KR20210011062A - 종이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 초지공정수에 포함되는 초지원료(현탁물질 : SS)에 대하여, 초지공정수에 포함되는 전분성분을 보다 많이 정착시키는 것을 가능하게 하여, (1) 종이의 강도향상, (2) 미생물 등에 의한 초지공정수의 오염감소, (3) 초지공정수의 발포억제, (4) 폐수처리의 부하경감 등을 가능하게 하는 종이의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 방법은, 초지원료를 포함하는 SS와 미정착 전분을 함유하는 초지공정수에, 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머를 첨가하는 공정을 포함한다. 이때에, 초지공정수에 포함되는 SS의 농도가 100mg/L 이상이고, 미정착 전분의 농도가 10mg/L 이상이고, 폴리머의 염점도가 3mPa·s 이상이다.

Description

종이의 제조방법
본 발명은, 종이의 제조방법에 관한 것이다.
종이나 판지를 제조할 때에, 얻어지는 종이나 판지의 강도(强度)를 향상시키는 것을 목적으로 하여, 원료에 대하여 전분이 첨가, 살포, 도포된다. 또한 종이나 판지를 가공할 때에, 접착제로서 전분이 사용된다.
그런데 최근에 손지(損紙) 혹은 고지(古紙)를 재이용해서 종이를 제조하는 것이 빈번하게 이루어진다. 손지 혹은 고지의 재이용은, 손지 혹은 고지를 해리시킴으로써 이루어지며, 해리에 의하여 손지 혹은 고지에 포함되어 있던 전분성분이 물에 용출된다.
물에 용출된 전분성분의 대부분은, 펄프나 전료(塡料) 등의 초지원료(抄紙原料)에 정착되어, 제품의 강도향상 등의 본래의 목적으로 사용된다. 그에 반해 나머지 전분성분은, 초지공정수에 용존한 채로 잔류한다.
용출된 전분은, 미생물의 영양원(營養源)이 되어 부패에 의한 악취나 슬라임의 발생원인이 된다. 또한 용존하는 전분은, 발포(發泡)나 폐수처리의 부하증가 등의 문제의 원인이 된다.
이러한 과제를 해결하기 위해서, 약제(藥劑)를 사용하여, 초지공정수(抄紙工程水)에 포함되는 초지원료(현탁물질(懸濁物質) : SS)에, 초지공정수에 용존하는 전분을 가능한 한 많이 정착시켜서, 정착 후의 초지공정수에 포함되는 전분의 용존량을 가능한 한 적게 하기 위한 다양한 대책이 시도되고 있다.
예를 들면 특허문헌1에는, 제지공정수(製紙工程水)에, 카티온성 관능기, 아니온성 관능기 또는 수소 결합능을 가지는 관능기를 구비하며 실질적으로 수불용성(水不溶性)인 유기계 미립자를 첨가하는 공정과, 유기계 미립자를 첨가한 후의 제지공정수에, 무기 응결제, 유기 응결제 및 유기 고분자 응집제 중에서 선택되는 하나 이상을 첨가하는 공정을 실시하는 것이 제안되어 있다.
또한 예를 들면 특허문헌2에는, 제지공정수에 소정의 카티온성 관능기를 가지는 폴리머를 첨가하는 공정을 실시하는 것이 제안되어 있다.
일본국 공개특허 특개2010-229571호 공보 국제공개 제2012/043256호 공보
그러나 특허문헌1 및 2에 기재되어 있는 방법은, 어느 것이나 초지공정수에 용존하는 전분성분을 현탁물질(SS)의 입자에 물리적으로 흡착시키는 방법이다. 이 방법에 있어서는, 현탁물질(SS)의 입자에 대한 전분의 흡착량에 한계가 있다. 또한 초지공정수에 용존하는 전분의 대부분은 비이온성 혹은 약아니온성이어서, 카티온성의 약제와 반응시킬 수 있는 전분의 비율이 적은 점 등으로부터, 실용면에서의 과제가 남아 있다.
최근에 자원절약의 대책으로서, 원료로서의 손지 혹은 고지의 배합율은 점점 더 높아지고 있으며, 폐수량을 억제하기 위해서 폐수를 공정 외로 배출하지 않는 소위 초지공정의 폐쇄화가 진행되는 경향이 있다. 이러한 고지의 배합율의 증가, 초지공정의 폐쇄화 등에 의하여, 초지공정수에 용출된 상태로 잔존하는 전분의 농도가 현 상태 이상으로 높아지는 것이 예상되고, 상기한 과제가 현 상태 이상으로 많아지는 것이 예상된다.
