KR20060117942A - 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키기 위한 첨가제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 데 유용한 신규한 제지용 조성물, 제지 공정 동안 소정의 인산 에스테르를 섬유 펄프에 첨가하여 종이 린팅 및 분진을 감소시키는 방법, 및 종이에서 린팅 및 분진 발생을 감소시키기 위한 인산 에스테르를 포함하는 신규한 첨가제 조성물에 관한 것이다.
제지용 첨가제, 린팅 발생 감소제, 분진 발생 감소제, 인산 에스테르, 중화 인산 에스테르.
Description
본 출원은 2003년 10월 8일자로 출원된 미국 가출원 제60/509,22호의 35 USC 119(e)하의 이점을 청구한다.
본 발명은 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키는 데 유용한 제지용 조성물, 제지 공정 동안 소정의 인산 에스테르를 섬유 펄프에 첨가하여 종이 린팅 및 분진을 감소시키는 방법, 및 이와 같이 사용된 신규한 첨가제 조성물에 관한 것이다.
린팅 및 분진 발생은 종이 표면에서의 섬유 방출과 관련된다. 이는, 종이 제조시의 건조 단계에서와 인쇄 설비와 같은 종이를 취급하는 데 사용되는 기계 및 장치에서 문제가 된다. 예를 들면, 인쇄하는 동안 종이 표면으로부터 제거된 섬유는 블랭킷, 플레이트 및 롤러와 같은 인쇄기 부품 위에 섬유를 축적시킨다. 린팅 및 분진 방생은 일부 인쇄기에서는 심각한 문제가 될 수 있다: 섬유가 잉크 전달을 간섭하고, 블랭킷을 세척하기 위한 인쇄기 중단으로 비용이 소요된다.
린팅 및 분진 발생을 감소시키기 위해, 기계적 방법 및 화학적 첨가제가 통상적으로 사용된다. 예를 들면, 건조기 실린더 상의 테플론(Teflon)R 코팅은 상부의 섬유 침착을 현저하게 감소시키나, 테플론이 절연재이기 때문에 열전달도 감소 시킨다. 더욱이, 스크래치에 민감하고 급속하게 불량해진다. 인쇄하는 동안, 수량을 증가시키고 인쇄 속도 또는 블랭킷을 감소시켜도 분진 및 린팅 발생이 감소되지만, 이 경우 생산 수준도 감소된다. 린팅 및 분진 발생 물제를 해결하기 위해, 미국 특허 제6,398,912호는 전분으로부터 제조된 첨가제를 기술하는 한편, 미국 특허 제6,565,646호는 점토로부터 제조된 첨가제를 기술한다. 이들 공지된 용액에도 불구하고, 종이 분진 및 린팅은 여전히 심각한 문제로 남아 있으며, 새로운 제지용 첨가제가 여전히 요구된다.
본 발명의 목적은, 종이 분진 및 린팅 발생을 감소시키는 새로운 제지용 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 웹 형성 전에 섬유 펄프와 함께 제형화되는 하나 이상의 인산 에스테르를 포함하는 제지용 린팅 감소 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 슬라이드 각도(slide angle) 뿐만 아니라 종이 보존 및 배출에 영향을 미치지 않을 새로운 제지용 린팅 감소 첨가제 조성물을 제공하는 것이다.
이러한 목적 및 기타 목적은, 제지용으로 사용되어 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는, 인산 에스테르를 포함하는 종이 펄프 조성물을 제공함으로써 달성된다. 본 발명에 따르는 첨가제 조성물은 웹 형성 전에 섬유 펄프에 첨가되어 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 인산 에스테르를 포함한다. 본 발명의 인산 에스테르 성분은 인산 또는 알콜 포스페이트의 유기 에스테르로도 불릴 수 있으며, 알칼리 또는 알칼리 토금속으로부터 유도된 아민 또는 염기로 중화될 수 있다. 이 러한 인산 에스테르 또는 중화된 인산 에스테르는 계면활성제 및 기타 용도로서 사용되도록 시판 중이다.
본 발명의 또 다른 양태는, 웹 형성 전에 섬유 펄프에 본 발명의 인산 에스테르 또는 중화된 인산 에스테르를 첨가함을 포함하는, 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 방법을 포함한다.
또한, 본 발명의 인산 에스테르를 함유하는 조성물, 즉 본 발명의 첨가제 조성물을 웹 형성 전에 섬유 펄프에 첨가함을 포함하는, 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 또 다른 방법이 제공된다.
본 발명에 따라서, 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키기 위해, 하나 이상의 인산 에스테르와 섬유 펄프를 포함하는 조성물이 웹 형성 전에 제조된다. 당해 인산 에스테르는 종이 섬유를 고정시키기 위한 계면활성제로서 화학식 I 또는 화학식 II를 갖는다.
