KR20060028741A - 양이온성 액체 전분 조성물 및 그의 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신규 양이온성 액체 전분 조성물 및 그의 공업적 용도에 관한 것이다. 특히 종이 및 카드보드(cardboard) 제조에 있어서의 첨가제로서의, 종이 또는 카드보드 제조용 또는 그렇지 않은 공업 용수 처리용 첨가제로서의, 또는 상기 첨가제의 제조를 위한 용도에 관한 것이다. 양이온성 액체 전분상 조성물은 선택된 건조 물질, 점도, 총 질소량 및 pH 수치를 특징으로 한다. 특히 점도는 200 mPa.s, 최대 1000 mPa.s이며, 특히 250 내지 950mPa.s이다 (T 시험에 따를 때). 질소 함량은 0.6% 이상이며 최대 1.4% (건조/건조)이다. 상기 양이온성 액체 전분 조성물은 특히 1종 이상의 폴리올, 바람직하게는 당류를 포함하며 그 자체로 또는 희석 후에 사용된다. 상기 조성물은 특히 다른 것들 중에서, 상승된 칼슘 이온 함량을 갖는 섬유 조성물과 직접적으로 또는 간접적으로 접촉되는 접착제, 특히 ASA 유형의 접착제 제조에 적합하다.

양이온성 액체 전분 조성물, 접착제, 첨가제, 건조 물질, 점도, 총 질소량, pH

Description

양이온성 액체 전분 조성물 및 그의 용도{CATIONIC LIQUID STARCHY COMPOSITION AND USES THEREOF}

본 발명은 건조 물질, 점도, 총 질소량 및 pH의 선택적 특성들을 나타내는 신규 양이온성 액체 전분 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 또한 공업 분야, 특히 제지, 보드(board) 제조 및 공정 용수 처리에 있어서의 상기 양이온성 액체 전분 조성물의 용도에 관한 것이다.

마지막으로, 본 발명은 특히 종이 및 보드의 내부 또는 외부 처리에 사용되는 사이징제(sizing agent) 조성물 분야에 있어서의 그의 용도에 관한 것이다.

공업 분야, 특히 제지, 보드 제조, 및 제지 또는 보드 제조로부터 유래하거나 유래하지 않은 공정 용수 처리의 분야에 있어서, 첨가제 자체로서 또는 첨가제 제조를 위한 수단으로서 통상적으로 양이온성 전분 조성물이 사용된다.

그러한 용도는, 예를 들면 본 출원인 소유의 특허 제 WO 01/96403 호에 개시되어 있다.

상기 조성물의 기타 적용 분야는 전반적인 화학 분야, 전반적인 접착제 및 결합제, 직물 공업, 수경 결합제, 연소성 또는 비연소성 연탄, 금속 처리, 세제 조성물, 사진, 구멍 뚫기, 식물 보호 제품, 미용학적 제품 등에 관련된다.

양이온성 전분 조성물의 의도하는 용도가 무엇이든지 간에, 이들은 일반적으 로 전분 생산자에 의해 분말의 형태로, 최종 또는 반제품 제조를 위해 제조업자에게 공급된다.

원하는 시기에, 즉 그의 사용 직전에, 상기 제조업자는 상기 분말에 대해 적절한 처리를 한다.

그러므로 현장에서 그리고 사용 직전에 수행되는 이러한 처리는, 통상적으로 최대 10 %의 건조 물질 ("DM")을 나타내는 양이온성 전분 물질의 현탁액 또는 "슬러리"의 제조, 상기 양이온성 전분 물질의 쿠킹(cooking) 장치에서의, 일반적으로 연속적인, 용해, 및 이렇게 제조된 뜨거운 접착제의 역시 연속적인 희석으로 구성된다.

이렇게 제조된 희석 접착제는 그의 실제 적용 분야에서 통상적으로 0.5 내지 9 %, 일반적으로 1 내지 7 %의 DM을 나타낸다.

그러나 특정 경우에 있어서, 제조업자들은 그 자체로 또는 물에 의한 희석이라는 간단한 조작 후에 임의의 비율로 사용될 수 있는 액체 전분 조성물을 직접적으로 처리할 수 있게 되기를 바라고 있다.

이러한 형태가 제공된다면 양이온성 전분 물질을 현장에서 용해시킬 필요가 없게 되므로, 이러한 용해에 필수적인 장치 (연속 쿠커(cooker) 또는 특히 제트 쿠커(jet cooker)) 및 인력을 현장에서 사용할 수 있다.

예를 들면 용수 도관에 존재하는 문제가 되는 물질을 줄이기 위한 첨가제로서 또는 사이징제 기재 조성물 제조를 위한 첨가제로서 양이온성 전분 물질을 사용할 때, 그의 더 정확한 계량 및(또는) 더 용이한 혼합도 가능하게 될 수 있다.

임의의 경우에 있어서, 이러한 액체 형태 제시에 의해 제조업자가 특히 농도 및 온도의 특성들이 변하지 않는 조성물을 얻을 수 있게 된다.

그러나 경제적인 만족을 위해서, 다량의 물의 운송 및 저장을 피할 수 있도록, 상기 양이온성 액체 전분 조성물은 충분하게 높은 DM으로 시판되어야만 한다.

그러므로 사용자의 모든 욕구를 충족시키는 것과 더불어, 특히 현장에서, 상업적 양이온성 액체 전분 조성물의 재농축을 위한 고 비용 조작이 필요하지 않도록 하기 위해서는, 10 % 이상의 DM이 필요하다.

