KR20070112162A - 종이 제조에 사용하기 위한 첨가제계 및 그의 사용방법 - Google Patents

종이 제조에 사용하기 위한 첨가제계 및 그의 사용방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20070112162A
KR20070112162A KR1020077020780A KR20077020780A KR20070112162A KR 20070112162 A KR20070112162 A KR 20070112162A KR 1020077020780 A KR1020077020780 A KR 1020077020780A KR 20077020780 A KR20077020780 A KR 20077020780A KR 20070112162 A KR20070112162 A KR 20070112162A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer
latex
additive system
paper
cationic
Prior art date
Application number
KR1020077020780A
Other languages
English (en)
Inventor
로버트 에이. 겔만
브라이언 왓슨 란손
Original Assignee
허큘레스 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 허큘레스 인코포레이티드 filed Critical 허큘레스 인코포레이티드
Publication of KR20070112162A publication Critical patent/KR20070112162A/ko

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/46—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/54—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/18—Reinforcing agents
    • D21H21/20—Wet strength agents
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/37—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. polyacrylates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D21H17/68—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments siliceous, e.g. clays

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명의 구체예는 양이온성 라텍스 및 음이온성 중합체를 포함하는 첨가제계; 및 모든 등급의 종이, 특히 인쇄 및 필기에 사용되는 등급의 종이에서 효과적인 것으로, 종이를 제조하기 위해서 첨가제계를 이용하는 방법에 관한 것이다.
양이온성 라텍스, 음이온성 중합체, 첨가제계

Description

종이 제조에 사용하기 위한 첨가제계 및 그의 사용방법{AN ADDITIVE SYSTEM FOR USE IN PAPER MAKING AND PROCESS OF USING THE SAME}
본 발명은 첨가제계, 및 충전제를 포함하는 종이의 제조시에 및 어떠한 충전제도 없이 종이를 제조할 때에 첨가제계를 사용하는 방법에 관한 것이다.
펄프 또는 목재 펄프는 목재의 섬유 또는 그 밖의 다른 식물 재료를 종이의 제조에 사용하기 위하여 분리시키는 방법의 결과물이다. 펄프를 제조하는 방법인 펄핑 (pulping)은 화학적 및/또는 기계적 수단을 포함할 수 있다.
기계적 펄핑은 목재를 원하는 크기의 섬유로 감소시키기 위한 분쇄 (grinding) 또는 유사한 물리적 방법을 이용한다. 기계적 방법은 목재로부터 특정의 화학적 구성성분을 선택적으로 제거하도록 디자인되지 않으며, 따라서 재료의 화학적 구성성분을 변화시키지 않는다. 기계적 방법의 예로는 스톤 분쇄된 목재의 경우와 같은 분쇄, 및 열기계적 펄핑이 포함된다.
이와는 반대로, 화학적 펄핑은 목재로부터 물질을 선택적으로 제거하여 셀룰로즈의 상대적 양을 증가시키는 것이다. 섬유 결합물질인 리그닌 및 헤미셀룰로즈 및 펙틴과 같은 가용성 폴리사카라이드가 화학적 펄핑방법에서 제거된다. 화학적 펄핑방법의 예로는 크래프트 (Kraft) 및 설파이트 방법이 포함된다.
추가로, 화학기계적 방법이라 불리는 화학적 수단과 기계적 수단을 조합한 펄핑방법이 다수 있다. 저온 소다 및 중아황산나트륨 방법을 포함하는 이들 방법은 목재의 화학적 전처리 후에 기계적 정제 (mechanical refining)를 수반하며, 목재-부재(wood-free) 펄프를 생성하지 못한다.
화학적 펄핑은 기계적 작용을 포함하지만, 주된 차이점은 특정의 화학적 잔기를 선택적으로 제거하는 화학적 반응의 주된 역할임을 주목하여야 한다. 펄핑에 대한 상세한 검토는 문헌 (PULP AND PAPER: Chemistry and Chemical Technology, Third Edition, J.P. Casey, ed., Wiley-Interscience, New York, 1980, Volume 1, Pages 161-631)에서 찾을 수 있다.
상술한 방법들은 생성된 종이의 특성에 영향을 미치도록 기계적으로 또는 화학적으로 조작될 수 있다. 그러나, 종이 그 자체도 또한 다양한 첨가제를 사용함으로써 그의 특성에 영향을 미치도록 조작될 수 있다.
종이는 일반적으로 100% 셀룰로즈 섬유로 이루어지지는 않으며, 특정한 성질을 제공하고/하거나 종이의 전반적인 원가를 감소시키기 위하여 다수의 첨가제를 함유할 수 있다. 이들 물질은 무기 또는 유기 성질의 것일 수 있다. 또한, 이들은 수용성, 수-팽윤성, 수-상용성 또는 수-불용성일 수 있다.
유기물질의 예로는 로진, 알킬케텐 이량체, 및 알케닐 석신산 무수물과 같은 호제 (sizing agent); 폴리아미도아민 에피클로로히드린 수지, 및 아크릴아미드의 공중합체와 같은 강도 첨가제 (strength additive); 및 아크릴아미드의 음이온성 또는 양이온성 공중합체와 같은 체류 및 배액 보조제가 포함될 수 있으나, 이들로 제한되지는 않는다. 염료 및 형광 증백제와 같은 다른 첨가제가 특정 등급의 종이에 사용된다.
무기물질에는 알루미나, 점토, 황산칼슘, 규조토, 실리케이트, 탄산칼슘, 실리카, 실리코알루미네이트, 탈크 및 이산화티탄과 같은 무기 조성물이 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다. 대부분의 충전제가 섬유보다 저렴하기 때문에 무기물질이 재료 원가의 감소를 제공하는 경우에 무기물질은 또한, 충전제로 사용된다.
섬유상 공급물에 대한 충전제를 포함한 거의 모든 물질의 첨가는 섬유 결합을 감소시킴으로써 종이 강도를 감소시킨다. 시트 (sheet)가 형성된 후에 건조되면 섬유-대-섬유 결합이 형성되며, 이것이 독특한 기계적 특성을 갖는 종이를 제공한다. 종이는 섬유 사이에 고도의 결합이 있지 않은 한은 제조될 수 없다. 이러한 섬유간 결합이 없는 종이는 특정 힘이 적용되면 해체될 수 있다. 종이 시트를 건조시키는 자연적인 결과로 형성된 섬유간 수소 결합은 두 개의 섬유 사이의 밀접한 물리적 접촉에 따라 좌우된다. 충전제, 특히 수용성이 아니며 이산분포 물리적 크기를 갖는 것과 같은 다른 물질의 첨가는 섬유들 사이의 접촉을 물리적으로 방지함으로써 섬유 대 섬유 회합을 방지하거나 그의 정도를 제한할 수 있다. 입자의 수가 증가함에 따라서, 섬유간 회합의 양은 감소한다. 예를 들어, 서로 부착하게 되는 두 개의 표면에 관하여 표면 사이의 접촉 면적은 부착의 강도를 결정한다. 따라서, 표면 사이의 접촉 면적이 크면 클수록 접착성 결합은 더 크다. 그러나, 모래와 같은 입자가 두 표면 사이에 존재하면, 두 표면 사이의 접촉의 전체 면적은 적어지게 됨으로써 강도의 감소가 야기된다.
따라서, 충전제의 존재는 특정한 특성의 증가를 제공할 수 있다. 충전제의 첨가는 또한, 인장강도 및 강직성 (stiffness)과 같은 주요 구조적 특징의 감소를 제공할 수 있으며, 따라서 이러한 해로운 영향은 그들의 사용을 제한한다.
발명의 요약
간략하게 기술하면, 본 발명의 구체예는 첨가제계, 및 충전제를 함유하는 종이뿐만 아니라 어떤 충전제도 함유하지 않는 종이를 제조하기 위한 제지방법에서의 그들의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 구체예의 다른 공정, 방법, 특징 및 이점은 이하의 도면 및 상세한 설명을 검토함으로써 본 기술분야에서 숙련된 전문가에게 명백하거나 명백하게 될 것이다. 이러한 추가의 공정, 방법, 특징 및 이점은 모두 본 발명의 설명에 포함되고, 본 발명의 범주 내에 포함되며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 보호되는 것으로 생각되어야 한다.
셀룰로즈 섬유 시트, 특히 종이 및 판지 (paperboard)의 제조는 일반적으로 1) 무기 광물성 증량제 또는 안료를 또한 함유할 수도 있는 셀룰로즈 섬유 (일명 펄프 또는 목재 펄프)의 수성 슬러리를 생성시키고; 2) 슬러리를 직물의 이동성 제지 와이어 (moving papermaking wire) 상에 침적시키고; 3) 물을 배액시킴으로써 슬러리의 고체 성분으로부터 시트를 형성시키는 것을 포함한다. 전술한 단계에 이어서 시트를 압착하고 건조시켜 물을 더 제거한다. 시트-형성 단계 (단계 3) 전에 종종 유기 및 무기 화학물질을 슬러리에 첨가하여 제지방법을 더 저렴하고, 더 빠르게 만들고/거나, 최종 종이 생성물에서 특정한 특성을 수득한다.
본 명세서에서 사용된 것으로, 용어 "종이" 및 "판지"는 본 발명에서 일반적으로 동등한 것으로 간주되며, 일반적으로 펄프 및 그 밖의 다른 물질의 수성 슬러리로부터 제조된 셀룰로즈 섬유의 부직 매트 (non-woven mats)를 나타낸다. 두가지 용어의 구별은 일반적으로 시트의 두께 또는 중량을 기준으로 하며, 더 두껍거나 무거운 시트를 판지 또는 보드 (board)로 부른다. 종이의 시트의 중량은 근량 (basis weight) 또는 평량 (grammage)라고 부른다.
본 발명의 구체예는 종이 제조를 위한 첨가제계 (또한, 본 명세서에서는 "CL/AP 시스템"으로도 불림) 및 종이를 제조하는 방법에서의 그의 용도에 관한 것이며, 여기에서 첨가제계는 모든 등급의 종이, 바람직하게는 인쇄 및 필기 (writing)에 사용되는 등급의 종이에서 효과적이다. 추가로, 특히 흥미로운 것은 화학적으로 펄핑되지 않은 목재로부터 유도된 어떤 분쇄된 목재 섬유 또는 그 밖의 다른 섬유도 함유하지 않는 자유 시트 (free sheet) 또는 목재-부재 시트로 불리는 종이 등급이다.