위의 화학식 I 및 II에서,
R1은 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 -NR2R3 또는 -OH에 의해 치환된 탄소 수 2 내지 24의 알킬 쇄, 또는 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 -NR2R3 또는 -OH에 의해 치환되고 쇄 중간에 하나 이상의 그룹 >NR2 또는 -O-이 개입되어 있는 탄소수 2 내지 24의 알킬 쇄[여기서, R2 및 R3은 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 8의 알킬 쇄 또는 하나 이상의 -OH 그룹에 의해 치환된 탄소수 2 내지 6의 알킬 쇄이다]이고,
Z는 각각 독립적으로 H, 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 -NR2R3 또는 -OH에 의해 치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬 쇄, 또는 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 -NR2R3 또는 -OH에 의해 치환되고 쇄 중간에 하나 이상의 그룹 >NR2 또는 -O-이 개입되어 있는 탄소수 1 내지 24의 알킬 쇄[여기서, R2 및 R3은 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 8의 알킬 쇄 또는 하나 이상의 -OH 그룹에 의해 치환된 탄소수 2 내지 6의 알킬 쇄이다]이거나,
그룹 Z 중의 하나와 R1은 그룹 G에 의해 연결되어[-R1-G-Z-], 연합하는 산소 및 인 원자와 함께, 탄소수 2 내지 8의 5원 내지 12원 헤테로사이클릭 환[여기서, G는 직접 결합, 산소 원자 또는 N-R2(여기서, R2는 위에서 정의한 바와 같다)이다]을 형성하고,
M+은 H, 아미노 양이온, 또는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속 양이온이다.
본 발명에 따르는 인산 에스테르는, 예를 들면,
R1이 탄소수 4 내지 18의 알킬 쇄이고,
Z가 각각 독립적으로 H, 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 -NR2R3 또는 -OH에 의해 치환된 탄소수 1 내지 18의 알킬 쇄, 또는 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 NR2R3 또는 -OH에 의해 치환되고 쇄 중간에 하나 이상의 그룹 >NR2 또는 -O-이 개입되어 있는 탄소수 1 내지 18의 알킬 쇄[여기서, R2 및 R3은 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 8의 알킬 쇄 또는 하나 이상의 -OH 그룹에 의해 치환된 탄소수 2 내지 6의 알킬 쇄이다]이거나,
M+은 H, 아미노 양이온, 또는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속 양이온인 화학식 I 또는 화학식 II의 화합물이다.
예를 들면, R1이 탄소수 4 내지 18의 알킬 쇄이고, Z가 H 또는 탄소수 4 내지 18의 알킬 쇄이고, M+이 H, 탄소수 4 내지 18의 알킬 쇄 또는 아미노 양이온인 화학식 I 또는 화학식 II의 화합물이다.
예를 들면, R1이 탄소수 4 내지 18의 알킬 쇄이고, Z가 H 또는 탄소수 4 내지 18의 알킬 쇄이고, M+이 H 또는 아미노 양이온인 화학식 I 또는 화학식 II의 화합물이다.
R1과 Z가 그룹 G에 의해 연결된 경우, 당해 헤테로사이클은, 예를 들면, 다 음 화학식 A의 화합물이다.
위의 화학식 A에서,
n 및 m은 각각 독립적으로 1 내지 4이며, 지정된 메틸렌 그룹의 수를 나타내고,
G는 직접 결합이거나 -NH-, -NR2 또는 -O-로 이루어진 그룹(여기서, R2는 위에서 정의한 바와 같다)으로부터 선택되고,
M은 H 또는 암모늄 양이온이다.
예를 들면, n 및 m은 둘 다 2 또는 3이고, G는 -NY-(여기서, Y는 H, 하이드록시에틸 또는 하이드록시프로필이다)이고, M은 H 또는 암모늄 양이온이다.
알킬 쇄는 소정의 탄소원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄이고, 예를 들면, 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, 2급-부틸, 3급-부틸, n-헥실, n-옥틸, 2-에틸헥실, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, n-트리데실, n-테트라데실, n-헥사데실 또는 n- 옥타데실이다.
