KR20170039179A - 지방산 클로라이드로의 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 연속적 코팅 방법 - Google Patents

지방산 클로라이드로의 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 연속적 코팅 방법 Download PDF

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Abstract

a) 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 10% 미만의 EN ISO 638:2008 건조 물질 함량으로 예비-건조시키는 단계; b) 단계 a)에서 예비-건조된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 20rH 미만의 DIN EN 20187 상대 습도 및 액체 지방산 클로라이드 조성물의 비등 온도 미만의 온도에서 액체 지방산 클로라이드 조성물로 코팅하는 단계; 및 c) 단계 b)로부터 얻어진 코팅된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 비접촉 열 처리하는 단계를 포함하는, 지방산 클로라이드로의 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 연속적 코팅 방법이 제공된다.

Description

지방산 클로라이드로의 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 연속적 코팅 방법 {METHOD FOR THE CONTINUOUS COATING OF A CELLULOSE-BASED FIBROUS SUBSTRATE WEB WITH FATTY ACID CHLORIDE}
본 발명은, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 지방산 클로라이드로 연속적으로 코팅하는 방법 및 액체 지방산 클로라이드 조성물로의 섬유상 기판 웹의 연속적 코팅을 위한 코팅 장치에 관한 것이다.
셀룰로스계 섬유상 기판 웹, 예컨대 종이, 페이퍼보드 또는 카톤의 소수성화 물질로의 처리가 공지되어 있고, 이는 섬유상 기판 내로의 수분 침투를 감소시키기 위한 하나의 옵션이다. 이러한 방식으로, 셀룰로스계 섬유상 기판은 이들이 수분에 노출되는 경우에도 적어도 부분적으로 유지될 수 있다.
선행 기술에서는, 셀룰로스계 섬유상 기판을 왁스로 코팅하는 것이 공지되어 있다. 이러한 코팅은 우수한 소수성 특성을 제공하지만, 이들은 왁스 처리된 섬유상 기판이 재활용될 수 없거나, 또는 적어도 겨우 어렵게만이 재활용될 수 있다는 단점을 갖는다. 이는 또한 선행 기술에서 공지된 많은 다른 소수성화 물질에도 적용된다. 따라서, 일반적으로, 이러한 코팅된 섬유상 기판은 통상적 종이 재활용 공정으로 되돌아갈 수 없다.
또한, 셀룰로스계 섬유상 기판을 소수성화시키기 위해, 이들을 지방산 클로라이드로 처리하는 것이 공지되어 있다. 셀룰로스계 섬유상 기판의 처리 방법들 중, 용매-기재의 방법 및 무용매(solvent-free) 방법이 공지되어 있다.
용매-기재의 방법에서는, 지방산 클로라이드를 섬유상 기판 웹으로의 도포 전에 유기 용매 중에 용해시킨다. 용매가 열 건조기에서 증발되면서, 도포된 지방산 클로라이드는 섬유상 종이 기판의 히드록실 기와 반응하여 염화수소의 생성과 함께 공유 결합된 지방산을 형성한다. 용매-기재의 방법에서는, 용매의 안전한 취급에 문제가 있고, 통상적으로 고함량의 용매로 인해 폭발의 위험이 있다. 따라서, 섬유상 기판 웹의 제조 방법에서, 이들 방법은 엄격한 안전성 수단이 사용되는 경우에만 이용될 수 있다. 한편, 지방산 클로라이드로의 코팅을 위한 무용매 방법은, 보다 불량한 소수성 특성을 제공하고, 높은 비율의 지방산이 섬유상 기판 웹에 결합되지 않아, 이것이 제조 사이클에 부하를 준다는 단점을 갖는다. 공지된 방법의 추가의 단점은, 우수한 소수성 특성을 얻기 위해 매우 많은 양이 도포되어야 한다는 점이다.
WO 99/08784에는, 고체의 친수성 물질, 예를 들어 종이 또는 유리를, 친수성 물질과 반응하여 공유 결합을 형성하는 반응성 소수성화 시약, 특히 지방산 클로라이드를 포함하는 조성물로 처리하여 소수성 함침을 얻는 방법이 기재되어 있다. 이를 위해, 유기 용매 중의 반응성 소수성화 시약의 용액을, 소수성화 시약이 미세하게 분포된 형태로, 즉 마이크로-분산액 형태로 침착되는 방식으로 물질에 도포한다. 그 후, 처리된 물질에 기류를 적용하고, 여기서 소수성화 시약이 기판과 반응하여 공유 결합 및 휘발성 물질, 특히 염화수소를 형성하고, 이는 소수성화 시약과 기판의 반응 동안 제거된다. 상기 방법은 많은 양의 유기 용매의 사용을 필요로 한다.
