KR20150022870A - 펄프화 및 제지의 공정에서 유기 오염물들을 탈점착화시키기 위한 방법 및 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명에는 펄프화 및 제지의 공정에서 유기 오염물들을 탈점착화하는 방법, 및 이를 위해 사용되는 조성물이 기술되어 있다. 상세하게, 본 발명에는 펄프화 및 제지 공정의 물 순환 시스템에 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제가 보다 적은 양으로 제공될 수 있으며, 이를 통하여, 유기 오염물들의 증착이 사전-응고 및 탈점착화의 상승적 작용 하에서 억제될 수 있다는 것이 기술되어 있다.

Description

펄프화 및 제지의 공정에서 유기 오염물들을 탈점착화시키기 위한 방법 및 조성물 {METHOD AND COMPOSITION FOR DETACKIFYING ORGANIC CONTAMINANTS IN THE PROCESS OF PULPING AND PAPERMAKING}
본 발명은 펄프화 및 제지 산업, 및 특히 펄프화 및 제지의 공정에서 유기 오염물들을 탈점착화시키는 화학적 처리 방법 및 이를 위해 사용되는 조성물에 관한 것이다.
제지 공정(papermaking process)에서 유기 오염물(organic contaminant)이라는 용어는 영구적 또는 일시적인 물리적 점착성(tackiness)을 가지고 제지기(paper machine)의 작동 능력(runnability)에 영향을 미치고 종이 또는 보드 제품의 품질을 손상시킬 수 있는 방해 물질들을 칭하는 것이다. 유기 오염물들은 이들의 소스(source)에 따라 두 가지 타입, 즉 피치(pitch) 및 점착물(sticky)로 나눠질 수 있다. 피치는 목재로부터 방출되는 것, 예를 들어 수지 산, 지방산, 트리글리세라이드 및 비비누화 가능한 유사 스테롤 에스테르 및 왁스, 및 펄프화 공정에 도입되는 것, 예를 들어 소포제, 로진 사이즈(rosin size), 코팅, 알칼리 사이징 제제(alkaline sizing agent)의 일부 성분들, 등을 포함하는, 소수성 콜로이드 입자들을 지칭하는 것이다. 점착물은 재생 섬유로부터 유도된 접착성 물질들을 지칭한다. 혼합물은 일반적으로 감압 접착제, 핫-멜트 접착제, 코팅으로부터의 라텍스 바인더, 잉크 접착제, 습강 수지(wet-strength resin), 파라핀 왁스, 및 다른 폴리머들을 포함한다.
제지기 시스템의 조건들 (예를 들어, 시스템의 pH, 온도, 물 경도(water hardness), 또는 전단력)이 갑자기 변할 때, 두 가지 타입의 점착성 유기 오염물들은 뭉쳐지고 제지기 시스템의 직물, 펠트, 롤, 기계 와이어, 벨트, 프레스, 및 건조기 표면에 증착하는 경향이 있다. 결과적으로, 기계 상에서 세척, 정련(boil-out) 및 종이 찢음(paper break)의 횟수가 증가한다. 또한, 형성된 증착물이 핀홀, 스폿(spot), 자국(speck) 등과 같은 종이 결함의 형태로 최종 제품 상에 나타날 때, 종이 품질은 확실하게 떨어질 것이며, 후속 코팅 또는 프린팅 공정과 관련한 작업 문제점들이 또한 일어날 것이다.
현재, 원료로서 재생 종이 및 고수율 기계 펄프의 사용이 증가하고 제지기 백수(white water)의 재사용이 증가하고 재생 섬유에서 오염물들의 함량이 증가함에 따라, 피치 및 점착물에 의해 야기되는 문제들이 증가하고 있다.
펄프화 및 제지 산업에서, 유기 오염물들의 증착을 억제하거나 제어하고 이에 따라 상술된 문제점들을 해결하기 위해 일반적으로 화학적 처리 방법들이 사용된다. 제지 공장(paper mil)에서 통상적으로 적용되는 세 가지 화학적 처리, 즉 탈점착화(detackification), 분산, 및 고착(fixation)이 존재한다.