본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 초지공정수에 포함되는 초지원료(현탁물질 : SS)에 대하여, 초지공정수에 포함되는 전분성분을 보다 많이 정착시키는 것을 가능하게 하여, (1) 종이의 강도향상, (2) 미생물 등에 의한 초지공정수의 오염감소, (3) 초지공정수의 발포억제, (4) 폐수처리의 부하경감 등을 가능하게 하는 종이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기한 과제를 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 초지공정수에 포함되는 전분을 불용화(不溶化)시키고, 그 후에 불용화시킨 전분을 초지원료에 정착시킴으로써, 상기의 과제를 해결할 수 있다는 것을 찾아내어 본 발명을 완성시켰다.
지금까지는, 초지공정수에 포함되는 소정의 물질에 약제를 정착시키는 시도가 이루어지고 있었다. 약제는 카티온성 혹은 아니온성이며, 초지공정에 있어서의 약제의 정착은, 카티온성 물질과 아니온성 물질의 사이에서 생기는 이온결합을 이용하는 것이 일반적이다. 그러나 초지공정수에 용존하는 용존전분은, 비이온성 혹은 약아니온성이어서, 용존전분과 초지원료(현탁물질 : SS)의 사이에 이온결합을 발생시키므로, 이온결합에 의해 용존전분을 불용화시키는 것은 어렵다. 따라서 용존전분의 불용화는, 이온결합과는 다른 접근방법으로 실시할 필요가 있고, 초지공정에 있어서 용존전분의 불용화를 실현시키는 것은 용이하지 않다.
구체적으로 본 발명에서는, 이하와 같은 것을 제공한다.
(1) 본 발명은, 초지원료를 포함하는 현탁물질과 미정착 전분을 함유하는 초지공정수에, 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머를 첨가하는 공정을 포함하고, 상기 초지공정수에 포함되는 상기 현탁물질의 농도가 100mg/L 이상이고, 상기 초지공정수에 포함되는 상기 미정착 전분의 농도가 10mg/L 이상이고, 다음의 방법으로 계측하였을 때의 상기 폴리머의 염점도가 3mPa·s 이상인 종이의 제조방법이다.
<염점도의 계측방법>
4중량％의 식염 및 0.5중량％의 폴리머를 함유하는 수용해액의 점도를 25℃, 로터 회전수 60rpm의 조건에서 측정한다. 점도측정방법은 JIS K 7117-2에 의거한다.
(2) 또한 본 발명은, 상기 초지공정수에 슬라임 컨트롤제를 가하는 공정을 포함하는 (1)에 기재되어 있는 종이의 제조방법이다.
본 발명에 의하면, 초지공정수에 포함되는 미정착 전분과 폴리머에 포함되는 폴리알킬렌옥사이드 부위를 결합시켜서, 미정착 전분을 불용화시킬 수 있다. 이 불용화는, 이온결합과는 다른 접근방법으로서, 수산기의 수소결합에 의한 분자의 회합(association)에 의해 일어나는 것으로 예상된다.
미정착 전분을 불용화시킴으로써, 펄프나 전료 등의 초지원료(현탁물질 : SS)에 대하여, 불용화 전분을 보다 효율적으로 정착시킬 수 있다.
이에 따라 본 발명은, 다음의 (1)∼(6)에 나타내는 각별한 효과를 일거에 실현시킬 수 있다.
(1) 지력의 향상
첫 번째, 펄프나 전료 등의 초지원료(현탁물질 : SS)에 정착된 전분과 초지원료를 구성하는 셀룰로오스 섬유와의 사이가 수소결합에 의해 결합되고, 이에 따라 제품으로서의 종이의 강도(지력(紙力))를 높일 수 있다. 그리고 종이의 경량화, 저가원료의 사용, 지력 증강제의 감소가 가능해진다.