본 발명의 구체예는 양이온성 라텍스와 음이온성 중합체의 배합물을 포함하는 첨가제계에 관한 것이다. 일반적으로, 양이온성 라텍스와 음이온성 중합체는 각각 수성 매질 내에 함유되어 이들은 제지공정에 용액, 분산액 또는 에멀젼의 형태로 도입된다.
본 발명의 또 다른 구체예는 첨가제계의 구체예를 포함하는 종이 시트를 고려한다.
본 발명의 또 다른 구체예는
(a) 셀룰로즈 섬유의 수성 슬러리를 생성시키고;
(b) (i) 수성 슬러리에 양이온성 라텍스를 첨가하고, (ii) 수성 슬러리에 음이온성 중합체를 첨가하는 것을 포함하여 수성 시스템을 첨가하는 단계를 포함하여, 종이를 제조하는 방법이다.
본 발명의 구체예는 추가로 (c) 종이 시트를 형성하는 단계를 더 포함하는 상술한 방법을 고려한다.
일반적으로, 본 발명의 구체예는 고도로 충진된 (15 wt% 이상) 종이 시트가 예를 들어, 50% 미만까지의 충전제를 함유하는 시트의 경우와 유사한 물리적, 기계적 및 광학적 특성과 같은 특성을 나타내도록 하기 위하여 양이온성 라텍스와 음이온성 중합체의 배합물을 사용한다. 본 발명의 구체예는 충전제를 함유하지 않는 종이에 대해서 이용될 수 있지만, 충전제가 존재하는 경우에 그의 양은 최종 종이 시트의 약 5 wt% 내지 약 60 wt%의 범위, 바람직하게는 약 15 wt% 내지 약 50 wt%의 범위, 더욱 바람직하게는 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 범위, 가장 바람직하게는 약 25 wt% 내지 약 40 wt%의 범위이다.
일반적으로, 용어 "라텍스"는 수-불용성 중합체의 수성 분산액을 의미한다. 중합체는 단독중합체를 생성하는 단일의 단량체, 또는 공중합체를 생성하는 두 개 또는 그 이상의 상이한 단량체로 구성될 수 있다. 라텍스 물질은 일반적으로, 불용성 단량체를 일반적으로 계면활성제와 함께 물 중에 직경이 약 10,000 ㎚ 미만인 작은 입자로 유화시키고, 수용성 개시제를 사용하여 중합시키는 유화중합방법으로 제조된다. 생성된 생성물은 바람직하게는 직경이 약 50 ㎚ 내지 약 1000 ㎚인 미세 입자의 콜로이드성 현탁액이다. 라텍스 적용에는 접착제, 결합제, 코팅에서의 용도, 및 다른 물질의 고정화를 위한 개질제 (modifier) 및 지지물 (support)로서의 용도가 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 라텍스 화학에 대한 검토는 문헌 (Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Fourth Edition, Wiley-Interscience, New York, 1995, Volume 15, Pages 51-68)에서 찾을 수 있다.
라텍스 물질은 일반적으로, 종종 물질의 제조에 사용된 계면활성제 및 그 밖의 다른 첨가제의 결과인 유효 전하를 갖는다. 따라서, 유화제로 음이온성 계면활성제의 사용은 음이온성 라텍스를 제공할 것이다. 비-이온성 계면활성제가 또한 사용될 수도 있는데, 이에 의해서는 매우 작은 유효 전하를 갖거나 유효 전하를 갖지 않는 라텍스 입자가 제공된다. 하전된 작용기를 갖는 단량체는 라텍스 입자의 전체 전하에 기여할 수 있다. 본 발명의 구체예에서 사용하기 위한 라텍스는 일반적으로 양이온성 라텍스 물질이지만, 이러한 물질은 쉽게 입수할 수 없다. 따라서, 음이온성 라텍스 또는 비이온성 라텍스를 일반적으로 개질시켜 양이온성 라텍스를 형성시킨다. 그러나, 사전-제조된 양이온 라텍스가 상업적으로 생산 또는 수득될 수도 있으며, 이 경우에는 본 발명에 기술된 개질과정이 불필요할 수 있다.
음이온성 또는 비이온성 라텍스의 개질 또는 처리는 입자 사이의 척력 및 인력의 크기의 척도인 제타 전위의 변화를 야기한다. 이것은 입자의 표면 상의 전자 전하의 유용한 지표이며, 콜로이드성 현탁액 또는 에멀젼을 예측하고 조절하기 위해서 사용될 수 있다. 제타 전위의 절대값이 클수록, 동류의 전하의 척력이 라텍스 입자가 응집체로 되는 경향을 극복할 수 있기 때문에 현탁액이 안정하게 될 가능성은 더 크다. 제타 전위는 부착과 같은 공정에서의 조절성 파라메터이다. 따라서, 음이온성 라텍스 또는 비이온성 라텍스는 일반적으로 유효 양이온성 전하를 갖는 라텍스를 제공하도록 개질된다. 유효 양이온성 전하가 셀룰로즈 섬유의 음이온성 표면에 대해서 친화성을 제공하기 때문에 이것이 바람직하다. 제타 전위는 제타 플러스 (Zeta Plus) 제타 전위 분석기 (Brookhaven Instrument Corporation, Holtsville, NY)를 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 에어 프로덕츠 폴리머 (Air Products Polymer, Allentown, PA)에 의해서 생산된 에틸렌 비닐 클로라이드 라텍스인 에어플렉스 (Airflex) 4530에 대한 제타 전위는 -32.6 mV이다. 라텍스에 대한 중합체의 비를 1.67:1로 하여 본 명세서에 기술된 방법에 의해서 카이멘 (Kymene) 557H 수지 (Hercules, Inc., Wilmington, DE로부터 입수할 수 있음)로 처리하면 입자의 제타 전위는 +29.7 mV로 변화한다.
초기 라텍스가 음이온성이거나 비이온성이라면, 양이온성 전하는 라텍스 입자의 표면 상에 흡수된 양이온성 중합체의 사용에 의해서 달성될 수 있다. 양이온성 중합체는 수용성이며, 양이온성 작용기를 함유하고, 여기에서 바람직한 양이온성 작용기의 예는 사이클릭 4급 기이다. 라텍스는 양이온성 중합체의 첨가에 의해서 개질되는데, 여기에서 양이온성 중합체는 라텍스 표면 상에 침적함으로써 라텍스 표면이 양이온성이 되도록 한다. 따라서, 입자의 유효 전하는 온전히 본 명세서에 참고로 포함되어 있는 미국 특허 제 5,169,441 호 (Lauzon)에 의해서 기술된 것과 유사한 방식으로 조절될 수 있다.
개질가능한 음이온성 또는 비이온성 라텍스의 적합한 라텍스는 안정성, 유동학, 열특성, 필름 형성 및 필름 특성, 계면 반응성 및 기질 부착성을 포함하는 물리적 특성을 기초로 표준 방법을 사용하여 확인될 수 있다. 특성은 라텍스의 화학적, 콜로이드성 및 중합체 특성에 의해서 결정된다. 콜로이드성 특성은 입자 크기 분포, 입자 형태학, 고체, pH, 점도 및 안정성을 포함한다. 분자량 및 분자량 분포, 단량체(들)의 화학적 구조, 단량체 서열 및 분포, 및 유리-전이온도와 같은 주요 화학적 및 물리적 특성이 대표적인 특성이며, 본 기술분야에서 잘 알려져 있다.
시판품으로 입수할 수 있는 라텍스는 스티렌, 부타디엔, 디메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로프렌, 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 아크롤레인, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 비닐리덴 클로라이드, 비닐 에스테르, 비닐 클로라이드, 비닐 아세테이트, 아크릴레이트화 우레탄, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸렌아크릴레이트 및 비닐 아세테이트를 포함하는 (단, 이들로 제한되지는 않는다) 매우 다양한 단량체로부터 유도된다. 라텍스 물질의 다른 예로 바람직하게는 비닐 또는 알릴 할라이드 및 알켄의 공중합체와 같은 알킬 할라이드와 알켄 할라이드의 공중합체가 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다. 문헌 (Organic Chemistry, Morrison and Boyd, Allyn and Bacon, Inc., 1973)과 같은 표준 교재에는 물질의 예가 열거되어 있다.
바람직한 양이온성 작용기의 비-제한적 예로는 아민, 4급 아민, 에폭시 아제티디늄, 알데히드 및 그의 유도체, 아크릴아미드 염기 및 그의 유도체, 더욱 바람직하게는 아제티디늄, 에폭시 및 알데히드, 가장 바람직하게는 아제티디늄 및 에폭시가 포함된다. 또한, 예를 들어, 에폭시 및 아제티디늄 (예를 들어, 카이멘 (KYMENE®) 736 폴리아민 수지)과 같은 양이온성 작용기의 배합물이 이용될 수도 있다.
음이온성 또는 비이온성 라텍스를 개질시키기 위한 양이온성 중합체의 비-제한적인 예로는 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지, 아크릴아미드-기재 가교성 중합체, 폴리아민, 및 폴리이민이 포함된다. 바람직한 양이온성 중합체에는 KEIM에 대한 미국 특허 제 2,926,116 및 2,926,154 호 (이들은 온전히 본 명세서에 참고로 포함된다)에 기술된 것과 같은 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지, 및 미국 특허 제 5,543,446 호에 기술된 것과 같은 양이온성 관능화 폴리-아크릴아미드 (Hercules Incorporated (Wilmington, DE)에 의해서 제조된 헤르코본드 (HERCOBOND®) 1000) 및 미국 특허 제 5,338,807 호에 기술된 크레페트롤 (CREPETROL®) A 3025와 같은 크레핑 보조제 (creping aid) (이들 특허는 각각 본 명세서에 참고로 포함된다)가 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다. 바람직한 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지는 KEIM에 대한 미국 특허 제 2,926,116 및 2,926,154 호 (이들은 각각 온전히 본 명세서에 참고로 포함된다)에 기술된 것과 같다. 바람직한 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지는 또한 허큘레스 인코포레이티드 (Hercules Incorporated)에게 통상적으로 양도된 BOWER에 대한 미국 특허 제 5,614,597 호 (이것은 온전히 본 명세서에 참고로 포함된다)의 지침에 따라서 제조될 수도 있다. 그 밖의 다른 적합한 물질에는 DADMAC로 공지되어 있는 디알릴디메틸암모늄 클로라이드의 중합체 또는 공중합체, 및 디메틸아민과 에피클로로히드린의 공중합체와 같은 폴리아민-에피클로로히드린 수지가 포함된다. 또한, 중합체의 다양한 배합물이 본 발명의 구체예에서 이용될 수도 있다.