펄프화 및 제지의 공정에서 형성되는 유기 오염물들의 화학적 조성은 유사하지 않을 수 있지만, 이러한 것들은 낮은 용융 온도/유리전이온도 및 낮은 표면 에너지(높은 소수성)의 공통된 물리적 성질들을 갖는다. 이는, 이러한 것들이 수중에 있을 때 보다 큰 입자들로 뭉쳐지고 제지 시스템에서 금속, 플라스틱 및 다른 합성 재료들의 계면들에 접착하여 증착물을 형성하는 경향이 있음을 의미한다.
탈크, 벤토나이트, 알룸, 등을 포함하는 무기 패시베이터(inorganic passivator)는 종래에 펄프화 및 제지 공정에서 탈점착제(detackifier)로서 널리 사용되었다. 저가(low cost)의 장점에도 불구하고, 이러한 것은 대개 다량으로 사용되며, 수중에서의 이의 분산도의 큰 변화는 실제적으로 이의 탈점착화 유효성(detackifying effectiveness)을 제한한다.
현재, 통상적으로 사용되는 탈점착제는 주로 높은 친수성의 폴리머, 예를 들어, 폴리비닐 알코올-비닐 아세테이트 (미국특허번호 제4,871,424호 및 제4,886,575호), 폴리에틸렌 글리콜 및 개질된 폴리에틸렌 글리콜 (미국특허출원번호 제2008/0029231호), 폴리에틸렌 옥사이드 및 개질된 폴리에틸렌 옥사이드 (유럽특허출원번호 제1993/0568229호), 폴리아크릴레이트-스티렌 (미국특허출원번호 제2002/0148576호 및 제2003/0150578호), 등의 합성 생성물들을 포함한다. 통상적으로 사용되는 탈점착제는 또한 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 (미국특허번호 제4,698,133호 및 제5,074,961호), 혈청 알부민 및 글로불린 (미국특허번호 제5,885,419호)과 같은 천연 생성물들을 포함한다.
상술된 문헌에 기재된 탈점착제가 유기 증착물을 효과적으로 억제하는 기능을 수행하기 위하여, 이러한 것은 입자들의 소수성 표면에 물리적 또는 화학적 방식으로 효율적이고 선택적으로 흡착되어야 하며, 이후에 이러한 입자들은 이의 증가된 표면 에너지로 인하여 수계에 안정하게 분산될 수 있다. 그러나, 펄프 재료의 소스 및 제지 공장(paper mill)에서 화학 첨가제의 적용은 상당히 다양하다. 이는 피치 및 점착물과 같은 증착물이 특별하고 복잡한 카테고리 및 또한 상이한 밀도(consistency)를 갖는다는 것을 의미한다. 이에 따라, 단일 성분을 함유한 탈점착제는 유기 오염물들의 증착 문제를 효과적으로 해결하지 못할 수 있다.
미국특허번호 제5,540,814호에는 폐지에서 점착물을 제거하기 위해 개질된 양이온성 카올린을 사용하는 방법이 기재되어 있다. 이러한 방법은 에피클로로하이드린 디메틸아민 폴리머 또는 폴리 디알릴 디메틸 암모늄 할라이드로의 음이온성 카올린의 충분한 표면 양이온화를 통해 최종 펄프 또는 종이 제품에서 다수의 점착물 및 먼지를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 이는 원심분리 클리너(centrifugal cleaner)를 이용하여 잉크의 제거를 또한 촉진시킬 수 있다.
미국특허번호 제6,977,027호에는 블렌딩(blending)의 수단을 통해 탈크 및 3차 또는 4차 아민을 첨가함으로써 재생 폐골판지 상자 퍼니시(recycled old corrugated container furnish), 폐 신문인쇄용지 퍼니시(old newsprint furnish), 탈잉크 펄프 퍼니시(deinking pulp furnish), 폐 잡지 등급 퍼니시(old magazine grade furnish) 등으로부터 점착물 형성을 제어하고 이로부터 음이온성 쓰레기(anionic trash)를 제거하는 공정이 기재되어 있다. 이러한 방법을 통하여, 점착물의 형성은 효과적으로 억제될 수 있으며, 재생 섬유에서 음이온성 쓰레기의 양은 감소될 수 있다.