US 2013/0236647A1에는, 셀룰로스계 섬유상 기판, 예를 들어 종이, 페이퍼보드 또는 카톤을 그라비어 코팅에 의해 지방산 클로라이드로 처리하는 방법이 기재되어 있다. 지방산 클로라이드로의 셀룰로스계 섬유상 기판의 그라비어 코팅 후, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹은 건조를 위해 건조 실린더 상으로 안내되고, 접촉 건조에 의해 건조된다. 셀룰로스계 섬유상 기판에 결합되지 않은 높은 비율의 지방산은 단점을 갖고, 제조 사이클에 부하를 준다.
유사한 방법이 US 2014/0113080로부터 공지되어 있고, 여기서는 먼저, 셀룰로스계 섬유상 기판, 예를 들어 종이를 폴리비닐 알콜로 코팅하고, 이어서 활성화된 지방산을 폴리비닐 알콜로 코팅된 표면 상에 침착시키고, 여기서는 섬유상 기판을 활성화된 지방산의 융점 초과의 온도로 가열한다.
발명의 요약
본 발명의 목적은, 상기 언급된 단점을 가능한 한 피하는, 지방산 클로라이드로의 섬유상 기판 웹의 연속적 코팅을 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다. 특히, 방법은 달성되는 소수성화 및 내구성과 관련하여 왁스 코팅과 유사한 생성물을 제공하고, 따라서 왁스 대체물을 제공할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 방법에 따라 제조된 생성물은 종이 재활용의 요건을 충족시키며 재활용가능할 것이다.
놀랍게도, 상기 목적은,
a) 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 5% 미만, 특히 4% 미만, 또한 특히 바람직하게는 3% 이하 또는 2% 이하의 EN ISO 638:2008에 따른 수분 함량으로 예비-건조시키는 단계;
b) 단계 a)의 예비-건조된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 20% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도 및 액체 지방산 클로라이드 조성물의 비등 온도 미만의 온도에서 액체 지방산 클로라이드 조성물로 코팅하는 단계; 및
c) 단계 b)로부터 얻어진 코팅된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 무접촉(contact-less) 또는 비접촉(contact-free) 열 처리하는 단계
를 포함하는, 지방산 클로라이드로의 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 연속적 코팅 방법에 의해 달성될 수 있음을 발견하였다.
본 발명에 따른 방법으로 생성된 섬유상 기판 웹은, 소수성화 시약의 유형으로 인해, 종래의 종이 재활용에서의 재활용성 요건을 충족시키거나 또는 이들의 재활용성을 향상시킨다. 본 발명에 따른 방법에 의해 생성된 생성물은 또한, 소량의 도포된 지방산 클로라이드로 우수한 소수성화 특성을 가지며, 또한 우수한, 특히 충분한 강도 특성을 나타내고, 또한 수분에 대한 노출시 및/또는 노출 후, 예를 들어 30분 동안 수분에 대한 노출시 시험 기준 요건을 충족시킨다. 시험 기준에 대한 예는, EN ISO 1924-05:2009에 따른 인열 강도, DIN 54518-03:2004에 따른 쇼트-크러쉬-시험(Short-Crush-Test), 엣지 위킹 시험 (http://www.istgrafika.com/preuzimanja/files/Important-Parameters-for-Paper-and-Paperboard_Technical_Notes.pdf) 및 DIN EN 20535-10:1981에 따른 코브 시험(Cobb Test)이다. 특히, 본 발명에 따른 방법에 의해 생성된 생성물로부터 추가로 가공된, 추가 가공 생성물, 특히 박스, 케이스, 포장재, 크레이트 등도, 수분에 대한 노출 후 충분한 또는 향상된 안정성을 갖는다.
따라서, 본 발명의 대상은, 상기에 정의된, 또한 하기와 같은, 단계 a) 내지 c)를 포함하는, 지방산 클로라이드로의 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 연속적 코팅 방법이다.
본 발명의 추가의 대상은, 구성요소:
1. 예비-건조 모듈;
2. 코팅 모듈; 및
3. 열 후처리용 모듈
을 포함하는, 본 발명의 방법에 따른 액체 지방산 클로라이드 조성물로의 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 연속적 코팅에 적합한 코팅 장치이다.
이와 관련하여, 코팅 장치의 모듈 중 적어도 하나는 밀폐되어 있고, 20% rH 미만, 바람직하게는 10% rH 미만, 특히 바람직하게는 5% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도를 갖는 건조 공기 분위기를 갖는다. 물론, 모듈 1 내지 3은, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹이 특정된 순서로 모듈을 연속 통과하여 안내될 수 있도록 배열된다. 단계 a)는 예비-건조 모듈에서 수행되고, 코팅 단계 b)는 코팅 모듈에서 수행되고, 비접촉 열 후처리는 열 후처리용 모듈에서 수행된다.
