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KR102220315B1 - A method of improving dewatering efficiency, increasing sheet wet web strength, increasing sheet wet stregnth and enhancing filler retention in papermaking - Google Patents

A method of improving dewatering efficiency, increasing sheet wet web strength, increasing sheet wet stregnth and enhancing filler retention in papermaking Download PDF

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KR102220315B1
KR102220315B1 KR1020167001416A KR20167001416A KR102220315B1 KR 102220315 B1 KR102220315 B1 KR 102220315B1 KR 1020167001416 A KR1020167001416 A KR 1020167001416A KR 20167001416 A KR20167001416 A KR 20167001416A KR 102220315 B1 KR102220315 B1 KR 102220315B1
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South Korea
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filler
slurry
filler particles
calcium carbonate
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유린 자오
준 리
큉 롱 라오
웨이구오 쳉
스테판 비. 애시턴
알란 스미스
알렉산다르 토도로빅
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날코 컴퍼니
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Abstract

본 발명은 제지 공정에서 탈수 효율을 개선시키고, 시트 습윤 웹 강도를 증가시키고, 시트 습윤 강도를 증가시키고, 충전제 보류를 증진시키는 방법을 제공한다. 본 방법은 충전제 입자의 적어도 일부를 충전제 물질이 그러한 첨가제에 부착되지 않도록 하는 물질로 코팅시킴으로써 배수 보조제 또는 습윤 웹 강도 보조제 또는 습윤 강도 보조제의 효율을 개선시킨다. 배수 첨가제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 습윤 강도 보조제는 셀룰로오즈 섬유를 함께 단단히 보유시키고, 충전제 입자 상에서 낭비되지 않는다. The present invention provides a method for improving dewatering efficiency, increasing sheet wet web strength, increasing sheet wet strength, and promoting filler retention in a paper making process. The method improves the efficiency of the drainage aid or wet web strength aid or wet strength aid by coating at least some of the filler particles with a material that prevents the filler material from adhering to such additives. The drainage additive or wet web strength additive or wet strength aid holds the cellulose fibers tightly together and is not wasted on the filler particles.

Figure R1020167001416
Figure R1020167001416

Description

제지시 탈수 효율을 개선시키고, 시트 습윤 웹 강도를 증가시키고, 시트 습윤 강도를 증가시키고, 충전체 체류를 증진시키는 방법 {A METHOD OF IMPROVING DEWATERING EFFICIENCY, INCREASING SHEET WET WEB STRENGTH, INCREASING SHEET WET STREGNTH AND ENHANCING FILLER RETENTION IN PAPERMAKING}[A METHOD OF IMPROVING DEWATERING EFFICIENCY, INCREASING SHEET WET WEB STRENGTH, INCREASING SHEET WET STREGNTH AND ENHANCING] FILLER RETENTION IN PAPERMAKING}

발명의 배경Background of the invention

본 발명은 제지 공정에서 탈수 효율을 개선시키고, 시트 습윤 웹 강도를 증가시키고, 시트 습윤 강도를 증가시키고, 충전제 체류를 증진시키는 방법에 관한 것이다. 통상적으로, 제지 공정에서, 슬러리의 탈수, 체류 증대 및 습윤 또는 건조 시트 강도의 개선을 돕기 위하여 화학물질들이 습부(wet end)에 첨가된다. 제지 공정의 습부는 섬유가 수중에 슬러리 형태로 분산되는 제지 공정에서의 스테이지(stage)를 지칭한다. 섬유-물 슬러리는 이후에 배수 및 탈수 공정으로 진행하여 습윤 웹을 형성한다. 이러한 습윤 형성 공정 이후의 고형물 함량은 약 50%이다. 습윤 웹은 추가로 건조되고 종이 매트(paper mat)의 건조 시트를 형성한다. 종이 매트는 물 및 고형물을 포함하는데, 통상적으로 4 내지 8%의 물을 포함한다. 종이 매트의 고형물 부분은 섬유(통상적으로, 셀룰로오즈계 섬유)를 포함하고, 또한 충전제를 포함할 수 있다.The present invention relates to a method for improving dewatering efficiency, increasing sheet wet web strength, increasing sheet wet strength, and enhancing filler retention in a paper making process. Typically, in the papermaking process, chemicals are added to the wet end to aid in dehydration of the slurry, increasing retention, and improving the wet or dry sheet strength. The wet part of the papermaking process refers to a stage in the papermaking process in which the fibers are dispersed in the form of a slurry in water. The fiber-water slurry then proceeds to a drainage and dewatering process to form a wet web. The solids content after this wet forming process is about 50%. The wet web is further dried and forms a dry sheet of paper mat. Paper mats contain water and solids, typically 4 to 8% water. The solids portion of the paper mat contains fibers (typically, cellulose-based fibers) and may also contain fillers.

충전제는 얻어진 종이의 불투명도 및 광반사 성질을 향상시키기 위하여 제지 공정 동안 종이 매트에 첨가되는 미네랄 입자들이다. 충전제의 일부 예는 미국특허번호 제7,211,608호에 기재되어 있다. 충전제는 불투명도 또는 휘도(brightness)를 증가시키거나, 다공성을 감소시키거나 종이 또는 판지 시트의 비용을 줄이기 위해 사용되는 무기 및 유기 입자 또는 안료를 포함한다. 충전제의 일부 예는 카올린 클레이, 탈크, 이산화티탄, 알루미나 삼수화물, 바륨 설페이트, 수산화마그네슘, 안료, 예를 들어 탄산칼슘, 등 중 하나 이상을 포함한다.Fillers are mineral particles added to the paper mat during the paper making process to improve the opacity and light reflective properties of the resulting paper. Some examples of fillers are described in US Pat. No. 7,211,608. Fillers include inorganic and organic particles or pigments used to increase opacity or brightness, reduce porosity, or reduce the cost of paper or cardboard sheets. Some examples of fillers include one or more of kaolin clay, talc, titanium dioxide, alumina trihydrate, barium sulfate, magnesium hydroxide, pigments such as calcium carbonate, and the like.

탄산칼슘 충전제는 두 가지 형태, 즉 GCC (중질 탄산칼슘(ground calcium carbonate)) 및 PCC (침강성 탄산칼슘(precipitated calcium carbonate))로 이루어진다. GCC는 천연 탄산칼슘 암석이며, PCC는 합성적으로 생산된 탄산칼슘이다. 이러한 것이 보다 큰 비표면적을 갖기 때문에, PCC는 보다 큰 광산란 능력을 가지고, 얻어진 종이에 보다 양호한 광학적 성질을 제공한다. 그러나, 동일한 이유로, PCC 충전 종이 매트는 건조 강도, 습윤 강도 및 습윤 웹 강도에서 GCC 충전 종이 보다 더욱 약한 종이를 생산한다. Calcium carbonate fillers come in two forms: GCC (ground calcium carbonate) and PCC (precipitated calcium carbonate). GCC is a natural calcium carbonate rock, and PCC is a synthetically produced calcium carbonate. Since these have a larger specific surface area, PCC has a greater light scattering ability and provides better optical properties to the resulting paper. However, for the same reason, the PCC filled paper mat produces paper that is weaker than the GCC filled paper in dry strength, wet strength and wet web strength.

충전제는 일반적으로 섬유 보다 훨씬 작으며, 이에 따라, 충전제는 섬유 보다 훨씬 큰 비표면적을 갖는다. 시트 중의 충전제 함량을 증가시키기 위해 당업자들에게 발견된 과제들 중 하나는 높은 충전제 함량이 탈수 보조제, 습윤 웹 강도 보조제 및 습윤 강도 보조제와 같은 습부 화학물질의 효율을 감소시킨다는 것이다. 본 발명은 충전제 표면 상으로 습부 화학물질의 흡착을 감소시키고 이에 따라 탈수 보조제, 습윤 웹 강도 보조제 및 습윤 강도 보조제와 같은 습부 화학물질의 효율을 증가시키도록, 신규한 충전제 전처리를 제공하기 위한 것이다.Fillers are generally much smaller than fibers, and thus fillers have a much larger specific surface area than fibers. One of the challenges found by those skilled in the art to increase the filler content in the sheet is that the high filler content reduces the efficiency of wet chemicals such as dehydration aids, wet web strength aids and wet strength aids. The present invention is to provide a novel filler pretreatment to reduce the adsorption of wet chemicals onto the filler surface and thereby increase the efficiency of wet chemicals such as dehydration aids, wet web strength aids and wet strength aids.

증가된 종이 습윤 웹 강도가 기계 진행능력(machine runnability)을 증가시키고 시트 파괴 및 기계 정지 시간을 감소시킬 것이기 때문에, 종이 습윤 웹 강도는 종이 생산업체에게 매우 중요하다. 종이 습윤 웹 강도는 종이 매트의 서로 직조된 섬유들 사이에 형성된 결합의 수 및 강도에 따른다. 보다 큰 표면적을 갖는 충전제 입자들은 이러한 섬유들에 맞물려지게 되고 이러한 결합의 수 및 강도에 지장을 줄 가능성이 더욱 높다. 이의 보다 큰 표면적으로 인하여, PCC 충전제는 GCC에 비해 이러한 결합에 더욱 지장을 준다.Paper wet web strength is very important to paper producers, as increased paper wet web strength will increase machine runnability and reduce sheet break and machine downtime. The paper wet web strength depends on the number and strength of bonds formed between the woven fibers of the paper mat. Filler particles with a larger surface area are more likely to engage these fibers and impede the number and strength of these bonds. Due to its larger surface area, PCC fillers interfere with this bonding more than GCC.