(2) 수율의 향상
두 번째, 전분의 불용화에 따라 초지원료(현탁물질 : SS)가 응집함으로써, 초지공정수를 와이어(망)에 올려 초지공정수에 포함되는 초지원료(현탁물질 : SS)를 와이어(망) 위에 남기고, 물성분을 와이어(망) 밑으로 떨어뜨리는 와이어 파트에 있어서, 더 많은 초지원료(현탁물질 : SS)를 와이어 위에서 포착할 수 있게 되어, 제품의 수율을 높일 수 있다.
(3) 사이즈제, 염료 등의 내첨약제(內添藥劑)의 정착개선
세 번째, 전분의 불용화에 따라 초지원료(현탁물질 : SS)가 응집함으로써, 종이제품에 대한 물의 침투나 잉크의 번짐을 방지하는 사이즈제나, 종이제품에 색을 부여하는 염료 등의 여러 가지 약제를 초지원료에 대하여 보다 효율적으로 정착시키는 것이 가능해지고, 그 결과로서 사이즈제나 염료 등의 여러 가지 약제의 삭감이 가능해진다.
(4) 오염감소
네 번째, 초지공정수에 용존하는 전분의 농도를 억제할 수 있기 때문에, 미생물의 영양원의 양이 적어져서 슬라임의 발생을 억제할 수 있다. 초지공정 후의 물에 잔존하는 전분의 농도, 약제의 농도를 억제할 수 있어, 초지공정 후의 물의 오염을 억제할 수 있기 때문에, 청소횟수의 감소, 연속조업기간의 연장 등이 가능해진다.
(5) 발포억제
다섯 번째, 초지공정수에 용존하는 전분에 기인하는 초지공정수의 발포를 억제할 수 있어, 거품 스컴에 의한 제품(종이)의 오염, 결점을 억제할 수 있음과 아울러 단지량(斷紙量)을 감소시키는 것도 가능해진다. 또한 거품 스컴을 방지하기 위한 소포제의 사용량을 감소시킬 수 있다.
(6) 폐수 부하저감
여섯 번째, 초지공정으로부터 배수되는 폐수 중의 전분, 초지원료(현탁물질 : SS), 약제, 기타 용존 유기물의 농도를 억제할 수 있다. 이에 따라 폐수처리의 부하경감, 폐수처리용 약제의 사용량의 감소가 가능해진다.
이하에, 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해서 상세하게 설명하지만, 본 발명은, 이하의 실시형태에 의하여 어떠한 한정도 되지 않고, 본 발명의 목적의 범위 내에 있어서 적절하게 변경을 가하여 실시할 수 있다.
<종이의 제조방법>
본 실시형태에 있어서의 종이의 제조방법은, 초지공정수(抄紙工程水)에 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머를 첨가하는 공정을 포함한다.
〔초지공정수〕
초지공정수는, 초지원료를 포함하는 현탁물질(SS)과 미정착 전분(未定着 澱粉)을 함유한다. 초지공정수는, 현탁물질(SS)과 미정착 전분을 함유하는 제지공정수(製紙工程水)이면 특별히 제한되지 않으며, 원료 슬러리, 백수(白水) 희석 후의 슬러리, 백수, 탈수기 혹은 세정기의 여과액, 백수회수처리수, 폐수, 해리회수원료 등의 어느 것이더라도 좋다.
[현탁물질(SS)]
현탁물질(SS)은, 펄프섬유, 화학섬유, 전료(塡料), 안료 등의 초지원료를 포함한다.
초지공정수에 포함되는 현탁물질의 농도의 하한은, 0.1g/L 이상이고, 바람직하게는 0.2g/L 이상이고, 더 바람직하게는 0.5g/L 이상이고, 더욱 바람직하게는 1g/L 이상이다. 현탁물질의 농도가 지나치게 낮으면, 초지공정수에 포함되는 미정착 전분을 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머로 불용화시켰다고 하더라도, 불용화 전분의 정착대상인 현탁물질의 양이 충분하지 않아, 제품으로서 적합한 종이의 수율이 얻어지지 않을 가능성이 있다.
초지공정수에 포함되는 현탁물질의 농도의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 제조라인에서의 안정성을 고려하면, 현탁물질의 농도의 상한은 200g/L 이하인 것이 바람직하고, 100g/L 이하인 것이 더 바람직하고, 50g/L 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 실시형태에 있어서 초지공정수에 포함되는 현탁물질의 농도는, JIS P 8225에 따라서 측정하는 것으로 한다.