게다가, 그 자체로 또는 물로의 간단한 희석에 의해 사용될 수 있는 양이온성 액체 전분 조성물을 제조하는데 있어서, 이들 조성물은 다음과 같은 성질들을 나타낼 필요가 있다:

-제조업자 현장 및 사용자 현장 모두에서의 양호한 저장 안정성,

-운송, 펌핑(pumping) 및 희석 조작에 적합한 점도,

-가능한 한 많은 잠재적 용도에 적합한 물리화학적 특성 (점도 특성 포함).

본 출원인은, 이러한 제약 하에서는, 단지 극소수의 양이온성 액체 전분 조성물만이 실제로 상업적인 성공을 거둘 수 있었다는 사실을 알고 있다.

라이시오 케미칼즈 엘티디(Raisio Chemicals Ltd) ("라이시오")에 의해 제안되고 특히 그의 특허 제 93/10305 호, 제 WO 95/18157 호, 제 WO 98/24972 호 및 제 WO 99/18288 호에 개시된 기술들은, 반이 양이온화 시약만으로 구성된, 건조 물질 고 함량 (DM>50%)의 반응 매질로부터 얻은 고 양이온성 감자 전분 접착제의 제조 및 적용으로 구성된다. 이러한 제조는 전분 물질을 과산화수소에 의해 산화시 키는 예비 단계를 포함한다.

사용을 위해 우선적으로 추천되는 조성물의 질소량은 전체적으로 2 % 초과이며, 일반적으로 2.5 내지 5 %의 범위이다.

그러나 상기 접착제는 다수의 단점을 갖는다.

먼저, 본 출원인에 의해 "라이픽스(Raifix)" 상표명으로 시판되는 제품에 대해 수행된 분석에 의해 확인되는 바와 같이, 이들 고 양이온성 접착제는 비교적 소량의 질소 고정, 일반적으로 65% 미만을 나타낸다. 이것은 특히 실제로 상기 조성물 중에 양이온성 시약 및(또는) 그의 가수분해 생성물이 다량으로 잔류하도록 하는데, 이것은 제지 도관 중에 존재하는 문제가 되는 물질의 제거를 위한 작용제 또는 사이징제 조성물 제조에 있어서의 첨가제로서의 그들의 실질적인 효능에 불리하다.

게다가, 질소성 양이온성 시약의 이러한 매우 부분적인 고정으로 인해 이들접착제를 공정 용수, 특히 인간 또는 동물 소비용 물 처리용 첨가제로서 사용할 수 없게 된다.

게다가, 이들 접착제의 높은 pH, 일반적으로 9 초과의 pH는 알칼리성 제품의 제조, 취급 및 사용에 내재된 안전성 및 부식의 문제점을 나타낼 수 있다.

또한, 이들 접착제의 높은 pH는 가수분해를 촉진하고 그로 인해 사이징제의 효능이 손실되므로, 예를 들면 알케닐렌숙신산 무수물 ("ASA")과 같은 사이징제 기재 조성물 제조에 있어서의 그의 용도에 대해 유리하지 못하다. 이러한 가수분해 현상은 공업용 장치 (유화기, 제지 기계, 등) 및 이들 장치의 파이프 하류 또는 상 류에 있어서의 기포 발생 또는 부착물 문제들을 유발할 수 있다.

최종적으로, 이들 고 양이온성 접착제는 비교적 점도가 높기 때문에 일반적으로 수성 매질 중에서의 희석 및 도입을 위한 조작에 대해, 특히 이들 조작들이 주위 온도 또는 비교적 낮은 온도 (<50 ℃)에서 수행될 때 별로 적합하지 않다.

상기 "라이픽스" 조성물보다 고 양이온성이 덜한 상표명 "라이본드(Raibond) 15"로 라이시오에 의해 시판되는 양이온성 전분 조성물도 상업적으로 구입할 수 있다.

그러나, 이들은 여전히 높은, 즉 일반적으로 대략 1.6 % 이상인 질소량을 나타낸다. 그의 pH도 여전히 높은데, 즉 9를 초과한다.

본 출원인이 알고 있는 바에 따르면, 기타 양이온성 액체 전분 조성물이 존재하거나 제조업자에게 제공되었는데, 이것은 대조적으로 비교적 낮은 질소량, 즉 0.5% 미만을 나타낸다.

이것은 특히 미국 특허 제 6 296 696 호에 개시된 바와 같은 사이징제 조성물의 제조에 대해 사용될 수 있는, 양이온성 왁스 옥수수 전분의 8% 용액에 상응하는, 내쇼날 스타치 앤드 케미칼 캄파니(National Starch and Chemical Company)("내쇼날")에 의해 시판되는 "레디사이즈(Redisize) 132" 조성물의 경우다.

사이징제 조성물, 특히 "ASA" 또는 "AKD" (알킬케텐 이량체) 유형의 제조에 사용하기 위한 목적으로 실제로 상업적으로 구입할 수 있는 양이온성 전분 물질 (일반적으로 분말 형태)의 분야에 있어서, 통상적으로 비교적 낮은 질소량 (<0.5 %)을 나타내는 양이온성 전분을 고려한다는 사실을 기억해야 한다.

