KR20170052564A - 사이징 조성물, 그의 용도 및 종이 또는 보드 등의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종이 또는 보드 등의 표면을 사이징(sizing)시키기 위한 조성물 및 종이 또는 보드 등의 강도 특성을 증가시키기 위한 그의 용도에 관한 것이다. 상기 조성물은 고체 함량이 3 - 30 %이고, 그것은 분해된 비-이온성 전분, 및 분자량, MW가 > 500 000 g/mol 및 < 2 500 000 g/mol이고, 음이온성(anionicity)은 4 - 35 mol-%의 범위인, 음이온성 폴리아크릴아미드를 적어도 0.5 중량-% 포함한다. 본 발명은 또한 양이온성 제제를 포함하는 제1 강도 조성물을 섬유 스톡에 첨가, 상기 섬유 스톡으로부터 섬유상 웹의 형성, 섬유상 웹을 적어도 60 %의 건조도로 건조, 및 음이온성 친수성 중합체와 전분 성분을 포함하는 제2 강도 조성물을 섬유상 웹의 표면에 도포시키는 단계를 포함하는, 종이 또는 보드 등의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 종이 또는 보드 등의 표면을 사이징(sizing)시키기 위한 조성물, 및 첨부된 청구범위의 서문에 따르는 조성물의 용도에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 종이 또는 보드 등의 제조 방법에 관한 것이다.
낮은 등급의 종이 및 보드의 제조시 한 주요 목적은 비용 효율성이다. 이 목적은 다양한 상이한 기준들을 도포시킴으로써, 예를 들어, 제조된 종이 또는 보드의 기본 중량 감소에 의해, 충전제 함량을 증가시킴으로써, 값싼 원료(예: 재생 섬유)를 사용함으로써, 및/또는 생산 배출량의 개발에 의해 성취할 수 있다. 그러나, 이들 기준 중 많은 것이 수득된 종이 또는 보드 제품의 특성에, 특히 강도 특성에 네가티브 영향을 줄 수 있다. 이들 단점은 종이 또는 보드 제조시 상이한 화학약품을 사용함으로써 저지된다. 예를 들어, 제조된 종이 또는 보드의 강도 특성은 제조된 종이 또는 보드의 내부 사이징에 의해 및/또는 표면 사이징에 의해 개선시킬 수 있다. 내부 사이징에서, 합성 중합체 또는 전분의 용액을 종이 스톡에 가하여 특히 형성된 웹의 내부 강도 특성을 개선시킨다. 표면 사이징에서, 개질된 전분 또는 합성 중합체의 용액을 형성된, 적어도 부분적으로 건조된 섬유상 웹의 표면에 도포시킴으로써, 웹의 표면 강도가 개선된다.
압축 강도 및 파열 강도는 종이 및 보드에 대해, 특히 패키징에 사용되는 등급에 대해 중요한 강도 특성이다. 압축 강도는 종종 측정되어, 쇼트-스팬 압축 시험(Short-span Compression Test: SCT) 강도로서 제공되며, 이는 최종 제품(예: 골판지 박스)의 압축 저항을 예상하는데 사용될 수 있다. 파열 강도는 파열에 대한 종이/보드의 저항을 나타내며, 그것은 샘플의 측면을 따라 압력을 균일하게 적용시키는 경우 샘플을 파열시키는데 필요한 정수압으로서 정의된다. 압축 강도 및 파열 강도는 모두 본래 스톡에서 무기 미네랄 충전제 및/또는 재생 섬유의 양이 증가되는 경우에 네가티브하게 영향을 받는다.
압축 강도 및 파열 강도가 표면 사이징에 의해 개선될 수 있음이 관찰되었다. 그러나, 문제점은 이들 강도 특성 중 단지 하나만이 허용될 수 있는 수준으로 개선된 반면에, 다른 것은 하위 수준으로 남았다는 것이다. 실제 적용시, 특히 패키징에 사용되는 제품의 경우, 생성된 종이 및 보드는 허용될 수 있거나 양호한 파열 강도뿐만 아니라, 적어도 허용될 수 있거나 양호한 압축 강도를 가져야 한다. 결과적으로, 동시에 이들 특성을 모두 개선하는 신규 방법에 대한 필요성이 존재한다.
더욱이, 다양한 사이징 화학약품 및 방법에 의해 수득될 수 있는 강도 효과는 섬유 스톡이 고전도도, 높은 양이온성 요구 및/또는 높은 회분 함량을 갖는 경우에 제한될 수 있음이 관찰되었다. 특히, 기계적 펄프, 재생 펄프를 포함하고/하거나 높은 충전제 함량을 갖는 스톡이 사이징에 의한 강도 개선을 위해 도전되고 있다. 종이 및 보드 제조시, 폐골판지(OCC) 또는 재생지와 같은 저가의 섬유 공급원의 사용이 과거 수십 년 동안 증가하고 있다. OCC는 주로 사용된 재생 미표백 또는 표백 크라프트 펄프 섬유, 경재 세미-화학 펄프 섬유 및/또는 잔디 펄프 섬유를 포함한다. 마찬가지로, 미네랄 충전제의 사용이 종이 및 보드 제조시 증가하고 있다. 결과적으로, 또한 이러한 이유로 인해 종이 또는 보드의 강도 특성을 증가시키는 새로운 방법에 대한 일정한 요구 및 연구가 존재한다.
낮은 등급의 종이 및/또는 보드를 위한 강도 개선 화학약품의 사용은 일반적으로 비용적 이유로 제한된다. 심지어 적절한 화학약품이 존재할지라도, 그들이 너무 비싸서 네가티브한 영향, 즉 제품의 최종 가격을 증가시킨다면 그들은 사용될 수 없다. 결과적으로, 종이 및 보드의 강도 특성을 개선시키기 위한 새로운 비용-효과적인 대체물에 대한 지속적인 요구가 존재한다.
본 발명의 목적은 선행 기술분야에 존재하는 단점을 최소화하거나 심지어 제거하는 것이다.
본 발명의 목적은 강도 특성을 개선하기 위한, 특히 종이 또는 보드 등의 파열 강도 및 쇼트-스팬 압축 시험(SCT) 강도를 동시에 개선하기 위한 표면 사이징 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비용 효과적인 방법으로 양호한 사이징 결과를 제공하는 표면 사이징 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 파열 강도, 쇼트 스팬 압축 시험(SCT) 강도, 코로나 매질 시험(CMT) 강도, 인장 강도 및 내부 결합 강도와 같은, 강도 특성이 증가된 종이 또는 보드 등의 간단하고 효과적인 제조 방법을 제공하는 것이다.
이들 목적은 독립항의 특징부에서 아래 제시된 특징을 갖는 방법 및 배열에 의해 수득된다. 일부 바람직한 구현예가 종속항에 기술되어 있다.
본 텍스트에 언급된 구현예 실시예 및 이점은 심지어 이것을 항상 특별히 언급하지 않더라도, 적용가능한 경우, 사이즈 조성물, 그의 용도뿐만 아니라, 종이 또는 보드 등의 제조 방법에 관한 것이다.
종이 또는 보드 등의 표면을 사이징시키기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르는 통상적인 사이징 조성물은 고체 함량이 3 - 30%이고,
- 분해된 비-이온성 전분, 및
- 분자량, MW가 > 500 000 g/mol 및 < 2 500 000 g/mol이고, 음이온성(anionicity)은 4 - 35 mol-%의 범위인, 음이온성 폴리아크릴아미드 적어도 0.5 중량-%를 포함한다.
통상적으로, 본 발명의 제1 측면에 따르는 표면 사이즈 조성물은 종이 또는 보드 등의 강도 특성을 증가시키기 위한 표면 사이징에 사용된다.
종이 또는 보드 등의 제조를 위한 본 발명의 제2 측면에 따르는 통상적인 방법은,
- 양이온성 제제를 포함하는 제1 강도 조성물을 섬유 스톡에 첨가하고,
- 상기 섬유 스톡으로부터 섬유상 웹을 형성하며,
- 상기 섬유상 웹을 적어도 60 %의 건조도로 건조시키고,
- 음이온성 친수성 중합체를 포함하는 제2 강도 조성물을 섬유상 웹의 표면에 도포시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제1 측면에 따라서, 오늘날 놀랍게도 분해된 비-이온성 전분 및 특정 분자량과 음이온성을 갖는 음이온성 폴리아크릴아미드를 포함하는 표면 사이즈 조성물이 예상밖으로 그것이 종이 또는 보드의 표면에 첨가되거나 도포되는 경우에 SCT 강도 및 파열 강도 모두의 개선을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 본 발명에 따르는 사이징 조성물은 종이/보드 스톡의 섬유와 사이징 조성물의 성분들 사이에 최적의 결합을 제공하며, 이는 종이 및 보드의 파열 강도뿐만 아니라, SCT 강도 모두를 개선한다고 추정된다.
더욱이, 종이 또는 보드 웹의 표면을 처리 또는 사이징시키기 위한 본 발명에 따르는 사이징 조성물을 사용함으로써, 종이 및/또는 보드의 하기 강도 특성, 즉 코로나 매질 시험(CMT) 강도, 링 크러쉬 시험(Ring Crush Test: RCT) 강도 및/또는 인장 강도 중 하나 또는 몇 개의 개선을 성취할 수 있다고 관찰되었다. 일부 경우에, 표면 강도(IGT) 및 스코트 결합 강도의 개선은 본 발명에 따르는 사이징 조성물을 사용하여 표면 사이징시킨 경우, 인쇄지에 대해 성취되었다. 그러나, 상기-제시된 모든 강도 특성 (RCT, CMT, 인장 강도)의 개선이 동시에 또는 동일한 정도로 반드시 수득되지 않음을 주지하여야 한다.