시판품으로 이용할 수 있는 바람직한 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지에는 카이멘 (KYMENE®) 수지 (예를 들어, KYMENE® 557H 수지; KYMENE® 557LX2 수지; KYMENE® 557SLX 수지; KYMENE® 557ULX 수지; KYMENE® 557ULX2 수지; KYMENE® 736 수지) 및 헤르코본드 (HERCOBOND®) 수지 (예를 들어, HERCOBOND® 5100 수지) (이들은 모두 허큘레스 인코포레이티드 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE)로부터 입수할 수 있다)가 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다. 이들 중에서 카이멘 (KYMENE®) 557H 수지 및 헤르코본드 (HERCOBOND®) 5100이 수용액의 형태로 이용할 수 있는 특히 바람직한 폴리아미도아민이다. 카이멘 (KYMENE®) 736 폴리아민 수지가 사용될 수도 있다.
실시예에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 양이온성 중합체 수용액이 형성되며, 따라서 음이온성 또는 비이온성 라텍스와 배합하여 양이온성 라텍스를 제공하는데, 여기에서 양이온성 중합체와 음이온성 또는 비이온성 라텍스의 중량비는 (중합체/라텍스 (활성) 물질을 기준으로 하여) 약 0.02:1 내지 약 10:1의 범위, 바람직하게는 약 0.02:1 내지 약 0.75:1의 범위, 더욱 바람직하게는 약 0.25:1 내지 약 0.5:1의 범위이다. 비록 양이온성 라텍스가 양이온성 중합체 수용액에 음이온성 또는 비이온성 라텍스를 첨가하거나, 음이온성 또는 비이온성 라텍스에 양이온성 중합체 수용액을 첨가함으로써 제조될 수 있지만, 전자의 경우가 바람직하다.
음이온성 중합체는 유효 음이온성 전하를 갖는 수용성, 수-분산성 또는 수-팽윤성 음이온성 물질 또는 중합체 중의 어떤 것이라도 될 수 있다. 적합한 음이온성 중합체의 비-제한적인 예로는 유리 산 및 아크릴산의 염 및 이들의 배합물, 스티렌 설포네이트, 말레산, 이타콘산, 메타크릴산, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판 설폰산, 비닐설폰산, 비닐포스폰산, 아크릴아미도글리콜산 및 이들의 배합물을 포함하는 (단, 이들로 제한되지는 않는다) 음이온성 단량체로부터 제조되는 것이 포함된다.
두 개 또는 그 이상의 단량체의 공중합체가 또한 본 발명의 구체예에서 사용될 수도 있다. 또한, 공중합체는 하나 또는 그 이상의 음이온성 단량체뿐만 아니라 하나 또는 그 이상의 비이온성 단량체를 포함할 수 있다.
적합한 비이온성 단량체의 비-제한적 예로는 아크릴아미드, 메타크릴아미드; N-메틸아크릴아미드와 같은 N-알킬아크릴아미드; N,N-디메틸아크릴아미드와 같은 N,N-디알킬아크릴아미드; 메틸 아크릴레이트; 메틸 메타크릴레이트; 아크릴로니트릴; N-비닐 메틸아세트아미드; N-비닐 메틸 포름아미드; 비닐 아세테이트; N-비닐 피롤리돈, 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 알킬 아크릴아미드, 알킬 메타크릴아미드, 및 알킬 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트와 같은 알콕실화 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 및 알킬 폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트가 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다. 바람직한 음이온성/비이온성 공중합체의 비-제한적 예는 아크릴산/아크릴아미드 공중합체이다.
본 발명의 구체예에서는, 양이온성 라텍스와 음이온성 중합체의 배합물을 사용하여 종이의 특성에서 바람직한 개선을 제공한다.
따라서, 양이온성 라텍스와 음이온성 중합체가 약 0.03:1 내지 약 10:1의 범위, 바람직하게는 약 0.05:1 내지 약 4:1의 범위, 더욱 바람직하게는 약 1:1 내지 약 3:1의 범위, 가장 바람직하게는 약 1:1 내지 약 2:1의 범위의 중량비 (건조 활성물질)로 존재하는 경우의 첨가제계가 일반적으로 이용된다.
첨가제계 구체예의 첨가 포인트 (addition point)는 초지기 (paper machine)의 특정한 구성에 적합하도록 변화될 수 있으며, 이러한 첨가 포인트는 성능에 대한 부정적인 영향이 없이 변화될 수 있다. 숙련된 전문가는 본 기술분야에서 공지된 이들 기계에 대한 적합한 첨가 포인트를 인식하고 이해할 수 있을 것이다. 일반적으로, 첨가제계 구체예의 첨가 포인트는 최대 효능, 존재하는 다른 첨가제에 대한 최소량의 영향, 및 가장 쉬운 첨가 포인트를 제공하는 제지방법의 포인트이다. 예를 들어, 가장 바람직하게 상업적인 포드리니어 (Fourdrinier) 제지기계에서 양이온 라텍스는 기계 유송함 (chest) 다음에 명반, 충전제 및 호제를 첨가하는 포인트에 앞서서 첨가된다.
첨가제계의 구체예는 제지방법에 별도로 또는 프리-믹스 (pre-mix)로서 첨가될 수 있으며, 별도 첨가가 바람직하다. 일반적으로, 양이온성 라텍스의 첨가는 음이온성 중합체의 첨가에 선행하지만, 음이온성 중합체는 양이온성 라텍스 이전에 첨가될 수도 있다.
첨가제계는 양이온성 라텍스와 음이온성 중합체를 펄프의 톤 (ton)당 약 5 lb 내지 펄프의 톤당 약 100 lb 범위, 바람직하게는 펄프의 톤당 약 15 lb 내지 펄프의 톤당 약 50 lb 범위; 더욱 바람직하게는 펄프의 톤당 약 20 lb 내지 건조 종이의 톤당 약 40 lb 범위의 양으로 펄프의 수성 슬러리에 첨가될 수 있다.
모든 부 및 백분율은 다른 식으로 나타내지 않는 한은 중량 기준이다.
양이온적으로 개질된 라텍스의 제조
271.5 g의 카이멘 557H® (Hercules Incorporated, Wilmington, DE의 제품)를 327.5 g의 증류수에 첨가하고, 10 분 동안 교반한 다음에, 이어서 용액에 5.0 g의 50% 수산화나트륨 용액을 첨가하여 pH를 5.1에서 11.1로 상승시킨다. 그 후, 264.25 g의 젠플로 (Genflo®) 2553 (Omnova Solutions Inc., Fairlawn, OH의 제품)을 혼합시키면서 중합체 용액에 첨가하고, 15 분 동안 교반한다. 그 후에, 1.85 g의 황산 (93%)을 교반된 용액의 소용돌이에 첨가하여 pH를 4.5 내지 4.8로 조정한다. 그 후, 130 g의 황산알루미늄 (38.5% 용액)을 교반된 용액에 첨가하며, 교반은 추가로 15 분 동안 계속한다. 그 후, 물질을 100 US 메쉬 체를 통해서 여과한다.
라텍스 물질을 상이한 출발 라텍스 및 수지 대 라텍스 비를 사용하여 상기한 바와 같이 제조하였다. 모든 젠플로 (Genflo®; 스티렌 부타디엔 (SBR)) 라텍스 샘플은 옴노바 솔루션즈 인코포레이티드 (Omnova Solutions Inc., Fairlawn, OH)로부터 입수하였다. 이 작업에서 사용된 물질은 표 1에 기술되어 있다.
개질된 라텍스 물질
라텍스 라텍스 수지 대 라텍스 비
1 젠플로 2553(a) 0.3:1
2 젠플로 2553(a) 0.65:1
3 젠플로 2553(a) 1:1
4 젠플로 3060(b) 0.3:1
5 젠플로 3060(b) 0.65:1
6 젠플로 3060(b) 1:1
7 젠플로 3003(c) 0.3:1
8 젠플로 3003(c) 0.65:1
9 젠플로 3003(c) 1:1
(a) 라텍스 Tg는 -22℃이다. (b) 라텍스 Tg는 -22℃이다. (c) 라텍스 Tg는 -5℃이다.
두 개의 음이온성 중합체가 이 작업에서 고려된다. 중합체 A는 허큘레스 인코포레이티드 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE)에 의해서 헤르코본드 (Hercobond®) 2000 (음이온성 관능화 폴리-아크릴아미드)으로 판매되는 8 mol% 아크릴산 물질을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이며, 중합체 B는 허큘레스 인코포레이티드에 의해서 PPD M-5066으로 판매되는 20 mol% 아크릴산 중합체를 함유하는 아크릴아미드 공중합체이다.
종이의 제조
이하의 실시예에서, 종이는 500 ㏄의 캐나다 표준형 여수도 (Canadian standard freeness)로 정제된 경질 목재 및 연질 목재 표백된 크래프트 펄프 (70% 조지아 퍼시픽 (George Pacific) 표백된 경질 목재 크래프트 및 30% 레이오니어 (Rayonier) 표백된 연질 목재 크래프트)의 블렌드의 원료 (일명 목재 펄프 슬러리)를 사용하여 제조되었다. 희석수는 경도 100 ppm 및 알칼리도 50 ppm을 함유하도록 조정하였다.
원료 (stock) 제조, 정제 및 저장을 포함하는, 상업적인 포드리니어를 촉진하도록 디자인된 파일롯 규모의 초지기가 사용되었다. 건조된 랩 펄프 (lap pulp)를 원하는 연수도에 도달할 때까지 재순환시킴으로써 이중 디스크 정제기 (double disc refiner)에서 2.5% 경점도 (consistency) (목재 펄프의 2.5 중량%)로 정제한 원료를 제조하였다. 그 후, 원료를 기계 유송함에 펌핑하여 여기에서 이것을 신선한 물로 약 1.0% 고체까지 희석하였다.