이들 약 양이온성 제품은 일반적으로 아밀로펙틴 (왁스 전분) 풍부 주재료로부터 형성된다. 예를 들면 특허 제 EP 353 212 호 및 더 최근의 제 US 6 001 166 호에 개시된 바와 같이, 상기 전분 주재료를 사용하기 때문에, 형성되는 약 양이온성 제품에 만족스러운 용액 중 안정성을 제공할 수 있게 되었다. 게다가, 이들 제품의 "분지쇄" 구조는 사이징제의 안정성 및 효능을 개선할 것이며 (제 EP 353 212 호), 이것이 최근 특허 제 WO 00/49226 호의 화학적 가교결합에 의해 개선된 "분지쇄" 구조의 모든 주재료 (왁스 베이스 포함)의 양이온성 제품을 이용할 수 있게 되었다는 제안의 근거이다.

그러나, 상기 제품은 극도로 점성질이며 그의 용도는 매우 높은 온도를 갖는 매질 중에서만 고려될 수 있다. 그러나, 높은 온도는 사이징제의 가수분해 위험성을 높힌다.

제한된 질소량 (최대 2 %) 및 매우 낮은 점도, 즉 20 %로 조정된 DM에 대해 1600 mPa.s 미만을 나타내는 양이온성 고체 또는 액체 전분 조성물의, 매우 일반적인 방식의, 특히 사이징제 조성물의 제조에서의 용도가 본 출원인에 의해 상기 특허 제 WO 01/96403 호에서 제시되었다

20%의 DM에서 측정되는 이 점도는 매우 바람직하게는 50 내지 700 mPa.s의 범위에 속한다.

본 출원인에 의해 확인된 바와 같이, 특히 상기 특허의 실시예에서 사용되는 전분 조성물에 있어서, (20 % 대신에) 10 %로 조정된 DM에 대해서 측정된다면, 이 점도는 200 mPa.s보다 (훨씬) 작을 것이다.

이것은 특히 상기 특허의 실시예 6에 따른 ASA 유탁액의 제조에서 구상된 "조성물 2"의 경우인데, 이것은 이미 20 %로 조정된 DM에서 200 mPa.s보다 훨씬 작은 점도 (100 mPa.s)를 나타낸다.

상기 특허에 개시된 양이온성 액체 전분 조성물은 현재 공업적 실행의 상기한 바와 같은 기술적/경제적 요구조건을 충족시킬 수 있다.

본 출원인은 본 발명에 이르러 더 개선되고 건조 물질 (DM), 점도, 총 질소량 및 pH의 4가지 기준에 따라서 선택되는 양이온성 액체 조성물을 제조업자에게 제공할 수 있다는 사실을 발견하게 되었는데, 상기 조성물은 특히 사이징제 조성물 제조에 유리하게 적합하다.

그러므로 본 발명의 주제 물질은 다음과 같은 성질들을 나타내는 것을 특징으로 하는 신규 양이온성 액체 전분 조성물이다:

-10 % 이상, 바람직하게는 10 내지 50 %의 건조 물질 (DM),

-T 시험에 따라서 측정 시, 200 mPa.s 초과 내지 1000 mPa.s 이하의 점도,

-0.6 % 이상 내지 1.4 % 이하의 총 질소량, 이들 백분율은 조성물의 건조 중량에 대한 건조 중량으로 표현된다,

-9 미만, 바람직하게는 3.5 내지 8.5의 pH.

본 발명에 따른 액체 조성물의 점도를 측정하기 위해 사용되는 T 시험은, 먼저 당업계 숙련인의 분야에 속하는 임의의 통상적인 방법에 의해서, 상기 조성물의 건조 물질을 측정하는 것으로 구성되는데, 이것은 본 발명에 따르면 10 % 이상이다.

이러한 건조 물질이 10 %를 초과한다면, 증류수 중에서의 간단한 희석에 의해 10 %로 조정한다. 이러한 건조 물질이 10 %라면, 희석을 수행하지 않는다. 이어서, (희석 후에 또는 희석 없이) 10 %의 DM을 나타내는 해당 조성물의 브룩필드(Brookfield) 점도를 이미 알려져 있는 방법으로 25℃ 그리고 20회전/분에서 측정한다.

유리한 대안의 형태에 따르면, 본 발명에 따른 양이온성 액체 전분 조성물의 T 시험에 따라서 측정된 점도는 250 mPa.s 이상 내지 950 mPa.s 이하인데, 바람직하게는 275 mPa.s 이상 내지 930 mPa.s 이하이다.

이 점도는 특히 300 내지 900 mPa.s 범위일 수 있다.

본 발명에 따른, 특히 상기한 바와 같은 양이온성 액체 전분 조성물의 건조 물질은 50 %의 수치에 달할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 건조 물질은 10 내지 35 %의 범위이다.

건조 물질은 양이온성 시약 및(또는) 그의 가수분해 생성물의 염, 및(또는) 양이온화로부터 형성되고 아마도 상기 양이온성 전분 물질 중에 여전히 존재하는 기타 화합물을 포함하는, 하기하는 바와 같은 양이온성 전분 물질만으로 (실질적으로) 구성될 수 있다.

그러나, 이 건조 물질은, 상기 양이온성 전분 물질에 더해서, 양이온화 단계로부터 형성되지는 않지만 상기 단계 이전 및(또는) 이후에 사용되었던 화합물들을 포함할 수 있다.

이들 화합물들은 특히 보존제, 예를 들면 살생물제 및 살균제, 레올로지 (rheology)제, 예를 들면 폴리올 및 히드록시카르복실산의 염, 예컨대 락테이트 또는 글루코네이트, 안료 및 충전제, 알루미늄 염, 박리 저해제 등으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.