본 발명의 추가의 대상은, 골판지용 베이스 용지, 포장 용지, 카드보드, 페이퍼보드, 위생 용지, 티슈, 인쇄 용지, 필기 용지 및 이들의 조합의 제조를 위한, 본 발명에 따른 방법에 의해 수득가능한 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 용도이다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 문맥에서, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹은 셀룰로스를 기재로 하는 기판인 것으로 이해되고, 이는 웹으로 가공되고 적어도 주성분으로서 셀룰로스 기재의 섬유상 물질을 함유한다. 셀룰로스 기재의 섬유상 물질의 예는, 셀룰로스 섬유, 펄프, 화학-열-기계 펄프 (CTMP), 열-기계 펄프 (TMP), 탈묵 펄프 (DIP), 기계적 목재 펄프, 쇄목 펄프, 친수성 특성을 갖는 섬유 펄프 및 이들의 조합을 포함한다. 전형적인 섬유상 기판 웹은 종이, 페이퍼보드 및 카드보드이다. 섬유상 기판 웹의 주성분은 셀룰로스 기재의 섬유상 물질이다. 섬유상 기판 웹의 추가 성분은 충전제, 예컨대 무기 및/또는 유기 안료, 미세물, 특히 반-셀룰로스, (음영) 착색제, 화학 첨가제, 특히 보유 조제, 고착제, 불순물-결합제, (건조) 강도 상승제, 사이징제, 소포제 및 다른 가공 조제일 수 있다.
셀룰로스계 섬유상 기판 웹은 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있다. 전형적으로, 코팅은 종래의 전분-함유 종이 코팅 조성물로의 코팅일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서는, 폴리비닐 알콜로 전처리된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹이 사용되지 않는다. 여기서, 또한 하기에서, 폴리비닐 알콜은 또한, 부분 가수분해된 폴리비닐 아세테이트, 특히 >80%의 가수분해도를 갖는 것들을 지칭하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 맥락에서, 지방산 클로라이드는, 일반적으로 적어도 6개, 특히 적어도 8개의 탄소 원자를 갖는 지방족 모노카르복실산의 클로라이드를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 특히, 모노카르복실산은 12 내지 26개의 탄소 원자를 갖는다. 지방산은 포화되거나 불포화될 수 있다. 특히, 이들은 포화 지방족 모노카르복실산의 지방산 클로라이드, 특히 12 내지 26개의 C 원자를 갖는 지방산 클로라이드, 예컨대 미리스트산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 아라키드산 또는 베헨산 및 이들의 혼합물의 지방산 클로라이드이다.
본 발명의 맥락에서, 액체 지방산 클로라이드 조성물은, 가공 온도에서 유동할 수 있는, 또한 종래의 도포 방법에 의해 지방산 클로라이드 조성물이 기판에 도포될 수 있는 지방산 클로라이드 조성물인 것으로 이해될 것이다. 액체 지방산 클로라이드 조성물의 전형적인 점도는 0.1 내지 5000 mPa·s의 범위, 특히 0.2 내지 50 mPa·s의 범위이다. 점도 측정은 DIN 53019-09:2008에 따라 수행할 수 있다.
단계 a)에서의 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 예비-건조는 통상의 건조 방법, 예를 들어, 대류에 의한, 특히 충격 건조기에 의한 건조에 따라 수행된다. 추가의 건조 방법은, 예를 들어 셀룰로스계 섬유상 기판 웹이 안내되는 건조 실린더에 의한 접촉-건조이다. 추가로, 예를 들어 적외 방사선 건조기에 의한 것과 같은 방사선에 의한 건조가 건조에 대한 추가의 옵션이다. 대류에 의한 건조가 바람직하다. 본 발명에 따른 예비-건조 (단계 a) 동안, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹은 5% 미만, 특히 4% 미만, 특히 바람직하게는 3% 이하 또는 2% 이하의 EN ISO 638:2008에 따른 수분 함량, 즉 >95%, 특히 >96%, 특히 바람직하게는 적어도 97% 또는 적어도 98%의 건조 함량으로 건조된다.
대류 건조 동안, 바람직하게는 20% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도를 갖는 건조 공기가 특히, 예비-건조 모듈을 통해 유동하고, 이러한 방식으로 셀룰로스계 섬유상 기판 웹이 5% 미만, 특히 4% 미만, 특히 바람직하게는 3% 이하 또는 2% 이하의 EN ISO 638:2008에 따른 수분 함량, 즉 >95%, 특히 >95%, 특히 바람직하게는 적어도 97% 또는 적어도 98%의 건조 함량으로 건조된다.
본 발명에 따라, 단계 a)에서 셀룰로스계 섬유상 기판 웹은 5% 미만, 특히 4% 미만, 특히 바람직하게는 3% 이하 또는 2% 이하의 EN ISO 638:2008에 따른 수분 함량으로 예비-건조된다. 전형적으로, 단계 a) 후에 셀룰로스계 섬유상 기판 웹은 적어도 0.1% 또는 적어도 0.2% 또는 적어도 0.5%의 수분 함량을 갖는다.
