KR860000701B1 - 무기질함량이 높은 종이 및 그 제조방법 - Google Patents
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Description
첨부한 도면은 본 발명에 따른 제지의 시스템을 나타내는 개략적 유통도.
본 발명은 옵셋 또는 그라비야 인쇄용 종이, 특히 중량 30내지 150파운드/3300피트의 무기질함량이 높으며 옵셋 또는 그라비야인쇄에 적합한 강도를 갖는 종이에 관한 것이다.
보통의 종이는 최대로 약 30％의 무기성분을 함유한다. 옵셋과 그라비야인쇄에 적당한 종이는 고속으로 프린팅하는데 견디어내도록 충분한 강도를 가져야 한다. 그리고 탄력성과 Z-방향 강도를 가져야하는데, 무기성분의 함량이 높으면 부적당한 것이 알려져 있다. 보통의 옵셋 인쇄용파인 페이퍼는 무기질 함량이 매우 낮으며, 이종이는 종이의 수분이 건조된 후에 표면을 바른다. "파인"페이퍼는 정제, 본드, 옵셋, 코우팅한 인쇄용종이, 텍스트, 카버스토크, 코우팅한 간행물용지, 교과서 및 카바, 면종이등을 포함하고 "고강도"종이제품은 포함하지 않는다.
일반적으로 종이제조시의 충진제사용은 카올린클레이, 탈크, 이산화티타륨, 탄산칼슘, 수화알루미륨실리케이트, 불용성무기화합물과 같은 보통 충진제를 사용하여 다년간 실시하여왔다. 충진제의 사용은 하기와 같은 두가지 목적을 달성한다 : 원가절감을 위한 제지섬유의 확장 및 광도와 불투명성들의 광학적, 물리적성질을 얻는것. 파인페이퍼 제조에서, 충진제는 최종종이제품의 4-20％(중량)를 가하는데, 유럽에서는 30％의 충진제 그리고 미국에서는 25％의 충진제를 사용한다. 파인페이퍼이퍼 제조는 수소결합에 의하는데, 파인페이퍼제조시 20％이상 충진제를 사용하는 경우에 한가지 문제점은 충진제 첨가량이 많으면 수소결합이 감소되고, 강도가 저하된다. 성형프레스 또는 코우터에 피그먼트/접착제 혼합물과의 코우팅과 같은 첨가방법의 사용은 충진제 총량이 용이하게 증가된다.
최대 30％까진 충진제를 함유하는 파인 페이퍼는 보통의 강화제로서 드라이 퍼니쉬 1톤당 구아껌 1-5파운드 또는 전분 15-20파운드를 가하여 제조한다. 라티스는 종이제조에 가끔 사용한다. 그러나 이러한 라디스가 고속의 파인페이퍼 제조를 위한 퍼드리너기계에 사용하기 곤란하고 보통 점도가 높으므로 파인 페이퍼제조에는 사용하지 않는다.
알레티의 미국특허 제3, 184, 373호는 보통의 무기질섬유의 양보다많은 종이제조에 대하여 서술되어있으나, 생성된 종이의 성질에 대해서는 언급하지 않았다.
알람과 같은 양전하의 물질과 혼합된 제지기계의 습단부에 음전하의 라텍스첨가는 제지용섬유 및 충진제의 존재하에 라텍스가 침전하는 원인이 된다. 이공정은 소위 "고강도"제품의 제조에 보통 사용된다. 종전에는 무기질충전제가 보통양보다 많은 파인페이퍼의 제조에 대한 기술이 제시되지 않았다.
미국특허 제4, 225, 383호에서 메크레이놀즈는 루핑 및 플루어링 펠트페이퍼의 제조와 유사한 두꺼운 종이제품의 제조에서 음전하 라텍스와 양전하 폴리머와 무기질 충진제의 필요량의 혼합물사용을 제안하였다.
그러나 이 제품은 옵셋인쇄에는 부적당하고 강도도 비교적 낮다.
리델의 미국특허 제4, 181, 567호는 하전된 폴리머의 덩어리와 비교적 다량의 충진제를 사용한 종이의 제조를 제시하였다. 리델은 음전하나 양전하의 폴리머를 사용하고, 충진제로서는 탄산칼슘, 클레이, 탈크, 이산화티타륨과 혼합물을 사용한다고 서술했다.