여전히 또한, 본 발명에 따르는 사이징 조성물을 사용함으로써 습윤된 종이 또는 보드 웹의 강도 특성을 개선, 즉 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따르는 사이징 조성물이 표면 사이징을 위해 사용된 경우에, 사이징된 웹은 통상적인 표면 사이징 조성물이 표면 사이징을 위해 사용된 경우보다 사이징 후 건조 고체 함량이 더 높은 것으로 관찰되었다. 높은 건조 고체 함량은 심지어 건조 전에 습윤된 사이징된 웹에 대해 보다 높은 인장 강도를 제공한다.
본 발명의 제1 측면의 한 구현예에 따라서, 사이징 조성물은 0.5 - 10 중량-%, 바람직하게는 0.75 - 5 중량-%, 바람직하게는 1 - 2.5 중량-%의 음이온성 폴리아크릴아미드를 포함한다. 놀랍게도, 심지어 이들 소량의 음이온성 폴리아크릴아미드가 최종 사이징된 종이 또는 보드에 대해 포지티브한 강도 결과를 제공하는 것으로 관찰되었다. 또한, 음이온성 폴리아크릴아미드는 사이징 조성물의 점도에 대해 포지티브 효과를 갖는다, 즉 사이징 조성물의 점도를 증가시킨다. 더욱이, 음이온성 폴리아크릴아미드는 또한 폰드 사이즈 프레스에서 크기 픽업(pick-up)시 포지티브 효과를 갖는다, 즉 픽-업을 감소시키고, 이는 표면 사이징에 필요한 표면 사이징 조성물의 양을 결과적으로 감소시킨다.
제1 측면에 따르는 사이징 조성물의 음이온성 폴리아크릴아미드는 아크릴아미드 및 적어도 1종의 음이온성 단량체(예: 불포화 카복실산 단량체)의 선형 또는 가교결합 공중합체이다. 바람직하게는, 음이온성 단량체는 불포화 모노- 또는 디카복실산 (예: 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 크로톤산, 이소크로톤산, 및 그들의 혼합물 중 어떤 것)으로부터 선택된다. 또한, 다른 음이온성 단량체, 예를 들어, 비닐설폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산, 스티렌 설폰산, 비닐 포스폰산 또는 에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 포스페이트가 포함될 수 있다. 한 바람직한 구현예에 따라서, 음이온성 폴리아크릴아미드는 아크릴아미드 및 불포화 카복실산 단량체, 예를 들어, (메트)아크릴산, 말레산, 크로톤산, 이타콘산 또는 그들의 혼합물의 공중합체이다. 바람직하게는, 음이온성 폴리아크릴아미드는 아크릴아미드와 아크릴산의 공중합체, 아크릴아미드와 이타콘산의 공중합체, 또는 아크릴아미드와 메타크릴산의 공중합체이다. 특히, 높은 소수성 특성이 최종 종이/보드 제품에 대해 필요하다면, 메타크릴산이 음이온성 단량체로서 선택될 수 있다. 한 구현예에 따라서, 음이온성 폴리아크릴아미드는 > 20 mol-%의 비-이온성 단량체 및 4 - 35 mol-%, 바람직하게는 4 - 24 mol-%, 더욱 바람직하게는 5 - 17 mol-%의 음이온성 단량체로부터 생성된다.
음이온성 폴리아크릴아미드는 아크릴아미드 및 음이온성 단량체 이외에, 소량의 다른 중합 첨가제, 예를 들어, 가교결합제 단량체를 포함할 수 있다. 적절한 가교결합제 단량체의 예는 메틸렌 비스아크릴아미드이다. 그러나, 이들 중합 첨가제의 양은 적다, 예를 들어, < 0.1 mol-%, 통상적으로 < 0.05, 더욱 통상적으로 < 0.025이고, 종종 심지어 < 0.01 mol-%이다.
본 발명의 한 바람직한 구현예에 따라서, 제1 측면에 따르는 사이징 조성물의 음이온성 폴리아크릴아미드는 4 - 24 mol-%, 바람직하게는 4 - 17 mol-%, 더욱 바람직하게는 5 - 17 mol-%, 더욱 더 바람직하게는 7 - 15 mol-% 또는 9 - 13 mol-% 범위의 음이온성을 갖는다. 폴리아크릴아미드의 음이온성이 이들 범위내에 속하는 경우에, 생성된 종이 또는 보드의 SCT 강도 및 파열 강도의 동시 개선이 예상밖으로 관찰되었다.
사이징 조성물의 음이온성 폴리아크릴아미드는 건조 고체 함량이 80 - 98 중량-%인 건조 중합체, 활성 중합체 농도가 5 - 35 중량-%인 용액 중합체, 활성 중합체 농도가 20 - 55 중량-%인 에멀젼 중합체, 또는 활성 중합체 농도가 10 - 40 중량-%인 분산액 중합체일 수 있다. 건조 중합체 또는 에멀젼 중합체는 사용 전에 0.4 - 4 중량-% 농도의 중합체성 물질을 수득하기 위하여 물에 용해시킨다. 음이온성 폴리아크릴아미드는 바람직하게는 건조 중합체 또는 용액 중합체이다.
본 발명의 제1 측면의 한 바람직한 구현예에 따라서, 사이징 조성물에 사용된 음이온성 폴리아크릴아미드는 평균 분자량이 530 000 - 2 000 000 g/mol, 바람직하게는 530 000 - 1 500 000, 더욱 바람직하게는 650 000 - 1 400 000 g/mol, 더욱 더 바람직하게는 650 000 - 1 200 000 g/mol의 범위이다.
본 출원에서, "평균 분자량" 값은 중합체 쇄 길이의 크기를 기술하기 위하여 사용된다. 평균 분자량 값은 우벨로드(Ubbelohde) 모세관 점도계를 사용하여 25 °C에서 1N NaCl에서 공지된 방법으로 측정된 고유점도 결과치로부터 계산된다. 선택된 모세관이 적절하며, 본 출원의 측정시, 상수 K=0.005228인 우벨로드 모세관 점도계가 사용되었다. 그 다음에, 평균 분자량은 Mark-Houwink 방정식 [η]=K·Ma, [여기서, [η]는 고유점도이고, M은 분자량 (g/mol)이며, K 및 a는 문헌(폴리(아크릴아미드)에 대한 Polymer Handbook, Fourth Edition, Volume 2, Editors: J. Brandrup, E.H. Immergut and E.A. Grulke, John Wiley & Sons, Inc., USA, 1999, p. VII/11)에 제시된 매개변수이다]을 사용하여 공지된 방법으로 고유점도 결과치로부터 계산한다. 따라서, 매개변수 K 값은 0.0191 ml/g이고, 매개변수 a 값은 0.71이다. 사용된 조건에서 매개변수에 대해 제공된 평균 분자량 범위는 490 000 - 3 200 000 g/mol이지만, 동일한 매개변수가 또한 이 범위 밖의 분자량 크기를 기술하기 위해 사용된다. 통상적으로 1 000 000 g/mol 또는 그 미만 부근의 낮은 평균 분자량을 갖는 중합체의 경우, 평균 분자량은 23°C 온도에서 10% 중합체 농도에서 브룩필드(Brookfield) 점도 측정을 사용하여 측정할 수 있다. 분자량 [g/mol]은 식 1000 000 * 0.77 * ln(점도[mPas])로부터 계산된다. 실제로, 이는 브룩필드 점도를 측정할 수 있고 계산된 값이 < 1 000 000 g/mol 미만인 중합체의 경우, 계산된 값은 허용되는 MW 값임을 의미한다. 브룩필드 점도를 측정할 수 없거나 계산된 값이 1 000 000 g/mol을 넘는다면, MW 값은 상기 기술한 바와 같이 고유점도를 사용하여 결정한다.
본 발명의 제1 측면의 사이징 조성물에 사용되는 전분은 비-이온성 분해성 전분이다. 전분의 분해 방법은 바람직하게는 분해 도중 전분 골격으로 도입되는 이온화 그룹의 양이 최소화되거나 완전히 제거되도록 주의해서 선택한다. 본 발명의 한 바람직한 구현예에 따라서, 전분은 효소 처리한다, 즉 효소적으로 분해시키거나, 또는 열적으로 분해시킨다. 예를 들어, 전분은 종이 또는 보드 밀에서 동일 반응계 내에서(in-situ) 효소적으로 분해시켜, 사이징 스테이션에서 음이온성 폴리아크릴아미드와 혼합시킬 수 있다.
전분은 가능한 분해 전에, 15 - 30 %, 바람직하게는 20 - 30 %, 더욱 바람직하게는 24 - 30 %의 아밀로즈 함량을 가질 수 있다. 전분은 옥수수, 밀, 보리 또는 타피오카 전분, 바람직하게는, 재래종 옥수수 전분 또는 재래종 마이즈(maize) 전분일 수 있다. 본 발명에 따르는 사이징 조성물에 의해 수득되는, 종이 및 보드에 대한 사이징 결과, 특히 다양한 강도 특성은 예상밖으로 음이온성 폴리아크릴아미드가 이들 전분과 혼합되는 경우에 개선되는 것으로 관찰되었다.
한 구현예에 따라서, 사이징 조성물은 0.1 - 4 중량-%, 바람직하게는 0.5 - 3 중량-%, 더욱 바람직하게는 0.5 - 2 중량-%의 양으로 하나 이상의 사이징 조성물 첨가제를 포함할 수 있다. 사이징 조성물 첨가제는 소수화제(hydrophobisation agent), 중합체성 사이즈, 예를 들어, 스티렌 아크릴레이트 공중합체, 알킬 케텐 이합체 (AKD) 및/또는 알케닐 석신산 무수물 (ASA)일 수 있다. 제1 측면의 한 바람직한 구현예에 따라서, 사이징 조성물은 양이온성이다.
본 발명의 모든 측면의 한 바람직한 구현예에 따라서, 사이징 조성물은 무기 미네랄 충전제 또는 안료를 함유하지 않는다.