바람직하게는, 단계 a)는 20% rH 미만, 바람직하게는 10% rH 미만, 특히 바람직하게는 5% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도를 갖는 건조 기류 내 밀폐 분위기에서 수행된다. 밀폐 분위기는 주변 분위기로부터 고립, 즉 밀폐된, 또한 그에 따라 상이한 분위기 조건을 가질 수 있는 분위기인 것으로 이해될 것이다. 밀폐 분위기는 통상적으로 하우징 형태로 제공되고, 기류가 이를 유동 통과한다. 기류는 상기 언급된 상대 습도 미만인, 또한 전형적으로 0 내지 20% rH의 범위인 습도를 갖는다. 사용되는 기류는, 각각, 종이 1 ㎡ 당 0.1 내지 100 ㎥, 또는 생산 속도 1 ㎡/h 당 0.1 내지 100 ㎥/h의 부피로, 바람직하게는 종이 1 ㎡ 당 1 내지 10 ㎥의 부피로 20 내지 150℃ 범위의 온도를 갖는다.
바람직하게는, 단계 b)에서의 코팅은, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 g/㎡ 기본 중량 당 지방산 클로라이드에 대하여, 0.1 내지 10 중량%, 특히 0.1 내지 5 중량%의 범위인 총 도포량이 생성되도록 수행된다. 다시 말해서, 지방산 클로라이드의 도포량은, 지방산 클로라이드 함량이 셀룰로스계 섬유상 기판 웹 건조 질량에 대하여 0.1 내지 10 중량%의 범위, 특히 0.1 내지 5 중량%의 범위가 되도록 정의된다. 바람직하게는, 액체 지방산 클로라이드 조성물은, 지방산 클로라이드의 도포량이 0.1 내지 10 g/㎡의 범위, 특히 0.1 내지 5 g/㎡의 범위가 되는 양으로 도포된다.
단계 b)에서는, 단계 a)에서 예비-건조된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 액체 지방산 클로라이드 조성물로의 코팅을, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹에 대한 액체 지방산 클로라이드 조성물의 층 도포에 의해 수행한다. 통상적 도포 방법은 특히 롤 도포, 실린더 도포, 커튼 도포, 분무 도포, 코팅 도포 및 이들의 조합이다. 따라서, 코팅 모듈은, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹에 대한 지방산 클로라이드 조성물의 도포를 위한 적어도 하나의 장치, 예를 들어, 롤 도포, 실린더 도포, 커튼 도포, 분무 도포 또는 코팅 도포를 위한 장치, 특히 실린더 도포를 위한 장치를 갖는다. 하기 실시양태는 단계 b)뿐만 아니라 코팅 모듈에 대한 것이다.
바람직하게는 단계 b)는 실린더 도포 방법에 의해, 특히 오프셋 그라비어 도포에 의해 수행된다. 실린더 도포 방법에서는, 액체 지방산 클로라이드 조성물을 함유하는 섬프 내에서 회전하는 계량 롤에 의해 액체 지방산 조성물을 취득하고, 이를 계량 롤과 접촉하는 전달 롤로 전달한다. 전달 롤로부터, 액체 지방산 클로라이드 조성물은, 예비-건조된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹으로 전달되고, 이는 전달 롤과 섬유상 기판 캐리어 롤 사이로 안내된다. 일례로, 전달 롤 전에 도포된 필름의 평준화를 조절하는 추가의 롤이 배열될 수 있다.
바람직하게는, 계량 롤의 표면은 다수의 오목부, 특히 액체 지방산 조성물이 안으로 취득될 수 있는 셀을 갖는다. 셀의 개수 및 부피는, 계량 롤에 의해 취득되고 이어서 전달 롤로 전달될 수 있는 액체 지방산 조성물의 양을 결정한다. 계량 롤로부터 전달 롤로 전달되는 양은 전달 롤 상의 액체 지방산 조성물의 층 두께를 결정한다. 액체 지방산 조성물의 층 두께는 전달 롤로부터 셀룰로스계 섬유상 기판 웹으로 전달되는 양을 결정한다. 액체 지방산 조성물의 전달을 결정하는 추가의 파라미터는 계량 롤 및/또는 전달 롤의 직경, 원주 속도, 이들 사이의 거리 및 접촉력이다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시양태에서, 단계 b)에서의 코팅은 실린더 도포 방법, 특히 오프셋 그라비어-방법으로 수행된다.