본 발명에서는 두께 1.5-15mils, 적당하게는 2-8mils, 중량 9-45×10-3파운드/피트2, 적당하게는 9-24×10-3파운드/피트2의 파인페이퍼가 무기질충진제 30％내지 70％를 함유하는데, 본 발명은 다른 형태의 종이제조에도 사용할 수 있으며 충진제범위가 최대이다. 그러나 옵셋인쇄에 적당한 파인페이퍼는 30파운드종이에 30％의 무기충진제, 40파운드에는 40％, 50파운드에는 50％, 60파운드에는 60％, 70-150적당하게는 70-80파운드에는 70％의 충진제가 3300피트2에 사용된다.
파인페이퍼는 생산량을 증가시키며 주에너지의 감소와 증가된속도로 연속 퍼드리 니어 페이퍼머신에서 용이하게 생산된다. 이러한 제지장치의 다른 형태로서, 실린더머신, 트윈 와이어등을 사용할 수 있다.
다른 높은 충진제함량의 파인페이퍼 시스템에 비해서 본 발명의 제지시스템의 양호한 강도때문에, 페이퍼머신은 양호하게 작동하며 생성된 종이는 보통의 인쇄공정에 사용할 수 있으며, 본드페이퍼와 같은 기능이 있다.
무기질충진제의 대량사용은 파인페이퍼 제조원가를 절감시킨다. 우선 파인페이퍼에서 만든 제품의 톤당 30내지 70달러를 절감한다. 무기충진제의 첨가에서, 파인페이퍼는 여러가지 연속펄필공정에서 제조된 경목과 연목으로부터 제조한다.
본 발명은 합성종이 제조에도 사용할 수 있다.
목섬유질은 50내지 100％경목크래프트, 0-50％연목크래프트, 적당하게는 25％의 연목크래프트, 75％의 경목크래프트이다. 퍼니쉬에서 충고형분에 대하여 계산할때, 연목이 15-30％이고, 경목이 15-50％이다.
본 발명에 따른 제지슬러리는 산성 pH에서 산제지 퍼니쉬가 필요하지 않다. 명반과 로진사이즈는 필요하지 않으며, "로진사이즈"는 분산로진 사이즈, 합성 로진사이즈, 로진유도체를 망라한 것이다. 폴리머인폴리아크릴 아미드 건조강도첨가제는 제지기계에서 건조강도 및 수분 웨브강도를 증가시키기 위해 본 시스템에 사용할수 있다. 적당한 양은 건조퍼니쉬 톤당 로진사이즈 5-10파운드이며, 4.0-5.0으로 하기위해서는 드라이퍼니쉬톤당 명반 10-20파운드, 특히 15파운드의 명반이 적당하다.
본 발명에서 한가지 중요한 것은 적당한 라텍스의 사용이다. 라텍스는 스티렌부타디엔 라텍스, 아크릴 라텍스, 폴리비닐 아세테이트 라텍스 등이다. 가장 적당한 라텍스는 엠포테릭 라텍이다. 양전하 라텍스도 사용할 수 있다. 음전하 라텍스도 사용할 수 있지만 음전하 라텍스는 좋지않다. 양전하 라텍스는 음전하 라텍스에 비해서 사용하기 쉽고 강도가 좋고 잘 보존된다.
주어진 조건하에서 양전하 라텍스는 음전하 제지시스템에 반대전하이며 음전하 종이섬유상에서 쉽게 침전되고 섬유와 회충진제는 양전하 라텍스보다 크므로 음전하로 된다. 공지된 바와같이, 보통의 제지슬러리는 음전하이다. 따라서 모든 무기질 충진제는 강한 음전하이며, 시스템에 네가티브 전하를 부여한다. 여기서 사용하는 충진제는 비-이온성 또는 약한 양전하로서, 라텍스의 침전이 셀룰로오스 섬유상에서 일어난다.
음전하를 감소시키기 위해서는 양전하 폴리머를 시스템에 첨가하는 것이 바람직하다. 실질적으로 실시 태양에 따르면, 두개의 양전하 폴리머, 명반, 로진, 라텍스는 시스템에 첨가된다. 음전하 라텍스를 사용할때는 사용한 양전하 라텍스의 양이 음전하 라텍스의 침전에 충분하도록하여야 한다.
소량의 라텍스를 사용하더라도 경제적 이점이 있으며, 생성된 플로크는 제지기계의 철선에 커다란 보유력을 제공한다. 이러한 시스템의 사용은 충진제 보유력을 양호하게 한다. 물론, 충진제 보유력이 미약할 때는 충진제가 회수되기 어렵게 분실된다. 더우기, 분실된 충진제는 젖은-말단 시스템에 퇴적되어 주행력 문제가 제기된다. 5％라텍스첨가율로 양전하 폴리머를 첨하함으로써, 이 시스템은 첫번 통로에서 87％의 총 보유력을 갖는다.
