KR20140040163A - 종이 및 판지를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은
(a) 1종 이상의 충전제, 1종 이상의 음이온성 다당류 및 1종 이상의 양이온성 제제를 혼합 구역에 도입하여, 충전제 조성물을 제조하는 단계;
(b) 펌프를 이용해 상기 충전제 조성물을, 셀룰로스성 섬유를 포함하는 수성 현탁액에 도입하는 단계; 및
(c) 수득된 현탁액을 탈수하는 단계를 포함하는, 종이 및 판지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한,
(a) 1종 이상의 충전제, 1종 이상의 음이온성 다당류 및 1종 이상의 양이온성 제제를 혼합 구역에 도입하여, 충전제 조성물을 제조하는 단계; 및
(b) 펌프를 이용해 상기 충전제 조성물을 저장 탱크에 도입하는 단계를 포함하는, 충전제 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

종이 및 판지를 제조하는 방법{PROCESS FOR THE PRODUCTION OF PAPER AND BOARD}
본 발명은 종이 및 판지를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 종이 및 판지 제조 공정에 사용하기에 적합한 충전제 조성물의 제조 방법, 및 충전제 조성물을 셀룰로스성 현탁액에 도입하여, 종이 및 판지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
충전제 및 충전제 조성물은 잘 알려져 있으며, 상대적으로 값비싼 버진(virgin) 셀룰로스성 섬유를 보다 값싼 충전제로 대체함으로써 종이 비용을 낮추기 위해 제지 분야에서 널리 사용된다. 충전제는 또한, 표면 거칠기(surface smoothness), 인쇄적성(printability), 및 불투명도와 명도와 같은 광학 특성과 같은 몇 가지 종이 특성을 개선할 수 있게 한다. 그러나, 다른 종이 특성들은 악영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 충전된 종이는 통상 미충전된 종이와 비교해 낮은 강도 특성을 나타낸다.
충전된 종이는 통상적으로는, 소정의 규격(specification), 예를 들어, 인장 강도(tensile strength), 인장 강성(tensile stiffness), 스코트 본드(Scott Bond), 두께, 그래미지(grammage), 충전제 함량 등을 충족하도록 제조된다. 종이를 특정한 그래미지로 제조하는 경우, 충전제 함량이 증가하면 종이 두께가 얇아진다는 것을 관찰하였다. 규격 범위 밖의 종이 두께는 예를 들어, 고속 전환(high-speed conversion) 및 최종-용도 작업(end-use operation)에서 취급 시 문제점을 야기할 수 있다.
충전된 종이에서 두께 감소는 그래미지를 증가시킴으로써, 즉, 공정에 사용되는 셀룰로스성 섬유 및 충전제의 양을 규격에 따른 비율로 증가시킴으로써 보완될 수 있으며, 이는 총 생산 비용이 증가할 것임을 의미한다. 두께 감소는 또한, 규칙적인(regular) 설페이트/설파이트 펄프의 일부를 벌키(bulky) 펄프, 예를 들어 BCTMP (벌키 CTMP)로 대체함으로써 보완될 수 있다. 그러나, 이러한 펄프의 이용과 관련하여 단점 및 문제점들이 존재할 수 있다.
이에, 두께 조절이 개선, 고속 전환 및 최종-용도 작업 시 러너빌러티(runnability)가 개선, 및 강도 특성이 개선 또는 유지되는, 충전된 종이 및 판지의 제조 방법이 계속 요구되고 있다. 또한, 종이 및 판지에 상기 특성 및 이점들을 부여하는 충전제 조성물을 제조하는 방법도 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 특히 제조될 종이 및 판지의 충전제 함량을 증가시킬 경우, 두께 조절이 개선된, 즉, 두께가 유지되거나 또는 적어도 두께 손실이 감소한 종이 및 판지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 고속 전환 및 최종-용도 작업 시, 러너빌러티를 개선한, 충전된 종이 및 판지의 제조 방법을 제공하는 것이다. 이로써, 규격 밖의 종이 두께에 의해 야기되는 취급상 및 러너빌러티 문제점들, 예를 들어 복사기에서 종이의 이중공급 또는 걸림, 폼즈 프레스(forms press) 및 기타 컨버팅 머신(converting machine)에서 작업 속도의 저하, 및 인쇄 및 봉투-접이기(envelope-folding machine)에서의 정합 오차(registration error)를 피하거나 또는 적어도 줄일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 특히 제조될 종이 및 판지의 충전제 함량을 증가시킬 경우, 강도 특성을 유지 또는 개선한, 충전된 종이 및 판지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 실질적으로 유지 또는 개선될 수 있는, 본 발명에 의해 제조되는 충전된 종이 및 판지의 강도 특성으로는, 인장 강도, 인장 강성, 굽힘 강도(bending resistance), z-강도, 스코트 본드 및 왁스 픽(wax pick)을 포함한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 충전제의 함량, 및 충전제 조성물에 존재하는 다른 성분들에 대한 충전제의 비율을 두께 편차(deviation), 예를 들어 두께 규격과의 편차에 따라 쉽게 조정하여, 규격 내 두께를 가지며 강도 특성이 유지 또는 개선된 충전된 종이 및 판지를 제공할 수 있는, 종이 및 판지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명을 이용함으로써, 제조되는 종이 또는 판지의 두께 조절을 개선하고 강도 특성을 유지 또는 증가시키면서도, 섬유 함량을 줄이고 종이 및 판지의 충전제 함량을 증가시키는 것이 가능하다. 규격 밖의 종이 두께는 예를 들어, 고속 전환 및 최종-용도 작업에서 취급상의 문제점들을 야기할 수 있다. 이러한 문제점들의 예로는, 복사기에서 종이의 이중공급 또는 걸림, 폼즈 프레스 및 기타 컨버팅 머신에서 작업 속도의 저하, 및 인쇄 및 봉투-접이기에서의 정합 오차를 포함한다.
이로써, 강도 특성을 유지하면서도, 버진 셀룰로스성 섬유 사용을 줄이고 충전제 로딩(loading)을 늘리며 개선된 종이 및 판지 제조 방법을 제공하는 것이 가능하며, 이는 환경적으로나 경제적으로 유익하다.
본 발명의 또 다른 목적은, 충전제 조성물에 존재하는 다른 성분들에 대한 충전제의 비율을 쉽게 조정할 수 있는, 종이 및 판지 제조 방법에서 사용하기에 적합한 충전제 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
이에, 일 측면에서, 본 발명은,
(a) 1종 이상의 충전제, 1종 이상의 음이온성 다당류 및 1종 이상의 양이온성 제제를 혼합 구역에 도입하여, 충전제 조성물을 제조하는 단계;
(b) 펌프를 이용해 상기 충전제 조성물을, 셀룰로스성 섬유를 포함하는 수성 현탁액에 도입하는 단계; 및
(c) 수득된 현탁액을 탈수하는 단계를 포함하는, 종이 및 판지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
다른 측면에서, 본 발명은,
(a) 1종 이상의 충전제, 1종 이상의 음이온성 다당류 및 1종 이상의 양이온성 제제를 혼합 구역에 도입하여, 충전제 조성물을 제조하는 단계; 및
(b) 펌프를 이용해 상기 충전제 조성물을 저장 탱크에 도입하는 단계를 포함하는, 충전제 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 목적들과 측면들은 이하 보다 상세히 설명될 것이다.
