KR940001536B1 - 양이온성 중합체-개질된 충전제, 이의 제조방법 및 제지시 이의 사용방법 - Google Patents

양이온성 중합체-개질된 충전제, 이의 제조방법 및 제지시 이의 사용방법 Download PDF

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Description

양이온성 중합체-개질된 충전제, 이의 제조방법 및 제지시 이의 사용방법
제1도는 개질된 충전제 및 비개질된 충전제를 포함하는 핸드시이트 (handsheet)에 있어서 충전제 함량에 대한 허클즈 사이즈 시험(Hercules size test)치를 그래프로 나타낸 것이다.
제2도는 개질된 충전제 및 비개질된 충전제를 포함하는 핸드시이트에 있어서 충전제 함량에 대한 콥 사이즈 시험(Cobb size test)에 따라 측정된 물 흡수량을 그래프로 나타낸 것이다.
제3도는 개질된 충전제를 포함하는 핸드시이트에 있어서 충전제 함량에 대한 허큘즈 사이즈 시험치를 다양한 중합체 처리 농도에서 그래프로 나타낸 것이다.
제4도는 개질된 충전제 및 비개질된 충전제를 포함하는 핸드시이트에 있어서 충전제 함량에 대한 허큘즈사이즈 시험치를 상이한 사이징(sizing) 정도에서 그래프로 나타낸 것이다.
제5도는 개질된 충전제 및 비개질된 충전제를 포함하는 핸드시이트에 있어서 충전제 함량에 대한 시이트의 불투명도를 그래프로 나타낸 것이다.
제6도는 개질된 충전제 및 비개질된 충전제를 포함하는 핸드시이트에 있어서 시이트 인장강도에 대한 시이트의 불투명도를 그래프로 나타낸 것이다.
제7도는 개질된 충전제 및 비개질된 충전제를 포함하는 핸드시이트에 있어서 충전제 함량에 대한 시이트의 백색도(brightness)를 그래프로 나타낸 것이다.
제8도는 파일롯트 제지기(pilot papermachine)상에서 제조한, 개질된 충전제 및 비개질된 충전제를 포함하는 시이트에 있어서 충전제 함량에 대한 허큘즈 사이즈 시험치를 그래프로 나타낸 것이다.
제9도는 파일롯트 제지기 상에서 제조한, 개질된 충전제 및 비개질된 충전제를 포함하는 시이트에 있어서 충전제 함량에 대한 콥 사이즈 시험에 따라 측정된 물 흡수량 그래프로 나타낸 것이다.
제10도는 파일롯트 제지기 상에서 제조한, 개질된 충전제 및 비개질된 충전제를 포함하는 시이트에 있어서 충전제 함량에 대한 시이트의 보정된 불투명도를 그래프로 나타낸 것이다.
제11도는 파이롯트 제지기 상에서 제조한, 개질된 충전제 및 비개질된 충전제를 포함하는 시이트에 있어서 충전제 물질의 분포를 보여주는 비교용 현미경 사진이다.
제12도는 핸드시이트중 8%의 충전제 농도에서 양이온성 중합체 처리농도(%) 및 처리 온도에 대한 허큘즈 사이즈 측정치를 입체적 그래프로 나타낸 것이다.
제13도는 핸드시이트중 16%의 충전제 농도에서 양이온성 중합체 처리 농도 (%) 및 처리 온도에 대한 허큘즈 사이드 측정치를 입체적 그래프로 나타낸 것이다.
제14도는 핸드시이트중 24%의 충전제 농도에서 양이온성 중합체 처리 농도 (%) 및 처리온도에 대한 허큘즈 사이즈 측정치를 입체적 그래프로 나타낸 것이다.
본 발명은 표면처리된 무기 화합물 분야에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 제지용 충전제(papermaking filler material)로 사용하기에 접합한 조성물에 관한 것이며, 이때 무기 염기 충전제는 제지 공정시 충전제의 성능을 증진시키는 물질로 표면 처리된다. 또한, 본 발명은 특히 물질을 사이징(sizing) 시키기 위한 필요 조건을 감소시킴으로써 제지 공정을 증진시키기 위한 방법 및 본 공정에 따라 제조된 종이의 특성을 증진시키기 위한 방법에 관한 것이다.
알칼리성 종이를 적합하게 내부 사이징 시키는 방법은 대부분의 제지업자에게는 중요한 문제점이 된다. 초기에 개발된 셀룰로오스 반응성 사이즈제(sizing agent)는 과량으로 사용되는 사이즈제의 양을 조절하기가 힘들어서 습부 부착물(wet-end deposits), 프레스 피킹(press picking) 및, 종이 표면이 갖는 마찰 계수의 문제점을 발생시킨다. 이러한 문제점은 지금도 여전히 존재하며, 이는 주로 사이즈제를 과량으로 사용하기 때문이다. 이러한 문제점들은 습부(wet-end)중에서 발견되는 고-표면적 물질(예 : 충전제 및 미세분)이 사이즈제(size)를 흡수하여 이를 무효하게 함으로써 발생된다.