무기질충진제로서, 비수용성물질은 어느것이나 사용하능하다. 대부분의 제지충진제는 카올린, 탈크, 이산화티타늄, 수화알루미륨, 수화실리카, 탄산칼슘 등을 사용하는데 이러한 충진제는 시스템에 적합하다. 가장 적합한 형태는 탈크인데 미스트론 증기탈크를 포함하여 고광도탈크, 옐로우스토운 탈크이다. 탄산칼슘은 중성 또는 염기성 매체에서만 안전하므로, 탄산칼슘은 pH가 4내지 5일때 산제지 시스템에 사용할 수 없다.
충진제의 혼합물은 양호한 결과를 나타내었다. 카올린과 탈크의 혼합물은 강한 음전하이다. 탈크는 카올린 정도로 섬유결합을 분쇄하지 않는다. 카올린과 탈크의 혼합은 95 : 5내지 5 : 95로하고, 카올린 95-25％에 대해 탈크 5-75％가 적당하다. 퍼니쉬의 총고형분에 대해 계산해서 적당한 충진제 함량은 10-30％의 탈크와 10-30％의 카올린이다.
점토, 특히 카올린 점토는 입자크기가 0.5미크론 정도로 미세하며 최대크기는 15미크론이다. 가장 적당한 점토는 아스트라플레이트(죠지아 카올린)이다. 적합한 투수 카올린 점토는 미국특허 제2,904,267호; 제3,477,809호; 제4,030,941호에 서술되어 있다. 탈크는 325메쉬의 크기가 적당하다.
첨부한 도면은 경목펄프, 브로우크, 연목펄프와 충진제를 전부 제조상자에 넣고 슬러리를 펀넬에 공급한후 라텍스와 로진을 첨가하고 혼합물을 기계내에 유입시키거나; 라텍스와 로진을 기계내에 직접 가하는 것을 나타낸다.
기계로부터 슬러리를 스터프상자에 펌프하고 명반과 제1양전하 폴리머(예를들면 다우 XD-30440.01)을 가한다. 스터프상자로부터의 슬러리를 백수시스템에서 물로 희석하고, 클리너와 스크린에 펌프한다 최종적으로 퍼니쉬를 제지기계 헤드상자에 펌프하고, 제2양전하 폴리머, 예를들면 Betz 1260, 를 가한다.
첨부한 도면에서 보는 바와같이, 양전하 폴리며는 두포인트에 가한다. 이러한 폴리머는 건조퍼니쉬 톤당 0.25내지 3파운드, 적당하게는 0.5파운드의 양을 가한다. 제1양전하 폴리머는 약 3％의 고형분으로 시스템에 가한다(다우 XD-30440.01). 이려한 양전하 폴리머는 pH4.6, 밀도 1.1, 고형분 8％, 점도15,000-20,000cps의 폴리아크릴아미드 폴리머이다.
퍼니쉬가 스크린과 클리너를 이탈한후에 제지기계 헤드상자에 도달되기전에 제2양전하 폴리머(Betz 1260)를 건조 퍼니쉬 톤당 0.25내지 1파운드 양으로 첨가한다. 제2양전하 폴리머는 다른성분과 혼합된다. Betz 1260양전하 폴리머는 M. W. 아크릴아미드 공중합체로서 백색고체이다. 밀도 약 28파운드/피이트3의 수용성 분말이다. 제1양전하 폴리머의 첨가는 제2양전하 폴리머 첨가의 상류에서 한다.
상시한 바와같이, 적당한 라텍스의 선택은 무기질 충진제의 높은 함량에 의한 최대강도를 위해서 본 발명의 성공적 실시에 대한 중대한 요인이다. 라텍스는 건조퍼니쉬에 대해서 3내지 7％의 양으로 기계상자에 가한다. 성공적인 가동은 하기의 3가지 라티스에 의해 이루어진다. (1) 로플렉스 P-57암포테릭 아크릴 라텍스(롬 엔드하스사)
이려한 아크릴 라텍스는 중성에서 비온성인 것이 특징이고, 산성에서는 양전하로 된다. 고형분 50％의 우유빛 백색액체는 밀도 8.8파운드/갈론, 비중 1.06, 브록필드 LVF 점도 200cps(No. 2스핀들 60rpm, 25℃)이다.
(2) 다우 XD-30288.00 양전하 라텍스(다우케미칼 컴페니). 이것은 카르복실화 스티렌-부타디엔 라텍스이다.