종이 탈수 효율은 또한, 습부에서의 감소된 탈수 효율이 건조 작업을 위해 증기 요구량을 증가시키고, 기계 속도 및 생산 효율을 감소시키기 때문에, 종이 생산업체에게 매우 중요하다. 탈수 보조제는 에너지 소비를 감소시키고, 기계 속도 및 생산 효율을 증가시키기 위해 탈수 효율을 개선시키는데 널리 사용된다.Paper dewatering efficiency is also very important for paper producers, as the reduced dewatering efficiency in the wet part increases the steam demand for drying operations and reduces machine speed and production efficiency. Dehydration aids are widely used to improve dewatering efficiency to reduce energy consumption and increase machine speed and production efficiency.

발명의 간단한 요약Brief summary of the invention

상기에서 확인된 오랫동안 느껴왔지만 해결되지 않은 요구를 만족시키기 위해, 본 발명의 적어도 하나의 구체예는 충전제를 포함하는 제지 방법으로서, In order to satisfy the long felt but unresolved needs identified above, at least one embodiment of the present invention is a papermaking method comprising a filler,

충전제 입자, 적어도 하나의 배수 첨가제(drainage additive) 또는 습윤 웹 강도 첨가제(wet web strength additive) 또는 습윤 강도 보조제(wet strength aid), 및 셀룰로오즈 섬유 모액(cellulose fiber stock)의 블렌드(blend)를 제공하는 단계,To provide a blend of filler particles, at least one drainage additive or wet web strength additive or wet strength aid, and cellulose fiber stock. step,

충전제 입자를 셀룰로오즈 섬유 모액의 부재 하에 조성물로 처리하는 단계,Treating the filler particles with the composition in the absence of cellulose fiber mother liquor,

충전제 입자를 셀룰로오즈 섬유 모액과 배합하는 단계,Blending the filler particles with the cellulose fiber mother liquor,

배합물을 적어도 하나의 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 첨가제로 처리하는 단계, Treating the blend with at least one wet strength aid or wet web strength additive or drainage additive,

배합물로부터 종이 매트를 형성시키는 단계 및 Forming a paper mat from the blend and

조성물을 충전제 슬러리에 혼합시키기 위해 분배 헤드(distribution head)에 전달하는 단계를 포함하며, Delivering the composition to a distribution head for mixing into the filler slurry,

충전제 입자의 적어도 10%는 침강성 탄산칼슘이고, 충전제 입자의 적어도 10%는 중질 탄산칼슘이고, 셀룰로오즈 섬유 모액은 복수의 셀룰로오즈 섬유 및 물을 포함하고, 조성물은 종이 매트에서 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 첨가제의 성능을 증진시키고, At least 10% of the filler particles are precipitated calcium carbonate, at least 10% of the filler particles are heavy calcium carbonate, the cellulose fiber mother liquor comprises a plurality of cellulose fibers and water, and the composition is a wet strength aid or wet web strength on a paper mat. Improve the performance of additives or drainage additives,

조성물의 적어도 일부는 분배 헤드를 지닌 회전 혼합 장치로 충전제에 첨가되고, 회전 혼합 장치는 드라이브에 의해 회전되고, 충전제 입자의 슬러리를 함유하는 컨테이너에 배열되고, 회전면과 연관되며, 회전축을 둘러싸는 분배 헤드는 그의 둘레를 따라 조성물이 슬러리 및 믹싱 블레이드(mixing blade)로 제공되는 분배 출구를 지니며, At least a portion of the composition is added to the filler by a rotating mixing device with a dispensing head, the rotating mixing device being rotated by the drive, arranged in a container containing the slurry of filler particles, associated with the rotating surface, and dispensing surrounding the axis of rotation The head has a distribution outlet along its periphery through which the composition is provided to the slurry and mixing blade,

분배 출구는 개구로서 형성되고, 믹싱 블레이드는 회전면에 대해 횡으로 연장되고 슬러리 파이프 내경의 적어도 절반과 같은 길이를 지니는 스트립(strip)으로서 형성됨을 특징으로 하는 제지 방법에 관한 것이다. The dispensing outlet is formed as an opening, and the mixing blade is formed as a strip extending transversely to the rotating surface and having a length equal to at least half the inner diameter of the slurry pipe.

추가의 특징 및 이점이 본원에서 기술되며, 하기 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. Additional features and advantages are described herein and will become apparent from the detailed description below.

본 발명의 상세한 설명은 이후 도면에 대한 특정 참조로 기술된다:
도 1은 본 발명을 충전제 입자의 슬러리에 공급하기 위해 사용되는 디바이스(device)의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명을 충전제 입자의 슬러리에 공급하기 위해 사용되는 디바이스(device)의 횡단면도의 분해도이다.
본 기재에 있어서, 도면에서 유사한 도면 부호는 다르게 명시되지 않는 한, 유사한 특징을 나타낼 것이다. 도면은 본 발명의 원리에 대한 예시일 뿐이며, 본 발명을 예시된 특정 구체예들로 제한하는 것은 아니다.
The detailed description of the invention is hereinafter described with specific reference to the drawings:
1 is a cross-sectional view of a device used to supply the present invention to a slurry of filler particles.
2 is an exploded view of a cross-sectional view of a device used to supply the present invention to a slurry of filler particles.
In the present description, like reference numerals in the drawings will represent similar features unless otherwise specified. The drawings are merely illustrative of the principles of the invention and are not intended to limit the invention to the specific embodiments illustrated.

발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

본 발명의 적어도 하나의 구체예에서, 본 발명은 충전제를 포함하는 제지 방법이다. 본 발명의 적어도 하나의 구체예에서, 제지 방법은 PCC와 GCC의 충전제 블렌드를 생성하는 단계로서, PCC는 적어도 10 질량%의 충전제를 포함하고, GCC는 적어도 10%의 충전제 질량을 포함하는 단계, 충전제 입자의 적어도 일부를 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 보조제 또는 습윤 강도 보조제와 충전제 입자 간의 부착성을 감소시키는 코팅으로 전처리하는 단계, 충전제 블렌드 및 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 보조제 또는 습윤 강도 보조제 둘 모두를 종이 매트에 첨가하는 단계를 포함한다. In at least one embodiment of the present invention, the present invention is a papermaking method comprising a filler. In at least one embodiment of the present invention, the papermaking method comprises the steps of producing a filler blend of PCC and GCC, wherein the PCC comprises at least 10% by mass of filler and GCC comprises at least 10% by mass of filler, Pre-treating at least a portion of the filler particles with a wet web strength additive or drainage aid or a coating that reduces the adhesion between the wet strength aid and the filler particles, the filler blend and wet web strength additive or both a drainage aid or wet strength aid to paper. And adding to the mat.

습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 보조제 또는 습윤 강도 보조제를 종이 매트에 첨가하는 것은 형성되는 종이의 습윤 웹 강도를 증가시키거나 배수를 증진시키거나 기계 속도 및 진행능력을 개선시키거나 시트 습윤 강도를 증진 시키는 것으로 오랫동안 알려져 왔다. 습윤 강도 보조제, 습윤 웹 강도 첨가제 및 배수 보조제의 몇몇 예들이 미국 특허 제7,125,469호,제7,615,135호 및 제7,641,776호에 기술되어 있다.The addition of a wet web strength additive or a drainage aid or a wet strength aid to the paper mat is to increase the wet web strength of the formed paper, increase drainage, improve the machine speed and processing capacity, or increase the sheet wet strength. It has been known for a long time. Some examples of wet strength aids, wet web strength additives and drainage aids are described in US Pat. Nos. 7,125,469, 7,615,135, and 7,641,776.

불행하게도, 종이 매트 중 다량의 충전제로 인한 약점을 보상하기 위해 다량의 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 보조제를 첨가하는 것은 실용적이지 않다. 한 가지 이유는 그러한 첨가제가 고가이고, 다량의 첨가제가 상업적으로 실행 불가능한 생산 비용을 야기할 것이기 때문이다. 또한, 지나치게 많은 첨가제를 첨가하는 것은 제지 공정에 악영향을 미치고, 다양한 형태의 제지 장비의 작동성을 저해한다. 추가로, 셀룰로오즈 섬유는 단지 제한된 양의 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 보조제를 흡착할 수 있다. 이는 얼마나 많은 보조제가 사용될 수 있는 지에 대한 한계를 부과한다. 이것이 왜 그러한 지의 한 가지 이유는 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 보조제가 음이온성 섬유/ 충전제 전하를 중화시키는 경향이 있고, 이들 전하가 중화되는 경우, 그러한 첨가제의 추가의 흡착이 저해되기 때문이다. Unfortunately, it is not practical to add large amounts of wet strength aids or wet web strength additives or drainage aids to compensate for the weaknesses caused by the large amount of filler in the paper mat. One reason is that such additives are expensive, and large amounts of additives will cause production costs that are not commercially viable. In addition, adding too much additives adversely affects the papermaking process and impairs the operability of various types of papermaking equipment. Additionally, cellulose fibers are capable of adsorbing only limited amounts of wet strength aids or wet web strength additives or drainage aids. This imposes a limit on how many supplements can be used. One reason why this is so is that wet strength aids or wet web strength additives or drainage aids tend to neutralize the anionic fiber/filler charge, and if these charges are neutralized, further adsorption of such additives is inhibited. to be.

또한, 충전제를 종이 매트에 첨가하는 것은 또한 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 보조제의 효율을 감소시킨다. 그러한 첨가제는 충전제 입자를 코팅하는 경향이 있다. 충전제 입자가 더 많이 존재할 수록, 첨가제가 충전제 입자를 더 많이 코팅하고, 이에 따라 셀룰로오즈 섬유를 함께 결합시키는데 이용될 수 있는 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수제가 더 적게 존재한다. 첨가될 수 있는 최대량의 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수제가 있기 때문에, 보다 많은 충전제는 항상 덜 효과적인 강도 첨가제를 의미한다. 이러한 효과는 PCC의 보다 높은 표면적이 GCC 보다 첨가제로 더 많이 코팅되기 때문에 GCC보다 PCC로가 더 심하다. In addition, adding a filler to the paper mat also reduces the effectiveness of the wet strength aid or wet web strength additive or drainage aid. Such additives tend to coat the filler particles. The more filler particles present, the more the additive coats the filler particles, and thus less wet strength aid or wet web strength additive or drainage agent that can be used to bond the cellulose fibers together. Because there is the maximum amount of wet strength aid or wet web strength additive or drainage agent that can be added, more fillers always mean less effective strength additives. This effect is more severe with PCC than with GCC because the higher surface area of PCC is coated with more additives than with GCC.