내부 사이징(Sizing) 목적은 시이트의 액체 투과도에 대한 내성을 부여하기 위함이다. 시이트 다공성[이는 사이즈 프레스(size press) 중에서 조절된다] 및 내부 사이징은 인쇄용 종이 및 필기용 이중에서의 잉크의 투과도 및 피복 기재중에서의 결합제의 이동을 조절한다. 알칼리성 종이를 셀룰로오스 반응성 사이즈제 또는 ″합성 사이즈(size)″로 사이징시키는 것은 30년 이상동안 행해져 왔다. 현재 통상적으로 사용되는 두합성 사이즈제 즉, 알킬 케텐 이량체(dimer)(AKD) 및 알케닐 숙신산 무수물 (ASA)은 셀룰로오스 섬유의 하이드록시 그룹과 화학적 반응(공유 결합)에 의해 시이트에 사이징을 부여한다.
가장 통상적으로 사용되는 비처리된 충전제(예 : 점토, 이산화 티타늄, 탄산 칼슘)는 사이징에 악영향을 끼지는 것으로 공지되어 왔다. 각종 탄산 칼슘으로 충전된 알칼리성 종이에 대한 연구는 허큘즈 사이즈 시험(Hercules size test : HST) 에 의해 측정된바 시이트중 내부 사이징값 및 충전제 비표면적은 강한 반비례관계를 갖는다는 것을 밝혀내었다. 충전제 함량을 증가시키는 것이 유리해지는 상황에서는 관련된 사이징문제는 시이트의 질, 기계 성능 및 가동 능력에 영향을 준다.
특히 개질되고 침전된 탄산 칼슘(PCC) 충전제(이는 PCC 장치에 의해 합성될 수 있다)가 충전된 시이트를 보다 경제적이고 보다 효과적으로 사이징시키기 위해서 개발되어 왔다. 실험 결과 양이온성 중합체로 표면 처리된, 화학적으로 개질된 PCC 충전제를 사용함으로써 사이즈제의 양의 절반으로 감소시킬 뿐만 아니라 동시에 다른 특성들도 증진시킨다는 것을 보여준다.
특정한 양이온성 수지 물질을 탄산 칼슘(석회석으로부터 얻어진 분쇄된 천연 탄산 칼슘 또는 탄산 칼슘 침전물)과 같은 제지용 충전제에 가하면 충전제의 성능을 크게 증진시키며 페이퍼의 습부 사이즈제 요구량이 실제로 감소하며 종이가 우수한 불투명도 및 인장 강도 특성을 갖는다는 것이 밝혀졌다.
제지용 충전제의 표면 처리에 가장 효과적이라고 밝혀진 양이온성 중합체는 하기 일반식의 이량체이다.
Figure kpo00001
상기식에서, R은 탄소수 8이상의 알킬, 탄수소 6이상의 사이클로알킬, 아릴, 아르알킬및 알크아릴로 이루어진 그룹중에서 선택된 탄화수소 그룹이다.
특정한 이량체는 옥틸-, 데실-, 도데실-, 테트라데실-, 헥사데실-, 옥타데실-, 에이코실-, 도코실-, 테트라코실-, 페닐-, 벤질-베타-나프틸-, 및 사이클로헥실-이량체이다. 다른 사용가능한 이량체는 마이닝 산(mining acid), 나프텐산, δ-9, 10-데실렌산, δ-9, 10-도데실렌산, 팔미톨린산, 올레인산, 리신 올레인산, 리놀레에이트, 리놀레산, 및 올레스테아르산으로부터 제조된 이량체 및 천연 지방산 혼합물(코코넛유, 바바수유, 팜 종자유, 팜유, 올리브유, 낙화생유, 평지 종자유, 쇠기름 및 라아드로 부터 수득됨)로부터 제조된 이량체 및 상기 이량체의 혼합물이다.
중합체는, 이량체를 에폭시화된 할로히드런 화합물(예 : 에피클로로히드린)과 반응된 폴리아미노-아미드 및/또는 폴리아민 중합체로 처리하고, 이로써 이량체 표면상에서 3급 및 4급 아민 그룹을 형성함으로써 양이온성이 된다. 이량체의 양이온성 전하는 주로 4급 아민 그룹에 의해 유도되는 것이 바람직하다. 이러한 유형의 중합체 물질은 허큘즈 인코포레이티드(소재지 : Wilmington, DE)에 의해 허콘(Hercon)이라는 상표명하에 제조되어 시판되고 있다.