질소 양이온의 예는 다음과 같다:
▶ 치환되지 않은 암모늄;
▶ 모노-, 디- 또는 트리-C1 -4 알킬암모늄, 3-프로필암모늄, 이소프로필암모늄, 부틸암모늄, 2급-부틸암모늄, 이소부틸암모늄, 1,2-디메틸프로필암모늄, 디메틸암모늄, 디에틸암모늄, 디프로필암모늄, 디이소프로필암모늄, 디부틸암모늄, 디이소부틸암모늄, 디-2급-부틸암모늄, N-메틸-N-부틸암모늄 또는 N-에틸-N-부틸암모늄, 트리메틸암모늄, 트리에틸암모늄, 트리프로필암모늄, 트리부틸암모늄, N,N-디메틸에틸암모늄, N,N-디메틸이소프로필암모늄;
▶ C1 -4 알콕시-C1 -4 알킬암모늄, 예를 들면, 2-메톡시에틸암모늄, 비스(2-메톡시에틸)- 암모늄, 3-메톡시프로필암모늄 또는 에톡시프로필암모늄;
▶ 모노-, 디- 또는 트리-(하이드록시-C1 -4 알킬)암모늄, 예를 들면, 모노-, 디- 또는 트리-에탄올암모늄, 모노-, 디- 또는 트리-프로판올암모늄, 모노-, 디- 또는 트리-이소프로판올암모늄, N-메틸- 또는 N,N-디메틸-에탄올암모늄, -프로판올암모늄 또는 -이소프로판올암모늄, N-메틸- 디에탄올암모늄, -디프로판올암모늄 또는-디이소프로판올암모늄, N-에틸- 디에탄올암모늄, -디프로판올암모늄 또는 -디이소프로판올암모늄, N-프로필- 디에탄올암모늄, -디프로판올암모늄 또는 -디이소프로판올암모늄.
예를 들면, 당해 질소 양이온은, 치환되지 않은 암모늄, 디에탄올암모늄, 트리에탄올암모늄, 디프로판올암모늄, 트리프로판올암모늄, 디이소프로판올암모늄 또는 트리이소프로판올암모늄이다.
본 발명의 조성물에서 당해 인산 에스테르 또는 당해 인산 에스테르의 혼합 물은, 제조된 종이 1톤당 약 0.01 내지 약 5kg의 양으로 존재한다. 예를 들면, 당해 인산 에스테르는 제조된 종이 1톤당 약 0.01 내지 약 2kg의 양으로 존재한다. 예를 들면, 당해 인산 에스테르는 제조된 종이 1톤당 약 0.01 내지 약 1kg의 양으로 존재한다.
"제조된 종이 1톤"이라는 용어는, 표준 제지방법에서 공정 단계들의 완결시 섬유 펄프 조성물로부터 궁극적으로 제조된 종이 1미터톤을 지칭한다.
당해 인산 에스테르는 또한 암모늄 또는 금속 양이온을 형성하는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속으로부터 유도된 염기 또는 아민으로 중화될 수도 있다. 예를 들면, 당해 인산 에스테르는 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디프로판올아민 또는 트리프로판올아민으로 중화될 수 있다. 과량의 아민, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염기가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 왁스 입자들을 포함할 수 있다. 왁스는 또한 종이 분진 및 린팅 발생을 감소시키나 인산 에스테르에는 미치지 못한다. 왁스 입자들은 무기질 왁스(예: 슬랙 왁스 또는 정제된 파라핀) 또는 폴리에틸렌 합성 악스로부터 유래할 수 있다. 존재하는 경우, 당해 왁스는 왁스 대 인산 에스테르의 중량비가 0.1:1 내지 9:1 범위이도록 존재한다. 예를 들면, 당해 왁스는 왁스 대 인산 에스테르의 중량비가 1:1 내지 6:1 범위이도록 존재한다. 예를 들면, 당해 왁스는 왁스 대 인산 에스테르의 중량비가 2:1 내지 5:1 범위이도록 존재한다. 당해 조성물이 왁스 입자들을 함유하는 경우, 당해 왁스는 섬유 펄프에 첨가하기 전에 적합한 장치 속에서 인산 에스테르 및 기타 적합한 제형화 물질과 함께 균질화된 다. 균질화 공정은 왁스 입자 크기가 100㎛ 이하가 되어 유화될 때까지 수행된다. 입자 크기는 유액을 안정화시키고 섬유 펄프 속에 활성 린팅 및 분진 발생 감소제를 잘 분산시키는 데 있어서 중요하다.
본 발명의 조성물은 전분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 당해 전분은 감자 전분, 타피오카 전분 및 옥수수 전분으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 존재하는 경우, 당해 전분은 전분 대 인산 에스테르의 중량비가 0.1:1 내지 9:1 범위이도록 존재한다. 예를 들면, 당해 전분은 전분 대 인산 에스테르의 중량비가 1:1 내지 6:1 범위이도록 존재한다. 예를 들면, 당해 전분은 전분 대 인산 에스테르의 중량비가 1:1 내지 3:1 범위이도록 존재한다. 이는 감자, 타피오카 또는 옥수수 전분으로 이루어질 수 있다. 첨가제에 첨가된 전분은, 음이온성인 펄프 섬유에 대한 첨가제의 접착성을 촉진시킬 수 있도록 양이온성일 수 있다.