본 발명의 적어도 하나의 구체예에서, 충전제 입자의 적어도 일부는 조성물로 전처리되어 적어도 부분적으로 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 보조제의 충전제 입자로의 부착을 방지한다. 전처리는 하나 이상의 충전제 입자의 일부 또는 전부를 조성물로 완전히 코팅하는 것을 고려한다. 대안으로, 전처리는 조성물을 하나 이상의 충전제 입자의 일부에만 적용하거나, 일부 충전제 입자를 완전히 코팅하고, 조성물을 소정의 다른 입자의 일부에만 적용하는 것을 고려한다. 적어도 하나의 구체예에서, 전처리는 미국 특허 제5,221,435호에서 기술된 조성물의, 특히 상기 특허에 기술되어 있는 양이온성 전하-편향 종의 적어도 일부로 수행된다. 적어도 하나의 구체예에서, 전처리는 미국 특허 제6,592,718호에 기술된 디알릴-N,N-이치환된 암모늄 할라이드-아크릴아미드 코폴리머로 수행된다. In at least one embodiment of the present invention, at least some of the filler particles are pretreated with the composition to at least partially prevent adhesion of the wet strength aid or wet web strength additive or drainage aid to the filler particles. Pretreatment contemplates completely coating some or all of the one or more filler particles with the composition. Alternatively, the pretreatment contemplates applying the composition only to a portion of one or more filler particles, or completely coating some filler particles and applying the composition only to a portion of certain other particles. In at least one embodiment, the pretreatment is carried out with at least a portion of the composition described in US Pat. No. 5,221,435, in particular of the cationic charge-biasing species described in that patent. In at least one embodiment, the pretreatment is carried out with the diallyl-N,N-disubstituted ammonium halide-acrylamide copolymer described in US Pat. No. 6,592,718.

충전제 입자의 전처리가 당해 공지되어 있지만, 종래의 충전제 입자의 전처리 방법은 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 보조제의 충전제 입자에 대한 부착에 대한 영향에 관련되어 있지 않다. 사실상, 다수의 종래 기술의 전처리는 충전제 입자에 대한 강도 첨가제의 부착을 증가시킨다. 예를 들어, 미국 특허 제7,211,608호는 충전제 입자를 소수성 폴리머로 전처리하는 방법을 기술하고 있다. 그러나, 이 전처리는 강도 첨가제와 충전제 입자 간의 부착과 관련이 없으며, 단지 강도 첨가제에 의해 흡수된 과잉의 물을 상쇄시키기 위해 물을 튀겨 낸다. 대조적으로, 본 발명은 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 보조제와 충전제 입자 간의 상호작용을 감소시키고, 예상치 않게도, 지력(paper strength), 시트 탈수 및 기계 진행능력을 크게 증가되게 한다. Although pretreatment of filler particles is known in the art, conventional methods of pretreatment of filler particles do not relate to the effect of wet strength aids or wet web strength additives or drainage aids on adhesion to the filler particles. In fact, many prior art pretreatments increase the adhesion of the strength additive to the filler particles. For example, US Pat. No. 7,211,608 describes a method of pretreating filler particles with a hydrophobic polymer. However, this pretreatment is not related to the adhesion between the strength additive and the filler particles, only splashing the water to compensate for the excess water absorbed by the strength additive. In contrast, the present invention reduces the interaction between wet strength aids or wet web strength additives or drainage aids and filler particles, and unexpectedly results in a significant increase in paper strength, sheet dewatering and machine running capacity.

제시된 종이를 생산하기 위해 사용되는 종이 매트의 총 고형물 부분과 관련하여 충전제 백분율에 대한 제시된 종이의 습윤 인장 강도를 비교한 경우, 결과는 명백히 시트가 습윤 강도 보조제 63700 (일시적 습윤 강도 보조제)가 첨가되지 않은 경우 매우 약한 습윤 강도를 가짐을 나타낸다. Velox는 시트 습윤 강도를 현저히 증가시킬 수 있었다. 충전제 전처리 만으로는 시트 습윤 강도를 증가시키지 못하였다. 그러나, 충전제 전처리는 Velox 성능을 추가로 증진시키고, 이는 보다 높은 시트 습윤 강도를 야기하였다.When comparing the wet tensile strength of the presented paper to the percentage of filler in relation to the total solids portion of the paper mat used to produce the presented paper, the results clearly show that the sheet does not have wet strength aid 63700 (temporary wet strength aid) added. If not, it indicates that it has very weak wet strength. Velox was able to significantly increase the sheet wet strength. The sheet wet strength could not be increased only by pretreatment of the filler. However, filler pretreatment further enhanced Velox performance, which resulted in higher sheet wet strength.

제시된 종이를 생산하기 위해 사용되는 종이 매트의 총 고형물 부분과 관련하여 충전제 백분율에 대한 제시된 종이의 습윤 웹 인장 강도를 비교한 경우, 증가하는 충전제 함량과 감소하는 종이 습윤 웹 강도의 관계는 선형 관계이다. Nalco 탈수 보조제(습윤 웹 강도 보조제) 63700를 첨가하지 않는 경우, 종이 시트는 매우 불량한 습윤 웹 강도를 지닌다. 시트 습윤 웹 강도가 Nalco 탈수 보조제 63700를 사용함으로써 현저히 개선될 수 있다. 충전제 전처리 만으로는 종이 습윤 웹 강도에 무시될 정도의 영향을 미친다. 그러나, 충전제 전처리는 Nalco 탈수 보조제 63700의 성능을 추가로 신장시킬 수 있으며, 보다 낮은 회분 함량에서의 충전제 전처리에 의해 추가의 20% 습윤 강도 개선이 달성되었다. 보다 높은 회분 함량에 대해, 63700의 성능은 20% 보다 훨씬 더 높게 신장되었다. 이는 충전제 입자에 대해 포획된 강도 첨가제의 효율 감소가 충전제 전처리에 의해 해제되었기 때문이다. When comparing the wet web tensile strength of the given paper to the percentage of filler with respect to the total solids portion of the paper mat used to produce the given paper, the relationship between increasing filler content and decreasing paper wet web strength is a linear relationship. . If no Nalco dehydration aid (wet web strength aid) 63700 is added, the paper sheet has very poor wet web strength. Sheet wet web strength can be significantly improved by using Nalco dewatering aid 63700. Filler pretreatment alone has a negligible effect on the strength of the paper wet web. However, filler pretreatment can further extend the performance of Nalco dehydration aid 63700, and an additional 20% wet strength improvement was achieved by filler pretreatment at lower ash content. For higher ash content, the performance of 63700 elongated even higher than 20%. This is because the reduction in the efficiency of the strength additives trapped on the filler particles was dispelled by the filler pretreatment.

본 발명에 의해 포함되는 충전제들 중 적어도 일부는 널리 알려져 있고 상업적으로 입수 가능하다. 이러한 것들은 불투명도 또는 휘도를 증가시키거나, 다공도를 감소시키거나, 종이 또는 판지 시트의 비용을 줄이기 위해 사용되는 어떠한 무기 또는 유기 입자 또는 안료를 포함한다. 가장 일반적인 충전제는 탄산칼슘 및 클레이이다. 그러나, 탈크, 이산화티탄, 알루미나 삼수화물, 바륨 설페이트, 및 수산화마그네슘이 또한 적합한 충전제이다. 탄산칼슘은 건조 또는 분산된 슬러리 형태의 중질 탄산칼슘 (GCC), 쵸크, 어떠한 형태(morphology)의 침강성 탄산칼슘 (PCC), 및 분산된 슬러리 형태의 침강성 탄산칼슘를 포함한다. 분산된 슬리러 형태의 GCC 또는 PCC는 통상적으로 폴리아크릴산 폴리머 분산제 또는 소듐 폴리포스페이트 분산제를 사용하여 형성된다. 이러한 분산제 각각은 탄산칼슘 입자들에 상당한 음이온 전하를 부여한다. 카올린 클레이 슬러리는 또한 폴리아크릴산 폴리머 또는 소듐 폴리포스페이트를 사용하여 분산된다.At least some of the fillers covered by the present invention are well known and commercially available. These include any inorganic or organic particles or pigments used to increase opacity or brightness, reduce porosity, or reduce the cost of paper or cardboard sheets. The most common fillers are calcium carbonate and clay. However, talc, titanium dioxide, alumina trihydrate, barium sulfate, and magnesium hydroxide are also suitable fillers. Calcium carbonate includes heavy calcium carbonate (GCC) in dry or dispersed slurry form, choke, precipitated calcium carbonate (PCC) in any morphology, and precipitated calcium carbonate in dispersed slurry form. GCC or PCC in the form of a dispersed slipper is typically formed using a polyacrylic acid polymer dispersant or a sodium polyphosphate dispersant. Each of these dispersants impart a significant anionic charge to the calcium carbonate particles. Kaolin clay slurries are also dispersed using polyacrylic acid polymer or sodium polyphosphate.

