KR100499918B1 - 종이의사이징방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 액체 반응성 사이즈의 사이징 분산액은 물에 녹아 있는 벤토나이트 또는 다른 음이온성 초미립 물질의 분산액에 순수한 액체로서 반응성 사이징을 분산시킴으로서 제조진다. 이러한 분산액은 내적 사이징에 사용될 수 있는데, 예를 들면 여기서 분산액은 외부 사이징에 사용될 수 있거나 또는 초미립 잔류 종이 제조 방법에 있어 음이온성 초미립 단계로 사용된다.

Description

종이의 사이징 방법

본 발명은 종이의 내부 사이징 또는 외부 사이징에 사용될 수 있는 사이징 조성물에 관한 것이며, 특히 이들 조성물을 이용한 사이즈된 종이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 내부 사이징 종이는 사이즈의 수성 유제를 셀룰로스 희석지료(稀釋 紙料, thin stock) 현탁액에 혼입시키고, 스크린을 통해 현택액을 배출시켜 시트를 형성한 다음, 시트를 건조시킴으로써 제조된다. 외부 사이징 종이는 일반적으로, 셀룰로스성 시트를 사이즈의 수성 유제로 코팅하고, 시트를 건조시켜 제조된다. 종종 외부 사이징 작업은 종이 생산과 결합되며, 전형적인 방법은 셀룰로스성 희석 지료를 제공하고, 희석지료 현탁액을 스크린을 통과시켜 시트를 형성하고, 종이를 건조시키고, 건조된 시트를 사이즈 분산액으로 코팅한 다음, 시트를 재건조하는 것으로 이루어진다.

비록 전통적으로 비반응성 사이즈가 이용되고 있으나, 많은 경우, 종이 안 또는 위의 모든 사이즈의 일부 또는 전체로서 반응성 사이즈를 사용하는 것이 바람하다.

반응성 사이즈는 물에 녹지 않으므로, 사용하기 전, 즉 사이즈를 희석 지료에 혼합하기 전 또는 종이 위에 코팅하기 전에 예비 분산시켜야 한다. 생성된 분산액(종종 더욱 정확하게는 유제로 언급됨)은 충분히 안정해서 사용전 부셔져야 한다. 물에서 안정한 사이즈 유제는, 일반적으로 유화 계면활성제 및/또는 양이온성 전분과 같은 양이온성 다가 전해질의 존재 하에 사이즈를 유화시켜 얻는다. 양이온성 다가 전해질, 및/또는 양이온성 유화 계면활성제의 사용은, 특히 내부 사이징에 사용될 때, 셀룰로스성 섬유에 대한 사이즈의 직접성(substantivity)을 촉진한다고 간주되고 있다.

유화 계면활성제가, 양이온성 다가 전해질 없이 단독 유화제로서 사용될 경우, 안정한 유제를 형성하기 위해 상당히 많은 양의 유화제를 넣는 것이 일반적으로 필요하며, 통상적으로 사이즈 중량을 기준으로 최대 7 내지 8 건조중량%까지 이다. 만약 양이온성 다가 전해질이 포함되어 있다면, 더 작은 양의 유화제로 충분하며, 예를 들면 2 %까지 낮아진다.

유제 형성을 촉진하기 위해 포함되는 유화 계면활성제의 양이 적은 경우에도, 작은 양 조차도 사이징 수행을 방해하는 경향이 있으므로 사이즈에서 유화 계면활성제의 양을 줄이려는 여러 시도가 있었다. 그러나 만약 그 양이 너무 많이 감소되면, 일반적으로 생성된 분산액이나 유제가 불안정하여 적당한 결과를 얻을 수 없다. 따라서, 정반대의 노력에도 불구하고, 통상적인 방법에서는 안정한 분산액 또는 유제 형성 촉진을 위해 상당한 양의 계면활성제를 사용하는 것이 항상 필요하다.

사용하기에 충분히 안정하며, 상당한 양의 유화 계면활성제를 필수적으로 포함해야만 하는 단점을 갖지 않는 사이징 조성물을 생산할 수 있다면 바람직할 것이다.

사이징 유제는 보통, 가능하게는 연장된 균질화를 이용하여, 사이즈를 물에 균질화 시켜 제조한다. 사이즈가 실온 (20℃)에서 고체인 경우, 사이즈가 용융상태인 고온에서 균질화시키는 것이 일반적이다. 사이즈 무수물은 불안정한 경향이 있으므로 일반적으로, 수행될 사이즈 무수물을 밀에서 균질화 및 유화시키는 것이 필요하다. 사이징 조성물의 생성을 단순화할 수 있고, 및 특히 무수물 또는 기타 사이즈가 밀에서 유화될때 요구되는 균질화의 양을 줄일 수 있다면 바람직하다.

무수물 사이즈는, 불행하게도, 물에서 가수분해될 수 있기 때문에, 사용 전 예비유화 및 유제 처리는 가수분해 및 사이즈로부터 비롯된 끈적임(stickies)의 형성을 일으킨다.

유제의 사용이 희석 지료에 분산액의 도입을 포함할 때, 끈적임 형성의 위험은 스크린을 오염시킬 위험과 셀룰로스성 현탁액을 다루기 위한 기구의 다른 조성물을 오염시킬 위험 때문에 바람직하지 않다.

예를 들면, 사이즈 프레스에서 시트를 제조하는 동안, 사이즈 유제를 외부 사이즈로서 적용하는 경우, 통상적으로 유제는 따뜻하게 (예를 들면, 40℃ 이상) 적용되며 과량의 유제는 재순환된다. 결국 분산된 사이즈는 연장된 기간동안 따뜻한 가수분해 조건에 노출되어 끈적임의 형성 및 기타 바람직하지 않은 가수분해가 일어날 가능성이 있다. 이와 같은 이유로, 무수물 사이즈는 사이즈 프레스에 적용하기에는 부적합하다고 간주된다.

그러므로 무수물 또는 기타 사이즈가, 유화된 사이즈의 제조 및 사용중 끈적임이 덜 형성되도록, 더 안정한 형태가 되도록 하는 것이 바람직하다.

내부 또는 외부 사이징 조성물에 의해 얻어진 사이징 성능을 개선시키기 위한 노력이 항상 있어 왔다. 몇몇 경우, 이러한 개선은 일반적인 면에서, 예를 들면 개선된 (즉, 낮아진) 코브 값을 얻음으로써 달성하는 것이 바람직하다. 다른 경우, 몇몇 특별한 용도에 관해 개선된 사이징의 수행을 얻는 것이 바람직하다. 예를 들면 외부적으로 사이즈된 종이는 흑색이 잉크젯 프린팅에 의해 생성된 복합 흑색인 잉크젯 인쇄에 사용될 수 있고, 상기 복합 흑색은 최대 광학밀도를 갖는 것이 바람직하다. 사이징 수행을 개선시킬 수 있는 것이 바람직하다.

내부적으로 또는 외부적으로 사이즈된 종이의 제조는 필수적으로 상당한 수의 공정 단계와 화학 첨가를 수반하며, 이 첨가들 중 두개를 단일 첨가로 결합하여, 첨가가 독립적으로 이루어졌을 때 얻어지는 것과 거의 동등한 결과 또는 바람직하게는 더 우수한 결과를 제공 할 수 있다면 바람직할 것이다.

사이징 조성물은 일반적으로 양이온성이며, 이것은 양이온성 사이징 조성물이 종이 기질에 대해 특히, 내부 사이즈로서 사용될 때 더욱 집적적이라고 통상적으로 가정되기 때문이다. 따라서, 통상적으로 양이온성 다가 전해질이 내부 또는 기타 사이징 조성물에 포함된다. 그러나, 사이즈의 음이온성 또는 비이온성 분산액 또는 유제의 제공을 위해, 음이온성 및 비이온성 유화 계면활성제를 사용하는 것이 알려져 있다.