미국특허번호 제5,292,403호 및 제5,556,510호에는 펄프화 및 제지 시스템에서 유기 오염물들의 증착을 억제하기 위해 하전된 폴리머 및 반대로 하전된 계면활성제를 포함하는 복합 탈점착제를 사용하는 방법이 기재되어 있다. 전자의 문헌(미국특허번호 제5,292,403호)은 음이온성 폴리머로서 카복시메틸 셀룰로오즈, 카복시메틸화된 전분 또는 폴리아크릴산, 등, 및 양이온성 계면활성제로서 예를 들어 지방족 아민 또는 알킬 이미다졸린, 등을 적용하며, 후자의 문헌(미국특허번호 제5,556,510호)은 양이온성 폴리머로서 양이온성 전분, 및 음이온성 계면활성제로서 예를 들어 톨유 지방산의 소듐 비누를 적용한다. 이러한 두 탈점착제 모두는 피치 및 점착물의 점착성을 감소시킬 수 있는 고도로 표면 활성적이며, 이에 따라 제지기의 증착하기 쉬운 표면(deposition prone surface) 상에서의 이러한 오염물의 증착을 방지한다.
미국특허번호 제5,723,021호에는 펄프화 및 제지 시스템에서 오염물들의 증착을 억제하는 방법이 기재되어 있다. 상세하게, 이러한 문헌에서의 복합 탈점착제는 세 가지 성분, 즉 50 내지 100% 가수분해를 지닌 폴리비닐 알코올, 고분자량 젤라틴 단백질 및 폴리아민 또는 폴리에틸렌이민으로 표현되는 양이온성 폴리머로 이루어진다. 실시예의 결과로부터 나타나는 바와 같이, 상기 3-성분 탈점착제는 광범위한 pH 및 물 경도에서의 고효율, 양호한 적용성(adaptability) 및 양호한 성능과 같은 장점들을 갖는다. 추가적으로, 습윤 단부 보유(wet end retention) 및 사이징(sizing)에 대해 명확한 악영향을 지니지 않는다.
미국특허번호 제6,051,160호에는 유도체화된 양이온성 구아 및 스티렌-말레산 무수물 코폴리머로 이루어진 탈점착제의 조성물이 기재되어 있다. 이러한 조성물은 펄프화 및 제지의 공정에서 피치 조절제(pitch control agent)로서 사용될 수 있으며, 이는 또한 제지 시스템의 이온 균형을 위해 어느 정도까지 사용될 수 있다.
미국특허번호 제6,461,477호에는 펄프화 및 제지 시스템에서 유기 오염물들의 증착을 억제하는 방법이 기재되어 있다. 상세하게, 이러한 방법은 피치 및 점착물의 증착을 최소화하기 위하여, 펄프에 구조화된 단백질 (예를 들어, 유청 단백질) 및 적어도 하나의 양이온성 폴리머 (예를 들어, 폴리 (디알릴디메틸암모늄 클로라이드), 양이온성 전분, 양이온성 셀룰로오즈 유도체들, 알룸, 등)를 첨가하거나, 이러한 것들을 제지 기계 및 장비의 증착하기 쉬운 표면에 적용한다.
미국특허출원번호 제2008/0169073호에는 펄프화 및 제지 시스템에서 유기 오염물들의 증착을 억제하는 방법이 기재되어 있다. 상세하게, 이러한 방법에서, 리파제 및 비-이온성 폴리머 탈점착제 (예를 들어, 소수성으로 개질된 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오즈, 및/또는 50 내지 100% 가수분해를 지닌 폴리비닐 아세테이트)의 조합물이 천연 펄프, 재생 펄프 또는 조합물을 사용하는 제지 공장(papermaking mill)에서 피치 및 점착물의 증착을 최소화하기 위하여, 펄프에 첨가되거나 증착하기 쉬운 공정 장비 표면에 적용된다.
미국특허번호 제7,166,192호에는 피치 및 점착물을 제어하기 위하여 소수성으로 개질된 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오즈 및 양이온성 폴리머의 조합물을 첨가하는 방법이 기재되어 있다. 실시예로부터 기재된 탁도 및 UV-Vis 흡수 스펙트럼의 결과로부터, 이러한 방법이 전체 증착물을 감소시킬 목적을 실현시키기 위해 소수성으로 개질된 하이드록시에틸 셀룰로오즈 에테르를 사용하고 제지 보유 보조물(papermaking retention aid)의 양을 최적화함으로써, 종이 섬유 상에 피치 및 점착물을 보유하는데 양이온성 폴리머의 역할을 개선시키는데 주로 도움을 주는 것으로 볼 수 있다. 분명하게, 이러한 방법은 수계에 피치 및 점착물을 분산시키지 않거나 이러한 것들을 탈점착화시키지 않지만, 이러한 것들을 종이 섬유 상에 고착시키고, 이후에 최종 종이에 이러한 것들을 보유함으로써 제지기 시스템으로부터 이러한 것들을 제거한다.