본 출원인은 특히, 본 발명에 따른 양이온성 액체 전분 조성물 중에서, 1종 이상의 양이온성 물질 및 1종 이상의 폴리올을 혼합하는 것이 특히 유리할 수 있다는 것을 발견하게 되었으며, 그 중에서도, 상기 폴리올은 상기 조성물의 점도를 조정할 수 있는데, 특히 필요하다면 상기 조성물을 특정 용도에 적합하도록 하기 위해 그의 점도를 낮추거나, 필요하다면 본 발명에 따른 수치를 달성할 수 있다.

상기 폴리올은 비당류 성질의 생성물, 예컨대 글리세롤, 폴리에틸렌 글리콜 등으로 구성될 수 있다.

매우 유리하게는, 상기 폴리올은 당류 성질의 것이며 특히 수소화 단당류, 수소화 이당류, 수소화 삼당류, 수소화 올리고당류 및 다당류와 이들 생성물의 임의의 2종 이상의 임의의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다.

이것은 특히 소르비톨, 이소소르바이드, 만니톨, 크실리톨, 에리트리톨, 말티톨, 락티톨 또는 수소화 전분 가수분해물일 수 있다.

또 하나의 유리한 대안의 형태에 따르면, 본 발명에 따른 액체 조성물의 총 질소량은 0.7 % 이상 내지 1.3 % (건조/건조) 이하이다.

게다가, 상기 조성물의 pH는 바람직하게는 9 보다 현저하게 낮은 수치인데, 특히 3.5 내지 7.5, 더 특히 4 내지 7의 범위이다.

본 발명에 따른 액체 조성물은 시장성이 있고, 저장 가능하며, 임의로는 "그 자체로" 사용될 수 있고, 일반적으로 60 ℃ 미만, 바람직하게는 최대 50 ℃, 그리고 특히 10 ℃ 내지 40 ℃의 온도를 나타낸다.

이들 온도는 제조업자 (예를 들면, 제지업자)의 사업장 현장에서, 통상적으로 분말로부터 매우 낮은 DM 수치로 제조되는 사이즈의 온도와는 명백하게 구별되는데, 이러한 사이즈의 온도는 보통 상당히 더 높다.

본 발명에 따른 액체 조성물 중에 존재하는 전분 물질은 선행 기술에서 통상적으로 추천되거나 공업적으로 사용되는 것과 같은, 왁스 전분으로만 제한되는 것은 아니다. 이것은 천연, 또는 유전자 변형 또는 조작에 의해 형성된 것들을 포함하는 잡종 유래의 모든 전분으로부터 형성될 수 있다. 상기 전분들은 특히 감자, 왁스 감자, 옥수수, 왁스 옥수수, 밀, 왁스 밀, 고 아밀로스 옥수수, 쌀, 완두, 고 아밀로스 완두, 보리 또는 타피오카(tapioca), 제조하거나 구입할 수 있는 일부분, 예컨대 아밀로스, 아밀로펙틴, 당업계 숙련인에게 밀 전분 "A" 및 밀 전분 "B"의 용어로 알려져 있는 입자 사이즈 일부분, 및 상기 생성물 중 임의의 2종 이상의 임의의 혼합물, 예를 들면 1종 이상의 괴경식물 전분 (특히 감자 전분) 및 1종 이상의 곡물 전분 (특히 밀 "A", 밀 "B", 옥수수 또는 왁스 옥수수 전분) 또는 2종의 곡물 전분의 혼합물로부터 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 조성물 중에 존재하는 양이온성 전분 물질들은 또한 양쪽성 생성물, 즉 양이온성 및 음이온성 모두인 생성물로 구성될 수 있다. 음이온성 치환기들은, 예를 들면 포스페이트, 포스포네이트, 술페이트, 술포알킬, 카르복실, 카르복시알킬 및 술포카르복실기로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.

이들은 유리하게는 포스페이트화, 숙시닐화, 술포숙시닐화, 히드록시알킬화 및 아세틸화기일 수 있다.

본 발명에 따른 조성물의 점도는 또한 양이온화 단계 이전, 도중 및(또는) 이후에, 연속식 또는 배치식으로, 1 이상의 단계로 수행되는, 여러 가지 방법에 의해 달성될 수 있는데, 특히 화학적, 효소적 및(또는) 물리적 방법이다. 이들 방법들은 상기 특허들 중 임의의 하나에 개시된 것들을 포함하는데, 단 본 발명에 따라서 특별하게 선택된 점도, 즉 T 시험에 따라서 200 mPa.s 초과 및 1000 mPa.s 이하가 직접적으로 또는 간접적으로 달성되도록 할 수 있어야 한다.

결론적으로 다음과 같은 성질들을 나타내는 신규 공업용 제품을 얻을 수 있다:

- a) 양호한 저장 안정성 및 b) 수송, 펌핑(pumping) 및 희석 과정들에 적합한 점도뿐만 아니라,

- b) 선행 기술의 액체 양이온성 조성물에 비교해서 개선된 조작 가능성들.

상기 용도는 도입 부분에 언급된 적용 분야들 (화학, 접착제 및 결합제, 직물 공업, 제지, 보드 제조, 용수 처리 등) 모두에서 고려될 수 있다. 경우에 따라서, 본 발명에 따른 양이온성 액체 전분 조성물은 "그 자체로" 사용될 수 있거나 미리 희석시킬 수 있어서, 그의 건조 물질을 0.5 내지 9 %, 바람직하게는 1 내지 7 %의 수치로 저하시킬 수 있다.