당해 조성물은 또한 리그노설페이트를 포함할 수 있다. 존재하는 경우, 당해 리그노설페이트는 리그노설페이트 대 인산 에스테르의 중량비가 0.1:1 내지 6:1 범위이도록 존재한다. 예를 들면, 당해 리그노설페이트는 리그노설페이트 대 인산 에스테르의 중량비가 1:1 내지 3:1 범위이도록 존재한다. 이는 암모늄 리그노설페이트 및 나트륨 리그노설페이트로 이루어질 수 있다. 당해 리그노설페이트는 유액 안정성을 유지시키고 섬유 펄프 속에서 첨가제가 잘 분산되도록 한다.
제지 공정에서 통상적인 기타 성분들이 본 발명의 인산 에스테르 및 섬유 펄프 조성물에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 당해 조성물은 곰팡이 형성을 방지하게 위해 통상적으로 사용되는 유액 속에 소량의 살생물제를 포함할 수도 있다.
최종적으로, 전분을 함유하거나 함유하지 않는 당해 조성물은 양이온성, 중성 또는 음이온성일 수 있다. 본 발명의 조성물의 인산 에스테르 및 기타 성분은 웹 형성 전에 섬유 펄프에 첨가된다.
본 발명은 또한,
화학식 I 또는 화학식 II의 인산 에스테르(1) 약 5 내지 약 50%,
물(2) 약 40 내지 약 95중량%,
왁스(3) 약 0 내지 약 50중량%,
전분(4) 약 0 내지 약 50중량%,
리그노설페이트(5) 약 0 내지 약 30중량% 및
살생물제(6) 약 0 내지 약 3중량%를 포함하는, 종이 제조시 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 데 유용한 첨가제 조성물을 제공한다.
예를 들면, 당해 첨가제 조성물은,
화학식 I 또는 화학식 II의 인산 에스테르(1) 약 5 내지 약 50%,
물(2) 약 40 내지 약 90중량%,
왁스(3) 약 5 내지 약 30중량%,
전분(4) 약 0 내지 약 50중량%,
리그노설페이트(5) 약 0 내지 약 30중량% 및
살생물제(6) 약 0 내지 약 3중량%를 포함한다.
예를 들면, 당해 첨가제 조성물은,
화학식 I 또는 화학식 II의 인산 에스테르(1) 약 5 내지 약 50%,
물(2) 약 40 내지 약 90중량%,
왁스(3) 약 0 내지 약 50중량%,
전분(4) 약 5 내지 약 50중량%,
리그노설페이트(5) 약 0 내지 약 30중량% 및
살생물제(6) 약 0 내지 약 3중량%를 포함한다.
예를 들면, 당해 첨가제 조성물은,
화학식 I 또는 화학식 II의 인산 에스테르(1) 약 5 내지 약 50%,
물(2) 약 40 내지 약 90중량%,
왁스(3) 약 0 내지 약 50중량%,
전분(4) 약 0 내지 약 50중량%,
리그노설페이트(5) 약 5 내지 약 30중량% 및
살생물제(6) 약 0 내지 약 3중량%를 포함한다.
당해 첨가제 조성물은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속으로부터 유도된 염기 또는 아민으로 중화될 수 있다. 예를 들면, 당해 첨가제는 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디프로판올아민 또는 트리프로판올아민으로 중화된 조성물일 수 있다. 과량의 아민, 알칼리 또는 알칼리 토금속 염기가 사용될 수 있다.
첨가제 조성물이 왁스 입자를 함유하는 경우, 당해 왁스는 섬유 펄프에 첨가하기 전에 적합한 장치 속에서 인산 에스테르 및 기타 적합한 제형화 물질과 함께 균질화된다. 균질화 공정은 왁스 입자 크기가 100㎛ 이하가 되어 유액이 수득될 때까지 수행된다. 입자 크기는 유액을 안정화시키고 섬유 펄프 속에 활성 린팅 및 분진 발생 감소제를 잘 분산시키는 데 있어서 중요하다.
당해 첨가제 조성물은 양이온성, 중성 또는 음이온성일 수 있고, 바람직하게는 펄프 섬유에 대한 첨가제의 접착을 촉진시키기 위해 양이온성이다.
당해 첨가제 조성물은, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 약 0.05 내지 5kg의 양으로 섬유 펄프에 첨가된다. 예를 들면, 당해 첨가제는 제조된 종이 1톤당 0.2 내지 1kg의 투입량으로 첨가된다.
본 발명은 또한 웹 형성 전에 섬유 펄프 및 상술한 인산 에스테르 또는 중화 인산 에스테르를 포함하는 조성물(당해 조성물에서 인산 에스테르는, 제조된 종이 1톤당 약 0.01 내지 약 5kg의 양으로 첨가된다)을 제조하는 단계를 포함하여, 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 방법을 제공한다. 예를 들면, 당해 인산 에스테르는 약 0.01 내지 2kg의 양으로 첨가된다. 예를 들면, 당해 인산 에스테르는 제조된 종이 1톤당 약 0.01 내지 1kg의 양으로 첨가된다. 상기 조성 이외의 성분들도 첨가될 수 있다.