본 발명은 1종 이상의 충전제의 사용을 포함한다. 본원에서, 용어 "충전제"는 다공성, 벌키, 플라스틱 및 팽창성 충전제 및 안료를 비롯하여 합성 및 천연 무기 충전제 및 안료를 포함하는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 적절한 충전제의 예로는, 규회석(wollastonite), 카올리나이트(kaolinite), 예를 들어 카올린, 고령토(china clay), 소성 점토(calcined clay), 티타늄 다이옥사이드, 석고, 탈사이트(talcite), 예를 들어 탈크, 하이드로탈사이트, 매너쎄이트(manasseite), 파이로오라이트(pyroaurite), 쇼그레나이트(sjoerenite), 스티크타이트(stichtite), 바베르토나이트(barbertonite), 타코바이트(takovite), 레에베사이트(reevesite), 데사우텔사이트(desautelsite), 모투코레아이트(motukoreaite), 베르말론다이트(wermlandite), 메익스네라이트(meixnerite), 코알린가이트(coalingite), 클로로-마갈루마이트(choloro-magalumite), 카르보이다이트(carrboydite), 호네싸이트(honessite), 우드와르다이트(woodwardite), 이오와이트(iowaite), 하이드로호네싸이트 및 모운트케이사이트(mountkeithite), 실리카, 예를 들어 침전된 실리카 및 침전된 알루미노 실리케이트, 스멕타이트(smectite), 예를 들어 몬트모릴로나이트(montmorillonite) / 벤토나이트(bentonite), 헥토라이트(hectorite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite) 및 사포나이트, 수소화된 알루미늄 옥사이드 (알루미늄 트리하이드록사이드), 칼슘 설페이트, 바륨 설페이트, 칼슘 옥살레이트, 뿐만 아니라 천연 및 합성 칼슘 카르보네이트를 포함한다. 적절한 천연 및 합성 칼슘 카르보네이트의 예로는, 예를 들어, 능면체(rhombohedral), 주상(prismatic), 판형(tabular), 입방형(cuboid) 및 편삼각면체(scalenohedral) 형태의 방해석(calcite), 및 침상(acicular) 형태의 아라고나이트(aragonite)와 같이, 여러 가지 결정질 형태 또는 형상을 한 것을 비롯하여, 백악(chalk), 분쇄된 대리암(ground marble), 분쇄된 칼슘 카르보네이트 (GCC) 및 침전된 칼슘 카르보네이트 (PCC)를 포함한다. 1종 이상의 충전제는 적절하게는, 카올린, 칼슘 카르보네이트, 예를 들어 분쇄된 칼슘 카르보네이트 및 침전된 칼슘 카르보네이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 1종 이상의 충전제는 적절하게는 수성 슬러리 형태로 사용된다.
본 발명은 1종 이상의 음이온성 다당류의 사용을 포함한다. 적절하게는, 상기 1종 이상의 음이온성 다당류는 수-분산성 또는 수용성, 바람직하게는 수용성 또는 적어도 부분적으로 수용성이다. 1종 이상의 음이온성 다당류는 적절하게는 수성 조성물의 형태로 사용된다. 1종 이상의 음이온성 다당류는 음이온성 기를 포함하며, 이는 천연적이거나 및/또는 다당류의 화학적 처리에 의해 도입될 수 있다. 천연 음이온성 다당류의 예로는, 천연 감자 전분을 포함하며, 이는 공유 결합된 포스페이트 모노에스테르기를 상당량 함유하고 있다. 1종 이상의 음이온성 다당류는 또한, 상기 다당류가 순(net) 음이온성이거나 또는 순 음이온성 전하를 가지는 한, 즉, 음이온성 기의 수가 양이온성 기의 수보다 훨씬 더 많거나 또는 음이온성 기의 치환율이 양이온성 기의 치환율보다 더 높을 수 있는 한, 양이온성 기를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 1종 이상의 음이온성 다당류는 양이온성 기를 포함하지 않거나, 또는 실질적으로 포함하지 않는다.
1종 이상의 음이온성 다당류에 존재할 수 있는 적절한 음이온성 기의 예로는, 카르복실레이트, 예를 들어 카르복시알킬, 설페이트, 설포네이트, 예를 들어 설포알킬, 포스페이트 및 포스포네이트 기를 포함하며, 여기서, 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필 및 이들의 혼합물일 수 있으며, 적절하게는 메틸이며; 적절하게는 1종 이상의 음이온성 다당류는 카르복실레이트 기, 예를 들어 카르복시알킬기를 포함하는 음이온성 기를 포함한다. 음이온성 기의 반대-이온은 통상 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 적절하게는 소듐이다. 음이온성 기는 또한, 이들의 산 형태로 존재할 수 있으며, 그래서 상응하는 음이온성 기는 수성 환경에서 형성된다.
1종 이상의 음이온성 다당류에 존재할 수 있는 적절한 양이온성 기의 예로는, 아민의 염, 적절하게는 3차 아민의 염, 및 4차 암모늄 기, 바람직하게는 4차 암모늄 기를 포함한다. 양이온성 기를 포함하는 적절한 음이온성 다당류의 예로는, 음이온성 다당류를 2,3-에폭시프로필 트리메틸 암모늄 클로라이드, 3-클로로-2-하이드록시프로필 트리메틸 암모늄 클로라이드 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 4차화 제제(quaternization agent)와 반응시킴으로써 수득되는 것들을 포함한다.
본 발명의 1종 이상의 음이온성 다당류는 알킬 또는 하이드록시 알킬 기, 예를 들어 하이드록시메틸, 하이드록시에틸, 하이드록시프로필, 하이드록실부틸 및 이들의 혼합물, 예를 들어 하이드록시에틸 메틸, 하이드록시프로필 메틸, 하이드록시부틸 메틸, 하이드록시에틸 에틸, 하이드록시프로필 등과 같은 비-이온성 기를 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 양태에서, 음이온성 다당류는 음이온성 기 및 비-이온성 기를 둘 다 포함한다.