적어도 하나의 구체예에서, 처리 조성물은 미국 특허 제6,592,718호에 기술된 조성물 중 어느 하나이거나 조합물이다. 특히, 상기에서 상세히 기술된 AcAm/DADMAC 코폴리머 조성물 중 어느 하나가 처리 조성물로서 적합하다. AcAm/DADMAC 코폴리머 조성물의 예는 Nalco Company(Naperville, Illinois)로부터의 제품 번호# Nalco-4690(이후, 4690로서 지칭됨)이다. In at least one embodiment, the treatment composition is any one or a combination of the compositions described in US Pat. No. 6,592,718. In particular, any of the AcAm/DADMAC copolymer compositions detailed above are suitable as treatment compositions. An example of an AcAm/DADMAC copolymer composition is product number # Nalco-4690 (hereinafter referred to as 4690) from the Nalco Company (Naperville, Illinois).

처리 조성물은 응고제일 수 있다. 본 발명에 포함되는 응고제는 널리 공지되어 있으며, 상업적으로 입수가능하다. 이들은 무기 또는 유기일 수 있다. 대표적인 무기 응고제는 알럼(alum), 소듐 알루미네이트, 폴리알루미늄 클로라이드 또는 PAC (또한, 알루미늄 클로로하이드록사이드, 알루미늄 하이드록사이드 클로라이드, 및 폴리알루미늄 하이드록시클로라이드로서 알려져 있음), 설페이트화 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 실리카 설페이트, 페릭 설페이트, 페릭 클로라이드 등, 및 이들의 블렌드를 포함한다. The treatment composition may be a coagulant. The coagulants included in the present invention are well known and commercially available. They can be inorganic or organic. Representative inorganic coagulants are alum, sodium aluminate, polyaluminum chloride or PAC (also known as aluminum chlorohydroxide, aluminum hydroxide chloride, and polyaluminum hydroxychloride), sulfated polyaluminum chloride, Polyaluminum silica sulfate, ferric sulfate, ferric chloride, and the like, and blends thereof.

처리 조성물로서 적합한 일부 유기 응고제는 축합 중합(condensation polymerization)에 의해 형성된다. 이러한 유형의 폴리머의 예는 에피클로로하이드린-디메틸아민 (EPI-DMA), 및 EPI-DMA 암모니아 가교된 폴리머를 포함한다.Some organic coagulants suitable as treatment compositions are formed by condensation polymerization. Examples of this type of polymer include epichlorohydrin-dimethylamine (EPI-DMA), and EPI-DMA ammonia crosslinked polymer.

처리 조성물로서 적합한 추가의 응고제는 에틸렌 디클로라이드 및 암모니아의, 또는 암모니아가 첨가되거나 첨가되지 않는 에틸렌 디클로라이드 및 디메틸아민의 폴리머, 축합 반응에 의해 제조되는, 다작용성 아민, 예컨대 디에틸렌트리아민, 테트라에틸렌펜타민, 헥사메틸렌디아민 및 등의 에틸렌디클로라이드 및 폴리머의 축합 폴리머, 예컨대 멜라민 포름알데하이드 수지를 포함한다.Further coagulants suitable as treatment compositions are polymers of ethylene dichloride and ammonia, or of ethylene dichloride and dimethylamine with or without ammonia, polyfunctional amines, such as diethylenetriamine, tetra, prepared by condensation reaction. And condensation polymers of ethylenedichloride and polymers such as ethylenepentamine, hexamethylenediamine and the like, such as melamine formaldehyde resins.

처리 조성물로서 적합한 추가의 응고제는 양이온 하전된 비닐 첨가 폴리머, 예컨대 (메트)아크릴아미드, 디알릴-N,N-이치환된 암모늄 할라이드, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 및 이의 4차 암모늄 염, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 및 그의 4차 암모늄 염, 메타크릴아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드, 디알릴메틸(베타-프로피온아미도)암모늄 클로라이드, (베타-메타크릴로일옥시에틸)트리메틸 암모늄 메틸설페이트, 4차화된 폴리비닐락탐, 비닐아민, 및 반응하여 만니히(Mannich) 또는 4차 만니히 유도체를 생성하는 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드의 폴리머, 코폴리머 및 터폴리머를 포함한다. 바람직한 4차 암모늄 염은 메틸 클로라이드, 디메틸 설페이트, 또는 벤질 클로라이드를 사용하여 생성될 수 있다. 터폴리머는 폴리머에 대한 전체 전하가 양이온성인 한, 음이온성 모노머, 예컨대 아크릴산 또는 2-아크릴아미도 2-메틸프로판 설폰산을 포함할 수 있다. 이들 폴리머, 즉, 비닐 첨가 및 축합 폴리머 둘 모두의 분자량은 수백 정도로 낮거나 수백만 정도로 높은 범위이다. 바람직하게는, 분자량 범위는 약 20,000 내지 약 1,000,000이어야 한다. 적어도 하나의 구체예에서, 전처리는 충전제 입자를 전처리하기에 적합한 조성물로서 기술된 어떠한 조성물 중 어느 하나, 일부 또는 전부의 조합에 의해 수행된다. Additional coagulants suitable as treatment compositions are cationic charged vinyl addition polymers such as (meth)acrylamide, diallyl-N,N-disubstituted ammonium halides, dimethylaminoethyl methacrylate and quaternary ammonium salts thereof, dimethylaminoethyl Acrylate and its quaternary ammonium salt, methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride, diallylmethyl (beta-propionamido) ammonium chloride, (beta-methacryloyloxyethyl) trimethyl ammonium methylsulfate, quaternized poly Vinyllactam, vinylamine, and polymers, copolymers and terpolymers of acrylamide or methacrylamide which react to produce Mannich or quaternary Mannich derivatives. Preferred quaternary ammonium salts can be produced using methyl chloride, dimethyl sulfate, or benzyl chloride. Terpolymers may include anionic monomers such as acrylic acid or 2-acrylamido 2-methylpropane sulfonic acid as long as the total charge on the polymer is cationic. The molecular weights of these polymers, both vinyl-added and condensed polymers, range as low as a few hundred or as high as millions. Preferably, the molecular weight range should be about 20,000 to about 1,000,000. In at least one embodiment, the pretreatment is performed by a combination of any, part or all of any of the compositions described as suitable compositions for pretreating the filler particles.

적어도 하나의 구체예에서, 습윤 강도 보조제 또는 습윤 웹 강도 첨가제 또는 탈수 보조제는 충전제 입자들을 처리하기에 적합한 조성물과 동일한 전하를 지닌다. 두 개가 동일한 전하를 지닐 때에, 충전제 첨가제는 이의 표면 상에서 습윤 강도 보조제, 습윤 웹 강도 첨가제, 또는 배수 보조제를 흡착시킬 가능성이 더 적다. 본 발명의 의해 포함되는 습윤 강도 보조제, 습윤 웹 강도 첨가제 또는 배수 보조제는 미국특허번호 제4,605,702호 및 미국특허출원 제2005/0161181 A1호에 기술된 물질들 중 어느 하나, 및 특히 여기에 기술된 다양한 글리콕실화된 아크릴아미드/DADMAC 코폴리머 조성물을 포함한다. 글리콕실화된 아크릴아미드/DADMAC 코폴리머 조성물의 예에는 Nalco Company(Naperville, Illinois)에 의해 제조된 제품# Nalco 63700가 있다. 또 다른 예는 알릴아민/아크릴아미드 코폴리머 및 폴리비닐아민을 포함하는 아민-함유 폴리머이고, 하나 초과의 예는 폴리아미드-폴리아민-에피클로로하이드린 (PAE)이다. In at least one embodiment, the wet strength aid or wet web strength additive or dehydration aid has the same charge as a composition suitable for treating the filler particles. When the two carry the same charge, the filler additive is less likely to adsorb the wet strength aid, wet web strength additive, or drainage aid on its surface. Wet strength aids, wet web strength additives or drainage aids encompassed by the present invention are any of the materials described in U.S. Patent No. 4,605,702 and U.S. Patent Application No. 2005/0161181 A1, and in particular various Glycosylated acrylamide/DADMAC copolymer compositions. An example of a glycosylated acrylamide/DADMAC copolymer composition is product # Nalco 63700 manufactured by the Nalco Company (Naperville, Illinois). Another example is an amine-containing polymer including allylamine/acrylamide copolymers and polyvinylamine, and more than one example is polyamide-polyamine-epichlorohydrin (PAE).

적어도 하나의 구체예에서, 사용되는 충전제는 PCC, GCC, 및/또는 카올린 클레이이다. 적어도 하나의 구체예에서, 사용되는 충전제는 폴리아크릴산 폴리머 분산제들 또는 이들의 블렌드를 갖는 PCC, GCC, 및/또는 카올린 클레이이다. 고형물 종이 매트에 대한 습윤 강도 첨가제 또는 습윤 웹 강도 보조제 또는 배수 첨가제의 비는 종이 매트 1 톤 당 3 kg의 첨가제일 수 있다.In at least one embodiment, the filler used is PCC, GCC, and/or kaolin clay. In at least one embodiment, the filler used is PCC, GCC, and/or kaolin clay with polyacrylic acid polymer dispersants or blends thereof. The ratio of the wet strength additive or wet web strength aid or drainage additive to the solid paper mat may be 3 kg of additive per ton of paper mat.

적어도 하나의 구체예에서, 충전제 입자의 적어도 일부는 회전 혼합 장치를 사용하여 전처리된다. 회전 혼합 장치는 충전제 입자에 처리 화학물질을 분산시킴에 따라 회전하도록 구성되고 배열되는 분배 헤드를 포함한다. 적어도 하나의 구체예에서, 회전 혼합 장치는 미국 특허 제5,993,670호에 기술된 디바이스이다. 이 장치는 응집제 액체(들) 공정 스트림에 혼합시킬 수 있으며, 이때 드라이브에 의해 회전되는 분배 헤드가 파이프/도관에 배열되며, 이를 통해 충전제 입자의 슬러리가 흐르고, 회전면과 연관되고, 회전축을 둘러싸는 분배 헤드는 그 둘레를 따라 분포된 응집제 출구 및 믹싱 블레이드를 지니고, 응집제 액체 전달 도관과 연결된다. In at least one embodiment, at least some of the filler particles are pretreated using a rotary mixing device. The rotary mixing device includes a dispensing head configured and arranged to rotate as it disperses the treatment chemicals in the filler particles. In at least one embodiment, the rotary mixing device is the device described in US Pat. No. 5,993,670. The device is capable of mixing the coagulant liquid(s) into the process stream, where a distribution head rotated by the drive is arranged in the pipe/conduit through which a slurry of filler particles flows, is associated with the rotating surface, and surrounds the rotating axis. The dispensing head has a coagulant outlet and mixing blades distributed along its periphery and is connected with a coagulant liquid delivery conduit.