또한, 제지 공정에서 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 방법은, 웹 형성 전에, 상술한 바와 같은 인산 에스테르를 포함하는 미리 형성된 첨가제 조성물로서 당해 인산 에스테르 성분을 섬유 펄프에 첨가함으로써 수행할 수도 있다. 당해 첨가제 조성물은, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 약 0.05 내지 약 5kg의 양으로 섬유 펄프에 첨가된다. 예를 들면, 당해 첨가제는 제조된 종이 1톤당 0.2 내지 1kg의 투입량으로 첨가된다.
이제, 본 발명은 후술되는 비제한적 실시예에 의해 설명될 것이다. 다음 실시예에서 모든 %는 기술되는 방법에서 제조되는 혼합물의 총 중량을 기준으로 하는 중량%이다. 본 명세서에서 모든 비, % 및 투입량은 기재된 범위를 조금 벗어나는 농도도 포함할 수 있도록 "약" 또는 "대략"이라는 용어를 수반하였음을 이해해야 한다.
다음 실시예의 인산 에스테르는 인산으로부터 유도된 에스테르의 혼합물 및 시판 중인 알킬 알콜 혼합물, 주로 화학식 I, II 및 III의 C8 및 C10 알킬 알콜의 혼합물이고, 화학식 I 및 II의 화합물은 함께 당해 에스테르 혼합물의 90% 이상을 구성한다.
위의 화학식 III, IV 및 V에서,
x, y 및 z 는 2 내지 16이고, 존재하는 메틸렌 단위의 수를 나타낸다.
다음 실시예에서 "중화된 인산 에스테르"라는 용어는 상기 인산 에스테르의 혼합물을 디에탄올아민으로 중화시켜 수득한 혼합물을 지칭한다.
실시예
1
실험실에서, 본 발명에 따르는 인산 에스테르 함유 조성물의 성능을 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 데 통상적으로 사용되는 시판 첨가제를 함유하는 섬유 펄프 조성물의 성능과 비교한다.
몇 가지 섬유 펄프 조성물을 다양한 조성, 농도 및 투입량의 상술한 중화된 인산 에스테르 및 시판 린팅 감소제와 함께 웹 형성 전에 제조한다. 시판 첨가제는 제조된 종이 1톤당 1kg의 양으로 첨가하고, 중화된 인산 에스테르는 시판 활성 물질의 약 1/2의 농도로 첨가된다. 종이 시트를 제조하고, 방출된 섬유 %를 보호 테이프(5126 C, 제조원: 3MTM)와 린팅용 캅트라(Kaptra) 측정 장치로 측정한다.
조성물, 섬유 펄프 이외의 추가 성분
방출된 섬유%
중화된 인산 에스테르 11.8
시판 중인 양이온성 왁스 유액 A 11.8
시판 중인 양이온성 왁스 유액 B 11.2
시판 중인 양이온성 전분계 첨가제 15.0
결과를 살펴보면, 중화된 인산 에스테르가 투입량의 절반만 투입되어도 동일한 성능이 수득됨을 확인할 수 있다.
실시예
2
실험실에서, 몇 가지 섬유 펄프 조성물을 다양한 조성, 농도 및 투입량의 린팅 감소제와 함께 웹 형성 전에 제조한다. 본 발명에 따르는 조성물의 성능을 시판 첨가제를 사용하여 제조된 조성물의 성능과 비교한다. 각각의 조성물에 대해, 1.2g의 경질 시트를 표백 기계 처리된 펄프, 크라프트 펄프 및 잉크제거된 펄프의 혼합물로부터 제조된다. 방출된 섬유의 %는 보호 테이프(5126 C, 제조원: 3MTM)와 린팅용 캅트라 측정 장치로 각각의 핸드셋 상에서 측정된다. 본 발명의 4개의 샘플을 시험하였다.
샘플 1은, 중화 인산 에스테르 10%, 양이온성 옥수수 전분 30% 및 물 60%의 혼합물 A를, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 당해 혼합물 A 1kg의 투입량으로 첨가하여 제조한다.
샘플 2는, 중화 인산 에스테르 10%, 슬랙 왁스 40% 및 물 50%의 혼합물 B를, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 당해 혼합물 B 1kg의 투입량으로 첨가하여 제조한다.
샘플 3은, 중화 인산 에스테르 20%, 슬랙 왁스 24% 및 물 56%의 혼합물 C를, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 당해 혼합물 C 1kg의 투입량으로 첨가하여 제조한다.