원료는 기계 유송함으로부터 중력에 의해서 정수준 (constant-level) 원료 탱크에 공급하였으며; 그 후에 원료를 습식 종말 첨가제 (wet end additive)가 첨가된 일련의 인라인 혼합기 (in-line mixer) (혼합 상자 (mix box))에 펌핑하였다. 혼합 상자를 통과시킨 후에, 원료를 팬 펌프 (fan pump)에 도입시켰으며, 여기에서 추가의 화학적 첨가가 이루어질 수 있었다. 원료는 팬 펌프에서 백수 (white water)를 사용하여 약 0.2% 고체로 희석하였다. 원료를 팬 펌프로부터 유동 스프레더 (flow spreader)로, 그 다음에는 슬라이스 (slice)로 펌핑하였으며, 이 슬라이스에서 이것은 12-인치 폭의 포드리니어 와이어 상에 침적되었다. 원료가 와이어 상에 침적된 직후에 시트를 두 개의 진공 상자를 통해서 진공 탈수시켰다.
습식 시트를 카우치 (couch)로부터 모터 구동된 습식 픽업 펠트 (wet pickup felt)로 이전시켰다. 시트를 단일-펠트 압착기 (single-felted press)에서 탈수시키고, 건조기 캔 (dryer cans) 상에서 3-5% 수분까지 건조시켰다. 모든 첨가제는 시트 형성 전에 펄프 슬러리에 첨가되었다.
다음의 물질들이 또한 종이를 제조하는 방법에서 사용되었다: 침강 탄산칼슘 (충전제)은 알바카 (Albacar) HO (Specialty Minerals, Bethlehem, PA)였으며, 양이온성 전분은 스타록 (Stalok) 400 (A.E. Staley Manufacturing, Decatur, IL)이었고, 알케닐 석신산 무수물 호제는 프리퀼 (Prequel) 1000 및 프리퀼 500 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE), 명반 (황산알루미늄), 및 체류 및 배액 보조제는 퍼폼 (PerForm™) PC8138 및 퍼폼 SP9232 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE)였다.
화학적 첨가 포인트는 초지기의 특별한 구성에 적합하도록 변경될 수 있다. 첨가 포인트는 성능에 대한 부정적인 영향이 없이 변경될 수 있다. 이 작업을 위해서 양이온성 라텍스를 정수준 원료 탱크 다음에, 명반, 충전제 및 호제가 첨가된 혼합 상자 이전에 첨가하였다.
평가된 특성
이들 실시예에서는 종이 시트에 관해서 인장강도, 강직성, 결합강도, 마모도 및 다공성을 포함한 몇가지 특성을 평가하였다.
강도는 시트의 생산 및 그의 사용 시에 모두 다양한 힘의 영향에 대해서 저항하여야 하는 시트를 위한 종이의 중요한 속성이다. 섬유간 결합이 종이 시트의 강도에 중요한 한편, 다수의 첨가제는 섬유간 결합을 증진시키는 것으로 나타났다. 종이의 강도를 증가시키기 위하여 화학물질이 사용되었다. 이들 물질 중의 몇 가지는 교차결합 작용기를 함유한다. 인장강도는 시트의 폭의 단위당 파괴하중 (breaking load)의 척도이다. 힘을 적용하는 기간, 힘의 크기, 종이 스트립의 크기, 및 그 밖의 다른 인자들이 그 자체로 측정에 영향을 미칠 수 있다. 인장강도 데이타는 TAPPI 방법 T-494를 사용하여 수득되었다. 인장강도에 대해서는 높은 값이 일반적으로 바람직하다.
강직성은 물질의 강직의 척도이다. 강직성은 물질의 외면 상에서 신장하는 층의 능력 및 내부층이 압축을 일으키는 능력에 따라 좌우되기 때문에, 이것은 유동 특성에 관련된다. 측정은 시험 변수에 의해서 영향을 받을 수 있기 때문에, 데이타는 TAPPI 방법 T-489를 사용하여 테이버 (Taber) 강직성으로 보고된다. 바람직한 강직성 수준은 종이 용도에 따라 좌우된다.
섬유 결합, 및 따라서 결합강도는 종이의 최종 용도에 대해, 특히 인쇄하는 중에 그의 표면으로부터 제거된 섬유를 갖지 않는 종이 시트를 원하는 인쇄의 경우에 상당한 영향을 미친다. 결합강도를 평가하기 위하여 제지산업에서 사용되는 몇 가지 방법이 있다. IGT 인쇄적성 (printability) 시험기는 내부 결합, 및 피크 (pick)에 대한 저항성을 측정하도록 디자인된 장치를 사용하는 한가지 방법이다. 피킹 (picking)은 결합강도에 관련된다. 피크에 대한 경향은 잉크 및 종이의 분리 속도가 증가함에 따라서 증가하며, 따라서 처음 피킹이 일어나는 속도는 종이의 피크 저항성의 척도이다. IGT 피크 저항성에 대한 높은 값이 일반적으로 바람직하다. TAPPI 방법 T-514를 사용하여 IGT 피크 저항성을 측정하였다.
마모, 또는 스커프 (scuff) 저항성은 시트의 표면 강도의 척도이다. 테이버 연마기 (Taber abrader) (수평 턴테이블 (turntable) 및 마모성 휠 (wheel)을 사용)를 사용하여 테이버 마모도를 측정하였다. 다수의 분해 셋트 후에 시트로부터 마모된 물질의 양을 측정한다. 낮은 값이 일반적으로 바람직하다. TAPPI 방법 T-476이 사용되었다.
종이는 매우 다공성인 물질이며, 시트는 시트 내의 구멍 (pore), 오목부 (recess) 및 공극 (void)을 충진시키는 70% 정도의 많은 공기를 함유한다. 기공성 (air porosity)은 굴리 덴소메터 (Gurley Densometer)에 의해서 측정된다. 바람직한 다공성 값은 특정한 종이 등급 및 용도에 따라서 좌우될 수 있다. 굴리 다공성을 TAPPI 방법 T-460으로 측정하였다. 종이의 물리적 특성에 대한 시험방법의 상세한 검토는 문헌 (PULP AND PAPER: Chemistry and Chemical Technology, Third Edition, J.P. Casey, ed., Wiley-Interscinece, New York, 1981, Volume III, Pages 1715-1972)에서 찾을 수 있다.
근량은 종이의 시트의 중량이다. 이것은 종이의 소정의 면적의 중량이며, 특정한 단위 면적당 파운드로서, 일반적으로는 평방 피트당 파운드로서 표현된다. 사용되는 다수의 상이한 단위가 있지만, 통상적인 근량 단위는 보드에 대해서 1000 평방 피트당 파운드, 및 인쇄 및 필기를 위해서 사용된 종이에 대해서는 3000 평방 피트당 파운드이며; 모든 근량 단위는 특정의 면적당 파운드이다. TAPPI 방법 T-410을 사용하여 근량을 측정하였다. 평량은 미터법으로 종이의 중량을 기술하기 위해서 사용되며; 단위는 평방 미터당 그람이다. 두께, 또는 캘리퍼 (caliper)는 종이의 또 다른 중요한 측정치이며; 이것은 밀리미터, 또는 인치의 1000분의 1로 측정된다. TAPPI 방법 T-411이 캘리퍼를 측정하기 위해서 사용되었다.
실시예 1 내지 4
종이는 표 2에 나타낸 충전제 함량 및 첨가제 수준으로 상술한 바와 같이 제조되었다.
실시예
실시예 1 비교실시예 2 비교실시예 3 4
충전제 (%)(a) 30 30 15 30
라텍스 샘플(b) 8 - - 8
중합체(c) A - - B
라텍스:중합체 비(d) 1:1 - - 1:1
라텍스 및 중합체의 양(e) 25 0 0 25
(a) 시트 내의 PCC (침강 탄산칼슘)의 공칭 백분율 (b) 표 1에서 규정한 바와 같은 라텍스 샘플 (c) 중합체 A는 8 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이고, 중합체 B는 20 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이다. (d) 슬러리에 첨가된 중합체에 대한 라텍스의 비. (e) lbs/톤 (총 건조 종이의 톤당, 건조 라텍스 및 중합체의 파운드)으로 나타내는 슬러리에 첨가된 라텍스 및 중합체의 총량.
표 3의 데이타는 CL/AP 시스템의 첨가가 종이 특성에서 극적인 개선을 제공하는 것을 나타낸다. 실시예 1과 비교실시예 2의 비교는 CL/AP 시스템이 33%의 건조 인장강도 증가 및 200%의 습윤 인장강도 증가를 제공함을 나타낸다. 다공성은 감소하며, 피크 및 마모 저항성은 둘 다 개선되는 한편 강직성은 영향을 받지 않는다.
성능 특성
실시예 1 비교실시예 2 비교실시예 3 4
시험(a)
건조 인장강도 (MD)(b,c) 12.8 9.4 16.1 11.8
건조 인장강도 (CD)(b,d) 4.7 3.3 5.7 4.6
습윤 인장강도 (MD)(b,c) 1.7 0.5 0.66 1.5
습윤 인장강도 (CD)(b.d) 0.7 0.2 0.3 0.7
다공성(e) 16.1 8.0 6.6 17.6
강직성(f) 2.1 1.9 1.8 1.9
피크(g) 75.5 46.7 91.7 77.8
마모(h) 108.9 161.8 92.6 108.0
(a) 상술한 바와 같은 시험방법 (b) lb/폭의 in로 표현된 인장강도 (c) MD는 기계 방향이다. (d) CD는 횡방향이다. (e) sec/100 ㏄로 표현된 굴리 다공성 (f) gm-cm로 표현된 테이버 강직성 (g) ㎝/sec로 표현된 IGT 피크 저항성 (h) 테이버 마모 (상실된 ㎎)
실시예 1의 종이 특성은 비교실시예 2보다는 비교실시예 3의 특성에 더 가깝다. 따라서, 30% 충전제를 함유하는 종이의 시트 특성은 개선되며, 더 낮은 충전제 함량의 시트의 특성과 더 근접하게 가깝다. 즉, 이러한 첨가 수준에서 CL/AP의 사용은 기계적 특성의 손실이 없이 추가로 10-15% 충전제 (섬유를 기준으로 함)의 사용을 허용한다.