바람직하게는, 단계 b)에서의, 단계 a)에서 예비-건조된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 액체 지방산 클로라이드 조성물로의 코팅은, 10% rH 미만, 특히 5% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도에서 수행된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시양태에서, 액체 지방산 클로라이드 조성물은 6 내지 26개의 탄소 원자, 바람직하게는 16 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 모노카르복실산 및 이들의 혼합물로부터 선택된 지방산 클로라이드를 주성분으로서 함유한다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시양태에서, 지방산 클로라이드는 6 내지 26개의 탄소 원자, 바람직하게는 16 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 포화 지방산 클로라이드, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
일반적으로, 액체 지방산 클로라이드 조성물은, 각각 지방산 클로라이드 조성물의 총 중량에 대하여, 적어도 5 중량% 지방산 클로라이드, 바람직하게는 50 중량% 지방산 클로라이드, 특히 적어도 90 중량% 지방산 클로라이드를 함유한다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시양태에서, 액체 지방산 클로라이드 조성물은, 지방산 클로라이드 조성물의 총 중량에 대하여, 95 중량% 초과의 지방산 클로라이드를 함유한다.
특히, 액체 지방산 클로라이드 조성물은 10 중량% 미만, 특히 5 중량% 미만의 150℃ 미만의 비점을 갖는 유기 용매를 함유한다.
바람직하게는, 단계 b)는 20% rH 미만, 바람직하게는 10% rH 미만, 특히 바람직하게는 5% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도를 갖는 건조 기류를 갖는 밀폐 분위기에서 수행된다. 밀폐 분위기는 특히 기류가 유동 통과되는 하우징에 의해 달성된다. 기류의 상대 습도는 상기 언급된 값을 초과하지 않고, 또한 보다 낮을 수 있다. 사용되는 기류는 흔히 10 내지 80℃ 범위의 온도를 갖는다.
바람직하게는, 단계 b)는 10 내지 150℃ 범위, 특히 20 내지 120℃ 범위의 온도에서 수행된다. 바람직하게는, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹은 예를 들어 40 내지 120℃ 범위, 특히 50 내지 100℃ 범위의 온도로 템퍼링된다.
단계 b)에서 액체 지방산 클로라이드 조성물로 코팅된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 단계 c)에서의 열 처리는 종래의 무접촉 또는 비접촉 건조 장치, 예컨대 방사선 건조기 및/또는 대류 건조기를 사용하여 수행된다. 바람직하게는, 열 처리는 방사선 건조기, 특히 적외 방사선 건조기를 사용하여 수행된다. 따라서, 열 후처리를 위한 모듈은, 각각, 무접촉 또는 비접촉 건조를 위한 적어도 하나의 장치, 특히 적어도 하나의 방사선 건조기 및 특히 적어도 하나의 적외 방사선 건조기를 갖는다. 하기 논의는 단계 c)뿐만 아니라 후처리를 위한 모듈에 대한 것이다.
특히, 열 후처리는, 각각, 시간 당 0 내지 20회의 공기 전환의 범위 또는 건조기 1 ㎥ 당 0 내지 20 ㎥/h 부피측정 기류의 범위로 낮은 환기 횟수로 적외 방사선 건조기를 사용하여 수행된다. 적외 방사선 건조 동안에는, 780 내지 5000 nm 범위의 파장을 갖는 방사선이 전형적으로 사용된다. 전형적으로, 5 내지 50 W/㎡ 범위의 전력으로 기체로 및/또는 전기적으로 가열된 방열기가 방사선 건조를 위한 방열기로서 사용될 수 있다. 방사선 건조는 도포된 액체 지방산 클로라이드 조성물의 점도 감소를 일으키고, 여기서는 낮은 환기 횟수로 인해, 증발에 의한 지방산 클로라이드 조성물의 질량 손실이 발생하더라도 단지 적은 정도로 발생한다. 감소된 점도에 의해, 액체 지방산 클로라이드 조성물은 셀룰로스계 섬유상 기판 웹 내로 보다 잘 침투할 수 있다.
바람직하게는, 단계 c)는 20% rH 미만, 바람직하게는 10% rH 미만, 특히 바람직하게는 5% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도를 갖는 건조 기류 내 밀폐 분위기에서 수행된다. 밀폐 분위기는 특히 하우징에 의해 달성된다. 일반적으로, 기류의 상대 습도는 상기 언급된 값을 초과하지 않고, 또한 보다 낮을 수 있다. 기류는 셀룰로스계 기판 웹 상에서 유동한다. 0 내지 20 범위의 환기 횟수에서, 셀룰로스계 기판 웹은 20 내지 120℃ 범위의 온도를 갖는다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시양태에서는, 추가의 단계 d)에서, 단계 c)로부터 얻어진 코팅된 및 열 후처리된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 20% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도를 갖는 건조 공기 분위기로 후처리한다.