샘플 4는, 중화 인산 에스테르 20%, 슬랙 왁스 24%, 리그노설페이트 6% 및 물 50%의 혼합물 D를, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 당해 혼합물 D 0.75kg의 투입량으로 첨가하여 제조한다.
비교용 샘플은, 시판 양이온성 전분계 첨가제를, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 당해 첨가제 1kg의 투입량으로 첨가하여 제조한다.
상기 데이타로부터, 본 발명의 조성물이 시판 첨가제를 함유하는 조성물에 비해 성능이 보다 우수함을 알 수 있다. 가장 우수한 성능, 즉 방출된 섬유 %가 가장 낮은 것은 조성물 중에 인산 에스테르의 농도가 가장 높은 경우 수득된다.
실시예
3
섬유 펄프에 첨가된 본 발명의 인산 에스테르의 투입량을 몇 가지로 다양하 게 한 경우 종이 보존율 및 배출과 슬라이드 각도를 측정하기 위한 시험이 실험실에서 이루어진다. 표 1은 중화 인산 에스테르를 함유한 경우과 함유하지 않은 경우 종이 보존율 및 배출에 대해 수득한 결과를 요약한 것이다.
중화 인산 에스테르 10%, 슬랙 왁스 30% 및 물 60%를 함유하는 혼합물 E가 제조되었다.
시험 A의 샘플은 첨가제를 함유하지 않으며, 시험 B의 샘플에는 혼합물 E가 제조된 종이 1톤당 0.25kg의 투입량으로 첨가되었고, 시험 C의 샘플에는 혼합물 E가 제조된 종이 1톤당 0.5kg의 투입량으로 첨가되었고, 시험 D의 샘플에는 혼합물 E가 제조된 종이 1톤당 0.75kg의 투입량으로 첨가되었다. 각각의 샘플에, 대규모 설비에서 제지기의 실제 보존 시험의 구성분인 3개의 제품을 함유한다: 제조된 종이 1톤당 500g의 양이온성 중합체 유액, 제조된 종이 1톤당 300g의 PEO 성능을 개선시키는 보조제, 및 제조된 종이 1톤당 50g의 보존 및 배출을 개선시키기 위한 비이온성 중합체(폴리에틸렌 옥사이드, PEO). 이들 파라미터는 4개의 시험을 수행하는 동안 일정하게 유지시킨다. 데이타로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 배출 시간은 본 발명의 첨가제를 첨가하는 경우 단축되는 반면, 보존율은 일정하게 유지된다.
마찰계수 시험은 표준 방법 탑피(Tappi) T 815를 사용하여 수행하였다. 첨가제를 사용하지 않은 경우, 시판 양이온성 전분계 첨가제를 제조된 종이 1톤당 0.5g의 투입량으로 사용한 경우, 그리고 혼합물 E를 제조된 종이 1톤당 0.5g의 투입량으로 사용한 경우 동일한 슬라이드 각도가 수득된다.
펄프 섬유 조성물
슬라이드 각도
첨가제 비첨가 31°
제조된 종이 1톤당 5g의
시판 중인 양이온성 전분 30°
제조된 종이 1톤당 5g의 혼합물 E 34°
실시예
4
본 발명의 조성물을 사용한 경우와 사용하지 않은 경우 방출된 섬유 %를 측정하기 위한 시험을 대규모 설비에서 수행하였다. 실시예 3으로부터의 혼합물 E를 웹 형성 전에 다양한 투입량으로 표준 대규모 설비 작동 동안 대규모 설비 섬유 펄프에 첨가된다. 방출된 섬유 %는 실시예 1에서와 같이 측정된다. 최적의 성능은 최고 투입량에서, 즉 제조된 종이 1톤당 0.4kg의 투입량에서 수득된다. 특정 제품의 동일한 투입량에서 수득된 결과의 편차는 대규모 설비 내부의 물 재순환에 의해 야기된다. 재순환된 물은 투입량에 영향을 미치는 첨가제의 나머지 부분을 차지한다.
실시예
5
본 발명의 인산 에스테르의 조성물을 첨가함으로써 린팅 발생을 감소시키는 방법은 대규모 설비에서 추가로 설명된다.
실시예 3으로부터의 혼합물 E에 방부제로서 이소티아졸린 살생물제 0.01중량%를 첨가하여 혼합물 F를 제조하였다.
종이 롤을 표준 대규모 설비 작동을 사용하여 제조한다. 시판 양이온성 왁스 함유 린팅 감소제는 웹 형성 전에 1분당 100mL의 속도로 펄프 섬유 슬러리에 첨 가된다. 혼합물 F 역시 동일한 속도에서 섬유 펄프 슬러리에 첨가하였다. 혼합물 F를 또한 첨가하여, 제조된 종이 1톤당 0.5kg의 농도로 혼합물 F를 포함하는, 즉 제조된 종이 1톤당 중화 인산 에스테르 0.05kg을 포함하는 섬유 펄프 조성물을 형성시킨다.