도 1 내지 4는 충전제 수준의 함수로서 성능 특성을 나타낸 도면이다. 언급한 바와 같이 도 1 내지 4는 또한, 충전제의 수준이 증가함에 따라서 기계적 특성은 감소함을 입증한다. 데이타는 CL/AP 시스템이 종이 성능을 개선시킴을 나타낸다. 특히 데이타는 25 lb/톤의 CL/AP를 사용하여 제조된 경우에, 약 25% 충전제를 함유하는 시트의 성능 특성이 본질적으로 15% 충전제를 함유하는 시트의 특성과 동일함을 나타낸다. 다른 식으로 말하면, 데이타는 충전제 수준을 15% (비교실시예 3)에서 30% (비교실시예 2)로의 증가시키는 것이 성능의 극적인 손실을 제공하는 반면에, 25 lb/톤의 라텍스/중합체 시스템의 첨가는 이들 성능 특성의 상당한 회복을 제공함을 나타낸다. CL/AP 시스템은 충전제의 모든 수준에서 개선된 성능을 제공하며; 이러한 개선은 또한 충진되지 않은 시트에 대해서도 관찰된다 (참조: 실시예 40 내지 42).
실시예 4에 대한 데이타는 더 높은 전하 밀도 중합체의 사용도 효과적임을 시사하는 것이다. 효과적인 중합체는 어떤 수준의 음이온성 전하라도 가질 수 있다.
실시예 5 내지 10
CL/AP의 총량 및 두가지 성분의 비의 영향이 실시예 5 내지 10에서 고려되었다. 표 4는 주요 변수를 열거한 것이며, 성능 특성은 표 5에 나타내었다.
성능 데이타
실시예 5 6 7 8 9 10
충전제 (%)(a) 20 20 20 40 40 40
라텍스 샘플(b) 8 8 8 8 8 8
중합체(c) A A A A A A
라텍스:중합체 비(d) 1:1 3:1 3:1 1:1 3:1 3:1
라텍스 및 중합체의 양(e) 25 25 40 25 25 40
(a) 시트 내의 PCC (침강 탄산칼슘)의 공칭 백분율 (b) 표 1에서 규정한 바와 같은 라텍스 샘플 (c) 중합체 A는 8 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이고, 중합체 B는 20 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이다. (d) 슬러리에 첨가된 중합체에 대한 라텍스의 비. (e) lbs/톤 (총 건조 종이의 톤당, 건조 라텍스 및 중합체의 파운드)으로 나타내는 슬러리에 첨가된 라텍스 및 중합체의 총량.
성능 데이타
실시예 5 6 7 8 9 10
시험(a)
건조 인장강도 (MD)(b,c) 17.7 17.1 19.5 10.5 7.7 8.9
건조 인장강도 (CD)(b,d) 6.2 6.0 6.6 3.4 3.0 3.1
습윤 인장강도 (MD)(b,c) 2.2 2.4 3.3 1.5 1.3 1.7
습윤 인장강도 (CD)(b.d) 0.9 1.0 1.3 0.6 0.5 0.7
다공성(e) 13.1 9.0 11.0 24.4 24.6 21.2
강직성(f) 1.5 2.3 1.8 2.2 2.8 2.1
피크(g) 148.3 128.3 165.0 51.7 35.0 50.0
마모(h) 73.2 165.0 62.4 139.8 153.0 140.7
(a) 상술한 바와 같은 시험방법 (b) lb/폭의 in로 표현된 인장강도 (c) MD는 기계 방향이다. (d) CD는 횡방향이다. (e) sec/100 ㏄로 표현된 굴리 다공성 (f) gm-cm로 표현된 테이버 강직성 (g) ㎝/sec로 표현된 IGT 피크 저항성 (h) 테이버 마모 (상실된 ㎎)
이들 데이타는 우선, 시트의 성능 특성이 충전제 수준이 20에서 40%로 증가함에 따라서 (실시예 5와 8 및 실시예 7과 10을 비교) 나빠지는 것을 나타낸다. 중합체에 대한 라텍스의 비가 1:1에서 3:1로 증가함에 따라서 (참조: 실시예 5 내지 10), 건조 인장강도는 감소하는 반면에 강직성을 증가한다. 피크 저항성 및 마모 데이타는 종이 성능이 또한 음이온성 중합체에 대한 양이온성 라텍스의 비가 증가함에 따라서 감소함을 나타낸다. 이들 경향은 충전제 수준과는 무관하다. 굴리 다공성에 대한 영향은 최소이다.
CL/AP의 양이 25 lb/톤에서 40 lb/톤으로 증가함에 따라서 습윤 및 건조 인장강도는 증가하고, 테이버 강직성은 감소하며, 피크 저항성 및 마모에 의해서 측정되는 종이 성능은 또한 개선된다. 굴리 다공성은 최소의 감소를 나타낸다. 이들 관찰결과는 CL/AP 시스템의 양이 종이에 대하여 영향을 미치며, CL/AP의 수준이 증가함에 따라서 개선된 종이 특성이 제공됨을 나타낸다. 또한, 이러한 경향은 충전제 수준과는 무관하다. 따라서, CL/AP의 추가량이 증가된 충전제 수준을 보상한다. 또 다른 식으로 언급하면, 일반적으로 충전제 함량이 증가함에 따라서 종이 특성은 나빠진다. 그러나, CL/AP 시스템의 첨가는 이러한 품질 저하를 완화시키며, 여기에서 증가하는 수준의 CL/AP는 동등한 성능 특성을 갖는 더 높은 수준의 충전제 또는 동등한 충전제 수준에서의 개선된 종이 특성을 허용한다.
비교실시예 11 내지 15
비교실시예 11 내지 15는 종이에 대한 충전제 수준의 영향을 고려한 것이다.
성능 데이타(a)
실시예 비교실시예 11 비교실시예 12 비교실시예 13 비교실시예 14 비교실시예 15
충전제 수준 (%) 0 15 20 30 40
건조 인장강도 (MD)(b,c) 32.6 16.1 13.8 9.4 5.9
건조 인장강도 (CD)(b,d) 11.3 5.7 4.8 3.3 2.1
습윤 인장강도 (MD)(b,c) 1.0 0.7 0.6 0.5 0.4
습윤 인장강도 (CD)(b.d) 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2
다공성(e) 4.2 6.6 7.1 8.0 22.2
강직성(f) 1.9 1.8 2.1 1.9 2.3
피크(g) 290.0 91.7 90.0 46.7 40.0
마모(h) 19.0 92.6 98.4 161.8 201.9
(a) 상술한 바와 같은 시험방법 (b) lb/폭의 in로 표현된 인장강도 (c) MD는 기계 방향이다. (d) CD는 횡방향이다. (e) sec/100 ㏄로 표현된 굴리 다공성 (f) gm-cm로 표현된 테이버 강직성 (g) ㎝/sec로 표현된 IGT 피크 저항성 (h) 테이버 마모 (상실된 ㎎)
충전제 레벨이 증가함에 따른 기계적 및 성능 특성 감소는 비교실시예 11 내지 15에서 쉽게 나타나며 (표 6); 이들 실시예는 CL/AP 시스템을 함유하지 않는 종이에 대한 것이다. 데이타는, 습윤 및 건조 인장강도가 둘 다 충전제 수준이 증가함에 따라서 감소하는데, 예를 들어, 기계 방향의 건조 인장강도가 비충진된 시트에 대한 32.6 lb/in (폭)로부터 20% 충전제를 함유하는 시트에 대해서는 13.8 lb/in (폭)으로, 그리고 40% 충전제를 함유하는 시트에 대해서는 5.9 lb/in (폭)으로 감소함을 나타낸다. 충전제 함량이 증가함에 따라 굴리 다공성, 테이버 강직성, IGT 피크 저항성 및 테이버 마모에서 상응하는 변화가 있다. 충전제 함량이 증가함에 따라 관찰되는 변화는 시트를 인쇄 및 필기 적용분야에서 사용하기에 덜 적합하게 한다.
본 발명을 구성하는 첨가제계의 주요 파라메터는 라텍스 물질의 화학적 조성 및 Tg (유리 전이온도), 양이온성 라텍스를 제조하기 위해서 사용된 양이온성 중합체의 화학적 조성 및 전하 밀도, 음이온성 중합체의 화학적 조성 및 음이온성 전하, 음이온성 라텍스에 대한 양이온성 중합체의 비, 음이온성 중합체에 대한 양이온성 라텍스의 비, 및 첨가제 (양이온성 라텍스 및 음이온성 중합체)의 총량이다. 이들 파라메터의 영향은 실시예 16 내지 39 및 43 내지 46에 나타내었다.
실시예 16 내지 18
라텍스의 화학적 조성은 CL/AP 시스템의 성능에 대하여 최소의 영향을 갖는 것으로 믿어진다. 즉, 화학적 조성과는 무관하게 어떠한 라텍스라도 개선된 종이 성능을 제공할 수 있다. 또한, 라텍스의 Tg도 성능에 대해서 최소의 영향을 미친다. 즉, 어떤 Tg를 갖는 어떤 수-불용성 또는 수-팽윤성 라텍스라도 CL/AP 물질의 라텍스 성분으로 사용될 수 있다. 실시예 16 내지 18 (표 7 및 8)은 예시적인 것이다.
실시예
실시예 16 17 18
충전제 (%)(a) 30 30 30
라텍스 샘플(b) 2 8 5
중합체(c) A A A
라텍스:중합체 비(d) 1:1 3:1 1:1
라텍스 및 중합체의 양(e) 10 10 10
(a) 시트 내의 PCC (침강 탄산칼슘)의 공칭 백분율 (b) 표 1에서 규정한 바와 같은 라텍스 샘플 (c) 중합체 A는 8 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이고, 중합체 B는 20 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이다. (d) 슬러리에 첨가된 중합체에 대한 라텍스의 비. (e) lbs/톤 (총 건조 종이의 톤당, 건조 라텍스 및 중합체의 파운드)으로 나타내는 슬러리에 첨가된 라텍스 및 중합체의 총량.