EP-A-제 499,448호에서, 본 발명자들은 양이온성 보존제의 첨가에 의해 현탁액이 엉긴 후, 반응성 사이즈를 비이온성 또는 음이온성 유제의 형태로 셀룰로스 현탁액에 첨가하는, 초미립 보존 시스템(microparticulate retention system)을 사용하는 방법을 기재하였다. 이러한 방법을 수행하는 바람직한 방법중 하나는 음이온성 및/또는 비이온성 유화 계면활성제를 사용하여 사이즈를 유화시켜 무수물 사이즈 또는 기타 사이즈의 유제를 제공하고 및 분산액이 셀룰로스 현탁액에 첨가되는 지점까지 흐르도록, 벤토나이트 또는 기타 초미립 음이온성 재료의 분산액에 유제를 주입하는 것이다. 이 방법은 사이즈의 예비 유화를 필요로 한다. 또한, 이 방법은 (결과적으로 사이징 수행이 잠재적으로 감소되는) 유화 계면활성제를 필수적으로 도입하며, 끈적한 침전물의 형성과 함께 무수물 사이즈가 잠재적으로 가수분해될 가능성이 있다.

WO 제 96/17127호(본 출원서의 우선일 이후 발행)에는 반응성 사이즈의 음이온성 분산액의 사용에 관한 또 다른 내용이 기재되어 있다. 음이온성 사이즈 분산액은 반응성 사이즈(바람직하게 케톤 다이머 크기)를 물에서 유화시켜 분산액을 형성하고, 이러한 분산액을 콜로이드성 음이온 알루미늄-변형 실리카 입자의 졸과 혼합시켜 제조한다. 그러므로, 이 기술은 사이즈를 물에서 통상적으로 예비 유화시킨 다음, 유화된 사이징을 알루미늄-변형 실리카 졸과 혼합하는 것을 포함한다. 알루미늄 변형이 안정성을 개선시킨다고 명백히 알려져 있으므로, 변형되지 않은 실리카 용액은 이 방법에서 유용한 안전성을 제공하지 않는다. 생성된 현탁액은, 한 예로서, 일주일간 안정하다고 말해진다. 실시예에서, 현탁액을 셀룰로스 희석지료 용액에 첨가시킨 후, 양이온성 전분을 첨가한다. 또한, 사이징 분산액은 양이온성 중합체 첨가 전, 사이, 후, 또는 동시에 첨가되어질 수 있음이 언급되어 있다.

또한, EP-A 제 418,015호에는 음이온성 케톤 다이머 사이징 조성물이 기재되어 있다. 이들은 음이온성 분산제 또는 유화제의 존재 하에 용융 상태의 케톤 다이머 사이즈를 물에 유화시켜 제조한다. 유화된 조성물의 음이온성 전하 밀도는 음이온성 폴리아크릴아미드, 음이온성 전분 또는 콜로이드성 실리카와 같은 음이온성 조성물의 첨가에 의해 증가될 수 있다고 기재되어 있다. 넓은 의미에서, 실시예에서, 음이온성 조성물을 사용한 내부 사이징은 양이온성 조성물을 사용했을 때와 같거나 또는 어느정도 약간 열등한 결과를(유체 픽업에 의해 측정되었을 때) 제공하였다. 또한, 음이온성 전하 밀도의 증가는 성능을 향상시키기 보다는, 일반적으로 악화시킨다는 결과를 보여준다. 예를 들면, 실리카를 함유한 음이온성 조성물로 사이즈된 시트의 관련 액체 픽업은 해당하는 음이온 조성물 중 실리카가 없는 조성물(실시예 11 및 13)보다 훨씬 높다(열등하다)는 것을 나타낸다. 기타 자료(예를 들면 실시예 19) 또한 몇몇 조건하에서 열등한 결과를 나타낸다.

미국 특허 제 5,433,776 호로부터 양이온성 콜로이드 실리카를 포함하여, 유화제 및 다양한 양이온성 물질을 갖는 케톤 다이머의 유제를 형성하는 것이 알려져 있다. 이것 역시 유화제 필수적인 사용을 포함하며, 또한 양이온성 조성물을 생성한다.

많은 사용자들은 무수물 사이즈가 케톤 다이머 사이징보다 더 나은 성능을 제공한다고 생각하지만, 취급 및 가수분해의 어려움이 있다. 이와 같은 단점들을 감소시키거나 제거하는 것이 바람직하다.

내부 또는 외부 사이즈로서, 유화 계면활성제 존재에 대한 필요가 감소되며, 따라서 잠재적 사이징 특성이 개선된 반응성 사이즈가 결합할 수 있다면 바람직할 것이다. 요구되는 추가 항목의 수를 줄일 수 있도록, 공정에 사용된 또다른 추가의 일부로서, 반응성 사이즈를 내부 사이즈로서 혼합시키는 것이 바람직하다. 특히 수용성 반응 사이즈를 재순환하는 경우, 무수물 사이즈의 가수분해 위험을 감소시키고, 그것에 의해 내부 사이징과 외부 사이징 동안 끈적임 오염의 위험을 감소시키는 것이 바람직하다. 이들 목적을 제지공정 중 추가의 복잡함이 없이, 밀에서 단순 재료와 간단한 혼합장치를 사용함에 의해 달성할 수 있다면 바람직하다.

본 발명에 따르면, 본 발명자들은 순수한 액체상태의 반응성 사이즈를 물에서 음이온성 초미립 재료의 분산액으로 분산시키는 것으로 이루어지는 방법에 의해 실온에서 액체인 반응성 사이즈의 사이징 조성물을 제조하였다.

생성된 분산액은 새로운 물질이며, 실온에서 액체인 반응성 사이즈(바람직하게 ASA 또는 기타 무수물 사이즈)의 물 중의 분산액인 사이징 분산액 및 분산액을 안정화시키는 음이온성 초미립 물질을 포함한다. 따라서 분산액은 유화 계면활성제를 거의 함유하지 않거나 또는 포함하지 않는다.

또한, 본 발명은 새로운 분산액을 제공하고 및/또는 정의된 공정을 포함하는 방법으로 사이징 분산액을 형성하고, 사이징 분산액으로 종이를 사이징하는 것으로 이루어진 종이 사이징 방법을 제공한다.

본 발명은, 분산액을 셀룰로스성 희석 지료 용액에 혼합한 다음, 현탁액을 스크린을 통해 배출시켜 시트를 형성하고 및 시트를 건조시킴에 의해 종이를 내부적으로 사이즈하는 내부 사이징 방법을 포함한다.

본 발명은 또한 상기 공정으로 이루어진 방법으로 제조된 사이징 분산액을 종이 시트 위에 코팅하는 것을 포함하는 외부 사이징 방법을 포함한다.

음이온성 초미립 물질의 존재하의 사이징 분산액의 형성 결과로서, 동일한 사이즈가 음이온성 초미립 물질이 없이 동일한 물에서 분산될 때 요구되는 것보다 훨씬 적은 양의 유화제를 사용하여 유용한 사이징 분산액을 얻을 수 있다. 따라서 본 발명은 유화제의 제거 또는 감소를 허용하며, 그러므로 개선된 사이징 수행이 가능하다.

본 발명에 의해, 개선된 물리적 안정성뿐 아니라 개선된 화학적 안정성을 얻을 수 있고, 그러므로 가수분해 경향이 덜한 무수물과 기타 반응성 사이즈 분산액을 생성하는 것이 가능하다.

본 발명의 분산액은 각각 종이 제조나 종이 코팅 과정에 유리한 수행을 제공할 수 있는 두 가지 필수 요소(사이즈와 초미립자 물질)를 함유하므로, 이전에는 두 개의 분리된 첨가가 요구되었던 반면, 본 발명의 분산액은 단일 첨가에 의해 유용한 결과를 얻을 수 있다.

상기 분산액의 또다른 장점은, 그들이 유화제를 소량 함유하거나 또는 함유하지 않음에도 불구하고, 초미립 물질 대신 통상적 유화제를 사용하여 동일한 물에서 같은 사이즈를 유화할 때 요구되는 것보다, 균일화 에너지를 덜 사용하여 제조될 수 있다는 것이다.

본 발명에서 제조되고 사용되는 사이징 분산액은 사이징에 유용하도록 충분한 안정성을 가져야 한다. 그러므로 제조 및 이용 중, 분산액을 편리하게 취급할 수 있는 충분한 시간 동안, 상당한 분리나 깨어짐 없이 균일한 상태로 남아있어야 한다. 그러므로, 일반적으로 적어도 약 15분 동안은 안정해야 하며, 종종 사용 전에 30분에서 2시간, 또는 더 긴 시간동안 분산을 유지하는 것이 적절하며, 이 기간 동안 안정해야 한다. 사용 전 분산을 유지하는 것이 종종 유리하다. 그러나 분산액이 장기간(즉, 일주일 이상)의 보관 안정성을 갖는 것이 필수적인 것은 아니며, 대부분의 분산 목적을 위해, 적어도 1시간, 바람직하게는 적어도 5시간 동안 분리 또는 깨어짐에 대해 안정한 것이 적절하다.