충전제상에 양이온성 중합체 물질 약 0.1 중량% 내지 약 10.0 중량%를 사용하는 경우 습부 사이즈제의 필요 첨가량의 감소 및, 충전제가 사용된 경우 생성된 종이의 광학적 특성 및 물리적 특성(특히, 불투명도, Z-방향성 충전제 분포 및 인장강도)의 개선이라는 관점에서 보아 충전제의 성능을 증진시킨다는 사실이 밝혀졌다.
충전제로서 점토를 사용하는 경우에는 충전제를 상기 언급한 유형의 양이온성 중합체 물질 약 1.0 내지 약 2.0 중량%로 표시 처리하면 실제적으로 사이징의 필요성이 감소되는 충전제 점토제조시 유효하다는 것이 밝혀졌다.
또한 PCC 충전제를 상기 언급한 유형의 양이온성 중합체 물질 약 0.25 내지 약 2.0 중량%로 표면 처리하면 실제적으로 사이징의 필요성이 감소되는 충전제 제조에 유효하다는 것이 밝혀졌다.
다른 충전제(예 : 이산화 티타늄, 주석 및 실리카/실리케이트 안료)는 비처리된 채로 사용되는 경우 사이징에 악영향을 끼치나 본 발명에 따른 상기 유형의 양이온성 중합체 물질로 처리되는 경우에는 사용 가능하다.
모든 유형의 충전제에 있어서, 충전제를 함유하는 슬러리에 가해질 양이온성 중합체의 요구량은 충전제의 표면적에 직접 관련이 있다는 사실이 밝혀졌다.
또한 충전제가 양이온성 중합체로 처리되는 온도는 또한 중합체-처리된 충전제의 사이징의 정도의 감소를 결정하는 중요한 파라메터라는 것이 밝혀졌다.
일반적으로, 충전제를 함유하는 수성 슬러리를 양이온성 중합체로 처리하는 것은 약 5℃ 내지 70℃에서 수행된다. 바람직한 처리온도 범위는 약 20℃ 내지 30℃이며 가장 바람직한 처리온도는 약 25℃이다.
또한 충전제를 함유하는 수성 슬러리의 pH가 처리시에 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌다. 슬러리는 처리시에 pH가 10보다 크면 안된다. 또한 양이온성 중합체로 처리된 충전제는 후속적으로 pH 10 이하에서 보존되어져야 하며, pH가 약 10 이상이 되면 양이온성 중합체 피복물의 분해가 발생된다.
본 발명의 특성 및 영역은 양이온성 중합체 개질된 충전제의 효능을 예시하는 하기의 비제한적 실시예에 의해 좀더 완전하게 이해될 수 있다.
[실시예 1]
개질된 충전제 및 비개질된 충전제를 포함하는 핸드시이트의 제조 및 비교 시험
비교용 포맥스(Formax ; 제조원 : Noble and Wood) 핸드시이트(60g/㎡ 또는 40lbs./3,300ft2)를 증류수중 pH 7.0에서 400 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness : CSF)에 따라 비팅(beating)된 표백된 광엽수 크래프트 펄스 (hardwood kraft pulps) 75% 및 표백된 침엽수 크래프트 펄스(softwood kraft pulps)25%로 이루어진 완성지료(furnish)로부터 제조한다. 고분자량, 중성 전하 밀도, 양이온성 폴리 아클리아미드(PAM) 보유 보조제는 0.05%로 사용된다. 합성 사이즈제(AKD 또는 ASA)는 0.10% 내지 0.30%로 가해진다. 각종 중합체-개질된 PCC 충전제를 포함하여 여러 충전제들이 비개질된 PCC 및 미분된 석회석(FGL)에 대한 중합체 처리 효과를 시험하는데 사용된다. 완성된 시이트중에서 8%, 16%, 24% 및 40% 충전제가 수득되도록 고체함량이 20%인 충전제를 완성지료에 가한다. 또한, 충전제를 포함하지 않는 블랭크(blank)를 제조하고 시험한다. 핸드시이트 공정 전체에 걸쳐 증류수를 사용한다. 시이트를 50% RH 및 23℃에서 컨디쇼닝(conditioning)시키고 그램수, % 충전제, HST, 콥 사이즈(Cobb size), 불투명도, 백색도, 두께, 인장성 및 다공성을 시험한다. 적합한 반사율치 및 쿠벨카-문크(Kubelka-Munk) 방정식을 사용하여 산란 계수를 측정한다. 원소 분석이 가능한 주사 전사 현미경(scanning electron microscope : SEM)을 사용하여 XY 평면 및 Z 축 평면에서 시이트중 충전제 분포의 원소 매핑(mapping)을 수행한다.
개질된 PCC 충전제로 충전된 시이트의 사이징값(HST 및 콥)은 현저히 증진되며, 이때 PCC 상에서 중합체의 농도가 클수록, 사이징 요구가 낮은 충전제(이를 테면 FGL)에 대해 10%보다 큰 모든 하중 농도에서 사이징이 현저히 더 우수하다(제1도, 제2도, 및 제3도).