데이타는 Tg가 피크 저항성에 대해서 기껏해야 작은 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.
성능 데이타
실시예 16 17 18
시험(a)
건조 인장강도 (MD)(b,c) 10.5 10.2 10.7
건조 인장강도 (CD)(b,d) 3.5 4.1 4.0
습윤 인장강도 (MD)(b,c) 1.0 1.1 0.9
습윤 인장강도 (CD)(b.d) 0.4 0.5 0.4
다공성(e) 13.8 12.8 14.3
강직성(f) 2.1 1.8 1.9
피크g) 33.0 53.0 43.0
마모(h) 142.0 137.0 138.0
(a) 상술한 바와 같은 시험방법 (b) lb/폭의 in로 표현된 인장강도 (c) MD는 기계 방향이다. (d) CD는 횡방향이다. (e) sec/100 ㏄로 표현된 굴리 다공성 (f) gm-cm로 표현된 테이버 강직성 (g) ㎝/sec로 표현된 IGT 피크 저항성 (h) 테이버 마모 (상실된 ㎎)
실시예 19 내지 20
양이온성 중합체의 화학적 조성 및 전하 밀도는 넓은 범위에 걸쳐서 변화할 수 있다. 바람직한 양이온성 중합체는 폴리아미도아민-에피클로로히드린 및 폴리아민-에피클로로히드린 중합체이며, 전자가 가장 바람직하다. 마찬가지로, 음이온성 중합체의 화학적 조성 및 전하 밀도는 우수한 성능이 관찰되면서 광범한 범위에 걸쳐서 변화할 수 있다. 실시예 19 및 20은 음이온성 중합체의 전하 밀도의 영향을 설명하는 것이다.
실시예
실시예 19 20
충전제 (%)(a) 30 30
라텍스 샘플(b) 8 8
중합체(c) A B
라텍스:중합체 비(d) 1:1 1:1
라텍스 및 중합체의 양(e) 25 25
(a) 시트 내의 PCC (침강 탄산칼슘)의 공칭 백분율 (b) 표 1에서 규정한 바와 같은 라텍스 샘플 (c) 중합체 A는 8 mol% 아크릴산을 함유하고, 중합체 B는 20 mol% 아크릴산을 함유한다. (d) 슬러리에 첨가된 중합체에 대한 라텍스의 비. (e) lbs/톤 (총 건조 종이의 톤당, 건조 라텍스 및 중합체의 파운드)으로 나타내는 슬러리에 첨가된 라텍스 및 중합체의 총량.
데이타는 음이온성 중합체의 전하 밀도가 약간의 변동을 나타낼 수 있지만, 전반적으로는 성능 특성이 이 변수에 따라 크게 좌우되지 않음을 시사한다. 데이타는 음이온성 중합체가 어떤 전하 밀도라도 가질 수 있다는 관점을 지지한다.
성능 데이타
실시예 19 20
시험(a)
건조 인장강도 (MD)(b,c) 12.9 11.9
건조 인장강도 (CD)(b,d) 4.7 4.6
습윤 인장강도 (MD)(b,c) 1.7 1.5
습윤 인장강도 (CD)(b.d) 0.7 0.7
다공성(e) 16.1 17.5
강직성(f) 2.1 1.9
피크g) 75.5 77.8
마모(h) 108.4 108.6
(a) 상술한 바와 같은 시험방법 (b) lb/폭의 in로 표현된 인장강도 (c) MD는 기계 방향이다. (d) CD는 횡방향이다. (e) sec/100 ㏄로 표현된 굴리 다공성 (f) gm-cm로 표현된 테이버 강직성 (g) ㎝/sec로 표현된 IGT 피크 저항성 (h) 테이버 마모 (상실된 ㎎)
실시예 21 내지 26
양이온성 라텍스를 제조하기 위해서 사용된 음이온성 라텍스에 대한 양이온성 중합체의 비는 종이 특성에 상당한 영향을 미친다. 표 11에 나타낸 실시예 21 내지 26은 본 발명의 이러한 파라메터의 영향을 입증하는 것이다.
실시예
실시예 21 22 23 24 25 26
충전제 (%)(a) 30 30 30 30 30 30
양이온성 중합체:라텍스 비(b) 0.3:1 0.65:1 1:1 0.3:1 0.65:1 1:1
중합체(c) A A A B B B
라텍스:중합체 비(d) 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1
라텍스 및 중합체의 양(e) 25 25 25 25 25 25
(a) 시트 내의 PCC (침강 탄산칼슘)의 공칭 백분율 (b) 양이온성 중합체 대 라텍스 비 (c) 중합체 A는 8 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이고, 중합체 B는 20 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이다. (d) 슬러리에 첨가된 중합체에 대한 라텍스의 비. (e) lbs/톤 (총 건조 종이의 톤당, 건조 라텍스 및 중합체의 파운드)으로 나타내는 슬러리에 첨가된 라텍스 및 중합체의 총량.
표 12의 데이타는 음이온성 라텍스에 대한 양이온성 중합체의 비가 종이 성능 특성에 대해 상당한 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다. 양이온성 중합체의 상대적 양을 증가시키는 것은 특정의 파라메터에 대해 작은 영향을 미친다. 음이온성 라텍스에 대한 양이온성 중합체의 비는 일부의 다른 변수들보다 더 작은 영향을 미친다.
성능 데이타
실시예 21 22 23 24 25 26
시험(a)
건조 인장강도 (MD)(b,c) 12.0 12.9 12.7 11.5 11.8 13.1
건조 인장강도 (CD)(b,d) 4.5 4.7 4.3 4.4 4.6 4.4
습윤 인장강도 (MD)(b,c) 1.2 1.7 1.8 1.9 1.5 1.8
습윤 인장강도 (CD)(b.d) 0.6 0.7 0.8 0.5 0.7 0.8
다공성(e) 13.9 16.1 17.4 19.6 17.5 22.0
강직성(f) 1.4 2.0 2.4 1.9 1.9 1.9
피크(g) 62.5 75.5 70.6 77.8 77.8 79.2
마모(h) 110.7 108.4 104.1 113.6 108.6 103.8
(a) 상술한 바와 같은 시험방법 (b) lb/폭의 in로 표현된 인장강도 (c) MD는 기계 방향이다. (d) CD는 횡방향이다. (e) sec/100 ㏄로 표현된 굴리 다공성 (f) gm-cm로 표현된 테이버 강직성 (g) ㎝/sec로 표현된 IGT 피크 저항성 (h) 테이버 마모 (상실된 ㎎)
데이타는 최종 양이온성 라텍스의 양이온성 중합체 대 라텍스 비를 증가시키는 것이 개선된 성능을 제공함을 나타낸다.
실시예 27 내지 33
실시예 27 내지 33 (참조: 표 13 및 14)에 의해서 입증되는 바와 같이, 음이온성 중합체에 대한 양이온성 라텍스 (표 1의 샘플 8)의 비를 증가시키는 것은 모든 비에서 우수한 성능을 나타내지만, 0.3:1 내지 3:1의 범위가 바람직하고, 1:1 내지 3:1이 가장 바람직함을 나타낸다. 최적값은 1:1 내지 3:1 사이인 것으로 보인다.
실시예
실시예 27 28 29 30 31 32 33
충전제 (%)(a) 30 30 30 30 30 30 30
중합체(b) A B A B A B A
라텍스:중합체 비(c) 0.3:1 0.3:1 1:1 1:1 3:1 3:1 10:1
라텍스 및 중합체의 양(d) 25 25 25 25 25 25 25
(a) 시트 내의 PCC (침강 탄산칼슘)의 공칭 백분율 (b) 중합체 A는 8 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이고, 중합체 B는 20 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이다. (c) 슬러리에 첨가된 중합체에 대한 라텍스 (표 1의 샘플 8)의 비. (d) lbs/톤 (총 건조 종이의 톤당, 건조 라텍스 및 중합체의 파운드)으로 나타내는 슬러리에 첨가된 라텍스 및 중합체의 총량.
성능 데이타
실시예 27 28 29 30 31 32 33
시험(a)
건조 인장강도 (MD)(b,c) 11.3 11.0 12.6 12.1 11.0 12.2 11.1
건조 인장강도 (CD)(b,d) 4.0 4.1 4.6 4.5 4.4 4.4 4.2
습윤 인장강도 (MD)(b,c) 1.0 0.9 1.6 1.5 1.7 1.9 1.7
습윤 인장강도 (CD)(b.d) 0.5 0.4 0.7 0.7 0.8 0.8 0.8
다공성(e) 15.5 16.1 15.9 19.0 13.0 15.8 13.4
강직성(f) 1.9 1.9 2.0 1.9 1.9 1.9 1.9
피크(g) 67.5 67.4 71.6 78.1 69.9 75.3 61.5
마모(h) 114 117.1 107.9 108.6 118.3 106.1 125.5
(a) 상술한 바와 같은 시험방법 (b) lb/폭의 in로 표현된 인장강도 (c) MD는 기계 방향이다. (d) CD는 횡방향이다. (e) sec/100 ㏄로 표현된 굴리 다공성 (f) gm-cm로 표현된 테이버 강직성 (g) ㎝/sec로 표현된 IGT 피크 저항성 (h) 테이버 마모 (상실된 ㎎)
실시예 34 내지 39
실시예 34 내지 39 (참조: 표 15 및 16)는, 사용된 CL/AP 시스템의 양이 종이의 성능 특성에 상당한 영향을 미치며, 인장강도, 굴리 다공성 및 피크 저항성은 물질의 양이 증가함에 따라서 증가하지만 테이버 마모는 수준이 증가함에 따라서 감소함을 나타낸다.
실시예
실시예 34 35 36 37 38 39
충전제 (%)(a) 30 30 30 30 30 30
중합체(b) A B A B A B
라텍스 및 중합체의 양(c) 10 10 25 25 40 40
(a) 시트 내의 PCC (침강 탄산칼슘)의 공칭 백분율 (b) 중합체 A는 8 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이고, 중합체 B는 20 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이다. (c) lbs/톤 (총 건조 종이의 톤당, 건조 라텍스 및 중합체의 파운드)으로 나타내는 슬러리에 첨가된 라텍스 및 중합체의 총량.