(3) 다우 XD-30374.01이 음전하 라텍스(다우 케미칼 컴페니). 이것은 카르복실화 스티렌-부타디엔 라텍스로서 pH 8.0, 고형분 45-47％, 입자크기 약 1600Å, 비중 1.01이다. 이것을 미국특허 4, 225, 282호에 서술되어 있다. 가장좋은 것은 스티렌 60％와 부타디엔 40％의 가교스티렌 부타디엔 라텍스; 그리고 스티렌 90％와 부타디엔 10％의 스티렌-부타디엔 라텍스이다.
또한 루틴테스트에 의하면 섬유상에 라텍스가 침전되어야 보유력이 양호하며 옵셋인쇄에도 좋다. 이러한 루틴 테스트는 테스트라텍스의 3-7％의 퍼니쉬와 충진제 및 목재펄스 50 : 50의 혼합물을 사용하여 실시한다. 적당한 이온성라텍스는 테스트에서 종이쉬트가 뒷면의 라텍스잔사없이 와이어를 제거하면 되고; 테스트에서 충진제 함량이 75％내지 88％이면 보유력이 양호한 것이다.
사이즈 공정포지션 또는 외부처리에서 제지기계처리는 보통종이의 제조에서와 같이 가장좋은 결과를 나타낸다. 사이즈 공정에 사용하는 물질은 전부사이즈 또는 폴리비닐알콜, 폴리비닐 아세테이트, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 라티스, 클레이, 이산화티다늄, 탄산칼슘, 탈크중에서 선택한다. "전분 사이즈"는 감자전분, 타피오카전분, 옥수수전분, 음전하전분, 그리고 이러한 전분의 유도체를 나타낸다. 가장 적합한 물질은 고형분 8-12％의 에틸화 옥수수전분인데, 이러한 예로서는 펜포드껌 280(페니크 엔드 포드사)로서 유동도 80이며, 2％치환하이드록시 에틸 녹말전분이있다. 이것은 톤당 30-20파운드, 적당하게는 60내지 150파운드를 사용한다.
적당한 강도는 종이에서 가장 중요한 기능인데, 하기실시예에서 강도는 3300피트2의 종이에서의 무게로 파운드/인치2(psi)를 나눈 mullen으로서 나타내었다.
[실시예 1]
헨드쉬트의 두 시리즈를 노블과 우드 쉬트기계에서 제조하였다. 충진제시스템은 카올린점토 50％와 탈크 50％이다. 양 퍼니쉬는 파텍스 5％와 양전하 폴리머 0.39파운드/톤을 포함한다. 제1퍼니쉬에서의 라텍스는 다우 음전하 XD-30374.01이고, 제2퍼니쉬에서의 라텍스는 양전하 라텍스 제조를 위해서 pH를 4.5로 조절한다. 보유력은 양호, 강도적당, 스크린상에 잔사는 남지 않았다. 그러나, 생성된 종이의 충진제는 양전하 라텍스로 제조한 종이보다 농도가 크다.
[실시예 2]
노블과 목재연구소 쉬트기계를 사용하여, 75％경목과 25％연목, 5％다우 XD-30384.01음전라텍스, 다우 양전하폴리머 XD-30440.01 0.3파운드/톤, 로전사이즈(뉴포 100) 2.5파운드/톤, 명반 10파운드/톤의 혼합물로 이루어지는 45％목재펄프, 55％카올린점토의 퍼니쉬로 샘플을 제조한다.
충전제의 함량 88％, 페이퍼쉬트에서의 점토함량 48.9％, 종이강도 10.9％mullen이었다.
[실시예 3]
실시예 2의 음전 라텍스 대신 로폴렉스 P-57암포테릭 아크릴라텍스를 사용하여 실시예 2를 반복한다. 다른 수치는 실시예 2와 동일하다. 충진제의 함량 89.6％, 종이제품중의 점토함량 49.3％, 종이강도 16.6mullen이었다. 실시예 2와 비교하여, 실시예 3은 같은 충진제 함량에서 ％가 다름을 나타낸다. 이 실시예는 양전하 라텍스가 음전하 라텍스보다 강한 쉬트를 생성함을 나타낸다.
[실시예 4]
파일롯트 머신 트리얼을 테스트에 사용하기 위해서 스텐다드 퍼드리너 머신에 장치한다. 목재펄프 46％, 54％산코우팅점토, 0.5파운드/톤의 다우 XD-30440.01양전하 폴리머, 명반 12파운드/톤, 분산로진사이즈(뉴포 100) 5파운드/톤으로 이루어진 퍼니쉬에 5％다우 XE-30374.01 음전하 라텍스를 첨가한다. 83파운드/3300피트2의 생성된 종이를 에틸화 옥수수전분을 사용 100-120파운드/ 톤으로 사이즈 프레서 처리하였다.