본 발명에 사용되는 반응성 사이즈는 실온, 즉 20℃에서 액체인 것이어야 한다. 그러므로 통상적인 고용융 케톤 다이머 사이즈를 사용할 수 없으며, 대신 사이즈는 액체 케톤 다이머 사이즈 또는, 바람직하게, 액체 무수물 사이즈이다.

그러므로 사이즈는 바람직하게 올레일 케톤 다이머 사이즈와 같은 액체 케톤 다이머 사이즈 또는 어느 통상적인 무수물 사이즈가 바람직한데, 이들의 대부분 또는 모두가 상온에서 액체이기 때문이다. 바람직한 무수물 사이즈는 알케닐 숙신무수물(alkenyl succinic anhydride, 이하 "ASA") 이다.

사이즈는 실질적으로 순수하게 또는 유화 계면활성제와 혼합되어 공급될 수 있다. 본 발명의 사용을 위해, 안정한 분산액을 제조하는데 요구되는 계면활성제의 양은 일반 방법에서 요구되는 것보다 훨씬 적을 수 있다. 따라서 본 발명에서는 보통 양의 유화 계면활성제 보다 적은 양으로 공급되는 사이즈, 바람직하게는 유화 계면활성제가 없는 사이즈를 이용하는 것이 가능하다. 분산액 형성을 극대화하기 위해 첨가되도록 요구되는 계면활성제의 양은 밀 작동자에 의해 선택될 수 있다.

비록 본 발명에서, 분산액에 어느 정도의 계면활성제가 포함될 수 있으나, 계면활성제의 존재는 비용을 증가시키고, 열등한 사이징과 같은 기술적 문제를 야기시키므로, 대부분 계면활성제의 양을 제로 또는 적절하게 안정한 분산액을 얻으면서 실행할 수 있을 정도의 적은 양으로 유지한다.

실질적으로, 분산액에 혼합된 계면활성제의 양은, 일반적으로 계면활성제나 계면활성제 블렌드를 사용한 초미립 물질이 없는 안정한 유제를 형성하기 위해 요구되는 양보다 상당히 적다. 일반적으로 계면활성제의 양은, 초미립 물질이 없는 경우 동일한 물에서 사이즈의 안정한 유제를 제조하기 위해 요구되는 양의 반 이하이다. 예를 들면, 만약 상기 물에서 사이징의 안정한 유제를 형성하기 위해 계면활성제나 계면활성제 블렌드를 적어도 5 중량%(반응성 사이즈 기준) 포함하는 것이 필요하다면, 본 발명에서의 계면활성제의 양은 적어도 2% 이하이어야 한다. 따라서, 만약 계면활성제가 존재한다면, 선택된 계면활성제와 그 양은 오히려 상기 물에서, 2배, 바람직하게는 3 내지 4배 양의 상기 계면활성제로 상기 사이즈를 사용하여도 안정한 유제를 형성하지 않는다.

일반적으로 계면활성제의 총량은 사이즈 중량을 기준으로 2 중량% 이하이고, 바람직하게는 1 중량% 미만, 보통 0.5 중량% 미만이다. 최상의 결과는 계면활성제가 없을 때 얻어 진다.

만약 계면활성제가 존재한다면, 이것은 보통 비이온성 및 음이온성 계면활성제로부터 선택된다. 따라서 본 발명의 사이징 분산액은 일반적으로 음이온성이다.

전통적으로, 내부 사이징의 경우, 예를 들면 사이즈가 내부 사이즈로서 사용될 때 직물의 직접성을 개선시키기 위해 사이즈를 양이온성 다가 전해질과 결합하여 적용하는 것이 필수적이라고 간주된다. 그러나 본 발명에서 이것은 필요하지 않고 실제로 바람직하지 않을 수 있다. 그러므로 분산액은 또한 양이온성 전분이나 합성 양이온성 중합과 같은 양이온성 다가 전해질이 실질적으로 없는 것이 바람직하다. 그러므로 양이온성 다가 전해질의 양은, 비록 사소한 방해 안될 정도의 양이 혼합될 수는 있지만, 제로이며, 실제적으로는 밀 루우프의 재순환으로 인해 소량 존재할 수 있다. 그러나 이러한 물질은 최대한 피할 수 있다.

일반적으로, 만약 분산액에 반응성 사이즈용 유화제 또는 다른 첨가제가 존재한다면, 그들의 양은 초미립 물질이 없는 동일한 물에서 동일한 반응성 사이즈의, 몇시간동안 안정하다는 점에서는 안정한 유제를 제조하기에 불충분하다. 더우기, 그 양은 준-안정(semi-stable)유제를 만들기에도 부족하며, 즉 제조 초기 5분 내에 깨어진다.

본 발명자들이 순수한 액체 반응 사이즈를 물과 음이온성 미립재료에 분산시킨다고 말할 때, 이것은 본 발명자들이 액체, 비-유화 형태이며, 실질적으로 순수한, 즉 다량의 계면활성제, 물 또는 다른 희석제를 함유하지 않으며, 그 대신 일반적으로 제조 초기처럼 실질적으로 순수하며, 본 발명에 앞서, 보통 유화 계면활성제를 이용하여 물에 유화되는 사이즈를 분산시킨다는 것을 의미한다. 만약 분산액의 제조 중, 희석제나 다른 첨가제가 존재한다면, 분산액의 특성을 실질적으로 감소시키지 않는 것이 바람직하다.

본 방법은 순수한 액체 상태의 반응성 사이즈를 물의 음이온성 초미립 재료의 분산액에 분산시키는 것을 포함한다. 물의 초미립 물질 분산액은 일반적으로 미리 형성되며, 그러므로 본 발명의 바람직한 방법은, 예를 들면 재료를 물에 교반시켜 물의 초미립 재료 분산액을 형성하는 것, 및 그 후 반응성 사이즈를 생성된 분산액에 분산시키는 것을 포함한다. 그러나 본 발명은 또한 물에 초미립 물질이 분산되는 것과 반응성 사이즈가 상기 분산액으로 분산되는 것이 실제적으로 동일한 시간에 형성되는 방법을 포함한다. 그러므로, 예를 들면, 초미립 재료, 반응성 사이즈 및 물은, 물에서의 초미립 물질의 분산액과 물에서의 반응성 사이즈의 분산액이 실제적으로 동시에 형성되도록 분산장치에 독립적으로 공급된다. 본 발명은 사이즈의 물에서의 안정한 분산액을 미리 형성하는 방법을 포함하지 않는데, 이는 본 발명이 분산 안정성을 제공하기 위해 초미립 재료에 주로 의존하기 때문이다. 물과 사이즈는 (초미립 물질이 없는 경우) 분산을 형성하지 않고, 반응성 사이즈는 초미립 물질의 존재 하에서만 물에 분산하기 때문에, 당연히 순수한 반응 사이즈와 물을 단일 공급에 의해 음이온성 초미립 물질이 도입되는 분산 장치로 혼합시키는 것이 가능하다. 그러나 이것은 일반적으로 불편하고, 일반적으로 초미립 물질을 예비 분산시킨 다음 여기에 반응성 사이즈를 분산시키는 것이 더 낫다.

본 발명의 장점은, 전통적인 방법을 사용하여 물에서의 반응성 사이즈의 분산액을 만드는데 일반적으로 요구되는 정도의 균일한 에너지를 공급할 필요가 없다는 것이다. 그러므로 균일화는 요구되지 않으며, 그 대신 혼합하는 것으로 충분하다. 일반적으로, 고전단 혼합과 같은 격렬한 혼합에서, 적당히 짧은 기간(예를 들면 10분 이하이고, 종종 5 또는 2분 이하)도 만족스러운 분산을 위해 충분하다.