본 발명의 적절한 음이온성 다당류의 예로는, 덱스트란 및 셀룰로스, 갈락토만난(galactomannan), 예를 들어 구아 검(guar gum), 키틴, 키토산, 글리칸, 갈락탄, 잔탄 검, 펙틴, 만난, 덱스트린, 알기네이트 및 카라게난(carragenane)과 같은 글루칸을 포함한다. 적절한 전분의 예로는, 감자, 옥수수, 밀, 타피오카, 쌀, 왁시 메이즈(waxy maize) 등을 포함한다. 바람직하게는, 음이온성 다당류는 셀룰로스 유도체, 바람직하게는 음이온성 셀룰로스 에테르로부터 선택된다. 적절한 음이온성 다당류 및 셀룰로스 유도체의 예로는, 카르복시알킬 셀룰로스, 예를 들어 카르복시메틸 셀룰로스, 카르복시에틸 셀룰로스, 카르복시프로필 셀룰로스, 설포에틸 카르복시메틸 셀룰로스, 카르복시메틸 하이드록시에틸 셀룰로스 ("CM-HEC"), 카르복시메틸 셀룰로스를 포함하며, 상기 셀룰로스는 1종 이상의 비-이온성 치환기, 바람직하게는 카르복시메틸 셀룰로스 ("CMC")로 치환된다. 적절한 셀룰로스 유도체의 예는, 미국 특허 제4,940,785 호에 개시된 것들을 포함하며, 이 특허는 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
1종 이상의 음이온성 다당류는 통상 음이온성 기의 치환율을 약 0.001 이상 또는 약 0.01 이상, 적절하게는 약 0.05 이상 또는 약 0.10 이상, 바람직하게는 약 0.15 이상으로 가지며, 음이온성 기의 치환율은 통상 약 1.0 이하 또는 약 0.75 이하, 적절하게는 약 0.65 이하 또는 약 0.50 이하, 바람직하게는 약 0.45 이하이다.
1종 이상의 음이온성 다당류는 통상 중량 평균 분자량을 2,000 달톤 이상 또는 약 5,000 달톤 이상, 적절하게는 50,000 달톤 이상 또는 약 100,000 달톤 이상으로 가지며, 평균 분자량은 통상 약 30,000,000 달톤 이하 또는 약 25,000,000 달톤 이하, 적절하게는 약 1,000,000 달톤 이하 또는 약 500,000 달톤 이하이다.
본 발명은 1종 이상의 양이온성 제제의 용도를 포함한다. 본원에서, 용어 "양이온성 제제"는, 양이온성 유기 및 무기 화합물을 포함하는 것으로 의미된다. 본원에서, 용어 "양이온성 유기 화합물"은 또한, 제1 양이온성 제제로서 지칭된다. 본원에서, 용어 "양이온성 무기 화합물"은 또한, 제2 양이온성 제제로서 지칭된다.
적절한 양이온성 유기 화합물, 또는 제1 양이온성 제제는 수용성 및 수-분산성, 바람직하게는 수용성 양이온성 유기 화합물을 포함한다. 1종 이상의 양이온성 제제는 적절하게는 수성 조성물의 형태로 사용된다. 양이온성 유기 화합물은 합성이거나 또는 천연 소스로부터 유래될 수 있으며, 양이온성인 채로 존재할 수 있다. 적절한 양이온성 유기 화합물의 예로는, 양이온성 유기 중합체, 예를 들어 양이온성 폴리아민, 양이온성 폴리아미드아민, 양이온성 폴리에틸렌 이민 및 양이온성 다이시안다이아미드 중합체와 같은 축합 중합체, 양이온성 아크릴아미드계 중합체, 양이온성 아크릴레이트계 중합체, 양이온성 비닐아민 / 비닐포름아미드계 중합체 및 다이알릴 다이알킬 암모늄 클로라이드 기재의 양이온성 중합체와 같은 1종 이상의 양이온성 단량체를 포함하는 에틸렌계 불포화된 양이온성 단량체 또는 단량체 블렌드의 양이온성 비닐 첨가 중합체를 포함한다. 적절한 에틸렌계 불포화된 양이온성 단량체의 예로는, 바람직하게는 4차화된 형태(quaternised form)의, 다이알킬아미노알킬 (메트) 아크릴레이트 및 다이알킬아미노알킬 (메트) 아크릴아미드, 및 다이알릴 다이메틸 암모늄 클로라이드 (DADMAC)를 포함한다. 에틸렌계 불포화된 단량체의 양이온성 중합체는 통상 양이온성 단량체 약 10 몰% 내지 100 몰%와 기타 단량체 0 몰% 내지 90 몰%로 이루어지며, 백분율의 합은 100이다. 양이온성 단량체의 양은 통상 80 몰% 이상, 적절하게는 100 몰%이다. 적절하게는, 1종 이상의 양이온성 제제는 양이온성 축합 중합체, 바람직하게는 양이온성 폴리아민을 포함한다.
양이온성 유기 화합물은 통상 중량 평균 분자량을 약 1,000 이상, 적절하게는 약 2,000 이상, 바람직하게는 약 5,000 이상으로 가진다. 통상, 중량 평균 분자량은 약 4,000,000 이하, 적절하게는 약 2,000,000 이하, 바람직하게는 약 700,000 이하이다. 양이온성 유기 화합물의 전하 밀도는 통상 약 0.2 meq/g 이상, 적절하게는 약 1 meq/g 이상이며, 상기 전하 밀도는 통상 약 15 meq/g 이하, 적절하게는 약 10 meq/g 이하이다.
적절한 양이온성 무기 화합물, 또는 제2 양이온성 제제의 예로는, 무기 1가, 2가 및 다가 양이온 및 고분자전해질, 예를 들어 알루미늄 화합물을 포함한다. 적절한 알루미늄 화합물의 예로는, 알룸 (알루미늄 설페이트), 알루미네이트, 예를 들어 소듐 및 포타슘 알루미네이트, 및 폴리알루미늄 화합물, 예를 들어 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 설페이트, 폴리알루미늄 실리케이트 설페이트 및 이들의 혼합물을 포함한다. 적절하게는, 1종 이상의 양이온성 제제는 폴리알루미늄 화합물, 바람직하게는 폴리알루미늄 클로라이드를 포함한다.
본 발명의 1종 이상의 양이온성 제제는 적절하게는, 전술한 바와 같은 1종 이상의 양이온성 유기 화합물 또는 제1 양이온성 제제, 및 전술한 바와 같은 1종의 양이온성 무기 화합물 또는 제2 양이온성 제제를 포함한다. 양이온성 유기 및 무기 화합물의 적절한 조합의 예로는, 양이온성 유기 중합체 및 폴리알루미늄 화합물, 적절하게는 양이온성 축합 중합체 및 폴리알루미늄 화합물, 바람직하게는 양이온성 폴리아민 및 폴리알루미늄 클로라이드를 포함한다.
본 발명의 방법은 1종 이상의 충전제, 1종 이상의 음이온성 다당류 및 1종 이상의 양이온성 제제를 혼합 구역에 도입하여 충전제 조성물을 제조한 다음, 상기 충전제 조성물을, 셀룰로스성 섬유를 포함하는 수성 현탁액 - 이후, "셀룰로스성 현탁액"으로도 지칭됨- 에 펌핑하거나 또는 상기 충전제 조성물을 저장 탱크로 펌핑하는 단계를 포함한다.