본 발명에 따른 방법에 따라 코팅된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹은, 예를 들어, 골판지의 제조에 사용되고, 특히 과일/야채 크레이트, 스태킹 박스, 발수/방수 포장 박스로 가공된다. 지방산 클로라이드 조성물로 코팅되는 베이스 용지에 대해서는, 모든 종이 등급, 바람직하게는 포장 용지, 특히, 라이너, 크라프트 라이너, 테스트 라이너, 골심지(corrugation medium) 및 보거스 페이퍼(bogus paper)가 사용될 수 있다. 본 발명에 따라, 특히 10 내지 100 g/㎡ 범위의 기본 중량을 갖는 티슈 페이퍼, 30 내지 300 g/㎡ 범위의 기본 중량을 갖는 인쇄 및 필기 용지 (버진(virgin) 및/또는 재활용 섬유를 포함함)가 사용될 수도 있다. 본 발명에 따라, 종이는 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있다. 종이가 코팅된 것이라면, 코팅은 특히 히드록실 기를 함유하는 물질로부터의 것, 예를 들어 전분-함유 종이 코팅이다.
도면 및 실시예의 설명
이제, 본 발명을 도 1 내지 3 및 하기 실시예 1을 이용하여 하기에서 설명할 것이며, 본 발명은 이들 실시양태로 제한되지는 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 사용 모듈을 갖는 도 2의 확대 상세도를 나타내고,
도 2는 본 발명에 따른 방법의 모듈 배열을 개략적으로 나타내고,
도 3은 3-롤 도포 장치로서의 본 발명에 따른 코팅 모듈의 실시양태를 개략적으로 나타낸다.
도 1 내지 3에서는 하기 참조 번호가 사용된다:
A 권출(unwinding) 모듈
B 예비-건조 모듈
C 코팅 모듈
D 제1 열 후처리 모듈
E 제2 열 후처리 모듈
F 권취(winding) 모듈
G 건조 공기 유입구
H 세척 모듈
I 주변 공기 유입구
J 공기 유출구
1 계량 롤
2 전달 롤
3 섬유상 기판 캐리어 롤
4 함침조
5 저장 탱크
6 도포 필름
7 섬유상 기판 웹
8 수집 탱크
9 폐기물 탱크
도 1은 본 발명에 따른 방법의 사용 모듈을 갖는 도 2의 확대 상세도를 나타낸다. 셀룰로스계 섬유상 기판 웹은 예비-건조 모듈(B)에서, 특히 10% 미만의 EN ISO 538:2008에 따른 건조 함량으로 예비-건조된다. 코팅 모듈(C)에서, 예비-건조된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹이 액체 지방산 클로라이드 조성물로 코팅되고; 특히, 그라비어 방법을 이용하는 3-롤 도포 장치가 사용된다. 제1 열 후처리 모듈(D)은 특히 방사선 건조기에 의해 형성되고, 액체 지방산 클로라이드 조성물로 코팅된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을, 특히 적외 방사선으로 가열한다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 모듈 배열을 개략적으로 나타낸다. 셀룰로스계 섬유상 기판 웹은 후속 배열된 모듈을 통해 진행된다. 권출 모듈(A)에 의해, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹이 특히 (종이)릴로부터 권출된다. 이어서, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹이 예비-건조 모듈(B)에서 예비-건조된다. 코팅 모듈(C)에서, 예비-건조된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹이 액체 지방산 클로라이드 조성물로 코팅되고, 제1 열 후처리 모듈(D)에서 템퍼링된다. 제2 열 후처리 모듈(E)에서, 코팅된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹이 추가 가공을 위해 요망되는 온도 조건으로 조정된다. 추가로, 제2 열 후처리 모듈(E)이, 예를 들어, 보다 습한 주변 공기 분위기로부터 모듈(B) 내지 (E) 내의 건조 분위기를 분리하기 위한 일종의 게이트로서 제공된다. 제2 열 후처리 모듈(E)의 제공은 임의적이다. 코팅된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹은, 제2 열 후처리 모듈(E)로부터 나와 권취 모듈(F)에서 권취된다. 본 발명에 따라, 모듈(B) 내지 (E)은 건조 공기 유입구(G)로부터 공급된다. 건조 공기가 건조 공기 유입구(G)로부터 모듈(B) 내지 (E)을 통해 유동한 후, 이는 하나 이상의 세척 모듈(들)(H) 상으로 안내되고, 여기서 잔류 염산이 세척되고 공기 유출구(J)를 통해 대기로 방출된다. 권취 모듈(F)은 주변 공기 유입구(I)로부터의 대기로 플러싱되고, 이어서 하나 이상의 세척 모듈(들)(H) 상으로 안내되고, 이어서 공기 유출구(J)를 통해 대기로 방출된다.