최종 분산액중 초미립 재료의 양은 일반적으로 분산액의 0.03 내지 10 중량% 범위, 보통 0.5 내지 2 또는 3 중량%의 범위이다. 비록 원하는 최종 함량의 초미립 재료를 갖는 초미립 분산액에 사이즈를 첨가하는 것이 바람직하지만, 최종 원하는 것보다 높은 농도의 초미립재료를 갖는 분산액에 사이즈를 넣은 다음, 생성된 분산액을 희석시킴으로써 더 나은 결과를 얻을 수 있다. 예를 들면 전형적인 사이즈를 적어도 0.5 중량%, 전형적으로 5 중량%의 초미립 재료의 분산액에 섞고, 이 분산액을 원하는 고체 함량으로 2 내지 20 배, 종종 약 10배로 희석한다.

물이 경수일 때보다 연수일 때, 유화제가 없거나 거의 없는 경우, 본 발명에 의한 만족스러운 사이징 분산액을 얻기 쉬우므로, 분산액에 사용되는 물은 상대적으로 연수가 바람직하다. 그러므로 방해 물질을 함유하는 밀 공정 물에서 분산이 이루어질 경우, 분산액 보완을 위해 다른 물이 사용될 때보다 더 많은 유화 계면활성제를 사용하는 것이 필요할 수 있다.

사용될 물을 사용 전에 이온 교환 연화시킬 수 있으나, 사이즈와 초미립 재료의 분산액을 형성하기 위해 사용된 물, 바람직하게 초미립 재료의 분산액을 형성하기 위해 사용되는 물과 이어서 여기에 반응성 사이즈가 첨가되는 물에 격리제를 포함시키는 것이 특히 바람직하다. 킬레이트화제라고도 알려진 격리제는 경수의 염, 특히 물중의 다가 금속이온과 반응한다. 격리제는 에틸렌 디아민 테트라 아세트산 또는 니트릴로 아세테트산과 같은 아미노 카르복시산 격리제가 바람직하지만, 선택적으로 칼슘, 마그네슘, 철, 및 알루미늄과 같은 2가 및 3가 금속 이온을 격리시키는데 적합하다고 알려진 통상의 인산, 히드록시 카르복실산, 또는 폴리카르복시산 격리제 중 어느 것일 수 있다.

사이즈의 양은 종이의 품질 및 요구되는 사이징 정도를 고려하여 선택될 수 있다. 보통, 사이즈의 양은 음이온성 미립 재료의 건조 중량의 0.1 내지 10 중량부, 종종 0.3 내지 3 중량부 이다. 종종 사이즈의 양은 음이온성 재료의 적어도 1.1 중량부이다. 만족할만큼 안정한 사이징 분산액을 얻기 위한 각각의 최적량은 일반적인 실험에 의해 찾을 수 있다. 전형적으로 분산액은 사이즈와 음이온성 초미립 재료를 각각 0.05 내지 2 중량%, 일반적으로 0.07 내지 0.3 또는 0.5 중량%를 함유한다.

분산액을 형성하기 위해 (및 임의로 초미립 보존제로서) 본 발명에서 사용되는 음이온성 미립재료는 초미립 보존재료로서 사용하기에 알맞는 무기 및 유기 초미립 재료로부터 선택될 수 있다. 이것은 음이온이어야 하며, 적어도 입자의 90 중량%는 일반적으로 최대 치수가 3 ㎛ 이하, 보통 1 ㎛ 이하이다.

본 발명에 사용되는 바람직한 초미립 재료는 팽윤 점토이다. 그러므로 바람직하게 초미립 재료는 몬모릴로나이트(montmorillonite) 또는 스멕타이트(smectite) 팽윤 점토이다. 이것은 보통 벤토나이트로 불리우는 팽윤 점토의 한 형태이다. 그러므로 본 발명의 사이즈 분산액에 혼합되기에 유용한 초미립 물질은 벤토나이트의 일종이거나 통상적으로 종이 제조에 사용되는 기타의 팽윤 점토중 하나, 예를 들면 유럽 특허 제235,893호 및 유럽 특허 제 335,575호에 기재된 초미립보존 제지공정에 사용되는 Hydrocol(상표명) 일 수 있다. 이와 같은 재료는 사용시, 최대 크기가 1 ㎛ 미만, 예를 들면 약 0.5 ㎛ 이하인 플레이톨릿(platelet) 또는 기타 구조물로 분리될 것이다. 최소 크기는 0.001 ㎛ (1 nm) 또는 그 이하일 수 있다.

팽윤 진흙은 노출된 칼슘, 마그네슘 또는 기타 다가 금속이온의 일부 또는 전체가 나트륨, 칼륨 또는 기타 적당한 이온들로 대체되기 위해, 사용 전에 통상적인 방법으로 활성화되는 것이 바람직하다. 그러므로 본 발명에서 사용하기에 바람직한 초미립 재료는 통상적으로 Hydrocol 또는 기타 제지 공정에서 사용되는 형태의 활성화된 벤토나이트이다.

팽윤 진흙 대신, 초미립 합성 실리카 화합물을 사용할 수 있다. 이러한 형태의 바람직한 재료는 미국특허 제 4,927,498호, 미국특허 제 4,954,220호, 미국특허 제 5,176,891호 및 미국특허 제5,279,807호에 기재된 폴리실릭산 마이크로겔, 폴리실리케이트 마이크로겔 및 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔이며 제지분야의 용도를 위해 듀폰과 얼라이드 콜로이드사의 상표명 Particol로 시판된다. 마이크로겔은 전형적으로 1200 내지 1700 m²/g 또는 그 이상의 표면적을 갖는다.

이와 같은 마이크로겔 대신, 200 내지 800 m²/g 범위의 표면적을 갖는 실리카 미립이 있는 실리카 용액을 사용하는 것이 가능하다. 실리카 용액을 초미립 보존제로 사용하는 방법이 미국 특허 제 4,388,150호 및 WO 86/05826에 기재되어 있으며, 컴포실이라는 상품명으로 시판되며, 실리카 용액을 사용한 다른 방법은 유럽 특허 제 308,752호에 기재되어 있고 상품명 포지텍으로 시판된다.

비록 무기 초미립 재료, 특히 팽윤 점토 또는 200 내지 1700 m²/g, 또는 그이상의 표면적을 갖는 규산질 재료를 사용하는 것 바람직하지만, 유기 초미립 중합체 재료가 또한 초미립 물질로써 잠재적으로 사용될 수 있는데, 예를 들면 미국특허 제 5,167,766호, 및 미국특허 제 5,274,055호에 기재된 물질 및 상품명 폴리프렉스로 시판되는 초미립 보존 방법에 사용되는 물질이 있다. 유기 중합체의 평균크기는 1 ㎛ 이하, 종종 0.5 ㎛ 이하이다.

분산액은 내부 사이징에 사용될 수 있고, 이 때 종이가 외부 사이징으로 주어지는지, 만약 그렇다면, 이것이 반응성 사이징인가 또는 비반응성 사이즈인가의 여부는 선택사항이다.

분산액이 내부 사이징에 사용되는 경우, 희석 지료에 첨가된 사이징 분산액은 보통 정의된 방법으로 형성된 재료이므로, 보통 양이온성 다가 전해질, 계면활성제 또는 다른 첨가제, 및 상기한 모든 것이 실질적으로 거의 존재하지 않는다.

사이징 분산액이 외부 사이징에 사용되는 경우, 종이는 종종 또한 내부적으로 사이즈되며, 내부 사이징이 반응성 사이즈로 되는가 또는 비반응성 사이즈로 되는가는 선택적이다. 사이징 분산액은 외부 사이징 분산액으로 사용되기 전 다른 성분들과 섞이는데, 예를 들면 점도 변형제, 코팅 보조제, 결합제 및 분산액이 사용되는 특별한 코팅 조작에 통상적인 기타 재료등이다. 물론 이러한 물질은 분산액의 불안정화를 피하도록 선택되어야 한다.

사이징 분산액이 내부 사이즈에 사용되는 경우, 이것은 어느 편리한 지점에서 희석 지료에 혼합될 수 있으므로 나중에 희석되는 농축지료에 혼합될 수도 있다. 일반적으로는 희석 지료에 첨가된다.