결론적으로, 상술된 종래 기술에는 유기 오염물들, 즉 피치 및 점착물의 증착을 제어하거나 억제하기 위하여, 일부 물질 또는 조성물의 첨가를 통하여, 펄프화 및 제지의 공정에서, 종이 섬유 상에 유기 오염물들을 탈점착시키거나 재분산시키거나 고착시키는 방법이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 펄프화 및 제지의 공정에서 유기 오염물들의 증착을 억제하고 제어하기 위해 유기 오염물들에 대한 탈점착화 처리를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 방법을 채택함으로써, 양호한 탈점착화 결과는 매우 소량의 복합 탈점착제에 의해 실현될 수 있으며, 이에 따라 유기 오염물들의 증착이 효과적으로 억제되거나 제어될 수 있게 한다. 여기에서, 본 발명의 분야에서, 탈점착화 처리는 유기 오염물들의 증착을 감소시키는 목적을 달성하기 위하여, 표면 에너지 및 친수성을 개선시키도록 표면 패시베이션을 이용하여 유기 오염물들을 물 수화 층에 흡수하게 만드는 것이다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명에는 유효량의 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제를 펄프화 제지 공정의 물 순환 시스템에 첨가하는 것을 포함하는, 펄프화 및 제지의 공정에서 유기 오염물들을 탈점착화시키는 방법이 기술된다.
본 발명에는 또한, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제를 포함하는, 펄프화 및 제지의 공정에서 유기 오염물들을 탈점착화시키기 위해 사용되는 조성물이 기술된다.
본 발명의 방법 및 탈점착화 조성물은 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제의 상승적 효과를 통해 유기 오염물들의 양호한 탈점착화를 실현시킨다. 양이온성 응고제는 사전-응고에 의해 일반적으로 100 내지 150 마이크로미터 미만의 조절 가능한 크기를 갖는 입자 응집물을 형성시키기 위하여, 콜로이드성 및/또는 마이크로-크기의 피치 및 점착물 등을 붙잡는 반면, 친수성 비-이온성 셀룰로오즈 에테르는 펄프화 및 제지의 시스템에서 증착되거나 종이 섬유의 표면에 보유되기 보다는, 개선된 수화로 인하여 수계에 이러한 것들을 보다 잘 분산되게 하기 위하여, 물리적 수단에 의해 이러한 사전-응고된 응집물의 표면 상에 흡착될 수 있다.
복수의 실험 이후에, 본 발명자들은 탈점착화 기술의 종래 기술과 비교하여 상술된 상승 작용이 비교적 더욱 낮은 용량의 탈점착제 조성물에서 유기 오염물들의 효과적인 탈점착화를 실현시키기 위해 유기 오염물들에 대한 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 흡수능력을 현저하게 향상시킨다는 것을 발견하였다.
본 발명에서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르는 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시에틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필 셀룰로오즈, 하이드록시부틸 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시부틸 셀룰로오즈 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 종래 기술에서, 상술된 비-이온성 셀룰로오즈 에테르가 비교적 양호한 수용해도를 가지고 저가이고 이용하기 용이하다는 것은 널리 알려져 있다.
양이온성 응고제의 존재 하에, 고분자량을 갖는 비-이온성 셀룰로오즈 에테르는 보다 양호한 유동성을 가지며, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 탈점착화 능력이 크게 개선되었다. 이에 따라, 종래 기술과 비교하여, 본 발명의 방법은 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 보다 넓은 선택을 가질 수 있다. 실제 생산에서, 다양한 비-이온성 셀룰로오즈 에테르들 및 이들의 조합물들은 본 공정에서 작업 파라미터의 요건에 따라 선택될 수 있다.
본 발명에서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르가 특별한 화학적 개질을 수행할 필요가 없다는 이유로, 본 공정은 더욱 단순하고 용이할 수 있으며, 이는 유기 오염물 탈점착화와 실질적으로 동일한 또는 유사한 결과에 이르게 한다.