본 발명의 제1 측면의 한 바람직한 구현예에 따라서, 사이징 조성물은 조성물의 총 중량으로부터 계산된, 5 - 20 중량-%, 바람직하게는 7 - 15 중량-%의 건조 고체 함량을 갖는다.
사용 온도에서 사이징 조성물의 점도는 60 °C, 60 rpm, 브룩필드 SSA, Spindel 18로 측정된, 동일한 건조 고체 함량이지만, 음이온성 폴리아크릴아미드 성분은 없는 상응하는 전분 용액의 점도보다 1.1 - 10배, 통상적으로 1.5 - 10배, 바람직하게는 2.5 - 8배 더 높은 것으로 관찰되었다. 상응하는 전분 용액의 점도는 60 °C, 60 rpm, 브룩필드 SSA, Spindel 18로 측정된, 10% 농도에서, 2 - 80 mPas, 바람직하게는 2 - 40 mPas, 더욱 바람직하게는 2 - 20 mPas일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 제1 측면에 따르는 표면 사이징 조성물은 점도가 18 - 20 mPas일 수 있는 반면에, 동일한 건조 고체 함량에서 전분 용액의 점도는 3 mPas이다. 조성물의 증가된 점도는 수득된 SCT 강도 및 파열 강도에 포지티브 효과를 갖는다. 더욱이, 사이징 조성물의 증가된 점도는 사이징시 전분 픽-업을 감소시키고, 이는 공정의 재료 경비 절감을 추가로 제공한다.
본 발명의 제2 측면에 따라서, 놀랍게도 종이 및 보드의 강도 특성은, 양이온성 제제를 포함하는 제1 강도 조성물이 섬유 스톡에 첨가되고, 적어도 1종의 음이온성 친수성 중합체를 포함하는 제2 강도 조성물, 즉 사이징 조성물이 형성된 웹의 표면에 도포되는 경우에 증가되고 개선되는 것으로 또한 확인되었다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 제1 강도 조성물의 양이온성 제제는 펄프의 섬유 표면에서 음이온적으로 하전된 부위와 상호작용하리라 예상된다. 이는 웹의 섬유 사이에 내부 결합 및/또는 상호작용을 개선시키고, 종이 또는 보드 웹의 강도에 포지티브 영향을 준다. 적어도 1종의 음이온성 중합체를 포함하는 제2 강도 조성물을 웹의 표면에 도포하는 경우, 음이온성 중합체는 웹에 존재하는 양이온 전하와 상호작용하며, 이에 따라 종이 또는 보드의 다양한 구성성분과의 결합 및/또는 상호작용을 추가로 강화시킨다. 관찰된 결과는 효과의 기원과 무관하게, 형성된 종이 또는 보드 웹의 증가된 강도, 특히 쇼트 스팬 압축 시험(SCT) 강도 및/또는 파열 강도이다. 또한 다른 강도 특성(예: 인장 강도 및 내부 결합 강도)이 개선될 수 있다. 따라서, 상승적인 강도 효과가 본 발명에 의해 성취되며, 이때 양이온성 제제를 갖는 제1 강도 조성물이 스톡에 첨가되고, 그 후 음이온성 친수성 중합체를 포함하는 제2 강도 조성물이 형성된 웹의 표면에 도포된다.
용어 "친수성 중합체(hydrophilic polymer)"는 물에 완전히 가용성이고 혼화성인 중합체로서 본 맥락에서 이해된다. 물과 혼합시, 친수성 중합체는 완전히 용해되며, 수득된 중합체 용액은 필수적으로 별개의 중합체 입자가 없고, 상 분리도 관찰할 수 없다. 용어 "친수성"은 이러한 상황에서 용어 "수용성(water-soluble)"과 동의어로 고려된다.
본 발명의 제2 측면의 한 구현예에 따라서, 제1 강도 조성물이 섬유 스톡에 첨가되고, 제2 강도 조성물이 섬유 웹에 첨가되어, 사이징 강도 조성물의 부가된 음이온 전하에 대한 제1 강도 조성물의 부가된 양이온 전하의 비가 0.1 내지 30, 바람직하게는 0.15 - 25, 더욱 바람직하게는 0.2 - 5, 더욱 더 바람직하게는 1.1 - 4의 범위가 되도록 한다. 따라서, 전하 비는, 예를 들어, 0.1, 0.2, 0.5, 0.75, 0.85, 1.0, 1.1, 1.2, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4.0, 4.5, 5 또는 5.5 내지 3.5, 4, 4.5, 5, 7, 10, 12.5, 15, 17.5, 20, 22, 25 또는 30일 수 있다. 부가된 전하는 성분의 전하 밀도를 갖는 성분의 사용량을 곱하여 계산한다. 이러한 부가된 전하 값은 제1 강도 성분 및 제2 강도 성분 모두에 대해 별도로 계산한 다음, 부가된 전하 값의 비를 계산한다.
본 발명의 제2 측면에 따라 섬유 스톡에 첨가되는, 제1 강도 조성물의 양이온성 제제는 양이온성 전분 또는 적어도 한 종의 양이온성 합성 중합체 또는 양이온성 전분과 양이온성 합성 중합체(들)의 혼합물을 포함할 수 있다. 제1 강도 조성물은 또한 다수의 양이온성 합성 중합체를 포함할 수 있으며, 제1 강도 조성물은 합성 양이온성 중합체의 혼합물일 수 있다. 본 출원과 관련하여, 양이온성 중합체는 또한 합성 중합체의 그의 순 전하가 양이온성인 한 국소 음이온성 전하를 함유할 수 있는 것으로 이해된다.
본 발명의 제2 측면에서, 제1 강도 조성물의 양이온성 제제가 양이온성 전분 또는 적어도 한 종의 양이온성 합성 중합체를 모두 포함하는 경우에, 양이온성 전분 및 양이온성 합성 중합체를 함께 혼합하여 결과적으로 섬유 스톡에 첨가되는, 제1 강도 조성물을 형성할 수 있다. 대안적으로, 양이온성 전분 및 합성 양이온성 중합체(들)를 섬유 스톡에 별도로, 그러나 동시에 첨가할 수 있다. 본 발명의 한 구현예에 따라서, 제1 강도 조성물은 10 - 99 중량-%, 바람직하게는 30 - 80 중량-%의 전분 및 1 - 90 중량-%, 바람직하게는 20 - 70 중량-%의 양이온성 합성 중합체(들)를 포함한다. 예를 들어, ≥ 30 중량-%의 양이온성 전분을 포함하는 제1 강도 조성물이 > 15 %의 충전제 함량을 갖는 섬유 스톡을 처리하는데 바람직하다.
본 발명의 제2 측면의 한 구현예에 따라서, 제1 강도 조성물의 양이온성 제제로서 사용될 수 있는, 양이온성 합성 중합체는 (메트)아크릴아미드 및 양이온성 단량체의 공중합체: 글리옥실화 폴리아크릴아미드; 폴리(비닐아민, N-비닐포름아미드); 폴리아미도아민 에피할로히드린 및 그들의 혼합물 중 어떤 것을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 양이온성 합성 중합체는 선형 또는 가교결합될 수 있고, 바람직하게는 선형일 수 있다. 바람직하게는 양이온성 합성 중합체는 친수성 중합체이다. 한 바람직한 구현예에 따라서, 양이온성 합성 중합체는 (메트)아크릴아미드 및 적어도 한 종의 양이온성 단량체와의 공중합체이다. 양이온성 단량체는 메타크릴로일옥시에틸트리메틸 암모늄 클로라이드, 아크릴로일옥시에틸트리메틸 암모늄 클로라이드, 3-(메타크릴아미도) 프로필트리메틸 암모늄 클로라이드, 3-(아크릴로일아미도) 프로필트리메틸 암모늄 클로라이드, 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노프로필아크릴아미드, 디메틸아미노프로필메타크릴아미드 또는 유사한 단량체로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 제2 측면의 한 바람직한 구현예에 따라서, 제1 강도 조성물의 양이온성 제제는 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드와 (메트)아크릴로일옥시에틸트리메틸 암모늄 클로라이드의 공중합체이다. 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드 기본 중합체는 또한, 예를 들어, 호프만(Hofmann) 또는 만니히(Mannich) 반응을 사용하여 그것을 양이온성으로 만들기 위하여 중합 후 처리할 수 있다.
본 발명의 제2 측면의 한 구현예에 따라서, 제1 강도 조성물의 양이온성 제제로서 사용될 수 있는, 양이온성 합성 공중합체는 > 20 mol-%의 비-이온성 단량체 및 3 - 30 mol-%, 바람직하게는 5 - 20 mol-%, 더욱 바람직하게는 6 - 10 mol-%의 양이온성 단량체로부터 생성된 공중합체이다.
제1 강도 조성물의 양이온성 제제로서 사용될 수 있는, 양이온성 합성 중합체는 또한 중합체의 순 전하가 양이온성인 한, 양이온성 및 음이온성 작용기를 모두 함유할 수 있다. 예를 들어, 합성 양이온성 중합체는 중합체의 순 전하가 양이온성으로 남아있는 한, (메트)아크릴아미드 및 음이온성 단량체 외에 상기 제시된 양이온성 단량체 (예: 아크릴산)와의 공중합체일 수 있다. 합성 양이온성 중합체는, 예를 들어, 폴리비닐아민과 아크릴산의 공중합체일 수 있다.
제1 강도 조성물의 양이온성 제제의 전하 밀도는 바람직하게는 제1 강도 조성물이 하기 정의되는 양으로 첨가되는 경우에, 스톡의 섬유 표면 전하가 제1 강도 조성물의 첨가 후 및 웹 형성 전에 음이온성으로 남아있도록 최적화한다. 섬유의 표면 전하는 어떤 적절한 방법을 사용하여, 예를 들어, Mutek SZP-06 시험기를 사용하여 측정할 수 있다. 양이온성 제제는 전하 밀도가 pH 7에서 0.05 - 20 meq/g, 바람직하게는 0.05 - 5 meq/g, 더욱 바람직하게는 0.1 - 3 meq/g, 더욱 더 바람직하게는 0.3 - 2 meq/g, 더욱 더 바람직하게는 0.5 - 1.4 meq/g일 수 있다. 전하 밀도는 Mutek PCD 03 시험기, 전위차 적정기 PCD-T3을 사용하여 측정한다. 양이온성 제제가 양이온성 전분 및 적어도 한 종의 양이온성 합성 중합체를 모두 포함하는 경우에, 양이온성 전분의 전하 밀도는 통상 양이온성 합성 중합체의 전하 밀도보다 낮다.
본 발명의 제2 측면에 따라서, 제1 강도 조성물이 합성 양이온성 중합체인, 양이온성 제제를 포함하는 경우에, 합성 양이온성 중합체는 평균 분자량 MW가 200 000 - 6 000 000 g/mol, 바람직하게는 300 000 - 3 000 000 g/mol, 더욱 바람직하게는 500 000 - 2 000 000 g/mol, 더욱 더 바람직하게는 600 000 - 950 000 g/mol일 수 있다. 합성 양이온성 중합체의 분자량은 공지된 크로마토그래피법, 예를 들어, 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO) 보정에 의한 크기 배제 크로마토그래피 칼럼을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 측정한다. 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정된 합성 양이온성 중합체의 분자량이 1 000 000 g/mol을 초과하면, 보고된 분자량은 본 출원에서 앞서 기술한 바와 같이 우벨로드 모세관 점도계를 사용하여 고유 점도를 측정함으로써 결정한다. 합성 양이온성 중합체의 평균 분자량은 특히 높은 양이온성 요구, 즉 > 300 μeq/l, 및/또는 고전도도, 즉 > 2.5 mS/cm의 조건에서 개선된 성능을 위해 주의해서 최적화한다. 합성 양이온성 중합체의 평균 분자량은 분자량이 너무 낮으면 일어날 수 있는, 섬유와의 상호작용 대신에 음이온성 미량 입자에 의한 그의 소비를 방지하기 위하여 최적화한다. 또한, 너무 높은 분자량은 확장된 응집, 불량한 형성 및 강도 손실, 예를 들어, 파열 강도 및 SCT 강도 손실을 유도할 수 있는 것으로 관찰되었다.
본 발명의 제2 측면의 한 바람직한 구현예에 따라서, 제1 강도 조성물의 양이온성 제제는 (메트)아크릴아미드 및 양이온성 단량체, 바람직하게는 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 아크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드 또는 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드의 공중합체이고, 전하 밀도는 pH 7에서 0.05 - 5 meq/g, 바람직하게는 0.1 - 3 meq/g, 더욱 바람직하게는 0.3 - 2 meq/g, 더욱 더 바람직하게는 0.5 - 1.4 meq/g이며, 평균 분자량은 200 000 - 6 000 000 g/mol, 바람직하게는 300 000 - 3 000 000 g/mol, 더욱 바람직하게는 500 000 - 2 000 000 g/mol, 더욱 더 바람직하게는 600 000 - 950 000 g/mol인, 합성 양이온성 중합체를 포함한다. 바람직한 제1 강도 조성물은 또한 치환도가 0.01 - 0.1, 바람직하게는 0.05 - 0.10의 범위인, 비-분해성 양이온성 전분을 포함할 수 있다.
제2 측면에 따르는 제1 강도 조성물의 양이온성 제제로서 사용되는 합성 양이온성 중합체는 바람직하게는 수용성이다. 용어 "수용성"은 합성 양이온성 중합체가 물과 완전히 혼화성인 것으로 본 출원에 관련하여 이해된다. 물과 혼합시, 합성 양이온성 중합체는 완전히 용해되며, 수득된 중합체 용액은 필수적으로 별개의 중합체 입자를 함유하지 않는다.
본 발명의 제2 측면의 한 구현예에 따라서, 제1 강도 조성물의 양이온성 제제로서 사용될 수 있는 양이온성 전분은 제지에 사용되는 어떤 적절한 양이온성 전분, 예를 들어, 감자, 쌀, 옥수수, 찰옥수수, 밀, 보리 또는 타피오카 전분, 바람직하게는 옥수수 전분 또는 감자 전분일 수 있다. 통상적으로, 양이온성 전분의 아밀로펙틴 함량은 65 - 90 %, 바람직하게는 70 - 85 %의 범위이다. 한 구현예에 따라서, 양이온성 전분의 전분 단위의 적어도 70 중량-%는 평균 분자량(MW)이 20 000 000 g/mol을 넘으며, 바람직하게는 50 000 000 g/mol, 더욱 바람직하게는 100 000 000 g/mol이다.
본 발명의 제2 측면에서 제1 강도 조성물 중 양이온성 제제로서 사용하기 위하여, 전분은 어떤 적절한 방법에 의해 양이온화시킬 수 있다. 바람직하게는, 전분은 2,3-에폭시프로필트리메틸암모늄 클로라이드 또는 3-클로로-2-하이드록시프로필트리메틸암모늄 클로라이드를 사용하여 양이온화시키며, 2,3-에폭시프로필트리메틸암모늄 클로라이드가 바람직하다. 또한, 양이온성 아크릴아미드 유도체, 예를 들어, (3-아크릴아미도프로필)-트리메틸암모늄 클로라이드를 사용하여 전분을 양이온화시킬 수 있다. 양이온성 전분은 대개 글루코즈 단위 당 평균 전분의 양이온성 그룹의 수를 나타내는 치환도(DS)가 0.01 - 0.5, 바람직하게는 0.02 - 0.3, 더욱 바람직하게는 0.035 - 0.2, 더욱 더 바람직하게는 0.05 - 0.18, 종종 더 바람직하게는 0.05 - 0.15의 범위이다.
본 발명의 제2 측면의 한 바람직한 구현예에 따라서, 제1 강도 성분에서 양이온성 제제로서 사용되는 양이온성 전분은 비-분해성이고, 이는 전분이 양이온화에 의해서만 개질되었고, 그의 골격은 비-분해성 및 비-가교결합됨을 의미한다. 양이온성 비-분해성 전분은 천연 기원이다.
본 발명의 제2 측면의 제1 강도 조성물은 건조 생성물로서 계산된, 0.2 - 15 kg/ton, 바람직하게는 0.4 - 9 kg/생산된 종이 ton, 더욱 바람직하게는 1 - 5 kg/생산된 종이 ton의 양으로 섬유 스톡에 첨가될 수 있다. 제1 강도 조성물은 통상 진한 섬유 스톡에 첨가되고/되거나, 앞서 보류 중합체 첨가가 가능하다. 이 방법으로, 제1 강도 조성물과 섬유의 상호작용이 개선되고, 원하는 강도 효과가 보다 효과적으로 수득된다. 이 스톡은 여기서 조도(consistency)가 적어도 20 g/l, 바람직하게는 25 g/l 초과, 더욱 바람직하게는 30 g/l 초과인, 섬유상 스톡 또는 공급액(furnish)으로서 이해된다.
본 발명의 제2 측면의 한 구현예에 따라서, 제2 강도 조성물은 조성물의 건조 물질 함량으로 계산된, 0.5 - 10 중량-%, 바람직하게는 1 - 8 중량-%, 더욱 바람직하게는 4 - 7 중량-%의 농도로 섬유 웹에 도포될 수 있다. 제2 강도 조성물은 사이징 기구 및 장치, 예를 들어, 필름 프레스, 퍼들 또는 폰드 사이즈 프레스 또는 분무 도포를 사용하여 종이 또는 보드 웹 표면에 도포시킨다. 제2 강도 조성물은, 예를 들어, 종이 또는 보드기의 프레스 섹션 후 웹에 도포시킬 수 있다. 본 발명의 제2 측면의 한 구현예에 따라서, 제2 강도 조성물은 웹의 건조도가 > 60 %, 바람직하게는 > 80 %일 때 종이 또는 보드 웹 표면에 도포시킨다. 한 구현예에 따라서, 종이는 적어도 90 % 건조도로 건조시키고/시키거나, 제2 강도 조성물은 종이 롤을 감기 전에 첨가한다.
본 발명의 제2 측면의 한 구현예에 따라서, 제2 강도 조성물은 음이온성 친수성 중합체가 0.1 - 5 kg/건조 종이 ton, 바람직하게는 0.2 - 3 kg/건조 종이 ton, 더욱 바람직하게는 0.5 - 2 kg/건조 종이 ton의 양으로 웹에 도포되도록 하는 양으로 섬유 웹에 도포시킬 수 있다. 제2 강도 조성물은 섬유 웹의 한 면 또는 섬유 웹의 양면에 도포시킬 수 있다.
본 발명의 제2 측면의 한 구현예에 따라서, 제2 강도 조성물의 음이온성 친수성 중합체는 (메트)아크릴아미드 및 적어도 1 종의 음이온성 단량체의 합성 선형 또는 가교결합 공중합체이다. 바람직하게는 음이온성 단량체는 불포화 모노- 또는 디카복실산 (예: 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 크로톤산, 이소크로톤산, 안젤산 도는 티글산)으로부터 선택된다. 바람직하게는, 음이온성 친수성 중합체는 아크릴아미드 및 아크릴산의 공중합체이다. 본 발명의 제2 측면의 한 구현예에 따라서, 음이온성 친수성 중합체는 > 20 mol-%의 비-이온성 단량체 및 1 - 50 mol-%, 바람직하게는 2 - 25 mol-%, 더욱 바람직하게는 4 - 17 mol-%의 음이온성 단량체로부터 생성된다. 다른 구현예에 따라서, 음이온성 친수성 중합성는 1 - 90 mol-%, 바람직하게는 3 - 40 mol-%, 더욱 바람직하게는 5 - 25 mol-%, 더욱 더 바람직하게는 6 - 18 mol-%의 음이온성 단량체를 포함할 수 있다. 음이온성 친수성 중합체는 또한 친수성 음이온성 중합체의 순 전하가 음이온성인 한, 중합체 구조에서 국소 양이온 전하를 일으키는 양이온성 그룹을 함유할 수 있다.
제2 측면에 따르는 제2 강도 제제의 음이온성 친수성 중합체는 평균 분자량이 50 000 - 8 000 000 g/mol, 바람직하게는 150 000 - 3 000 000 g/mol, 더욱 바람직하게는 250 000 - 1 500 000 g/mol, 더욱 더 바람직하게는 350 000 - 950 000 g/mol일 수 있다. 친수성 음이온성 중합체의 평균 분자량은 성취되는 SCT 강도에 비추어 최적화한다.
바람직하게는, 본 발명의 제2 측면의 제2 강도 조성물은 또한 무기 미네랄 안료 입자를 함유하지 않는다.
본 발명의 제2 측면의 한 바람직한 구현예에 따라서, 제2 강도 조성물은 전분 성분을 포함하며, 이는 표면 사이징에 사용되는 어떤 적절한 전분, 예를 들어, 감자, 쌀, 옥수수, 찰옥수수, 밀, 보리 또는 타피오카 전분, 바람직하게는 옥수수 전분일 수 있다. 사이징 강도 조성물의 전분 성분의 아밀로펙틴 함량은 65 - 85 %, 바람직하게는 75 - 83 %의 범위일 수 있다. 제2 강도 조성물에서 사용되는 전분 성분은 바람직하게는 분해되고 용해된 전분이다. 전분 성분은 효소적으로 또는 열적으로 분해된 전분 또는 산화 전분일 수 있다. 전분 성분은 분해된 비하전 본래 전분 또는 다소 음이온성의 산화 전분, 바람직하게는 분해된 비하전 본래 전분일 수 있다.
본 발명의 제2 측면의 한 구현예에 따라서, 제2 강도 조성물은 0.1 - 20 중량-%, 바람직하게는 0.5 - 10 중량-%, 더욱 바람직하게는 0.7 - 4 중량-%의 음이온성 친수성 중합체 및 80 - 99.9 중량-%, 바람직하게는 90 - 99 중량-%, 더욱 바람직하게는 96 - 99 중량-%의 전분을 포함한다.
본 발명의 한 바람직한 구현예에 따라서, 본 발명의 제2 측면의 제2 강도 조성물은 본 발명의 제1 측면의 표면 사이즈 조성물에 상응한다.
제2 측면의 한 구현예에 따라서, 제2 강도 조성물은 또한 다른 제제 및 첨가제 물질, 예를 들어, 착색제, 소수화제, 등을 함유할 수 있다. 예를 들어, 제2 강도 조성물은 소수화제를 포함할 수 있고, 이는 아크릴레이트 중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 측면의 한 구현예에 따라서, 제2 강도 조성물은 60 °C에서 측정된 10% 농도에서의 브룩필드 점도가 2 - 200 mPas, 바람직하게는 20 - 60 mPas의 범위일 수 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르는 사이징 조성물은 특히 재생 섬유를 포함하는, 종이 또는 보드 등의 표면 사이징에 적합하다. 한 구현예에 따라서, 조성물로 처리할 종이 또는 보드는 바람직하게는 적어도 30% 재생 섬유, 바람직하게는 적어도 70 % 재생 섬유, 더욱 바람직하게는 적어도 90 % 재생 섬유, 종종 심지어 100 % 재생 섬유를 포함한다. 재생 섬유는 폐골판지 및/또는 합지 등급으로부터 생성된다.
더욱이, 본 발명의 제1 측면의 한 구현예에 따라서, 표면 사이징 조성물은 특히 무코팅 파인 페이퍼(fine paper)로부터 선택되는 종이의 표면 처리를 위해, 또는 외장용골판지, 플루팅(fluting) 또는 폴딩(folding) 박스보드(FBB)인, 보드의 표면을 위해 적합하다. 무코팅 파인 페이퍼는 평량이 60 - 250 g/m2, 바람직하게는 70 - 150 g/m2의 범위일 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르는 방법은 외장용 골판지, 플루팅, 폴딩 박스보드(FBB), 백보드(white lined chipboard: WLC), 고체 표백 황산염(SBS) 보드, 고체 미표백 황산염(SUS) 보드 또는 액체 팩키징 보드(LPB)와 같은 종이보드의 제조시, 보드 웹의 강도, 특히 파열 강도, SCT 강도 또는 이 둘 모두를 개선시키는데 유용하다. 일반적으로, 보드는 평량이 60 내지 500 g/m2, 또는 70 - 500 g/m2, 바람직하게는 80 - 180 g/m2일 수 있고, 그들은 100 % 1차 섬유, 100 % 재생 섬유, 또는 1차 및 재생 섬유 사이에 어떤 가능한 블렌드를 기준으로 할 수 있다.
제2 측면에 따르는 제1 강도 조성물은 특히 제1 강도 조성물을 섬유 스톡에 첨가하기 전에 Mutek SZP-06 제타 전위 시험기에 의해 측정된, 제타 전위값이 35 - -1 mV, 바람직하게는 -10 - -1, 더욱 바람직하게는 -7 - -1 mV인 진한 섬유 스톡에 적합하다.
본 발명의 제2 측면에 따르는 방법은 또한 평량이, 예를 들어, 40 - 250 g/m2의 범위인, 무코팅 파인 페이퍼 또는 코팅된 파인 페이퍼용 원지의 강도를 개선하는데 유용할 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 측면에 따르는 표면 사이징 조성물은 그것에 의해 표면 사이징된, 생성된 종이 및 보드의 SCT 강도 및 파열 강도를 개선한다. 강도 개선은 종이에서 충전제 함량이 증가될 수 있도록 한다. 따라서, 사이징 조성물은 회분 함량이 적어도 6 %, 바람직하게는 적어도 12 %, 더욱 바람직하게는 적어도 15 %인, 종이 또는 보드의 표면을 사이징하는데 적합하다. 예를 들어, 회분 함량은 폴딩 박스보드의 경우 3 - 20 %, 또는 외장용골판지 또는 플루팅의 경우 10 -20 %, 바람직하게는 15 - 20 %일 수 있다. 표준 ISO 1762, 온도 525 °C가 회분 함량 측정에 사용된다.
본 발명의 한 구현예에 따라서, 사이징 조성물 또는 제2 강도 조성물의 도포 온도는 >50 °C, 바람직하게는 50 - 90 °C, 더욱 바람직하게는 65 - 85 °C, 더욱 더 바람직하게는 60 - 80 °C이다. 이는 특히 전분 성분을 포함하는 경우, 사이징 강도 성분의 안정성을 개선한다. 따라서, 본 발명에 따르는 사이징 및 강도 조성물은 분해 또는 다른 네가티브 효과없이, 심지어 높은 도포 온도도 견뎌낸다. 사이징 조성물 및 제2 강도 조성물은 통상적인 표면 사이징 배열로, 예를 들어, 계량 크기 프레스, 폰드 크기 프레스 또는 분무 사이저로 종이 또는 보드 등의 표면에 도포될 수 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르는 사이징 조성물은 5 - 80 kg/건조된 종이/보드 ton, 바람직하게는 10 - 50 kg/건조된 종이/보드 ton의 양으로 종이 또는 보드 웹의 표면에 도포된다. 예를 들어, 외장용골판지 또는 플루팅을 제조하는 경우에, 사이징 조성물은 바람직하게는 25 - 75 kg/건조된 보드 ton의 양으로 첨가된다. 대안적으로, 폴딩 박스보드 또는 무코팅 파인 페이퍼를 제조하는 경우에, 사이징 조성물은 바람직하게는 5 - 30 kg/건조된 종이/보드 ton의 양으로 첨가된다. 일반적으로, 통상적인 사이즈와 비교시, 심지어 도포된 사이즈 양이 통상적인 양보다 심지어 20 % 미만일 수 있을지라도, 본 발명에 따르는 사이징 조성물에 의해 유사하거나 더 양호한 사이징 결과가 수득될 수 있음이 관찰되었다.
본 발명의 한 구현예에 따라서, 외장용골판지 또는 플루팅을 제조하는 경우에, 제1 측면에 따르는 사이징 조성물은 0.5 - 4 g/m2/side, 바람직하게는 0.5 - 3.5 g/m2/side의 양으로 웹의 표면에 도포된다.
본 발명의 한 구현예에 따라서, 폴딩 박스보드 또는 파인 페이퍼 등급을 제조하는 경우에, 제1 측면에 따르는 사이징 조성물은 0.3 - 2 g/m2/side의 양으로 웹의 표면에 도포된다.
본 맥락에서, 용어 "섬유 스톡"은 섬유 및 선택적으로 충전제를 포함하는, 수성 현탁액으로서 이해된다. 섬유 스톡으로부터 제조되는 최종 종이 또는 보드 제품은 무코팅 종이 또는 보드 제품의 회분 함량으로서 계산된, 적어도 5 %, 바람직하게는 10 - 30 %, 더욱 바람직하게는 11 - 19 %의 미네랄 충전제를 포함할 수 있다. 미네랄 충전제는 종이 및 보드 제조시 통상적으로 사용되는 임의의 충전제, 예를 들어, 미분 탄산칼슘, 침강 탄산칼슘, 점토, 탈크, 석고, 이산화티탄, 합성 실리케이트, 삼수화알루미늄, 황산바륨, 산화마그네슘 또는 그들의 임의 혼합물일 수 있다. 섬유 스톡에서 섬유는 바람직하게는 재생 섬유, 폐골판지(OCC), 미표백 크라프트 펄프, 및/또는 중성 설파이트 세미 케미칼(NCCS) 펄프로부터 생성된다. 제2 측면의 한 바람직한 구현예에 따라서, 제1 강도 조성물로 처리할 섬유 스톡은 재생 종이 또는 보드로부터 생성된 섬유를 적어도 20 중량-%, 바람직하게는 적어도 50 중량-% 포함한다. 일부 구현예에서, 섬유 스톡은 재생 종이 또는 보드로부터 생성된 섬유를 심지어 > 70 중량-%, 종종 심지어 > 80 중량-% 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 및 제2 측면에 따르는 사이징 조성물 및 제2 강도 조성물은 바람직하게는 어떤 양이온성 합성 중합체 성분을 함유하지 않는다. 더욱이, 사이징 조성물 및 제2 강도 조성물은 첨가된 무기 가용성 염, 예를 들어, 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토 금속 염을 함유하지 않는다.
한 구현예에 따라서, 종이 또는 보드 등의 제조 방법은,
- 양이온성 제제를 포함하는 제1 강도 조성물을 섬유 스톡에 첨가하고,
- 섬유 스톡으로부터 섬유상 웹을 형성하며,
- 섬유상 웹을 적어도 60 %의 건조도로 건조시키고,
- 음이온성 친수성 중합체 및 선택적으로 전분 성분을 포함하는, 사이징 강도 조성물을 섬유상 웹의 표면에 도포하는 단계를 포함한다.
실험
본 발명의 일부 구현예 및 측면이 하기의 비-제한적 예로 기술되어 있다.
표 1은 하기 실시예 3 내지 7의 일부에 사용된, 건조 음이온성 폴리아크릴아미드에 대한 약어를 열거하고 있다. 건조 음이온성 중합체는 사용 전에 1.5 중량-% 활성 중합체 농도로 물에 용해시킨다.
하기 실시예 2 내지 7에 사용되는, 음이온성 폴리아크릴아미드에 대한 약어가 표 2에 열거되어 있다. 표 2의 폴리아크릴아미드는 용액 중합체이다. 중합체의 점도는 10 중량-% 농도에서 측정한다. 가교결합제가 사용된다면, 메틸렌 비스아크릴아미드이다.
실시예
1:
음이온성
폴리아크릴아미드
용액의 일반적인 합성 방법
음이온성 폴리아크릴아미드는 하기의 일반적인 방법을 사용하여 라디칼 중합에 의해 합성하였다. 중합 전에, 단량체 혼합물은 단량체 탱크에서 모든 단량체 (가능한 가교결합제 단량체 포함), 물, EDTA의 Na-염 및 수산화나트륨을 혼합하여 제조하였다. 이 혼합물은 이후에 "단량체 혼합물"로서 불리운다. 단량체 혼합물은 15분 동안 질소 기체와 함께 퍼어징시켰다.
촉매 용액은 촉매 탱크에서 물 및 과황산암모늄을 혼합하여 제조하였다. 혼합물은 이후에 "촉매 용액"으로 불리우고, 사용하기 30분 미만 전에 제조하였다.
물을 혼합기 및 가열 및/또는 냉각용 자켓이 장착된 중합 반응기로 가했다. 물은 15분 동안 질소 기체와 함께 퍼어징시켰다. 물을 100 °C로 가열하였다. "단량체 혼합물" 및 "촉매 용액" 공급을 모두 동시에 개시하였다. "단량체 혼합물"에 대한 공급 시간은 90분이고, "촉매 용액"에 대한 공급 시간은 100분이었다. "촉매 용액"의 공급이 완결되었을 때, 중합 반응기의 혼합물을 45분 동안 혼합시켰다. 혼합물을 30 °C로 냉각시킨 다음, 중합체 수용액을 반응기로부터 제거하였다.
하기의 특징은 수득된 중합체 수용액에 대해 분석하였다. 건조 고체 함량은 150 °C에서 Mettler Toledo HR73을 사용하여 분석하였다. 점도는 점도가 < 500 mPas인 용액의 경우 스핀들 S18 및 점도가 500 mPas 또는 그 보다 높은 용액의 경우 스핀들 S31을 사용하고, 스핀들의 경우 최고 실행 가능한 회전 속도를 사용하여 25 °C에서 작은 샘플러 어댑터가 장착된 브룩필드 DVI+에 의해 분석하였다. 용액의 pH는 보정된 pH-미터를 사용하여 분석하였다.
실시예
2: 시험 중합체
AC17HM
의 합성
시험 중합체 AC17HM의 합성은 제조 실시예로서 상세히 기술되어 있다.
중합 전에, 단량체 혼합물은 단량체 탱크에서 42.4 g의 물, 188 g의 50 % 아크릴아미드 수용액, 19.5 g의 아크릴산, 0.59 g의 EDTA Na-염의 39 % 수용액 및 10.8 g의 50 % 수산화나트륨 수용액을 혼합하여 제조하였다. 단량체 혼합물은 15분 동안 질소 기체와 함께 퍼어징시켰다.
촉매 용액은 촉매 탱크에서 27 g의 물 및 0.08 g의 과황산암모늄을 혼합하여 제조하였다.
440 g의 물을 중합 반응기로 가했다. 중합은 실시예 1에서 상기 기술한 바와 같이 수행하였다.
하기 특징은 시험 생성물 AC17HM으로부터 측정하였다: 건조 고체 함량 15.1 %, 점도 7700 mPas, pH 5.1. 중합체 용액은 10 %의 농도로 물로 희석시켰다. 희석된 중합체 용액의 점도는 1200 mPas이었다.
실시예
3: 사이즈 프레스(Size Press) 시험
표면 사이즈 조성물의 제조
덱스트린화 표면 사이즈 전분 (C*Film 07311, Cargill)의 15 중량-% 용액을 95 °C에서 30분 동안 쿠킹시킨다. 전분은 효소적으로 분해된 본래 전분을 모의하도록 선택했다. 표면 사이즈 조성물은 물, 전분 및 사용된 화학약품을 이 순서로 혼합하여 제조한다. 이는 음이온성 폴리아크릴아미드 및 건조물로서 계산된, 1 중량-% 양이온성 아크릴레이트 기본 소수화제 (Fennosize S3000, Kemira Oyj)를 쿠킹된 표면 사이즈 전분 용액에 가해, 적어도 2분 동안 70 °C에서 혼합시켰음을 의미한다. 전분, 사용된 음이온성 폴리아크릴아미드 및 건조물로서 계산된 그들의 양(중량-%)이 표 3에 열거되어 있다. 수득된 조성물의 점도는 9 % 농도에서 브룩필드 Visco cP, 스핀들 18, 100 rpm, 60°C를 사용하여 측정하였다. 표면 사이즈 조성물은 표면 사이징 실험이 수행될 때까지 70 °C에서 보관하였다.
표면
사이징
실험
사이즈 프레스 매개변수는 다음과 같다:
사이즈 프레스 제조업자: Werner Mathis AG, CH 8155 Niederhasli/Zurich; 사이즈 프레스 모델: HF 47693 타입 350; 작동 속도: 2 m/min; 작동 압력: 1 bar; 작동 온도: 60 °C; 사이징 용액 용적: 140 ml/시험; 사이징 횟수/시트: 2회.
사이징은 기계 방향으로 수행하고, 표면 사이즈 조성물은 12 중량-% 용액으로서 도포한다.
원지는 Schrenz 페이퍼, 100 g/m2, 사이즈 프레스 없는 100 % 재생 섬유 기본 외장용골판지 등급. 원지는 회분 함량이 16.4 % (표준 ISO 1762, 온도 525 °C)이고, 벌크 값은 1.57 cm3/g (표준 ISO 534로 측정함)이었다.
사이징된 시트의 건조는 1분 동안 95°C에서 원-실린더 펠트된 증기가열식 건조기 드럼에서 하였다. 수축은 건조기에서 제한시켰다.
시험 샘플은 2회 사이징시키고, 사이징된 시트의 특성을 측정한다. 사용된 측정법, 시험 장치 및 표준이 표 4에 제시되어 있다.
1회 통과 후 측정된 결과가 표 5에 그리고, 2회 통과 후의 결과는 표 6에 제시되어 있다. 표 5 및 6에서 픽-업에 대한 퍼센트 값은 에어-컨디셔닝된 시트의 중량 증가로부터 계산하며, 여기서 시트의 기본 중량은 사이징 전 및 후에 측정한다. 표 5 및 6에서 전분 절감에 대한 퍼센트 값은 개개 시험 샘플의 픽-업 값 및 참조의 픽-업 값의 비로서 계산한다. 표 5 및 6에서 인덱스 값은 강도를 종이/보드의 기본 중량으로 나눈 것으로서 제공된다. 기하(GM) 값은 (MD 값)*(CD 값)의 제곱근이다. MD 값은 기계 방향으로 측정된 강도 값이고, CD 값은 기계 횡측 방향으로 측정된 강도 값이다.
사이징 조성물의 중합체 양이 2.5 %였던, 시험 샘플 2 및 6에 대한 표 5의 결과로부터, 1회 통과후, SCT GM 지수 및 CMT30 지수에 대해 수득된 값은 그들이 동일한 중합체 함량을 갖는 비교용 시험 샘플 4와 비교시 확실히 개선됨을 알 수 있다. 강도 결과의 개선이 심지어 낮은 중합체 용량에서도 수득되는 경우에, 전반적인 공정 경제가 개선된다.
더욱이, 사이징 조성물의 중합체 양이 7.5 %였던, 시험 샘플 3 및 7에 대한 표 5의 결과로부터, SCT GM 지수, 파열 지수 및 CMT30 지수에 대해 수득된 값은 그들이 동일한 중합체 함량을 갖는 비교용 시험 샘플 5와 비교시 유사하거나 개선됨을 알 수 있다. 확실하고 예상밖의 개선은 수득된 Cobb60 값에서 알 수 있으며, 이는 본 발명에 따르는 조성물이 더 나은 소수화 효과를 제공했음을 나타내는 것이다. 또한, 더 높은 건조 함량 및 더 높은 전분 절감이 수득될 수 있었다.
2회 통과 후 결과는 표 6에 제시되어 있다. 결과는 표 5에 제시된 것들과 유사하다. 이는 그들이 비교용 시험 샘플 4와 비교시 SCT GM 지수 및 CMT30 지수에 대해 수득된 값에서 시험 샘플 2 및 6에 대한 개선이 관찰될 수 있음을 의미한다. 유사하게, 시험 샘플 3 및 7에 대한 표 6의 결과로부터, SCT GM 지수, 파열 지수 및 CMT30 지수에 대해 수득된 값은 그들이 동일한 중합체 함량을 갖는 비교용 시험 샘플 5와 비교시 유사하거나 개선됨을 알 수 있다. 확실한 개선은 건조 함량 및 전분 절감뿐만 아니라, 수득된 Cobb60 값에서 다시 알 수 있다.
실시예
4: 사이즈 프레스 시험
표면 사이징 조성물은 실시예 3과 동일한 방법으로 제조한다.
표면 사이징 실험은 단 다음의 사항은 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 그리고 동일한 원지를 사용하여 수행한다:
- 시험 샘플은 단지 1회 사이징시키고, 사이징 용적은 100 ml임;
- 실험은 6 중량-% 및 12 중량-% 농도에서 모두 사이징시켜 각 시험 샘플에 대해 수행하며, 이 경우에 픽-업은 각각 약 3 % 및 5 %였다. 각 시험 샘플에 대한 결과는 3.5 % 픽-업에 상응하도록 선형으로 계산했다.
실시예 4의 결과는 표 7에 제시되어 있다. 인덱스 값은 실시예 3과 동일한 방법으로 계산한다.
표 7로부터, 본 발명에 따르는 표면 사이즈 조성물은 동시 개선, 즉 SCT GM 지수 및 파열 지수의 증가를 제공함을 알 수 있다. 더욱이, 시험 샘플 16의 경우, CMT30 지수는 심지어 사이즈 조성물의 중합체 함량이 단지 2.5 %일지라도, 확실히 개선되는 것으로 관찰될 수 있다.
또한, 표 7로부터, 보다 고분자량의 중합체를 포함하는 표면 사이즈 조성물이 특히 양호한 성능 결과를 가짐을 예상할 수 있었다. 낮은 수준의 가교결합 또는 가교결합이 없는 중합체가 성능에 대해 유용하리라 짐작된다.
실시예
5: 사이즈 프레스 시험
표면 사이징 조성물은 소수화제가 사용되지 않은 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 제조한다.
표면 사이징 실험은 실시예 3과 동일한 방법으로 그리고 동일한 원지를 사용하여 수행하되, 단 시험 샘플은 단지 1회 사이징시키고, 사이징 용적은 100 ml이다.
전분, 사용된 음이온성 폴리아크릴아미드 및 건조물로서 계산된, 그들의 양 (중량-%로)이 표 8에 열거되어 있다. 실시예 5의 결과는 표 9에 제시되어 있다. 픽-업 값 및 인덱스 값은 실시예 3과 동일한 방법으로 계산한다.
표 9로부터, SCT GM 지수 및 파열 강도 지수의 일부 개선이 사용된 모든 표면 사이즈 조성물에 대해 관찰될 수 있을지라도, 개선은 조성물이 더 높은 음이온성을 갖는 중합체를 포함한 경우 더욱 두드러짐을 알 수 있다. 표 9의 시험 샘플 2 및 3을 참조하라.
실시예
6: 사이즈 프레스 시험
표면 사이징 조성물은 실시예 3과 동일한 방법으로 제조하되, 단 소수화제가 사용되지 않았고, 사용된 표면 전분은 Stabilys A020 (Roquette, France)이었다.
표면 사이징 실험은 단 다음의 사항은 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 그리고 동일한 원지를 사용하여 수행한다:
- 표면 사이즈 조성물은 9 중량-% 용액으로서 도포했고,
- 사이징 장치의 도포기 롤은 82 °C 수조에서 가열했다.
전분, 사용된 음이온성 폴리아크릴아미드 및 건조물로서 계산된, 그들의 양 (중량-%로)이 표 10에 열거되어 있다. 실시예 6의 결과는 표 11에 제시되어 있다. 픽-업 값 및 인덱스 값은 실시예 3과 동일한 방법으로 계산한다.
표 11로부터, 표면 사이즈 조성물이 너무 낮은 분자량을 갖는 중합체 (시험 샘플 2) 또는 너무 높은 분자량을 갖는 중합체 (시험 샘플 3 및 4)를 포함하는 경우에, SCT GM 지수 및 파열 지수 모두의 동시 개선이 성취되지 않음을 알 수 있다.
실시예
7: 사이즈 프레스 시험
표면 사이징 조성물은 실시예 3과 동일한 방법으로 제조한다. 소수화제가 표면 사이즈 조성물의 일부에 사용되었다 (참조 표 12).
표면 사이징 실험은 단 다음의 사항은 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 수행한다:
- 표면 사이즈 조성물은 9 중량-% 용액으로서 도포했고,
- 원지는 Schrenz 페이퍼, 105 g/m2, 사이즈 프레스 없는 100 % 재생 섬유 기본 외장용골판지 등급. 원지는 회분 함량이 15.9 % (표준 ISO 1762로 측정함, 온도 525 °C)이고, 벌크 값은 1.75 cm3/g (표준 ISO 534로 측정함)이었다.
전분, 사용된 음이온성 폴리아크릴아미드 및 건조물로서 계산된, 그들의 양 (중량-%로)이 표 12에 열거되어 있다. 실시예 7의 결과는 표 13에 제시되어 있다. 픽-업 값 및 인덱스 값은 실시예 3과 동일한 방법으로 계산한다.
표 13으로부터, 비교용으로 시험 샘플의 표면 사이즈를 사용한 중합체보다 더 높은 분자량 및 음이온성을 갖는 중합체를 포함한 본 발명에 따르는 사이즈 조성물은 표면 사이즈 조성물의 중합체 양을 고려하는 경우, 더 양호한 SCT 강도 및 유사하거나 더 나은 파열 강도를 제공함을 알 수 있다. 더욱이, 시험 샘플 9의 표면 사이즈 조성물은 심지어 소수화제를 포함하더라도 개선된 강도 특성을 제공할 수 있음을 관찰할 수 있다.
실시예
8
시판중인 Central European 폐골판지 (OCC) 스톡(제조원: Central Europe)이 실시예 8에서 원료로서 사용되었다.
OCC는 시험 스톡 현탁액을 위해 2.3 %의 조도를 성취하기 위하여 밀 워터로 베일(bales)로부터 붕해시켰다. 붕해는 개방 충전에 의해 35분 동안 Andritz 실험실 리파이너(refiner)를 사용하여 수행했다, 즉 리파이너 블레이드는 정련 효과를 피하기 위하여 개방시켰다. 붕해된 OCC 스톡 및 사용된 밀 워터의 특성이 표 14에 제시되어 있다.
실시예 8에 사용된 제지제 및 조성물이 표 15에 제시되어 있다. 표 15의 분자량은 달리 제시되지 않는다면, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 보정된 크기 배제 크로마토그래피 칼럼을 사용한 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 측정한다.
사용된 제지제 및 조성물을 붕해된 OCC 스톡으로 가했다. 새로운 밀 워터가 공정수로서 사용되었고, 이는 교반하에 붕해된 OCC 스톡과 혼합 탱크로 공급되었다. 따라서, 스톡은 신선한 밀 워터에 의해 1 %의 헤드박스 조도로 희석시켰다.
희석된 스톡 현탁액을 파일럿 초지기의 헤드박스로 공급했다. 보류 중합체 및 콜로이드성 실리카가 보류향상제(retention aid)로서 사용되었다. 보류 중합체는 파일럿 초지기의 헤드박스 펌프 전에 가했고, 콜로이드성 실리카는 파일럿 초지기의 헤드박스 전에 가했다. 사용된 보류 중합체는 분자량이 약 6,000,000 g/mol이고, 전하 밀도는 10 mol-%인, 아크릴아미드의 양이온성 공중합체였다. 콜로이드성 실리카는 평균 입자크기가 5 nm였다. 보류 중합체 용량은 100 g/건조 생성물 ton이었고, 콜로이드성 실리카 용량은 200 g/건조 생성물 ton이었다.
기본 중량이 100 g/m2인 OCC 외장용골판지 및 플루팅 시트는 파일럿 초지기에서 제조하였다. 파일럿 초지기의 작동 매개변수는 다음과 같다:
수행 속도: 2 m/min; 웹 너비: 0.32 m; 홀리 롤(holey roll)의 회전 속도: 120 rpm; 프레스 섹션: 2 nips; 건조 섹션: 8개의 예비-건조 실린더, 베이비 실린더, 5개의 건조 실린더.
제조 후, 시트는 덱스트린화 전분 C*film 07311 (Cargill)로 사이즈 프레스시켰다. 이러한 분해된 전분은 효소적으로 분해된 본래 전분을 모의하는 것이다. 사이징 양은 50 kg/t dry였다. 사이즈 프레스 매개변수는 다음과 같았다:
사이즈 프레스 제조업자: Werner Mathis AG, CH 8155 Niederhasli/Zurich; 사이즈 프레스 모델: HF 49895; 작동 속도: 3 m/min; 작동 압력: 1.5 bar; 작동 온도: 70 °C; 사이징 용액 용적: 300 ml; 사이징 횟수/시트: 2회. 사이징된 시트의 건조는 2분 동안 93°C에서 원-실린더 펠트된 증기가열식 건조기 드럼에서 수행하였다. 수축은 건조기에서 제한시켰다.
제조된 외장용골판지 시트의 강도 특성을 시험하기 전에, 그들은 표준 ISO 187에 따라 50 % 상대습도에서 23 °C에서 24시간 동안 예비-컨디셔닝시켰다. SCT를 제외한, 시트의 특성을 측정하기 위해 사용된 장치 및 표준이 표 4에 제시되어 있으며, 이때 Lorentzen & Wettre 압축 강도 시험기가 표준 ISO 9895에 따라 사용되었다.