제1통과 보유력 73.9％, 생성된 종이의 충질제함량 44.7％, 강도 21.7％mullen, 총회분 보유율 66.2％,
[실시예 5]
실시예 4의 기질 83파운드에 비교해서 47.3파운드의 기질로 실시예 4를 반복하였다. 제1통과보유력 64.5％, 충회분 보유율 61.3％, 점토충진제 41.4％함량일때 강도 14.8mullen
[실시예 6]
같은 퍼니쉬를 사용하여 실시예 4를 반복하였다. 음전하 스티렌-부타디엔 라텍스는 다우 XD-30288.00양전하 카르복실화 스티렌-부타디엔 라텍스를 점토와 목재섬유의 총건조 고형분에 5％양으로 사용하였다. 총 회분보유율 68.2％, 제1통과 보유율 81.4％, 충진제 함량 47％, 강도 19％mullen. 실시예 4 및 5와 비교하여 실시예 6은 양전하 라텍스가 보유율이 양호하머 음전하 라텍스보다 사용이 용이함을 나타내었다. 더우기, 실시예 6의 종이는 실시예 5의 종이보다 강하다.
[실시예 7]
다우양이온 라텍스 대신 같은량의 로플렉스 P-57암포테릭 아크릴라텍스를 사용하여 실시예 6을 반복하였다. 총회분 보유율은 83.1％, 제1통과 보유율 81.6％, 충진제함량 49.2％, 강도 19.6％mullen.
실시예 7의 공정은 산성에서 실시하여 암포테릭 라텍스가 양전하이다. 실시예 4와 비교하여 실시예 7은 실시예 7의 충진제양이 더 많으며, 강도만이 약간 낮다는 것을 나타냈다. 또한 실시예 5와 비교하여 보유율과 강도가 증가되었다. 실시예 4-7은 높은 제1통과 보유율과 양전하 앰포테릭 라텍스의 회효율을 나타내고 이러한 라티스가 산 제지공정보다 낮다는 것을 나타내었다.
[실시예 8]
50％목제펄프, 50％코우팅급 카올린점토, 5％다우 XD-30374.01음전하카르복실화 스티렌-부타디엔 라텍스, 뉴포 1005파운드/톤, 명반 12파운드/톤으로된 종이를 파일롯트 퍼드리너 기계를 사용하여 제조하였다. 회효율 74.9％, 제1통과 보유율 74.5％. 충진제함량 42.8％, 강도 15.3％.
[실시예 9]
퍼니쉬중의 목재펄프의 함량을 46％로 감소시키고, 코우팅급 카올린 점토의 양을 54％로 증가시키고, 라덱스는 로플렉스 p-57암포테릭 아크릴 라텍스를 사용하여 실시예 8을 반복하였다. 회효율 73.19％, 제1통과 1보유율 76.7％.
충진제함량46.6％, 강도 13.5％mullen.
[실시예 10]
카올린점토와 목재펄프의 함량을 카올린점토 55％, 목재펄프 45％로 증가시켜 실시예 8을 반복하였다. 회함향 66％, 제1통과 보유율 66.1％. 충진제함량 44.7％이고, 강도 9.8％mullen.
실시예 8-10은 음전하 라텍스가 충진제 50％이하일때 양전하 라텍스에 이른다는 것을 나타내었다.
[실시예 11]
파일롯트 종이기계를 사용하여, 46％목재펄프, 충진제 54％(탈크 50％, 점토 50％)의 퍼니쉬로부터 종이를 제조하였다. 퍼니쉬는 5％다우 XD-30374.01음전하 카르복실화 스티렌-부타디엔 라텍스, 뉴포 100로진 5파운드/톤, 명반 12파운드/톤, 다우 XD-30440.01양전하 폴리아크릴 아미드 0.5파운드/톤이다. 회효율 72.9％, 제1통과효율 79.5％. 생성된 종이를 전분으로 사이즈 프레스처리하였다. 충진제함량 50.9％, 강도 20.0％mullen.
[실시예 12]
탈크 46％와 점토 54％로된 충진제를 사용하여 실시예 11을 반복하였다. 생성된 종이의 기질무게를 48.8파운드/3300피트2.
회효율 67.8％, 제1통과 보유율 83.6％. 충진제함량 46.9％, 강도 20％mullen.