비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 분자량과 관련하여, 10,000 내지 1,000,000이 바람직하며, 50,000 내지 500,000이 더욱 바람직하며, 80,000 내지 250,000이 가장 바람직하다. 상기 분자량 범위에서의 비-이온성 셀룰로오즈 에테르는 양이온성 응고제와 개선된 상승적 효과를 가질 것이다.
비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 제안된 몰 치환도는 0.01 내지 3.0이며, 0.5 내지 2.8이 바람직하며, 1.5 내지 2.5가 더욱 바람직하다. 본 발명의 일 구체예에서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 메톡시 기의 몰 치환도는 0 내지 3.0일 수 있으며, 1.5 내지 2.0이 바람직하다. 하이드록시프로필 기의 몰 치환도는 0.01 내지 0.5일 수 있으며, 0.1 내지 0.3이 바람직하다. 이러한 범위의 치환도를 지닌 비-이온성 셀룰로오즈 에테르는 양이온성 응고제와의 개선된 상승적 효과를 가질 것이다.
본 발명에서, 양이온성 응고제는 무기 응고제 또는 유기 양이온성 응고제 중 어느 하나일 수 있다. 여기에서, 무기 응고제는 알루미늄 설페이트, 알루미늄 클로라이드, 페릭 설페이트, 페릭 클로라이드, 폴리알루미늄 설페이트, 폴리알루미늄 클로라이드, 알루미늄 클로로하이드레이트, 폴리알루미늄 설페이트 클로라이드, 폴리알루미늄 실리케이트 클로라이드, 폴리페릭 클로라이드, 폴리페릭 설페이트, 폴리페릭 설페이트 클로라이드, 폴리페릭 실리케이트 클로라이드, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이로 제한하지 않는다. 유기 양이온성 응고제는 에피할로하이드린 및 지방족 아민의 선형 또는 가교 코폴리머들, 폴리 (디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드), 3차 아미노 카복실레이트, 디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드 또는 비닐아민의 양이온성 모노머를 함유한 코폴리머 및 테르폴리머, 멜라민-포름알데하이드 수지, 양이온성 전분, 키토산, 양이온성 구아 검, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이로 제한하지 않는다.
본 발명에서, 탈점착제 조성물에서 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제의 비(중량기준)는 1:0.1 내지 1:100일 수 있고, 더욱 바람직하게 1:0.5 내지 1:20이고, 가장 바람직하게 1:1 내지 1:10일 수 있다. 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제의 비(중량기준)는 펄프의 소스, 유기 오염물들의 양 및 화학적 성질들, 또는 펄프화 및 제지의 공정에서 작업 파라미터들에 따라 다양할 수 있다.
본 발명에서, 탈점착제 조성물의 투여량은 유기 오염물 탈점착화를 위한 유효 투여량으로서, 이는 당업자에게 이해 가능한 일반적인 함량이다. 처리될 펄프의 톤수(tonnage) 및 물 순환 시스템의 부피에 따라 다양할 수 있는 투여량은 일반적으로 건조 펄프 베이스 1톤 당 0.05 내지 20 킬로그램이다. 본 발명에서 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제의 상승적 효과로 인하여, 바람직하게 건조 펄프 베이스 1톤 당 0.1 내지 5 킬로그램인, 더욱 바람직하게 건조 펄프 베이스 1톤 당 0.25 내지 2.5 킬로그램인 본 발명에서의 탈점착제 조성물의 투여량은 동일한 탈점착화 효과를 기초로 하여, 종래 기술의 투여량 보다 더욱 낮을 수 있다.
본 발명의 탈점착제 조성물은 재생 펄프, 코팅된 폐지, 탈잉크 펄프, 기계 펄프, 고수율 펄프, 또는 이들의 조합들을 포함하지만 이로 제한하지 않는 모든 펄프들을 처리하는데 효과적이다. 또한, 본 발명의 탈점착제 조성물은 백수(white water)를 처리하는데 효과적이다.
여기에서, 본 발명에서 유기 오염물은 영구적 또는 일시적 물리적 점착성을 지니고 제지기의 작동 능력에 영향을 미칠 수 있고 종이의 품질 문제를 야기시키는 방해 물질을 의미하는 것으로서, 특히 펄프화 및 제지의 공정에서 형성되는 피치 및 점착물을 의미한다.