도 3은 3-롤 도포 장치로서의 본 발명에 따른 코팅 모듈(C)의 실시양태를 개략적으로 나타낸다. 이와 관련하여, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹(7), 특히 종이, 페이퍼보드 또는 카드보드 웹의 코팅은 오프셋 그라비어 방법을 이용하는 접촉 작업으로 수행된다. 액체 지방산 클로라이드 조성물은 저장 용기(5)로부터 함침조(4) 내로 전달된다. 계량 롤(1)은 함침조(4) 내에서 진행된다. 계량 롤(1)은, 예를 들어, 세라믹으로 코팅되고, 1 내지 10 ㎛ 셀 깊이 범위에서 낮은 셀 비부피(specific volume)로 레이저에 의해 각인된 롤이다. 계량 롤(1)은, 세트 파라미터, 예를 들어 셀 부피 및 회전 속도에 따라, 함침조(4)로부터 특정량의 지방산 클로라이드 조성물을 수송하고, 이를 전달 롤(2)로 전달하고, 여기서 지방산 클로라이드 조성물의 층이 특정 층 두께로 전달 롤(2) 상에 형성된다. 이 지방산 클로라이드 조성물의 층은 도포 필름(6)으로서 전달 롤(2)로부터 셀룰로스계 섬유상 기판 웹(7)으로 전달되고, 여기서 셀룰로스계 섬유상 기판 웹(7)은 섬유상 기판 캐리어 롤(3) 주위로 안내된다. 과잉 지방산 클로라이드 조성물은 수집 탱크(8)에서 수집되고, 폐기물 탱크(9) 내로 유동한다.
실시예
하기 실시예에서는, 바스프 에스이(BASF SE)로부터의 탈로우 지방산 클로라이드 50/50을 사용하였다. 이 지방산 클로라이드 조성물은 50 중량%의 팔미토일 클로라이드 (CAS 번호 112-67-4) 및 50 중량%의 스테아로일 클로라이드 (CAS 번호 112-76-5)로 이루어진다.
실시예에서 사용된 베이스 용지는, 투르파피에르 - 모델 매니지먼트 아게(Thurpapier - Model Management AG, 스위스 바인펠덴)로부터의 갈색의 사이징되지 않은 테스트 라이너였고, 이는 130 g/㎡의 기본 중량 및 159 g/㎡의 Cobb60 값을 가졌다.
하기 실시예에서는, 바스프 에스이로부터의 팔미토일 클로라이드 (CAS 번호 112-67-4)를 사용하였다. 이것 대신에, 50 중량%의 팔미토일 클로라이드 및 50 중량%의 스테아로일 클로라이드 (CAS 번호 112-76-5)로 이루어진 지방산 클로라이드 조성물이 사용될 수도 있다.
실시예에서 사용된 베이스 용지는, 투르파피에르 - 모델 매니지먼트 아게 (스위스 바인펠덴)로부터의 갈색의 사이징되지 않은 테스트 라이너였고, 이는 130 g/㎡의 기본 중량 및 159 g/㎡의 Cobb60 값을 가졌다.
실시예 1 내지 4에서의 실험 셋업 1은 하기와 같았다. 베이스 용지를 60℃ 및 5% rH에서 >96%의 건조 함량 (EN ISO 638:2008에 따름)으로 접촉 건조에 의해 예비-건조시켰다. 동일한 온도 및 습도에서, 건조된 베이스 용지를, 5 m/min의 속도로 오프셋 그라비어 방법을 이용하여 롤 도포 장치 (ZIL2140 젠트너-잉크-록스(Zehntner-Ink-Lox))를 사용하여 지방산 클로라이드로 코팅하였다. 그라비어 롤은 45° 각도에서 cm 당 180개의 격자 및 3.8 c㎥/㎡의 셀 비부피를 가졌다. 그라비어 롤과 전달 롤 사이의 압착력은 56 N/m였다. 고무로부터 제조된 전달 롤은 40의 쇼어(Shore)-A 경도를 가졌고, 이를 종이 기판에 대하여 152 N/m의 라인 로드로 압착시켰다. 도포량은 1 내지 3 g/㎡였다. 이어서, 코팅된 종이 기판을 2개의 크렐루스(Krelus) IR 방열기 (G7-50-2.5)로 42 kW/㎡에서 12초 동안 처리하였다.
실시예 1
베이스 용지의 처리를 실험 셋업 1과 유사하게 수행하되, 차이점은 베이스 용지를 110℃ 및 약 5% rH에서 1.7%의 수분 함량 (EN ISO 638:2008에 따름)으로 접촉 건조에 의해 예비-건조시킨 것이었다. 이러한 방식으로 처리된 종이는 코팅된 전면측 상에서 19 g/㎡의 Cobb60 값 및 배면측 상에서 72 g/㎡의 Cobb60 값을 가졌다.
실시예 2 (비교예)
지방산 클로라이드로의 베이스 용지의 처리를 실험 셋업 1과 유사하게 수행하되, 차이점은 베이스 용지를 건조시키지 않았고, 이것이 5.9%의 수분 함량을 갖는 것이었다. 이러한 방식으로 처리된 종이는 코팅된 전면측 상에서 20 g/㎡의 Cobb60 값 및 배면측 상에서 86 g/㎡의 Cobb60 값을 가졌다.
명백하게, 베이스 용지에서의 보다 높은 수분 함량은 종이 내로의 지방산 클로라이드의 보다 불량한 침투, 또한 그에 따라 보다 불량한 생성물 품질을 초래하였다.