[실시예 13]
5％음전하 스티렌-부타디엔라텍스 대신 5％로플렉스 P-57암포테릭 아크릴라텍스를 사용하여 실시예 12를 반복하였다. 회효율 78.2％, 제1통과 보유율 87.9％. 충진제함량 49.3％, 강도 22.1％ mullen.
실시예 13 및 12를 비교하여볼때 암포테릭 아크릴라텍스의 우수성이 나타났다.
[실시예 14]
충진제함량 54％(탈크 21.5％, 점토 78.5)로 증가시켜 실시예 13을 반복하였다. 회효율 72.6％, 제1통과보유율 87.8％. 충진제함량 50.9％, 강도 17.1％mullen.
실시예 13에 비해서볼때 강도가 감소되고, 보유율이 증가되었다.
[실시예 15]
종이기질의 무게를 96.8파운드/3300피트2, 즉 실시예 12에서의 무게의 2배로하여 실시예 12를 반복하였다. 회효율 83.4％, 제1통과 보유율 83.6％. 충진제함량 49.8％, 강도 26.5mullen.
실시예 12와 비교해서 충진제 함량에 따른 강도가 증가하였다. 실시예 11-15는 점토와 탈크의 혼합물의 동일함을 보여준다.
[실시예 16]
실시예 4, 7, 14의 종이쉬트는 4색 옵셋프레스로 풀사이즈 밀레 1000에서 인쇄한다. 이종이는 인쇄공정에서 600피트/분의 속도로 처리하는데 충분한 강도를 갖는다.
[실시예 17]
본 발명에 따른 파인페이퍼 제조의 경제적 이점을 결정하기 위해 비교테스트를하였다. 4가지 종이퍼니쉬를 종이로부터 제조하였다.
제1퍼니쉬의 블랭크 또는 비교테스트는 목재섬유 90％(경목 75％, 연목 25％), 명반 12파운드/톤, 로진 5파운드/톤, 카올린 점토 10％로 나타났다.
본 발명에 따른 샘플 1, 2, 3은 로프렉스 P-57암포테릭 아크릴라텍스 5％를 포함하는 것외에는 퍼니쉬와 유사하다.
4개의 샘플을 릴에서 수분 5％로 건조하였으며 그 결과는 표 1가 같다. 표에서 보는 바와같이 비교하는 종이는 점도 10％를 함유하며 프레싱후의 라텍스는 건조율 29.34이고, 프레스한 60％점도와 5％라텍스종이는 프레싱후의 건조율 50.36％이다. 충진제함량이 높은 종이는 5％까지 건조하며, 표에서와 같이 에너지가 절약된다. 또한 건조가 덜 필요하므로 생산속도도 증가하였다.
[표 Ⅰ]
릴에서 5％ 수분에 의한 실험실적 건조의 평가
[실시예 18]
핸드쉬트 비교시리즈를 다른 라티스와 다른 충진제 함량을 사용하여 제조한다. 모든 퍼니쉬는 표 2와 표 3에서 각각 다르게 나타났다.
[표 Ⅱ]
점토/탈크시리즈
[표 Ⅲ]
점토시리즈
[실시예 19]
본 발명과 영국특허 제1505641호의 공정을 비교하기 위해서 비교테스트 시리즈를 실시하였다. 영국 특허의 실시예 1과 일치하여, 셀룰로 오스섬유 40부, 충진제 48부와 라텍스 5％를 퍼니쉬가 이루어져 있다. 영국특허에 의하면, 충진제는 탄산칼슘이고 이러한 충진제는 라텍스로 전처리하였다. 본 발명에 따른 시험에서, 충진제는 점토 또는 점토와 탈크의 혼합물이었다. 음전하 라텍스는 다우 XD-30374.01 카르복실레이트 스티렌-부타디엔 음전하 라텍스 이었다.
라텍스가 양전하로서 로플렉스 p-57이었다. 종이는 실험실적 핸드-포머에서 형성되었다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.
[표 4]
표 4에서 제2 시험으로부터, 영국특허의 시스템은 산성에서 적합하지 않음이 확실하다. 즉 산과 결합하여 거품을 만든다; 충진제의 8％는 명반과의 반응으로 감량되며, 탄산칼슘은 pH 5.5로 시스템을 완충시킨다. 산성 pH에서의 시험에서 명반의 첨가에 의해 타켓트 pH는 4.5였다. 양전하 암포테린 라텍스를 사용하여 제조한 핸드 쉬트의 도는 예정된 충진제 비율에서 영국특허의 시스템에 의해 얻은 강도보다 크다.