성능 데이타
실시예 34 35 36 37 38 39
시험(a)
건조 인장강도 (MD)(b,c) 10.7 11.7 11.7 11.8 12.6 12.9
건조 인장강도 (CD)(b,d) 3.9 4.2 4.4 4.4 4.5 4.7
습윤 인장강도 (MD)(b,c) 0.9 1.0 1.5 1.4 1.8 1.8
습윤 인장강도 (CD)(b.d) 0.4 0.4 0.7 0.6 0.8 0.8
다공성(e) 13.3 16.8 14.7 17.6 17.7 16.9
강직성(f) 1.9 1.9 1.9 1.9 2.0 2
피크(g) 49.7 55.3 68.3 74.9 69.3 75.6
마모(h) 134.5 121.5 114.9 110.0 109.4 103.3
(a) 상술한 바와 같은 시험방법 (b) lb/폭의 in로 표현된 인장강도 (c) MD는 기계 방향이다. (d) CD는 횡방향이다. (e) sec/100 ㏄로 표현된 굴리 다공성 (f) gm-cm로 표현된 테이버 강직성 (g) ㎝/sec로 표현된 IGT 피크 저항성 (h) 테이버 마모 (상실된 ㎎)
실시예 40 내지 42
표 17 및 18에 나타낸 비교실시예 40 및 실시예 41 및 42는 비충진된 시트에 대한 CL/AP 시스템의 영향을 설명하는 것이다.
실시예
실시예 비교실시예 40 41 42
충전제 (%)(a) 0 0 0
라텍스 샘플(b) - 8 8
중합체(c) - A B
라텍스:중합체 비(d) - 1:1 1:1
라텍스 및 중합체의 양(e) - 25 25
(a) 시트 내의 PCC (침강 탄산칼슘)의 공칭 백분율 (b) 표 1에서 규정한 바와 같은 라텍스 샘플 (c) 중합체 A는 8 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이고, 중합체 B는 20 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이다. (d) 슬러리에 첨가된 중합체에 대한 라텍스의 비. (e) lbs/톤 (총 건조 종이의 톤당, 건조 라텍스 및 중합체의 파운드)으로 나타내는 슬러리에 첨가된 라텍스 및 중합체의 총량.
데이타는 CL/AP 시스템의 첨가가 시트의 인장강도를 개선시키며, 강직성을 증가시키고, 피크 및 마모 저항성을 제공함을 나타낸다.
성능 데이타
실시예 비교실시예 40 41 42
시험(a)
건조 인장강도 (MD)(b,c) 32.6 33.9 34.2
건조 인장강도 (CD)(b,d) 11.3 12.7 12.72
습윤 인장강도 (MD)(b,c) 1.0 3.3 4.0
습윤 인장강도 (CD)(b.d) 0.4 1.5 1.8
다공성(e) 4.2 8.4 8.5
강직성(f) 1.9 2.4 2.8
피크g) 290 350 400
마모(h) 19.1 14.6 14.9
(a) 상술한 바와 같은 시험방법 (b) lb/폭의 in로 표현된 인장강도 (c) MD는 기계 방향이다. (d) CD는 횡방향이다. (e) sec/100 ㏄로 표현된 굴리 다공성 (f) gm-cm로 표현된 테이버 강직성 (g) ㎝/sec로 표현된 IGT 피크 저항성 (h) 테이버 마모 (상실된 ㎎)
데이타는 또한, 우선 비충진된 시트가 더 높은 인장강도 및 특성의 최상의 조합을 사용함을 나타낸다. 둘째로, 데이타는 CL/AP 시스템의 효능을 입증한다.
실시예 43 내지 46
표 19 및 20에 나타낸 비교실시예 43 및 실시예 45 및 46은 성능에 대한 CL/AP 시스템의 사용 수준의 영향을 설명하는 것이다. 실시예들은 40 lb/톤까지의 범위를 포함한다.
실시예
실시예 비교실시예 43 44 45 46
충전제 (%)(a) 30 30 30 30
라텍스 샘플(b) - 8 8 8
중합체(c) - A A A
라텍스:중합체 비(d) - 1:1 1:1 1:1
라텍스 및 중합체의 양(e) 0 10 25 40
(a) 시트 내의 PCC (침강 탄산칼슘)의 공칭 백분율 (b) 표 1에서 규정한 바와 같은 라텍스 샘플 (c) 중합체 A는 8 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이고, 중합체 B는 20 mol% 아크릴산을 함유하는 아크릴아미드 공중합체이다. (d) 슬러리에 첨가된 중합체에 대한 라텍스의 비. (e) lbs/톤으로 나타내는 슬러리에 첨가된 라텍스 및 중합체의 총량.
표 20의 데이타는 종이 특성이 사용된 CL/AP 시스템의 추가량에 의해서 개선되는 것을 나타낸다. CL/AP 시스템의 양은 종이 특성에 대해서 주된 영향을 미친다.
성능 데이타
실시예 비교실시예 43 44 45 46
시험(a)
건조 인장강도 (MD)(b,c) 9.4 11.0 12.7 12.9
건조 인장강도 (CD)(b,d) 3.2 4.0 4.7 4.9
습윤 인장강도 (MD)(b,c) 0.5 1.0 1.7 2.6
습윤 인장강도 (CD)(b.d) 0.2 0.4 0.7 1.1
다공성(e) 8.0 14.1 16.1 17.6
강직성(f) 1.9 1.8 2.1 2.3
피크(g) 46.7 59.2 75.5 82.5
마모(h) 161.8 130.7 108.3 92.1
(a) 상술한 바와 같은 시험방법 (b) lb/폭의 in로 표현된 인장강도 (c) MD는 기계 방향이다. (d) CD는 횡방향이다. (e) sec/100 ㏄로 표현된 굴리 다공성 (f) gm-cm로 표현된 테이버 강직성 (g) ㎝/sec로 표현된 IGT 피크 저항성 (h) 테이버 마모 (상실된 ㎎)
실시예 47-54
이들 실시예는 CL/AP 시스템을 사용하여 제조된 종이와 CL/AP 시스템을 사용하지 않고 제조된 종이 사이의 비교를 나타낸 것이다.
성능 데이타
실시예 47 48 49 50 51 52 53 54
충전제 수준 (%)(a) 0 0 15 15 30 30 40 40
첨가제계(b) N Y N Y N Y N Y
건조 인장강도 (MD)(c,d 23.56 29.71 13.13 18.02 7.57 11.37 5.27 8.38
습윤 인장강도 (MD)(c,d) 0.93 3.09 0.57 1.69 0.42 1.11 0.33 1.00
테이버 강직성(e) 1.18 1.23 1.05 0.97 0.65 0.64 0.64 0.71
테이버 마모(f) 17.0 20.0 89.4 56.4 169.5 122.9 177.8 148.4
(a) 충전제 함량 (b) CL/AP 첨가제계의 사용 (예(Y) 또는 아니오(N)). 사용된 CL/AP 시스템은 25 lb/T의 2:1 비의 1번 (표 1) 라텍스와 중합체 A였다. (c) lb/폭의 in로 표현된 인장강도 (d) MD는 기계 방향이다. (e) gm-cm로 표현된 테이버 강직성 (f) 테이버 마모 (상실된 ㎎)
표 21은 CL/AP 시스템을 사용하지 않고 제조된 종이에 관한 데이타를 제공한다. 비교실시예 47, 49, 51 및 53은 상이한 수준의 충전제를 함유하는 종이이다. 실시예 48, 50, 52 및 54는 CL/AP 시스템을 사용하여 제조된 상응하는 예이다. 데이타는 다른 실시예에서 사용된 것과는 상이한 양이온성 라텍스를 이용한 별도의 실험의 부분이다.
데이타는 충전제 수준이 증가함에 따라서 시트의 기계적 비율의 연속적 감소가 있음을 나타낸다. CL/AP 시스템의 사용은 이들 특성에서의 증가를 제공한다.

Claims (29)

  1. 음이온성 및/또는 비이온성 라텍스 입자의 표면 상에 흡수된 양이온성 중합체를 포함하는 양이온성 라텍스, 및 음이온성 중합체의 배합물을 포함하는 첨가제계.
  2. 제 1 항에 있어서, 양이온성 중합체가 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지, 양이온성 관능화 폴리아크릴아미드, 아크릴아미드-기재 가교성 중합체, 폴리아민, 폴리이민, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드와 폴리아민의 중합체 또는 공중합체, 에피클로로히드린 수지 및 이들의 배합물을 포함하는 첨가제계.
  3. 제 1 항에 있어서, 양이온성 중합체가 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지 및 양이온성 관능화 폴리아크릴아미드를 포함하는 첨가제계.
  4. 제 1 항에 있어서, 음이온성 중합체가 단독중합체 또는 공중합체인 첨가제계.
  5. 제 4 항에 있어서, 공중합체가 1종 이상의 음이온성 단량체 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 첨가제계.
  6. 제 1 항에 있어서, 음이온성 중합체가 1종 이상의 음이온성 단량체를 포함하는 첨가제계.
  7. 제 6 항에 있어서, 1종 이상의 음이온성 단량체가 유리 산 및 아크릴산의 염 및 이들의 배합물, 스티렌 설포네이트, 말레산, 이타콘산, 메타크릴산, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판 설폰산, 비닐설폰산, 비닐포스폰산, 아크릴아미도글리콜산 및 이들의 배합물을 포함하는 첨가제계.
  8. 제 5 항에 있어서, 1종 이상의 비이온성 단량체가 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-알킬아크릴아미드, N,N-디알킬아크릴아미드, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, N-비닐 메틸아세트아미드, N-비닐 메틸 포름아미드, 비닐 아세테이트, N-비닐 피롤리돈, 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 알킬 아크릴아미드, 알킬 메타크릴아미드, 및 알콕실화 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 및 알킬 폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트를 포함하는 첨가제계.
  9. 제 5 항에 있어서, 1종 이상의 음이온성 단량체가 아크릴산이고, 1종 이상의 비이온성 단량체가 아크릴아미드인 첨가제계.
  10. 제 1 항에 있어서, 양이온성 라텍스 및 음이온성 중합체가 약 0.03:1 내지 약 10:1의 범위의 비로 존재하는 첨가제계.