적어도 하나의 구체예에서, 본 발명은 또한 활성제와 물의 혼합물에 의해 형성되고, 그것의 n 부가 100 부의 충전제 슬러리에 첨가되는 응집제 액체를 혼합하는 장치의 용도로서, 응집제 액체는 필요량의 활성제를 함유하는 100 부의 슬러리에 첨가되는 용도에 관한 것이다. In at least one embodiment, the present invention is also the use of a device for mixing a flocculant liquid formed by a mixture of an activator and water, and its n addition is added to 100 parts of a filler slurry, wherein the flocculant liquid contains the required amount of activator. It relates to the use of being added to 100 parts of the slurry.

혼합을 위한 장치가 슬러리 흐름의 방향, 전달 펌프 또는 원심분리기의 하류에 위치할 경우, 및 액체와 충전제가 서로 우수한 결과로 혼합하는 경우가 존재한다. 그러나, 이것은 그렇지 않은 경우, 및 혼합 장치가 응집제 액체와 충전제의 만족할만한 혼합을 수행하지 못한 경우가 확실히 다수 존재한다. 상기 언급된 유형의 공지된 장치(DE-05 40 29 824)에서, 응집제 출구는 홀 또는 노즐로서 형성되고, 각각이 믹싱 블레이드는 저널형 돌출부(journal-like projection)로서 형성되는데, 회전면을 가로지르는 방향에서 믹싱 블레이드 및 출구의 치수는 충전제 슬러리 스트림의 폭과 비교하여 매우 작다. 일부 경우에, 이러한 장치로 얻어지는 슬러리에 대한 응집제 액체의 혼합은 불충분하다. 즉, 첨가되는 응집제 액체가 장치 뒤에 있는 슬러리 스트림에서 충분히 균일하게 분배되지 않고, 만족할만한 응집에 필요한 양으로 슬러리 중에 함유되지 않는다. There are cases where the device for mixing is located in the direction of the slurry flow, downstream of the transfer pump or centrifuge, and the case where the liquid and the filler mix with each other with good results. However, there are certainly many cases where this is not the case, and the case where the mixing device has not performed satisfactory mixing of the flocculant liquid and the filler. In known devices of the type mentioned above (DE-05 40 29 824), the coagulant outlet is formed as a hole or a nozzle, each mixing blade is formed as a journal-like projection, which crosses the rotating surface. The dimensions of the mixing blade and outlet in the direction are very small compared to the width of the filler slurry stream. In some cases, the mixing of the flocculant liquid into the slurry obtained with these devices is insufficient. That is, the added flocculant liquid is not sufficiently uniformly distributed in the slurry stream behind the apparatus and is not contained in the slurry in the amount necessary for satisfactory flocculation.

그러므로, 본 발명의 목적은 슬러리에 대한 응집제 액체의 보다 우수한 혼합이 달성되는 상기 기술된 유형의 장치이다. 이러한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 장치는 응집제 출구가 슬롯(slot)으로서 형성되고, 믹싱 블레이드가 회전면에 대해 횡으로 연장되고, 슬러리 스트림 폭의 적어도 절반에 해당하는 길이를 지닌 스트립으로서 형성됨을 특징으로 한다. Therefore, it is an object of the invention to be an apparatus of the type described above in which a better mixing of the coagulant liquid into the slurry is achieved. The device according to the invention for achieving this object is characterized in that the coagulant outlet is formed as a slot, the mixing blade extends transversely to the rotating surface and is formed as a strip having a length corresponding to at least half the width of the slurry stream. To do.

적어도 하나의 구체예에서, 전처리 공정에 첨가되는 화학물질 중 단 하나, 일부 또는 전부가 회전 장치에 의해 첨가된다. In at least one embodiment, only one, some or all of the chemicals added to the pretreatment process are added by means of a rotating device.

적어도 하나의 구체예에서, 장치의 분배 헤드의 구성은 슬러리 중 응집제 액체의 개선된 혼합 및 분배를 달성되게 한다. 응집제 액체는 넓은 스트립 형태의 각각의 슬롯으로부터 나오며, 그러한 슬롯 안으로 다음의 믹싱 블레이드가 회전 방향과 반대 방향으로 삽입되고, 그것의 에지를 따라 응집체 액체를 포기 스트립(foggy strip)으로서 슬러리를 통해 끌어당긴다. 응집제 액체는 슬롯을 통해 단속적인 급류로서 슬러리로 전달되고, 슬롯 및 스트립은 회전 방향에서 차례로 배열된다. 슬롯 및 블레이드의 길이의 치수화는 스트림 또는 분배 헤드의 직경에 따라 이루어진다. In at least one embodiment, the configuration of the dispensing head of the device allows improved mixing and dispensing of the flocculant liquid in the slurry to be achieved. The coagulant liquid comes out of each slot in the form of a wide strip, into which the next mixing blade is inserted in the direction opposite to the direction of rotation and along its edge pulls the agglomerate liquid through the slurry as a foggy strip. . The flocculant liquid is delivered to the slurry as an intermittent rapid flow through the slots, and the slots and strips are arranged one after the other in the direction of rotation. The dimensioning of the lengths of the slots and blades depends on the diameter of the stream or distribution head.

적어도 하나의 구체예에서, 응집제 슬롯 및 스트립-모양 블레이드는 슬러리 스트림의 방향 및 슬러리 스트림에 실질적으로 수직 둘 모두로 연장될 수 있다. 혼합 헤드의 회전축이 슬러리 스트림에 대해 소정 각으로 연장되는 본 발명의 또 다른 구체예가 가능하다. 그러나, 일반적으로 혼합 헤드의 회전면은 실질적으로 슬러리 스트림의 방향으로 연장된다. In at least one embodiment, the flocculant slots and strip-shaped blades can extend both in the direction of the slurry stream and substantially perpendicular to the slurry stream. Another embodiment of the invention is possible in which the axis of rotation of the mixing head extends at an angle to the slurry stream. However, in general the rotating surface of the mixing head extends substantially in the direction of the slurry stream.

각각의 슬롯은 예를 들어 연달아 배열되는 둘 이상의 슬롯 섹션으로 형성된다. 그러나, 각각의 슬롯이 그 전체 길이를 따라 연속되는 경우가 특히 효과적이고 유리하다. 이는 클로깅(clogging) 및 응집제 액체의 원치 않는 높은 유출 속도를 방지한다. Each slot is for example formed from two or more slot sections arranged in succession. However, it is particularly effective and advantageous if each slot is continuous along its entire length. This prevents clogging and unwanted high flow rates of the flocculant liquid.

각각의 스트립-모양 믹싱 블레이드는 예를 들어 그 길이를 따라 빗형 형태(comb-like fashion)의 방사형 절개에 의해 분할된다. 그러나, 각각의 스트립-모양 믹싱 블레이드가 그 길이에 걸쳐 연속적인 경우가 특히 효과적이고, 유리하다. 이는 스트립-모양 믹싱 블레이드의 강성(rigidity)을 개선시키고, 혼합 작용을 개선시킨다. Each strip-shaped mixing blade is divided, for example, by radial incisions in a comb-like fashion along its length. However, it is particularly effective and advantageous if each strip-shaped mixing blade is continuous over its length. This improves the rigidity of the strip-shaped mixing blade and improves the mixing action.

각각의 출구 슬롯의 횡단면은 나오는 응집제 액체의 양을 조절하기 위해 그 길이를 따라 변동될 수 있다. 각각의 출구 슬롯의 단면적이 그 길이를 따라 보았을 때 중간 쪽으로 증가되는 경우가 특히 효과적이고, 유리하다. 출구 슬롯의 이러한 모양은 슬러리 파이프의 중간에서가 측면에서보다 슬러리가 더 많음에 따라 슬롯이 스트림 방향에 대해 횡으로 연장되는 경우에 사용된다. 균일한 슬롯 폭으로 인해, 응집제의 슬러리로의 균일한 전달이 달성된다. The cross-section of each outlet slot can be varied along its length to control the amount of flocculant liquid that comes out. It is particularly effective and advantageous if the cross-sectional area of each outlet slot is increased toward the middle when viewed along its length. This shape of the outlet slot is used when the slot extends transversely to the stream direction as there is more slurry in the middle of the slurry pipe than in the side. Due to the uniform slot width, uniform delivery of the flocculant to the slurry is achieved.

적어도 하나의 구체예에서, 응집제 액체에 대한 출구를 형성하는 슬롯은 예를 들어, 7 내지 9 mm의 폭을 지닌다. 시간 단위로 전달되어야 하는 응집제 액체의 양이 커질 수록, 슬롯이 더 넓어지고, 시간 단위로 전달되어야 하는 응집제 액체의 양이 더 적어질 수록, 슬롯이 더 좁아진다. In at least one embodiment, the slot forming the outlet for the flocculant liquid has a width of, for example, 7 to 9 mm. The larger the amount of coagulant liquid that has to be delivered in units of time, the wider the slots, and the smaller the amount of coagulant liquid that has to be delivered in units of time, the narrower the slots.