바람직하게, 내부 사이즈된 종이는 분산액이 초미립 보존재료의 일부 또는 전체를 제공하는 초미립 보존방법으로 만들어진다. 초미립 보존 방법은, 잘 알려진 바와 같이, 보존제의 첨가에 의해 형성된 플록을 분해시키기 위해 충분히 전단시킨 후, 일반적으로 중합체성 보존제를 희석지료에 혼합한 다음, 초미립 보존 재료를 희석지료에 혼합하는 것으로 이루어진다. 그러므로 사이즈 분산액은 위에 언급된 또는 위에 주어진 특허에 기재된 어느 초미립 보존 방법에도 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 바람직한 방법은 초미립 보존 방법에 의해 내부 사이징된 종이를 제조하는 것이며, 이것은 셀룰로스 희석 지료에 중합체성 보존제를 혼합시킨 다음, 반응성 사이즈와 음이온성 초미립 재료의 수성 분산액을 현탁액에 혼합시킴에 의해 이러한 초미립 재료가 초미립 보존 재료로서 작용하며, 그 후 현탁액을 배출시키는 것으로 이루어진다.

특히, 셀룰로스성 현탁액으로부터 사이즈된 종이를 만들기 위한 본 발명의 바람직한 방법은 폴리머성 보존제와 초미립 음이온성 물질로 이루어진 초미립 보존장치를 사용하며, 상기 방법은 중합체성 보존제를 함유하는 셀룰로스성 현탁액을 제공하고, 이어서 조성수에 있고 초미립 음이온성 물질과 수불용성인 액체 반응 사이즈를 함유하는 분산액을 현탁액에 혼합시키고, 시트를 형성하도록 현탁액을 배출하고 및 시트를 건조시키는 것으로 이루어지며, 본 방법에서 물의 분산액은 초미립 물질 및 반응성 사이즈를 포함하며, 반응성 사이즈용 유화 첨가제는 실질적으로 존재하지 않는다.

이러한 방법에서, 분산액은 요구되는 모든 초미립 물질을 제공할 수 있거나, 또는 추가의 초미립 보존 물질이 동시에 또는 순차적으로 첨가될 수 있다.

바람직한 방법에서, 중합체성 보존제가 희석 지료에 첨가되고, 이어서 희석지료는 격렬한 요동 또는 고전단 혼합되고, 분산액 및 임의의 다른 음이온성 초미립 물질이, 고전단의 마지막 순간 이후, 즉 헤드 박스(head box)에서 또는 바로 앞에서 첨가된다. 비록 이 방법에서 중합체성 보존제가 단일 첨가에 의해 첨가될 수도 있지만, 종종 2 이상의 다른 중합체가 초미립 재료에 앞서 첨가된다. 예를 들면 양이온성 응고제가 우선적으로 첨가된 다음, 중합체성 보존제가 첨가될 수 있다. 응고제는 백반 또는 기타 다전하 금속 무기물 응고제와 같은 무기물이거나, 또는 저분자량, 높은 전하를 갖는 양이온성 중합체일 수 있다.

이들 방법에서, 보존제는 종종 양이온성이지만 음이온성 또는 비이온성 (및 양쪽성)일 수 있다.

만약 방법에서 초미립자들이 분리 첨가되면, 사용된 초미립 재료는 분산액에서 사용된 초미립 재료와 같거나 또는 다를 수 있다. 대부분의 경우는 같다.

본 발명의 구현예에서, 내부 사이징의 제공 및 초미립 보존의 제공 모두에 동일한 첨가가 사용된다는 것은 상당한 장점이다. 더욱이 몇몇 경우, 사이즈 존재로 인해 초미립 보존이 개선될 수 있고, 유화제가 실질적으로 없을 때 사이징 분산액을 형성할 수 있는 능력은 개선된 사이징 성능을 얻을 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명의 사이징 분산액은 보존 시스템에 의존하는 다른 방법과 같은, 다양한 기타 제지 방법에서 희석 지료(또는 농축 지료)와 혼합될 수 있다.

예를 들면, 이것은 중합체성 보존제보다 먼저 첨가될 수 있다. 그러므로 본 발명의 다른 바람직한 방법에서 사이징 분산액은 희석 지료(또는 농축 지료)에 첨가되며, 중합체성 보존제(종종 양이온성)는 순차적으로, 예를 들면 고전단의 마지막 지점 또는 그 이후 첨가된다. 그러므로 사이징 분산액은 센트스크린 전에 첨가될 수 있고, 보존제는 센트스크린 후에, 예를 들면 헤드 박스에서 또는 그 통로에서 첨가될 수 있다.

다른 방법에서, 분산액이 벤토나이트 또는 다른 초미립 물질의 알려진 용도 대신 첨가될 수 있다. 예를 들면, 사이징 분산액은, 실제적으로 비이온성 중합체 보존제 또는 양이온성 중합체 보존제 또는 음이온성 중합체 보존제가 순차적으로 첨가되는 희석 지료나 농축 지료의 예비 처리에 사용되는 초미립 물질 또는 벤토나이트의 일부 또는 전체의 대체물로서 첨가될 수 있다.

이것은 시료가 비교적 더럽고 중합체가 바람직하게 이온성이 낮을 때, 즉 비록 높은 양이온성 (또는 음이온성) 중합체가 사용될 수 있다 하더라도 이온성 단량체가 0 내지 10 중량% 및 비이온성 단량체 90 내지 100 중량% 일 때 의미가 있다.

보존제의 사용을 포함하는 본 발명의 상기한 모든 방법에서, 보존제는 양이온성 전분일 수 있지만, 전형적으로 고유 점도(Intrinsic Viscosity, 이하 "IV"라함)가 4dl/g 이상인 합성 고분자 중합체가 바람직하다. 여기서 IV 값은 pH 7로 완충된 1N 염화나트륨에서 20 ℃에서 서스펜디드 레벨 점도계로 측정된다. IV는 일반적으로 6 또는 8 dl/g 이상이다. 중합체가 양이온성 일 때, IV는 전형적으로 8 내지 18 dl/g이지만 중합체가 비이온성 또는 음이온성일 때, IV는 전형적으로 10 내지 30 dl/g이다.

중합성 보존제가 실질적으로 비이온성일 때, 이것은 산화폴리에틸렌일 수 있지만, 보통 보존제는 에틸렌성 불포화 단량체로부터 형성된 중합체이다.

중합성 보존제는 보통 실질적으로 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 또는 단량체 혼합체의 중합반응에 의해 형성된 수용성 중합체이다. 중합체는 음이온성, 비이온성, 양이온성(양쪽성을 포함하여)일 수 있고, 통상의 기준에 따라 선택될 것이다.

적당한 비이온성 단량체에는 아크릴아미드가 포함된다. 적당한 양이온성 단량체에는 디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드 및 디알킬아미노알킬 (메트)-아크릴레이트 및 -아크릴아미드(일반적으로 제 4 암모늄 또는 산부가염으로서)를 포함한다. 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 제 4 암모늄염이 종종 특히 바람직하다. 적당한 음이온성 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴아미도-메틸프로판 술폰산 및 기타 카르복실 및 술폰 단량체를 포함한다.

바람직한 음이온성 및 양이온성 중합체는 일반적으로 2 내지 70 (종종 5 내지 50) 중량%의 이온성 단량체 및 97 내지 30 중량% 아크릴아미드 또는 다른 비이온성 단량체의 공중합체이다.

고분자량 중합체는, 예를 들면 유럽특허 제202,780호에 기재되어 있듯이 분지 또는 약간 가교된 것일 수 있다.

본 방법이 낮은 분자량, 높은 전하 밀도, 중합체의 사용을 포함할 때, 이것은 보통 순환하는 양이온기 동종중합체, 또는 80 중량% 이상의 양이온성 단량체와 0 내지 20 중량%의 아크릴아미드 또는 다른 비이온성 단량체의 공중합체이다. 양이온기는 상기한 양이온성 단량체중 어느 것으로부터 유도될 수 있다. 선택적으로, 저분자량 양이온성 중합체는 디시안디아미드 중합체, 폴리아민 또는 폴리에틸렌 이민 등의 축합 중합체일 수 있다. (명반 등의) 무기 응고제가 사용될 수 있다.