혼합 구역은 펌프, 스태틱 믹서(static mixer), 혼합용의 적절한 탱크, 예를 들어 종이 또는 판지 제조 기계의 혼합 체스트(mixing chest), 또는 충전제, 음이온성 다당류 및 1종 이상의 양이온성 제제의 스트림이 수렴되는 구역일 수 있다. 바람직하게는 혼합 구역은 펌프 또는 혼합 탱크이다. 혼합 구역이 펌프인 경우, 상기 펌프는 바람직하게는, 수득된 충전제 조성물을 종이 또는 판지 제조 공정의 셀룰로스성 현탁액으로, 또는 저장 탱크로 펌핑하는 데 사용된다. 혼합 구역이 혼합 탱크, 예를 들어 혼합 체스트인 경우, 수득된 충전제 조성물은 적절하게는, 펌프를 이용해 종이 또는 판지 제조 공정의 셀룰로스성 현탁액으로, 또는 저장 탱크로 도입된다. 저장 탱크는, 종이 또는 판지 제조 기계에 선적하기 전에 충전제 조성물을 보관하는 탱크, 또는 종이 또는 판지 제조 공정에서 충전제 조성물을 펌프를 이용해 셀룰로스성 현탁액으로 도입하는 탱크일 수 있다.
상기 방법은, 1종 이상의 충전제, 1종 이상의 음이온성 다당류 및 1종 이상의 양이온성 제제를 임의의 순서대로 그리고 임의의 프리-믹스 형태로 혼합 구역에 공급하여 충전제 조성물을 제조함으로써, 수행할 수 있다. 예를 들어, 1종 이상의 충전제 및 1종 이상의 음이온성 다당류를 혼합 구역에서 혼합하여 충전제 프리-믹스를 제조한 다음, 1종 이상의 양이온성 제제를 혼합 구역에 도입하여 그 안에 들어 있는 충전제 프리-믹스와 혼합하여 충전제 조성물을 제조할 수 있다.
상기 방법은 또한, 1종 이상의 충전제 및 1종 이상의 음이온성 다당류를 충전제 프리-믹싱 구역에서 혼합하여 충전제 프리-믹스를 제조한 다음, 상기 충전제 프리-믹스를 상기 혼합 구역에 도입함으로써 수행할 수도 있다. 충전제 프리-믹싱 구역은 펌프, 스태틱 믹서, 혼합용의 적절한 탱크, 예를 들어 종이 또는 판지 제조 기계의 혼합 체스트, 또는 충전제의 스트림 및 1종 이상의 음이온성 다당류의 스트림이 예를 들어 스트림을 공급하는 파이프의 적절한 배열에 의해 수렴되는 구역일 수 있다. 바람직하게는 충전제 프리-믹싱 구역은 펌프 또는 스태틱 믹서이다. 충전제 프리-믹싱 구역이 혼합 탱크, 예를 들어 혼합 체스트인 경우, 충전제 프리-믹스는 적절하게는 펌프를 이용해 혼합 구역으로 도입된다.
2종 이상의 양이온성 제제, 예를 들어 제1 및 제2 양이온성 제제를 상기 방법에 사용하는 경우, 상기 방법은 제1 양이온성 제제 및 제2 양이온성 제제를 양이온성 제제 프리-믹싱 구역에서 혼합하여 양이온성 제제 프리-믹스를 제조한 다음, 상기 양이온성 제제 프리-믹스를 혼합 구역에 도입함으로써 수행할 수 있다. 양이온성 제제 프리-믹싱 구역은 펌프, 스태틱 믹서, 혼합용의 적절한 탱크, 예를 들어 종이 또는 판지 제조 기계의 혼합 체스트, 또는 제1 양이온성 제제의 스트림 및 제2 양이온성 제제의 스트림이 수렴되는 구역일 수 있다. 바람직하게는, 양이온성 제제 프리-믹싱 구역은 펌프, 또는 예를 들어 스트림을 공급하는 파이프의 적절한 배열에 의해 제1 및 제2 양이온성 제제의 스트림들이 수렴되는 구역이다. 양이온성 제제 프리-믹싱 구역이 혼합 탱크, 예를 들어 혼합 체스트인 경우, 양이온성 제제 프리-믹스는 적절하게는 펄프(pulp)를 이용해 혼합 구역으로 도입된다.
본 발명은 바람직하게는 펌프의 용도를 포함한다. 본원에서, 용어 "펌프"는 펌프, 또는 펌프 효과를 가진 장비를 의미한다. 전술한 바와 같은 1종 이상의 펌프의 용도는 여러 면에서 유익하며, 혼합 구역으로 도입되는 충전제, 음이온성 다당류 및 1종 이상의 양이온성 제제의 용량, 셀룰로스성 현탁액으로 도입되는 충전제 조성물의 용량을 쉽게 조정하여, 제조될 종이 또는 판지의 여러 가지 특성, 특히 종이 및 판지의 두께 및 충전제 함량을 조정할 수 있게 한다. 적절하게는, 조정가능한 펌프 용량을 가진 1종 이상의 펌프를 이 공정, 특히 충전제 조성물을 셀룰로스성 현탁액으로 도입하는 단계에 사용한다.
상기 방법은 적절하게는 또한, 제조될 종이 또는 판지용 두께 규격을 제공하는 단계, 제조될 종이 또는 판지의 두께를 예를 들어 제조 도중 또는 후에 인-라인으로 또는 수동적으로 측정하는 단계, 측정한 두께를 두께 규격과 비교하여 두께의 차이를 확인하고, 선택적으로는 충전제 조성물의 용량을 조정하여 종이 또는 판지의 충전제 함량을 조정함으로써 두께 차이를 줄여서 두께 규격을 충족하는 종이 또는 판지를 제조하는 단계를 포함한다. 적절하게는, 1종 이상의 컴퓨터 및 컴퓨터 프로그램은, 두께를 측정하고, 측정한 두께를 두께 규격과 비교하며, 충전제 함량을 조정함으로써 두께 차이를 줄여서 두께 규격을 충족하는 종이 또는 판지를 제조하는 데 사용된다.
상기 방법에서, 1종 이상의 충전제, 1종 이상의 음이온성 다당류, 1종 이상의 양이온성 제제, 충전제 조성물, 충전제 프리-믹스 및 양이온성 제제 프리-믹스는 바람직하게는 수성으로, 즉, 이들은 바람직하게는 물을 포함한다. 물론, 살생물제, 방부제, 충전제, 음이온성 다당류 및 양이온성 제제의 제조 공정의 부산물과 같은 다른 성분들이 또한, 1종 이상의 충전제, 1종 이상의 음이온성 다당류, 1종 이상의 양이온성 제제, 충전제 조성물, 충전제 프리-믹스 및 양이온성 제제 프리-믹스에 존재할 수 있다.
합해서 "성분들"로도 지칭되는 1종 이상의 충전제, 1종 이상의 음이온성 다당류 및 1종 이상의 양이온성 제제는 상기 방법에 사용될 수 있으며, 충전제 조성물, 충전제 프리-믹스 및 양이온성 제제 프리-믹스에, 특히 성분들의 유형 및 수, 원하는 용도, 바람직한 충전제 함량, 바람직한 비용 절감, 바람직한 종이 강도 등에 따라 광범위하게 다양할 수 있는 양으로 존재할 수 있다.