제4도의 그래프에 나타낸 바와 같이, 비교용 시이트는 양이온성 중합체 처리된 PCC 충전제 0.5 중량%를 사용하는 경우 1/3더 작은 양의 사이즈제를 사용하여 제조할 수 있으며, 양이온성 중합체-처리된 PCC 충전제 1.0 중량%를 사용하는 경우에도 더 작은 양의 사이즈제가 필요하다. 또한, 표 I은 충전제의 처리 효과를 보여준다.
[표 I]
Figure kpo00002
개질된 충전제로부터 유도된 2번째 잇점은 인장 강도 또는 시이트 백색도의 후속적인 손실없이 불투명도가 1/2 정도 증가한다는 것이다(참조 : 제5도, 제6도 및 제7도). 인장강도 또는 백색도의 손실없이 증가된 불투명도는 주로 개질된 충전제 입자의 양이온 전하의 실제적인 증가로 인한 것으로 추정된다. 입자상에 양이온 전하를 증가시키면 입자가 섬유 표면상에서는 더욱 균일하게, 섬유 교차물 사이에서는 덜 균일하게 흡수된다. 주사 전자 현미경하에 촬영한 사진에서는 개질된 PCC 충전제의 시이트중 충전제의 분포가 더 우수하면 이는 증진된 광학 활성을 제공한다. 표 Ⅱ는 사이징값에 있어 중합체 처리 농도와 충전제 비표면적의 상관 관계를 보여준다.
[표 Ⅱ]
Figure kpo00003
표면적이 클수록 표면을 피복하고 사이징을 증진시키는데 더 많은 중합체가 필요하다. 예기치않게, 시이트중 충전제 농도가 증가함에 따라 표면적이 가장 큰 충전제를 제외한 모든 경우에 있어서 사이징값은 계속 증가한다. 이는 본 발명의 처리 방법에 의해 증가된 사이징값이 시이트중 더 많은 충전제를 사용하는 동안에도 유지될 수 있다는 것을 보여준다. 이러한 상황은 비처리된 충전제를 사용하는 경우 수득될 수 없다.
[실시예 2]
개질된 PCC충전제의 보유 및 배수에 대한 평가
현행 고속 제지기와 유사한 조건하에서 진공 배수조 장치를 사용하여 충전제의 보유 및 배수 특성을 측정한다. 완성지료는 실시예1에서 사용한 것과 동일하며 보유 보조제 농도는 0.05%에서 평가된다. 최종 패드(pad)중 함량이 16% +/- 1.0%가 되도록 충전제를 가한다. 스톡크(0.5% 농도)를 세 개의 날개가 장착된 교반기내 750rpm에서 교반시킨다. 자동조절기를 장치시켜 배수조를 최초 배수동안 10kPa의 진공하에 둔후이어서 5초 동안 고진공(50kPa)하에 둔다. 생성된 패드를 평량한 후 건조시키고 재평량하여 % 시이트 건조율(이 수치는 물이 시이트로부터 제거될 수 있는 용이성을 나타낸다)을 얻는다. X-선 형광을 통해 섬유 패드중 탄산 칼슘의 양 및 스톡크에 가해진 공지된 양으로부터 충전제 보유율(%)을 계산한다.
증진된 제지기 가동 능력은 많은 방법으로 측정될 수 있다. 와이어(wire)상 증진된 배수 및 증진된 시이트 건조도는 제지업자에게 기계 속도의 증가(생산율 증가) 및/또는 건조기의 스팀 소비량 감소(수익성 증가)를 제공한다. 과량의 보유 보조제를 사용하지 않고도 증진된 충진제 보유도는 생성을 포함하여 시이트질을 증진시킨다. 또한, 이는 클리너 습부 시스템(cleaner wet end system)으로부터 더 우수한 가동 능력 및 경제성을 제공한다. 표 Ⅲ에 나타난 바와 같이 진공 배수조를 사용한 보유 및 배수 결과는 개질된 PCC 충전제의 증진된 최초 투과 충전제 보유도를 보여준다.
[표 Ⅲ]
Figure kpo00004
시이트 건조도 수치는 또한 비처리된 PCC 충전제 상에서 증진되며 이는 배수가 더 우수함을 의미한다. 실험은 정확하고 조절이 잘 되는 조건하에 실험실에서 수행되나, 이들 결과는 하기 실시예 3 및 실시예 4에 나타난 바와 같이 더 우수한 습부 조절 및 증진된 가동 능력을 제공하는 제지기에 이동 가능하다.
