KR20050099607A - 알케닐숙신산 무수물 표면 도포 시스템 및 이의 사용 방법 - Google Patents

알케닐숙신산 무수물 표면 도포 시스템 및 이의 사용 방법 Download PDF

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루시나 파블로브스카
킴벌리 씨. 딜츠
찰스 알. 헌터
마이클 피. 오툴
로버트 제이. 프로버브
토마스 티. 롱
지나 게로
데이빗 엘. 도플레이즈
카타린자 코마로브스카
해롤드 에이. 3세 골즈베리
글렌 이. 바이코우
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Abstract

본 발명은 (a) 수중 현탁된 알케닐숙신산 무수물 입자 및 계면활성제 성분을 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 갖는 에멀션을 포함하는 제 1 성분, 및 (b) 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분을 포함하며, 상기 알케닐숙신산 무수물 성분 및 상기 제 2 성분은 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공할 수 있도록 충분히 희석된 수성 사이징 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 조성물로 처리된 섬유 기재, 뿐만 아니라 상기 조성물의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 알킬 케텐 이량체는 알케닐숙신산 무수물 대신에 사용된다.

Description

알케닐숙신산 무수물 표면 도포 시스템 및 이의 사용 방법{ALKENYLSUCCINIC ANHYDRIDE SURFACE-APPLIED SYSTEM AND METHOD FOR USING THE SAME}
(i) 섬유 기재에 유용한 사이징 성질을 제공하고 (ii) 제지 공정의 습부(wet end)에서 사이징제 사용의 필요성을 감소시키거나 또는 제거시키는 간단하고 유효한 셀룰로오스 반응성 표면 도포 사이징제(sizing agent) 시스템은 제지업자들에게 유익할 것이다. 불행히도, 공지된 방법 및 조성물들은 제지업자들이 이러한 목표를 달성하지 못하게 하였다.
종이에 적용되는 사이징 성질은 습윤화 또는 액체가 종이 시트로 침투하는 것에 저항하는 섬유 기재의 능력을 지칭하는 것으로 공지되어 있다. 알케닐숙신산 무수물(ASA) 셀룰로오스 반응성 사이징제의 수성 분산물은 수년간 종이 및 판지(board) 제조 산업에서 인쇄 및 필기 등급 및 표백 및 비표백 판지 등급을 포함하는 광범위한 등급을 사이징하는 데 널리 사용되었다. 셀룰로오스 반응성 알케닐숙신산 무수물 에멀션은 종이 및 판지 제품에 소수성 성질을 제공한다.
사이징 성질을 획득하는 데 사용되는 화학 물질은 내부 사이즈(size) 또는 표면 사이즈로 공지되어 있다. 내부 사이즈는 로진계 사이즈 또는 합성 사이즈, 예를 들면 알케닐숙신산 무수물, 또는 다른 물질일 수 있다. 내부 사이즈는 시트 형성 전에 종이 펄프에 가해진다. 표면 사이즈는 종이 시트가 형성된 후, 가장 일반적으로는 사이즈 프레스(size press)에서 가해지는 사이징제이며, 분사 도포가 사용될 수도 있다.
대개 알케닐숙신산 무수물 사이징제는 양이온성 또는 양쪽성 친수성 물질, 예를 들면 전분 또는 중합체 중에 이를 분산시킴으로써 도포된다. 전분 또는 중합체 분산 알케닐숙신산 무수물 사이징 에멀션은 종이 웹 형성 전에 펄프 슬러리에 가해졌다. 알케닐숙신산 무수물 사이징 에멀션을 제지 시스템에 가하는 이러한 유형은 통상 알케닐숙신산 무수물의 습부 첨가 또는 내첨으로 불린다.
불행히도, 알케닐숙신산 무수물을 초지기의 습부에 가하는 것은 몇가지 단점을 갖는다. 내첨된 알케닐숙신산 무수물 에멀션은 섬유에 완전히 보유되지 않는다. 보유되지 않은 부분은 제지 시스템의 물 또는 다른 성분과 자유로이 반응하며 초지기의 습부에 침전될 수 있거나, 또는 그 후에 초지기의 프레스 또는 건조 구획으로 운반되고 종이 또는 판지 결함을 형성할 수 있다. 또한, 알케닐숙신산 무수물 에멀션의 내첨은 다른 습부 첨가제, 예를 들면 증백제, 소포제 또는 분산제, 살생물제, 염료, 지력 증강제 등과 상호작용하는 잠재력을 갖는다.
또한, 제지 시스템의 습부에 충전제, 예를 들면 탄산칼슘 충전제 첨가를 증가시키는 것은 사이즈 요구의 증가도 일으켰다. 충전제 입자는 셀룰로오스 섬유에 비해 비교적 높은 표면적을 갖고 내첨된 사이징제를 용이하게 흡착시킨다. 탄산칼슘 충전제 입자에 흡착되는 알케닐숙신산 무수물은 덜 유효한 사이징을 일으켜 셀룰로오스 반응 알케닐숙신산 무수물 사이징제로 사이징된 비충전된 종이 웹 처리에 비해 많은 용량을 필요로 한다. 섬유 기재를 표면 처리하는 조성물 및 방법을 개발하여 섬유 기재에 유용한 사이징 성질을 제공하고 제지 공정의 습부에서 사이징제 사용의 필요성을 감소시키거나 또는 제거시키는 간단하고 유효한 시스템을 생산하기 위한 노력은 실패하였다. 통상적인 표면 사이즈, 예를 들면 스티렌 아크릴레이트 에멀션, 스티렌 아크릴산, 스티렌, 말레산 무수물, 폴리우레탄 등은 내부 사이즈가 유효할 것을 필요로 한다. 미국 특허 제 6,162,328호는 셀룰로오스 반응성 및 셀룰로오스 비반응성 사이즈 분산물의 혼합물을 함유하는 사이징 조성물을 종이의 표면에 가하는 것인 종이를 사이징하는 방법을 개시하고 있다. 셀룰로오스 비반응성 사이즈는 중합체 물질, 예를 들면 스티렌 또는 카르복실기를 함유하는 비닐 단량체로 치환된 스티렌의 공중합체이다. 셀룰로오스 반응성 사이즈는 사이즈, 예를 들면 케텐 이량체 및 다중체, 알케닐숙신산 무수물, 유기 에폭시드, 아실 할리드, 지방산으로부터의 지방산 무수물 및 유기 이소시아네이트를 포함한다. 전분은 산화되고 에틸화된 양이온성 펄(pearl) 전분을 포함하며 이에 한정되지 않는 임의의 유형일 수 있고, 바람직하게는 수용액 중에 사용된다. 셀룰로오스 반응성 사이즈 분산물 및 비반응성 사이즈 분산물은 종이에 도포되기 전에 전분 또는 전분 유도체의 용액과 함께 가해질 수 있다.
미국 특허 제 6,162,328호는 하나 이상의 셀룰로오스 반응성 사이즈 및 하나 이상의 셀룰로오스 비반응성 사이즈의 조합물을 필요로 한다. 이 조합물은 양쪽 유형의 성질을 균형잡히게 하여 알케닐숙신산 무수물 또는 알킬케톤 이량체가 사이즈 프레스에 가해지게 한다. 중합체 물질의 조합물을 사용하기 위한 요건은 상기 조성물을 더 고가이게 하고 단일 사이징 성분 첨가에 비해 더 복잡하다.
미국 특허 제 4,872,951호는 종이 및 판지 제품의 외부 사이즈로 사용하기 위한 알케닐숙신산 무수물 처리 전분 및 양이온성 전분의 블렌드를 개시하고 있다. 상기 블렌드는 전분의 모노에스테르 및 알킬숙시네이트 또는 알케닐숙시네이트인 알케닐숙신산 무수물 처리 전분 30-90 중량% 및 양이온성 전분 10-70 중량%를 함유한다. 상기 발명은 종이의 표면에 가해지는 양이온성 전분과 합쳐진 알케닐숙신산 무수물과 전분의 반응 생성물을 필요로 한다. 이러한 반응 생성물의 제조는 추가 공정 단계이다. WO 02/08514는 사이징제, 및 에멀션을 형성할 수 있는 무기 미립자 유화제 및 물을 함유하는 사이징 에멀션의 제조를 기재한다. 상기 사이징제는 2-옥세탄온 이량체 또는 다중체, 알케닐숙신산 무수물, 로진 또는 카르바모일 클로라이드일 수 있다. 무기 미립자 유화제는 점토, 실리카, 제올라이트, 운모, 탄산칼슘, 인산칼슘 또는 황산칼슘, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 인산알루미늄 또는 규산알루미늄, 인산마그네슘 또는 규산마그네슘, 염화폴리알루미늄, 인산폴리알루미늄 또는 규산폴리알루미늄 및 인산철(Ⅱ 또는 Ⅲ), 규산철(Ⅱ 또는 Ⅲ) 또는 산화철(Ⅱ 또는 Ⅲ)로부터 선택된다. 상기 특허에 따르면, 무기 미립자 유화제의 첨가로 알케닐숙신산 무수물이 사이즈 프레스에 가해지게 된다. 비교예인 실시예 28은 "계면활성제 및 전분을 포함하는 통상적으로 제조된 알케닐숙신산 무수물 에멀션은 사이즈 프레스에서 작용하지 않는다.."라고 개시하고 있다.
미국 특허 제 4,040,900호는 치환된 시클릭 디카르복실산 무수물 및 폴리옥시알킬렌 알킬 또는 알킬아릴 에테르 또는 대응하는 모노에스테르 또는 디에스테르를 포함하는 종이를 사이징하는 방법을 개시하고 있다. 에멀션은 펄프 슬러리에 첨가시에 유효한 일부 양이온성 보유제를 필요로 한다. 상기 특허는 상기 혼합물의 에멀션화가 상기 무수물의 가수분해 실현성으로 인해 약 25 ℃인 조건 하에서 수행되는 것이 바람직하다고 개시한다. 상기 특허는 에멀션화가 "바로 냉수 중에서 일어나게 되고 사이징 혼합물의 첨가 전 물의 가열은 불필요하며 심지어 해로울 수 있다"고 교시하고 있다. 미국 특허 제 4,545,855호는 계면활성제 중에서 보다 높은 수준의 에톡실화를 사용하며 미국 특허 제 4,040,900호와 유사한 계면활성제의 사용을 보고하고 있다. 바람직한 계면활성제는 폴리에틸렌 글리콜 디에스테르이다. 이들 선행 기술 유화제의 주요 결점은 숙신산 무수물-유화제 혼합물이 일단 형성되면 불안정하여 반드시 즉시 사용해야 한다는 것이다.
미국 특허 제 4,545,856호는 저 전단에서 알케닐숙신산 무수물을 에멀션화시킬 수 있는 다양한 폴리옥시에틸렌계 계면활성제의 제조를 보고하고 있다. 상기 계면활성제는 소수성 기, 산화에틸렌기 및 아실 캡핑(capping)기를 함유한다. 상기 특허는 히드록실기를 함유하는 계면활성제가 저장시 ASA 중에서 안정하지 않고 캡핑이 필요하다는 점을 언급하고 있다.
미국 특허 제 4,728,366호 및 제 4,832,792호는 알케닐숙신산 무수물의 저 전단 에멀션화에 대한 계면활성제로서 에톡실화 피마자유의 사용을 개시하고 있다. 미국 특허 제 4,711,671호 및 제 4,747,910호는 계면활성제로서 에톡실화 라놀린을 사용한다. 이들 에멀션은 종이 웹을 건조 구획에 통과시키기 전에 사용된다.
미국 특허 제 4,666,523호는 말단 히드록실기를 갖는 폴리옥시알킬렌 화합물을 사용하여 알케닐숙신산 무수물을 에멀션화시키는 것을 기재하고 있다. 3차 히드록실기가 ASA에 반응성이 없거나 또는 거의 없기 때문에 특이적으로 사용된다. 이들 사이징 에멀션은 종이를 내부 사이징시키기 위해 습부에 사용된다.
미국 특허 제 4,695,401호, 제 4,915,786호 및 제 4,849,131호는 반응 알케닐숙신산 무수물을 계면활성제로서 사용하여 알케닐숙신산 무수물을 에멀션화시키는 것을 기재하고 있다. 친수성기는 알케닐 숙신산 무수물을 통해 알케닐숙신산 무수물 분자와 반응하여 에스테르, 아미드, 또는 유사한 연결 및 유리산기를 형성한다. 상기 특허는 필요한 계면활성제를 제조하기 위해 ASA를 반응시키는 추가의 단계를 필요로 한다.
미국 특허 제 5,759,249호는 (a) 알케닐 숙신산 무수물, 및 (b) 하기 화학식 I의 트리알킬 아민, 하기 화학식 I의 트리알킬 아민의 디메틸 술페이트 4차 염, 하기 화학식 I의 트리알킬 아민의 벤질 클로라이드 4차 염 및 하기 화학식 I의 트리알킬 아민의 디에틸 술페이트 4차 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 아민을 알케닐 숙신산 무수물을 기준으로 약 3 중량% 내지 약 20 중량% 포함하며, 약 0.1 % 이하의 물을 함유하는 조성물을 개시하고 있다
상기 식 중, R1은 메틸 또는 에틸이고, R2는 메틸 또는 에틸이고, R3는 14 내지 24 개의 탄소 원자를 갖는 알킬이다. 상기 특허는 사이징제, 예를 들면 ASA의 가수분해를 감소시키고 에멀션 물방울 크기를 감소시키는 데 냉수를 사용하여 에멀션화, 예를 들면 그의 조성물과 물의 혼합을 수행하는 것이 바람직하다고 개시한다(문헌[Col. 6, II. 35-40] 참조). 상기 특허는 원하는 물방울 크기를 얻는 데 에멀션화 온도가 유효하다는 것을 개시하고 있다(문헌[Col. 6, II. 40-41] 참조). 상기 특허는 에멀션화에 사용되는 물이 약 40 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 약 30 ℃ 이하, 더욱 더 바람직하게는 약 20 ℃ 이하, 가장 바람직하게는 약 13 ℃ 이하의 온도를 갖는다는 것을 개시하고 있다(문헌[Col. 6, II. 40-41] 참조). 상기 특허는 바람직하게는 분사 또는 사이즈 프레싱, 예를 들면 사이즈 프레스에서 도포함으로써 상기 사이징 에멀션을 종이 원료로부터 형성된 종이 웹에 직접 도포할 수 있다는 점을 개시하고 있다(문헌[Col. 7, II. 48-49] 참조).
상기 문헌들은 작업자가 (i) 약 40 ℉ 초과, 예를 들면 120 ℉(약 49 ℃)를 초과하는 온도에서 제지 작동시 전형적으로 발견되는 조건에서 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하고 (ii) 제지 공정의 습부에서 사이징제 사용의 필요성을 감소시키거나 또는 제거시키는 간단하고 유효한 셀룰로오스 반응성 표면 도포 사이징제 시스템을 실시할 수 있도록 하는 실시예 또는 의미있는 상세한 설명을 제공하지 못하는 전형적인 결핍된 공지 기술이다. 상기 문헌들은 가수분해된 알케닐숙신산 무수물이 형성될 것으로 예상되는 조건에 유용한 시스템을 개시하지 않는다.
상기 이유로, (i) 섬유 기재에 유용한 사이징 성질을 제공하고 (ii) 제지 공정의 습부에서 사이징제 사용의 필요성을 감소시키거나 또는 제거시키는 통상의 작동 조건 하에서 간단하고 유효한 셀룰로오스 반응성 표면 도포 사이징제 시스템을 개발할 필요가 있다.
요약
본 발명은 (a) 수중 현탁된 (i) 알케닐숙신산 무수물 입자 및 (ii) 계면활성제 성분을 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 갖는 에멀션을 포함하는 제 1 성분 및 (b) 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분을 포함하며, 상기 알케닐숙신산 무수물 성분 및 상기 제 2 성분이, 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공할 수 있도록 충분히 희석된 수성 사이징 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (a)(i) 수중 현탁된 (i) 알킬 케텐 이량체 입자 및 (ii) 계면활성제 성분을 함유하는 제 1 성분을 갖는 에멀션을 포함하는 제 1 성분, 및 (b) 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분을 포함하며, 여기서 상기 알킬 케텐 이량체 성분 및 상기 제 2 성분은 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공할 수 있도록 충분히 희석된 수성 사이징 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이러한 조성물로 처리된 섬유 기재, 조성물의 제조 방법 및 조성물의 사용 방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 특성, 측면 및 이점은 하기 설명 및 첨부되는 청구 범위를 참고로 하여 더욱 잘 이해될 것이다.
설명
본 발명은 수중 현탁된 알케닐숙신산 무수물의 입자 및 계면활성제를 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 함유하는 에멀션을 갖는 사이징 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 (a) 계면활성제를 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 물과 에멀션화시켜 에멀션을 형성하는 단계, 및 (b) 에멀션을 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분과 합쳐 사이징 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 상기 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 알킬 케텐 이량체는 알케닐 숙신산 무수물 대신에 사용된다. 또다른 실시양태에서, 알케닐 숙신산 무수물 및 알킬 케텐 이량체의 혼합물이 사용된다.
본 발명은 (i) 알케닐숙신산 무수물 및 (ii) 계면활성제 성분을 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 포함하는 제 1 성분을 물과 에멀션화시켜 에멀션을 형성한 다음, 조심스럽게 조절된 조건 하에서, 상기 에멀션을 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분과 합침으로써, 전형적으로 사이즈 프레스에서 발견되는 온도에서 사이징 조성물을 도포하는 경우 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하는 간단하면서도, 매우 유효한 사이징 조성물을 지금 제조하는 것이 가능하다는 놀라운 발견에 기초한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따라 제조된 사이징 조성물이 가수분해된 알케닐숙신산 무수물(HASA)을 함유하더라도 알케닐 숙신산 무수물이 충분히 희석되는 한, 사이징 조성물이 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공할 수 있다는 발견에 기초한다. 유리하게도, 사이징 조성물의 사용은 초지기의 사이즈 프레스, 캘린더 스택(calendar stack) 또는 건조 구획에서 고착 또는 침전을 감소시키거나 또는 제거한다. 또한, 본 발명은 유리하게도 알케닐숙신산 무수물 에멀션화 단계에서 전분을 필요로 하지 않으며 덜 복잡하고 저렴한 장치를 사용하여 유효한 사이징 조성물을 생산한다. 또한, 고온의 사이즈 프레스에서 사이징 조성물을 사용하는 것도 유리하다.
본 명세서에 사용된 구 "유용한 사이징 성질"은 종이 제품의 목적하는 용도에 유용한 사이징 성질을 의미한다. 거꾸로, 본 명세서에 사용된 구 "무용한 사이징 성질"은 종이 제품의 목적하는 용도에 유용하지 않은 사이징 성질을 의미한다. 본 명세서에 사용된 용어 "에멀션"은 추가의 전분 성분과 합쳐진 경우, 섬유 시트가 형성된 후 제지 공정의 임의의 위치, 예를 들면 사이즈 프레스 또는 코팅기에서 도포되는 때에 특히 유용한 사이징 조성물을 형성하는 것인 본 발명에 따라 제조된 에멀션을 지칭한다.
본 발명은 수중 현탁된 알케닐숙신산 무수물의 입자 및 계면활성제를 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 함유하는 에멀션을 갖는 사이징 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 (a) 계면활성제를 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 물과 에멀션화시켜 에멀션을 형성하는 단계, 및 (b) 상기 에멀션을 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분과 합쳐 사이징 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 상기 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 사이징 조성물은 사이즈 프레스에 사용하기 위해 특수하게 디자인된 것이다. 본 발명의 사이징 조성물은 제지 공정의 습부에서 사이징제 사용의 필요성을 감소시키거나 또는 제거한다. 물론, 본 발명의 사이징 조성물은 섬유 기재의 표면이 처리될 수 있는 기타 분야에도 사용될 수 있다.
본 발명의 사이징 조성물의 제 1 성분은 수중 현탁된 알케닐숙신산 무수물 입자 및 계면활성제 성분을 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 갖는 에멀션을 포함한다.
일반적으로, 알케닐숙신산 무수물 성분은 팬던트(pendant) 숙신산 무수물기를 함유하는 모노 불포화 탄화수소쇄로 구성된 알케닐숙신산 무수물 화합물을 포함한다. 일반적으로, 알케닐숙신산 무수물 화합물은 액체이고 말레산 무수물 및 적합한 올레핀으로부터 유도될 수 있다. 알케닐숙신산 무수물 화합물은 고체일 수 있다.
일반적으로, 알케닐숙신산 무수물 화합물은 알케닐숙신산 무수물 화합물을 형성하기 충분한 온도 및 시간에서 이성화 C14-C20 모노 올레핀, 바람직하게는 과량의 내부 올레핀을 말레산 무수물과 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
알케닐숙신산 무수물 화합물의 제조에 사용되는 올레핀이 내부 올레핀이 아닌, 예를 들면 α-올레핀인 경우, 먼저 올레핀을 이성화하여 내부 올레핀을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 알케닐숙신산 무수물 화합물의 제조에 사용될 수 있는 올레핀은 직쇄 또는 분지된 것일 수 있다. 바람직하게는, 올레핀은 약 14 개 이상의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 알케닐숙신산 무수물 화합물의 전형적인 구조는 예를 들면, 미국 특허 제 4,040,900호에 개시되어 있으며, 상기 문헌의 전문은 본 명세서에 참고문헌으로 인용된다. 알케닐숙신산 무수물 화합물 및 이들의 제조 방법은 예를 들면, 문헌[C. E. Farley and R. B. Wasser, "The Sizing of Paper, Second Edition," edited by W. F. Reynolds, TAPPI Press, 1989, pages 51-62]에 기재되어 있으며, 상기 문헌의 전문은 본 명세서에 참고문헌으로 인용된다.
알케닐숙신산 무수물 성분은 일부 가수분해된 알케닐숙신산 무수물을 함유할 수 있다. 가수분해된 알케닐숙신산 무수물(HASA)의 양은 알케닐숙신산 무수물 성분의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 99 중량% 범위일 수 있다.
일반적으로, 알케닐숙신산 무수물 성분은 제 1 성분을 포함하는 에멀션의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 이상, 또는 약 0.5 내지 약 70 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 제 1 성분 중에 존재한다.
일반적으로, 에멀션은 에멀션을 생산하는 조건 하에서 적합한 양의 알케닐숙신산 무수물 및 계면활성제 성분과 적합한 양의 물을 에멀션화시킴으로써 제조되며, 여기서 제 2 성분과 합쳐진 경우, 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하는 사이징 조성물을 형성한다.
계면활성제 성분은 계면활성제가 본 발명에 따른 에멀션을 제조하는 데 사용된 경우 에멀션이 섬유 기재와 접촉한 후 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하고 응집을 최소화하는 에멀션을 제조하게 하는 계면활성제를 포함한다. 표면 도포 에멀션이 제조된 경우 계면활성제 성분은 유화제로서 작용한다. 에멀션이 제조되는 경우 계면활성제 성분은 알케닐숙신산 무수물과 물 성분과의 에멀션화를 용이하게 한다. 일반적으로, 계면활성제는 음이온성 또는 비이온성이거나 또는 양이온성일 수 있으며 광범위한 HLB 값을 가질 수 있다.
적합한 계면활성제의 예는 알킬 및 아릴 1차, 2차 및 3차 아민 및 그들의 대응하는 4차 염, 술포숙시네이트, 지방산, 에톡실화 지방산, 지방성 알코올, 에톡실화 지방성 알코올, 지방성 에스테르, 에톡실화 지방성 에스테르, 에톡실화 트리글리세리드, 술폰화 아미드, 술폰화 아민, 에톡실화 중합체, 프로폭실화 중합체 또는 에톡실화/프로폭실화 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜, 인산 에스테르, 포스폰화 지방산 에톡실레이트, 포스폰화 지방성 알코올 에톡실레이트, 및 알킬 및 아릴 술포네이트 및 술페이트를 포함하며 이에 한정되지 않는다. 바람직한 적합한 계면활성제의 예는 아미드, 에톡실화 중합체, 프로폭실화 중합체 또는 에톡실화/프로폭실화 공중합체, 지방성 알코올, 에톡실화 지방성 알코올, 지방성 에스테르, 카르복실화 알코올 또는 알킬페놀 에톡실레이트, 카르복실산, 지방산, 디페닐 술포네이트 유도체, 에톡실화 알코올, 에톡실화 지방성 알코올, 에톡실화 알킬페놀, 에톡실화 아민, 에톡실화 아미드, 에톡실화 아릴 페놀, 에톡실화 지방산, 에톡실화 트리글리세리드, 에톡실화 지방성 에스테르, 에톡실화 글리콜 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜, 지방산 에스테르, 글리세롤 에스테르, 글리콜 에스테르, 특정한 라놀린계 유도체, 모노글리세리드, 디글리세리드 및 유도체, 올레핀 술포네이트, 인산 에스테르, 인 유기 유도체, 포스폰화 지방산 에톡실레이트, 포스폰화 지방성 알코올 에톡실레이트, 폴리에틸렌 글리콜, 중합체 다당류, 프로폭실화 및 에톡실화 지방산, 알킬 및 아릴 술페이트 및 술포네이트, 에톡실화 알킬페놀, 술포숙신남메이트, 술포숙시네이트를 포함하며 이에 한정되지 않는다.
한 실시양태에서, 계면활성제 성분은 하기 화학식 I의 트리알킬 아민, 하기 화학식 I의 트리알킬 아민의 디메틸 술페이트 4차 염, 하기 화학식 I의 트리알킬 아민의 벤질 클로라이드 4차 염, 및 하기 화학식 I의 트리알킬 아민의 디에틸 술페이트 4차 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 아민을 포함한다.
<화학식 I>
상기 식 중, R1은 메틸 또는 에틸이고, R2는 메틸 또는 에틸이고, R3는 14 내지 24 개의 탄소 원자를 갖는 알킬이다. 또다른 실시양태에서, 계면활성제는 이러한 아민을 제외한다. 계면활성제 양은 알케닐숙신산 무수물 성분을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%의 범위일 수 있다.
하기 예들은 특정한 조건 하에서 적합한 결과를 제공하지 않는 것(무용한 사이징 성질을 갖는 종이 제품 생산)으로 발견되었다: 소르비탄 모노라우레이트(아라셀(Arlacel) 20), 에톡실화 소르비탄 트리올레에이트(트윈(Tween) 85), 프로폭실화 라놀린(솔루란(Solulan) PB-5), 에톡실화 라놀린(라네토(Laneto) 100), 소르비탄 트리올레에이트(스판(Span) 85), 이소스테아릭 알칸올아미드(모나미드(Monamid) 150-IS), 히드록실화 우유 글리세리드(크레모포르(Cremophor) HMG), 소듐 술포숙신산의 비스(트리데실) 에스테르(에어로졸(Aerosol) TR-70).
일반적으로, 에멀션 입자는 약 0.5 미크론 이상의 중간 입도를 갖는다. 에멀션의 중간 입도는 적용분야, 에멀션화에 사용된 전분의 유형 및 전분 성질에 따라 변할 수 있다. 한 실시양태에서, 에멀션의 중간 입도는 약 0.1 내지 약 50 미크론, 또는 약 0.5 내지 약 30 미크론의 범위이다. 에멀션화 전분에 의해 현탁된 입자가 광범위한 입자 분포를 나타낼 수 있다는 점이 인식될 것이다. 이러한 광범위한 입자 분포를 갖는 에멀션이 제조하기 더 용이하기 때문에 이들을 사용할 수 있는 것이 유리하다. 일반적으로, 습부 도포에 사용되는 에멀션은 유효한 사이징을 제공하기 위해 상대적으로 더 좁고 더 작은 입도 분포를 필요로 하는 것으로 인정된다. 본 발명의 에멀션의 입도 분포는 바람직하게는 단봉(monomodal)형이다. 그러나, 일부 경우에서 상기 분포는 이봉(bimodal) 또는 다봉(multimodal)형일 수 있다.
에멀션은 알케닐숙신산 무수물 및 계면활성제 및 적합한 양의 물을, 충분한 에너지를 제공하여 에멀션을 형성하는 전단 장치에 통과시킴으로써 제조된다. 알케닐숙신산 무수물은 에멀션화 공정 전에 물에 노출되어서는 안된다.
일반적으로, 알케닐숙신산 무수물 성분은 사이징 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 이상, 또는 약 0.05 내지 약 5 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%의 양으로 사이징 조성물 중에 존재한다.
에멀션이 제조되는 압력 및 온도는 제 2 성분과 합쳐질 수 있고 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하는 사이징 조성물을 형성하는 에멀션을 제조하기 충분하다. 한 실시양태에서, 적합한 에멀션화 장치, 예를 들면 전단 장치의 입구 압력은 약 40 초과 내지 약 150, 또는 약 200 ℉(4 내지 약 66 ℃ 또는 약 94 ℃) 또는 약 120 내지 약 150°, 또는 약 200 ℉ 범위의 온도에서 약 1 psig이고, 출구 압력은 약 40 초과 내지 약 150 °, 또는 약 200 ℉(약 4 내지 약 66 ℃ 또는 약 94 ℃)의 범위의 온도에서 약 20 내지 약 80 psig, 바람직하게는 약 40 초과 내지 약 60 psig 범위이다. 한 실시양태에서, 에멀션은 약 40 ℉ 미만, 예를 들면 약 32 ℉ 내지 약 40 ℉의 온도에서 제조된다.
적합한 전단 장치로의 주된 물 유량은 1 분 당 약 0.1 내지 약 2.0 갤런(gpm), 바람직하게는 약 1 gpm의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 에멀션은 저 전단 조건, 예를 들면 이러한 전단 조건이 원심 펌프, 정적 인라인 혼합기, 정량송액 펌프, 비이커 중의 자기 교반 막대, 오버헤드 교반기 및 이들의 조합물의 군으로부터 선택된 장치에 의해 생성되는 경우 하에서 제조된다.
본 발명의 사이징 조성물의 제 2 성분은 (i) 전분 성분(양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분), (ii) 물, (iii) 수용성 중합체 또는 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되며, 제 2 성분 중의 알케닐숙신산 무수물 성분은 충분히 희석되어 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하게 한다.
본 발명의 수성 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 수용성 중합체는 본 발명에 따라 사용되는 경우, 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하는 사이징 조성물을 생산하는 중합체들을 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 적합한 수용성 중합체는 양이온성 비닐 부가 중합체, 음이온성 비닐 부가 중합체, 중성 중합체, 양성 중합체 및 축합 중합체이다.
적합한 중합체의 예는 10,000 달톤 내지 3,000,000 달톤 범위의 분자량을 갖는 수용성 중합체를 포함한다. 본 발명에 사용되는 실질적으로 수용성인 중합체는 단일중합체 및 공중합체, 및 하기 단량체를 포함하는 삼원공중합체, 및 사원공중합체에 이르는 이들의 조합물을 포함하며 이에 한정되지 않는다: 아크릴아미드, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 디메틸아미노에틸아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 4차 생성물, 디에틸아미노에틸 아크릴레이트, 디에틸아미노 에틸아크릴레이트 4차 생성물, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 4차 생성물, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 및 그의 4차 생성물, 메타크릴아미도프로필트리메틸 암모늄 클로라이드, 아크릴산. 또한, 적합한 중합체는 "메니치(Mannich)" 반응을 하게 된 아크릴아미드의 중합체 및 공중합체를 포함한다. 또한, 한 실시양태에서, 그들의 대응하는 4차 생성물도 가능한 수용성 중합체이다. 다른 수용성 중합체의 예는 스티렌-알킬아크릴레이트, 스티렌 알킬아크릴계, 스티렌 말레산, 스티렌-말레산 아미드, 스티렌 말레산 에스테르, 스티렌 말레산 아미드 에스테르 및 그들의 대응하는 염을 포함하는 공중합체를 포함한다. 또다른 실시양태에서, 적합한 중합체는 상기 단량체의 반응 생성물의 조합물을 함유하는 수성 분산물, 폴리비닐 알코올을 갖는 폴리우레탄 분산물, 폴리(공-비닐알코올-비닐아민), 그들의 대응하는 아세테이트 또는 포름에이트 또는 부분적으로 가수분해된 중합체, 또는 폴리비닐아민을 포함한다.
공중합체의 예는 N,N-디알킬아미노-알킬(메트)아크릴레이트 및(또는) 아미드 및(또는) 알킬(메트)아크릴레이트, 스티렌, 이소부틸렌, 디이소부틸렌, 비닐 아세테이트 및(또는) 아크릴로니트릴의 공중합체를 포함한다. 축합 중합체의 예는 트리메틸렌 디아민 및 1,2-디클로로에탄 또는 1,3 디클로로프로판, 아디프산과 디에틸렌트리아민, 테트라에틸렌-펜트아민 또는 유사한 폴리알킬렌, 폴리아미드, 에피클로로히드린과의 후속 반응 생성물, 디메틸아민-에피클로로히드린, 에틸렌디아민 폴리아크릴아미드의 축합 중합체를 포함한다. 다른 예들은 폴리비닐 피리딘, 폴리-N-메틸 피리디늄 클로라이드, 트리알킬아민을 사용하여 4차 생성물화된 폴리-p-클로로스티렌을 포함한다. 이러한 적합한 중합체의 예는 미국 특허 제 4,657,946호, 제 4,784,727호, 제 3,445,330호, 제 6,346,554호에 기재되어 있으며, 상기 문헌의 전문은 본 명세서에 참고문헌으로 인용된다.
본 발명의 실시양태에 포함되는 천연 중합체, 검 및 그들의 추출물은 하기 목록으로부터 취할 수 있다: 구아, 아카시아, 아가, 알긴, 카라기닌, 셀룰로오스 및 그의 유도체, 키틴, 키토산, 다마르(damar), 덱스트란, 덱스트린, 에틸셀룰로오스, 젤라틴, 젤란(gellan), 할라파, 카라야(karaya), 켈프(kelp), 로커스트 빈(locust bean), 메틸셀룰로오스, 올리바넘(olibanum), 펙틴, 람산(rhamsan), 산다락(sandarac), 트래거캔스(tragacanth), 웰란(welan) 및 크산탄. 이는 천연 중합체의 염 및 유도체를 포함한다. 상기 중합체는 그들의 천연 상태에서 존재하거나 또는 그 후 유도체화되어 염 또는 다른 유도체(예를 들면, 히드록시에틸화된 것)를 형성할 수 있다. 생성물은 음이온성, 양이온성, 양쪽성 또는 중성일 수 있다.
수용성 중합체 성분의 pH는 다양하다. 수용성 중합체 성분의 바람직한 pH 범위는 약 3.0 내지 약 9.0, 가장 바람직하게는 약 5.0 내지 약 8.0이어야 한다. 수용성 성분의 온도는 알케닐숙신산 무수물 성분 및 제 2 성분이 충분히 희석되어 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하게 하는 임의의 온도일 수 있다. 수용성 중합체 성분의 바람직한 온도는 약 40 초과 내지 약 150, 또는 약 200 ℉(약 4 ℃ 내지 약 66 ℃, 또는 약 94 ℃), 가장 바람직하게는 약 55 내지 약 100 ℉(약 13 ℃ 내지 약 38 ℃)이다.
수용성 중합체 성분은 본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 충분한 양으로 사용된다. 일반적으로, 수용성 중합체 성분은 사이징 조성물 중에 0.01 중량% 내지 20 중량%로 존재한다. 한 실시양태에서, 수용성 중합체 성분은 일반적으로 사이징 조성물 중에 약 0.05 중량% 내지 약 10 중량%, 바람직하게는 0.075 중량% 내지 약 5 중량%, 가장 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량%로 존재한다.
일반적으로, 전분 성분은 본 발명에 따라 사용되는 경우 사이징 조성물이 섬유 기재에 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하는 사이징 조성물을 생산하는 임의의 전분일 수 있다. 일반적으로, 전분 성분은 변형된 것이며 일반적으로 사실상 음이온성 또는 비이온성인 전분을 포함한다. 그러나, 전분 성분은 양쪽성 또는 양이온성 전분, 예를 들면 사이즈 프레스에도 사용되는 전분을 포함할 수 있다.
적합한 전분은 전형적으로 음이온성 또는 비이온성이며, 베이스 콘(base corn), 감자, 밀, 타피오카 또는 수수계 전분이 효소, 고온 및(또는) 화학적/열적 전환 기술을 사용함으로써 변형된 것을 포함할 수 있다. 화학적 변형은 산화, 산 변형, 가열, 아세틸화 및 히드록시에틸화를 포함하며 이에 한정되지 않는다. 적합한 전분의 예는 펜포드의 더글라스(Penford's Douglas)(등록 상표) 3012 산화 덴트(dent) 콘 전분, 카르길의 필름플렉스(Cargill's Filmflex)(등록 상표) 60 히드록시에틸화 덴트 콘 전분, 스테일의 에틸렉스(Stale's Ethylexe)(등록 상표) 2035 히드록시에틸화 덴트 콘 전분, 및 그레인 프로세싱 코퍼레이션(Grain Processing Corporation)의 산화 덴트 전분을 포함하며 이에 한정되지 않는다.
전분은 전분 수용액의 형태로 사용될 수 있다. 전분 용액의 점도는 전형적인 사이즈 프레스 용액 온도에서 약 10 cP 내지 약 200 cP에서 변화할 수 있다. 전분 성분의 온도는 알케닐숙신산 무수물 성분 및 제 2 성분이 충분히 희석되어 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하게 하는 임의의 온도일 수 있다. 전분 성분 온도는 약 60 내지 약 200 ℉(약 15 내지 약 94 ℃)에서 변화할 수 있다. 한 실시양태에서, 전분의 온도는 약 40 초과 내지 약 150 ℉(약 4 ℃ 내지 약 66 ℃) 또는 내지 약 200 ℉, 또는 약 55 내지 약 100 ℉(약 13 ℃ 내지 약 38 ℃)이다. 또한, 전분 고형물은 반드시 변형될 필요는 없고 필요에 따라 그러할 수 있다. 전분 고형물은 약 1 내지 약 20 중량%, 바람직하게는 약 5 내지 약 13 중량% 범위일 수 있다. 한 실시양태에서, 전분 성분의 pH는 그 본래의 pH에서 사용될 수 있다. pH는 조정될 수 있지만 반드시 조정될 필요는 없다. 전분 성분의 pH는 일반적으로 약 5 내지 9, 또는 바람직하게는 약 7 내지 약 8.5이다.
전형적으로, 사이즈 프레스에 사용되는 에멀션에 물은 단독으로 가해지지 않는다. 그러나, 본 발명에서 물이 제 2 성분으로 사용되는 경우, 제지 공정 중 습부 도포에서 전형적으로 사용되는 물을 사용할 수 있다. 물은 임의의 적합한 수단, 예를 들면 라인 피드(line feed)에 의해 가해질 수 있다. 제지수의 바람직한 pH 범위는 약 4.0 내지 약 9.0, 가장 바람직하게는 약 5.0 내지 약 8.0이어야 한다. 물의 온도는 알케닐숙신산 무수물 성분 및 제 2 성분이 충분히 희석되어 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하게 하는 임의의 온도일 수 있다. 물의 바람직한 온도는 약 40 초과 내지 약 150 ℉(약 4 ℃ 내지 약 66 ℃), 또는 약 200 ℉, 가장 바람직하게는 약 55 내지 약 100 ℉(약 13 ℃ 내지 약 38 ℃)이어야 한다. 유리하게도, 물이 제 2 성분으로 사용되는 경우, 전분 성분 및 수용성 중합체 성분이 감지가능한 양으로 사용되어서는 안되며, 바람직하게는 사용되지 않아야 한다.
물은 사이징 조성물의 주성분이다. 일반적으로, 물은 사이징 조성물의 약 95 중량% 이상, 또는 약 90 중량% 이상 또는 약 80 중량% 이상을 구성한다.
사이징 조성물은 에멀션을 제 2 성분(전분, 물, 또는 수용성 중합체)과 합침으로써 제조된다. 에멀션은 제 2 성분과 임의의 적합한 수단, 예를 들면 혼합에 의해 합쳐질 수 있다. 바람직하게는, 에멀션 및 제 2 성분은 인라인으로 합쳐진다. 일반적으로, 제 1 성분이 약 40 ℃ 미만의 온도에서 제조된 경우 제 2 성분에 의해 가열되어 제 1 성분이 제 2 성분과 합쳐지는 때에 생성되는 사이징 조성물의 온도는 약 40 ℉ 초과, 예를 들면 약 40 내지 약 200 ℉(약 94 ℃) 또는 150 ℉(약 4 ℃ 내지 약 66 ℃), 또는 약 55 내지 약 100 ℉(약 13 ℃ 내지 약 38 ℃) 범위가 된다. 별법으로, 제 1 성분이 약 40 ℃를 초과하는 온도에서 제조된 경우, 생성되는 수성 사이징 조성물의 온도도 일반적으로 40 ℉ 초과, 예를 들면 약 40 ℉ 초과, 또는 50 ℉(10 ℃) 내지 약 200 ℉(약 94 ℃)이다. 제 1 성분이 약 40 ℉를 초과하는 온도에서 제조된 경우, 제 1 성분의 온도는 일반적으로 제 2 성분의 온도보다 낮다. 한 실시양태에서, 제 1 성분이 약 40 ℉를 초과하는 온도에서 제조된 경우 제 1 성분의 온도는 제 2 성분의 온도와 동일하거나 더 높다. 이와 같이, 제 1 성분은 섬유 기재의 표면에 직접적으로 가해지지 않고, 가수분해를 일으킬 것으로 예상되는 조건 하에서 제 2 성분과 합쳐져 수성 사이징 조성물을 형성한 다음, 생성되는 사이징 조성물이 섬유 기재에 가해진다.
또다른 실시양태에서, 사이징 조성물은 표면 사이징제를 추가로 함유한다. 그러나, 이는 반드시 필요한 것은 아니다. 적합한 표면 사이징제는 스티렌 말레산 무수물 공중합체, 스티렌 아크릴산 공중합체, 폴리우레탄 분산물 및 스티렌 아크릴레이트 에멀션을 포함하며 이에 한정되지 않는다. 바람직한 스티렌 말레산 무수물 공중합체는 스티렌, 또는 말레산 무수물과 같은 비닐 단량체로 치환된 스티렌의 공중합체 및 그들의 부분적으로 에스테르화된 또는 가수분해된 대응부이다. 일례로는 바이사이즈(Baysize)(등록 상표) S 48이 있다. 바람직한 스티렌 아크릴산 공중합체는 스티렌, 또는 아크릴산 및 메트아크릴산과 같은 비닐 단량체로 치환된 스티렌의 공중합체이다. 그 예로는 바이사이즈(등록 상표) S 210 및 225가 있다. 바람직한 폴리우레탄 분산물은 이소시아네이트 또는 디이소시아네이트 및 아민 또는 알코올의 공중합체이다. 그 예에는 그래프사이즈(Graphsize)(등록 상표) A, C 및 T가 있다. 바람직한 스티렌 아크릴레이트 에멀션은 스티렌, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르로 치환된 스티렌 또는 아크릴로니트릴의 공중합체이다. 그 예에는 바이사이즈(등록 상표) S AGP, BMP 및 850, 바소플라스트(Basoplast)(등록 상표) 400DS 스티렌 아크릴레이트 에멀션이 있다. 건조 상태 기준으로, 알케닐숙신산 무수물 성분 대 추가의 사이징제의 중량비는 약 1:0.2 내지 약 1:50의 범위이다.
한 실시양태에서, 사이징 조성물은 추가의 사이징제 대 알케닐숙신산 무수물 성분을 약 1 대 50 중량% 미만으로 함유한다. 다른 실시양태에서, 사이징 조성물은 추가의 사이징제 대 알케닐숙신산 무수물 성분을 약 0.5:1 초과, 또는 약 50:1 미만의 중량비로 함유한다.
사이징 조성물로 처리되는 섬유 기재는 종이 제품의 임의의 기재일 수 있으며, 본 발명에 따라 제조된 사이징 조성물로 처리된 경우 그의 목적하는 용도에 적합한 사이징 성질을 획득한다. 한 실시양태에서, 섬유 기재는 탄산칼슘, 이산화티타늄 및 점토 충전된 종이 제품을 함유하는 표백 및 비표백 종이 또는 판지를 포함한다. 섬유 기재로부터 제조된 종이 제품은 사이즈 프레스 표면에서 또는 본 발명의 사이징 조성물을 분사함으로써 처리된 표백 또는 비표백 종이 또는 판지를 포함할 수 있다.
본 발명은 판지 제품, 미세 종이(fine paper) 제품 또는 신문 인쇄 용지 제품을 사이징 하는 데 특히 유익하다. 전형적으로, 판지는 종이보다 무거운, 초지기 제조 섬유 웹이다. 일반적으로, 판지의 중량은 1 제곱 미터 당 약 120 내지 약 400 그램(gsm) 범위이다. 판지 펄프는 표백 또는 비표백 버진(virgin) 침엽수, 활엽수 유형일 수 있거나 또는 골판지 상자, 오래된 신문 인쇄 용지, 사무실 혼합 폐기물, 및 오래된 잡지(후자 둘은 탄산칼슘 충전제 함유) 중 하나 이상으로 구성된 재생지의 블렌드로 만들어질 수 있다. 신문 인쇄 용지는 화학 처리하지 않은 펄프인 쇄목 펄프 또는 쇄목의 조합물, 및 재생 완성지료로부터 제조된 필수적으로 목재 함유 코팅 및 비코팅된 잡지 및 신문지이다. 미세 종이는 일반적으로 신문 인쇄 용지를 제외한 인쇄 및 필기 용지로 지칭된다. 일반적으로, 미세 종이의 중량은 1 제곱 미터 당 약 40 내지 약 120 그램(gsm) 범위이다. 구체적인 적용분야는 잡지, 카탈로그, 서적, 상업용 인쇄물, 복사 및 사무 양식, 및 문구류를 포함한다. 이들 등급의 대다수에 사용되는 펄프는 화학적 한정 재생 처리 또는 목재 함유 펄프이다. 인쇄 및 필기 용지는 일반적으로 표백된 화학 펄프로부터 제조되고(예를 들면, 크라프트 펄핑 또는 술피트 펄핑), 탄산칼슘을 약 5 내지 약 30 %의 양으로 함유한다. 또한, 이들은 부분적으로 탈묵/재생된 표백 폐지(추려낸 사무실 혼합 폐기물)를 함유한다.
일반적인 실시에서, 본 발명은 (a) 펄프 슬러리로부터 섬유 시트를 형성하고, (b) 섬유 시트의 표면을 본 발명의 사이징 조성물로 처리하는 것을 포함하는 종이 제품을 사이징하는 방법을 포함한다. 본 발명의 사이징 조성물은 유용한 사이징 성질을 생성되는 종이 제품에 제공하기에 충분히 높은 양으로 섬유 기재의 표면에 가해진다. 사이징 조성물은 사이징 조성물을 섬유 기재의 표면에 흡착시킬 수 있게 하는 임의의 방법에 의해 섬유 기재에 가해질 수 있다. 사이징 조성물은 표면 도포된 전분 픽업(pick-up)에 따라 좌우되는 양으로 섬유 기재에 침투한다. 한 실시양태에서, 사이징 조성물은 종이를 함유하는 비표백 크라프트 또는 목재에 도포될 수 있다. 바람직하게는, 사이징 조성물은 현장에서 만들어지고 제조 직후 사용된다.
한 실시양태에서, 사이징 조성물은 약 0.1 이상, 또는 약 0.1 내지 약 10, 또는 약 0.5 내지 약 5, 또는 바람직하게는 약 0.5 내지 약 3.0인 알케닐숙신산 무수물 성분 용량(건조 종이 1 톤 당 파운드)에서 형성된 웹의 표면에 도포된다. 건조 종이 1 미터톤 당 킬로그램 단위로, 이들 용량은 약 0.05 이상, 또는 약 0.05 내지 약 5, 또는 약 0.25 내지 약 2.5, 또는 바람직하게는 약 0.25 내지 약 1.5에 대응한다. 판지 제품 제조에 특히 유리한 알케닐숙신산 무수물 성분의 용량은 건조 종이 1 톤 당 약 1.5 내지 약 3.0, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 2.5 파운드(건조 종이 1 미터톤 당 약 0.75 내지 약 1.5, 바람직하게는 약 0.75 내지 약 1.25 킬로그램) 범위이다.
미세 종이 제품 제조에 특히 유리한 용량은 건조 종이 1 톤 당 약 0.1 내지 약 5 파운드, 또는 약 0.5 내지 약 2.0, 또는 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1.5 파운드(건조 종이 1 미터톤 당 약 0.05 내지 약 2.5, 또는 약 0.25 내지 약 1, 또는 바람직하게는 약 0.25 내지 약 0.75 킬로그램) 범위이다. 신문 인쇄 용지 제품 제조에 특히 유리한 용량은 건조 종이 1 톤 당 약 0.1 내지 약 5, 약 0.1 내지 약 3 또는 약 0.1 내지 약 1.5 파운드(1 미터톤 당 약 0.05, 내지 약 2.5, 약 0.05 내지 약 1.5 또는 약 0.05 내지 약 0.75 킬로그램) 범위이다. 다른 적합한 범위는 건조 종이 1 톤 당 약 0.1 내지 약 1.0, 바람직하게는 약 0.2 내지 약 0.7 파운드(건조 종이 1 미터톤 당 약 0.05 내지 약 0.5, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.35 킬로그램)일 수 있다.
섬유 기재 중 알케닐숙신산 무수물 성분의 중량% 단위의 양은 제조되는 섬유 기재의 중량을 기준으로 약 0.005 중량% 이상일 수 있고, 약 0.005 내지 약 1 중량%, 또는 바람직하게는 약 0.025 내지 약 1 중량% 범위일 수 있다.
사이징 조성물이 사용되는 온도는 일반적으로 약 180 ℉(약 82 ℃) 미만 또는 약 190 ℉(약 88 ℃)이고, 약 120 ℉(약 49 ℃) 또는 약 40 ℉(약 4 ℃) 내지 약 180 ℉(약 82 ℃) 또는 약 190 ℉(약 88 ℃), 또는 약 140 ℉(약 60 ℃) 내지 약 160 ℉(약 71 ℃) 범위일 수 있다. 사이징 조성물이 사용되는 pH 조건은 일반적으로 약 4.0 내지 약 9, 또는 약 7 내지 약 8이다.
본 발명의 사이징 조성물로 처리된 섬유 기재는 그의 목적하는 용도에 적합한 사이징 성질을 획득한다. 일반적으로, 사이징 조성물로 제조된 미세 종이 제품은 TAPPI 표준 방법 T530 om96에 기재된 잉크 침투 홀드아웃(holdout)이 20 초 이상, 바람직하게는 약 20 내지 약 500 초, 또는 바람직하게는 약 50 내지 약 200 초인 사이징 성질을 나타내게 된다.
판지 제품의 경우, 사이징 조성물은 판지 섬유 기재를 사이징할 수 있어, 생성되는 종이 제품이 생산되는 판지의 최종 용도에 따라 1 제곱 미터 당 약 50 내지 약 120 그램 범위의 코브(Cobb) 사이징값(2 분 시험 기준)을 나타낸다. 코브 사이징은 TAPPI 방법 T441 om98에 기재된 표준화된 장치 및 절차를 사용하여 미리 정한 양의 시간(이 경우, 2 분)에서 판지 또는 종이 샘플의 표면으로 흡착되는 액체, 일반적으로 물의 양을 측정한 것이다. 별법으로, 사이징 조성물로 제조된 판지 제품은 약 30 내지 약 120 gsm, 또는 바람직하게는 약 50 내지 약 80 gsm 범위의 코브 사이징 값을 나타낼 수 있다.
미세 종이 제품의 경우, 사이징 조성물이 섬유 기재를 사이징하여 생성되는 종이 제품이 약 18 내지 약 40 gsm 범위의 코브 사이징값(1 분 기준)을 나타낼 수 있다. 별법으로, 본 발명은 헤르쿨레스 사이즈 테스트(Hercules Size Test)(HST, "TAPPI 530"으로 알려짐, 1 % 포름산, 80 % 반사율)에 대하여 미세 종이의 등급에 따라 20 초 내지 500 초의 침투 저항성을 제공할 수 있다.
신문 인쇄 용지 제품의 경우, 사이징 조성물은 섬유 기재를 사이징할 수 있고, 물방울 시험(5 μL 물방울 크기 기준)에 의해 측정되며 제조될 공표 등급의 최종 용도에 따라 약 10 내지 약 100 초 범위의 사이징 성질을 나타내는 생성되는 종이 제품을 제조할 수 있다. 물방울 시험은 물방울이 섬유 기재를 침투하는 시간을 측정하는 것인 신문 인쇄 용지 분야에 통상 사용되는 시험이다.
또한, 본 발명의 사이징 조성물로 제조된 종이 제품은 내첨된 사이징제를 함유할 수 있어 프리사이즈(presize) 프레스 사이징은 어디든지 우수한 사이즈 프레스 운전성에 대해 약 2 내지 약 10 초의 HST를 갖는다.
일부 사이징제를 습부에 가하는 방법을 실시하는 것이 바람직한 경우, 습부 사이징제 성분을 펄프 슬러리에 첨가하고, 섬유 시트는 슬러리로부터 형성된다. 그 다음, 섬유 시트를 본 발명의 사이징 조성물로 처리하고, 섬유 기재를 사이징한다.
습부 사이징제 성분은 습부에 사용되는 임의의 사이징제, 예를 들면 로진 또는 로진 에멀션를 포함할 수 있고, 그 자체로 셀룰로오스의 히드록실기와 반응함으로써 화학적 공유 결합을 형성할 수 있을 것으로 생각되는 사이즈를 포함한다. 습부 사이징제 성분에 사용하기 적합한 사이즈는 케텐 이량체 및 다중체, 알케닐숙신산 무수물, 약 12 내지 22 개의 탄소 원자를 함유하는 유기 에폭시드, 약 12 내지 22 개의 탄소 원자를 함유하는 아실 할리드, 약 12 내지 22 개의 탄소 원자를 함유하는 지방산으로부터의 지방산 무수물 및 약 12 내지 22 개의 탄소 원자를 함유하는 유기 이소시아네이트를 포함한다. 케텐 이량체 및 다중체는 미국 특허 제 6,162,328호에 기재되고 공지되어 있으며, 그 전문은 본 명세서에 참고문헌으로 인용된다.
한 실시양태에서, 습부 사이징제는 양이온성 성분을 함유한다. 또다른 실시양태에서, 습부 사이징제는 양이온성 전분 및 알케닐숙신산 무수물을 함유한다. 또다른 실시양태에서, 습부 사이징제 성분은 양이온성 전분 및 알케닐 숙신산 무수물을 함유한다. 또다른 실시양태에서, 습부 사이징제는 본 발명의 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션일 수 있다. 이 실시양태에서, 대개 본 발명의 사이징 조성물을 제조하는 데 사용될 일부 에멀션을 습부 사이징 성분으로 사용하는 데 사용한다.
셀룰로오스 반응성 사이징제를 습부에 가하고 본 발명의 사이징 조성물을 섬유 기재를 표면 처리하는 데 사용하는 경우, (i) 습부에 도포되는 사이징제 대 (ii) 사이징 조성물 중 알케닐숙신산 무수물 성분의 중량비는 바람직하게는 약 1:1 미만, 또는 바람직하게는 약 0.5:1 미만이다.
본 발명자들은 본 발명의 사이징 조성물이 알케닐숙신산 무수물의 신속한 가수분해를 일으키는 조건에 두었지만 사이징 조성물이 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공하게 된 이유는 이해하지 못하고 있다. 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 알케닐숙신산 무수물 성분 및 제 2 성분이 충분히 희석되어 사이징 조성물이 유용한 에멀션화 및 안정화 성질을 제공하는 것으로 생각된다.
본 발명은 이전에는 이용할 수 없었던 이점들을 제공한다. 본 발명은 습부에 사용되는 사이징제의 양을 감소시키거나 또는 제거함으로써, 초지기 청결 문제를 유발하는 것으로 알려진 다른 화학적 첨가제 및 완성지료 성분과의 습부 상호작용을 감소시키거나 또는 제거한다. 한 실시양태에서, 습부 사이징제 성분 중 알케닐숙신산 무수물은 작동 기간 동안 사용된 총 알케닐숙신산 무수물의 50 % 이하이다. 또다른 실시양태에서, 습부 중의 알케닐숙신산 무수물은 작동 기간 동안 사용된 총 셀룰로오스 반응성 사이징제의 40 % 이하, 또는 30 % 또는 20 % 미만 또는 10 % 미만의 양으로 존재한다.
사이징 조성물 중에 함유된 알케닐숙신산 무수물 성분은 섬유 기재의 표면에 도포된 경우 알케닐숙신산 무수물이 펄프 슬러리에 가해지는 경우에 비해 많은 양으로 섬유 기재에 보유된다.
또한, 본 발명은 보다 적은 사이징제를 사용함으로써 그의 사용자가 대개 공지된 방법에 의해 제조할 양과 동일한 양의 종이를 제조할 수 있게 한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 통상의 방법에서 사용되는 사이징제보다 50 % 미만, 또는 약 70 내지 약 30 % 적게 사용하면서도 대개 공지된 사이징 방법에서 당면하였던 문제점 없이 동일한 양의 종이를 생산한다. 또한, 본 발명은 압연기에서 제조되는 종이량 또는 품질을 희생시키지 않으면서 그의 사용자가 보다 적은 양의 알케닐숙신산 무수물을 사용할 수 있는 시스템을 제공한다.
대개 통상적인 사이징 방법이 당면하였던 문제점들을 피하고 바로 섬유 기재를 처리함으로써 사이즈의 보다 높은 보유가 얻어지기 때문에, 이제 제지업자들은 통상 사용되어 왔던 것보다 적게 사이징제를 사용하여 다량의 종이를 생산하는 것이 가능하다. 본 발명은 전형적으로 통상의 사이징 조성물이 당면하였던 문제점, 예를 들면 운전성, 침전 형성, 또는 종이 제품의 품질 불일치성 문제 없이 제지업자가 장기간 동안 초지기를 운전할 수 있게 한다. 예를 들면, 본 발명은 초지기가 장기간 사이즈 프레스 또는 캘린더 스택에 가시적인 침전 없이 운전되게 한다.
근본적으로 본 발명은 본 발명의 사이징 조성물이 알케닐숙신산 무수물 성분을 함유하는 에멀션으로 제조되는 본 발명의 바람직한 실시양태에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 에멀션이 알케닐숙신산 무수물 이외의 셀룰로오스 반응성 제제로 제조되는 실시양태도 포함한다. 예를 들면, 한 실시양태에서, 사이징 조성물은 이소시아네이트, 알킬 케텐 이량체(AKD) 및 산 무수물로 이루어진 군으로부터 선택된 에멀션화된 셀룰로오스 반응성 제제를 함유하는 에멀션으로 제조될 수 있다.
이와 같이, 한 실시양태에서, 본 발명은 ASA 대신에 AKD를 사용하여 제조되거나 또는 실시될 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "AKD"는 당업자에 의해 용인되는 화학적 구조를 사용하여 이량체로 형성되는 알킬 및 알케닐 케텐을 지칭하며, 여기서 AKD는 앞서 정의한 바와 같이 약 4 개를 초과하는 탄소 원자를 함유하고 알킬, 알케닐, 아랄킬 또는 아르알케닐기로부터 선택된 소수성 기를 함유한다. 바람직하게는, 각각의 탄화수소기는 독립적으로 약 4 개 내지 약 36 개의 탄소 원자를 함유하는 소수성 기이다. AKD 사이징제은 몇몇 참조문헌, 예를 들면 미국 특허 제 3,992,345호 및 제 5,510,003호, 문헌[J. W. Davis et al., TAPPI 39 (1), 21 (1956)] 및 문헌[R. E. Cates et al., "Alkyl Ketene Dimer Size", Chapter 2 in The Sizing of Paper, 2nd Edition, W. F. Reynolds, Ed., Tappi Press, 1989, pp. 33-50]에 상세하게 기재되어 있다. 본 발명에 유용한 AKD 사이징제의 구체적인 예는 옥틸 케텐 이량체, 데실 케텐 이량체, 도데실 케텐 이량체, 테트라데실 케텐 이량체, 헥사데실 케텐 이량체, 옥타데실 케텐 이량체, 에이코실 케텐 이량체, 도코실 케텐 이량체, 테트라코실 케텐 이량체, 및 유기산으로부터 공지된 방법에 의해 제조되는 것들, 및 지방산, 예를 들면 팔미톨레산, 올레산, 린시놀레산, 리놀레산, 리놀렌산, 코코넛 오일, 팜유, 올리브 기름 및 땅콩유에서 발견되는 것들의 천연 발생 혼합물을 포함하며 이에 한정되지 않는다. 또한, 이러한 산의 임의의 혼합물이 사용될 수 있다. 바람직한 AKD 사이징제는 약 8 내지 약 36 개의 탄소 원자를 포함하는 하나 이상의 알킬 또는 알케닐기를 포함하는 것들을 포함하며 이에 한정되지 않는다. 더욱 바람직한 AKD 사이징제는 헥사데실, 옥타데실 및 올레일 케텐 이량체를 포함하며 이에 한정되지 않는다. 상기 ASA를 함유하는 사이징 조성물 (및 상기 조성물을 제조하고 사용하는 방법)에 대한 기재는 ASA 대신 AKD가 사용되는 실시양태에서 AKD가 사용되는 사이징 조성물에도 사용될 수 있다는 점이 이해된다. 따라서, 용어 "알케닐숙신산 무수물" 또는 "ASA"가 앞서 본 발명을 기재하는 데 사용된 경우, 용어 "AKD"도 용어 "알케닐숙신산 무수물" 또는 "ASA" 대신에 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, AKD는 2 옥세탄온 케텐 다중체를 제외한다. 본 발명은 하기 예시적인 실시예에서 추가로 설명되며, 여기서 모든 부 및 %는 달리 언급이 없으면 중량값이다.
물질, 실험 절차, 시험:
종이 제조 절차
이들 실시예에 사용된 종이는 두 공급원으로부터 제조하였다. 제 1 절차인 종이 제조 A는 파일럿 초지기를 사용하여 제조하였다. 완성지료는 420 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness)로 고해된(refined) 30 % 표백 침엽수 크라프트 및 350 캐나다 표준 여수도로 고해된 70 % 표백 활엽수 크라프트였다. 각각의 제조시 음이온성, 폴리아크릴아미드 보유제를 사용하였다.
세가지 종이를 제조하였다. 종이 A는 14.9 % 탄산칼슘(알바카(ALBACAR)(등록 상표) 5970, 스페셜티 미네랄스 인크.(Specialty Minerals Inc.))을 함유하고 내부 사이징을 함유하지 않는 70 g/㎡ 시트였다. 종이 B는 14.9 % 탄산칼슘 및 미리 결정된 양으로 가해진 내부 사이즈, 알케닐숙신산 무수물(ASA)(바이사이즈(BAYSIZE)(등록 상표) I 18 합성 사이즈)을 함유하는 70 g/㎡ 시트였다. 종이 C는 내부 사이징이 없고 25 % 탄산칼슘(알바카 5970)을 함유하는 125 g/㎡ 시트였다.
내첨에 사용하기 위해 제조된 전분 사이징 에멀션을 로스 호모게나이저(Ross Homogenizer)를 사용하여 1:1(전분:사이즈)의 중량비에서 양이온성 전분(하이-켓(Hi-Cat)(등록 상표) CWS 전분, 펜포드(Penford)) 및 바이사이즈(등록 상표) I 18 내부 사이즈를 사용하여 제조하였다. 이를 사이즈 에멀션 A라 칭한다.
제 2 절차는 50 lb/TAPPI 연의 표적 기초 중량에 대한 표준(8"x 8") 노블 앤드 우드(Noble and Wood) 핸드시트(handsheet) 성형품인 상업적으로 입수가능한 핸드시트(handsheet) 기계를 사용하였다. 약 0.6 % 경도에서 10 그램의 섬유 배치 당 전형적인 화학적 첨가 순서는 사이징제(필요한 경우), 1 분 동안 혼합, 음이온성 보유제(약 1 lb/ton), 15 초 동안 혼합이었다. 각각의 배치를 세 개의 2.8 건조 그램 시트로 쪼개었다. 상기 시트를 형성하고, 약 15 psig에서 공기 롤 프레스의 니프 중 펠트 사이에서 가압하고, 회전 건조기에서 약 1 분 동안 약 2450 ℉에서 드럼 건조시켰다. 이를 종이 제조 B라 칭한다.
전분 용액
0.5 N HCl 또는 0.5 N NaOH를 사용하여 pH를 7.0 +/-0.2로 조정한 탈이온수(이하에서는 처리수 A라 지칭함) 중에서 상업적으로 입수가능한 표면 사이즈 전분(필름플렉스(Filmflex)(등록 상표) 60 전분, 카르길(Cargill))의 15 % 전분 고형물 슬러리를 만들고 이 혼합물을 95 ℃로 1 시간 동안 가열함으로써 전분 용액을 제조하였다. 이를 전분 용액 A라고 칭하였다.
150 부의 전분 용액 A에 171 부의 처리수 A를 가하였다. 그 다음, 0.5 N NaOH 용액을 적가하여 pH 7.1-7.3의 전분 용액을 제공하였다. 이를 전분 용액 B라 칭한다.
처리수 A 중의 상업적으로 입수가능한 표면 사이즈 전분(스타코트(StaCote)(등록 상표) H44, AE 스테일리)의 15 % 전분 고형물 슬러리를 제조하고 혼합물을 95 ℃로 1 시간 동안 가열함으로써 전분 용액을 제조하였다. 이를 전분 용액 C라 칭한다.
150 부의 전분 용액 C에 412.5 부의 처리수 A를 가하였다. 그 다음, 0.5 N NaOH 용액을 적가하여 pH 7.1-7.3의 전분 용액을 제공하였다. 이를 전분 용액 D라 칭한다.
표면 도포 절차 A
그 다음, 적합한 사이징 조성물을 종이 샘플을 처리하는 데 사용하였다. 건조 종이 시트 상의 조성물의 액체 픽업에 기초하여 원하는 용량을 산정하였다. 표면 처리 용액에 침지(되고 가압된)된 시트와 건조 시트 사이의 중량차를 측정함으로써 이를 결정하였다. 시험 종이들을 적합한 사이즈로 절단하고, 중량을 재고, 다양한 사이징 조성물에 침지시키고, 12 psig의 압력에서 가압한 다음, 240 ℉에서 35 초 동안 건조시켰다. 용량 수준을 lb/ton, 즉 건조 종이 톤 당 건조 사이징제 파운드로 기록하였다.
표면 도포 절차 B
적합한 종이를 파일럿 초지기에서 제조하였다. 사이즈 프레스에서, 적합한 사이징 조성물을 사용하여 종이를 처리하였다. 과량의 물질을 운전 탱크로 재순환시키면서 사이징 조성물을 운전 탱크로부터 사이즈 프레스로 공급하였다. 건조 종이 상의 조성물의 액체 픽업에 기초하여 원하는 용량을 산정하였다. 이는 사이즈 프레스에서 전분 용액의 부피 흡수를 측정함으로써 결정된다. 그 다음, 종이를 제 2 건조기 구획에 직접 공급하고 릴에 권출하였다.
표면 도포 절차 C
베르너 마티즈(Werner Mathis) 실험실용 사이즈 프레스를 담수 니프, 종이 사이즈 프레스 도포에 사용하기 위해 적합시켰다. 상기 실험실용 담수 니프 사이즈 프레스는 두 개의 경질 고무 롤러로 이루어졌다. 이들 두 롤러 사이의 니프 압력을 종이의 기초 중량에 따라 조정하였다. 롤러의 속도를 변화시켜 픽업을 최대화하였다. 표적 사이즈 프레스 액체를 함유하는 시험 시트를 니프를 통과하기 전후에 중량을 잼으로써 사이즈 프레스 용액의 픽업을 결정하였다. 그 다음, 적합한 양의 처리 용액(건조 전분 픽업에 기초한 실제 고형물)을 시험 액체에 투여하였다. 시험 용액을 니프에 가하고 종이 샘플을 니프를 통해 공급하였다. 상기 용량을 건조 종이 1 톤 당 실제 기재의 파운드로 표현하였다. 240 ℉에서 35 초 동안 가열된 회전식 드럼 건조기를 통해 처리된 종이 샘플을 즉시 통과시켰다.
계면활성제
하기 목록의 계면활성제를 시험하였다.
계면활성제 명칭 설명 공급처
아라셀(등록 상표) 20 소르비탄 모노라우레이트 ICI 계면활성제
브리즈(Brij)(등록 상표) 78 에톡실화 스테아릴 알코올 유니크마(Uniqema)
브리즈(등록 상표) 98 에톡실화 올레일 알코올 유니크마
피마자유 혼합 지방산 글리세리드 알드리치(Aldrich)
크레모포르(등록 상표) EL 에톡실화 피마자유 바스프(BASF)
라로스탓(Larostat)(등록 상표) 264 A 알킬 암모늄 4차 생성물 바스프
스판(등록 상표) 85 소르비탄 트리올레에이트 ICI 계면활성제
트윈(등록 상표) 85 에톡실화 소르비탄 트리올레에이트 ICI 계면활성제
에어로졸(등록 상표) OT 소듐 디옥틸술포숙시네이트 사이텍 인더스트리즈(Cytec Industries)
로다팍(Rhodafac)(등록 상표) RS610 복합(Complex) 인산 에스테르 로디아(Rhodia)
처리 유효성 시험
하기 일부 다양한 시험들을 수행함으로써 사이징제의 처리 유효성 및 조건을 결정하였다. 이들 시험에 대한 일반적인 절차를 하기에 제공하였다. 그 다음, 모든 종이 샘플을 시험 전 24 시간 동안 50 % 상대 습도 및 70 ℃에서 상태조절하였다.
시험 A 잉크 침투 홀드아웃
미국 특허 제 5,483,078호에 기재된 장치를 사용하는 것을 제외하고 TAPPI 방법 T 530 pm-89에 기재된 것과 유사한 방법을 사용하여 잉크 침투 홀드아웃을 측정하였다. 상기 시험은 잉크를 접촉시키는 반대면에서 종이의 반사율이 초기값의 80 %로 감소하는 시간(초)을 측정한다. 상기 잉크는 pH 7로 완충된 1.25 % 나프톨 그린(Naphthol Green) B 염료로 이루어졌다. 시험 값이 기초 중량의 세제곱으로 변화한다고 가정하여 상기 값을 종이의 기초 중량에 대해 정상화하였다. 결과를 초 단위로 표현하였다.
상 분석
상 분석을 형태계측 분야 소프트웨어, CCD 카메라를 갖는 스테레오 줌 현미경 및 고리 섬유 광학 조명이 장착된 옵토맥스 소르세러(Optomax Sorcerer) 상 분석 시스템을 사용하여 수행하였다. 몇몇 유형의 시험들을 사용하였다.
시험 B 흑색 상 분석
상업적으로 입수가능한 잉크 젯 프린터를 사용하여 시험 시트에 진한 8 포인트 아리알(Arial) 활자인 글자 "H"를 몇줄 인쇄하였다. 그 다음, 네 글자 구역을 측정하고 평균내어 "흑색 글자 구역"을 제공하였다. 작은 글자 구역은 잉크칠된 구역이 퍼짐 또는 흡상이 적은 것에 해당한다. 결과를 ㎟ 단위로 표현하였다.
시험 C 색상 블리드(Color Bleed)
상기 흑색 상 분석에 기재한 것과 유사한 방식으로(컬러 잉크젯 프린터를 반드시 사용해야함) 황색 바탕에 인쇄된 흑색 글자의 구역을 측정함으로써 색상 블리드를 결정하였다. 네 글자의 상을 평균내어 "글자 구역"을 제공하였다. 보다 작은 글자 구역은 잉크칠된 구역이 퍼짐 또는 흡상이 적은 것에 해당한다. 결과를 ㎟ 단위로 표현하였다.
시험 D 광학 밀도
1 ㎠ 이상의 고형, 흑색 구역을 시험할 시트에 인쇄하였다. 인쇄된 구역의 광학 밀도(OD)를 상업적으로 입수가능한 X-라이트 스펙트로덴시토미터(X-Rite Spectrodensitometer)를 사용하여 측정하였다. 값은 5 개 측정값의 평균이었다. 상기 값은 무차원이었다. 높은 광학 밀도값은 일반적으로 개선된 인쇄성을 나타내었다.
시험 E 초음파 감쇠 측정
이 분석 기술은 종이 샘플의 한 면을 액체와 접촉시키면서 종이 샘플을 통해 투과되는 초음파 신호 강도의 변화를 기록한다. 페네트레이션 다이나믹스 에널라이저(Penetration Dynamics Analyzer)(PDA)(엠텍 일렉트로닉스, 게엠베하(Emtec Electronic, Gmbh))를 사용하여 측정하였다. 이들 실시예에 대해 두 가지 매개변수를 기록하였다. "A-값"은 종이로의 액체 흡수에 해당하며, 무차원 수이고 코브값(시험 I)과 상관된다. "Max"값은 표면 소수성 특성이며 초 단위로 기록하였다. 전형적으로, 총 시트 당 2회 시험 및 세트 당 6회 시험에 대해 면, 펠트 및 와이어 당 1 회 시험을 사용하는 처리로 세 핸드시트를 시험하였다. 이들 수를 평균내어 세트에 대한 A-값 또는 Max값을 제공하였다.
시험 F 입도
상업적으로 입수가능한 광산란 입자 분석기인 호리바(Horiba) LA-300 및 호리바 LA-700을 사용하여 에멀션의 입도를 결정하였다. 결과를 ㎛ 단위의 중간 입도로 기록하였다.
시험 G 링 크러쉬(Ring Crush)
이 시험은 TAPPI 시험 방법 T822 pm-84에 따라 수행하였다.
시험 H ISO 백색도
이 시험은 테크니브라이트 에릭(Technibrite Eric) 950 장치를 구비한 TAPPI 시험 방법 T525 om-92를 사용하여 ISO 2469에 기초하여 수행하였다.
시험 I 물 흡수 코브 시험
이 시험은 TAPPI 시험 방법 T441 om-90에 따라 수행하였다. 2 분 유지 시간(hold time)을 사용하였다.
실시예 1, 2, 3, 4, 5
실시예 1, 2 및 3은 핸드시트 및 파일럿 기계 도포 중 사이즈 프레스에서의 감소된 전단 ASA 도포의 개요이다. 어떠한 침전 또는 운전성 문제도 발생하지 않았다. 실시예 3, 4 및 5는 고 전단 전분-에멀션화 ASA 사이징 시스템에 대해 감소된 전단 물-에멀션화 ASA 사이징 시스템의 사이징 성능을 비교한다.
실시예 1
5 % 브리즈(등록 상표) 98을 함유하는 ASA를 단일 임펠러, 개방형 원심 펌프를 사용하여 수중에 에멀션화시켰다. 저 전단 원심 펌프를 수돗물 공급부에 연결하고 펌프를 수돗물 공급부로부터의 압력을 사용하여 작동시켰다. 에멀션화 전에는 수돗물에 대한 pH 또는 온도 조정을 하지 않았다. ASA를 검정 칼럼으로부터 기어 펌프를 통해 원심 펌프에 공급하고 원심 펌프 바로 앞의 물 입구에 들여보냈다. 물 유량은 대략 1 L/min이고 ASA 유량은 대략 240 mL/min이었다. 원심 펌프는 재순환이 없는 단회 통과 에멀션화 공정이었다. 생성되는 ASA 에멀션은 19 중량% ASA를 함유하였다.
실시예 2
실시예 1에서 제조된 사이징 에멀션을 사용하여 종이 제조 A에 의해 종이 B를 사이징하였다. 에멀션을 제 2 전분 성분인 추가의 전분 용액 B에 가하여 종이 처리용 총 사이징 조성물을 제조하였다. 상기 시험 A 잉크 침투 홀드아웃에 의해 사이징의 유효성을 결정하였다. 상기 시험 F 입도를 사용하여 에멀션의 입도를 측정하였으며 1 ㎛였다. 잉크 침투 결과를 하기 표 1에 제공하였다.
실시예 잉크 침투(초) 표면 ASA 용량(lb/ton)
종이 B(기초 시트) 47 -
2 1008 1
상기 결과는 저 전단 에멀션화 사이징 시스템이 기초 시트에 유효하게 추가의 사이징을 제공한다는 것을 시사한다.
실시예 3
ASA 유량이 대략 120 mL/min인 것을 제외하고 실시예 1과 유사한 방식으로 수중 ASA의 에멀션을 제조하였다. 생성되는 ASA 에멀션의 ASA 농도는 11 %였다.
실시예 4(비교예)
본 실시예의 사이징 에멀션을 히드록시에틸화 덴트 콘 전분(전분 B) 중에서 제조하였다. 전분 pH는 7이고 전분 온도는 30-35 ℃였다. 1:1 전분:ASA 비가 되고 전분 중 최종 ASA 농도가 6.5 %이도록 1429 부의 전분 용액 및 100 부의 바이사이즈(등록 상표) S 180을 취함으로써 에멀션을 고 전단 상업용 블렌더 중에서 제조하였다.
실시예 5
실시예 3-4에서 제조된 사이징 에멀션을 사용하여 종이 제조 A에 의해 종이 A를 사이징하였다. 각각의 에멀션을 별도로 제 2 전분 성분인 추가의 전분 용액 B에 가하여 종이 처리용 총 사이징 조성물을 제조하였다. 1.5 lb/ton의 용량의 ASA를 종이에 전달하였다. 상기 시험 A 잉크 침투 홀드아웃에 의해 사이징의 유효성을 결정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 제공하였다.
실시예 적용 잉크 침투(초) 용량(lb/ton)
4 (비교예) 히드록시에틸화 덴트 콘 전분에서 1:1 전분:ASA 비로 에멀션화됨; 최종 용액 전분:사이즈 ~70:1 205 1.5
3 수중 10.7 % 농도에서 에멀션화된 다음, 히드록시에틸화 덴트 콘 전분에서 희석됨; 최종 용액 전분:사이즈 ~70:1 226 1.5
상기 비교는 양쪽 모두의 ASA 에멀션, 감소된 전단(실시예 3) 및 고 전단(실시예 4) 사이징 시스템으로 얻은 사이징이 등가의 잉크 침투를 제공하였음을 보여준다.
실시예 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
하기 실시예는 사이징제 중에서 계면활성제량의 범위를 갖는 두가지 상이한 계면활성제를 사용하여 본 발명의 유용성을 입증한다. 사용된 계면활성제는 라로스탓(등록 상표) 264 A(바스프) 또는 로다팍(등록 상표) RS610(로디아)였다.
실시예 6
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 25 ℃ 가사용 블렌더에서 95 부의 ASA 및 5 부의 라로스탓(등록 상표) 264 A로 이루어진 10 부의 ASA 성분을 189.5 부의 물에 가하고 30 초 동안 저 출력에서 혼합함으로써 에멀션을 제조하였다.
실시예 7
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 ASA 에멀션을 ASA 성분이 90 부의 ASA 및 10 부의 라로스탓(등록 상표) 264 A로 이루어진 것을 제외하고 실시예 6에 따라 제조하였다.
실시예 8
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 ASA 에멀션을 ASA 성분이 85 부의 ASA 및 15 부의 라로스탓(등록 상표) 264 A로 이루어진 것을 제외하고 실시예 6에 따라 제조하였다.
실시예 9
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 ASA 에멀션을 ASA 성분이 99.9 부의 ASA 및 0.1 부의 로다팍(등록 상표) RS610으로 이루어진 것을 제외하고 실시예 6에 따라 제조하였다.
실시예 10
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 ASA 에멀션을 ASA 성분이 99.5 부의 ASA 및 0.5 부의 로다팍(등록 상표) RS610으로 이루어진 것을 제외하고 실시예 6에 따라 제조하였다.
실시예 11
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 ASA 에멀션을 ASA 성분이 95 부의 ASA 및 5 부의 로다팍(등록 상표) RS610으로 이루어진 것을 제외하고 실시예 6에 따라 제조하였다.
실시예 12
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 ASA 에멀션을 ASA 성분이 90 부의 ASA 및 10 부의 로다팍(등록 상표) RS610으로 이루어진 것을 제외하고 실시예 6에 따라 제조하였다.
실시예 13
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 ASA 에멀션을 ASA 성분이 85 부의 ASA 및 15 부의 로다팍(등록 상표) RS610으로 이루어진 것을 제외하고 실시예 6에 따라 제조하였다.
실시예 14
실시예 6-13에서 제조된 사이징 에멀션을 사용하여 표면 도포 A에 의해 종이를 사이징하였다. 각각의 에멀션을 별도로 제 2 전분 성분인 추가의 전분 용액 B에 가하여 종이 처리용 총 사이징 조성물을 제조하였다. 표면 도포 A를 사용하여 종이 A를 처리하였다. 종이 1 톤 당 2 lb의 사이징제 용량을 사용하였다. 150 g의 전분 용액 B에 4.0 g의 사이징 에멀션을 가하였다. 상기 시험 A 잉크 침투 홀드아웃에 의해 사이징의 유효성을 결정하였다. 상기 시험 F 입도를 사용하여 각 에멀션에 대해 에멀션 입도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 제공하였다.
실시예 입도(미크론) 잉크 침투(초)
6 1.710 174
7 1.150 204
8 1.150 156
9 2.804 55
10 2.101 139
11 1.222 203
12 1.230 211
13 1.042 162
이들 데이터로부터, 본 발명에 기재된 양으로 앞서 언급한 계면활성제를 사용한 경우 유효한 입도 및 잉크 침투 홀드아웃 양쪽 모두가 달성된다는 결론을 얻었다.
실시예 15 내지 19
하기 실시예는 에멀션 중 알케닐숙신산 무수물 농도의 영향 및 인쇄 성능을 보여준다.
실시예 15
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 가사용 블렌더에 99.0 부의 처리수 A를 가하였다. 블렌더의 속도를 낮게 설정하였다. 0.9 부의 알케닐숙신산 무수물 및 계면활성제 B로 불리는 0.1 부의 브리즈(등록 상표) 78을 볼텍스에 가하고 30 초 동안 두었다.
실시예 16
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 95.0 부의 처리수, 4.5 부의 ASA, 0.5 부의 계면활성제 B를 사용하는 것을 제외하고 실시예 15의 절차를 반복하였다.
실시예 17
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 90.0 부의 처리수, 9.0 부의 ASA, 1.0 부의 계면활성제 B를 사용하는 것을 제외하고 실시예 15의 절차를 반복하였다.
실시예 18
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 85.0 부의 처리수, 13.5 부의 ASA, 1.5 부의 계면활성제 B를 사용하는 것을 제외하고 실시예 15의 절차를 반복하였다 .
실시예 19
실시예 15 내지 18에서 제조된 사이징 에멀션을 사용하여 표면 도포 절차 A에 의해 종이를 사이징하여 종이 C를 처리하였다. 각각의 에멀션을 전분 용액 A에 가하였다.
비교를 위해, 종이 C를 표면 도포 절차 A를 사용하여 전분 용액 A로 처리하였다.
처리된 시트를 상업용 잉크 젯 프린터에서 인쇄하고, 잉크 침투(시험 A), 색상 블리드(시험 C) 및 흑색 상 구역(시험 B)에 대한 시험을 사용하여 성능을 측정함으로써 실시예 15-18에 대한 처리 유효성을 결정하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
실시예 ASA 용량 잉크 침투 색상 블리드 흑섹 상 구역
(%) (lb/ton) (초) (㎟) (㎟)
종이 C 0 0 0 2.533 2.466
전분 블랭크 0 0 0 2.565 2.543
15 1 2.5 19 2.067 2.157
16 5 2.5 23 2.084 2.147
17 10 2.5 23 2.04 2.126
18 15 2.5 21 2.05 2.157
실시예 20 내지 25
하기 실시예는 사이징 및 인쇄 품질 성능에 대한 계면활성제 농도의 영향을 뒷받침한다.
실시예 20
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 자기 교반을 사용하여 비이커에 82.0 부의 처리수 A를 가하였다. 17.973 부의 알케닐숙신산 무수물 및 0.027 부의 계면활성제 B를 볼텍스에 가하고 30 초 동안 두었다.
실시예 21
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 가사용 블렌더에 90.0 부의 처리수 A를 가하였다. 교반기를 저출력으로 설정하고, 볼텍스에 9.9 부의 ASA 및 0.1 부의 계면활성제 B를 한번에 가하였다. 30 초 동안 계속 교반하였다.
실시예 22
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 90.0 부의 처리수, 9.5 부의 ASA, 0.5 부의 계면활성제 B를 사용하는 것을 제외하고 실시예 21의 절차를 반복하였다.
실시예 23
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 99.0 부의 처리수, 0.95 부의 ASA, 0.05 부의 계면활성제 B를 사용하는 것을 제외하고 실시예 21의 절차를 반복하였다.
실시예 24
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 90.0 부의 처리수, 8.5 부의 ASA, 1.5 부의 계면활성제 B를 사용하는 것을 제외하고 실시예 21의 절차를 반복하였다.
실시예 25
실시예 20 내지 24에서 제조된 사이징 에멀션을 사용하여 표면 도포 절차 A에 의해 종이를 사이징하여 종이 C를 처리하였다. 각각의 에멀션을 전분 용액 A에 가하였다.
실시예 20 및 21의 경우, 대조군으로 사용하기 위해 표면 도포 절차 A를 사용하여 종이 C를 전분 용액 A로 처리하였다.
별도로, 실시예 22-24의 경우, 대조군으로 사용하기 위해 표면 도포 절차 A를 사용하여 종이 C를 전분 용액 A로 처리하였다.
처리된 시트를 상업용 프린터에서 인쇄하고 잉크 침투(시험 A), 색상 블리드(시험 C), 흑색 상 구역(시험 B) 및 초음파 감쇠 측정(시험 E)에 대한 시험을 사용하여 성능을 측정함으로써 이들 두 연구에서의 사이징의 유효성을 결정하였다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.
실시예 % 계면활성제 용량 잉크 침투 색상 블리드 흑색 상 분석 PDA
ASA 중 (lb/ton) (초) (㎟) (㎟) (A값)
종이 C - 0 0 2.500 2.463 38.9
오직 전분 - 0 0 2.497 2.490 39.4
20 0.15 10 9 1.966 2.027 34.4
21 1 4.5 26 2.065 1.989 34.9
종이 C - 0 0 2.533 2.466 -
오직 전분 - 0 0 2.565 2.543 -
22 5 2.5 12 2.064 2.175 -
23 5 2.5 21 2.087 2.162 -
24 15 2.5 12 2.051 2.136 -
이들 실시예는 계면활성제 대 ASA 양의 광범위한 범위에 걸쳐 유효한 사이징 성질이 획득될 수 있음을 보여준다.
실시예 26 내지 31
하기 실시예는 상이한 입자 분포을 갖는 사이징 조성물을 보여준다.
실시예 26
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 가사용 블렌더에 95.0 부의 처리수 A를 가하였다. 블렌더의 속도를 낮게 설정하였다. 볼텍스에 4.25 부의 알케닐숙신산 무수물 및 0.75 부의 계면활성제 B를 가하고, 30 초 동안 계속 교반하였다.
실시예 27
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 4.75 부의 ASA 및 0.25 부의 계면활성제 B를 사용하는 것을 제외하고 실시예 26의 절차를 반복하였다.
실시예 28
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 85.0 부의 처리수, 14.25 부의 ASA 및 0.75 부의 계면활성제 B를 사용하고 15 초 동안 계속 교반하는 것을 제외하고 실시예 26의 절차를 반복하였다.
실시예 29
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 85.0 부의 처리수, 14.85 부의 ASA 및 0.15 부의 계면활성제 B를 사용하는 것을 제외하고 실시예 26의 절차를 반복하였다.
실시예 30
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 82.0 부의 처리수, 17.973 부의 ASA 및 0.027 부의 계면활성제 B를 사용하고 5 초 동안 계속 교반하는 것을 제외하고 실시예 26의 절차를 반복하였다.
실시예 31
실시예 26 내지 30에서 제조된 사이징 에멀션을 사용하여 사이징 조성물을 제조하였다. 실시예 26 내지 30에서 제조된 사이징 에멀션을 사용하여 표면 도포 절차 A에 의해 종이를 사이징하여 종이 C를 처리하였다. 각각의 에멀션을 전분 용액 A에 가하였다.
별도로, 실시예 28-30의 경우, 대조군으로 사용하기 위해 표면 도포 절차 A를 사용하여 종이 C를 전분 용액 A로 처리하였다.
처리된 시트를 상업용 프린터에서 인쇄하고 잉크 침투(시험 A), 색상 블리드(시험 C), 흑색 상 구역(시험 B) 및 초음파 감쇠 측정(시험 E)에 대한 시험을 사용하여 성능을 측정함으로써 사이징의 유효성을 결정하였다. 그 결과를 표 6에 나타낸다.
실시예 용량 입도 에멀션 잉크 침투 색상 블리드 흑색 상 분석 PDA
(lb/ton) (㎛) 양상(modality) (초) (㎟) (㎟) A값
종이 C 0 n/a 0 2.533 2.466 -
오직 전분 0 n/a 0 2.565 2.543 -
26 3 0.57 단봉 17 2.065 2.158 -
27 2.5 1.40 단봉 18 2.077 2.152 -
종이 C 0 n/a 0 2.500 2.463 38.9
오직 전분 0 n/a 0 2.497 2.490 39.4
28 8 3.01 이봉 78 1.956 2.041 26.0
29 5 5.24 이봉 24 1.979 2.061 36.0
30 7 9.37 삼봉 16 1.966 2.104 35.9
이들 실시예는 광범위한 입도 및 양상에서 유효한 사이징 성질이 달성될 수 있음을 보여준다.
비교예 32, 33, 34, 35
하기 실시예 32-35는 계면활성제의 유형 및 양이 감소된 전단 ASA 에멀션의 품질에 미치는 영향을 나타낸다.
비교예 32
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 95 부의 ASA 및 5 부의 스판 85로 이루어진 0.5 부의 ASA 성분을 가사용 블렌더에서 묽은 황산으로 pH를 4.2로 조정한 49.5 부의 물에 가하고 저 출력에서 30 초 동안 혼합함으로써 에멀션을 제조하였다.
비교예 33
ASA 성분이 95 부의 ASA 및 5 부의 트윈 85로 이루어진 것을 제외하고 본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 ASA 에멀션을 실시예 32에 따라제조하였다.
비교예 34
에멀션 안정성을 가시적으로 결정하고 그 데이터를 하기 표 7에 나타내었다.
실시예 입도(미크론)
32(비교예) 에멀션이 즉시 분리됨
33(비교예) 에멀션이 즉시 분리됨
이들 데이터로부터, 계면활성제의 일부 부류들은 적합한 ASA 에멀션을 제공하지 않는다는 결론을 얻었다.
비교예 35
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 95 부의 ASA 및 5 부의 아라셀 20으로 이루어진 0.5 부의 ASA 성분을 가사용 블렌더에서 묽은 황산으로 pH를 4.5로 조정한 49.5 부의 물에 가하고 저 출력에서 1 분 동안 혼합함으로써 에멀션을 제조하였다.
비교예 36
ASA 성분이 95 부의 ASA 및 5 부의 트윈 85로 이루어진 것을 제외하고 본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 ASA 에멀션을 실시예 35에 따라 제조하였다.
비교예 37
에멀션 안정성을 가시적으로 결정하고 그 데이터를 하기 표 8에 나타내었다.
실시예 입도(미크론)
35(비교예) 에멀션이 즉시 분리됨
36(비교예) 에멀션이 즉시 분리됨
이들 데이터로부터, 모든 계면활성제가 본 발명의 범위에 속하는 것은 아님을 알 수 있었다.
실시예 38, 39, 40, 41, 42
이들 실시예는 본 발명의 감소된 전단 사이징 시스템을 사용하여 사이징 성능에 미치는 강도 수지의 영향을 보여준다.
실시예 38
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 가사용 블렌더에서 97 부의 ASA 및 3 부의 브리즈 98로 이루어진 3.09 부의 ASA 성분을 96.1 부의 물에 가하고 저 출력에서 1 분 동안 혼합함으로써 에멀션을 제조하였다.
실시예 39
실시예 38에서 제조된 사이징 에멀션을 사용하여 표면 도포 A에 의해 종이를 사이징하였다. 별도로 3.75 부의 에멀션을 300 부의 제 2 전분 성분인 추가의 전분 용액 D에 가하여 종이 처리용 총 사이징 조성물을 제조하였다. 표면 도포 A를 사용하여 종이 B를 처리하였다. 시험 A 잉크 침투 홀드아웃 및 시험 G 링 크러쉬에 의해 사이징의 유효성 및 강도를 결정하였다. 그 데이터를 하기 표 9에 나타내었다.
실시예 40
실시예 38에서 제조된 사이징 에멀션, 및 음이온성 폴리아크릴아미드 강도 수지인 바이스트렝쓰(Baystrength)(등록 상표) FP 200(바이엘 케미칼 코퍼레이션(Bayer Chemical Corporation))을 사용하여 표면 도포 A에 의해 종이를 사이징하였다. 별도로 3.75 부의 에멀션 및 6.75 부의 강도 수지를 300 부의 제 2 전분 성분인 추가의 전분 용액 D에 가하여 종이 처리용 총 사이징 조성물을 제조하였다. 표면 도포 A를 사용하여 종이 B를 처리하였다. 시험 A 잉크 침투 홀드아웃 및 시험 G 링 크러쉬에 의해 사이징의 유효성 및 강도를 결정하였다. 그 데이터를 하기 표 9에 나타내었다.
실시예 41
실시예 38에서 제조된 사이징 에멀션 및 음이온성 폴리아크릴아미드 강도 수지인 바이스트렝쓰(등록 상표) FP 100(바이엘 케미칼 코퍼레이션)을 사용하여 표면 도포 A에 의해 종이를 사이징하였다. 별도로 3.75 부의 에멀션 및 6.75 부의 강도 수지를 300 부의 제 2 전분 성분인 추가의 전분 용액 D에 가하여 종이 처리용 총 사이징 조성물을 제조하였다. 표면 도포 A를 사용하여 종이 B를 처리하였다. 시험 A 잉크 침투 홀드아웃 및 시험 G 링 크러쉬에 의해 사이징의 유효성 및 강도를 결정하였다. 그 데이터를 하기 표 9에 나타내었다.
실시예 42
기초 시트 종이 B를 300 부의 전분 용액으로 표면 사이징하였다. 표면 도포 A를 사용하여 종이 B를 처리하였다. 시험 A 잉크 침투 홀드아웃 및 시험 G 링 크러쉬에 의해 사이징의 유효성 및 강도를 결정하였다. 그 데이터를 하기 표 9에 나타내었다.
실시예 잉크 침투(초) 링 크러쉬 (lb/in)
39 180 14.32
40 339 15.16
41 261 15.56
42 18 12.93
상기 데이터로부터 본 발명에서 지력 증강제의 사용은 사이징에 최소한의 영향을 미치며 강도 성질이 발현된다는 결론을 얻었다.
실시예 43, 44, 45
하기 실시예는 광학 증백제 및 도전성이 본 발명의 성능에 미치는 영향을 예증한다.
실시예 43
원심 펌프를 사용하여 에멀션을 제조하였다. 수돗물을 pH 조정없이 사용하였다. pH는 8.1이고 도전성은 22 ℃에서 178 μS/cm였다. 물 유량은 대략 1 L/min이었다. 주위 수돗물 압력을 사용하여 원심 펌프를 1700 rpm에서 운전하였다. ASA 성분은 97 부의 ASA 및 3 부의 브리즈 98로 이루어졌고 이를 검정 칼럼으로부터 대략 120 mL/min의 유량으로 원심 펌프로 전달하였다. 생성되는 수중 ASA 농도는 10.7 %였다.
실시예 44
실시예 43에서 제조된 사이징 에멀션을 사용하여 건조 종이 펄프 1 톤 당 3 lb의 에멀션을 제 2 전분 성분인 전분 용액 C에 투여함으로써 파일럿 초지기에서 제조된 종이 A를 사이징하여 사이즈 프레스 운전 탱크에서 총 사이징 조성물을 제조하였다. 또한, 건조 종이 펄프 1 톤 당 15 lb 용량의 염화나트륨, 및 건조 종이 펄프 1 톤 당 10 lb 용량의 광학 증백제 블랑코포르(Blankophor)(등록 상표) P150을 사이즈 프레스에 가하였다. 초지기에 전달된 각각의 첨가제에 대한 적합한 용량은 전분 픽업을 기초로 하였다.
상기 시험 A 잉크 침투 홀드아웃 및 시험 H ISO 백색도에 의해 사이징의 유효성 및 백색도를 결정하였다. 그 데이터를 하기 표 10에 나타내었다.
실시예 45
다른 사이즈 프레스 첨가제를 함유하지 않는 전분 용액 C를 대조군으로서 사이즈 프레스 운전 탱크에서 운전하였다. 데이터를 하기 표 10에 나타내었다.
실시예 ISO 백색도(% 반사율) 잉크 침투(초)
44 90.65 196
45 85.95 0
이들 데이터로부터, 전해질의 사용 및 광학 증백제는 본 발명의 사이징 발현에 영향을 끼치지 않는다는 결론을 얻었다.
실시예 46-61
이들 실시예는 높은 도전성 환경 및 낮은 도전성 환경에서 제조된 완성지료에서의, 본 발명의 사용을 보여준다. 또한, 이들 실시예는 ASA의 습부 첨가 및 AKD의 습부 첨가에 비해 표면에 도포되는 본 발명의 이점을 보여준다.
비교예 46
이들 실시예를 위해 국지 압연기로부터 재생 펄프를 얻었다. 완성지료는 대부분 일부 오래된 골판지 컨테이너를 갖는 사무실 혼합 폐기물이었다. 염화칼슘 및 황산나트륨(각각 5:8의 중량비)의 용액을 사용하여 완성지료 혼합물을 조정함으로써 1500 μS/cm의 낮은 도전성을 획득하였다. 1000 ft2 당 27 lb의 기초 중량을 갖는 핸드시트를 표적화하고, 양이온성 폴리아크릴아미드 보유제를 건조 종이 펄프 1 톤 당 1 lb 용량에서 사용하였다.
사이징제 C로 불리는 AKD의 상업용 샘플을 건조 종이 1 톤 당 4 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 완성지료에 가하였다.
비교예 47
실시예 46에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 5 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 사이징제 C를 완성지료에 가하였다.
비교예 48
실시예 46에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 6 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 사이징제 C를 완성지료에 가하였다.
비교예 49
양이온성 감자 전분(스타록(StaLok)(등록 상표) 400, AE 스테일리)을 처리수 A 중에서 15 % 전분 슬러리로서 95 ℃에서 1 시간 동안 조리하였다. 생성된 용액을 처리수 A를 사용하여 4 % 고형물로 희석시켰다. 이를 전분 용액 E라 하였다. 전분을 가하는 것을 제외하고 실시예 46에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 4 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양으로 사이징제 C를 완성지료에 가하고, 전분 용액 E를 충분한 양으로 가하여 1:1의 활성 사이즈 대 활성 전분 비를 제공하였다.
비교예 50
전분을 가하는 것을 제외하고 실시예 46에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양으로 사이징제 C를 완성지료에 가하고, 전분 용액 E를 충분한 양으로 가하여 1:1의 활성 사이즈 대 활성 전분 비를 제공하였다.
비교예 51
전분을 가하는 것을 제외하고 실시예 46에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 6 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양으로 사이징제 C를 완성지료에 가하고, 전분 용액 E를 충분한 양으로 가하여 1:1의 활성 사이즈 대 활성 전분 비를 제공하였다.
비교예 52
산업용 블렌더에 190 부의 전분 용액 E를 가하고, 용액을 저 출력에서 교반하였다. 볼텍스에 ASA(바이사이즈(등록 상표) 118, 바이엘 케미칼)의 7.6 부의 상업용 샘플을 한번에 가하였다. 그 다음, 속도를 높이고, 3 분 동안 유지시켰다. 그 다음, 활성 사이징제의 농도가 0.5 %가 되도록 이 용액을 처리수 A로 희석시켰다. 이를 사이징제 D라고 칭하였다.
ASA를 AKD로 치환하는 것을 제외하고 실시예 46에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 4 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양으로 사이징제 D를 완성지료에 가하였다.
비교예 53
건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양으로 사이징제 D를 완성지료에 가하는 것을 제외하고 실시예 52에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다.
비교예 54
건조 종이 1 톤 당 6 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양으로 사이징제 D를 완성지료에 가하는 것을 제외하고 실시예 52에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다.
첨가제 A
처리수 A를 사용하여 상업용 명반 용액을 0.5 %로 희석시켰다. 이를 첨가제 A라 하였다.
비교예 55
명반을 가하는 것을 제외하고 실시예 52에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 4 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 사이징제 D 및 건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 첨가제 A를 완성지료에 가하였다.
비교예 56
명반을 가하는 것을 제외하고 실시예 52에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 사이징제 D 및 건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 첨가제 A를 완성지료에 가하였다.
비교예 57
명반을 가하는 것을 제외하고 실시예 52에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 6 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 사이징제 D 및 건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 첨가제 A를 완성지료에 가하였다.
실시예 58
습부 사이즈를 가하지 않는 것을 제외하고 실시예 46에 기재된 바와 같이 추가의 핸드시트를 제조하였다. 5 부의 브리즈(등록 상표) 98를 사용하는 것을 제외하고 에멀션 절차 A를 사용하여 사이징제 E를 제조하였다.
표면 도포 절차 A를 사용하여 사이징제 E 및 전분 용액 C의 혼합물로 핸드시트를 처리하였다. 건조 섬유 파운드 당 1.5 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 사이징제 E를 가하였다.
실시예 59
핸드시트를 실시예 58과 같이 처리하였다. 건조 섬유 E 파운드 당 2 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 사이징제 E를 가하고, 표면 도포 절차 A를 사용하여 전분 용액 C를 가하였다.
실시예 60
핸드시트를 실시예 58과 같이 처리하였다. 건조 섬유 E 파운드 당 3 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 사이징제 E를 가하고, 표면 도포 절차 A를 사용하여 전분 용액 C를 가하였다.
실시예 61
핸드시트를 실시예 58과 같이 처리하였다. 건조 섬유 E 파운드 당 4 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 사이징제 E를 가하고, 표면 도포 절차 A를 사용하여 전분 용액 C를 가하였다.
실시예 46-61은 2 분 시험 I인 코브 시험 을 사용하여 사이징에 대해 분석하였다. 이들 결과를 표 11에 나타낸다.
실시예 코브 (gsm)
용량(lb/tn)
1.5 2 3 4 5 6
비교예 46 W/E AKD 204
비교예 47 W/E AKD 194
비교예 48 W/E AKD 134
비교예 49 W/E AKD w/ 전분 202
비교예 50 W/E AKD w/ 전분 146
비교예 51 W/E AKD w/ 전분 82
비교예 52 W/E ASA 222
비교예 53 W/E ASA 177
비교예 54 W/E ASA 96
비교예 55 W/E ASA w/ 명반 203
비교예 56 W/E ASA w/ 명반 165
비교예 57 W/E ASA w/ 명반 72
58 표면에서의 ASA 106
59 표면에서의 ASA 38
60 표면에서의 ASA 31
61 표면에서의 ASA 28
이들 데이터는, 본 발명의 사이징제가 습부 사이징 비교예에 비해 우수한 성능을 가지며 낮은 도전성 제지 조건에 영향 받지 않았으며, 통상적인 합성 사이즈보다 개선된 물 흡착 홀드아웃 효율을 제공함을 보여준다.
비교예 62
이들 실시예를 위해 국지 압연기로부터 재생 펄프를 얻었다. 완성지료는 대부분 일부 오래된 골판지 컨테이너를 갖는 사무실 혼합 폐기물이었다. 염화칼슘 및 황산나트륨(각각 5:8의 중량비)의 용액을 사용하여 완성지료 혼합물을 조정함으로써 5000 μS/cm의 높은 도전성을 획득하였다. 1000 ft2 당 27 lb의 기초 중량을 갖는 핸드시트를 제조하고, 양이온성 폴리아크릴아미드 보유제를 건조 종이 펄프 1 톤 당 1 lb의 용량에서 사용하였다.
사이징제 C를 건조 종이 1 톤 당 4 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 완성지료에 가하였다.
비교예 63
실시예 62에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 사이징제 C를 건조 종이 1 톤 당 5 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 완성지료에 가하였다.
비교예 64
실시예 62에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 사이징제 C를 건조 종이 1 톤 당 6 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 완성지료에 가하였다.
비교예 65
전분을 가하는 것을 제외하고 실시예 62에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 양이온성 전분을 비교예 51과 같이 조리하였다. 건조 종이 1 톤 당 4 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 사이징제 C 및 충분한 양의 전분 용액 E를 완성지료에 가하여 1:1의 활성 사이즈 대 활성 전분 비를 제공하였다.
비교예 66
실시예 65에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 사이징제 C 및 충분한 양의 전분 용액 E를 완성지료에 가하여 1:1의 활성 사이즈 대 활성 전분 비를 제공하였다.
비교예 67
실시예 65에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 6 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 사이징제 C 및 충분한 양의 전분 용액 E를 완성지료에 가하여 1:1의 활성 사이즈 대 활성 전분 비를 제공하였다.
비교예 68
ASA를 AKD로 치환하는 것을 제외하고 실시예 62에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 4 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양으로 사이징제 D를 완성지료에 가하였다.
비교예 69
실시예 68에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양으로 사이징제 D를 완성지료에 가하였다.
비교예 70
실시예 68에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 6 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양으로 사이징제 D를 완성지료에 가하였다.
비교예 71
명반을 가하는 것을 제외하고 실시예 68에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 4 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 사이징제 D 및 건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 첨가제 A를 완성지료에 가하였다.
비교예 72
실시예 71에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 사이징제 D 및 건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 첨가제 A를 완성지료에 가하였다.
비교예 73
실시예 71에 기재된 바와 같이 핸드시트를 제조하였다. 건조 종이 1 톤 당 6 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 사이징제 D 및 건조 종이 1 톤 당 5 파운드의 용량을 제공하기 충분한 양의 첨가제 A를 완성지료에 가하였다.
실시예 74
습부 사이즈를 가하지 않는 것을 제외하고 실시예 62에 기재된 펄프를 사용하여 추가의 핸드시트를 제조하였다. 브리즈 98을 사용하는 것을 제외하고 에멀션 절차 A를 사용하여 사이징제 E를 제조하였다.
핸드시트를 표면 도포 절차 A를 사용하여 사이징제 E 및 전분 용액 C로 처리하였다. 건조 섬유 파운드 당 1.5 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 사이징제 E를 가하였다.
실시예 75
실시예 74와 같이 제조한 핸드시트를 표면 도포 절차 A를 사용하여 사이징제 E 및 전분 용액 C로 처리하였다. 건조 섬유 파운드 당 2 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 사이징제 E를 가하였다.
실시예 76
실시예 74와 같이 제조한 핸드시트를 표면 도포 절차 A를 사용하여 사이징제 E 및 전분 용액 C로 처리하였다. 건조 섬유 파운드 당 3 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 사이징제 E를 가하였다.
실시예 77
실시예 74와 같이 제조한 핸드시트를 표면 도포 절차 A를 사용하여 사이징제 E 및 전분 용액 C로 처리하였다.
건조 섬유 파운드 당 4 파운드 용량의 사이징제를 제공하기 충분한 양으로 사이징제 E를 가하였다.
실시예 62-77은 시험 I인 2 분 코브 시험 을 사용하여 사이징에 대해 분석하였다. 이들 결과를 표 12에 나타낸다.
코브 (gsm)
실시예 용량(lb/tn)
1.5 2 3 4 5 6
비교예 62 W/E AKD 190
비교예 63 W/E AKD 156
비교예 64 W/E AKD 84
비교예 65 W/E AKD w/ 전분 198
비교예 66 W/E AKD w/ 전분 157
비교예 67 W/E AKD w/ 전분 83
비교예 68 W/E ASA 171
비교예 69 W/E ASA 68
비교예 70 W/E ASA 37
비교예 71 W/E ASA w/ 명반 176
비교예 72 W/E ASA w/ 명반 80
비교예 73 W/E ASA w/ 명반 41
74 표면에서의 ASA 143
75 표면에서의 ASA 37
76 표면에서의 ASA 31
77 표면에서의 ASA 28
상기 데이터로부터, 높은 도전성 제지 조건은 본 발명의 성능에 그다지 영향을 미치지 않는다는 결론을 얻었다. 또한, 본 발명의 성능은 통상적인 습부 사이징제에 비해 상당히 개선되었다.
실시예 78-80
본 실시예는 실험실 제조 표백 판지 조건에서 본 발명의 이점을 보여준다. 상기 연구는 본 발명을 습부 로진 사이징과 비교한다.
실시예 78
420 캐나다 표준 여수도로 고해된 표백 침엽수 크라프트 및 350 캐나다 표준 여수도로 고해된 표백 활엽수 크라프트의 1:1 혼합물을 사용하여 실험실용 표백 판지 조건을 모의 실험하였다. 충전제를 사용하지 않고, 원료 pH를 4.5로 조정하였다. 4 lb/ton의 전분이 3 lb/ton의 음이온성 폴리아크릴아미드(바이스트렝스(등록 상표) 85 수지) 및 1 lb/ton의 음이온성 보유제에 가해지도록 원료에 전분 용액 E를 가하였다.
5 부의 계면활성제 D를 사용하는 것을 제외하고 에멀션 절차 A에 따라 제조된 에멀션으로 표면 도포 절차 C에 따라 핸드시트를 처리하여 용량이 3 lb/ton의 건조 섬유가 되도록 하였다. 종이 제조 C를 사용하였다.
비교예 79
전분을 첨가하기 전에 10 lb/ton의 로진 사이징 에멀션 및 20 lb/ton 용량의 명반을 가하는 것을 제외하고 실시예 78에 따라 핸드시트를 제조하였다.
비교예 80
전분을 첨가하기 전에 10 lb/ton의 로진 사이징 에멀션 및 30 lb/ton 용량의 명반을 가하는 것을 제외하고 실시예 78에 따라 핸드시트를 제조하였다.
실시예 78-80으로부터의 핸드시트를 시험 I인 코브 시험 및 시험 E인 초음파 감쇠 측정, MAX값을 사용하여 사이징에 대해 시험하였다. 이들 결과를 표 13에 나타낸다. 이들 데이터로부터, 본 발명이 낮은 용량에서 로진에 등가의 사이징을 제공하고, 초음파 감쇠 조정(modulation)에 의해 측정된 바와 같이 보다 많은 물 홀드아웃을 제공한다는 결론을 얻었다.
실시예 용량 명반 코브 MAX값
(lb/ton) (lb/ton) (g/m2) (초)
78 표면에서의 ASA 3 - 32.5 0.79
비교예 79 로진 10 20 32.5 0.23
비교예 80 로진 10 30 33 0.17
실시예 81
묽은 NaOH를 사용하여 pH를 7.5로 조정하고, 건조 섬유 1 톤 당 200 lb의 용량에서 탄산칼슘 충전제(알바카 5970)를 가하고 10 lb/ton 또는 20 lb/ton의 전분를 가하는 것을 제외하고 실시예 78에 따라 핸드시트를 제조하였다.
사이즈의 용량이 건조 섬유 1 톤 당 2 lb가 되도록, 5 부의 브리즈 98을 사용하는 것을 제외하고 절차 A에 따라 제조된 에멀션으로 핸드시트를 표면 도포 절차 C에 따라 처리하였다.
실시예 82
사이즈의 용량이 건조 섬유 1 톤 당 2.5 lb가 되도록 실시예 81에 따라 제조된 핸드시트를 표면 도포 절차 C에 따라 처리하였다.
실시예 83
사이즈의 용량이 건조 섬유 1 톤 당 3 lb가 되도록 실시예 81에 따라 제조된 핸드시트를 표면 도포 절차 C에 따라 처리하였다.
실시예 84
사이즈의 용량이 건조 섬유 1 톤 당 4 lb가 되도록 실시예 81에 따라 제조된 핸드시트를 표면 도포 절차 C에 따라 처리하였다.
실시예 81-84로부터의 핸드시트를 시험 I인 코브 시험을 사용하여 사이징에 대해 시험하였다. 그 결과를 표 14에 나타낸다.
실시예 용량(lb/ton) 코브(gsm)
전분(10 lb/ton) 전분(20 lb/ton)
81 표면에서의 ASA 2 35 36
82 표면에서의 ASA 2.5 34 35
83 표면에서의 ASA 3 33 33
84 표면에서의 ASA 4 33 30
이들 데이터는 본 발명의 사이즈는 로진 또는 명반을 사용하지 않고 충전된 표백 판지 등급 중에 사이징을 제공함을 보여준다.
실시예 85-90
실시예 85-90는 전분, 중합체 또는 물 기재의 사이즈 프레스 용액 중에 가해진 저 전단 ASA의 사이징 효율을 예증한다.
이들 실시예는 전분, 중합체 또는 물 기재의 사이즈 프레스 용액을 포함하는 제 2 성분에 도포된 저 전단 알케닐숙신산 무수물 하에서 제조된 제 1 성분 중 에멀션을 갖는 사이징 조성물의 사이징 효율을 보여준다.
종이 D
종이 D를 상업용 초지기에서 제조하였다. 완성지료는 200 g/㎡의 기초 중량을 갖는 오래된 골판지 컨테이너 페기물이었다. 종이는 10 중량%의 탄산칼슘을 함유하고 내부 사이즈를 함유하지 않았다.
ASA 에멀션 C
가사용 블렌더를 사용하여 저속에서 30 초 동안 5 중량% 브리즈 98 계면활성제를 함유하는 총 10.5 부의 ASA를 189.5 부의 물과 에멀션화시켰다.
실시예 85
건조 종이 섬유 1 톤 당 2 lb의 용량의 ASA가 첨가되도록 표면 도포 절차 A를 사용하여 종이 D를 10.64 부의 ASA 에멀션 C 및 139.36 부의 7 중량% 전분 용액 B의 혼합물로 처리하였다.
실시예 86
건조 종이 섬유 1 톤 당 2 lb의 용량의 ASA가 첨가되도록 표면 도포 절차 A를 사용하여 종이 D를 8.18 부의 ASA 에멀션 C 및 141.82 부의 처리수 A의 혼합물로 처리하였다.
실시예 87
1.42 부의 10 중량% 고형물 중합체를 140.51 부의 처리수 A에 가함으로써 바이사이즈(등록 상표) E LS(양이온성 폴리아크릴아미드, 바이엘 케미칼 코퍼레이션)의 0.1 중량% 용액을 제조하였다.
건조 종이 섬유의 건조 톤 당 2 lb 용량의 ASA가 첨가되도록 종이 D를 표면 도포 절차 A에 따라 8.07 부의 ASA 에멀션 C 및 141.93 부의 0.1 중량% 중합체 용액의 혼합물로 처리하였다.
실시예 88
3.48 부의 10 중량% 중합체를 135.88 부의 처리수 A에 가함으로써 바이사이즈(등록 상표) E LS의 0.25 중량% 용액을 제조하였다.
건조 종이 섬유의 건조 1 톤 당 2lb 용량의 ASA가 첨가되도록 종이 D를 표면 도포 절차 A에 따라 10.64 부의 ASA 에멀션 C 및 139.36 부의 0.25 중량% 중합체 용액의 혼합물로 처리하였다.
실시예 89
0.46 부의 30 중량% 고형물 중합체를 138.84 부의 처리수 A에 가함으로써 바이스트렝쓰(등록 상표) FP 100(음이온성 폴리아크릴아미드, 바이엘 케미칼 코퍼레이션)의 0.1 중량% 용액을 제조하였다.
건조 종이 섬유 1 톤 당 2 lb의 ASA가 가해지도록 표면 도포 절차 A를 사용하여 종이 D를 10.70 부의 ASA 에멀션 C 및 139.30 부의 0.1 중량% 중합체 용액의 혼합물로 처리하였다.
실시예 90
1.16 부의 30 중량% 고형물 중합체를 138.18 부의 처리수 A에 가함으로써 바이스트렝쓰 FP 100의 0.25 중량% 용액을 제조하였다.
건조 종이 섬유 1 톤 당 2 lb의 ASA가 가해지도록 표면 도포 절차 A를 사용하여 종이 D를 10.66 부의 사이즈 에멀션 C 및 139.34 부의 0.25 중량% 중합체 용액의 혼합물로 처리하였다.
실시예 85, 86, 87, 88, 89 및 90에서 처리죈 종이를 시험 I인 코브 시험 및 시험 E인 초음파 감쇠 측정을 사용하여 사이징에 대해 시험하였다. 이들 결과를 하기 표 15에 나열한다.
실시예 사이즈 프레스 용액의 유형 PDA A값 코브
(g/㎡)
85 7 % 전분 용액 22.2 35.5
86 탈이온수 23.5 38.5
87 0.1 중량% 양이온성 중합체 용액 24.9 43
88 0.25 중량% 양이온성 중합체 용액 25.7 52.5
89 0.1 중량% 음이온성 중합체 용액 23.4 35.5
90 0.25 중량% 음이온성 중합체 용액 26.2 42.5
이들 데이터는 제 2 성분이 전분 용액, 물, 음이온성 또는 양이온성 중합체 용액인 경우 유효한 사이징이 획득될 수 있음을 보여준다.
실시예 91-94
이들 실시예는 가수분해된 ASA가 본 발명에 미치는 영향을 나타낸다.
392 부의 비처리수에 가해진 8 부의 사이징 계면활성제 혼합물을 갖는 5 % 브리즈 98 계면활성제를 함유하는 ASA를 사용하여 에멀션을 제조하였다. 30 초 동안 저 출력을 사용하여 에멀션을 가사용 블렌더에서 제조하였다. 그 다음, 에멀션을 오버헤드 교반기가 장착된 용기에 넣었다. 상기 용기를 50 ℃로 유지되는 수조에서 가열하였다. 주기적으로, 엘리콧을 회수하고 무수물 함량 및 표면 사이징 효율에 대해 분석하였다. 모르폴린 적정(문헌[R. B. Wasser, "The Reactivity of Alkenylsuccinic Anhydride: It's Pertinence to Alkaline Sizing," 1985 Alkaline Papermaking Conference, page 17, TAPPI Press] 참조)을 사용하여 에멀션 중 무수물의 양을 측정하였다. 표면 처리 절차 A에 따라 표면 사이징 실험을 수행하였다. 처리된 시트 상의 사이즈의 용량이 건조 종이 1 톤 당 0.5 파운드의 사이즈가 되도록 엘리콧의 고형분량에 전분 용액 B를 가하였다. 실시예들을 위해 종이 B를 처리하였다.
4.5 시간 동안 매 1.5 시간마다, 50 ℃에서 교반되는 초기 에멀션의 엘리콧을 회수하고 % 무수물 및 입도(시험 F)에 대하여 시험하였다. 시트를 노화 에멀션을 사용하여 기재한 바와 같이 처리하였다. 생성되는 시트를 시험 A를 사용하여 사이징에 대해 시험하였다. 각각의 시트에서 12 개의 사이징 측정을 행하고 평균을 내었다. 그 결과를 표 16에 나타낸다.
실시예 번호 경과 시간 % 가수분해된 ASA 입도 잉크 침투
(시간) 전체에 대한 % (μ) (초)
기초 시트 51
기초 시트 + 전분 75
91 0 8.5 0.863 478
92 1.5 28.8 1.162 430
93 3.0 79.7 1.207 267
94 4.5 96.6 1.234 197
이들 실시예는 사이징 용액이 가수분해된 ASA를 함유하는 경우에도 시트에서 유효한 양의 잉크 홀드아웃이 관찰됨을 예증한다. 놀랍게도, 전분/ASA 에멀션 중에서 ASA 또는 가수분해된 ASA는 분리되거나 또는 침전되지 않았다. 이 용액은 며칠 동안 안정하였다.
실시예 95-97
실시예 95, 96, 및 97는 38 ℃ 오븐에서 1 개월 동안 저장된 ASA 계면활성제 혼합물(ASA 및 5 % 브리즈(등록 상표) 98, 1차 알코올 에톡실레이트)이 유사한 새롭게 제조된 ASA 계면활성제 혼합물 샘플에 비해 안정함을 예증한다. 에멀션 입도 및 잉크 침투 데이터를 제공한다.
실시예 95
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 1 개월 동안 38 ℃ 오븐에서 저장된 5 % 브리즈 98을 함유하는 10 부의 ASA를 189.5 부의 물에 25 ℃에서 가사용 블렌더에서 가하고 저 출력에서 30 초 동안 혼합함으로써 에멀션을 제조하였다.
실시예 96
본 발명에 따른 사이징 조성물을 제조하는 데 사용되는 에멀션을 다음과 같이 제조하였다. 새롭게 제조된 5 % 브리즈 98을 함유하는 10 부의 ASA를 189.5 부의 물에 25 ℃에서 가사용 블렌더에서 가하고 저 출력에서 30 초 동안 혼합함으로써 에멀션을 제조하였다.
실시예 97
실시예 95 및 96에서 제조된 사이징 에멀션을 사용하여 표면 도포 A에 의해 종이를 사이징하였다. 각각의 에멀션을 제 2 전분 성분인 추가의 전분 용액 B에 별도로 가하여 종이 처리용 총 사이징 조성물을 제조하였다. 400 g의 전분 용액 B에 6.31 g의 에멀션을 가하였다. 상기 시험 A 잉크 침투 홀드아웃에 의해 사이징의 유효성을 결정하였다. 상기 시험 F 입도를 사용하여 각각의 에멀션에 대한 에멀션 입도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 17에 제공하였다.
실시예 잉크 침투(초) 입도(μ)
95 984 1.447
96 977 1.535
이 연구는 노화된 ASA 샘플(실시예 95)이 새롭게 제조된 샘플(실시예 96)과 동등하게 수행함을 나타내며, 이는 에멀션의 입도 또는 잉크 침투 데이터에 기초할 때 가속화된 노화가 1차 알코올 에톡실레이트 계면활성제를 함유하는 ASA의 성능에 영향을 미치지 않는다는 것을 시사한다.
비록 본 발명은 이들의 특정한 바람직한 양태를 기준으로 상세히 기재되었지만, 다른 변형들도 가능하다. 따라서, 첨부되는 청구 범위의 기술사상 및 범위의 본 명세서에 함유된 양태의 기재에 한정되어서는 안된다.

Claims (45)

  1. (a) 수중 현탁된 (i) 알케닐숙신산 무수물 입자 및 (ii) 계면활성제 성분을 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 갖는 에멀션을 포함하는 제 1 성분, 및
    (b) 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분
    을 포함하며, 여기서 상기 알케닐숙신산 무수물 성분 및 상기 제 2 성분은 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공할 수 있도록 충분히 희석된 것인 수성 사이징 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 계면활성제 성분이 술포숙시네이트, 알킬 및 아릴 아미드 및 1차, 2차 및 3차 아민 및 그들의 대응하는 4차 염, 지방산, 에톡실화 지방산, 지방성 알코올, 에톡실화 지방성 알코올, 지방성 에스테르, 에톡실화 지방성 에스테르, 에톡실화 트리글리세리드, 특정한 에톡실화 라놀린, 술폰화 아민, 술폰화 아미드, 에톡실화 중합체, 프로폭실화 중합체, 에톡실화/프로폭실화 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜, 인산 에스테르, 포스폰화 지방산 에톡실레이트, 포스폰화 지방성 알코올 에톡실레이트, 알킬 술포네이트, 아릴 술포네이트, 알킬 술페이트, 아릴 술페이트 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 사이징 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 계면활성제 성분이 알케닐숙신산 무수물을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 양으로 존재하는 것인 사이징 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 알케닐 숙신산 무수물 입자가 약 0.5 내지 약 20 미크론 범위의 중간 입도를 갖는 것인 사이징 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 알케닐숙신산 무수물 성분이 알케닐숙신산 무수물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 99 % 범위의 양의 가수분해된 알케닐숙신산 무수물을 추가로 포함하는 것인 사이징 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 사이징 조성물로 섬유 기재를 처리하는 경우, 처리된 섬유 기재가 30 분 시험 기준으로 약 150 gsm 미만 또는 2 분 시험 기준으로 약 100 gsm 미만의 코브(Cobb) 사이징을 갖도록, 충분히 희석된 사이징 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 사이징 조성물로 섬유 기재를 처리하는 경우, 처리된 섬유 기재가 잉크 침투를 지체시켜 10 초 이상의 HST값을 제공하도록, 충분히 희석된 사이징 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 약 40 내지 약 200 ℉ 범위의 온도에서 응집이 최소화되도록 충분히 희석된 사이징 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 알케닐 숙신산 무수물 입자가 단봉(monomodal) 입자 분포를 갖는 것인 사이징 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 알케닐 숙신산 무수물 입자가 이봉(bimodal) 또는 다봉(multimodal) 입자 분포를 갖는 것인 사이징 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 알케닐 숙신산 무수물이 약 0.001 내지 약 5 중량%로 존재하는 것인 사이징 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 성분이 양이온성 비닐 부가 중합체, 음이온성 비닐 부가 중합체, 중성 중합체, 양성 중합체, 축합 중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수용성 중합체인 사이징 조성물.
  13. 제 1 항 기재의 사이징 조성물로 처리된 섬유 기재.
  14. 제 13 항에 있어서, 판지인 섬유 기재.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 판지가 1 분 기준으로 1 제곱 미터 당 약 50 내지 약 120 그램 범위의 코브 사이징값을 나타내는 것인 섬유 기재.
  16. 제 13 항에 있어서, 미세 종이(fine paper)인 섬유 기재.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 미세 종이가 1 분 기준으로 약 18 내지 약 40 gsm 범위의 코브 사이징값을 나타내는 것인 섬유 기재.
  18. 제 13 항에 있어서, 신문 인쇄 용지, 다른 목재 함유지 등급 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 섬유 기재.
  19. 제 18 항에 있어서, 5 μL 물방울 크기를 기준하는 물방울 시험에 의해 측정시 약 10 내지 약 100 초 범위의 사이징 성질을 나타내는 신문 인쇄 용지 기재인 섬유 기재.
  20. (a) (i) 알케닐숙신산 무수물 및 (ii) 계면활성제 성분을 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 물과 에멸션화시켜 에멀션을 형성하는 단계, 및
    (b) 상기 에멀션을 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로부터 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분과 합쳐,
    (1) 수중 현탁된 알케닐숙신산 무수물 입자 및 계면활성제 성분을 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 갖는 에멀션을 포함하는 제 1 성분, 및
    (2) 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분
    을 포함하는 사이징 조성물을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 알케닐숙신산 무수물 성분 및 상기 제 2 성분은 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공할 수 있도록 충분히 희석된 것인 사이징 조성물 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 계면활성제 성분이 술포숙시네이트, 알킬 및 아릴 아미드 및 1차, 2차 및 3차 아민 및 그들의 대응하는 4차 염, 지방산, 에톡실화 지방산, 지방성 알코올, 에톡실화 지방성 알코올, 지방성 에스테르, 에톡실화 지방성 에스테르, 에톡실화 트리글리세리드, 특정한 에톡실화 라놀린, 술폰화 아민, 술폰화 아미드, 에톡실화 중합체, 프로폭실화 중합체, 에톡실화/프로폭실화 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜, 인산 에스테르, 포스폰화 지방산 에톡실레이트, 포스폰화 지방성 알코올 에톡실레이트, 알킬 술포네이트, 아릴 술포네이트, 알킬 술페이트, 아릴 술페이트 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 계면활성제 성분이 알케닐숙신산 무수물을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 양으로 존재하는 것인 방법.
  23. 제 20 항에 있어서, 상기 에멀션이 제조되는 압력이 약 1 psig 내지 약 150 psig 범위인 것인 방법.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 에멀션이 제조되는 온도가 약 40 ℉ 초과 내지 약 200 ℉ 범위인 것인 방법.
  25. 제 20 항에 있어서, 상기 에멀션이 약 1 psig 이상 내지 약 5 psig인 입구 압력을 갖는 전단 장치로 제조된 것인 방법.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 에멀션이 약 5 psig 내지 약 25 psig 범위의 입구 압력을 갖는 전단 장치로 제조된 것인 방법.
  27. 제 20 항에 있어서, 상기 에멀션이 약 15 psig 내지 약 150 psig 범위의 출구 압력을 갖는 전단 장치로 제조된 것인 방법.
  28. 제 20 항에 있어서, 상기 에멀션이 약 30 psig 내지 약 100 psig 범위의 출구 압력을 갖는 전단 장치로 제조된 것인 방법.
  29. 제 20 항에 있어서, 상기 에멀션이 원심 펌프, 정적 인라인 혼합기, 정량송액 펌프, 비이커 중의 자기 교반 막대, 오버헤드 교반기 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 의해 생성된 전단 조건 하에서 제조되는 것인 방법.
  30. 제 20 항에 있어서, 상기 에멀션이 제조되는 온도가 약 40 ℉ 미만이고, 제 2 성분이 제조되는 온도가 약 40 ℉ 초과 내지 약 200 ℉ 범위이며, 에멀션은 제 2 성분과 합쳐지는 때에 가열되는 것인 방법.
  31. 섬유 기재 표면을 (1) 수중 현탁된 알케닐숙신산 무수물 입자 및 계면활성제 성분을 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 갖는 에멀션을 포함하는 제 1 성분, 및 (2) 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분을 포함하는 수성 사이징 조성물로 처리하여 사이징된 섬유 기재를 형성하는 것을 포함하는 종이 제품의 사이징 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 사이징된 섬유 기재가 판지인 방법.
  33. 제 31 항에 있어서, 상기 판지가 1 분을 기준으로 1 제곱 미터 당 약 50 내지 약 120 그램의 코브 사이징값을 나타내는 것인 방법.
  34. 제 31 항에 있어서, 상기 사이징된 섬유 기재가 미세 종이인 방법.
  35. 제 31 항에 있어서, 상기 사이징 조성물이 수실(water box)에 가해지는 것인 방법.
  36. 제 31 항에 있어서, 상기 사이징된 섬유 기재가 1 분을 기준으로 약 18 내지 약 40 gsm 범위의 코브 사이징값을 나타내는 것인 방법.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 사이징된 섬유 기재가 신문 인쇄 용지, 다른 목재 함유지 등급 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 기재가 5 μL 물방울 크기를 기준하는 물방울 시험에 의해 측정시 약 10 내지 약 100 초 범위의 사이징 성질을 나타내는 신문 인쇄 용지 기재인 방법.
  39. 제 31 항에 있어서, 사이징 조성물 중 약 100 %의 알케닐숙신산 무수물이 섬유 기재에 보유되는 것인 방법.
  40. 제 31 항에 있어서, 섬유 기재 표면을 처리하기 전에, 섬유 시트를 습부 사이징제로 처리하는 것을 추가로 포함하며, 여기서 상기 습부 사이징제 성분은 사용된 총 사이징제의 50 % 이하의 양으로 존재하는 것인 방법.
  41. 제 31 항에 있어서, 상기 사이징 조성물이
    (a) (i) 알케닐숙신산 무수물 및 (ii) 계면활성제 성분을 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 물과 에멀션화시켜, 수중 현탁된 (i) 알케닐숙신산 무수물 입자 및 (ii) 계면활성제 성분을 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 갖는 에멀션을 함유하는 제 1 성분을 형성하는 단계, 및
    (b) 상기 에멀션을 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분과 합쳐 사이징 조성물을 형성하는 단계
    에 의해 제조되는 것인 방법.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 에멀션이 원심 펌프, 정적 인라인 혼합기, 정량송액 펌프, 비이커 중의 자기 교반 막대, 오버헤드 교반기 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 의해 생성된 전단 조건 하에서 제조되는 것인 방법.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 제 1 성분이 제조되는 온도가 약 40 ℉ 미만이고, 제 2 성분이 제조되는 온도가 약 40 ℉ 초과 내지 약 200 ℉ 범위이며, 에멀션은 제 2 성분과 합쳐지는 때에 가열되는 것인 방법.
  44. (a) 수중 현탁된 (i) 알케닐숙신산 무수물 입자 및 (ii) 계면활성제 성분을 함유하는 알케닐숙신산 무수물 성분을 갖는 에멀션을 포함하는 가열된 제 1 성분, 및
    (b) 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분
    을 포함하며, 여기서 상기 알케닐숙신산 무수물 성분 및 상기 제 2 성분은 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공할 수 있도록 충분히 희석되고, 사이징 조성물은 약 40 ℉를 초과하는 온도에서 존재하는 것인 수성 사이징 조성물.
  45. (a) 수중 현탁된 (i) 알켄 케텐 이량체 입자 및 (ii) 계면활성제 성분을 함유하는 알켄 케텐 이량체 성분을 갖는 에멀션을 포함하는 제 1 성분, 및
    (b) 양이온성 전분, 비이온성 전분, 음이온성 전분, 물, 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 성분
    을 포함하며, 여기서 상기 알킬렌 케텐 이량체 성분 및 상기 제 2 성분은 사이징 조성물이 섬유 기재와 접촉하는 때에 유용한 사이징 성질을 섬유 기재에 제공할 수 있도록 충분히 희석된 것인 수성 사이징 조성물.
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