그러나, 본 발명에 따른 양이온성 전분 조성물은 우선, 그 자체로 또는 희석 후에, 제지 및 보드 제조용 첨가제, 및 제지 또는 보드 제조로부터 야기되거나 그 로부터 야기되지 않은 공정 용수 처리용 첨가제로 구성된 군으로부터 선택되는 첨가제로서 사용될 수 있거나, 상기 첨가제 제조를 위해 사용된다.

특히 유리하게는, 본 발명에 따른 양이온성 액체 전분 조성물은 웨트-엔드(wet-end) 첨가제, 용수 도관 중에 존재하고(존재하거나) 제지 관련 또는 비관련 공정 장치 중에 보유된 문제가 되는 물질을 줄이기 위한 첨가제, 종이 또는 보드의 내부 또는 외부 처리에 사용되는 사이징제 조성물의 제조를 위한 첨가제, 종이 또는 보드의 크레핑(creping), 표면 처리 또는 코팅용 조성물의 제조를 위한 첨가제, 또는 광학적 증백제, 충전제, 안료, 알루미늄 염, 콜로이드상 실리카, 염료 및(또는) 합성 중합체를 포함하는 조성물 제조용 첨가제로 구성된 군으로부터 선택된 첨가제로서 사용될 수 있다.

본 출원인은 특히 본 발명에 따른 조성물이 상기 특허들 중 임의의 특허에 개시된 사이징제를 포함하는 사이징제 조성물 제조에 매우 적합하다는 것을 발견하게 되었다.

사이징제는 알케닐숙신산 및 유도체, 특히 그의 염 및 무수물, 알킬케텐 이량체 및 유도체, 로진 및 유도체, 알킬 알데히드 아세탈, 알킬 이소시아네이트, 합성 (공)중합체 및 상기 생성물 중 임의의 2종 이상의 임의의 혼합물로 구성된 군으로 부터 선택되는 생성물을 포함할 수 있다.

특히 하기에 설명될, 알케닐숙신산 무수물 ("ASA")을 포함하는 사이징제일 수 있다.

본 발명에 따라서 선택된 전분 조성물의 물리화학적 특성들, 특히 pH, 점도 및 총 질소량의 특성들로 사이징제, 특히 ASA 유형의 보호 및 효능에 있어서 우수한 결과들을 야기할 수 있는 것으로 발견되었다.

특히 이들 결과들은 상기 특허 제 WO 01/06403 호에 개시된 것들과 같은 덜 점성질인 생성물, 또는 pH 및 총 질소에 대해 더 높은 수치를 나타내는 생성물에 의해 얻어진 것들에 비교해서 개선된다는 것이 발견되었다.

게다가, 본 출원인은 본 발명에 따른, 임의로 희석된, 양이온성 액체 전분 조성물은 특히, 칼슘 이온 고 함량, 즉 200 mg/l 이상, 특히 250 mg/l 내지 1000 mg/l의 함량을 나타내는 섬유상 조성물 (예를 들면, 제지 펄프)와 (직접적으로 또는, 예를 들면 사이징제 조성물을 통해 간접적으로) 접촉되거나 접촉을 목적으로 할 때 특히 효과적인 것으로 발견되었다. 이 함량은 특히 400 내지 800 mg/l의 범위일 수 있다.

설명되는 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 특히 다음의 제조를 목적으로 하는 첨가제로서 매우 적합한 것으로 발견되었다:

-휴지,

-표면 처리 또는 코팅된 종이 또는 보드, 및(또는),

-골판지, 예를 들면 골판 제조를 위한 주름 종이.

본 발명에 따른 조성물은 또한 제지 용수 도관 중에 존재하는 문제가 되는 물질을 줄이기 위한 목적의 첨가제로 매우 유리하게 사용될 수도 있다.

게다가, 본 발명에 따른 조성물은, 다양한 직물 재료 (섬유, 얀(yarn), 랩(lap), 직물), 예를 들면 면 또는 폴리에스테르/면을 기재로 하는 재료에 대한 그 의 친화성이 크기 때문에, 상기 재료의 처리, 특히 거밍(gumming), 사이징, 끝손질 또는 풀먹이기에 사용될 수 있다는 것도 발견하게 되었다.

게다가 특히 양호한 내마모성도 제공한다.

본 발명은 하기 비제한 실시예에서 더 상세하게 설명될 것이다.

실시예 1

1.2 %의 총 질소량 (건조/건조)을 나타내고 본 출원인 소유의 특허 제 FR 2 434 821 호에 따라서 건조 상으로 얻어진 감자 전분 분말을 차가운 탈염수와 혼합하고 그 중에 현탁시켜서 11.5 %의 건조 물질 ("DM")의 양이온성 전분 슬러리를 얻었다.

개방 반응기 중에서 다양한 양의 α-아밀라제 및(또는) 여러 가지 조작 조건 (특히 전환 온도, 지속 시간)으로, 대략 250 내지 300 mPa.s의 브룩필드 점도 (25 ℃ 및 20 회전/분에서 측정) 및 10 % 또는 약간 더 큰 DM을 나타내는 양이온성 전분 조성물을 얻을 목적으로 상기 슬러리의 다양한 샘플을 처리했다.