각각의 스트립-모양 믹싱 블레이드의 에지가 슬러리 파이프의 내측 윤곽에 대략적으로 평행하게 연장되어 그 사이에 틈새를 형성하는 경우가 특히 효과적이고 유리하다. 방사형 방향으로 연장되는 장형의 스트립-모양 믹싱 블레이드는 혼합 작용을 개선시킨다. 그러나, 믹싱 블레이드와 슬러리 도관 사이에 틈새가 있어야 하고, 틈새는 슬러리에 존재하는 돌 조각을 통과되게 할 정도로 충분히 크다. It is particularly effective and advantageous if the edge of each strip-shaped mixing blade extends approximately parallel to the inner contour of the slurry pipe to form a gap therebetween. The elongated strip-shaped mixing blades extending in the radial direction improve the mixing action. However, there must be a gap between the mixing blade and the slurry conduit, and the gap is large enough to allow the stone chips present in the slurry to pass through.

이러한 틈새는 스트립-모양 믹싱 블레이드가 스트림에 대해 횡으로 연장되는 경우에 특히 중요하고, 크다. 스트립-모양 믹싱 블레이드가 스트림에 대해 횡으로연장되는 경우, 틈새는 바람직하게는 회전축에 대한 횡방향에서보다 회전축의 방향에서 더 작다. This clearance is particularly important and large when the strip-shaped mixing blade extends transversely to the stream. If the strip-shaped mixing blade is extended transversely to the stream, the clearance is preferably smaller in the direction of the axis of rotation than in the direction transverse to the axis of rotation.

분배 헤드 드라이브의 회전 방향이 변동될 수 있는 경우에 본 발명의 특히 효과적이고 유리한 구체예가 얻어진다. 본 발명에 따른 장치에서, 믹싱 블레이드는 슬러리 파이프 단면에 비해 상대적으로 크거나 돌출되고, 이에 따라 분배 헤드가 오랫동안 동일 방향으로 회전할 경우, 경질 조각으로의 클로깅 및 섬유 또는 쓰레드(thread) 축적의 위험이 존재한다. 반대 방향으로의 회전은 이러한 클로깅 및 축적을 방지한다. Particularly effective and advantageous embodiments of the invention are obtained in cases where the direction of rotation of the dispensing head drive can be varied. In the device according to the invention, the mixing blade is relatively large or protruding relative to the cross section of the slurry pipe, and thus, when the dispensing head rotates in the same direction for a long time, clogging into hard pieces and accumulation of fibers or threads Danger exists. Rotation in the opposite direction prevents this clogging and accumulation.

하나, 두 개 및/또는 그 초과의 응집제 출구가 예를 들어, 두 개의 믹싱 블레이드 사이에 제공될 수 있다. 그러나, 출구 슬롯 및 스트립-모양 믹싱 블레이드가 회전 방향으로 교번되는 경우가 특히 효과적이고 유리하다. 또한, 이는 혼합 공정을 개선시킨다. 회전 방향으로 분배 헤드 위에는 둘 이상의 출구 슬롯 및 둘 이상의 스트립-모양 믹싱 블레이드가 제공된다. One, two and/or more flocculant outlets may be provided, for example, between two mixing blades. However, it is particularly effective and advantageous if the outlet slots and strip-shaped mixing blades are alternated in the direction of rotation. In addition, it improves the mixing process. At least two outlet slots and at least two strip-shaped mixing blades are provided above the dispensing head in the direction of rotation.

추가로 분배 헤드의 영역에서 슬러리 파이프의 내측 단면이 슬러리 파이프의 추가의 내측 단면과 유사한 경우가 특히 효과적이고 유리하다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 슬러리 파이프의 축소화 및 이와 관련된 슬러리의 유속 증가를 제거한다. 분배 헤드는 미리 슬러리에 대해 이용가능한 단면의 보다 큰 축소화를 이룬다. In addition, it is particularly effective and advantageous if the inner cross section of the slurry pipe in the area of the dispensing head is similar to the further inner cross section of the slurry pipe. Thus, the apparatus according to the invention eliminates the shrinkage of the slurry pipe and the associated increase in the flow rate of the slurry. The dispensing head has previously achieved a greater reduction in cross section available for the slurry.

분배 헤드가 원통형 관모양 섹션(cylindrical tubular section )으로서 형성되는 경우 및/또는 분배 헤드의 외경이 슬러리 파이프 내경의 적어도 0.4에 해당하는 경우가 특히 효과적이고 유리하다. 이는 스트립-모양 믹싱 블레이드 및 출구 슬롯의 모양이 분배 헤드의 강성에 대한 증가된 요구를 제공하면서, 분배 헤드의 구성을 단순화시키고, 강성을 개선시킨다. It is particularly effective and advantageous if the dispensing head is formed as a cylindrical tubular section and/or the outer diameter of the dispensing head corresponds to at least 0.4 of the inner diameter of the slurry pipe. This simplifies the construction of the dispensing head and improves stiffness, while the shape of the strip-shaped mixing blade and outlet slot provides an increased demand for the stiffness of the dispensing head.

본 발명의 특히 효과적이고 유리한 구체예는 분배 헤드가, 슬러리 파이프로부터 멀리 연장되고, 드라이브에, 그리고 응집제 액체 전달 도관으로 연결되는, 회전가능하게 지지되는 연결관으로 지나가고, 추가로 유입 개구가 제공되고, 응집제 액체 전달 도관이 개방하는 연결 챔버에서 회전가능하게 지지되는 경우에 형성된다. 응집제 액체의 회전가능한 분배 헤드로의 이러한 전달 방식은 연결관의 증가된 강성 및 간단한 수단으로의 연결관의 지지를 보장하도록 한다. 이는 스트립-모양 믹싱 블레이드 및 슬러리 파이프의 "돌 분쇄" 협력으로 인해 본 발명에 따른 장치에서 가능하게 된다. A particularly effective and advantageous embodiment of the invention is that the dispensing head extends away from the slurry pipe, passes to the drive, and with a rotatably supported connector, which is connected to the flocculant liquid delivery conduit, and is further provided with an inlet opening. , The coagulant liquid transfer conduit is formed when it is rotatably supported in an open connection chamber. This mode of delivery of the coagulant liquid to the rotatable dispensing head ensures increased rigidity of the connecting tube and support of the connecting tube by simple means. This is made possible in the apparatus according to the invention due to the "stone grinding" cooperation of the strip-shaped mixing blade and the slurry pipe.

출구 슬롯을 통한 응집제 액체(들)의 만족할 만한 전달을 위해, 응집제 액체(들)에 대해 이용가능한 흐름 단면이 매우 중요하다. 본 발명의 일 구체예에서, 출구 슬롯 전부는 함께 응집제 액체의 진행되는 흐름 단면보다 더 작은 단면을 지닌다. 유입 개구의 전체 단면은 전달 도관 및 연결관에서의 흐름 단면보다 작지 않다. 분배 헤드에서의 흐름 단면과 연결관에서의 흐름 단면은 유사하다. 밀봉된 연결 챔버에서의 연결관의 배열은 응집제 액체의 흐름 단면을 최적화시킬 수 있다. For satisfactory delivery of the flocculant liquid(s) through the outlet slot, the flow cross section available for the flocculant liquid(s) is very important. In one embodiment of the present invention, all of the outlet slots together have a smaller cross section than the advancing flow cross section of the flocculant liquid. The total cross-section of the inlet opening is not smaller than the flow cross-section in the delivery conduit and connecting tube. The flow cross section at the dispensing head and the flow cross section at the connecting pipe are similar. The arrangement of the connecting tubes in the sealed connecting chamber can optimize the flow cross section of the flocculant liquid.

점검 밸브 앞에 응집제 액체가 가압 하에 있지 않은 경우, 예를 들어, 응집제 액체 펌프가 작동하지 않는 경우, 점검 밸브가 응집제 액체 전달 도관 내에 배열되면, 슬러리가 출구 슬롯으로 침투할 수 있는 것이 특히 효과적이고 유리하다. 연결 챔버에서 실링(sealing) 및 베어링(bearing)은 응집제 액체 펌프로부터의 응집제 액체가 더 이상 가압 하에 있지 않은 경우 응집제 액체로 윤활된 채로 남아 있다. It is particularly effective and advantageous that the slurry can penetrate into the outlet slot if the flocculant liquid is not under pressure in front of the check valve, e.g. if the flocculant liquid pump is not working, if the check valve is arranged in the flocculant liquid delivery conduit. Do. The sealing and bearings in the connection chamber remain lubricated with the coagulant liquid when the coagulant liquid from the coagulant liquid pump is no longer under pressure.

본 발명의 특정 효과적이고 유리한 구체예는 분배 헤드가 700 내지 2,500회 회전/min, 바람직하게는 1,000 내지 2,000회 회전/min의 회전 속도로 구동되는 경우에 얻어진다. 이러한 비교적 높은 회전 속도에서, 슬러리 중 응집제 액체의 요망하는 개선된 혼합 및 분배가 발생한다. 500회 회전/min 미만인 지나치게 낮은 회전 속도에서, 응집제 액체의 스트립 또는 스트림은 중단된다. 그러나, 큰 속도는 요망하는 효과를 달성하기 위해 지나치게 높은 비용을 요한다. 상기 기술된 유형의 공지된 장치(DE-05 4029824)에서, 저장소에 저장되어 있는 응집제가 이용될 수 있다. 약 1%의 응집제 모액을 얻기 위해 신선한 물을 액체 또는 분말 형태로 입수가능한 응집제에 첨가하는 것이 추가로 공지되어 있다(DE-05 39 01 292). 이후, 응집제 모액이 충전 스테이션(filling station)에서 4 내지 10 부피부의 구성수(make-up water)와 혼합되어 소위 상업적 용액의 형태로 응집제를 얻는다. 이러한 응집제는 충전제 슬러리 양의 18 내지 20%의 양으로 슬러리에 첨가된다. 즉, 응집제 제제의 형태로 응집제 액체의 약 20 부가 100 부의 충전제 입자에 첨가된다. 이때에, 응집제-함유 슬러리, 즉, 컨디셔닝된(conditioned) 충전제는 추가로 첨가되는 응집제 액체의 혼합에 의해 첨가되는 액체 1/6을 함유한다. Certain effective and advantageous embodiments of the invention are obtained when the dispensing head is driven at a rotation speed of 700 to 2,500 revolutions/min, preferably 1,000 to 2,000 revolutions/min. At these relatively high rotational speeds, the desired improved mixing and distribution of the flocculant liquid in the slurry occurs. At extremely low rotational speeds of less than 500 rotations/min, the strip or stream of flocculant liquid ceases. However, large speeds require excessively high costs to achieve the desired effect. In known devices of the type described above (DE-05 4029824), a flocculant stored in a reservoir can be used. It is further known to add fresh water to the available flocculants in liquid or powder form to obtain about 1% flocculant mother liquor (DE-05 39 01 292). Thereafter, the coagulant mother liquor is mixed with 4 to 10 parts by volume of make-up water in a filling station to obtain a coagulant in the form of a so-called commercial solution. These flocculants are added to the slurry in an amount of 18 to 20% of the amount of the filler slurry. That is, about 20 parts of the flocculant liquid in the form of a flocculant formulation are added to 100 parts of the filler particles. At this time, the flocculant-containing slurry, ie the conditioned filler, contains liquid 1/6 added by mixing of the flocculant liquid which is further added.