[미정착 전분]
본 실시형태에 있어서 미정착 전분은, 초지공정수에 포함되는 전분 중에서 초지원료(현탁물질 : SS)에 정착되기 전의 단계의 전분을 말한다.
초지공정수에 포함되는 미정착 전분의 농도의 하한은, 10mg/L 이상이고, 바람직하게는 50mg/L 이상이고, 더 바람직하게는 100mg/L 이상이고, 더욱 바람직하게는 500mg/L 이하이다. 미정착 전분의 농도가 지나치게 낮으면, 초지공정수에 가해지는 폴리머에 포함되는 폴리알킬렌옥사이드 부위와의 결합에 의해 얻어지는 불용화 전분의 양이 적어서 불용화 전분을 초지원료에 대하여 충분히 정착시킬 수 없고, 그 결과로서, (1) 종이의 강도향상, (2) 미생물 등에 의한 초지공정수의 오염감소, (3) 초지공정수의 발포억제, (4) 폐수처리의 부하경감 등의 효과를 충분히 얻을 수 없기 때문에 바람직하지 않다.
초지공정수에 포함되는 미정착 전분의 농도의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머와 반응해서 불용화된 전분이 정착대상이 되는 현탁물질의 양에 대하여 지나치게 많으면, 미정착된 채로 초지공정수에 분산된 형태로 잔류하게 된다.
본 실시형태에 있어서 미정착 전분의 농도는, 다음의 방법으로 측정하는 것으로 한다. 초지공정수를 5A 여과지로 여과한 여과액을, 10배 희석 염산을 사용해서 부피비 2∼20배로 희석한 후에, 여과액 100부피％에 대하여 0.002N의 요오드 용액을 5.26부피％ 가하고, 분광 광도계로 580nm의 흡광도를 측정한다. 그리고 측정값을, 기시다 가가쿠 가부시키가이샤(KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) 제조의 시약특급(試藥特級)의 전분을 사용해서 미리 작성한 검량선(檢量線)과 비교하여, 미정착 전분의 농도를 얻는다.
〔폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머 : 전분 불용화제〕
본 실시형태는, 상기한 초지공정수에 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머를 첨가하는 공정을 포함한다. 이 폴리머는, 초지공정수에 포함되는 미정착 전분을 불용화시키는 기능을 가진다.
폴리머에 포함되는 폴리알킬렌옥사이드 부위와 초지공정수에 포함되는 미정착 전분이 반응하여, 미정착 전분이 불용화된다. 미정착 전분의 불용화는, 수산기의 수소결합에 의한 분자의 회합(association)에 의해 일어난다고 추측된다.
본 실시형태에 있어서 미정착 전분의 불용화물(이하, 「불용화 전분」이라고도 한다)의 형상은, 단단한 입자상(粒子狀)의 완전한 불용화물에 한정되는 것이 아니라, 젤리상(jelly狀), 고점도의 액상(液狀)의 태양도 포함되는 것으로 한다.
본 실시형태에 있어서 폴리알킬렌옥사이드 부위는, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리부틸렌옥사이드 등의 폴리알킬렌옥사이드의 구조를 가지는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 폴리알킬렌옥사이드 부위는, 알킬렌옥사이드를 중합시킨 구성단위를 반복단위로 하여 폴리에테르 구조를 가지며, 알킬렌옥사이드의 종류로서는, 단독인 것이 사용되고 있어도 좋고, 복수 종류의 조합이더라도 좋고, 그것들의 배열이 랜덤구조이더라도 좋고, 블록구조이더라도 좋다. 폴리머의 구조는, 폴리알킬렌옥사이드 부위를 주쇄(主鎖)로 하는 것이라도 좋고, 어느 폴리머 주쇄에 폴리알킬렌옥사이드 부위를 측쇄(側鎖)로서 부가한 것이라도 좋다.
폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머의 염점도(鹽粘度)의 하한은, 3mPa·s 이상이고, 바람직하게는 5mPa·s 이상이고, 더 바람직하게는 10mPa·s 이상이고, 더욱 바람직하게는 50mPa·s 이상이고, 보다 더 바람직하게는 100mPa·s 이상이며, 특히 바람직하게는 200mPa·s 이상이다. 폴리머의 염점도가 지나치게 낮으면, 초지공정수에 포함되는 미정착 전분을 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머로 불용화시켰다고 하더라도, 현탁물질에 대하여 불용화 전분을 적절히 정착시키지 못할 가능성이 있다.
폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머의 염점도의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 초지공정수에 대한 수용성이나 폴리머의 취급성에 영향이 미치는 것을 방지하기 위해서, 염점도의 상한은 2,000mPa·s 이하인 것이 바람직하고, 1,000mPa·s 이하인 것이 더 바람직하고, 500mPa·s 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 실시형태에 있어서 염농도(鹽濃度)의 계측은, 다음의 방법으로 하는 것으로 한다.
4중량％의 식염(食鹽) 및 0.5중량％의 폴리머를 함유하는 수용해액(水溶解液)의 점도를 25℃, 로터 회전수 60rpm의 조건에서 측정한다. 점도측정방법은 JIS K 7117-2에 의거한다.
폴리알킬렌옥사이드에 상당하는 구성단위에 있어서의 폴리알킬렌 부분의 탄소수는, 특별히 한정되지 않는다. 그 중에서도 초지공정수에 대한 수용성이 높고 폴리머의 취급이 용이하다는 점으로부터, 탄소수의 하한은 2 이상인 것이 바람직하고, 탄소수의 상한은 12 이하인 것이 바람직하고, 6 이하인 것이 더 바람직하고, 4 이하인 것이 더욱 바람직하고, 3 이하인 것이 특히 바람직하다.
전분 불용화제를 구성하는 폴리머에 포함되는 폴리알킬렌옥사이드 부위의 비율의 하한은, 폴리머 전체에 대하여 5중량％ 이상인 것이 바람직하고, 10중량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 30중량％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 50중량％ 이상인 것이 특히 바람직하다.
상기 비율의 상한은, 폴리머의 염점도가 적절한 범위 내에 있는 한 특별히 한정되지 않으며, 전분 불용화제를 구성하는 폴리머에 포함되는 폴리알킬렌옥사이드 부위의 비율이 폴리머 전체에 대하여 100중량％이어도 좋다.
폴리머를 구성하는 관능기 중에서 폴리알킬렌옥사이드 부위 이외의 부위는, 합성물이어도 좋고, 천연물이더라도 좋다. 또한 폴리알킬렌옥사이드 부위에 의한 수소결합은, 이온결합이나 다른 관능기에 의한 수소결합에 의해 저해되는 것이 아니므로, 폴리알킬렌옥사이드 부위 이외의 부위는 카티온성, 아니온성, 양성(兩性), 비이온성 중의 어느 것이더라도 좋다.
그런데 전분의 불용화에 따라 초지원료(현탁물질 : SS)가 응집함으로써, 초지공정수를 와이어(망)에 올려 초지공정수에 포함되는 초지원료(현탁물질 : SS)를 와이어(망) 위에 남기고, 물성분을 와이어(망) 밑으로 떨어뜨리는 와이어 파트에 있어서, 더 많은 초지원료(현탁물질 : SS)를 와이어 위에서 포착할 수 있게 되어, 제품의 수율을 높일 수 있다. 초지공정수에 폴리머를 가하는 타이밍은, 특별히 한정되지 않지만, 수율향상의 효과를 한층 더 발휘시키기 위해서는, 초지공정수가 와이어 파트에 이르기 전(前) 단계인 것이 바람직하다. 또한 불용화 전분 이외에, 초지공정수에 첨가된 첨가제를 초지원료(현탁물질 : SS)에 정착시키는 것을 목적으로 한다면, 첨가제를 초지공정수에 첨가한 타이밍의 직후에 폴리머를 가하는 것이 바람직하다.
폴리머의 첨가량은, 특별히 한정되지 않는다. 일반적으로는 초지공정수 1L에 대하여 0.1mg 이상 100mg 이하의 범위에서 첨가된다. 또는 현탁물질(SS) 1t에 대하여 10g 이상 10,000g 이하의 범위에서 첨가된다. 혹은 미정착 전분에 대하여 중량비로 1/1000배 이상 10배 이하의 범위에서 첨가된다.
〔다른 첨가제〕
전분 불용화물의 초지원료(현탁물질 : SS)에 대한 정착성을 높이기 위해서, 종래에 공지된 응집제, 응결제를 사용하더라도 좋다.