본 발명에서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제를 포함하는 조성물은 펄프화 및 제지의 공정의 임의의 스테이지에서 동시에 첨가될 수 있거나, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제는 임의의 스테이지에서 별도로 첨가될 수 있다. 단지 상기 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 상기 양이온성 응고제가 펄프 또는 제지기의 물 순환 시스템에서 함께 이어지는 것을 보장하는 것이 필수적이다.
본 발명에서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제를 포함하는 조성물은 펄프화 및 제지의 공정에서 임의의 형태 (예를 들어, 액체, 분말, 수성 담체, 등)로 첨가될 수 있다.
본 발명에서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제를 포함하는 조성물은 펄프화 및 제지의 공정에서 임의의 수단 (예를 들어, 주입, 살수(sprinkling), 분무(spraying), 등)에 의해 첨가될 수 있다.
또한, 본 발명의 방법에 의해 처리한 후에, 친수성이 개선된 유기 오염물들은 제지 장비 상에서 유기 오염물들이 효과적으로 침전 및 증착되지 않도록 물 시스템에 보다 잘 분산될 수 있다. 마지막으로, 복수의 유기 오염물들이 분산된 용액은 폐수 방출 모드에서 또는 임의의 다른 공지된 모드에서 제지기의 순환 시스템으로부터 배출될 것이다.
종래 기술과 비교하여, 펄프화 및 제지의 공정에서 유기 오염물들을 탈점착화시키는 방법, 및 본 발명에 의해 기술된 방법을 위해 사용되는 조성물은 하기 장점들을 지닌다:
첫째로, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제의 사전-응고 보조 탈점착화 상승 작용에 의하여, 피치 및 점착물에 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 흡착은 보다 소량의 탈점착제에서 효과적인 탈점착화를 실현시키도록 향상되었으며, 이에 따라, 증착물을 억제하는 목적이 달성될 수 있다.
둘째로, 본 발명에서 사용되는 비-이온성 셀룰로오즈 에테르에 대한 임의의 화학적 개질을 수행할 필요가 없다. 이러한 공정은 단순하고 저가인데, 이는 보다 쉽게 작업되고 실현된다.
세째로, 본 발명에 따른 방법 및 조성물의 탈점착화는 제지 플랜트 물 시스템의 pH 및 경도에 의해 영향을 받지 않을 수 있다. 한편, 본 발명에서 양이온성 응고제의 첨가는 추가적으로 점착물에 대한 이온 균형을 제공할 수 있으며, 이는 종이 섬유에서 음이온성 쓰레기를 억제하고 제거하는데 특히 도움이 된다.
네째로, 탈점착제 조성물을 첨가하고 희석시킴으로써 야기되는 발포 제어 성능은 펄프화 및 제지의 공정에서 계면활성제-타입 피치 제어 분산제의 성능 보다 명확하게 더욱 크다.
다섯째로, 본 발명의 탈점착제 조성물은 습윤 단부 보유(wet end retention), 사이징(sizing), 건조 강도(dry strength)/습강(wet strength) 첨가제, 등과 같은 대부분의 화학 첨가제들과 함께 적용 가능할 수 있다. 조성물 자체 및 다른 화학적 첨가제와 함께 사용함으로써 제지기의 작업에 악영향을 미치지 않는다.
바람직한 구체예
유기 오염물에 대한 본 발명에 기술된 탈점착제 조성물 및 방법의 증착 억제 효과를 평가하기 위하여 표준 피치 증착 시험을 이용하였다:
1.4% 펄프 농도 및 20℃에서 450 내지 500 mL 범위의 캐나다 표준 여수도(Canadian standard freeness)를 갖는 표준 펄프 샘플을 Valley Beater에 의하여 탈이온수에서 건조 펄프 랩(dry pulp la)을 이용하여 제조하였다. 이소프로판올 중의 합성 피치 용액(즉, 1 중량%, 100 mL), 및 칼슘 클로라이드 용액(즉, 칼슘 이온으로서 5000 ppm, 5 mL)을 연속적으로 1L 표준 펄프 샘플에 첨가하였다. 조성 및 비율이 경질목 및 연질목에서 목재 피치와 동일한, 시험될 합성 오염물들(하기 표 참조)을 표준 펄프 샘플에 콜로이드 형태로 온화하게 교반함으로써 균일하게 분산시켰다. 단지 차이는 시험에서 사용되는 표준 펄프 샘플에서의 피치 함량이 실제 함량 보다 훨씬 더 높다는 것이다. 표준 펄프 샘플을 50℃로 가열하였다. 온도를 유지시키면서 일정한 교반 속도에서 1.5 시간 동안 교반을 지속하였다. 한편, 수정진동자 저울(quartz crystal microbalance; QCM)의 기술을 적용하여 수정 결정 상에서의 누적된 증착물 질량을 모니터링하였다. 탈점착제 조성물의 성능을 또한 시험하였는데, 여기서, 시험될 펄프 샘플을 50℃로 가열한 후에, 특정 투여량의 조성물을 사전-처리를 위해 첨가하고, 이후에 QCM 시험을 수행하였다. 다른 제조 단계들은 동일하였다.