[실시예 3]
현행 파이롯트 제지기 상에서의 개질된 충전제 및 비개질된 충전제가 혼입된 완성지료의 비교 시험
파일롯트 스케일 제지기를 사용하여 파일롯트 기계를 가동시킨다. 실시예1 및 실시예 2에서 사용한 동일한 완성지료 조성물을 사용하여 60g/m (40lbs/3,300ft2)시이트를 제조한다. 동일한 양이온성 보유 보조제를 0.0125%로 사용하고 AKD 사이즈제를 0.15%로 가한다. 각종 탄산 칼슘 충전제(즉, 비처리된 상업용 PCC, 비처리된 상업용 FGL, 양이온성 중합체-개질된 PCC 0.5중량% 및 1.0중량%)를 가하여 시이트중 8%, 16% 및 24%농도의 충전제를 수득한다.
실시예 1에서와 같이 동일한 특성에 대해 종이를 시험한다.
마이크로메리틱스 세디그래프(Micromeritics Sedigraph) 5000D를 사용하여 중력 침강 분석하여 입자 크기와 관련하여 충전제를 확인한다. BET 질소 흡착 분석 방법을 사용하여 비표면적을 측정한다. 헌터 랩스캔(Hunter LabScan)을 사용하여 건조 백색도를 측정한다. 카울터 델사 440(Coulter DELSA 440)로부터의 도플러 (doppler) 레이저 광선 산란 기술을 사용하여 입자 전하(제타 전위)를 측정한다. 충전제의 특성은 표 Ⅳ와 같다.
[표 Ⅳ]
Figure kpo00005
파일롯트 제지기의 결과는 핸드시이트 제품의 결과를 확증시켜 준다. 제8도 및 제9도에 나타난 사이징 값은 개질된 PCC 충전제에 대해 증진된 사이징 수행능을 보여준다. 허큘스 사이드 시험(HST)은 낮은 습부에서 사이징 차이를 구별할 만큼 민감하지 못해서 사이징값을 더 잘 확인하기 위해서는 콤 시험을 사용한다. 콤 사이즈 시험 결과는 충전제 하중 증가에 따라 통상적인 충전제(즉, FGL 및 PCC)의 물 흡수량의 특징적인 증가를 보여준다. 이러한 증가정도는 개질된 PCC 충전제를 사용하는 경우 실제적으로 감소한다. 또한, 모든 충전제 하중 농도에서 양이온성 중합체-개질된 PCC 충전제 1.0중량%는 이에 상응하는 양의 사이즈제를 사용하는 비충전된 시이트와 동일한, 물흡수에 대한 내성을 제공한다. 망판 도트(half-tone dot)의 현미경 분석을 통해 평가된 인쇄 특성은 개질된 PCC 충전제를 사용하는 시이트중 잉크 보유도(inkhold-out)에 있어서 현저한 증진을 보여준다.
불투명도는 1/2정도 증진되며, 실험 결과가 이를 확증한다.(제10도). 시이트중 충전제 분포의 칼슘 원소매핑은 개질된 PCC 충전제에 대해 우수한 분포, 특히 Z-축 평면에서 우수한 분포를 나타낸다(11도).
[실시예 4]
개질된 충전제 및 비개질된 충전제가 혼입된 완성지료의 제지기 상에서의 비교 시험
2,000fpm로 가동되는 포드리니어(Fourdrinier)제지기를 사용하여 밀링 (milling)시킨다. 완성 지료 조성물의 성분으로서 개질된 PCC 충전제를 포함한 60g/m (40lbs/3,300ft) 고-불투명 시이트 및, 개질된 PCC 충전제를 포함하지 않는 60g/m (40lbs/ 3,300ft) 고-불투명도 시이트를 사용하여 시행한다. 개질된 PCC 충전제를 양이온성 중합체 1.5중량%로 처리한다. 음이온성 보유 보조제를 ASA 사이즈제와 함께 사용한다. 두 첨가제를 시험내내 일정하게 유지시킨다. 핸드박스(handbox) 및 백수 (white-water) 트레이 샘플을 시험을 통해 수득하고 최초 투과 충전제 보유율 및 총 보유율에 대해 분석한다. 결과는 표Ⅴ와 같다.
[표 Ⅴ]
Figure kpo00006
충전제 보유율 및 총 보유율이 현저히 증진된다. 또한 시이트중 개질된 충전제의 Z-축 분포도 역시 현저히 증진된다. 충전제의 분포가 우수할수록 양면성(two-sidedness)이 적으며 페이퍼의 치수 안정성 및 인쇄 적성이 더 우수하고 또한 백화 (whitening) 및 분제화(dusting)와의 관련성이 적게 된다(표 Ⅴ). 종이 샘플을 시험한 결과, 사이징값은 263%(이를테면 40초 대 11초)가 증진되며 불투명도도 PCC 4.5%(즉 15.0% 대 15.7%) 감소 및 TiO225%(0.6% 대 0.8%)감소와 관련하여 증진되었다. 또한 인장 강도도 9% 증진된다. 이들 결과는 표 Ⅵ와 같다.