7.5에서의 영국특허 시스템은 8.2％ mullen의 강도로서 충진제 39.1％이었다. 점토 및 탈크와 양전하 암포테린 라텍스 시스템은 충진제 함량 40.9％이고 강도 14％ mullen이며, 영국특허의 시스템보다 우수하였다.
[실시예 20]
풀-사이즈 퍼드리너 제지기계에 의해 시리즈를 만들었다. 퍼니쉬는 목재섬유 50％, 카올린점토 25％(카오파크 10), 옐로우스톤 탈크 25％로 이루어졌으며, 섬유는 퍼니쉬의 총고형분에 대해서 경목 35-40％, 연 목 10-15이었다. 암포테린 라텍스 P-57은 퍼니쉬에서의 총고분형에 4.4％의 양으로 기계상자에 가하였다. 로진 사이즈는 7.6파운드/톤의 속도로 기계상자에 가하였다. 20파운드/톤의 속도로 명반과 3.2파운드/톤의 속도로 다우 XD-30440.01을 기계상자 펌프의 흡입사이드에 가하였다. Betz 1260 양전하 폴리머를 약 0.4파운드/톤의 속도로 기계헤드상자 앞에 가하였다. 종이형성후 고형분 10％의 펜포드껌 280을 111-117 파운드/톤의 속도로 사이즈프레스에 가하였다. 기계속도는 4.5-5.0톤/시간의 생산속도로 600피트/분이었다.
표 5는 8런 경우의 결과를 나타내었다. 표 6은 사이징후에 8런에서의 결과를 나타내었다. 표 6은 평균 베이스 쉬트결과를 나타낸 것이다.
결과를 대체로 40％ 충진제에서 고강도와 함께 양호하다. 제1통과 보유율 60-80％, 쉬트는 쉽게 건조하므로 생산속도가 증가된다. 몇롤을 인쇄공정에서 이상없이 성공적으로 인쇄하였다.
종이의 강도성은 표 7에 나타내었다.
[표 5]
사이징후의 평균결과
[표 6]
평균베이스 쉬트결과
[표 Ⅶ]
[실시예 21]
실시예 20과 같은 기계를 사용하여, 런시리즈를 60파운드, 50파운드, 45파운드 종이로서 32-42％충진제를 함유하는 제품을 만들기 위해 처리하였다. 실시예 20과 같이 실시하여 경목에 대한 연목의 비교적 많은 량을 50파운드와 60파운드종이제조에 사용하였다. 결과는 양호하였는데 표 8 내지 11에 나타내었다.
[표 Ⅷ]
평균테스트 결과
[표 IX]
건조종말조건
[표 X]
인쇄테스트 결과
웨스트바코 로드 에플리케이터; 7잉크; -스프링강도; 50 압력
노우트 : 420은 피킹이 없음을 나타낸다.
[표 11]
본 발명은 도면과 실시예의 내용에만 한정되는 것이 아니다.
Claims (26)
- 무기질함량이 30 내지 70％이고 고속옵셋 또는 그라비야인쇄에 충분한 장력과 Z-방향강도를 갖는 두께 1.5-15mils, 무게 30-15파운드/3300피트2의 파인 페이퍼 제조에서 종이퍼니쉬가 충진제함량 30-70％로서 상기 충진제가 시스템에 적당하며, 최소한 하나의 보유첨가제가 양전하 폴리머, 제지섬유, 건조퍼니쉬에 대하여 3-7％ 이온성 라텍스를 함유하며, 상기 이온성 라텍스는 강도의 감소없이 양호한 무기질 충진제 모유력이 있는 라티스에서 선택하고, 상기 퍼니쉬의 다른 성분의 전하합계보다 적은 반대전하를 가지며, 이것이 섬유상에 침전하도록 개량함을 특징으로하여, 제지섬유, 무기질충진제, 보유첨가제를 함유하는 종이 퍼니쉬의 제조, 상기 퍼니쉬로부터 웨트 페이퍼의 형성, 상기 웨브를 건조, 건조된웨브를 표면처리함으로 이루어지는 고속의 무기질 충진제를 함유하는 파이 페이퍼의 제조방법.
- 상기 젖은종이 웨브라 포드리너페이퍼머신에서 형성되는 제1항에 따른 방법.
- 상기 퍼니쉬가 로진사이즈와 명반으로 이루어지는 제1항에 따른 방법.
- 상기 퍼니쉬가 건조퍼니쉬톤당 로진사이즈 5-10파운드와 pH4.0-5.0이 되도록 명반을 포함하는 제3항에 따른 방법.