Figure pct00001
실시예 1
하이드록시에틸 셀룰로오즈 (HEC) 수용액 (8 중량%) 및 에피클로로하이드린-디메틸아민 가교 코폴리머 (Epi-DMA) 수용액 (50 중량%)을 상이한 조합 비율(80/20, 60/40, 40/60 및 20/80의 중량비율)로 혼합하였다. 한편, 각 조성물에 대한 유기 오염물의 탈점착화를 표준 피치 증착 시험으로 평가하였다. 표 1로부터, 특정 비율을 갖는 조성물들이 하이드록시에틸 셀룰로오즈 또는 유기 양이온성 응고제 중 어느 하나 보다 더욱 효과적으로 유기 오염물들을 탈점착화시킬 수 있음을 알 수 있다.
여기서, 블랭크 시험(blank test)은 임의의 탈점착제가 첨가되지 않는 동안의 시험이다.
표 1: 하이드록시에틸 셀룰로오즈/유기 양이온성 응고제 조성물의 피치 증착 시험 결과
Figure pct00002
실시예 2
하이드록시프로필 셀룰로오즈 (HPC) 수용액 (4 중량%) 및 양이온성 전분 (CS) 수용액 (22 중량%)을 상이한 조합 비율 (80/20, 60/40, 40/60 및 20/80의 중량비율)로 혼합하였다. 한편, 각 조성물에 대한 유기 오염물의 탈점착화를 표준 피치 증착 시험으로 평가하였다. 표 2로부터, 특정 비율을 갖는 조성물들이 하이드록실프로필 셀룰로오즈 또는 유기 양이온성 응고제 중 어느 하나 보다 더욱 효과적으로 유기 오염물들을 탈점착화시킬 수 있음을 알 수 있다.
표 2: 하이드록시프로필 셀룰로오즈/유기 양이온성 응고제 조성물의 피치 증착 시험 결과
Figure pct00003
실시예 3
하이드록시프로필 메틸 셀룰로오즈 (HPMC) 수용액 (5 중량%) 및 폴리알루미늄 클로라이드 (PAC) 수용액 (50 중량%)을 상이한 조합 비율 (80/20, 60/40, 40/60 및 20/80의 중량비율)로 혼합하였다. 한편, 각 조성물에 대한 유기 오염물의 탈점착화를 표준 피치 증착 시험으로 평가하였다. 표 3으로부터, 특정 비율을 갖는 조성물들이 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오즈 또는 무기 응고제 중 어느 하나 보다 더욱 효과적으로 유기 오염물들을 탈점착화시킬 수 있음을 알 수 있다.
표 3: 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오즈/무기 조성물의 피치 증착 시험 결과
Figure pct00004
표 1 내지 표 3으로부터의 데이타는 또한, 저-용량의 본 발명의 탈점착제 조성물이 유기 오염물들의 증착을 효과적으로 줄이기 위하여, 유기 오염물들의 점착성을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 나타낸다.
상기 구체예들의 목적은 본 발명의 보호 범위를 한정하기 보다는, 본 발명의 기술 방식을 추가로 예시하고 기술하기 위한 것이다. 본 발명에 기술된 내용에 따르면, 당업자는 또한 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제의 비율 조정, 임의의 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제의 선택을 포함하는 임의의 변경 및 개선을 수행할 수 있다. 이러한 변경 및 개선은 보호 범위를 벗어나지 않는다.