1종 이상의 충전제가 사용되는 경우, 이는 통상, 충전제 조성물 또는 충전제 프리-믹스의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 이상, 적절하게는 약 2 중량% 이상 또는 약 5 중량% 이상, 바람직하게는 약 10 중량% 이상의 양으로 각각 충전제 조성물 및 충전제 프리-믹스에 존재한다. 1종 이상의 충전제가 사용되는 경우, 이는 통상, 충전제 조성물 또는 충전제 프리-믹스의 총 중량을 기준으로 99 중량% 이하, 적절하게는 약 75 중량% 이하 또는 약 50 중량% 이하, 바람직하게는 약 45 중량% 이하의 양으로 각각 충전제 조성물 및 충전제 프리-믹스에 존재한다.
1종 이상의 음이온성 다당류가 사용되는 경우, 이는 통상, 1종 이상의 충전제의 중량을 기준으로 약 1 kg/ton 이상, 적절하게는 약 2 kg/ton 이상 또는 약 3 kg/ton 이상, 바람직하게는 약 5 kg/ton 이상의 양으로 충전제 조성물 및 충전제 프리-믹스에 존재한다. 1종 이상의 음이온성 다당류가 사용되는 경우, 이는 통상, 충전제의 중량을 기준으로 약 100 kg/ton 이하, 적절하게는 약 50 kg/ton 이하 또는 약 30 kg/ton 이하, 바람직하게는 약 20 kg/ton 이하의 양으로 충전제 조성물 및 충전제 프리-믹스에 존재한다.
1종 이상의 양이온성 제제, 예를 들어 제1 및 제2 양이온성 제제가 사용되는 경우, 이는 통상, 상기 방법에서 사용되는 충전제의 중량을 기준으로 약 0.001 kg/ton 이상, 적절하게는 약 0.01 kg/ton 이상 또는 약 0.1 kg/ton 이상, 바람직하게는 약 1.0 kg/ton 이상의 양으로 충전제 조성물 및 양이온성 제제 프리-믹스에 존재하며, 이들은 통상, 1종 이상의 충전제의 중량을 기준으로 약 30 kg/ton 이하, 적절하게는 약 15 kg/ton 이하 또는 약 10 kg/ton 이하, 바람직하게는 약 5 kg/ton 이하의 양으로 존재한다. 양이온성 제제가 알루미늄 화합물인 경우, 본원에서 정의한 양들은 1종 이상의 충전제의 중량을 기준으로, Al2O3로서 계산된다.
충전제 조성물은 통상, 양이온성 제제 : 1종 이상의 음이온성 다당류의 중량비를 약 10:1 내지 약 1:1000, 적절하게는 약 2:1 내지 약 1:100, 바람직하게는 약 1:1 내지 약 1:40으로 가진다.
물이 사용되는 경우, 이는 통상, 충전제 조성물 또는 충전제 프리-믹스의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 이상, 적절하게는 약 25 중량% 이상 또는 약 50 중량% 이상, 바람직하게는 약 55 중량% 이상의 양으로 각각 충전제 조성물 및 충전제 프리-믹스에 존재한다. 물은 통상, 충전제 조성물 또는 충전제 프리-믹스의 총 중량을 기준으로, 99 중량% 이하, 적절하게는 약 98 중량% 이하 또는 약 95 중량% 이하, 바람직하게는 약 90 중량% 이하의 양으로 각각 충전제 조성물 및 충전제 프리-믹스에 존재하며, 백분율의 합은 100이다.
본 발명에 따르면, 충전제 조성물은 특히, 셀룰로스성 현탁액의 유형, 충전제의 유형, 음이온성 다당류의 유형, 양이온성 제제의 유형, 제조되는 종이의 유형, 첨가 시점 등에 따라, 광범위하게 다양할 수 있는 양으로, 셀룰로스성 현탁액에 도입될 수 있다. 충전제 조성물은 통상, 건조 셀룰로스성 섬유를 기준으로 건조 충전제로서 계산되는, 약 1 kg/ton 이상, 적절하게는 약 10 kg/ton 이상 또는 약 50 kg/ton 이상, 바람직하게는 100 kg/ton 이상의 양으로 셀룰로스성 현탁액에 첨가된다. 충전제 조성물은 통상, 건조 셀룰로스성 섬유를 기준으로 건조 충전제로서 계산되는, 2000 kg/ton 이하, 적절하게는 1500 kg/ton 이하, 바람직하게는 1000 kg/ton 이하 또는 750 kg/ton 이하의 양으로, 셀룰로스성 현탁액에 도입된다. 본 발명에 따른 종이는 통상, 충전제 함량을 1 중량% 내지 약 67 중량%, 적절하게는 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 바람직하게는 약 20 중량% 내지 약 35 중량%, 약 25 중량% 내지 약 35 중량%의 범위 내로 가진다.
바람직하게는, 상기 방법에서 사용되는 성분들을 혼합 구역에서 혼합하며, 생성되는 충전제 조성물을 셀룰로스성 현탁액에 펌핑하여 도입하되, 이때 충전제 조성물의 성분들은 셀룰로스성 섬유와 혼합되며, 수득된 현탁액을 헤드박스(headbox)로 공급하며, 이 헤드박스는 현탁액을 형성 와이어(forming wire)로 배출(eject)하여 물을 상기 현탁액으로부터 배수(draingae)시켜, 충전제 조성물의 고형 성분들을 포함하는 습식 셀룰로스성 웨브 또는 시트를 제공하며, 상기 웨브 또는 상기 시트를 추가로 탈수시키고 종이 또는 판지 제조 기계의 건조 섹션에서 건조하여, 충전된 종이 또는 판지를 수득한다. 본 발명의 방법은 바람직하게는, 종이 또는 판지 제조 기계에서 연속적으로 수행한다.
본 발명의 방법에서, 셀룰로스성 현탁액에 도입하거나 또는 수득되는 종이 또는 판지의 웨브 또는 시트에 적용함으로써, 다른 첨가제들을 또한 사용할 수도 있다. 이러한 첨가제들의 예로는, 종래의 충전제, 광학 증백제(optical brightening agent), 사이징 제제(sizing agent), 건식 증강제, 습식 증강제, 양이온성 응고제, 배출 및 체류 보조제 등을 포함한다.
적절한 통상적인 충전제의 예로는, 전술한 충전제, 적절하게는 카올린, 고령토, 티타늄 다이옥사이드, 석고, 탈크, 천연 및 합성 칼슘 카르보네이트, 예를 들어 백악, 분쇄된 대리암, 분쇄된 칼슘 카르보네이트 및 침전된 칼슘 카르보네이트, 수소화된 알루미늄 옥사이드 (알루미늄 트리하이드록사이드), 칼슘 설페이트, 바륨 설페이트, 칼슘 옥살레이트 등을 포함한다. 적절한 습식 증강제의 예로는, 폴리아민 및 폴리아미노아미드와 에피클로로하이드린을 반응시킴으로써 수득되는 산물을 비롯하여, 양이온성 폴리아민 및 폴리아미노아미드를 포함한다.