본 발명의 사이징 분산액은 또한 보존 시스템이 페놀 술폰 수지와 산화폴리에틸렌으로 이루어지는 방법에 사용될 수 있다. 이들 방법에서, 사이징 분산액은 공정 중 어느 단계에도 첨가될 수 있고, 따라서 산화 폴리에틸렌의 첨가 이전 또는 이후에 첨가될 수 있지만, 대개는 페놀술폰수지의 첨가 후 첨가된다. 이 형태의 적당한 방법이 유럽특허 제 693,146호에 기재되어 있다.

본 발명을 적용할 수 있는 기타 적당한 제지방법이, 예를 들면 유럽특허 제 235,893호, 미국특허 제 4,927,498호, 미국특허 제 4,954,220호, 미국특허 제 5,176,891호, 미국특허 제 5,279,807호, 미국특허 제 5,167,766호, 미국특허 제 5,274,055호 및 유럽특허 제 608,986호(본 명세서에 언급된 특허를 포함)에 기재되어 있다.

셀룰로스 현탁액은 사이즈된 종이를 제조하기에 적합한 어떠한 현탁액일 수 있다. 이것은 재생지를 포함할 수 있다. 이것은 충전되지 않거나 또는 충전될 수 있으므로, 통상의 어느 충전제를 함유할 수 있다. 본 발명은 현탁액이 적어도 10%, 예를 들면 최대 50 % 까지의 충전제를 함유할 때 특히 의미가 있다.

현탁액의 제조와 제지 방법의 세부사항은 설명된 현탁액의 형성에서 내부 및/또는 외부 사이즈의 혼합을 제외하고는 통상적일 수 있다. 상기 특허 명세서들에 나타낸 바와 같이, 기재된 방법중 몇몇은, 예를 들면 백수(white water)의 연장된 재생 및/또는 25 % 이상의 기계적 또는 반(semi)-기계적 펄프 및/또는 탈잉크된 펄프의 사용 결과로서 현탁액이 더러울 때 특히 의미가 있다.

사용되는 보존 중합체의 양은 통상의 사용량 내에서 선택되며 일반적으로, 종이의 건조중량에 기초하여 0.01 내지 0.5 중량%, 종종 0.03 내지 0.1 중량%이다. 보존 방법이 초미립 보존 방법일 때, 초미립 물질의 양은 대개는 종이의 건조중량에 기초하여 0.03 내지 3 중량%이다.

따라서, 바람직한 방법에서, 종이의 건조 중량 1톤당 100g 이상의 중합체 및 300g 이상의 벤토나이트 또는 다른 초미립 물질이 첨가된다.

본 발명이 외부적으로 사이징되는 종이 제조에 적용될 때, 분산액은 사이징 조성물로서 예비성형된 종이에 도포될 수 있다. 그러므로, 종이는 통상의 방법으로 제조되고 권취될 수 있으며 그 후, 임의로 기타의 첨가제를 함유하는, 본 발명의 사이징 현탁액으로 코팅될 수 있다.

본 발명은 또한 외부 사이징이 전체 종이 제조 방법의 일부인 방법을 포함하며, 이 경우에 사이즈된 종이는 폴리머 보존제를 셀룰로스 희석 지료에 혼입하고, 희석 지료를 배출하여 시트를 형성하고, 시트를 건조하고, 상기 수성 현탁액을 건조된 시트에 적용하고, 시트를 재건조하는 것으로 이루어진 방법에 의해 제조된다.

따라서 사이즈 분산액은 제지공정 중, 통상적인 위치에서 통상적인 방법으로 첨가될 수 있다. 실질적으로 종이는, 현탁액이 헤드 박스에 의해 스크린에 공급 되고, 눌려져 탈수되고, 건조기를 통해 통과되는, 제지 기계장치를 사용하여 제조된다. 그러므로 제지 기계장치는 일반적으로 사이즈 프레스를 포함하며, 분산액은 사이즈 프레스에 적용되는 것이 바람직하며 과량의 분산액은 회수되고 재순환된다. 그러므로 본 발명은 과량의 분산액이 따뜻하게, 예를 들면 40℃ 이상의 온도로, 시트에 도포되며 과량의 분산액은 회수되고 재순환되는 공정을 포함한다.

일반적인 제조방법은 과량의 사이징 조성물이 재순환되면서 연속적으로 수행되기 때문에, 사이징 조성물이 장기간 고온에서 유지된다. 이 온도는 보통 적어도 50 ℃이고 최대 70 내지 80 ℃ 일 수 있으며, 보통 약 60 ℃이다. 본 발명 이전에, 이와 같은 조건은 무수물 사이즈의 가수분해 및 그 결과로 끈적임의 형성을 증가시키는 경향이 있었으나, 본 발명에서는 이러한 바람직하지 않은 끈적임 형성은 감소되거나 회피되었다. 그러므로, 최초로, 사이징 프레스에서 끈적임의 중요한 형성 및 다른 사이징 프레스 조건의 변형이 없이, ASA나 무수물 사이즈를 사용하는 것이 가능하다.

외부 사이즈 조성물은, 이후 건조되어질 습식 시트에 도포될 수 있으나, 시트는 일반적으로 본 발명의 사이즈 분산액을 도포하기 전에 완전 또는 부분적으로 건조된다. 그러므로, 제지 기계장치에서 종이가 제조되는 동안 외부 사이징이 수행되는 경우, 시트는 표면 사이징을 위해 본 발명의 사이즈 분산액이 도포되기 전, 주변 습도 함량 이하, 함량으로 또는 함량 가까이 건조된다. 전형적으로 본 방법은 스크린을 통한 희석 시료의 배출, 압축, 전체 또는 부분적인 건조, 분산액의 도포 및 그 후의 재건조로 이루어져 있다.

본 발명의 사이징 분산액이 외부 사이징에 사용될 경우, 종이는 희석 지료에 반응성 또는 비반응성 사이즈를 혼합시킴으로써 내부 사이즈될 것이다. 그러므로 미반응 또는 기타 사이즈가 희석 지료 (선택적으로 농축 지료를 포함하는데, 이것으로부터 희석 지료가 형성된다)에 통상적인 방법으로 혼입될 것이며, 또는 내부 사이징이 본 발명에 따라 실행될 것이다.

외부 사이징될 종이는 어느 통상적인 방법으로 형성될 수 있다. 그러므로 일반적으로 보존 시스템을 사용하여 제조된다. 그러므로 전체적인 방법은 중합체 보존제를 셀룰로스 희석지료에 혼합하고, 시트를 건조시키고, 수용성 분산액을 시트에 도포하며 및 시트를 재건조하는 것으로 이루어진다. 중합체 보존제는 보존촉진을 위해 첨가된 유일한 재료일 수 있으며, 또는 복수의 재료들이 보존 시스템으로서 사용될 수 있다. 예를 들면 보존 시스템은 상기와 같이 초미립 시스템일 수 있다. 만약 그렇다면, 사용된 초미립 보존 물질은 시트에 도포되는 분산액에 존재하는 초미립 물질과 같거나 다를 수 있다. 보통 이것은 같다. 그러므로, 벤토나이트 또는 다른 팽윤 점토는 초미립 보존 시스템의 일부로서 및 외적 사이징 분산액을 위한 초미립 재료로서 사용된다.

외부 사이즈되는 종이를 제조하는 시스템은 초미립 보존 시스템을 사용하는 대신 단일 중합체성 보존 중합체 또는 반대이온 중합체로 이루어진 복수 용량 시스템으로 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 방법은 양이온성 중합체 보존제, 및 그 후의 음이온성 중합체 보존제 또는 기타 음이온성 유기 중합체의 첨가를 포함할 수 있다. 필요하다면, 보존 공정은 예를 들면 벤토나이트 또는 기타 초미립 재료 또는 저분자량 양이온성 중합체 또는 무기 응고제로의 예비 처리를 포함할 수 있다. 이들 공정 중 어떤 것이라도 본 발명의 내부 사이징 방법에, 예를 들면 상기와 같이, 사용될 수 있다.

외부 사이징에 사용되는 본 발명의 사이징 분산액중 ASA 또는 기타 사이즈의 양은 내부 사이징에 관한 상기 범위와 동일한 범위이며, 조성물의 전체 중량을 기준으로 전형적으로 사이즈 0.05 내지 5중량% 및 미립물질 0.05 내지 10 중량% 이다. 표면 사이징에 의해 제공된 총 건조 코팅 중량, 즉 사이즈 및 미립재료와 포함되는 다른 재료의 건조 중량은 일반적으로 0.07g/m² 내지 65g/m² 범위이다.