공지된 적용에서, 응집제 제제의 추가의 가공을 위해, 다량의 물이 사용되며, 이는 많은 비용이 든다. 가공을 위해, 모액을 얻기 위한 장치 이외에, 상업적 용액을 얻기 위한 장치가 요구되며, 이는 장치와 관련된 추가적 비용 및 장치의 구동과 관련된 추가적 비용을 야기한다. 응집제 및 이의 물은 이들이 슬러리와 혼합될 때까지 전달되고, 전달은 에너지를 요구하며, 이는 많은 비용이 든다. 응집제의 물 성분은 슬러리와 함께 필터 프레스(filter press)에 전달되고, 필터 프레스를 통과하고, 끝으로 다시 정제되어야 한다. 따라서, 공지된 적용에서, 증가되는 추가적 비용은 응집제 액체 중에 함유된 물과 관련된다. In known applications, for further processing of the flocculant formulation, large amounts of water are used, which is expensive. For processing, in addition to a device for obtaining the mother liquor, a device for obtaining a commercial solution is required, which leads to an additional cost associated with the device and an additional cost associated with the operation of the device. The flocculant and its water are delivered until they are mixed with the slurry, and the delivery requires energy, which is expensive. The water component of the flocculant is passed along with the slurry to a filter press, passed through the filter press, and finally has to be purified again. Thus, in known applications, an increased additional cost is associated with the water contained in the flocculant liquid.

그러므로, 본 발명의 목적은 응집제 액체의 사용 또는 그것의 물 함량 증가와 관련된 비용이 제거되도록 상기 기술된 공정을 그와 같이 개선시키는 것이다. 이러한 목적은 본 발명에 따른 상기 기술된 장치를 100t의 충전제 슬러리에 대해 최대 3t의 응집제 액체가 제공되어야 하도록 그와 같이 설계함으로써 본 발명에 따라 달성된다. Therefore, it is an object of the present invention to thereby improve the above-described process so that the costs associated with the use of a flocculant liquid or increasing its water content are eliminated. This object is achieved according to the invention by designing the above-described apparatus according to the invention in such a way that a maximum of 3 t of coagulant liquid should be provided for 100 t of filler slurry.

본 발명에 따른 장치의 분배 헤드의 사용이 슬러리에 혼합되는 응집제 액체의 효율을 배제하지 않으면서 응집제 액체의 물 성분을 제거하도록 하는 것으로 밝혀졌다. 공지된 적용에서는 소정량의 첨가제로 소정 효과를 달성하기 위해 다량의 물 성분이 필요한 반면, 본 발명의 장치가 사용되는 경우에 이것이 필요하지 않다. 응집제 액체의 물 성분이 매우 크게 감소될 수 있음으로써 이러한 물 함량과 관련된 비용이 상응하게 제거된다. 물이 덜 필요함에 따라 펌핑되어야 하는 물이 보다 적고, 정제되어야 하는 물이 보다 적다. It has been found that the use of the dispensing head of the apparatus according to the invention allows the water component of the flocculant liquid to be removed without precluding the efficiency of the flocculant liquid mixed into the slurry. While in known applications a large amount of the water component is required to achieve a certain effect with a certain amount of additive, this is not necessary when the device of the invention is used. The cost associated with this water content is correspondingly eliminated as the water component of the flocculant liquid can be reduced very significantly. As less water is needed, less water has to be pumped and less water has to be purified.

본 발명에 의해 달성된 개선된 효율이, 설명이 맞다고 주장하지 않으면서 하기와 같이 설명될 수 있다: 본 발명의 장치의 믹싱 블레이드의 특정 모양이 슬러리의 충전제 슬러리 입자를 크게 분해시키고, 이에 따라 형성되는 분해된 조각들이 개방된 열극(fissure)을 형성한다. 응집제 출구의 특정 모양은, 응집제 액체가 새로 개방되는 열극을 덮는 큰 표면 막의 모양을 취하도록 함으로써 충전제와 응집제의 혼합이 강화되도록 보장한다. 본 발명에 따른 응집제 액체는 이미 미세하게 분포된 상태로 혼합됨으로써 첨가제를 다량의 물로 추가로 희석하는 것이, 응집제 액체 물 성분을 증가시키는 것이 필요치 않다. 따라서, 본 발명의 특정 효과적이고 유리한 구체예에 따르면, 응집제 액체는 모액으로서 사용되고, 첨가제는 단일 단계로 물과 혼합된다. 이러한 구체예로 인해, 물로의 추가 혼합을 위한 추가적 스테이션(station)이 제거된다. The improved efficiencies achieved by the present invention can be described as follows, without claiming that the description is correct: the specific shape of the mixing blade of the apparatus of the present invention greatly decomposes the filler slurry particles of the slurry and thus forms The disassembled pieces that become open form an open fissure. The specific shape of the coagulant outlet ensures that the mixing of the filler and coagulant is enhanced by allowing the coagulant liquid to take the shape of a large surface film covering the newly opened thermode. The flocculant liquid according to the present invention is already mixed in a finely distributed state to further dilute the additive with a large amount of water, and it is not necessary to increase the flocculant liquid water component. Thus, according to a particular effective and advantageous embodiment of the invention, the flocculant liquid is used as the mother liquor, and the additive is mixed with water in a single step. Due to this embodiment, an additional station for further mixing with water is eliminated.

이제 도 1 및 2와 관련하면, 적어도 하나의 구체예에서, 장치가 충전제 슬러리 운반 도관/파이프(1) 상에 장착되며, 충전제 슬러리 운반 도관/파이프(1)를 통해 충전제 슬러리가 화살표(2) 방향으로 흐른다. 장치는 장형의 플랜지(flange)(3)에 의해 슬러리 파이프(1) 상에 장착될 수 있으며, 플랜지(3)로부터 돌출되는 연결 챔버(4)를 포함한다. 연결 챔버(4)로부터, 분배 헤드(6)가 슬러리 파이프(1)로 연장되고, 챔버(4)의 반대 단부에 제공되고 전기모터로서 형성된 드라이브(7)에 의해 회전된다. 응집제 액체 도관(8)은 챔버(4) 내로 개방되고, 점검 밸브(9)는 도관(8)에 위치한다. 분배 헤드(6)는 출구 슬롯(10)을 형성하고, 스트립 모양 믹싱 블레이드(11)를 지닌다. Referring now to FIGS. 1 and 2, in at least one embodiment, the device is mounted on the filler slurry conveying conduit/pipe 1, through which the filler slurry conveying conduit/pipe 1 is directed to the arrow 2 Flows in the direction The device can be mounted on the slurry pipe 1 by means of an elongated flange 3 and comprises a connection chamber 4 protruding from the flange 3. From the connection chamber 4, a dispensing head 6 extends into the slurry pipe 1, which is provided at the opposite end of the chamber 4 and is rotated by a drive 7 formed as an electric motor. The flocculant liquid conduit 8 is opened into the chamber 4 and a check valve 9 is located in the conduit 8. The dispensing head 6 forms an outlet slot 10 and has a strip-shaped mixing blade 11.

슬리브(14)는 드라이브(7)로부터 연장되는 샤프트 연장부(12)에서, 그리고 연결 챔버(4)의 끝벽에서 연결관(15)를 지지하고, 축면 시일(axial face seal)(16)이 구비되고, 이를 통해 샤프트 연장부(13)가 연장된다. 연결관(15)은 복수의 장형 유입 개구(17)를 지니며, 이를 통해 응집제가 연결 챔버로부터 연결관으로 흐른다. 연결관(15)은 연결 챔버(4)로 돌출하고, 이를 통해 평면을 지닌 슬리브(5)가 플랜지(3)에 구비되고, 관형 모양 분배 헤드(6)는 연결관(15)의 통합부를 형성한다. 분배 헤드(6)는 점선으로 표시된 회전면(18)과 연관된다. 각각의 믹싱 블레이드(11)는 아치형 에지(19)를 형성하고, 이는 상응하는 블레이드 위치에서 원형 단면을 지닌 슬러리 파이프(1)에 대해 슬롯(20)을 제한한다. The sleeve 14 supports the connector 15 at the shaft extension 12 extending from the drive 7 and at the end wall of the connection chamber 4, and an axial face seal 16 is provided. And, through this, the shaft extension 13 is extended. The connecting tube 15 has a plurality of elongated inlet openings 17 through which the coagulant flows from the connecting chamber to the connecting tube. The connecting tube 15 protrudes into the connecting chamber 4, through which a flat sleeve 5 is provided on the flange 3, and the tubular distribution head 6 forms an integral part of the connecting tube 15 do. The dispensing head 6 is associated with the rotating surface 18 indicated by the dotted line. Each mixing blade 11 forms an arcuate edge 19, which limits a slot 20 for a slurry pipe 1 with a circular cross section at the corresponding blade position.