혼합물 F를 사용하는 시험 후, 시판 양이온성 왁스 함유 첨가제를 첨가하는 시험을 수행한다.
종이 롤을 제조하고, 방출된 섬유 %를 보호 테이프(5126 C, 제조원: 3MTM)와 린팅용 캅트라 측정 장치로 측정한다.
첨가제
투입량
상부면 린팅 발생%(평균 3회 측정)
시판 첨가제 100mL/분 1.05
혼합물 F 100mL/분 0.80
혼합물 F 제조된 종이 1톤당 0.5kg 0.55
시판 첨가제 100mL/분 1.05
실시예
6
본 발명의 인산 에스테르의 조성물을 첨가하여 린팅 발생을 감소시키는 방법은 상이한 대규모 설비에서 추가로 설명한다. 동일한 시판 양이온성 왁스를 함유하는 첨가제를 웹 형성 전에 350mL/분의 속도로 펄프 섬유 슬러리에 첨가한다. 혼합물 F 역시 동일한 속도로 섬유 펄프 슬러리에 첨가한다. 종이 롤을 제조하고, 방출된 섬유 %를 실시예 5에서와 같이 측정한다. 평균 3회 판독한 결과를 기록한 다.
첨가제
와이어쪽
린팅 발생%
펠트쪽
린팅 발생%
시판 양이온성 첨가제 0.78 0.78
혼합물 F 시행 1 0.53 0.62
혼합물 F 시행 2 0.60 0.63
혼합물 F 시행 3 0.47 0.61
본 발명은 바람직한 양태로 제한되지 않으며, 이에 대한 어떠한 형태의 변형도 첨부된 청구의 범위 내에서 본 발명에 포함됨을 이해해야 한다.
Claims (28)
- 제조된 종이 1톤당 약 0.01 내지 약 5kg의 화학식 I 또는 화학식 II의 하나 이상의 인산 에스테르와 섬유 펄프를 포함하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.화학식 IR1O[PO(OZ)]O-M+화학식 IIR1O[PO(OZ)]OZ위의 화학식 I 및 II에서,R1은 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 -NR2R3 또는 -OH에 의해 치환된 탄소수 2 내지 24의 알킬 쇄, 또는 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 -NR2R3 또는 -OH에 의해 치환되고 쇄 중간에 하나 이상의 그룹 >NR2 또는 -O-이 개입되어 있는 탄소수 2 내지 24의 알킬 쇄[여기서, R2 및 R3은 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 8의 알킬 쇄 또는 하나 이상의 -OH 그룹에 의해 치환된 탄소수 2 내지 6의 알킬 쇄이다]이고,Z는 각각 독립적으로 H, 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 -NR2R3 또는 -OH에 의해 치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬 쇄, 또는 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 -NR2R3 또는 -OH에 의해 치환되고 쇄 중간에 하나 이상의 그룹 >NR2 또는 -O-이 개입되어 있는 탄소수 1 내지 24의 알킬 쇄[여기서, R2 및 R3은 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 8의 알킬 쇄 또는 하나 이상의 -OH 그룹에 의해 치환된 탄소수 2 내지 6의 알킬 쇄이다]이거나,그룹 Z 중의 하나와 R1은 그룹 G에 의해 연결되어[-R1-G-Z-], 연합하는 산소 및 인 원자와 함께, 탄소수 2 내지 8의 5원 내지 12원 헤테로사이클릭 환[여기서, G는 직접 결합, 산소 원자 또는 N-R2(여기서, R2는 위에서 정의한 바와 같다)이다]을 형성하고,M+은 H, 아미노 양이온, 또는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속 양이온이다.