- 상기 제지섬유가 셀룰로오스 섬유로서 경목크래프트 50-100％의 연목 크래프트 0-50％로 이루어지는 제1항에 따른 방법.
- 상기 셀룰로오스 섬유가 연목크래프트 25％와 경목크래프트 75％로 이루어지는 제5항에 따른 방법.
- 상기 퍼니쉬의 액성이 산성인 제1항에 따른 방법.
- 상기 이온성 라텍스가 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴산 라텍스, 폴리비닐 아세테이트 라텍스에서 선택되는 제1항에 따른 방법.
- 상기 이온성 라텍스가 pH7.0에서 양쪽성이며, 산성조건하에서 양전하인 제1항에 따른 방법.
- 상기 보유첨가제가 두개의 양전하 폴리머로 되어있고, 각각의 폴리머를 상기 퍼니쉬 제조중에 다른 스테이지에서 가하는 제1항의 방법.
- 상기 무기질 충진제를 카올린점토, 탈크, 이산화티타늄, 수화알루미늄, 수화실리카등에서 선택하여 제1항에 따른 방법.
- 상기 퍼니쉬의 액성이 알칼리성이고, 무기질충진제가 탄산칼슘인 제1항에 따른 방법.
- 상기 충전제가 탈크와 카올린점토의 혼합물로 되어 있는 제1항에 따른 방법.
- 상기 카올린점토와 탈크의 혼합물이 95 : 5 내지 5 : 95부(중량)인 제13항에 따른 방법.
- 상기 혼합물이 5-75％의 탈크와 95-25％의 카올린 점토로 되어있는 제13항에 따른 방법.
- 상기 충진제의 입자크기가 0.5 내지 15미크론인 제12항에 따른 방법.
- 종이퍼니쉬의 제조가 경목펄프, 브로우크, 연목펄프, 충진제의 혼합, 라텍스와 로진을 첨가한 펀넬에 생성된 슬러리를 공급, 기계상자에 생성된 혼합물을 통과, 명반과 제1양전하 폴리머, 희석수, 제2양전하 폴리머를 첨가하여 이루어지는 제1항에 따른 방법.
- 상기 양전하 폴리머를 각각 건조퍼니쉬 톤당 약 0.25 내지 3파우드 양으로 가하여 제17항에 따른 방법.
- 상기 종이의 톤당 전분사이즈 30-200파운드 비율로 전분사이즈와 건조웨브의 코우팅으로 이루어지는 건조웨브의 표면 사이징으로 이루어지는 제1항에 따른 방법.
- 건조웨브의 표면코우팅의 표면사이징이 건조웨브와 녹말, 폴리비닐 알콜, 스티렌부타디엔 라텍스, 폴리비닐 아세이테트 라텍스, 회, 티타늄, 탄산칼슘, 탈크, 그리고 종이코우팅에 보통 사용하는 다른물질과 프린팅 또는 기타 기능 말단사용을 위한 적합한 기능표면제조를 위하여 필요한 혼합물이 코우팅으로 이루어지는 제1항에 따른 방법.
- 상기 종이의 두께가 2.0-8.0mils인 제1항에 따른 방법.
- 상기 제지섬유가 여러가지 펄핑방법에 의해 펄스된 표백 또는 표백하지않은 경목 및 연목 섬유로 이루어진 셀룰로오스섬유로서 제1항에 따른 방법.
- 상기 제지섬유가 1-100％의 합성섬유를 함유하는 제1항에 따른 방법.
- 기질무게 약 40파운드/3300피트2에 약40％의 무기질 충직제ㅡ, 기질 약 50파운드/3300피트2에 약 50％의 무기질충진제, 기질 60 파운드/피트2에 약 60％의 무기질충진제, 기질 70-150파운드/피트2에 약 70％의 무기질 충진제를 함유하는 제1항의 방법에 따라 제조한 두께 2-13mils의 파인페이퍼.
- 무기질 충진제 함량 30-70％이고, 무게 30-150파운드/3300피트2로서 고속 옵셋 또는 그라비야인쇄에 충분하 장력과 Z-방향강도를 가지는 제1항의 방법에 따라 제조한 두께 3-10mils의 파인 페이퍼.
- 무기질 충진제함량 30-70％, 무게 30-150무운드/3300피트2이고, 고속옵셋 또는 그라비야 인쇄에 충분한 장력과 Z-방항강도를 가지며 두께 3-10mils로서, 제14항에 따라 제조한 파인페이퍼.
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