적절한 사이징 제제의 예로는, 비-셀룰로스-반응성 사이징 제제, 예를 들어 로진계 비누와 같은 로진계 사이징 제제, 로진계 에멀젼/분산액, 셀룰로스-반응성 사이징 제제, 예를 들어 알킬 및 알케닐 석신산 무수물(ASA)과 같은 산 무수물의 에멀젼/분산액, 알케닐 및 알킬 케텐 이량체 (AKD) 및 다량체, 뿐만 아니라 에틸렌계 불포화된 단량체의 음이온성, 양이온성 및 양쪽성 중합체, 예를 들어 스티렌 및 아크릴레이트의 공중합체를 포함한다. 1종 이상의 사이징 제제는 셀룰로스성 현탁액에 첨가되거나, 표면 사이징 적용에서 종이에 적용되거나, 또는 둘 다 수행될 수 있다. 바람직한 실시 양태에서, 1종 이상의 사이징 제제를 셀룰로스성 현탁액에 첨가하고, 1종 이상의 사이징 제제를 종이에 적용한다.
적절한 양이온성 응고제의 예로는, 양이온성 유기 중합체성 응고제 및 양이온성 무기 응고제를 포함한다. 적절한 양이온성 유기 중합체성 응고제의 예로는 전술한 양이온성 유기 중합체를 포함한다. 적절한 양이온성 무기 응고제의 예로는 전술한 양이온성 무기 화합물을 포함한다.
적절한 배출 및 체류 보조제의 예로는, 유기 중합체, 무기 물질, 예를 들어 음이온성 미세입자형 물질, 예를 들어 콜로이드성 실리카계 입자, 몬트모릴로나이트 / 벤토나이트, 및 이들의 조합과 같은 규산질 물질을 포함한다. 본원에서, 용어 "배출 및 체류 보조제"는, 셀룰로스성 현탁액에 첨가되는 경우, 상기 1종 이상의 첨가제를 첨가하지 않는 경우에 수득되는 것보다 양호한 배출 및/또는 체류를 제공하는 1종 이상의 첨가제이다. 배출 및 체류 보조제는, 본 발명의 충전제 조성물을 도입하기 전, 도입과 동시에, 도입 중간에, 및 도입 후에, 셀룰로스성 현탁액에 첨가할 수 있으며, 바람직하게는 충전제 조성물을 셀룰로스성 현탁액에 도입한 후에 첨가할 수 있다.
적절한 유기 중합체의 예로는, 음이온성, 양쪽성 및 양이온성 전분; 본질적으로 선형, 분지형 및 가교형인 음이온성 및 양이온성 아크릴아미드계 중합체를 비롯하여 음이온성, 양쪽성 및 양이온성 아크릴아미드계 중합체; 뿐만 아니라 양이온성 폴리(다이알릴다이메틸 암모늄 클로라이드); 양이온성 폴리에틸렌 이민; 양이온성 폴리아민; 양이온성 폴리아미드아민 및 비닐아미드계 중합체, 멜라민-포름알데하이드 및 우레아-포름알데하이드 수지를 포함한다. 적절하게는, 배출 및 체류 보조제는 1종 이상의 양이온성 또는 양쪽성 중합체, 바람직하게는 양이온성 중합체를 포함한다. 양이온성 전분 및 양이온성 폴리아크릴아미드가 특히 바람직한 중합체로서, 이들은 단독으로, 서로 함께, 또는 다른 중합체, 예를 들어 다른 양이온성 및/또는 음이온성 중합체와 함께 사용될 수 있다. 상기 중합체의 중량 평균 분자량은 적절하게는 약 1,000,000 초과, 바람직하게는 약 2,000,000 초과이다. 상기 중합체의 중량 평균 분자량의 상한은 중요하지 않지만; 이는 약 50,000,000, 통상 약 30,000,000, 적절하게는 약 25,000,000일 수 있다. 그러나, 천연 소스로부터 유래되는 중합체의 중량 평균 분자량은 그보다 더 높을 수 있다.
실리카계 입자, 즉, SiO2 또는 규산 기재의 입자는 통상, 수성 콜로이드성 분산액, 소위 졸(sol)의 형태로 공급된다. 적절한 실리카계 입자의 예로는 콜로이드 실리카 및 다른 유형의 폴리규산을 포함하며, 이들은 동종중합체화 또는 공중합체화된 것들이다. 실리카계 졸은 개질될 수 있으며, 알루미늄, 붕소, 질소, 지르코늄, 갈륨, 티타늄 등과 같은 다른 원소들을 포함하며, 이들은 수성상 및/또는 실리카계 입자에서 존재할 수 있다. 이러한 유형의 적절한 실리카계 입자의 예로는, 콜로이드성 알루미늄-개질화된 실리카 및 알루미늄 실리케이트를 포함한다. 이러한 적절한 실리카계 입자의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 적절한 음이온성 실리카계 입자의 예로는, 평균 입자 크기가 약 100 nm 미만, 바람직하게는 약 20 nm 미만, 보다 바람직하게는 약 1 nm 내지 약 10 nm인 것들을 포함한다. 실라카 화학에서 통상적으로, 입자 크기는 응집 또는 비-응집된 형태일 수 있는 1차 입자의 평균 크기를 지칭한다. 실리카계 입자의 비표면적은 적절하게는 약 50 m2/g 초과, 바람직하게는 약 100 m2/g 초과이다. 일반적으로, 상기 비표면적은 약 1700 m2/g 이하일 수 있다. 상기 비표면적은 잘 알려진 방식, 예를 들어 G.W. Sears in Analy-tical Chemistry 28(1956): 12, 1981-1983 및 미국 특허 제5,176,891 호에 기술된 바대로, NaOH를 이용한 적정에 의해 측정된다. 따라서, 해당 면적은 입자의 평균 비표면적을 나타낸다. 적절한 실리카계 입자의 부가적인 예로는, S-값을 5% 내지 50%의 범위로 가지는 졸에 존재하는 것들을 포함한다. 상기 S-값은 Iler & Dalton in J. Phys. Chem. 60(1956), 955-957에서 기술된 바대로 측정 및 계산할 수 있다. 상기 S-값은 응집 또는 마이크로겔 형성의 정도를 나타내는 값이며, S-값이 더 낮다는 것은 응집률이 더 높다는 것을 나타낸다.
배출 및 체류 보조제의 적절한 조합의 예로는, 규산질 물질과 유사한 양이온성 중합체 및 음이온성 미세입자형 물질, 예를 들어 양이온성 전분 및 음이온성 콜로이드성 실리카계 입자; 양이온성 아크릴아미드계 중합체 및 음이온성 콜로이드성 실리카계 입자; 양이온성 아크릴아미드계 중합체, 음이온성 아크릴아미드계 중합체 및 음이온성 콜로이드성 실리카계 입자 또는 벤토나이트; 및 양이온성 아크릴아미드계 중합체 및 벤토나이트를 포함한다.