  11. 제 10 항에 있어서, 양이온성 라텍스 및 음이온성 중합체가 약 0.05:1 내지 약 4:1의 범위의 비로 존재하는 첨가제계.
  12. 제 11 항에 있어서, 양이온성 라텍스 및 음이온성 중합체가 약 1:1 내지 약 3:1의 비로 존재하는 첨가제계.
  13. 제 12 항에 있어서, 양이온성 라텍스 및 음이온성 중합체가 약 1:1 내지 약 2:1의 비로 존재하는 첨가제계.
  14. (a) 셀룰로즈 섬유의 수성 슬러리를 생성시키고;
    (b) (i) 수성 슬러리에 양이온성 라텍스를 첨가하고, (ii) 수성 슬러리에 음이온성 중합체를 첨가하는 것을 포함하여 제 1 항의 첨가제계를 첨가하는 단계
    를 포함하는, 종이를 제조하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 추가로 (c) 종이 시트를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 첨가제계를 펄프의 톤당 약 5 lbs 내지 건조 종이의 톤당 약 100 lbs 범위의 양으로 수성 슬러리에 첨가하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 첨가제계를 펄프의 톤당 약 15 lb 내지 건조 종이의 톤당 약 50 lb 범위의 양으로 수성 슬러리에 첨가하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 첨가제계를 펄프의 톤당 약 20 lb 내지 건조 종이의 톤당 약 40 lb 범위의 양으로 수성 슬러리에 첨가하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서, 수성 슬러리가 충전제를 포함하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 충전제가 무기 조성물을 포함하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 무기 조성물이 알루미나, 점토, 황산칼슘, 규조토, 실리케이트, 탄산칼슘, 실리카, 실리코알루미네이트, 탈크 및 이산화티탄을 포함하는 방법.
  22. 제 19 항에 있어서, 충전제가 수성 슬러리의 약 5 wt% 내지 약 60 wt% 범위의 양으로 존재하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 충전제가 약 15 wt% 내지 약 50 wt% 범위의 양으로 존재하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 충전제가 수성 슬러리의 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 양으로 존재하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 충전제가 수성 슬러리의 약 25 wt% 내지 약 40 wt%의 양으로 존재하는 방법.
  26. 제 1 항의 첨가제계를 포함하는 셀룰로즈 섬유의 수성 슬러리.
  27. 제 26 항에 있어서, 추가로 충전제를 더 포함하는 셀룰로즈 섬유의 수성 슬러리.
  28. 제 14 항의 방법에 따라 제조된 종이 시트.
  29. 제 1 항의 첨가제계를 포함하는 종이 시트.
KR1020077020780A 2005-02-11 2006-02-10 종이 제조에 사용하기 위한 첨가제계 및 그의 사용방법 KR20070112162A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/056,045 US20060183816A1 (en) 2005-02-11 2005-02-11 Additive system for use in paper making and process of using the same
US11/056,045 2005-02-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070112162A true KR20070112162A (ko) 2007-11-22

Family

ID=36609237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077020780A KR20070112162A (ko) 2005-02-11 2006-02-10 종이 제조에 사용하기 위한 첨가제계 및 그의 사용방법

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20060183816A1 (ko)
EP (1) EP1846615A1 (ko)
JP (1) JP2008530386A (ko)
KR (1) KR20070112162A (ko)
CN (1) CN101155961A (ko)
AU (1) AU2006213639A1 (ko)
BR (1) BRPI0607488A2 (ko)
CA (1) CA2597406A1 (ko)
MX (1) MX2007009615A (ko)
WO (1) WO2006086710A1 (ko)
ZA (1) ZA200707773B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110027836A (ko) * 2008-07-03 2011-03-16 바스프 에스이 미립자상 충전제의 수성 현탁액, 이것의 제조 방법 및 유체-함유 종이의 제조에 있어서의 이것의 용도
KR20140096354A (ko) * 2011-11-18 2014-08-05 코아텍스 소시에떼 빠 악숑 셈쁠리삐에 잉크-젯 인쇄 용지용 종이 코팅물을 위한 약한 음이온성 중합체

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI115475B (fi) * 2002-10-24 2005-05-13 M Real Oyj Menetelmä paperin ja kartongin valmistamiseksi
FR2916768B1 (fr) * 2007-05-31 2009-07-24 Arjowiggins Licensing Soc Par Feuille de securite resistante au froissement, son procede de fabrication et un document de securite la comprenant
JP5559303B2 (ja) * 2009-03-17 2014-07-23 スティロン ヨーロッパ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング バインダー／充填剤集塊を用いた製紙方法
US8758567B2 (en) * 2009-06-03 2014-06-24 Hercules Incorporated Cationic wet strength resin modified pigments in barrier coating applications
FR2959581B1 (fr) * 2010-04-28 2012-08-17 Arjowiggins Security Insert fibreux constitue en une seule couche et equipe d'un dispositif electronique a communication sans contact.
RU2581862C2 (ru) 2011-09-30 2016-04-20 Кемира Ойй Бумага и способы производства бумаги
US9777434B2 (en) 2011-12-22 2017-10-03 Kemira Dyj Compositions and methods of making paper products
US8747616B2 (en) * 2012-09-12 2014-06-10 Ecolab Usa Inc Method for the emulsification of ASA with polyamidoamine epihalohydrin (PAE)
CN103711028A (zh) * 2012-09-29 2014-04-09 林品蓁 纸浆组合物及纸浆模塑制品
CN103772567B (zh) * 2014-01-15 2016-02-03 刘水平 一种水性聚合物聚酰胺的制备方法及其在造纸中的应用
CN103866639B (zh) * 2014-02-28 2015-11-25 苏州恒康新材料有限公司 一种用于造纸的湿强剂及其制备方法
CN103993503B (zh) * 2014-04-21 2016-01-13 南通玖伍捌科技企业孵化器有限公司 水溶性纸张湿强剂及其制备方法
CN103952940B (zh) * 2014-04-30 2016-08-24 金东纸业（江苏）股份有限公司 纸张的制造方法
SE538770C2 (sv) 2014-05-08 2016-11-15 Stora Enso Oyj Förfarande för framställning av ett termoplastiskt fiberkompositmaterial och en väv
TW201544652A (zh) 2014-05-20 2015-12-01 Georgia Pacific Consumer Prod 非木材纖維之漂白及植物性雜質減量方法
TW201610265A (zh) 2014-05-20 2016-03-16 喬治亞太平洋消費者產品公司 非木材纖維之漂白及植物性雜質減量方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4189345A (en) * 1977-08-17 1980-02-19 The Dow Chemical Company Fibrous compositions
US4187142A (en) * 1977-08-17 1980-02-05 The Dow Chemical Company Method for forming high strength composites
US4225383A (en) * 1978-02-02 1980-09-30 The Dow Chemical Company Highly filled sheets and method of preparation thereof
US4445970A (en) * 1980-10-22 1984-05-01 Penntech Papers, Inc. High mineral composite fine paper
US4785030A (en) * 1986-12-18 1988-11-15 The Procter & Gamble Company Cationic latex compositions capable of producing elastomers with hydrophilic surfaces
US5200036A (en) * 1990-04-30 1993-04-06 The Procter & Gamble Company Paper with polycationic latex strength agent
US5274055A (en) * 1990-06-11 1993-12-28 American Cyanamid Company Charged organic polymer microbeads in paper-making process
US5169441A (en) * 1990-12-17 1992-12-08 Hercules Incorporated Cationic dispersion and process for cationizing finely divided particulate matter
US6586520B1 (en) * 1999-07-08 2003-07-01 Hercules Incorporated Compositions for imparting desired properties to materials
US7317053B1 (en) * 2000-07-10 2008-01-08 Hercules Incorporated Compositions for imparting desired properties to materials
US6755938B2 (en) * 2001-08-20 2004-06-29 Armstrong World Industries, Inc. Fibrous sheet binders
ES2263844T3 (es) * 2001-12-07 2006-12-16 Hercules Incorporated Composicion que comprende fibra celulosica y un copolimero anionico soluble en agua asi como un metodo para obtener dicha composicion.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110027836A (ko) * 2008-07-03 2011-03-16 바스프 에스이 미립자상 충전제의 수성 현탁액, 이것의 제조 방법 및 유체-함유 종이의 제조에 있어서의 이것의 용도
KR20140096354A (ko) * 2011-11-18 2014-08-05 코아텍스 소시에떼 빠 악숑 셈쁠리삐에 잉크-젯 인쇄 용지용 종이 코팅물을 위한 약한 음이온성 중합체

Also Published As

Publication number Publication date
AU2006213639A1 (en) 2006-08-17
CN101155961A (zh) 2008-04-02
MX2007009615A (es) 2007-09-27
CA2597406A1 (en) 2006-08-17
ZA200707773B (en) 2009-05-27
EP1846615A1 (en) 2007-10-24
BRPI0607488A2 (pt) 2009-09-08
US20060183816A1 (en) 2006-08-17
WO2006086710A1 (en) 2006-08-17
JP2008530386A (ja) 2008-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070112162A (ko) 종이 제조에 사용하기 위한 첨가제계 및 그의 사용방법
EP3183388B1 (en) Strength agent, its use and method for increasing strength properties of paper
KR101506920B1 (ko) 종이 강도를 향상시키는 방법
AU2005319774B2 (en) A process for the production of paper
CA3102917A1 (en) Method for manufacturing multi-layered fibrous web and multi-layered fibrous web
CA2576611A1 (en) Production of paper, paperboard and cardboard with two-component polymeric retention aid
CA2663790C (en) A method of operating a papermaking process
WO2019180303A1 (en) Method for manufacturing a multi-layered paperboard, multi-layered paperboard and composition for use in multi-layered paperboard manufacturing
RU2496936C2 (ru) Способ получения целлюлозного продукта
EP3458646B1 (en) Treatment system for making of paper
WO2000034584A1 (en) Glyoxalated polyacrylamides as paper strengthening agents
JP5144330B2 (ja) 印刷用塗工原紙及び塗工紙の製造方法
CN111511986B (zh) 用于生产纸或纸板的方法
CA3099853A1 (en) Paper strength improving additives, their manufacture and use in paper making
Otterstedt et al. Small Particles in Paper

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid