KR20200019951A - 펄프화 공정의 처리량의 증가 및/또는 에너지 사용의 감소 방법 - Google Patents
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Abstract
펄프화 공정의 처리량의 증가 및/또는 에너지 사용의 감소 방법은 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 제공하는 단계, 리파이닝 조성물을 제공하는 단계, 리파이닝 조성물을 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계, 및 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계를 포함한다. 리파이닝 조성물은 물 및 당과 알코올의 반응 산물을 포함하는 윤활 첨가제를 포함한다. 리파이닝 조성물을 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계는 목재 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계 전 5 분 미만에, 또는 그와 동시에 수행된다.
Description
본 공개는 일반적으로 펄프화 공정의 처리량의 증가 및/또는 에너지 사용의 감소 방법에 관한 것이다. 방법은 특정 윤활 첨가제를 포함하는 리파이닝 조성물을 이용한다.
펄프화 산업에서 알려져 있는 바와 같이, 리그노셀룰로오스 물질, 예컨대 목재칩은, 다양한 펄프화 공정에서 화학적으로 및/또는 기계적으로 리파이닝되어 펄프가 생산된다. 펄프를 생산하는데 사용되는 리그노셀룰로오스 물질은 네 가지 일차 성분, 셀룰로오스 섬유, 리그닌 (셀룰로오스 섬유를 함께 결합시키는 삼차원 중합체), 헤미셀룰로오스 (더 짧은 분지형 탄수화물 중합체), 및 물을 포함한다. 펄프화 공정은 리그노셀룰로오스 물질 내의 셀룰로오스 섬유를 분리하고, 분리된 셀룰로오스 섬유는 펄프로서 언급된다. 화학적 펄프화 공정은 다양한 가성 화학물질을 이용하여 리그닌 및 헤미셀룰로오스를 분해하고 리그노셀룰로오스 물질 내의 셀룰로오스 섬유를 분리하여 펄프를 형성한다. 기계적 펄프화 공정은 리그노셀룰로오스 물질 내의 셀룰로오스 섬유를 기계적으로 리파이닝, 즉, 물리적으로 해체하여, 펄프를 형성하며, 펄프는 분리된 셀룰로오스 섬유를 포함한다.
펄프 밀은 스톤 쇄목 (SGW), 가압 쇄목 (PGW), 리파이너 기계적 펄프 (RMP), 가압 RMP (PRMP), 열-RMP (TRMP), 열-기계적 펄프 (TMP), 열-화학적-기계적 펄프 (TCMP), 열-기계적-화학적 펄프 (TMCP), 장 섬유 화학적-기계적 펄프 (LFCMP), 및 화학적으로 처리된 장 섬유 (CTLF) 을 포함하는 펄프화 산업에서 알려진 다양한 기계적 펄프화 공정을 이용하여, 펄프 생산 라인에서 펄프를 생산한다. 많은 현대의 펄프 밀은 자본 집약적인 연속식 펄프 생산 라인을 이용하여 목재 칩을 리파이너 플레이트로서 호칭되는 리지가 있는 금속 디스크 사이에서 그라인딩함으로써 목재 칩을 기계적으로 리파이닝한다. 펄프 생산 라인의 처리량은 제한될 수 있고, 기계적 펄프화 공정은 상당한 양의 에너지를 요구한다. 개선된 기계적 펄프화 공정을 개발한 기회가 남아 있다.
본 공개의 방법은 펄프화 공정의 처리량을 증가시키고/증가시키거나 에너지 사용을 감소시키고, 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 제공하는 단계, 리파이닝 조성물을 제공하는 단계, 리파이닝 조성물을 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계, 및 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계를 포함한다. 리파이닝 조성물은 물 및 당과 알코올의 반응 산물을 포함하는 윤활 첨가제를 포함한다. 리파이닝 조성물을 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계는 목재 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계 전 5 분 미만에, 또는 그와 동시에 수행된다. 유리하게는, 본 공개의 방법은 바람직한 화학적 및 물리적 특성 예컨대 강도, 휘도, 불투명도, 여수도 등을 갖는 펄프를 효율적으로 생산한다.
본 공개의 다른 이점은 쉽게 이해될 것이며, 하기 상세한 설명을 참조하여 첨부된 도면과 함께 고려할 때 더 잘 이해될 것이다:
도 1 은 이 공개의 펄프화 공정의 처리량의 증가 및/또는 에너지 사용의 감소 방법의 다양한 실시형태를 나타내는 흐름도이다.
도 2 는 본 공개의 윤활 조성물을 적용한 복수의 리그노셀룰로오스 칩의 물 흡수를 보여주는 막대 그래프이다.
도 1 은 이 공개의 펄프화 공정의 처리량의 증가 및/또는 에너지 사용의 감소 방법의 다양한 실시형태를 나타내는 흐름도이다.
도 2 는 본 공개의 윤활 조성물을 적용한 복수의 리그노셀룰로오스 칩의 물 흡수를 보여주는 막대 그래프이다.
공개의 상세한 설명
이 공개는 펄프화 공정의 처리량의 증가 및/또는 에너지 사용의 감소 방법을 제공한다. 본원에서 상세히 설명되는 바와 같이, 이 공개의 방법은 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 제공하는 단계, 리파이닝 조성물을 제공하는 단계, 리파이닝 조성물을 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계, 및 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계를 포함한다. 이 공개의 방법은 당해 기술분야에 알려진 임의의 기계적 펄프화 공정에 적용될 수 있다. 본 방법은 셀룰로오스의 분리 및 회수에 관한 그러한 방법의 하나 이상의 단계를 포함할 수 있으나, 그러한 단계가 요구되지는 않는다.
용어 "리그노셀룰로오스 칩" 은 리그노셀룰로오스 물질의 칩을 기술하는데 사용된다. 리그노셀룰로오스 물질은 구체적으로 제한되지 않고, 목재, 버개스, 짚, 아마 잔여물, 견과 껍질, 곡물 겉껍질에서 유래하는 물질 (또는 그의 전구체), 또는 리그닌 및 셀룰로오스를 포함하는 임의의 물질, 및 그들의 조합으로 본질적으로 이루어지는 (예를 들어, 비-리그노셀룰로오스 물질을 함유하지 않는) 것으로, 또는 그것으로 이루어지는 것으로, 또는 그것을 포함하는 것으로 추가로 정의될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 당해 기술분야에서 이해되는 바와 같이, 리그노셀룰로오스 물질은 다양한 종의 경재 및/또는 연재로부터 제조된다. 리그노셀룰로오스 물질은 여러 가지 공정으로부터, 예컨대 통나무, 산업 목재 잔여물, 가지, 거친 펄프용재 등을 톱밥, 칩, 플레이크, 웨이퍼, 가닥, 스크림, 섬유, 시트 등의 형태의 조각으로 세분함으로써 유래할 수 있다. 가장 전형적으로, 리그노셀룰로오스 물질은 리그노셀룰로오스 칩, 목재칩, 목재 조각, 또는 목재 펄프로서 추가로 정의된다.
리파이닝 조성물:
리파이닝 조성물은 당과 알코올의 반응 산물을 포함하는 윤활 첨가제, 및 물을 포함한다.
I. 윤활 첨가제:
윤활 첨가제는 단당류, 또는 단당류로 가수분해될 수 있는 화합물을 산 매질에서 알코올 예컨대 지방 알코올과 반응시킴으로써 생산된다.
당은 식: [C6H12O6]n+1 (식에서 n 은 0 이상의 평균 값이다) 을 갖는다. 다양한 실시형태에서, n 은 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 8 의 평균 값이다. 다양한 실시형태에서, n 은 0 내지 8, 1 내지 7, 1 내지 3, 1 내지 2, 2 내지 6, 3 내지 5, 또는 4 내지 5 의 평균 값이다. 다양한 실시형태에서, n+1 은 1 내지 3, 1 내지 2.5, 1 내지 2, 1.5 내지 3, 1.5 내지 2.5, 1.5 내지 2, 1.2 내지 2.5, 1.1 내지 1.9, 1.2 내지 1.8, 1.3 내지 1.7, 1.4 내지 1.6, 1.4 내지 1.8, 또는 1.5 의 값을 갖는다. 다른 실시형태에서, n+1 은 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 또는 2 의 평균 값이다.
전술한 식을 갖는 임의의 당 또는 그의 임의의 이성질체가 이용될 수 있다. 예를 들어, 당은 알도헥소오스, 또는 케토헥소오스일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 당은 알로오스, 알트로오스, 갈락토오스, 글루코오스, 굴로오스, 이도오스, 만노오스, 탈로오스, 및 그들의 조합으로부터 선택된다. 다른 실시형태에서, 당은 프룩토오스, 사이코오스, 소르보오스, 타가토오스, 및 그들의 조합으로부터 선택된다. 추가의 실시형태에서, 당은 글루코오스, 프룩토오스 및 갈락토오스로부터 선택된다. 추가의 실시형태에서, 당은 글루코오스, 또는 프룩토오스, 또는 갈락토오스이다. 당은 각각 식 C6H12O6 을 갖는 전술한 당 중 임의의 하나 이상일 수 있다. 더욱이, 당은 n 이 0 초과일 때 전술한 당 중 임의의 하나 이상의 복합체일 수 있다. 이들 복합체는 대안적으로 탄수화물로서 기술될 수 있다.
전형적으로, 윤활 첨가제는 글루코오스로부터 형성되며, 즉, 글루코오스를 그것의 빌딩 블록으로서 포함한다. 글루코오스의 임의의 알려진 이성질체 또는 아노머가 사용될 수 있다고 여겨진다. 예를 들어, 글루코오스는 네 개의 광학 중심을 가지며, 글루코오스는 15 개의 광학 입체이성질체를 가질 수 있으며, 이 중 임의의 것이 이용될 수 있다.
알킬 알코올은 식: ROH (식에서 R 은 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다) 을 갖는다. 알킬 기는 1 내지 20 의 임의의 수 또는 그 사이의 임의의 값 또는 값의 범위의 탄소 원자를 가질 수 있다. 다양한 실시형태에서, R 은 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 또는 16 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다. 다른 실시형태에서, R 은 8 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다. 추가의 실시형태에서, R 은 8 내지 14 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다. 추가의 실시형태에서, R 은 8 내지 16 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다. 알킬 기는 선형, 분지형, 또는 고리형일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 알킬 기는 하나 이상의 C=C 이중 결합을 갖는 알케닐 기로서 추가로 정의된다. 하나 이상의 C=C 이중 결합이 알케닐 기에서 임의의 지점에 존재할 수 있다.
하나의 특정한 실시형태에서, 알킬 알코올은 식: ROH (식에서 R 은 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다) 을 갖는 제 1 알킬 알코올 및 식: R'OH (식에서 R' 은 독립적으로 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다) 을 갖는 제 2, 상이한 알킬 알코올을 포함하는 것으로서 추가로 정의된다. R 및 R' 각각은 위에 기재된 임의의 값일 수 있다. 다양한 실시형태에서, R 및/또는 R' 은 각각 독립적으로 8, 10, 12, 14, 또는 16 이다. 다른 실시형태에서, R 및/또는 R' 은 각각 독립적으로 9, 11, 13, 15, 또는 17 이다. 더욱이, 위에 기재된 값을 포함하는 그 사이의 모든 값 및 값의 범위는 비제한적 실시형태에서의 사용에서 본원에서 명백히 고려된다.
알킬 알코올 및 당은 조합되어 식: [C6H12O6][C6H11O5]nOR 을 갖는 윤활 첨가제를 형성한다. 식의 각각의 일부는 C6H12O6 의 임의의 이성질체일 수 있다. 다시 말하면, C6H12O6 의 임의의 구조 또는 형태가 전술한 식의 어느 하나의 부분에서 사용될 수 있다. "제 1" [C6H12O6] 은 전술한 식의 "제 2" [C6H12O6] 와 상이한 이성질체일 수 있다. 다양한 부가적 비제한적 실시형태에서, 전술한 값을 포함하는 그 사이의 모든 값 및 값의 범위가 본원에서 명백히 고려된다.
게다가, R 은 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 임의의 선형, 분지형, 고리형 등의 알킬 기일 수 있다. 다시 말하면, R 은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 또는 20 개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 다양한 실시형태에서, R 은 2 내지 19, 3 내지 18, 4 내지 17, 5 내지 16, 6 내지 15, 7 내지 14, 8 내지 12, 8 내지 13, 8 내지 14, 9 내지 10, 10 내지 11, 10 내지 12, 8 내지 12, 8 내지 10, 8 내지 14, 10 내지 14, 10 내지 12, 6 내지 14, 6, 내지 12, 6 내지 8, 6 내지 10, 또는 6 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는다. 하나의 실시형태에서, R 은 선형이고, 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 다른 실시형태에서, R 은 C8-C10, C10-C12, C12-C14, C8, C10, C12, C14, 또는 C16, 또는 그의 임의의 조합이다. 이 식에서, n 은 0 이상의 평균 값 또는 수이다. 다양한 부가적 비제한적 실시형태에서, 전술한 값을 포함하는 그 사이의 모든 값 및 값의 범위가 본원에서 명백히 고려된다.
다양한 실시형태에서, 윤활 첨가제는 하기 구조를 갖는 것으로서 일반적으로 기술될 수 있다:
(식에서 n 은 위에서 기재된 바와 같다).
다른 실시형태에서, n 은 1 이상이다. 다양한 실시형태에서, n+1 의 평균은 윤활 첨가제의 중합도이고, 1.2 내지 2.5, 1.3 내지 1.7, 또는 1.5 내지 1.7 이다. 다양한 실시형태에서, n+1 의 평균은 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 또는 2.5 이다. 다양한 부가적 비제한적 실시형태에서, 전술한 값을 포함하는 그 사이의 모든 값 및 값의 범위가 본원에서 명백히 고려된다.
추가의 실시형태에서, 윤활 첨가제는 하기 구조를 갖는다:
(식에서 R 은 위에서 기재된 바와 같은 임의의 것, 예를 들어 C8-C14 또는 그 사이의 임의의 것일 수 있다).
상업적으로 입수가능한 윤활 첨가제의 적합한 예는 BASF Corp 로부터 상업적으로 입수가능한 DISPONIL® 및 Glucopon® 제품을 포함하나, 그에 제한되지 않는다.
상용성 관점에서, 윤활 첨가제는 알칼리성, 설파이트, 및 특정 산성 용액에서 가용성이다. 따라서, 리파이닝 조성물은 윤활 첨가제를 다양한 다른 성분과 함께 이용할 수 있다.
추가로, 윤활 첨가제는 용액에서 전해질 예컨대 소듐 히드록시드 및 소듐 설파이트에 내성이 있다. 따라서, 윤활 첨가제를 포함하는 리파이닝 조성물은 전해질의 존재 하에 특히 안정적이고 효과적이다.
기계적 펄프화 공정에서, 윤활 첨가제는 리그노셀룰로오스 칩을 신속히 젖게 하고, 생산되는 펄프로 형성되는 제품에 부정적으로 영향을 미치지 않으면서 리그노셀룰로오스 칩을 리파이닝하는데 요구되는 에너지 소모를 효과적으로 감소시킨다. 더욱 구체적으로, 윤활 첨가제는 펄프 및 그로부터 형성되는 제품의 핵심 특성에 영향을 미치지 않는다.
다양한 실시형태에서, 윤활 첨가제는 복수의 리그노셀룰로오스 칩의 총 중량에 기초하여 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0.5, 0.4, 0.3, 또는 0.2 wt.% 미만의 양으로 리파이닝 조성물에 존재한다. 다른 실시형태에서, 윤활 첨가제는 복수의 리그노셀룰로오스 칩의 총 중량에 기초하여 0.01 내지 10, 0.2 내지 10, 0.5 내지 8, 또는 1 내지 5, wt.% 의 양으로 존재한다. 전술한 값 중 하나 이상은 전술한 범위 내의, 전체 및 일부 둘 모두의, 임의의 값 또는 값의 범위일 수 있고/있거나 ± 5%, ± 10%, ± 15%, ± 20%, ± 25%, ± 30% 등 만큼 다를 수 있다고 여겨진다.
II. 물:
리파이닝 조성물은 또한 물을 포함한다. 물은 유형 또는 순도에서 특별히 제한되지 않고, 증류수, 우물물, 수돗물 등을 포함할 수 있다. 게다가, 리파이닝 조성물에 존재하는 물의 양은 또한 특별히 제한되지 않는다. 다양한 실시형태에서, 물은 리파이닝 조성물의 총 중량에 기초하여 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 또는 99 wt.% 초과의 양으로 리파이닝 조성물에 존재한다. 다른 실시형태에서, 물은 리파이닝 조성물의 총 중량에 기초하여 50 내지 99.5, 80 내지 99.5, 90 내지 99, 또는 95 내지 99 wt.% 의 양으로 존재한다. 전술한 값 중 하나 이상은 전술한 범위 내의, 전체 및 일부 둘 모두의, 임의의 값 또는 값의 범위일 수 있고/있거나 ± 5%, ± 10%, ± 15%, ± 20%, ± 25%, ± 30% 등 만큼 다를 수 있다고 여겨진다.
III. 부가적 첨가제(들):
윤활 첨가제 및 물에 더하여, 리파이닝 조성물은 부식 저해제, 계면활성제, pH 조절제, 증점제, 안정화제, 취기제, 착색제, 및 그들의 조합을 포함하나 그에 제한되지 않는 하나 이상의 부가적 첨가제를 포함할 수 있다. 포함되는 경우에, 첨가제는 조성물에 다양한 양으로 포함될 수 있다. 일부 실시형태에서, 포함되는 첨가제는 비-이온성, 음이온성, 또는 양이온성일 수 있다.
일부 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 부식 저해제를 포함할 수 있다. 부식 저해제는, 일반적 용어로, 첨가되었을 때, 에탄올 공정의 다양한 물질에 노출되는 금속의 부식 속도를 감소시키는 물질로서 정의될 수 있다. 이 때문에, 부식 저해제는 공정에서 사용되는 장비의 표면의 부식을 저해하는데 유용하다. 공정은 당해 기술분야에 알려진 임의의 부식 저해제를 포함할 수 있다. 물론, 리파이닝 조성물은 하나 초과의 부식 저해제, 즉, 상이한 부식 저해제의 조합을 포함할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 부식 저해제는 양쪽성 계면활성제를 포함한다. 따라서, 부식 저해제는 양쪽성 계면활성제일 수 있거나 또는 하나 이상의 부가적 성분, 예컨대 물을 포함할 수 있다. 부식 저해제가 물을 포함하는 경우에, 양쪽성 계면활성제는 다양한 농도로 제공될 수 있다. 적합한 양쪽성 계면활성제는, 본 공개의 목적을 위해, 베타인, 이미다졸린, 및 프로피오네이트를 포함한다. 적합한 양쪽성 계면활성제의 추가의 예는 술테인, 암포프로피오네이트, 암포디프로피오네이트, 아미노프로피오네이트, 아미노디프로피오네이트, 암포아세테이트, 암포디아세테이트, 및 암포히드록시프로필술포네이트를 포함한다. 특정 실시형태에서, 양쪽성 계면활성제는 프로피오네이트 또는 암포디아세테이트 중 적어도 하나이다. 적합한 양쪽성 계면활성제의 추가의 구체적인 예는 N-아실아미노산 예컨대 N-알킬아미노아세테이트 및 디소듐 코코암포디아세테이트, 및 아민 옥시드 예컨대 스테아르아민 옥시드를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 양쪽성 계면활성제는 디소듐 코코암포디아세테이트를 포함한다.
일부 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제는 전형적으로 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 및 이온성 계면활성제의 군으로부터 선택된다. 적합한 양쪽성 계면활성제는, 본 공개의 목적을 위해, 폴리알킬렌옥시드, 알킬폴리알킬렌옥시드, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 알킬폴리글루코시드, 알킬폴리글루코시드의 음이온성 유도체, 지방 알코올, 지방 알코올의 음이온성 유도체, 및 포스페이트 에스테르를 포함한다.
그러나, 다른 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 윤활 첨가제 및 물로 이루어지거나, 또는 그것으로 본질적으로 이루어진다. 리파이닝 조성물이 윤활 첨가제 및 물로 본질적으로 이루어지는 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 임의의 부가적 첨가제 또는 청구되는 발명의 기본적인 신규한 특성에 실질적으로 영향을 미치는 다른 성분을 함유하지 않는다.
일부 실시형태에서, 조성물은 계면활성제, 부식 저해제, 킬레이트제, 중합체, 아크릴 중합체, 산, 염기, 알코올, 및/또는 폴리올을 포함하나 그에 제한되지 않는 첨가제를 함유하지 않는다. 또다른 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 계면활성제, 부식 저해제, 킬레이트제, 중합체, 아크릴 중합체, 산, 염기, 알코올, 및/또는 폴리올을 함유하지 않는다. 리파이닝 조성물에 포함될 수 있는 성분에 관해 본원에서 사용되는 용어 "함유하지 않는다" 는 리파이닝 조성물의 총 중량에 기초하여 0.5 미만, 또는 0.1 미만, 또는 0.01 미만 wt.% 의 성분을 포함하는 것으로서, 또는 0 wt.% 의 성분을 포함하는 것으로서 정의될 수 있다.
IV. 리파이닝 조성물의 특성:
리파이닝 조성물은 중성 pH 에서 효과적이고 따라서 자연에서 가성이 아니다. 많은 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 1.5 내지 12, 4 내지 10, 5 내지 9, 6 내지 8, 또는 6.5 내지 7.5 의 pH 를 갖는다. 다양한 비제한적 실시형태에서, 전술한 값 사이의 모든 값 및 값의 범위가 본원에서 명백히 고려된다.
일부 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 ASTM D2281 을 사용하여 확인되는 100 초 미만의 드레이브스 습윤 시간 (Draves Wetting Time) 을 갖는다. 다양한 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 ASTM D2281 을 사용하여 확인되는 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 또는 5 초 미만, 또는 전술한 값 내의 임의의 및 모든 분수 값 및 분수 값의 범위를 포함하는 그의 임의의 범위 또는 범위들의 드레이브스 습윤 시간을 갖는다. 다른 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 ASTM D2281 을 사용하여 확인되는 1 내지 20, 2 내지 18, 3 내지 17, 4 내지 16, 5 내지 15, 6 내지 14, 7 내지 13, 8 내지 12, 9 내지 11, 또는 10 내지 11 초의 드레이브스 습윤 시간을 갖는다. 100 초 미만의 드레이브스 습윤 시간은 분지형 소화 첨가제가 리그노셀룰로오스 물질을 효과적으로 습윤화시켜 물 및 리파이닝 조성물이 리그노셀룰로오스 물질과 상호작용하고 그에 침투할 수 있다는 것을 나타낸다. 다양한 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 0 내지 100 초의, 전체 및 일부 둘 모두의, 임의의 드레이브스 습윤 시간, 또는 시간의 범위를 가질 수 있다는 것이 명백히 고려된다.
방법:
이 공개의 방법은 펄프화 공정의 처리량을 증가시키고/증가시키거나 및/또는 에너지 사용을 감소시킨다. 펄프화 공정에서, 리그노셀룰로오스 칩은 기계적으로 리파이닝되어 펄프가 생산된다. 리그노셀룰로오스 칩은 네 가지 일차 성분, 셀룰로오스 섬유, 리그닌 (셀룰로오스 섬유를 함께 결합시키는 삼차원 중합체), 헤미셀룰로오스 (더 짧은 분지형 탄수화물 중합체), 및 물을 포함한다. 펄프화 공정은 리그노셀룰로오스 칩 내의 셀룰로오스 섬유를 리파이닝, 즉, 물리적으로 해체하여 펄프를 형성하며, 펄프는 분리된 셀룰로오스 섬유를 포함한다.
위에서 제시된 바와 같이, 이 공개의 방법은 리그노셀룰로오스 칩을 제공하는 단계를 포함한다. 제공하는 단계는 특별히 제한되지 않고, 전달, 공급 등을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 제공하는 단계는 리그노셀룰로오스 물질 또는 그의 전구체를 그라인딩, 칩핑, 미분, 세분, 세절, 및 절단하여 리그노셀룰로오스 칩을 상술한 바와 같은 하나 이상의 형태로 제공하는 것으로서 추가로 정의될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 리그노셀룰로오스 물질은 리그노셀룰로오스 칩, 예를 들어 목재 칩을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 이루어지거나, 또는 그것으로 이루어진다.
이 공개의 방법은 또한 리파이닝 조성물을 제공하는 단계를 포함한다. 리파이닝 조성물은 상술한 바와 같다. 제공하는 단계는 특별히 제한되지 않고, 전달, 공급 등을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 제공하는 단계는 리파이닝 조성물을 하나 이상의 형태로, 예를 들어 희석될 농축물로서 공급하는 것으로서 추가로 정의될 수 있다.
일부 실시형태에서, 윤활 첨가제는 미희석 상태로 제공되고, 그 후 리파이닝 조성물을 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계 전에 용매, 예를 들어 물로 희석되어 윤활 조성물이 형성된다.
리파이닝 조성물은 두 개 이상의 별개의 성분으로 공급될 수 있고, 이것이 사용 전에 함께 블렌딩될 수 있다는 것이 또한 본원에서 고려된다. 예를 들어, 리파이닝 조성물은 하나의 성분은 윤활 첨가제를 포함하고, 다른 성분은 물 및 다른 첨가제를 포함하는 두 가지 성분 시스템으로서 공급될 수 있다. 이 예에서, 두 가지 성분은 별도로 제공되고, 사용 직전에 사용 장소에서 현장에서 함께 블렌딩되고, 원하는 경우에, 물로 희석될 수 있다.
이 공개의 방법은 리파이닝 조성물을 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 5 내지 99, 5 내지 85, 5 내지 45, 또는 15 내지 35 ℃ 의 온도에서 적용된다. 다양한 비제한적 실시형태에서, 전술한 값 사이의 모든 값 및 값의 범위가 본원에서 명백히 고려된다.
리파이닝 조성물은 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용된다. 일부 실시형태에서, 리파이닝 조성물은 복수의 리그노셀룰로오스 칩의 총 중량에 기초하여 0.5 내지 125, 5 내지 100, 또는 10 내지 80 wt.% 의 양으로 적용된다. 대안적으로, 리파이닝 조성물은 리파이닝되는 복수의 리그노셀룰로오스 칩의 총 중량에 기초하여 0.01 내지 10, 0.01 내지 5, 0.01 내지 2.0, 0.01 내지 1.0, 0.1 내지 0.7, 또는 0.1 내지 0.5 wt.% 의 양으로 윤활 첨가제가 존재하도록 하는 양으로 적용된다. 다양한 비제한적 실시형태에서, 전술한 값 사이의 모든 값 및 값의 범위가 본원에서 명백히 고려된다.
이 공개의 방법은 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계를 포함한다. 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 단계 동안 리그노셀룰로오스 칩 내의 셀룰로오스 섬유는 해체되어 펄프를 형성하며, 펄프는 분리된 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 전형적 실시형태에서, 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 단계는 셀룰로오스 칩을 리파이너 플레이트로 호칭되는 리지가 있는 금속 디스크 사이에서 그라인딩함으로써 셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 리파이너에서 수행된다.
다양한 실시형태에서, 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계는 하나 이상의 리파이너, 예를 들어 일차, 이차, 및 삼차 리파이너의 임의의 조합에서 수행된다. 하나의 예에서, 방법의 실시형태는 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단일 단계를 포함한다. 또다른 예에서, 방법의 실시형태는 일차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하고, 그 후 추가로 이차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 단계를 포함한다. 또다른 예에서, 방법의 실시형태는 일차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하고, 추가로 이차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하고, 또한 삼차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 단계를 포함한다. 도 1 은 일차, 이차, 및 삼차 리파이너를 이용하는 이 공개의 펄프화 공정의 처리량의 증가 및/또는 에너지 사용의 감소 방법의 다양한 실시형태를 나타내는 흐름도이다.
리파이닝 조성물은 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계 동안 처리량을 증가시키고/증가시키거나 에너지 사용을 감소시킨다. 유리하게는, 리그노셀룰로오스 칩은 리파이닝 조성물에 소킹될 필요가 없다. 리파이닝 조성물은 리파이닝 동안 요구되는 에너지의 양을 감소시키며 리그노셀룰로오스 칩에서의 체류 시간이 매우 짧다. 이를 위해, 이 공개의 방법에서, 리파이닝 조성물을 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계는 목재 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계 전 5 분 미만에, 또는 그와 동시에 수행된다. 일부 실시형태에서, 리파이닝 조성물을 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계는 목재 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계 전 4 이하, 3 이하, 2 이하, 및 1 이하의 분에 수행된다.
많은 실시형태에서, 리파이닝 조성물을 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계는 목재 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계와 동시에 수행된다.
많은 실시형태에서, 리파이닝 조성물을 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계는 하나 이상의 하위단계, 또는 리파이닝 조성물의 적용을 포함한다. 예를 들어, 방법의 하나의 실시형태에서, 리파이닝 조성물의 총량의 5 내지 100, 또는 25 내지 100 wt.% 가 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 단계 동안 일차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용된다. 일부 실시형태에서, 리파이닝 조성물의 전부 또는 일부가 일차, 이차, 및/또는 삼차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용된다. 다양한 비제한적 실시형태에서, 전술한 값 사이의 모든 값 및 값의 범위가, 예를 들어 일차, 이차, 및 삼차 리파이너에서 적용되는 리파이닝 조성물의 적용의 일부가 본원에서 명백히 고려된다.
일부 실시형태에서, 방법은 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계가 1 kg/hr 내지 1000 ton/hr, 50 kg/hr 내지 700 ton/hr, 500 kg/hr 내지 500 ton/hr, 또는 1 ton/hr 내지 300 ton/hr 의 속도로 수행되는 연속식 공정으로서 추가로 정의된다. 다양한 비제한적 실시형태에서, 전술한 값 사이의 모든 값 및 값의 범위가 본원에서 명백히 고려된다.
방법의 많은 실시형태에서, 리파이닝 단계 동안 에너지 사용은 청구되는 윤활 첨가제를 이용하지 않는 비교되는 방법의 리파이닝 단계 동안 비교되는 에너지 사용보다 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 적어도 8, 적어도 9, 적어도 10, 적어도 11, 적어도 12, 적어도 13, 적어도 14, 적어도 15, 적어도 16, 적어도 17, 적어도 18, 적어도 19, 적어도 20, 적어도 25, 적어도 30, 적어도 35, 적어도 40, 적어도 45 % 더 적다. 대안적으로, 방법의 일부 실시형태에서, 리파이닝 단계 동안 에너지 사용은 리파이닝 단계 동안 청구되는 윤활 첨가제를 이용하지 않는 비교되는 방법의 리파이닝 단계 동안 비교되는 에너지 사용보다 1 내지 50, 5 내지 50, 5 내지 40, 5 내지 30, 5 내지 20, 10 내지 20, 또는 8 내지 16 % 더 적다.
방법의 많은 실시형태에서, 리파이닝 단계 동안 에너지 사용은 계면활성제 또는 윤활 첨가제를 전혀 이용하지 않는 비교되는 방법의 리파이닝 단계 동안 비교되는 에너지 사용보다 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 적어도 8, 적어도 9, 적어도 10, 적어도 11, 적어도 12, 적어도 13, 적어도 14, 적어도 15, 적어도 16, 적어도 17, 적어도 18, 적어도 19, 적어도 20, 적어도 25, 적어도 30, 적어도 35, 적어도 40, 또는 적어도 45 % 더 적다. 대안적으로, 방법의 일부 실시형태에서, 리파이닝 단계 동안 에너지 사용은 리파이닝 단계 동안 계면활성제 또는 윤활 첨가제를 전혀 이용하지 않는 비교되는 방법의 리파이닝 단계 동안 비교되는 에너지 사용보다 1 내지 50, 5 내지 50, 5 내지 40, 5 내지 30, 5 내지 20, 10 내지 20, 또는 8 내지 16 % 더 적다.
방법의 많은 실시형태에서, 리파이닝 단계 동안 에너지 사용이 리파이닝 단계 동안 청구되는 윤활 첨가제를 이용하지 않는 비교되는 방법의 리파이닝 단계 동안 비교되는 에너지 사용보다 적거나 그와 동일할 때, 처리량은 청구되는 윤활 첨가제를 이용하지 않는 비교되는 방법의 비교 처리량보다 적어도 1, 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 적어도 8, 적어도 9, 적어도 10, 적어도 11, 적어도 12, 적어도 13, 적어도 14, 적어도 15, 적어도 16, 적어도 17, 적어도 18, 적어도 19, 또는 적어도 20 % 더 많다. 대안적으로, 방법의 일부 실시형태에서, 리파이닝 단계 동안 에너지 사용이 리파이닝 단계 동안 청구되는 윤활 첨가제를 이용하지 않는 비교되는 방법의 리파이닝 단계 동안 비교되는 에너지 사용보다 적거나 그와 동일할 때, 처리량은 청구되는 윤활 첨가제를 이용하지 않는 비교되는 방법의 비교 처리량보다 1 내지 20, 5 내지 20, 10 내지 20, 또는 8 내지 16 % 더 많다.
방법의 많은 실시형태에서, 리파이닝 단계 동안 에너지 사용이 리파이닝 단계 동안 계면활성제 또는 윤활 첨가제를 전혀 이용하지 않는 비교되는 방법의 리파이닝 단계 동안 비교되는 에너지 사용보다 적거나 그와 동일할 때, 처리량은 계면활성제 또는 윤활 첨가제를 이용하지 않는 비교되는 방법의 비교 처리량보다 적어도 1, 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 적어도 8, 적어도 9, 적어도 10, 적어도 11, 적어도 12, 적어도 13, 적어도 14, 적어도 15, 적어도 16, 적어도 17, 적어도 18, 적어도 19, 또는 적어도 20 % 더 많다. 대안적으로, 방법의 일부 실시형태에서, 리파이닝 단계 동안 에너지 사용이 리파이닝 단계 동안 계면활성제 또는 청구되는 윤활 첨가제를 전혀 이용하지 않는 비교되는 방법의 리파이닝 단계 동안 비교되는 에너지 사용보다 적거나 그와 동일할 때, 처리량은 계면활성제 또는 윤활 첨가제를 전혀 이용하지 않는 비교되는 방법의 비교 처리량보다 1 내지 20, 5 내지 20, 10 내지 20, 또는 8 내지 16 % 더 많다.
상술한 바와 같이, 펄프 밀은, 문제가 있게, 에너지 집약적인 기계적 펄프화 공정을 이용한다. 따라서, 기계적 펄프화의 처리량을 증가시키면서도 에너지 사용을 증가시키지 않거나, 또는 표준 처리량에서 그러한 기계적 펄프화 공정의 에너지 사용을 감소시키는 해결 방법, 예컨대 주제 방법에 대한 필요가 존재한다. 물론, 그러한 해결 방법은 펄프 품질과 타협하지 않아야 한다. 이론에 구속되지 않으면서, 윤활 첨가제는 리파이닝 조성물의 물의 표면 장력을 낮추고 물이 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 더 잘 침투하는 것을 허용하여 더 많은 물 흡수를 초래하며, 물은 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 "팽윤" 시키고 연화시켜 리파이닝 단계 동안 감소된 에너지 사용을 허용하며, 감소된 에너지 사용은 펄프 품질 (또는 펄프로부터 형성되는 종이의 품질) 에 영향을 미치지 않는다고 여겨진다.
방법의 많은 실시형태에서, 이 공개의 방법으로 생산되는 펄프는 50 내지 800, 75 내지 600, 또는 100 내지 300 의 캐나다 표준 여수도 (Canadian Standard Freeness) ("CSF") 에 따라 측정되는 소섬유화의 정도를 갖는다. 대안적으로, 이 공개의 방법으로 생산되는 펄프는 청구되는 윤활 첨가제를 이용하지 않는 비교되는 방법으로 생산되는 펄프의 소섬유화의 정도의 약 ±5, 약 ±10, 약 ±15, 약 ±20, 약 ±25% 의 CSF 를 갖는다. 부가적 비제한적 실시형태에서, 전술한 범위 종점을 포함하는 그 안의 모든 값 및 값의 범위가 본원에서 명백히 고려된다.
CSF 는 1 리터의 물 중 3 그램의 섬유질 펄프 물질이 배출될 수 있는 속도를 측정하는 실증적 시험 절차이다. CSF 측정은 TAPPI T227 시험 절차에 따라 수행된다. CSF 측정을 수행할 때, 더 많은 소섬유화된 섬유질 펄프 물질은 더 낮은 물 배출 속도 및, 따라서, 더 낮은 "ml CSF" 값을 가질 것이고, 더 적은 소섬유화된 섬유질 펄프 물질은 더 높은 "ml CSF" 값을 가질 것이라는 점에 주목한다.
방법의 많은 실시형태에서, 이 공개의 방법으로 생산되는 펄프는 TAPPI T494 에 따라 시험될 때 100 내지 8,000, 600 내지 6,000, 또는 1,200 내지 4,000 N/m 의 습 인장 강도를 갖는다.
본 공개의 조성물 및 방법을 예시하는 하기 실시예는 본 공개를 예시하는 것이며 제한하는 것이 의도되지 않는다.
실시예
실시예 1: 물 흡수
실시예 1 의 윤활 첨가제를 포함하는 한 시리즈의 리파이닝 조성물을 이 공개에 따라 형성한다. 두 시리즈의 비교 리파이닝 조성물이 또한 형성되나, 이 공개를 대표하지 않는다.
가문비나무 큐브 (리그노셀룰로오스 칩) 의 1-500 g 샘플을 각각의 리파이닝 조성물에 침수시켜 혼합물을 형성하고, 혼합물을 30 분 동안 90℃ 에서 진탕시킨다. 가문비나무 큐브의 각각의 샘플을 리파이닝 조성물로부터 분리하고, 다시 칭량한다. 가문비나무 큐브의 샘플에서 중량 % 증가를 측정하고 도 2 의 막대 그래프에 따라 기록한다. 실시예 1 및 비교 실시예 1 및 2 의 리파이닝 조성물에 관한 세부사항은 바로 아래 제시되어 있다.
이제 도 2 를 참조하면, 물을 포함하는 리파이닝 조성물, 중성 pH (7) 를 갖는 물을 포함하는 리파이닝 조성물, 알칼리성 pH (12) 를 갖는 물을 포함하는 리파이닝 조성물, 산성 pH (1.5) 를 갖는 물을 포함하는 리파이닝 조성물, 및 설파이트 용액을 포함하는 리파이닝 조성물이 실시예 1 의 윤활 첨가제를 포함하도록 형성되고 검은색으로 표시되어 있다. 실시예 1 의 윤활 첨가제는 식: [C6H12O6]n+1 (식에서 n 은 1 내지 2 의 평균 값이다) 을 갖는 당과 식: ROH (식에서 R 은 8 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다) 을 갖는 알킬 알코올의 반응 산물을 포함한다.
또한 도 2 를 참조하면, 계면활성제 또는 윤활 첨가제를 전혀 함유하지 않는 한 시리즈의 비교 리파이닝 조성물이 물 (pH 7), 알칼리성 pH (12) 를 갖는 물, 산성 pH (1.5) 를 갖는 물, 및 설파이트 용액을 포함하도록 형성되고 비교 실시예 1 로서 언급되고 흰색으로 표시되어 있다. 이들 리파이닝 조성물은 본질적으로 계면활성제 또는 윤활 첨가제를 전혀 포함하지 않는 대조군 조성물이다.
또한 도 2 를 참조하면, 물 중 리파이닝 조성물, 중성 pH (7) 를 갖는 물 중 리파이닝 조성물, 알칼리성 pH (12) 를 갖는 물 중 리파이닝 조성물, 산성 pH (1.5) 를 갖는 리파이닝 조성물, 및 설파이트 용액 중 리파이닝 조성물이 비교 실시예 2 의 알코올 에톡실레이트 계면활성제를 포함하도록 형성되고 회색으로 표시되어 있다.
실시예 1 의 리파이닝 조성물은 가문비나무 큐브의 샘플의 물 흡수를 가속화시키며, 이는 도 2 에서 비교 실시예 1 및 2 와 비교하여 보여진다. 또한, 실시예 1 의 윤활 첨가제는 넓은 범위의, 예를 들어 산성, 염기성, 중성 등에 걸쳐 잘 수행한다. 실시예 1 의 윤활 첨가제는 리파이닝 조성물의 물의 표면 장력을 낮추고 물이 복수의 가문비나무 큐브에 더 잘 침투하는 것을 허용하여, 더 많은 물 흡수를 초래하며, 이는 가문비나무 큐브를 팽윤 및 연화시킨다.
실시예 2: 증가된 처리량 및/또는 감소된 에너지 사용
물 및 윤활 첨가제를 포함하는 리파이닝 조성물이 실시예 2 의 방법에서 이용된다. 실시예 2 의 방법은 본 공개에 따른 것이다. 실시예 1 의 방법의 윤활 첨가제는 식: [C6H12O6]n+1 (식에서 n 은 1 내지 2 의 평균 값이다) 을 갖는 당과 식: ROH (식에서 R 은 8 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다) 을 갖는 알킬 알코올의 반응 산물을 포함한다.
실시예 1 의 리파이닝 조성물은 일차, 이차, 및 삼차 리파이너를 갖는 연속식 기계적 리파이닝 공정에 도입된다. 리파이닝 조성물은 일차 리파이너에 리파이닝되는 리그노셀룰로오스 칩의 총 중량에 기초하여 0.4 wt.% 의 윤활 첨가제가 첨가되도록 하는 양으로 첨가된다. 실험 결과가 아래 표 1 에 제시되어 있다.
표 1
이제 위의 표 1 을 참조하면, 윤활 첨가제 및 물을 포함하는 리파이닝 조성물을 이용하는 실시예 2 의 방법은, 대조군 방법에 의해 얻어지는 펄프와 비교되는 품질의 펄프를 초래하고, 대조군 방법보다 15% 더 적은 에너지 (KW/시간) 를 이용한다.
위에 기재된 값 중 하나 이상은 그 변화량이 본 공개의 범위 내에 있는 한 ± 5%, ± 10%, ± 15%, ± 20%, ± 25%, ± 30% 등 만큼 다를 수 있다고 이해된다. 더욱이, 각각의 전술한 값 내의 또는 사이의, 전체 및 일부 둘 모두의, 모든 값 및 값의 범위는 다양한 비제한적 실시형태에서 명백히 고려된다. 또한 첨부되는 청구항은 첨부되는 청구범위에 속하는 특정 실시형태 사이에서 다를 수 있는 상세한 설명에 기재된 임의의 특정 화합물, 조성물, 또는 방법을 표현하는데 제한이 없다고 이해된다. 다양한 실시형태의 특별한 특색 또는 양태를 기술하기 위해 본원에서 의존하는 임의의 마쿠쉬 그룹에 관하여, 모든 다른 마쿠쉬 구성원으로부터 독립적인 당해 마쿠쉬 그룹의 각각의 구성원으로부터 상이한, 특수한, 및/또는 예상외의 결과가 수득될 수 있다고 이해된다. 마쿠쉬 그룹의 각각의 구성원은 개별적으로 및 또는 조합으로 의존될 수 있고, 첨부되는 청구범위 내의 구체적 실시형태에 대한 적절한 지지를 제공한다.
또한 본 공개의 다양한 실시형태를 기술하는데 의존되는 임의의 범위 및 하위범위는 독립적으로 및 집합적으로 첨부되는 청구범위 내에 속한다고 이해되고, 전체 및/또는 그안의 분수 값을 포함하는 모든 범위를, 그러한 값이 본원에 명백히 기재되지 않은 경우에도, 기술 및 고려한다고 이해된다. 당해 기술분야의 전문가는 열거된 범위 및 하위범위가 본 공개의 다양한 실시형태를 충분히 기술 및 가능케 하고, 그러한 범위 및 하위범위가 관련 이분의 일, 삼분의 일, 사분의 일, 오분의 일 등으로 추가로 기술될 수 있다는 것을 쉽게 이해한다. 단 하나의 예로서, 범위 "0.1 내지 0.9" 는 더 낮은 삼분의 일, 즉, 0.1 내지 0.3, 중간 삼분의 일, 즉, 0.4 내지 0.6, 및 더 높은 삼분의 일, 즉, 0.7 내지 0.9 로 추가로 기술될 수 있으며, 이는 개별적으로 및 집합적으로 첨부되는 청구범위 내에 있고, 개별적으로 및/또는 집합적으로 의존될 수 있고, 첨부되는 청구범위 내의 구체적 실시형태에 대한 적절한 지지를 제공한다. 게다가, 범위를 정의 또는 수식하는 언어, 예컨대 "적어도," "초과," "미만," "이하" 등에 관하여, 그러한 언어는 하위범위 및/또는 상한 또는 하한을 포함한다고 이해된다. 또다른 예로서, 범위 "적어도 10" 은 하위범위 적어도 10 내지 35, 하위범위 적어도 10 내지 25, 하위범위 25 내지 35 등을 본질적으로 포함하고, 각각의 하위범위는 개별적으로 및/또는 집합적으로 의존될 수 있고, 첨부되는 청구범위 내의 구체적 실시형태에 대한 적절한 지지를 제공한다. 마지막으로, 개시된 범위 내의 개별적 숫자가 의존될 수 있고, 첨부되는 청구범위 내의 구체적 실시형태에 대한 적절한 지지를 제공한다. 예를 들어, 범위 "1 내지 9" 는 다양한 개별적 정수, 예컨대 3, 뿐만 아니라 소수점을 포함하는 개별적 숫자 (또는 분수), 예컨대 4.1 을 포함하고, 이는 의존될 수 있고, 첨부되는 청구범위 내의 구체적 실시형태에 대한 적절한 지지를 제공한다.
단일 및 다중 종속적 둘 모두인, 독립항 및 종속항의 모든 조합의 주제는 본원에서 명백히 고려되나 간결성을 위해 상세히 기술되지는 않는다. 본 공개는 예시적 방식으로 기술되었고, 사용된 용어는 제한보다는 설명의 단어의 성질에서 의도된다. 본 공개의 많은 수식 및 변화가 상기 교시에 비추어 가능하고, 본 공개는 구체적으로 기술된 것처럼 실시될 수 있다.
Claims (22)
- 펄프화 공정의 처리량의 증가 및/또는 에너지 사용의 감소 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법:
A. 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 제공하는 단계;
B. (i) 물, 및
(ii) 복수의 리그노셀룰로오스 칩의 총 중량에 기초하여 0.01 내지 10 wt.% 의 양으로 존재하는 윤활 첨가제로서, 당과 알코올의 반응 산물을 포함하는 윤활 첨가제
를 포함하는 리파이닝 조성물을 제공하는 단계;
C. 리파이닝 조성물을 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계; 및
D. 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계;
여기에서 리파이닝 조성물을 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계는 목재 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계 전 5 분 미만에, 또는 그와 동시에 수행됨. - 제 1 항에 있어서, 당이 식: [C6H12O6]n+1 (식에서 n 은 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 8 의 평균 값이다) 을 갖는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 알킬 알코올이 식: ROH (식에서 R 은 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다) 을 갖는 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 알킬 알코올이 식: ROH (식에서 R 은 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다) 을 갖는 제 1 알킬 알코올, 및 식: R'OH (식에서 R' 은 독립적으로 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다) 을 갖는, 제 1 알킬 알코올과 상이한, 제 2 알킬 알코올을 포함하는 것으로 추가로 정의되는 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 첨가제가 하기 일반 구조를 갖는 방법:
(식에서 n 은 평균 값이고, 0 초과이고, 각각의 R 은 2 내지 19 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다). - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, n+1 의 평균이 윤활 첨가제의 중합도이고, 1.2 내지 2.5 인 방법.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, R 이 8 내지 14 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기인 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 첨가제가 복수의 리그노셀룰로오스 칩의 총 중량에 기초하여 0.2 내지 10 wt.% 의 양으로 리파이닝 조성물에 존재하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 물이 리파이닝 조성물의 총 중량에 기초하여 50 내지 99.5 wt.% 의 양으로 리파이닝 조성물에 존재하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 리파이닝 조성물이 6 내지 8 의 pH 를 갖는 방법.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 리파이닝 조성물이 윤활 첨가제 및 물로 본질적으로 이루어지는 방법.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 리파이닝 조성물을 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계가 목재 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계 전 4 분 이하에 수행되는 방법.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 리파이닝 조성물을 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계가 목재 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계와 동시에 수행되는 방법.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계가 일차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 단계, 및 그 후 추가로 이차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 12 항에 있어서, 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 단계 동안 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용되는 리파이닝 조성물의 총량의 25 내지 100 wt.% 가 일차 리파이너에서 적용되는 방법.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계가 일차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 단계, 추가로 이차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 단계, 및 추가로 삼차 리파이너에서 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 14 항에 있어서, 리파이닝 조성물을 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용하는 단계가 일차, 이차, 및/또는 삼차 리파이너에서 리파이닝 조성물의 전부 또는 일부를 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 직접 적용하는 단계로서 추가로 정의되는 방법.
- 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 리파이닝 조성물이 복수의 리그노셀룰로오스 칩에 적용될 때 5 내지 99 ℃ 의 온도를 갖는 방법.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 리그노셀룰로오스 칩을 기계적으로 리파이닝하여 펄프를 형성하는 단계가 1 kg/hr 내지 100 ton/hr 의 속도로 수행되는 방법.
- 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 리파이닝 단계 동안 에너지 사용이 청구되는 윤활 첨가제를 이용하지 않는 비교되는 방법의 리파이닝 단계 동안 비교되는 에너지 사용보다 적어도 5 % 더 적은 방법.
- 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 처리량이 청구되는 윤활 첨가제를 이용하지 않는 비교되는 방법의 비교 처리량보다 적어도 1 % 더 많고, 리파이닝 단계 동안 에너지 사용이 청구되는 윤활 첨가제를 이용하지 않는 비교되는 방법의 리파이닝 단계 동안 비교되는 에너지 사용과 동일하거나 그보다 적은 방법.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 펄프가 TAPPI T227 에 따라 시험될 때 50 내지 800 의 캐나다 표준 여수도 (CSF), 및/또는 TAPPIT494 에 따라 시험될 때 100 내지 8,000 N/m 의 습 인장 강도를 갖는 방법.
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