또한 초지공정수 중의 미생물의 활동을 억제하는 슬라임 컨트롤제를 병용하더라도 좋다. 이에 따라, 미생물에 의해 분해되는 전분의 양을 감소시켜서 미정착 전분을 효율적으로 활용하는 것이 가능해진다.
〔상기 폴리머 : 전분 불용화제를 사용하는 것의 효과〕
본 실시형태에서는, 상기 폴리머로서 전분 불용화제를 사용함으로써, 이하의 (1)∼(6)에 나타내는 각별한 효과를 일거에 실현할 수 있다.
(1) 지력의 향상
첫 번째, 펄프나 전료 등의 초지원료(현탁물질 : SS)에 정착된 전분과 초지원료를 구성하는 셀룰로오스 섬유와의 사이가 수소결합에 의해 결합되고, 이에 따라 제품으로서의 종이의 강도(지력(紙力))를 높일 수 있다. 그리고 종이의 경량화, 저가원료의 사용, 지력 증강제의 감소가 가능해진다.
(2) 수율의 향상
두 번째, 전분의 불용화에 따라 초지원료(현탁물질 : SS)가 응집함으로써, 초지공정수를 와이어(망)에 올려 초지공정수에 포함되는 초지원료(현탁물질 : SS)를 와이어(망) 위에 남기고, 물성분을 와이어(망) 밑으로 떨어뜨리는 와이어 파트에 있어서, 더 많은 초지원료(현탁물질 : SS)를 와이어 위에서 포착할 수 있게 되어, 제품의 수율을 높일 수 있다.
(3) 사이즈제, 염료 등의 내첨약제(內添藥劑)의 정착개선
세 번째, 전분의 불용화에 따라 초지원료(현탁물질 : SS)가 응집함으로써, 종이제품에 대한 물의 침투나 잉크의 번짐을 방지하는 사이즈제나, 종이제품에 색을 부여하는 염료 등의 여러 가지 약제를 초지원료에 대하여 보다 효율적으로 정착시키는 것이 가능해지고, 그 결과로서 사이즈제나 염료 등의 여러 가지 약제의 삭감이 가능해진다.
(4) 오염감소
네 번째, 초지공정수에 용존하는 전분의 농도를 억제할 수 있기 때문에, 미생물의 영양원(營養源)의 양이 적어져서 슬라임의 발생을 억제할 수 있다. 초지공정 후의 물에 잔존하는 전분의 농도, 약제의 농도를 억제할 수 있어, 초지공정 후의 물의 오염을 억제할 수 있기 때문에, 청소횟수의 감소, 연속조업기간의 연장 등이 가능해진다.
(5) 발포억제
다섯 번째, 초지공정수에 용존하는 전분에 기인하는 초지공정수의 발포를 억제할 수 있어, 거품 스컴에 의한 제품(종이)의 오염, 결점을 억제할 수 있음과 아울러 단지량(斷紙量)을 감소시키는 것도 가능해진다. 또한 거품 스컴을 방지하기 위한 소포제의 사용량을 감소시킬 수 있다.
(6) 폐수 부하저감
여섯 번째, 초지공정으로부터 배수되는 폐수 중의 전분, 초지원료(현탁물질 : SS), 약제, 기타 용존 유기물의 농도를 억제할 수 있다. 이에 따라 폐수처리의 부하경감, 폐수처리용 약제의 사용량의 감소가 가능해진다.
(실시예)
이하에, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
<시험례1 : 초지공정수에 가해지는 폴리머의 화학구조와, 미정착 전분의 현탁물질(SS)에 대한 정착성과의 관계>
캐나다 표준 여수도(CSF) 415mL로 고해(叩解)시킨 활엽수 크라프트 펄프(LBKP)의 절건중량(絶乾重量) 1중량％ 슬러리를 교반(攪拌)시키면서 전분, 전분 불용화제를 순차적으로 첨가하였다. 전분으로서, 콘스타치(cornstarch)를 2％, 95℃, pH12의 조건에서 쿠킹한 것을, 슬러리에 대하여 고형분으로서 1000mg/L 첨가하였다. 전분 불용화제로서, 표1에 나타내는 물성값을 나타내는 폴리머A∼J 중에서 표2에 나타내는 종류의 폴리머를, 슬러리양에 대한 것으로서 표2에 나타내는 양을 첨가하였다.