그리하여 10.2%의 건조 물질 (DM), 330 mPa.s의 브룩필드 점도 (25 ℃, 20 회전/분) (즉, DM을 10 %로 조정한 후 T 시험에 따라서 290 mPa.s), 1.2 %의 총 질소량 및 5.3의 pH를 나타내는 양이온성 액체 전분 조성물 (이하 "조성물 A")을 얻었다.

조성물 A는, 25 ℃에서 1개월 저장 후에 점도 상승 또는 역분해 현상이 관찰되지 않고, 매우 양호한 저장 안정성을 나타내었다.

실시예 2

0.8 %의 총 질소량 (건조/건조)을 나타내고 본 출원인 소유의 특허 제 FR 2 434 821 호에 따라서 건조 상으로 얻어진 감자 전분 분말을 차가운 탈염수와 혼합하고 그 중에 현탁시켜서 22 %의 건조 물질 ("DM")의 양이온성 전분 슬러리를 얻었다.

개방 반응기 중에서 다양한 양의 α-아밀라제 및(또는) 여러 가지 조작 조건 (특히 전환 온도, 지속 시간)으로, 대략 2500 내지 3000 mPa.s의 브룩필드 점도 (25 ℃ 및 20 회전/분에서 측정) 및 대략 20 %의 DM을 나타내는 양이온성 전분 조성물을 얻을 목적으로 상기 슬러리의 다양한 샘플을 처리했다.

그리하여 19.7 %의 건조 물질 (DM), 2580 mPa.s의 브룩필드 점도 (25 ℃, 20회전/분) (즉, DM을 10 %로 조정한 후 T 시험에 따라서 350 mPa.s), 0.8 %의 총 질소량 및 5.1의 pH를 나타내는 양이온성 액체 전분 조성물 (이하 "조성물 B")을 얻었다.

조성물 B는 25 ℃에서 1개월 저장 후에 점도 상승 또는 역분해 현상이 관찰되지 않은 매우 양호한 저장 안정성을 나타내었다.

또한, 하기와 같은 안정한 양이온성 액체 전분 조성물을 얻었다:

-조성물 C: 10.6 %의 DM을 포함하고, 1.2 %의 총 질소량, T 시험에 따른 580 mPa.s의 점도 및 4.9의 pH를 나타내는 양이온성 감자 전분 접착제,

-조성물 D: 10.2 %의 DM을 포함하고, 0.8 %의 총 질소량, T 시험에 따른 910 mPa.s의 점도 및 5.0의 pH를 나타내는 양이온성 감자 전분 접착제,

-조성물 E: 27 %의 DM을 포함하고, 0.65 %의 총 질소량, T 시험에 따른 330 mPa.s의 점도 및 5.2의 pH를 나타내는 양이온성 왁스 옥수수 전분 접착제.

실시예 3

사이징제 조성물의 제조에 대한 상기 본 발명에 따른 조성물 A 및 B의 성능을 평가했는데, 이것은 각각 다음과 비교하여 수행되었다:

-특허 제 WO 01/96403 호의 실시예 6에서 사용되는 조성물과 동일하며 저 점도 (20 %로 조정된 DM에서 100 mPa.s), 1.5 %의 총 질소량 (건조/건조) 및 5.8의 pH를 나타내는 대조용 양이온성 액체 전분 조성물 (이하 "조성물 T1");

-대략 19 %의 건조 물질, 1.75 %의 총 질소량 (건조/건조), 650 mPa.s의 브룩필드 점도 (25 ℃, 20 회전/분) (즉, T 시험에 따라서 DM을 10 %로 조정한 후에 120 mPa.s) 및 11의 pH를 나타내는 상업적인 대조용 양이온성 액체 전분 조성물 (이하 "조성물 T2").

조성물 A, B, T1 및 T2는 대략 25 ℃의 온도를 나타내었다. 각각을 먼저 온도가 대략 25 ℃인 펌프 용수로 희석해서, 이들 조성물 각각의 DM을 4 %로 낮추었다.

3.33 g의 ASA 기재 사이징제 "피브란(Fibran) 76"을 100g의 각각의 이들 조성물에 첨가해서 4 %의 DM으로 희석하고 대략 25 ℃의 온도로 만들었다.

그러므로, 희석 조성물 A, B, T1 및 T2와 "피브란 76" (이하 각각 "첨가제 A", "첨가제 B", "첨가제 T1" 및 "첨가제 T2"로 지칭됨)으로부터 얻은 사이징 조성물은 대략 1.2/1의 전분 물질 (건조 기준)/사이징제의 중량 비율을 나타내었다.

각각의 첨가제 A, B, T1 및 T2를 이어서 주위 온도에서 고 전단 처리했는데, 즉 20000 회전/분으로 5분간 균질화시켰다.

각각의 첨가제 A, B, T1 및 T2로부터 얻은 사이징제 유탁액의 평균 입자 크기를 이어서 상기 처리 직후 ("T0") 및 상기 처리 후 24시간 ("T24")에 평가했다.

평균 입자 크기를 "베크만 쿨터 엘에스(Beckman Coulter LS) 입자 크기 분석기" 장치 상에서, 입자 부피를 고려하면서 측정했다. 이것은 단위 ㎛로 나타내었다.