[표 Ⅵ]
Figure kpo00007
″사이징의 손실″로 언급된 사이징의 손실분은 5주후(35일)에 측정한 것이다. 결과는 표 Ⅶ과 같다.
[표 Ⅶ]
Figure kpo00008
샘플은 통상의 상업용 충전된 시이트와 비교하여 사이징의 최소의 손실을 보여준다. 또한 시이트의 표면 마찰 계수도 측정한다. 시이트의 표면 마찰 계수는 고속 전자복사 장치에 통한 종이의 사용적합성의 중요한 측정 수단이다. 이 측정결과는 표Ⅷ과 같다.
[표 Ⅷ]
Figure kpo00009
접촉 : 펠트면 대 와이어 면
중합체-개질된 PCC-충전된 시이트는 비개질된 시이트 보다 시이트 표면의 마찰 계수가 더우수함을 보여준다.
[실시예 5]
다양한 농도의 양이온성 중합체 처리 및 충전체 하중에서 사이징 필요성의 감소에 대한 충전제 처리 온도 효과
양이온성 중합체-처리된 충전제를 사용하는 핸드시이트중에서 사이징 필요성의 감소에 대한 충전제 처리온도(즉, 양이온성 중합체가 충전제에 적용되는 온도)의 효과를 평가하기 위한 핸드시이트 연구를 수행한다. 처리는 25℃ 내지 65℃의 온도에서 수행한다. 양이온성 중합체의 0 내지 1.25중량%의 농도에서 처리한다. 사용된 양이온성 중합체는 알킬 케텐 이량체, 허콘-85(제조원 : Hercules, Inc, ; 소재지 ; Wilmington, DE) 이다. 충전제는 침전된 탄산 칼슘(PCC)이다(제조원 : Albacar HO, Pfizer, Inc. ; 소재지 : New York). 핸드시이트중 충전제 하중은 처리된 충전제의 8 내지 24중량%의 다양한 농도로 한다.
20개의 개별 표면 처리 4가지 처리는 농도(0.5, 0.75, 1.0 및 1.25중량%) 및 5가지 처리 온도(25, 35, 45, 55 및 65℃)를 사용하여 수행하며 비처리된 대조 샘플과 함께 표 9에 나타내었다.
[표 Ⅸ]
Figure kpo00010
모든 처리는 샘플당 낮은 전단 혼합(shear mixing) 시간, 즉 10분 동안 수행한다. 샘플을 냉각시키기 전에 약 4시간 동안 승온을 유지시킨다.
비교용 포맥스(제조원 : Noble and Wood) 핸드시이트(60g/㎡ 또는 40lbs/3,300ft2)를 증류수중 pH 7.0에서 캐나다 표준 여수도(CSF) 및 0.3125% 농도에서 비팅된 표백된 광엽수 크래프트 펄프 75% 및 표백된 침엽수 크래프트 펄프 25%로 이루어진 완성지료 혼합물로부터 제조한다. 추가의 습부 첨가제는 0.25중량%(종이 ton당 5lb)의 알킬 케텐 이량체 사이즈제(상품명 : Hercon-75 ; 제조원 : Hercules, Inc. ; 소재지 : Wilmington, DE) 및 0.05중량%(종이의 ton당 1lb)의 양이온성 폴리아크릴아미드 보유 보조제를 포함한다. 모든 시이트를 컨디쇼닝하고 50% 상대 습도 및 23℃의 표준 TAPPI 조건에서 시험한다.
시험한 페이퍼 특성은 사이즈, 불투명도, 안료 분산 계수 및 시이트 백색도이다. 사이즈는 허클스 사이즈 시험에 의해 행한다. 사이징값의 단위는 초이다. TAPPI 시험을 사용하여 불투명도를 시험한다. 기록된 값은 보정된 불투명도(%)이다. 시이트 백색도는 TAPPI 시험에 의해 행한다. 시이트 백색도도 %로 나타낸다. 그 결과는 표 Ⅹ와 같다.
[표 Ⅹ]
Figure kpo00011
HST치는 충전제 처리 농도에는 정비례(즉, 처리 농도가 높을수록 HST 반응이 높다)하며 처리 온도에는 반비례(즉, 슬러리 처리 온도가 높을수록 HST 반응은 낮다)한다. 따라서, 가장 높은 사이징값(사이징 필요성이 가장 크게 감소)는 높은 처리 농도 및 낮은 처리온도에서 얻어지는 반면 낮은 처리 농도 및 높은 처리 온도에서는 사이즈제 감소능이 더욱 미약하다. 그러나 효과의 정도는 핸드시이트중 충전제 농도에 따라 현저히 다양하다. 이는 제12도, 제13도 및 제14도에 나타난 바와 같다. 제12도에서는, 8% 충전제 농도에서, HST상 처리 농도 및 처리 온도의 효과가 최소이며, HST치는 최저193초 내지 최고 237초이다. 제13도에서는, 16% 충전제 농도에서 효과는 더욱 주목할 만하며 HST치는 35초 내지 392초이다. 최종적으로, 제14도에서는, 24% 충전제 농도에서 현저한 효과를 나타내며 HST치는 2 내지 313초이며 더 낮은 처리 농도로부터 더 높은 처리 농도에서, 또한 더 높은 처리 온도로부터 더 낮은 처리 온도에서 매우 가파른 변이가 발생한다.