상기 방법에서 첨가제로서 사용하는 경우, 이들 성분들은 특히, 성분들의 유형 및 수, 셀룰로스성 현탁액의 유형, 충전제 함량, 제조되는 종이의 유형, 첨가 시점 등에 따라, 광범위하게 다양할 수 있는 양으로, 셀룰로스성 현탁액에 첨가되거나 또는 종이에 도입될 수 있다. 사이징 제제는 통상, 건조 섬유의 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 이상, 적절하게는 약 0.1 중량% 이상의 양으로 셀룰로스성 현탁액에 도입 및/또는 종이에 적용되며, 상한은 통상 약 2 중량%, 적절하게는 약 0.5 중량%이다. 일반적으로, 배출 및 체류 보조제는, 이들 보조제를 사용하지 않는 경우에 수득되는 것보다 양호한 배출 및/또는 체류를 제공하는 양으로, 셀룰로스성 현탁액에 도입된다. 배출 및 체류 보조제, 건식 증강제 및 습식 증강제는 서로 독립적으로 통상, 건조 섬유의 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 이상, 종종 약 0.005 중량% 이상의 양으로 사용되며, 상한은 통상 약 5 중량%, 적절하게는 약 1.5 중량%이다.
상기 방법은 셀룰로스성 섬유의 서로 다른 유형의 수성 현탁액으로부터 종이 및 판지를 제조하는 데 사용할 수 있으며, 상기 현탁액은 적절하게는 건조 성분을 기준으로 이러한 섬유를 약 25 중량% 이상, 바람직하게는 약 50 중량% 이상으로 포함해야 한다. 현탁액은, 설페이트, 설파이트 및 오르가노솔브(organosolv) 펄프와 같은 화학적 펄프, 열-기계적 펄프, 화학-열기계적 펄프, 리파이너 펄프(refiner pulp) 및 (견목(hardwood) 및 연목(softwood) 둘 다로부터의) 쇄목 펄프(ground wood pulp)와 같은 기계적 펄프로부터의 섬유를 기재로 할 수 있으며, 재생 섬유, 선택적으로는 탈묵된(de-inked) 펄프, 및 이들의 혼합물을 기재로 할 수도 있다. 본 발명에 따른 종이 및 판지는 많은 적용들에서 사용될 수 있으며, 적절하게는 상기 종이는 필기 용지(writing paper) 및 인쇄 종이로서 사용된다.
실시예
본 발명은 하기 실시예에서 추가로 예시되나, 실시예는 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 부(parts) 및 %는 각각 중량부 및 중량%를 지칭하며, 모든 현탁액은 다르게 언급하지 않는 한, 수성이다.
다르게 언급하지 않는다면, 하기 성분들을 실시예에서 사용하였다.
GCC: 분쇄된 칼슘 카르보네이트 (Hydrocarb 60, Omya)
PAC: 폴리알루미늄 클로라이드 (Eka ATC 8210)
PA: 양이온성 폴리아민 (Eka ATC 4150)
CMC: 카르복시메틸 셀룰로스, 0.3-0.4의, 음이온성 기의 DS (Gabrosa 947, Akzo Nobel)
C-전분: 양이온성 전분 (Perlbond 970, Lyckeby)
C-PAM: 양이온성 폴리아크릴아미드 (Eka PL 1510)
실리카: 음이온성 실리카계 입자의 수성 졸(sol) (Eka NP 442)
종이 시트는 프랑스 소재의 Techpap SAS 사에서 공급되는 Dynamic Sheet Former (Formette Dynamique)에서 제조하였다. 실시예에서 사용되는 종이 퍼니시(paper furnish)는 니들 블리치드 크래프트 펄프 (needle bleached kraft pulp, NBKP) 및 리프 블리치드 크래프트 펄프(leaf bleached kraft pulp, LBKP)를 기재로 한 것이었다. 수성 셀룰로스성 현탁액의 농도(consistency)는 0.5 중량%였으며, 전도성(conductivity)은 소듐 설포네이트의 첨가에 의해 0.5 mS/cm로 조정하였다. 셀룰로스성 현탁액을 700 rpm의 속도에서 교반하고, 교반 후에 Dynamic Sheet Former의 혼합 체스트에 존재하는 셀룰로스성 현탁액에 첨가하였다.
상기 방법에서, GCC 충전제 슬러리를 혼합 탱크에 공급하였으며, 여기에 수성 CMC 용액 (1중량% CMC)을 도입하고 혼합하여, 균질한 충전제 프리-믹스를 제조하였다. 동시에, PAC, PA 및 물을 프리-믹싱 탱크에 첨가하여 양이온성 제제 프리-믹스를 제조한 다음, 이를 혼합 탱크에 도입하였으며, 이때, 고체 함량이 20중량%인 생성되는 충전제 조성물을 조정가능한 펌프 용량을 가진 펌프를 이용해 셀룰로스성 현탁액에 배출 105초 전에 도입하였다. 수득된 셀룰로스성 현탁액에 배출 및 체류 보조제를 하기 순서인 배출 전의 용량 및 시간대로 첨가하되, 배출 45초 전에 C-전분 (건조 종이 시트를 기준으로 8 kg/ton)을 첨가하고, 배출 15초 전에 C-PAM (건조 종이 시트를 기준으로 0.2 kg/ton)을 첨가하고, 배출 5초 전에 실리카 (건조 종이 시트를 기준으로 하며 SiO2로서 계산되는, 0.5 kg/ton)를 첨가하였다. 종이 시트는, 혼합 체스트로부터의 셀룰로스성 현탁액을 횡단 노즐(traversing nozzle)을 통해 회전 드럼(rotating drum) 내로 와이어 상부에 있는 수 필름(water film) 상으로 펌핑하고, 스탁(stock)을 배출하여 시트를 제조하고, 상기 시트를 압축 및 건조함으로써, 제조하였다. 충전제 종이 샘플은 ISO 187:1990에 따라 기후조절된 방에 두어 조건화하고, 그런 다음 ISO 536:1995에 따라 그래미지를 측정하여 평가하고, 두께, 인장 강도 및 인장 강성은 ISO 1924-2 및 ISO 1924-3:2005에 따라 스웨덴 소재의 Lorenzen & Wettre 사의 Alwetron TH1을 이용해 측정하고, 스코트 본드는 Tappi T 833 pm-94에 따라 Scott Internal 스코트 본드 테스터를 이용해 측정하였다.
하기 표는, 충전제 조성물을 그 양을 다르게 하여 셀룰로스성 현탁액에 첨가하여 종이 샘플의 충전제 함량을 서로 다르게 수득하는 경우, 얻어지는 결과를 나타낸 것이다. 테스트 번호 1 내지 3에서는 충전제 조성물을 첨가하지 않았다. CMC, PAC 및 PA의 용량은 모두 건조 GCC 충전제를 기준으로 한 것이다. GSM은 그래미지를 의미하며, MD는 기계 방향을 의미하며, CD는 가로 방향을 의미한다.