비록 일반적으로 내부 사이즈되는 시스템의 경우, 분산액이 다가 전해질 또는 다른 첨가제를 갖지 않는 것이 바람직하지만, 본 발명의 바람직한 외부 사이징 조성물은 통상적인 사이징 성분들, 및 특히 통상적 사이징 결합제를 포함할 수 있다. 그러므로, 비록 본 발명의 사이징 분산액이 계면활성제가 없거나 거의 없는 상황에서 이루어져도, 전분과 같은 결합제 또는 기타 적당한 중합체가 포함될 수 있다. 전분은 젤라틴화될 수 있고, 예를 들면 비변형 또는 변형 양이온 전분 일 수 있다. 반응성 사이즈에 대한 전분의 건조중량은 5:1 내지 40:1의 범위, 즉 사이징이 사이즈 프레스에 통상적으로 적용될 때 전분과 사이즈의 일반적인 비율에 따른다. 최적의 양은 기타 조건, 예를 들면 시트가(있다면) 이미 내적으로 사이징된 정도에 의존한다. 외부 사이징 코팅에 적용된 전분 또는 기타 결합제의 양은 보통 0 내지 40g/m²의 범위이다.

결합제, 점성화제 또는 기타 첨가제가 포함되어질 경우 이들은 상기와 같이 실질적으로 첨가제 없이 제조된 후, 본 발명의 사이징 분산액에 혼합된다.

내부 또는 외부 사이징 후에 적용되는 건조는, 아마도 분산액중에서 결합되어 있는 초미립재료로부터 사이즈가 분리되고 및 주변 종이 섬유로 이동한 결과로서, 본 발명의 사이징 성공에 기여할 것이다. 건조는 통상적인 온도에서 수행될 수 있다.

외부 사이징에 사이징 분산액을 사용하는 장점은, ASA 사이징의 지나친 불안정성 때문에 이전에 금기시 되었던 방법에서 ASA를 사용하여 외부적으로 사이징할 수 있는 능력을 포함한다. 얻어진 특정 사이징 이익(예를 들면 잉크젯 프린팅을 위한 복합 흑색 사이징의 결정) 및 외부 사이즈 코팅에 벤토나이트 또는 기타 초미립 코팅을 갖는 이익으로부터 다른 장점이 발생된다. 이것은 코팅에 바람직한 특성을 제공하며, 본 발명에 의해, 이것과 ASA 또는 다른 액체 사이즈의 혼합의 장점 모두를 얻을 수 있다.

최적의 결과를 위해, 초미립 물질이 분산액에 형성된 사이즈 미립체의 노출 표면과 밀접하게 반응하는 것이 바람직하다. 예를 들면 연수의 존재하에 이루어진 본 발명의 바람직한 조성물의 사진적 검사(무수물 사이징 및 벤토나이트 또는 다른 팽윤 점토 이용)는 다수 또는 거의 모든 사이즈 미립의 표면이 팽윤 점토의 플레이트렛에 의해 덮여 있거나 외관상 결합되어 있음을 나타낸다. 그러나 덜 만족스런 조성물에는 (단지 부분적으로 안정하고 경수에서 만들어지고 경도를 보상하기 위해 부적절한 유화제를 사용한 경우) 외견상, 이러한 노출된 표면과 초미립 물질 사이에 결합이 안된, 사이즈 미립자의 노출 표면이 상당히 많다.

기전(mechanism)과 관련없이, 본 발명자들은 사이즈와 초미립 재료간에 밀접한 상호작용이 있으며, 그 결과 유기 용매로 분산액을 단순 추출하면, 분산액에서 사이즈를 추출하지 못하거나 기껏해야 단지 작은 부분밖에 추출할 수 없다는 것을 발견하였다.

바람직한 초미립 재료는, 본 발명의 방법에서, 초미립 재료와 사이즈 사이의 밀접한 결합에 대한 사진(광학 현미경 이용) 검사 하에 나타날 수 있다. 이러한 관련이 (아마 사이즈 미립자의 표면에서 부분적으로 가수분해된 기와의)이온 상호작용에 의한 것인지 또는 다른 물리적 상호작용에 의한 것인지는 확실하지 않다.

다음은 실시예이다.

실시예 1

EP-A-235,893호에 기재된 하이드로콜 방법(Hydrocol process)에 따라 적절한 양(일반적으로 300 내지 800 g/t)의 6dl/g 이상의 IV를 갖는 수성 양이온 중합체 보존제를 혼합하고 이어서 일반적인 종이-제조 장치에서 전단혼합하고 이어서 활성화된 벤토나이트의 수성 분산액을 첨가하여 제지를 제조하였다. 종이의 건조 중량은 약 165 g/m² 였다.

안정한 유제를 만들기 위해, ASA 사이즈를 5 %(사이즈 기준)의 유화제의 존재하에 경수에서 유화시켰다. 이것을 투여량 2 kg/t(최종 종이 기준)으로 벤토나이트 분산액에 첨가하였다. 조성수가 강한 경수인 경우, 최종 종이의 코브(Cobb) 값은 35 이었고, 조성수가 연수일 경우의 코브 값은 30이었다.

벤토나이트 현탁액로 직접 균일화된 1%의 계면활성제를 함유하는 순수한 사이즈를 이용해서 본 방법을 반복했을 때, 해당하는 코브 값은 30 및 27 이었다. 경수 또는 연수에서 벤토나이트가 없는 경우 이러한 양의 유화제를 함유하는 ASA 사이즈로부터 안정한 유제를 형성하는 것은 불가능하다. 감소된 코브 값은, 물에서 사이즈의 안정한 유제를 형성하기 위해 요구되는 것보다 소량의 유화제로, 경수 또는 연수에서의 수행하는 본 발명의 방법의 이점을 보여준다.

본 방법을 계면활성제가 전혀 없이, ASA 사이즈를 사용하여 반복한 경우, 경수에서 초미립 물질과 사이즈의 적절하게 안정한 분산액을 얻는 것은 어려웠으나, 연수에서는 안정한 분산액이 형성되었고 최종 종이의 코브 값은 26이었다. 이것은 유화 계면활성제 없이 본 방법을 실행함에 의해 얻어지는 추가의 장점을 증명한다.

이것은, 비록 5%의 유화제 존재 하에 만족스런 분산액을 얻을 수 있으나, 가장 우수한 결과는 계면활성제의 양이 적거나 없는 경우에 얻어진다는 것을 증명한다.

실시예 2

순수한 (유화제 또는 다른 첨가제가 없는) ASA 0.65 중량부를 99 중량부의 물에서 활성화된 벤토나이트의 분산액 1 중량부에 혼합하였다. 벤토나이트 분산액의 물이 경수일 경우, 생성된 분산액은 유성 경향을 갖는 것으로 보인다. 벤토나이트 분산액의 물이 연수일 경우, 생성된 분산액은 덜 유성인 것으로 보인다. 벤토나이트를 분산하기 전, 벤토나이트 분산액의 물에 0.2 중량부의 EDTA 나트륨 염을 첨가한 경우, ASA 사이즈를 함유하는 생성된 분산액은 매우 균일하고 안정한 것으로 보이며, 내부 사이즈 또는 외부 사이즈 모두에 있어 개선된 사이징 성능을 제공하였다.

각각의 이들 실험에서, 혼합은 실버슨 혼합기를 이용하여 몇초동안 균일화시키는 방법으로 수행되었다.

실시예 3

본 실시예는 본 발명의 분산액을 ASA를 사용하여 제조하고 1%의 계면활성제를 직접 BMA 콜로이드성 실리카 수용액 분산액에 균일화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 유사하다. 코브 값은 다음과 같다.

실시예 4

실시예 1의 방법을 벤토나이트 슬러리에 4%로 유화된 순수한 ASA를 사용하여 반복하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타내었다.

실시예 5

순수한 ASA를 실시예 1과 같이 수성 벤토나이트에 분산시켰다.