전분 및 전분 불용화제를 첨가한 후의 슬러리에 포함되는 미정착 전분량을 측정하였다. 미정착 전분의 농도는, 다음의 방법으로 측정하는 것으로 한다. 초지공정수를 5A 여과지로 여과한 여과액을, 10배 희석 염산을 사용해서 부피비 2∼20배로 희석한 후에, 여과액 100부피％에 대하여 0.002N의 요오드 용액을 5.26부피％ 가하고, 분광 광도계로 580nm의 흡광도를 측정하였다. 그리고 측정값을, 기시다 가가쿠 가부시키가이샤 제조의 시약특급의 전분을 사용해서 미리 작성한 검량선과 비교하여, 미정착 전분의 농도를 얻었다. 미정착 전분량의 측정결과를 표2에 나타낸다.
또한 전분 및 전분 불용화제를 첨가한 후의 슬러리를 사용하여, JIS P 8029에 규정된 방법으로 조정한 평량(坪量) 170g/㎡의 수초지(手抄紙)를 작성하고, JIS P 8156에 규정된 방법으로 압축강도를 측정하였다. 측정결과를 표2에 나타낸다.
Figure pct00001
표1에 있어서 염농도는, 다음의 방법으로 계측된 값이다.
4중량％의 식염 및 0.5중량％의 폴리머를 함유하는 수용해액의 점도를 25℃, 로터 회전수 60rpm의 조건에서 측정한다. 점도측정방법은 JIS K 7117-2에 의거한다.
Figure pct00002
표2에 나타나 있는 바와 같이, 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머를 사용한 실시예1∼8은, 비교예1∼6에 비하여 조정 후 슬러리의 미정착 전분의 농도가 낮으며, 조정 후 슬러리를 사용해서 작성한 수초지의 비압축강도(比壓縮强度)가 높았다.
그에 반해서 비교예9∼16의 전분을 첨가하지 않는 조건에서는, 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머를 첨가해도 비압축강도가 오르지 않았다. 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머는 전분의 정착작용에 있어서 뛰어나기 때문에, 전분을 초지원료(현탁물질 : SS)에 정착시킴으로써 종이의 강도를 높이고 있다고 생각된다.
<시험례2 : 초지공정수에 가해지는 폴리머의 화학구조와, 현탁물질(SS)의 수율 및 초지 후 물의 제탁정도와의 관계>
캐나다 표준 여수도(CSF) 415mL로 고해시킨 활엽수 크라프트 펄프(LBKP)의 절건중량 0.6중량％ 슬러리에, 경질 탄산칼슘(타마펄(Tama Pearl) TP121, 오쿠타마 고교 가부시키가이샤(OKUTAMA KOGYO CO., LTD.) 제품)을 펄프에 대하여 67중량％ 가한 슬러리를 교반시키면서 전분, 전분 불용화제를 순차적으로 첨가하였다. 전분은, 시험례1과 같은 것을 사용하였다. 전분 불용화제로서, 표1에 나타내는 물성값을 나타내는 폴리머A∼J 중에서 표3에 나타내는 종류의 폴리머를, SS양에 대한 것으로서 표3에 나타내는 양을 첨가하였다.
전분 및 전분 불용화제를 순차적으로 첨가한 후의 샘플에 대해서, 수율 테스트를 실시하였다. 수율 테스트에는, 수율시험장치 DFS(다이내믹 필트레이션 시스템(Dynamic Filtration System), 뮤텍(Mutek) 제품)를 사용하였다. DFS의 설정조건에는 뮤텍의 추천방법을 사용하였다. 결과를 표3에 나타낸다.
또한 전분 및 전분 불용화제를 순차적으로 첨가한 후의 샘플에 대해서, 제탁 테스트(除濁 test)를 실시하였다. 제탁 테스트는, 샘플을 와트만(Whatman) 제품인 41번 여과지로 여과한 여과액의 탁도를 측정함으로써 실시하였다. 결과를 표3에 나타낸다.
Figure pct00003
표3에 나타나 있는 바와 같이, 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머를 사용한 실시예10∼16은, 비교예7∼12보다도 현탁물질(SS) 및 회분(灰分)의 수율이 높고, 여과액의 탁도가 낮았다.