테스트
번호
CMC
kg /t 		PAC
kg /t 		PA
kg /t 		GSM
g/m 2 		충전제
함량 중량% 		두께
㎛ 		스코트 본드
( Scott
Bond )
J/m 2 		인장 강도
MD CD
kN /m kN /m 		인장 강성
MD CD
kN /m kN /m
1 - - - 80 27.9 111.9 280 6.61 1.96 883.6 246.1
2 - - - 80 32.7 111.7 200 5.84 1.72 767.1 223.7
3 - - - 80 38.5 109.7 163 4.98 1.35 717.4 178.2
4 10 10 4 80 27.9 110.4 390 7.17 2.19 834.9 275.5
5 10 10 4 80 33.4 108.9 248 6.31 1.85 792.9 227.1
6 10 10 4 80 38.4 107.4 240 5.56 1.57 718.4 193.9
7 10 10 4 82 28.0 112.6 359 7.42 2.22 873.0 271.8
8 10 10 4 82 33.2 111.5 297 6.43 1.90 779.7 227.9
9 10 10 4 82 38.4 109.8 223 5.67 1.60 732.6 204.4
10 10 10 4 84 28.0 114.9 403 7.64 2.33 870.3 277.1
11 10 10 4 84 38.4 111.7 209 5.81 1.70 744.0 207.9
12 10 10 4 86 27.9 117.4 378 8.03 2.46 899.0 292.3
13 10 10 4 86 33.1 116.4 245 6.90 2.02 840.3 240.0
14 10 10 4 86 38.3 114.9 203 5.87 1.66 757.7 202.4
15 10 10 4 88 28.5 120.4 394 8.03 2.42 921.0 287.2
16 10 10 4 88 33.6 118.0 256 6.95 2.12 841.9 250.1
17 10 10 4 88 38.7 115.9 204 6.11 1.71 722.9 200.5
18 10 10 4 90 28.4 121.0 366 8.29 2.54 936.0 296.8
19 10 10 4 90 33.7 119.2 275 7.20 2.11 874.2 260.0
20 10 10 4 90 39.2 117.7 208 6.03 1.62 759.7 197.5
상기 표는, 본 발명이, 두께를 실질적으로 유지하고 강도 특성을 실질적으로 유지하거나 또는 높이면서도, 종이 및 판지의 충전제 함량의 증량을 가능하게 한다는 것을 보여준다.

Claims (23)

  1. (a) 1종 이상의 충전제, 1종 이상의 음이온성 다당류 및 1종 이상의 양이온성 제제를 혼합 구역에 도입하여, 충전제 조성물을 제조하는 단계;
    (b) 펌프를 이용해 상기 충전제 조성물을, 셀룰로스성 섬유를 포함하는 수성 현탁액에 도입하는 단계; 및
    (c) 수득된 현탁액을 탈수하는 단계를 포함하는,
    종이 및 판지의 제조 방법.
  2. (a) 1종 이상의 충전제, 1종 이상의 음이온성 다당류 및 1종 이상의 양이온성 제제를 혼합 구역에 도입하여, 충전제 조성물을 제조하는 단계; 및
    (b) 펌프를 이용해 상기 충전제 조성물을 저장 탱크에 도입하는 단계를 포함하는,
    충전제 조성물의 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    (i) 제조될 종이 또는 판지에 대한 두께 규격(thickness specification)을 제공하는 단계;
    (ii) 상기 제조될 종이 또는 판지의 두께를 측정하는 단계;
    (iii) 측정한 두께와 두께 규격을 비교하여 두께 차이를 확인하는 단계; 및
    (iv) 선택적으로는, 충전제 조성물의 용량을 조정하여 상기 종이 또는 상기 판지의 충전제 함량을 조정함으로써, 두께 차이를 줄여서 두께 규격을 충족시키는 종이 또는 판지를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 충전제 및 상기 1종 이상의 음이온성 다당류를 상기 혼합 구역에서 혼합하여 충전제 프리-믹스(pre-mix)를 제조한 다음, 상기 1종 이상의 양이온성 제제를 상기 혼합 구역에 도입하여, 상기 충전제 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 충전제 및 상기 1종 이상의 음이온성 다당류를 충전제 프리-믹싱 구역에서 혼합하여 충전제 프리-믹스를 제조한 다음, 상기 충전제 프리-믹스를 상기 혼합 구역에 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 구역이 펌프, 스태틱 믹서(static mixer) 또는 혼합 탱크(mixing tank)인 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 충전제 프리-믹싱 구역이 펌프, 스태틱 믹서 또는 혼합 탱크인 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프가 조정가능한 펌프 용량(capacity)을 가지는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 충전제가 무기(mineral) 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 충전제가 칼슘 카르보네이트, 바람직하게는 침전된 칼슘 카르보네이트 및 분쇄된 칼슘 카르보네이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 음이온성 다당류가 음이온성 전분, 음이온성 셀룰로스 유도체 및 이들의 혼합물, 바람직하게는 셀룰로스 유도체로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 음이온성 다당류가 카르복시 메틸 셀룰로스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 음이온성 다당류의 음이온성 기의 치환율(degree of substitution)이 0.65 이하인 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 양이온성 제제가 2종 이상의 양이온성 제제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 양이온성 제제가 양이온성 유기 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 양이온성 제제가 양이온성 무기 화합물, 바람직하게는 폴리알루미늄 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  17. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 양이온성 제제 및 제2 양이온성 제제를 양이온성 제제 프리-믹싱 구역에서 혼합하여 양이온성 제제 프리-믹스를 제조하고, 상기 양이온성 제제 프리-믹스를 상기 혼합 구역에 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  18. 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 양이온성 제제가 양이온성 폴리아민, 양이온성 폴리아미드아민, 양이온성 폴리에틸렌 이민, 양이온성 다이시안다이아미드 중합체, 양이온성 아크릴아미드계 중합체, 양이온성 아크릴레이트계 중합체, 양이온성 비닐아민 / 비닐포름아미드계 중합체, 다이알릴 다이메틸 암모늄 클로라이드 기재의 중합체, 알루미늄 설페이트, 소듐 알루미네이트, 포타슘 알루미네이트, 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 설페이트, 폴리알루미늄 실리케이트 설페이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  19. 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    탈수 전에, 셀룰로스성 섬유를 포함하는 수성 현탁액에 1종 이상의 배출 및 체류 보조제(drainage and retention aid)를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  20. 제1 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전제 조성물을 상기 셀룰로스성 현탁액에 도입한 다음, 탈수 전에, 상기 셀룰로스성 현탁액에 1종 이상의 배출 및 체류 보조제를 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  21. 제19 항 또는 제20 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 배출 및 체류 보조제가 규산질(siliceous) 물질, 바람직하게는 실리카계 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  22. 제19 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 배출 및 체류 보조제가 양이온성 중합체, 바람직하게는 양이온성 아크릴아미드계 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  23. 제19 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 배출 및 체류 보조제가 음이온성 중합체, 바람직하게는 음이온성 아크릴아미드계 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.

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