하기 "평균" 입자 크기 수치를 T0 및 T24에 얻었다:

	T0	T24
첨가제 A	1.8	8.2
첨가제 B	1.5	7.5
첨가제 T1	1.7	11.4
첨가제 T2	9.2	58.2

최적화되지 않은 본 시험 조건하에서, 본 발명에 따른 조성물 A 및 B로부터 얻은 첨가제 A 및 B는 다음과 같은 성질들을 나타내는 것으로 관찰되었다:

-조성물 T1으로부터 얻은 첨가제 T1에 비교해서 더 개선된 안정성,

-조성물 T2로부터 얻은 첨가제 T2에 비교해서 상당히 우수한 적합성 및 안정성.

본 출원인은 본 발명에 따른 조성물 A 및 B의 점도가 조성물 T1 및 T2에 비교해서 더 크다는 것은, 전체적으로 또는 부분적으로, 사이징제에 대한 보호력이 더 크다는 것을 설명하는 것으로 생각했다.

조성물 T2의 pH가 매우 높다는 것은 또한 그의 열등한 성능을 나타내는 것인데, 그러한 pH는 사이징제의 가수분해를 촉진한다. 게다가 이러한 가수분해는 첨 가제 T2로부터 제조된 유탁액 중에서의 갈색 발포물의 출현으로 드러났다.

상기 유탁액이 입자들의 몇몇 군락을 나타낸다는 관찰과 함께, 상기 유탁액의 평균 입자 크기의 높은 수치는 조성물 T2가 본래 안정성이 좋지않다는 것을 암시하는 것이었다.

본 출원인은 또한 공업적 규모로는, 실제로 기술적 및 경제적 관점 모두에서 본 발명에 따른 양이온성 액체 전분 조성물을 사용하는 것이, 특히 낮은 총 질소량을 나타내는 양이온성 전분 조성물을 사용하는 것에 비해 유리하다는 것도 관찰했다.

게다가, 본 발명에 따른 조성물을, 그 자체로 또는 희석 후에 직접적으로 (예를 들면, 웨트-엔드 첨가제로서) 또는 간접적으로 (예를 들면, 사이징제 조성물의 제조를 위한 첨가제로서) 칼슘 이온 고 함량을 나타내는 섬유상 조성물 (특히 종이 펄프)과 접촉시킬 때 이러한 장점들이 특히 분명하게 나타나는 것으로 발견되었다.

이러한 장점들은 특히 다음과 같은 결과들을 야기할 수 있다:

-임의 성질 또는 임의 목적의 종이 (인쇄/필기 종이, 골판지, 휴지 등)의 특정 물리적 특성들의 개선, 및(또는)

-임의 성질 (ASA, AKD 등) 및 임의 목적 (종이 또는 보드의 내부 및(또는) 외부 사이징)의 사이징제 조성물의 특성들 및 성능들에 있어서의 개선.

특히, 상기 조성물 A 내지 E와 같은 양이온성 액체 전분 조성물들에 의해 낮은 총 질소량을 가지며 현장에서 연속 쿠킹 장치에서 용해되는 양이온성 전분 조성 물에 비해서, 사용되는 사이징제의 양을 상당히 줄일 수 있다는 것이 발견되었는데, 이러한 경우에 효능 저하는 없으면서 종이의 일반적인 물리적 성질들이 유지되었는데, 심지어 그들 중 약간은 개선되었다.

게다가, 본 발명에 따른 조성물, 예컨대 상기 조성물 B 및 E는 휴지 제조에 있어서 다음과 같은 사실을 실현한다는 것을 발견하게 되었다:

-상기 종이의 습윤 상태 및 건조 상태에서 물리적 특성들을 전반적으로 개선할 뿐만 아니라:

-상기 종이의 두께를 현저하게 개선하며;

-상기 종이의 강도 또는 "린팅(linting)" 현상을 캘린더링(calendering) 조작 도중에 개선했다.

이것은 기계의 기능 및 시스템의 전체적인 생산량을 저하시키지 않고, 심지어는 개선하면서 달성되었다.

본 발명에 따른 양이온성 조성물은 또한 표면 처리 또는 코팅된 종이 또는 보드의 제조에도 유리하게 사용될 수 있는데, 특히:

-"잉크젯(inkjet) 인쇄" 분야에 사용되는 특히 음이온성 성질의 특정 안료와 함께,

-더 일반적으로, 종이 인쇄성을 개선하기 위한 목적의, 표면 처리 또는 코팅 조성물에 대한 첨가제로서,

-특히 사이즈 프레스 또는 필름 프레스 유형의 장치에 적용되는, 코팅 조성물 또는 표면 처리 조성물 중에 사용되는 비 전분 유래의 양이온성 중합체 (폴리다 드막, 폴리알루미늄 클로라이드 등)의 대체물로서 사용될 수 있다.

게다가, 본 출원인은 본 발명에 따른 조성물, 예컨대 상기 조성물 A가 유리하게는 골판지의 제조에, 특히 대략 140 g/m²의 그램수를 나타내는 폐지 기재 플루팅 (fluting)의 제조에 유리하게 사용될 수 있다는 것을 발견하게 되었다.

특정 보유계에 있어서 양이온성 폴리아크릴아미드 대신에 사용되는 조성물 A는 상기 보유를 개선할 뿐만 아니라 형성되는 플루팅 종이의 물리적 특성들 (특히 CMT 지수 및 뮐렌(Muellen) 지수)도 상당히 개선하는 것으로 발견되었다.