방법 A에서는 사이징 분산액을 물-기재 셀룰로스 지료에 혼합시킨 다음, 4역전(inversion) 후에 실질적 비이온성 중합체에 혼합시켰다. 방법 B에서는 중합체 보존제를 첨가하고, 시스템을 전단한 후, 사이징 분산액을 첨가하고 4 역전을 이용하여 혼합하였다. 방법 C에서는 사이징 분산액을 첨가하였고 4 역전으로 혼합하였지만, 보존제는 첨가하지 않았다.

그 결과를 표 3에 나타내었다.

실시예 6

본 실시예, 및 기타 벤토나이트 실시예에서, 벤토나이트 슬러리를 1200 rpm에서 실버슨 고전단 혼합기를 이용하여 전단한 후, 여기에 ASA를 주입하고, 약 30초동안 계속 전단하였다.

본 발명은 계면활성제와 또는 계면활성제 없이 형성된 이와 같은 분산액을 사용하여 실시예 1의 방법으로 실시하였다. 방법 C에서는, 순수한 ASA를 계면활성제가 없는 사이징 조성물에 분산시켰다. 방법 D에서는, 1%의 계면활성제 존재 하에 분산되었다. 그 결과는 표 4에 나타내었다.

실시예 7

본 방법에서 탈미네랄수를 이용하여 5% 배치의 벤토나이트 분산액을 제조하였고 그 후 순수한 ASA를 상기와 같이 유화제 없이 전단혼합하였다.

페놀술폰수지 100g/t를 폐지료에 혼합하고, 이어서 폴리에틸렌 산화물 100g/t 및, 이어서 ASA 벤토나이트 사이징 분산액에 혼합하였다.

그 결과를 표 5에 나타내었다.

실시예 8

물 중의 0.1% 벤토나이트 슬러리 100ml를 실버슨 유화제를 이용하여 전단하였다. 5초 후에, 1ml의 순수한 ASA 사이즈를 첨가하고 생성된 분산액을 추가로 30초 동안 전단하였다.

K 바(bar) no.7을 이용하여 코팅되지 않은 60초 코브 값이 200 gsm 이상을 갖는 선형보드에 상기 분산액을 코팅하였다. 처리된 선형보드를 60 ℃ 에서 4분 동안 회전 글레이징 건조기에서 건조시켰다. 시트를 추가로 110℃ 에서 30 분 동안 오븐에서 건조시켰다. 철야 조절 후, 60초 코브 값은 20.0 gsm이었다.

실시예 9

미리 내부적으로 사이즈된 흰색 인쇄/필기용 종이에 실질적으로 직접 코팅된 사이징 분산액을 형성하기 위해, 순수한 ASA를 다양한 양의 벤토나이트를 함유하는 물에 유화시켰다. 본 발명의 ASA 사이징 분산액에 의한 코팅은 잉크젯 프린팅용 기질을 제공하기 위한 외부적 사이징이다. 이것은 그 후 표준 휴렛패커드 복합 흑색 평가되었고 각각의 조성물에 대해 최저 광학 밀도를 기록하였다. 그 결과를 표 6에 나타내었다.

모든 실시예에서 최상의 사이징 결과는 최저 코브 값에 의해 증명되었으며, 표 6에서, 최고 코팅 품질은 최고 광학 밀도 값에 의해 나타났다는 것을 알 수 있다.

그러므로 다양한 실시예는 본 발명의 사이징 장점을 증명하며, 이들 장점은 계면활성제가 생략되었을 때 최대였다.

Claims (22)

1. 순수한 액체인 반응성 사이즈를 음이온성 초미립 재료의 물분산액에 분산시키는 것으로 이루어지는, 실온에서 액체인 반응성 사이즈의 사이징 분산액을 제조하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 사이즈가 반응성 무수 사이즈인 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 음이온성 초미립 재료가 팽윤 점토, 실리카, 폴리실리스산, 폴리실리케이트 마이크로겔 또는 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔로부터 선택되는 것인 방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 초미립 재료가 벤토나이트인 방법.
5. 제 1항에 있어서, 물이 연수인 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 분산액이 양이온성 재료 없이 형성되는 것인 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 분산액이 양이온성 다가전해질 및 계면활성제로부터 선택되는 첨가제 없이 형성되는 것인 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 분산액이 (반응성 사이즈의 중량 기준으로) 2 중량% 이하의 계면활성제 존재하에서 형성되는 방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 분산액이 1 중량% 이하의 계면활성제 존재하에서 형성되며, 상기 계면활성제는 비이온성 및 음이온성 계면활성제로부터 선택되는 것인 방법.
10. 제 1항에 있어서, 음이온성 초미립 재료의 분산액을 제공하고 그리고 그 다음 상기 분산액에 사이즈를 넣어 교반하는 것으로 이루어지는 방법.
11. 제 1항에 있어서, 물이 이온 교환 처리로 연화되고 분산액이 은폐제의 존재하에 형성되는 것인 방법.
12. 실온에서 액체인 반응성 사이즈 및 분산액을 안정화시키는 음이온성 초미립 물질의 수중 분산액으로 이루어지는 사이징 분산액으로, 상기 분산액은 양이온성 다가 전해질이 없으며, 그리고 계면활성제를 2 % 이하로 함유하는 사이징 분산액.
13. 제 12항에 따른 사이징 분산액을 제공하기 위하여 제 1항에 따른 방법에 의해 사이징 분산액을 형성하고, 그리고 상기 사이징 분산액으로 종이를 사이징하는 것으로 이루어지는 종이의 사이징 방법.
14. 제 13항에 있어서, 분산액을 셀룰로스 희석 지료 현탁액에 혼합시키고, 이어서 시트를 형성하기 위해 현탁액을 스크린을 통해 배수시키고, 시트를 건조함에 의해, 종이가 내부적으로 사이징되는 방법.
15. 제 14항에 있어서, 셀룰로스성 희석 지료에 중합체성 보존제를 넣고, 그 후 반응성 사이즈와 음이온성 초미립 재료의 수성 분산액을 초미립 보존 재료인 희석 지료에 혼합하고, 그리고 현탁액을 배수시키는 것으로 이루어지는 방법.
16. 제 15항에 있어서, 셀룰로스성 희석 지료에 혼합된 분산액이 제 7항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 따른 방법으로 제조되었거나, 또는 제 12항에 따른 분산액이며, 그리고 양이온성 다가 전해질 또는 계면활성제로부터 선택된 첨가제가 없는 것인 방법.
17. 제 14항에 있어서, 중합체성 보존제와 초미립 음이온성 재료로 이루어진 초미립 보존 시스템을 사용하여 셀룰로스성 현탁액으로부터 사이즈된 종이를 만들기 위한 공정으로, 상기 공정은 중합체성 보존제를 함유하는 셀룰로스 현탁액을 제공하고, 그 다음 초미립자 음이온 재료를 함유하고 물 중에 있는 분산액과 수불용성 반응 사이즈를 현탁액에 넣고, 현탁액을 배수시켜 시트를 형성하고, 그리고 시트를 건조시키는 단계로 이루어지며, 보충수 내의 분산액이 초미립 재료와 반응성 사이즈를 함유하며, 양이온성 다가 전해질 및 계면활성제로부터 선택된 첨가제가 없는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 14항에 있어서, 상기 분산액이 셀룰로스성 현탁액에 혼입된 후, 중합성 보존제가 첨가되는 것인 방법.
19. 제 14항에 있어서, 페놀술폰수지가 보존 시스템으로서, 현탁액 및 그 후 산화 폴리에틸렌 수지에 혼합되고, 상기 분산액이 산화 폴리에틸렌의 첨가 전 또는 후에 현탁액에 첨가되는 것인 방법.
20. 제 13항에 있어서, 분산액으로 종이를 코팅함에 의해 종이가 외부적으로 사이징되는 방법.
21. 제 20항에 있어서, 종이 위에 분산액을 코팅하기 전에, 점성화제 및 코팅 성분으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 추가 성분이 분산액에 포함되는 것인 방법.
22. 제 20항 또는 제 21항에 있어서, 중합체성 보존제를 셀룰로스성 희석 지료에 혼합하고, 시트를 형성하기 위해 희석 지료를 배수시키고, 시트를 건조하고, 상기 수성 분산액을 시트에 도포하고, 시트를 재건조하는 것으로 이루어지는, 외부적으로 사이징된 종이를 제조하는 방법.