- 제1항에 있어서,R1이 탄소수 4 내지 18의 알킬 쇄이고,Z가 각각 독립적으로 H, 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 -NR2R3 또는 -OH에 의해 치환된 탄소수 1 내지 18의 알킬 쇄, 또는 치환되지 않거나 하나 이상의 그룹 -NR2R3 또는 -OH에 의해 치환되고 쇄 중간에 하나 이상의 그룹 >NR2 또는 -O-이 개입되어 있는 탄소수 1 내지 18의 알킬 쇄[여기서, R2 및 R3은 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 8의 알킬 쇄 또는 하나 이상의 -OH 그룹에 의해 치환된 탄소수 2 내지 6의 알킬 쇄이다]이거나,M+은 H, 아미노 양이온, 또는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속 양이온임을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제1항에 있어서,R1이 탄소수 4 내지 18의 알킬 쇄이고,Z가 H 또는 탄소수 4 내지 18의 알킬 쇄이고,M+이 H 또는 아미노 양이온임을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제1항에 있어서, M이 암모늄, 디에탄올암모늄, 트리에탄올암모늄, 디이소프로판올암모늄 및 트리이소프로판올암모늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 아미노 양이온임을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제1항에 있어서, 화학식 I 또는 화학식 II의 인산 에스테르가 과량의 아민 염기로 중화됨을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제1항에 있어서, 왁스 입자를 추가로 함유하며, 왁스 입자 대 인산 에스테르의 중량비가 약 0.1:1 내지 약 9:1의 범위임을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제6항에 있어서, 왁스가 무기 왁스, 슬랙 왁스 또는 정제된 파라핀 왁스 및 폴리에틸렌 합성 왁스로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제6항에 있어서, 균질화됨을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제6항에 있어서, 왁스 입자의 크기가 약 100㎛ 이하임을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제1항에 있어서, 전분을 추가로 함유하며, 전분 대 인산 에스테르의 중량비가 약 0.1:1 내지 약 9:1의 범위임을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제10항에 있어서, 전분이 감자 전분, 타피오카 전분 및 옥수수 전분으로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제10항에 있어서, 전분이 양이온성임을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제1항에 있어서, 리그노설페이트를 추가로 함유하며, 리그노설페이트 대 인산 에스테르의 중량비가 약 0.1:1 내지 약 6:1의 범위임을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제13항에 있어서, 리그노설페이트가 암모늄 리그노설페이트 및 나트륨 리그노설페이트로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제1항에 있어서, 유효량의 살생물제를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 종이 린팅(linting) 및 분진 발생을 감소시키기 위한 제지용 조성물.
- 제1항에 따르는 화학식 I 또는 화학식 II의 인산 에스테르(1) 약 5 내지 약 50%,물(2) 약 40 내지 약 95중량%,왁스(3) 약 0 내지 약 50중량%,전분(4) 약 0 내지 약 50중량%,리그노설페이트(5) 약 0 내지 약 30중량% 및살생물제(6) 약 0 내지 약 3중량%를 포함하는, 종이 제조시 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 데 유용한 첨가제 조성물.
- 제16항에 있어서, 왁스를 약 5% 이상 포함함을 특징으로 하는, 종이 제조시 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 데 유용한 첨가제 조성물.
- 제16항에 있어서, 전분을 약 5% 이상 포함함을 특징으로 하는, 종이 제조시 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 데 유용한 첨가제 조성물.
- 제16항에 있어서, 리그노설페이트를 약 5% 이상 포함함을 특징으로 하는, 종이 제조시 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 데 유용한 첨가제 조성물.
- 제16항에 있어서, 왁스가 무기 왁스, 슬랙 왁스 또는 정제된 파라핀 왁스 및 폴리에틸렌 합성 왁스로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 전분이 감자 전분, 타피오카 전분 및 옥수수 전분으로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 리그노설페이트가 암모늄 리그노설페이트 및 나트륨 리그노설페이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되 고, 왁스 입자의 크기가 100㎛ 이하이며, 균질화됨을 특징으로 하는, 종이 제조시 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 데 유용한 첨가제 조성물.
- 제16항에 있어서, 과량의 아민 염기를 첨가시켜 중화됨을 특징으로 하는, 종이 제조시 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 데 유용한 첨가제 조성물.
- 제16항에 있어서, 양이온성임을 특징으로 하는, 종이 제조시 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 데 유용한 첨가제 조성물.
- 제1항에 따르는 화학식 I 또는 화학식 II의 인산 에스테르를, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 약 0.01 내지 약 5kg의 양으로 섬유 펄프에 첨가하는 단계를 포함하는, 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 방법.
- 제23항에 있어서, 과량의 아민 염기를, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 약 0.01 내지 약 5kg의 양으로 섬유 펄프에 첨가하여 화학식 I 또는 화학식 II의 인산 에스테르를 중화시킴을 특징으로 하는, 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 방법.
- 제17항에 따르는 첨가제 조성물을, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 약 0.05 내지 약 5kg의 양으로 섬유 펄프에 첨가하는 단계를 포함하는, 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 방법.
- 제18항에 따르는 첨가제 조성물을, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 약 0.05 내지 약 5kg의 양으로 섬유 펄프에 첨가하는 단계를 포함하는, 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 방법.
- 제19항에 따르는 첨가제 조성물을, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 약 0.05 내지 약 5kg의 양으로 섬유 펄프에 첨가하는 단계를 포함하는, 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 방법.
- 제20항에 따르는 첨가제 조성물을, 웹 형성 전에, 제조된 종이 1톤당 약 0.05 내지 약 5kg의 양으로 섬유 펄프에 첨가하는 단계를 포함하는, 종이 린팅 및 분진 발생을 감소시키는 방법.
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