동일한 조성물 A는 게다가 제지 용수 도관에 존재하는 문제가 되는 물질을 줄이기 위한 첨가제로서 특히 유용한 것으로 증명되었다. 0.1% (섬유상 물질의 중량에 대해 건조/건조)의 비율로 사용되는 조성물 A는 특히 웨트-엔드 첨가제로서 통상적으로 사용되는 양이온성 전분의 효능을 개선할 수 있었는데, 상기 효능은 "화학적/열적/기계적" 유형의 펄프로 주로 구성된 섬유상 조성물에 바람직하지 못한 다양한 음이온성 물질이 존재하는 것에 의해 저하되었다.

상기 조성물 A는, 종래의 웨트-엔드 첨가제의 도입량을 상당히 줄이는 것에 의해, 즉 대략 14% 줄여서, 전체 (그러므로 통상적인 웨트-엔드 첨가제를 포함) 보유 및 충전제 단독의 보유 또는 섬유 단독의 보유 모두를 상당히, 즉 5 % 이상 내지 10% 증가시킬 수 있었다.

Claims (17)

1. -10 % 이상, 바람직하게는 10 내지 50 %의 건조 물질,

   -T 시험에 따라서 측정 시, 200 mPa.s 초과 내지 1000 mPa.s 이하의 점도,

   -0.6 % 이상 내지 1.4 % 이하의 총 질소량 (이들 백분율은 조성물의 건조 중량에 대한 건조 중량으로 표현됨),

   -9 미만, 바람직하게는 3.5 내지 8.5의 pH를 나타내는 것을 특징으로 하는, 양이온성 액체 전분 조성물.
2. 제1항에 있어서, T 시험에 따라서 측정 시에, 250mPa.s 이상 내지 950mPa.s이하의 점도를 나타내는 것을 특징으로 하는, 양이온성 액체 전분 조성물.
3. 제2항에 있어서, T 시험에 따라서 측정 시에, 275mPa.s 이상 내지 930mPa.s 이하의 점도를 나타내는 것을 특징으로 하는, 양이온성 액체 전분 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 0.7% 이상 내지 1.3% 이하의 총 질소량을 나타내는 것을 특징으로 하는, 양이온성 액체 전분 조성물.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 3.5 내지 7.5, 특히 4 내지 7의 pH를 나타내는 것을 특징으로 하는, 양이온성 액체 전분 조성물.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상의 폴리올, 바람직하게는 1종 이상의 당류 성질의 폴리올을 포함하는 것을 특징으로 하는, 양이온성 액체 전분 조성물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 60 ℃ 미만, 바람직하게는 50 ℃ 이하, 특히 10 ℃ 내지 40 ℃의 온도를 나타내는 것을 특징으로 하는, 양이온성 액체 전분 조성물.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 양이온성 전분 조성물의, 제지 또는 보드 제조용 첨가제, 및 제지 또는 보드 제조 공정으로부터 형성될 수 있거나 형성되지 않을 수 있는 공정 용수 처리용 또는 상기 첨가제 제조용 첨가제로 구성된 군으로부터 선택되는 첨가제로서의 용도.
9. 제8항에 있어서, 첨가제가 웨트-엔드(wet-end) 첨가제, 용수 도관에 존재하고(존재하거나) 제지 관련 또는 비관련 공정 장치 중에 보유된 문제가 되는 물질을 줄이기 위한 첨가제, 종이 또는 보드의 내부 또는 외부 처리를 위해 사용되는 사이징제(sizing agent) 조성물 제조용 첨가제, 종이 또는 보드의 크레핑(creping), 표면 처리 또는 코팅용 조성물 제조용 첨가제, 또는 광학적 증백제, 충전제, 안료, 알루미늄 염, 콜로이드상 실리카, 염료 및(또는) 합성 중합체를 포함하는 조성물 제조용 첨가제로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 용도.
10. 제9항에 있어서, 상기 첨가제가 알케닐숙신산 및 유도체, 특히 그의 염 및 무수물, 알킬케텐 이량체 및 유도체, 로진 및 유도체, 알데히드 알킬 아세탈, 알킬 이소시아네이트, 합성 (공)중합체 및 상기 생성물 중 임의의 2종 이상의 임의의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 생성물을 포함하는 사이징제 조성물을 제조하기 위한 것임을 특징으로 하는, 용도.
11. 제10항에 있어서, 상기 첨가제가 알케닐숙신산 무수물 (ASA)을 포함하는 사이징제 조성물의 제조를 위한 것임을 특징으로 하는, 용도.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양이온성 액체 전분 조성물을 미리 희석해서 그의 건조 물질을 0.5 내지 9 %, 바람직하게는 1 내지 7 %의 수치로 저하시키는 것을 특징으로 하는, 용도.
13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 임의로 희석된 양이온성 전분 조성물이 200 mg/l 이상, 특히 250 내지 1000 mg/l의 칼슘 이온 함량을 나타내는 섬유상 조성물과 접촉되거나 접촉되기 위한 것임을 특징으로 하는, 용도.
14. 제9항에 있어서, 첨가제가 휴지 제조를 위한 것임을 특징으로 하는, 용도.
15. 제9항에 있어서, 첨가제가 표면 처리 종이 또는 코팅 종이 제조를 위한 것임을 특징으로 하는, 용도.
16. 제9항에 있어서, 첨가제가 골판지 제조를 위한 것임을 특징으로 하는, 용도.
17. 제9항에 있어서, 첨가제가 제지 용수 도관에 존재하는 문제가 되는 물질을 줄이기 위한 첨가제인 것을 특징으로 하는, 용도.