 따라 사이징 후에 롤-닙 프레스, 연장된-닙 프레스 또는 벨트 프레스내에서 프레싱한다. 이때, 특히 본 발명에 이용하기에 적합한 도포기 장치는 분무형(spray) 및 MIKROJET 도포기이며, 그 둘은 매끄럽고 경량인 층을 도포할 수 있다. MIKROJET 도포기의 구성은 특허 공보 WO 01/02098 에 기재되어 있으며, 그 도포기는 도포되는 작용제가 관통하여 공급되는 다수의 작은 개구를 가지는 플레이트를 포함한다. 이 장치는 기계의 횡방향을 따라 균일한 도포 작업을 실시하며 또한 매우 적은 양의 사이즈 또는 기타 웨브 처리제를 조절된 방식으로 도포하는데 이용될 수도 있다. 웨브에 인접하여 장착되는 장치의 지지 부재는 작은 횡단면을 가지는 비임(beam)이기 때문에, MIKROJET 도포기는 제지 기계상의 원하는 위치에 용이하게 적용될 수 있을 것이다. 웨브내로의 사이즈 침투를 제어하는 다른 기술은 도포기 장치의 프레스 닙으로부터의 기계-방향 거리를 조정하는 것이다.
본 발명이 매우 적은 양의 도포 공급제를 가지는 사이징을 이용하기 때문에, 도포되는 양의 편차가 허용되지 않는다는 것이 매우 중요하다. 필름-이송 도포기에서, 사이즈 프로파일(profile) 및 도포된 사이즈의 양은 이송 롤의 표면에 형성된 필름을 매끄럽게하고 계량(meter)하는 닥터(doctor; 조정기) 부재에 의해 제어된다. 계량된 사이즈의 양은 닥터 부재의 로딩(loading)을 기초로 제어되며, 기계의 횡방향 프로파일은 상기 닥터 부재에 작용하는 로딩 나사에 의해 설정된다. 그러한 제어 시스템을 실행시키기 위해서는, 웨브에 부착되는 사이즈의 실제 양에 관한 정보가 필요하다. 수분을 가지는 사이즈 공급제가 웨브에 의해 흡수되기 때문에, 사이즈 중량은 예를 들어 종래의 코팅 중량 측정 장비를 이용하여 직접적으로 탐지될 수 없다. 그러나, 사이즈 프로파일은 웨브의 수분 함량을 측정함으로써 측정될 수 있을 것이다. 이를 위해, 웨브의 수분 함량은 사이즈 도포에 앞서서 반드시 측정되어야 하며, 그 후에 부가된 물의 양이 이러한 측정 결과들의 차이로부터 유추될 수 있을 것이며, 웨브에 부착된 사이즈 고체는 사이즈 공급제의 고체 함량으로부터 계산될 수 있을 것이다. 도포된 사이즈의 양을 측정하는 다른 기술은 도포기 롤을 적외선에 노출시키는 동시에 롤 표면상에서 측정된 사이즈 필름내에서의 적외선 감쇠(attenuation)를 측정하는 것이다. 이러한 측정 결과의 도움으로, 닥터 바아(bar) 또는 블레이드(blade)의 로딩을 제어할 수 있다. 명백하게, 프로파일 제어 시스템은, 필름-이송 프레스 대신에 다른 타입의 도포기가 사용되는 경우에, 이용되는 도포기 장치와 양립(compatible)할 수 있도록 조절되어야 한다. 그러나, 이용되는 측정 및 제어 장치는 전술한 것들과 유사하다. 동일한 측정 결과가 기계의 횡방향 및 기계 방향 프로파일 제어 모두에 이용될 수 있으며, 그에 따라 통합된 사이즈 중량 제어가 얻어진다.
높은-고체 사이즈 공급제의 이용 및 그에 따른 도포된 사이즈량의 감소의 최대 이점은 사이즈가 건조 웨브에 도포될 때 달성되며, 이는 종이 및 종이보드 기계에서 표면 사이징이 건조 섹션의 하류에서 이루어지는 것을 의미한다. 그에 따라, 사이징 이후의 사후 건조는 최소 건조 용량만을 필요로 하며, 사후 건조기는 짧게 제조될 수 있고 저렴하게 구현될 수 있다.

Claims (9)

  1. 표면을 사이즈처리한 종이 및 종이보드 웨브의 제조방법으로서, 상기 웨브의 적어도 일측면에 사이즈의 수성 공급제를 도포하는 단계를 포함하고, 도포되는 상기 수성 사이즈 공급제의 고체 함량이 15% 이상인, 표면을 사이즈처리한 종이 및 종이보드 웨브의 제조방법에 있어서,
    상기 사이즈 공급제는 웨브에 도포되는 사이즈의 수성 공급제로서 5 g/m2이하의 양으로 웨브의 일측면에 도포되는 것을 특징으로 하는 표면을 사이즈처리한 종이 및 종이보드 웨브의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 사이즈 공급제의 고체 함량은 15 내지 40% 인 것을 특징으로 하는 표면을 사이즈처리한 종이 및 종이보드 웨브의 제조방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 사이즈 공급제는 필름-이송 프레스에 의해 웨브의 적어도 일측면에 도포되는 것을 특징으로 하는 표면을 사이즈처리한 종이 및 종이보드 웨브의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 사이즈 공급제는 필름-이송 프레스에 의해 상기 웨브의 양측면에 동시에 도포되며, 상기 웨브에 도포되는 사이즈 공급제의 총량은 10g/m2인 것을 특징으로 하는 표면을 사이즈처리한 종이 및 종이보드 웨브의 제조방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 사이즈 공급제는 분무형 또는 MIKROJET 도포기에 의해 웨브에 도포되는 것을 특징으로 하는 표면을 사이즈처리한 종이 및 종이보드 웨브의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 웨브는 사이즈 침투를 위해 상기 사이즈 도포 장소 하류의 닙내에서 프레싱되는 것을 특징으로 하는 표면을 사이즈처리한 종이 및 종이보드 웨브의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 웨브내로의 사이즈의 침투는 도포기 장치의 프레스 닙으로부터의 기계-방향 거리를 조정함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 표면을 사이즈처리한 종이 및 종이보드 웨브의 제조방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브에 부착된 사이즈 공급제의 중량 프로파일은 적어도 웨브의 기계-횡방향을 따라 측정되며, 상기 도포기 장치는 그 측정 결과를 기초로 조정되는 것을 특징으로 하는 표면을 사이즈처리한 종이 및 종이보드 웨브의 제조방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도포된 사이즈 공급제는 가열된 전분을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면을 사이즈처리한 종이 및 종이보드 웨브의 제조방법.
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