실시예 3
지방산 클로라이드로의 베이스 용지의 처리를 실험 셋업 1과 유사하게 수행하되, 차이점은 베이스 용지를 105℃에서 1분 동안 공기 순환 건조 오븐 내에서 예비-건조시킨 것이었다. 이러한 방식으로 처리된 종이는 코팅된 전면측 상에서 18 g/㎡의 Cobb60 값 및 배면측 상에서 18 g/㎡의 Cobb60 값을 가졌다.
실시예 4
베이스 용지를, 25℃에서 레벨 5의 코팅 속도로 닥터 블레이드 No. 2를 사용하여 에릭센 게엠베하(Erichsen GmbH)사로부터의 코팅 테이블 상에서 폴리비닐 알콜 (모위올(Mowiol) 4-98, 가수분해도 >98%)의 20% 수용액으로 5 g/㎡의 단일 층으로 코팅하였다. 이로써 얻어진 종이를 105℃에서 24 h 동안 건조시켰다. 지방산 클로라이드로의 코팅된 베이스 용지의 처리를 실시예 3과 유사하게 폴리비닐 알콜로 코팅된 측면 상에서 수행하였다. 이러한 방식으로 처리된 종이는 코팅된 전면측 상에서 4 g/㎡의 Cobb60 값 및 배면측 상에서 58 g/㎡의 Cobb60 값을 가졌다.
명백하게, 폴리비닐 알콜로의 종이 코팅은 폴리비닐 알콜의 히드록실 기와 지방산 클로라이드의 표면 반응, 또한 그에 따라 종이 내로의 지방산 클로라이드의 보다 낮은 침투를 일으킨다. 이는 처리되지 않은 배면 상의 보다 불량한 Cobb60 값으로 이어진다.
요약하면, 실시예 1 내지 4는, 종이 웹의 예비-건조가, 특히 처리되지 않은 배면 상에서, 소수성화 결과를 현저히 개선시킴을 입증한다.

Claims (12)

  1. a) 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 5% 미만의 EN ISO 638:2008에 따른 수분 함량으로 예비-건조시키는 단계;
    b) 단계 a)로부터의 예비-건조된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 20% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도 및 액체 지방산 클로라이드 조성물의 비등 온도 미만의 온도에서 액체 지방산 클로라이드 조성물로 코팅하는 단계; 및
    c) 단계 b)로부터의 코팅된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 비접촉 열 처리하는 단계
    를 포함하는, 지방산 클로라이드로의 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 연속적 코팅 방법.
  2. 제1항에 있어서, 액체 지방산 클로라이드 조성물이, 6 내지 26개의 탄소 원자, 바람직하게는 16 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 모노 카르복실산 클로라이드, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 지방산 클로라이드를 주성분으로서 함유하는 것인 방법.
  3. 제2항에 있어서, 지방산 클로라이드가 6 내지 26개의 탄소 원자, 바람직하게는 16 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 포화 지방산 클로라이드, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 지방산 클로라이드 조성물이, 지방산 클로라이드 조성물의 총 중량에 대하여 적어도 5 중량%의 지방산 클로라이드를 함유하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 지방산 클로라이드 조성물이, 지방산 클로라이드 조성물의 총 중량에 대하여 95 중량% 초과의 지방산 클로라이드를 함유하는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a) 내지 c) 중 적어도 하나를, 20% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도를 갖는 건조 기류를 갖는 밀폐 분위기에서 수행하는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)에서의 코팅을 롤 도포 방법, 특히 오프셋 그라비어 방법으로 수행하는 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)에서의 코팅을, 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 g/㎡ 기본 중량 당 지방산 클로라이드에 대하여, 0.1 내지 10 중량% 범위의 총 도포량으로 수행하는 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c)에서의 코팅된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 열 처리를 방사선 처리에 의해, 특히 적외 방사선 건조에 의해 수행하는 것인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c)로부터 얻어진 코팅되고 열 처리된 셀룰로스계 섬유상 기판 웹을 추가의 단계 d)에서 20% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도를 갖는 건조 공기 분위기에서 후처리하는 것인 방법.
  11. - 예비-건조 모듈;
    - 코팅 모듈; 및
    - 열 후처리 모듈
    을 포함하며, 여기서 코팅 장치의 모듈 중 적어도 하나는 밀폐되어 있고, 20% rH 미만의 DIN EN 20187에 따른 상대 습도를 갖는 건조 공기 분위기를 갖는 것인, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액체 지방산 클로라이드 조성물로의 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 연속적 코팅을 위한 코팅 장치.
  12. 골판지 베이스 용지, 포장 용지, 카톤, 페이퍼보드, 위생 용지, 티슈, 인쇄 용지, 필기 용지 및 이들의 조합의 제조를 위한, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 정의된 방법에 의해 수득가능한 셀룰로스계 섬유상 기판 웹의 용도.
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