Claims (20)

  1. 유효량의 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제를 제지 펄프(papermaking pulp)에 첨가하는 것을 포함하는, 펄프화 및 제지의 공정에서 유기 오염물들을 탈점착화시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르가 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시에틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필 셀룰로오즈, 하이드록시부틸 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시부틸 셀룰로오즈 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 분자량이 10,000 내지 1,000,000의 범위이며, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 몰 치환도가 0.01 내지 3.0의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 분자량이 50,000 내지 500,000의 범위이며, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 몰 치환도가 0.5 내지 2.8의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 분자량이 80,000 내지 250,000의 범위이며, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 몰 치환도가 1.5 내지 2.5의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 양이온성 응고제가 알루미늄 설페이트, 알루미늄 클로라이드, 페릭 설페이트, 페릭 클로라이드, 폴리알루미늄 설페이트, 폴리알루미늄 클로라이드, 알루미늄 클로로하이드레이트, 폴리알루미늄 설페이트 클로라이드, 폴리알루미늄 실리케이트 클로라이드, 폴리페릭 클로라이드, 폴리페릭 설페이트, 폴리페릭 설페이트 클로라이드, 폴리페릭 실리케이트 클로라이드, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기 응고제인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 양이온성 응고제가 에피할로하이드린과 지방족 아민의 선형 또는 가교 코폴리머, 폴리 (디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드), 3차 아미노 카복실레이트, 디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드 또는 비닐아민의 양이온성 모노머를 함유한 코폴리머 및 테르폴리머, 멜라민-포름알데하이드 수지, 양이온성 전분, 키토산, 양이온성 구아 검, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 양이온성 응고제인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물 중의 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 대 양이온성 응고제의 중량비가 1:0.1 내지 1:100인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 조성물 중의 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 대 양이온성 응고제의 중량비가 1:0.5 내지 1:20인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 조성물 중의 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 대 양이온성 응고제의 중량비가 1:1 내지 1:10인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 펄프가 재생 펄프, 코팅된 폐지(coated broke), 탈잉크 펄프(deinked pulp), 기계 펄프(mechanical pulp), 고수율 펄프(high-yield pulp), 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 오염물들이 펄프화 및 제지의 공정에서 형성되는 피치(pitch) 및/또는 점착물(sticky)들인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 및 양이온성 응고제를 포함하는 펄프화 및 제지의 공정에서 유기 오염물들을 탈점착화시키기 위해 사용되는 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르가 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시에틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필 셀룰로오즈, 하이드록시부틸 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시부틸 셀룰로오즈 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 분자량이 10,000 내지 1,000,000의 범위이며, 비-이온성 셀룰로오즈 에테르의 몰 치환도가 0.01 내지 3.0의 범위인 것을 특징으로 하는 조성물.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 양이온성 응고제가 알루미늄 설페이트, 알루미늄 클로라이드, 페릭 설페이트, 페릭 클로라이드, 폴리알루미늄 설페이트, 폴리알루미늄 클로라이드, 알루미늄 클로로하이드레이트, 폴리알루미늄 설페이트 클로라이드, 폴리알루미늄 실리케이트 클로라이드, 폴리페릭 클로라이드, 폴리페릭 설페이트, 폴리페릭 설페이트 클로라이드, 폴리페릭 실리케이트 클로라이드, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기 응고제인 것을 특징으로 하는 조성물.
  17. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 양이온성 응고제가 에피할로하이드린과 지방족 아민의 선형 또는 가교 코폴리머, 폴리 (디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드), 3차 아미노 카복실레이트, 디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드 또는 비닐아민의 양이온성 모노머를 함유한 코폴리머 및 테르폴리머, 멜라민-포름알데하이드 수지, 양이온성 전분, 키토산, 양이온성 구아 검, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 양이온성 응고제인 것을 특징으로 하는 조성물.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물 중의 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 대 양이온성 응고제의 중량비가 1:0.1 내지 1:100인 것을 특징으로 하는 조성물.
  19. 제18항에 있어서, 조성물 중의 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 대 양이온성 응고제의 중량비가 1:0.5 내지 1:20인 것을 특징으로 하는 조성물.
  20. 제19항에 있어서, 조성물 중의 비-이온성 셀룰로오즈 에테르 대 양이온성 응고제의 중량비가 1:1 내지 1:10인 것을 특징으로 하는 조성물.
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