그러나, 처리 농도는, 온도가 조금 변할 때보다 처리 농도가 조금 변할 때 더욱 격렬한 HST 변화를 발생시키기 때문에 처리온도보다 더욱 가변적이다.

Claims (6)

  1. 하기 일반식의 이량체(여기서, 이량체는 에폭시화된 할로히드린 화합물과 반응된 폴리아미노-아미드 중합체 및 폴리아민 중합체 중의 하나 이상으로 처리함으로써 양이온성으로 되어 이량체 표면에서 3급 및 4급 아민을 형성한다)인 양이온성 중합체 0.1 내지 10.0중량%(충전제의 건조 중량 기준)로 표면처리된, 석회석으로부터 얻어진 미분 천연 탄산 칼슘, 침강 탄산 칼슘, 점토, 이산화티타늄, 활석, 실리카/실리케이트 안료 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 제지용 충전제를 특징으로 하는 조성물.
    Figure kpo00012
    상기식에서, R은 탄소수 8 내지 20의 알킬, 탄소수 6이상의 사이클로알킬, 아릴, 아르알킬 및 알크아릴로 이루어진 그룹 중에서 선택된 탄화수소 그룹이다.
  2. 제1항에 있어서, 이량체가 옥틸-, 데실-, 도데실-, 테트라데실-, 헥사데실-, 옥타데실-, 에이코실-, 도코실-, 테트라코실-, 페닐-, 벤질-β-나프틸- 및 사이클로헥실-이량체로 이루어진 그룹 중에서 선택된 이량체, 마이닝 산(mining acid), 나프텐산, δ-9, 10-데실렌산, δ-9, 10-도데실렌산, 팔미톨린산, 올레인산, 리신 올레인산, 리놀레이트, 리놀레산 및 올레스테아르산으로부터 제조된 이량체, 천연 지방산 혼합물로부터 제조된 이량체 및 이들 이량체의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택됨을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 에폭시화된 할로히드린이 에피클로로 히드린임을 특징으로 하는 조성물
  4. 충전제 성능을 증진시키기 위해 하기 일반식의 이량체(여기서, 이량체는 에폭시화된 할로히드린 화합물과 반응된 폴리아미노-아미드 중합체 및 폴리아민 중합체 중의 하나 이상으로 처리함으로써 양이온성으로 되어 이량체 표면에서 3급 및 4급 아민 그룹을 형성한다)인 양이온성 중합체 0.1 내지 10.0중량%를 5℃ 내지 70℃의 온도 및 10 미만의 pH에서 교반하면서 고체 함량이 1 내지 76%인 충전제 슬러리에 가함을 특징으로 하여, 양이온성 중합체로 표면처리된 제지용 충전제를 제조하는 방법.
    Figure kpo00013
    상기식에서, R은 탄수소 8이상의 알킬, 탄수소 6이상의 사이클로알킬, 아릴, 아르알킬 및 알크아릴로 이루어진 그룹 중에서 선택된 탄화수소 그룹이다.
  5. 제4항에 있어서, 슬러리에 가해질 중합체의 양이 충전제의 표면적에 직접 관련되는 방법.
  6. 하기 일반식의 이량체(여기서, 이량체는 에폭시화된 할로히드린 화합물과 반응된 폴리아미노-아미드 중합체 및 폴리아민 중합체 중의 하나 이상으로 처리함으로써 양이온성이 되어 이량체 표면에 3급 및 4급 아민 그룹을 형성한다)인 양이온성 중합체 0.1 내지 10.0중량%(충전제의 건조 중량 기준)로 표면처리한 충전제 5 내지 50중량%를 제지용 완성지료(pagermaking furnish)에 가함을 특징으로 하여, 사이즈제(sizing agent) 필요량의 감소, 시간에 따른 사이즈제 함량의 유지, 방수(water release)를 포함하여 형성된 종이 웹(paper web)의 취급 특성의 증진 ; 충전제 보유, 충전제 분포, 인장강도 및 표면 마찰계수를 포함하여 생성된 종이의 물리적 특성의 증진 및 백색도, 불투명도 및 안료 분산계수를 포함하여 생성된 종이의 광학특성의 증진 중의 하나 이상을 달성함으로써 제지공정을 증진시키는 방법.