또한 비교예23∼30의 전분을 첨가하지 않는 조건에서는, 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머를 첨가해도, 블랭크(blank)와 비교해서 수율의 증가폭 및 여과액의 탁도의 감소폭이 현저히 낮았다. 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머에 의한 전분의 불용화에 따라, 펄프섬유 및 미세분(微細分)이 응집해서 수율 및 정착의 효과를 볼 수 있었다고 예상된다.
<시험례3 : 슬러리에 첨가하는 전분량과, 현탁물질(SS)의 수율 및 초지 후 물의 제탁정도와의 관계>
시험례2와 동일한 방법으로, 활엽수 크라프트 펄프(LBKP)와 경질 탄산칼슘을 함유하는 슬러리에 전분, 전분 불용화제를 순차적으로 첨가하였다. 전분으로서, 시험례1과 같은 것을 슬러리양에 대한 것으로서 표4에 나타내는 양을 첨가하였다. 전분 불용화제로서, 표1에 나타내는 폴리머A를 SS양에 대한 것으로서 표4에 나타내는 양을 첨가하였다.
전분 및 전분 불용화제를 순차적으로 첨가한 후의 샘플에 대해서, 시험례2와 동일한 방법으로 수율 테스트 및 제탁 테스트를 실시하였다. 결과를 표4에 나타낸다.
Figure pct00004
각 전분 첨가량에 있어서 폴리머를 첨가하지 않은 경우와 폴리머A를 SS에 대하여 400g/t 첨가한 경우를 비교한 바, 표4에 나타나 있는 바와 같이 실시예17∼23의 전분 첨가량이 10mg/L 이상인 경우에는, 폴리머A를 첨가한 쪽이 수율효과, 정착효과가 함께 높아졌다. 미정착 전분농도가 10mg/L 이상이면, 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머가 전분 불용화에 의한 효과를 발휘할 수 있을 것으로 생각된다.
<시험례4 : 초지공정수에 포함되는 현탁물질(SS)의 농도와, 미정착 전분의 현탁물질(SS)에 대한 정착성과의 관계>
캐나다 표준 여수도(CSF) 200mL로 고해시킨 활엽수 크라프트 펄프(LBKP)와 상기 경질 탄산칼슘이 건조중량으로서 1:1이 되도록 하고, 합계의 현탁물질(SS)의 농도가 표5에 나타내는 값이 되도록 조정한 분산액을 교반시키면서 전분, 전분 불용화제를 순차적으로 첨가하였다. 전분으로서, 시험례1과 같은 것을 분산액에 대하여 고형분으로서 200mg/L 첨가하였다. 전분 불용화제로서, 표1에 나타내는 폴리머A를 분산액에 대하여 10mL/g 첨가하였다.
전분 및 전분 불용화제를 순차적으로 첨가한 후의 샘플에 대해서, 시험례1과 동일한 방법으로 미정착 전분량을 측정하였다. 결과를 표5에 나타낸다.
Figure pct00005
표5에 나타나 있는 바와 같이 실시예24∼27의 분산액 농도가 100mg/L 이상인 경우에는, 폴리머A를 첨가한 쪽이 미정착 전분농도가 낮아졌다. 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머가 전분을 불용화시킬 수 있었다고 하더라도, 불용화에 의해 얻어진 불용화 전분의 정착대상인 현탁물질(SS)이 필요하며, 그 필요량은 100mg/L 이상이라고 생각된다.

Claims (2)

  1. 초지원료(抄紙原料)를 포함하는 현탁물질(懸濁物質)과 미정착 전분(未定着 澱粉)을 함유하는 초지공정수(抄紙工程水)에, 폴리알킬렌옥사이드 부위를 가지는 폴리머를 첨가하는 공정을 포함하고,
    상기 초지공정수에 포함되는 상기 현탁물질의 농도가 100mg/L 이상이고,
    상기 초지공정수에 포함되는 상기 미정착 전분의 농도가 10mg/L 이상이고,
    다음의 방법으로 계측하였을 때의 상기 폴리머의 염점도(鹽粘度)가 3mPa·s 이상인
    종이의 제조방법.
    <염점도의 계측방법>
    4중량％의 식염(食鹽) 및 0.5중량％의 폴리머를 함유하는 수용해액(水溶解液)의 점도를 25℃, 로터 회전수 60rpm의 조건에서 측정한다. 점도측정방법은 JIS K 7117-2에 의거한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초지공정수에 슬라임 컨트롤제를 가하는 공정을 포함하는 종이의 제조방법.
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