강도 특성 시험에 대한 결과가 표 16에 제시되어 있다. 표 16의 결과는 인덱스화되어 있다: 수득된 파열 강도 및 SCT 측정값은 각각 수득된 측정값을 측정된 시트의 기본 중량으로 나누어 인덱스화한다. 그 다음에, SCT 강도는 기계방향 강도 및 횡방향 강도의 기하 평균으로서 계산했다.
표 16의 결과로부터, 파열 강도 및 SCT 강도는 모두 본 발명에 따르는 방법이 사용된 경우, 즉 적어도 1종의 양이온성 제제를 포함하는 제1 강도 조성물이 펄프에 첨가되고, 음이온성 친수성 중합체를 포함하는 제2 강도 조성물이 시트 표면에 도포된 경우 확실히 개선됨을 알 수 있다. 본 발명의 제2 측면에 따르는 조합, 즉 제2 강도 조성물 전에 첨가되는 제1 강도 조성물은 섬유상 웹의 표면에 도포되는 음이온성 친수성 중합체의 양을 감소시킬 수 있도록 하는 반면에, 유사하거나 더 높은 강도 특성을 수득할 수 있도록 한다.
실시예
9
실시예 9는 실시예 8과 동일한 방법으로 및 동일한 원료, 제지제 및 조성물과 시험 방법을 사용하여 수행하였다. 생성된 원지의 기본 중량을 110 g/m2였다.
실시예 9의 강도 특성 시험 결과가 표 17에 제시되어 있다.
표 17의 결과로부터, 본 발명의 제2 측면에 따라 제조된 시트는 참조 샘플과 유사하거나 심지어 개선된 파열 지수값을 나타냄을 알 수 있다. 본 발명의 제2 측면에 따라 제조된 모든 시트는 더 낮은 사이즈 픽 값을 나타냄을 주지해야 한다. 이는 유사하거나 심지어 더 나은 파열 지수값이 보다 적은 양의 사이즈를 사용함으로써 수득되고, 이는 사용된 물질의 상당한 절감을 제공함을 의미한다.
심지어 본 발명이 현재 가장 실용적이고 바람직한 구현예인 것으로 보이는 것을 참조로 기술되었지만, 본 발명은 상기 기술한 구현예로 제한되지 않고, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 상이한 변형 및 등가의 기술적 해결책을 포함하고자 하는 것으로 이해된다.
Claims (30)
- 고체 함량이 3 - 30%이고,
- 분해된 비-이온성 전분, 및
- 평균 분자량, MW가 > 500 000 g/mol 및 < 2 500 000 g/mol이고, 음이온성(anionicity)은 4 - 35 mol-%의 범위인, 음이온성 폴리아크릴아미드 적어도 0.5 중량-%를 포함하는, 종이 또는 보드 등의 표면을 사이징하기 위한 사이징 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 음이온성 폴리아크릴아미드의 평균 분자량이 530 000 - 2 000 000 g/mol, 바람직하게는 530 000 - 1 500 000, 더욱 바람직하게는 650 000 - 1 400 000 g/mol의 범위임을 특징으로 하는 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 음이온성 폴리아크릴아미드의 음이온성이 4 - 24 mol-%, 바람직하게는 4 - 17 mol-%, 더욱 바람직하게는 5 - 17 mol-%의 범위임을 특징으로 하는 조성물.
- 제3항에 있어서, 상기 음이온성 폴리아크릴아미드의 음이온성이 7 - 15 mol-%, 바람직하게는 9 - 13 mol-%의 범위임을 특징으로 하는 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음이온성 폴리아크릴아미드가 아크릴아미드 및 불포화 카복실산 단량체, 예를 들어, (메트)아크릴산, 말레산, 크로톤산, 이타콘산 또는 그들의 혼합물의 공중합체임을 특징으로 하는 조성물.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 0.5 - 10 중량-%, 바람직하게는 0.75 - 5 중량-%, 바람직하게는 1 - 2.5 중량-%의 음이온성 폴리아크릴아미드를 포함함을 특징으로 하는 조성물.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전분이 효소 처리되거나 열적으로 분해된 전분임을 특징으로 하는 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전분이 그의 가능한 분해 전에, 15 - 30 %, 바람직하게는 20 - 30 %, 더욱 바람직하게는 24 - 30 %의 아밀로즈 함량을 가짐을 특징으로 하는 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 무기 미네랄 충전제 또는 안료를 함유하지 않음을 특징으로 하는 조성물.
- 종이 또는 보드 등의 강도 특성을 증가시키기 위한, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따르는 사이징 조성물의 용도.
- 제10항에 있어서, 상기 종이 또는 보드 등이 재생 섬유를 포함함을 특징으로 하는 용도.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 종이 또는 보드가 무코팅 파인 페이퍼(uncoated fine paper), 외장용골판지, 플루팅(fluting) 또는 폴딩 박스보드(FBB)로부터 선택됨을 특징으로 하는 용도.
- 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종이 또는 보드의 회분 함량이 적어도 6 %, 바람직하게는 적어도 12 %, 더욱 바람직하게는 적어도 15 %임을 특징으로 하는 용도.
- 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이징 조성물의 도포 온도가 50 - 90 °C, 바람직하게는 65 - 85 °C임을 특징으로 하는 용도.
- 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이징 조성물이 5 - 80 kg/건조된 종이 ton, 바람직하게는 10 - 50 kg/건조된 종이 ton으로 도포됨을 특징으로 하는 용도.
- - 양이온성 제제를 포함하는 제1 강도 조성물을 섬유 스톡에 첨가하고,
- 상기 섬유 스톡으로부터 섬유상 웹을 형성하며,
- 상기 섬유상 웹을 적어도 60 %의 건조도로 건조시키고,
- 음이온성 친수성 중합체 및 전분 성분을 포함하는 제2 강도 조성물을 섬유상 웹의 표면에 도포시키는 단계를 포함하는, 종이 또는 보드 등의 제조 방법. - 제16항에 있어서, 상기 제1 강도 조성물의 양이온성 제제가 양이온성 전분 또는 적어도 한 종의 양이온성 합성 중합체 또는 양이온성 전분과 양이온성 합성 중합체(들)의 혼합물을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 양이온성 합성 중합체가 (메트)아크릴아미드 및 양이온성 단량체의 공중합체; 글리옥실화 폴리아크릴아미드; 폴리비닐아민; N-비닐포름아미드; 아크릴아미드와 디알릴디메틸암모늄 클로라이드(DADMAC)의 공중합체; 폴리아미도아민 에피할로히드린 및 그들의 혼합물 중 어떤 것을 포함하는 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
- 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 양이온성 합성 공중합체가 > 20 mol-%의 비-이온성 단량체 및 3 - 30 mol-%, 바람직하게는 5 - 20 mol-%, 더욱 바람직하게는 6 - 10 mol-%의 양이온성 단량체로부터 생성된 공중합체임을 특징으로 하는 방법.
- 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양이온성 합성 중합체의 평균 분자량이 200 000 - 6 000 000 g/mol, 바람직하게는 300 000 - 3 000 000 g/mol, 더욱 바람직하게는 500 000 - 2 000 000 g/mol, 더욱 더 바람직하게는 600 000 - 950 000 g/mol임을 특징으로 하는 방법.
- 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양이온성 제제의 전하 밀도가 pH 7에서 0.05 - 5 meq/g, 바람직하게는 0.1 - 3 meq/g, 더욱 바람직하게는 0.3 - 2 meq/g, 더욱 더 바람직하게는 0.5 - 1.4 meq/g임을 특징으로 하는 방법.
- 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 강도 조성물이 건조 생성물로서 계산된, 0.2 - 15 kg/ton, 바람직하게는 0.4 - 9 kg/생산된 종이 ton, 더욱 바람직하게는 1 - 5 kg/생산된 종이 ton의 양으로 섬유 스톡에 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
- 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 강도 조성물이 0.1 - 20 중량-%, 바람직하게는 0.5 - 10 중량-%, 더욱 바람직하게는 0.7 - 4 중량-%의 음이온성 친수성 중합체 및 80 - 99.9 중량-%, 바람직하게는 90 - 99 중량-%, 더욱 바람직하게는 96 - 99 중량-%의 전분을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 음이온성 친수성 중합체가 (메트)아크릴아미드 및 음이온성 단량체의 공중합체임을 특징으로 하는 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 음이온성 단량체가 불포화 모노- 또는 디카복실산으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
- 제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 강도 제제의 음이온성 친수성 중합체가 50 000 - 8 000 000 g/mol, 바람직하게는 150 000 - 3 000 000 g/mol, 더욱 바람직하게는 250 000 - 1 500 000 g/mol, 더욱 더 바람직하게는 350 000 - 950 000 g/mol의 평균 분자량을 가짐을 특징으로 하는 방법.
- 제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 강도 제제의 음이온성 친수성 중합체가 > 20 mol-%의 비-이온성 단량체 및 1 - 50 mol-%, 바람직하게는 2 - 25 mol-%, 더욱 바람직하게는 4 - 17 mol-%의 음이온성 단량체로부터 생성됨을 특징으로 하는 방법.
- 제16항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 스톡이 525 °C에서 회분 함량으로서 측정된, 적어도 10 - 30 %, 더욱 바람직하게는 11 - 19 %의 무기 미네랄 충전제를 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제16항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 스톡이 재생 종이 또는 보드로부터 생성된 섬유를 적어도 20 중량-%, 바람직하게는 적어도 50 중량-% 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제16항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 강도 조성물은, 상기 음이온성 친수성 중합체가 0.1 - 5 kg/t, 바람직하게는 0.2 - 3 kg/t, 더욱 바람직하게는 0.5 - 2 kg/t의 양으로 웹에 도포되도록 하는 양으로 섬유 웹에 도포시킴을 특징으로 하는 방법.
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