    Figure kpo00014
    상기식에서, R은 탄수소 8이상의 알킬, 탄소수 6이상의 사이클로알킬, 아릴, 아르알킬 및 알크아릴로 이루어진 그룹 중에서 선택된 탄화수소 그룹이다.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR244372A1 (es) * 1990-04-11 1993-10-20 Hercules Inc Pretratamiento de rellenador con dimero de reteno cationico.
US5152835A (en) * 1991-05-08 1992-10-06 Engelhard Corporation Composite titania-calcined kaolin opacifying pigments and method for making and using same
CA2092955C (en) * 1992-04-06 1999-01-12 Sunil P. Dasgupta Stable blend of ketene dimer size and colloidal silica
IL113721A (en) * 1994-05-20 1999-04-11 Minerals Tech Inc Dual surface treated filler material method for its preparation and use in papermaking
SE9404201D0 (sv) * 1994-12-02 1994-12-02 Eka Nobel Ab Sizing dispersions
WO1996024721A1 (en) * 1995-02-08 1996-08-15 Diatec Environmental Company Pigment filler compositions and methods of preparation and use thereof
CA2180371A1 (en) * 1996-02-13 1997-08-14 Brian Frederic Satterfield Production of filled paper and compositions for use in this
DE19719899A1 (de) 1997-05-12 1998-11-19 Clariant Gmbh Weitgehend wasserunlösliche kationisierte Feststoffe sowie ihre Herstellung und Verwendung
DE10209448A1 (de) * 2002-03-05 2003-09-18 Basf Ag Wäßrige Anschlämmungen von feinteiligen Füllstoffen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung zur Herstellung füllstoffhaltiger Papiere
JP2006124885A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Daio Paper Corp 中性新聞用紙およびその製造方法
JP2007113155A (ja) * 2005-10-24 2007-05-10 Nippon Paper Industries Co Ltd クリア塗工印刷用紙
EP1943313A1 (de) * 2005-11-04 2008-07-16 Alpha Calcit Füllstoff Gesellschaft mbH Oberflächenmodifizierte anorganische füllstoffe und pigmente (ii)
US7964063B2 (en) 2006-08-11 2011-06-21 Georgia Tech Research Corporation Methods and compositions for papermaking
CN101611196B (zh) 2007-01-26 2011-08-31 播磨化成株式会社 造纸用添加剂及填料内添纸
CN102660150B (zh) * 2012-04-28 2014-02-26 华南理工大学 一种改性碳酸钙填料及其制备方法与在湿强纸中的应用
PL2662416T3 (pl) 2012-05-11 2015-12-31 Omya Int Ag Obróbka materiałów zawierających węglan wapnia, w celu zwiększenia zawartości wypełniacza w papierze
PL2662419T3 (pl) 2012-05-11 2015-11-30 Omya Int Ag PHCH o regulowanym ładunku
FR3001236B1 (fr) 2013-01-22 2015-06-26 Emin Leydier Composition aqueuse, pour la fabrication de supports fibreux en feuille a proprietes de resistance mecanique ameliorees, procede, utilisation, supports fibreux et articles manufactures associes
ES2672735T3 (es) 2014-11-07 2018-06-15 Omya International Ag Un proceso para la preparación de partículas de carga floculadas
SI3018175T1 (sl) 2014-11-07 2019-05-31 Omya International Ag Postopek za pripravo flokulirnih polnilnih delcev
KR102608657B1 (ko) * 2021-06-07 2023-12-05 태경산업 주식회사 탈크를 포함하는 제지의 필러용 또는 코팅용 소재 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2865743A (en) * 1957-03-11 1958-12-23 Hercules Powder Co Ltd Ketene dimer sizing composition and process for sizing paper therewith
US4240935A (en) * 1978-12-22 1980-12-23 Hercules Incorporated Ketene dimer paper sizing compositions
JPS5926595A (ja) * 1982-07-29 1984-02-10 花王株式会社 填料内添紙
JPS61204034A (ja) * 1985-03-08 1986-09-10 Kao Corp 水性分散液
GB8701491D0 (en) * 1987-01-23 1987-02-25 Ecc Int Ltd Aqueous suspensions of calcium
JPH074963B2 (ja) * 1987-11-05 1995-01-25 新王子製紙株式会社 インクジェット記録用紙
US4892590A (en) * 1988-06-03 1990-01-09 Pfizer Inc. Precipitated calcium carbonate-cationic starch binder as retention aid system for papermaking
GB8815515D0 (en) * 1988-06-29 1988-08-03 Ecc Int Ltd Pitch control

Also Published As

Publication number Publication date
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BR9100933A (pt) 1991-11-05
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FI102198B (fi) 1998-10-30
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FI911147A (fi) 1991-09-09
AU7272791A (en) 1991-10-31

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