상기 설명은 하기 실시예를 참조로 하여 보다 잘 이해될 수 있으며, 이러한 실시예는 예시 목적을 위해 제시된 것으로서 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. The above description may be better understood with reference to the following examples, which are presented for illustrative purposes and do not limit the scope of the present invention.

실시예Example 1 One

1(i) 충전제 전처리: 1(i) filler pretreatment:

충전제 입자의 블렌드를 제지 공장(paper mill)으로부터 얻었다. 블렌드 충전제는 50% PCC과 50%100% GCC의 혼합물이었다. 충전제 블렌드를 수돗물로 20% 고형물 함량으로 희석시켰다. 200 mL의 희석된 충전제 블렌드를 500 mL 유리 비커에 넣었다. 응고제를 첨가하기 전에 적어도 30초 동안 교반을 수행하였다. 교반기는 R1342, 50 mm, 4-블레이드 프로펠러를 지닌 EUROSTAR 디지털 오버헤드 믹서(Digital overhead mixer)(둘 모두 IKA Works, Inc.(Wilmington, North Carolina)로부터 입수됨)였다. 응고제 용액을 800rpm로 교반하면서 초기 30초의 혼합 후에 서서히 첨가하였다. 사용된 응고제 용액은 4690였다. 응고제의 투여량은 건조된 충전제 중량을 기준으로 하여 1kg/ton이었다. 응고제가 전부 첨가될 때까지 800 rpm에서 계속 교반하였다. 이후, 교반 속도를 1분 동안 1500 rpm로 증가시켰다. Blends of filler particles were obtained from a paper mill. The blend filler was a mixture of 50% PCC and 50% 100% GCC. The filler blend was diluted with tap water to 20% solids content. 200 mL of the diluted filler blend was placed in a 500 mL glass beaker. Stirring was performed for at least 30 seconds before adding the coagulant. The stirrer was a R1342, 50 mm, EUROSTAR Digital overhead mixer with 4-blade propeller, both obtained from IKA Works, Inc. (Wilmington, North Carolina). The coagulant solution was slowly added after the initial 30 seconds of mixing while stirring at 800 rpm. The coagulant solution used was 4690. The dosage of coagulant was 1 kg/ton based on the dry filler weight. Stirring was continued at 800 rpm until all coagulant was added. Then, the stirring speed was increased to 1500 rpm for 1 minute.

1(ii) 충전제 사용:1(ii) Use of filler:

상업용의 표백된 경재 건조 랩(commercial bleached hardwood dry lap)을 붕해시킴으로써 지료를 제조하였다. 50% PCC과 50% GCC의 혼합물을 펄프 지료에 첨가하여 시트 내 상이한 충전제 함량을 달성하였다. 200ppm Nalco 61067를 체류 보조제로서 사용하였다. 전처리 평가를 위해, 충전제 혼합물을 충전제가 지료에 첨가되기 전에 Nalco 응고제 4690를 사용하여 전처리하였다. 핸드시트 제조 동안, 시트 습윤 웹 강도를 개선시키기 위해, 3kg/ton Nalco 63700을 첨가하였다. 본 발명자들은 시트 습윤 웹 강도를 측정함으로써 63700의 압착 탈수 성능에 대한 충전제 전처리의 효과를 평가하고자 하였다. 핸드시트를 60℃에서 동일한 압력 수준을 제어함으로써 특정 고형물 함량(50%)으로 압착하였으며, 1000RPM의 전단력 하에 수중 습윤 시트를 완전히 분해시키는데 요구되는 시간을, 압착 탈수를 간접적으로 반영하는 것으로 예상되는 시트 습윤 웹 강도와 비교하기 위해 기록하였다. 결과는, 시트 습윤 웹 강도가 63700의 첨가에 의해 현저히 개선될 수 있음을 나타냈다. 충전제 전처리는 추가로 보다 낮은 회분 함량에서 추가 20% 만큼 시트 습윤 웹 강도를 추가로 증진시킬 수 있었다. 보다 높은 회분 함량에 대해, 63700의 성능은 20%보다 훨씬 더 높았다. Stocks were prepared by disintegrating a commercial bleached hardwood dry lap. A mixture of 50% PCC and 50% GCC was added to the pulp stock to achieve different filler content in the sheet. 200 ppm Nalco 61067 was used as retention aid. For pretreatment evaluation, the filler mixture was pretreated with Nalco coagulant 4690 before the filler was added to the stock. During handsheet preparation, 3kg/ton Nalco 63700 was added to improve the sheet wet web strength. The present inventors attempted to evaluate the effect of filler pretreatment on the compression dewatering performance of 63700 by measuring the sheet wet web strength. The hand sheet was compressed to a specific solid content (50%) by controlling the same pressure level at 60°C, and the time required to completely decompose the wet sheet in water under a shear force of 1000 RPM is expected to reflect the compression dehydration indirectly. Recorded for comparison with wet web strength. The results indicated that the sheet wet web strength can be significantly improved by the addition of 63700. Filler pretreatment could further enhance the sheet wet web strength by an additional 20% at lower ash content. For higher ash content, the performance of 63700 was much higher than 20%.

실시예 2Example 2

기계 시험을 실시하였으며, 이때 제지기가 900m/min의 기계 속도로 GAB300를 제조하였다. 셀룰로오즈 섬유가 14% MXW; 3% 코팅된 브로크(coated broke); 17% SOW; 12% 비코팅된 브로크(uncoated Broke), 44% DIP 및 10% ONP인 조성물을 제공하였다. 또한, 지료는 GCC를 함유하였다. 시험 동안, 15/ton Nalco 압착 탈수 보조제 63700, 체류 보조제, 사이징제, 및 양이온성 전분을 포함하는 모든 습부 첨가제들을 일정하게 유지시켰다. A mechanical test was conducted, at which time the paper machine manufactured GAB300 at a machine speed of 900 m/min. 14% MXW cellulose fiber; 3% coated broke; 17% SOW; A composition was provided that was 12% uncoated Broke, 44% DIP and 10% ONP. In addition, the stock contained GCC. During the test, all wet part additives including 15/ton Nalco compression dehydration aid 63700, retention aid, sizing agent, and cationic starch were kept constant.

1) 충전제 체류 증진: 1) Increased filler retention:

4690를 충전제를 기준으로 하여 0.5kg/ton에서 2kg/ton로 점차적으로 증가시켰다. 온라인(online) 회분 함량은 4690을 충전제 파이프에 첨가함으로써 점차적으로 증가한 것으로 나타났다. 명백하게, 충전제 전처리를 통해 15.6%에서 16.3%으로 0.7 회분 포인트가 증가하였다. 통상적으로, 동일 등급 생산에 대해, DCS의 기록된 회분 함량은 Nalco 63700를 사용하지 않고 약 12%였다. 회분 함량 개선이 단지 충전제 플라이(ply)에 의한 것임이 주목되어야 한다. 그러므로, 충전제 플라이에서의 회분 함량 증가는 충전제 플라이가 최종 생성물의 절반 평량을 차지하기 때문에 약 1.4%인 것으로 추정된다. FPAR는 70%에서 75%로 증가하였으며, 이는 최종 회분 함량이 현저히 증진된 이유를 설명할 수 있다. The 4690 was gradually increased from 0.5 kg/ton to 2 kg/ton based on the filler. The online ash content was found to gradually increase by adding 4690 to the filler pipe. Obviously, there was an increase of 0.7 batch points from 15.6% to 16.3% through filler pretreatment. Typically, for the same grade production, the recorded ash content of DCS was about 12% without the use of Nalco 63700. It should be noted that the ash content improvement is only due to the filler ply. Therefore, the increase in ash content in the filler ply is estimated to be about 1.4% as the filler plies occupy half the basis weight of the final product. FPAR increased from 70% to 75%, which may explain why the final ash content was significantly improved.

2) 증기압 감소:2) Vapor pressure reduction:

또한, 사전-건조기의 증기압이 충전제 전처리를 통해 감소된 것으로 나타났다. 증기압은 10:30am에서 2:00pm까지 2.15 bar에서 2 bar로 점차적으로 감하였다. 제 1 압착 섹션의 프레스(press) 압력 및 제 2 압착 섹션의 프레스 압력이 각각 550에서 470로, 그리고 600에서 580로 감소되었음에도 불구하고, 증기압은 단지 2.05로 되돌아갔다.It was also found that the vapor pressure of the pre-dryer was reduced through filler pretreatment. The vapor pressure was gradually reduced from 2.15 bar to 2 bar from 10:30am to 2:00pm. Despite the fact that the press pressure of the first compression section and the press pressure of the second compression section were reduced from 550 to 470 and from 600 to 580, respectively, the vapor pressure returned only to 2.05.

시험 동안, 충전제가 전처리되고 약 1시간 후에, 회분 함량이 대략 15.6%에서 16.3%로 증가하였고, 이후 수시간 동안 동일 수준에서 유지되었다. 다른 한편, 증기압은 프레스 하중(press load)이 감소될 때까지 수시간 동안 감소를 유지하였다. 이는, 증기 감소가 단지 회분 함량 증가로부터 기인한 것이 아님을 나타내는 것으로 보인다. 또한, 이 시험의 증기 필요성 감소는 4690이 단지 충전제 플라이에 적용되었기 때문에 단지 그러한 플라이로부터 기인된 것임에 따라 회분 함량 증가 단독에 의한 총 증기 감소는 보다 적어야 한다. 그러므로, 결과는 충전제 전처리가 압착 탈수제 또는 습윤 웹 강도 보조제로서 63700 성능을 증진시킬 수 있음을 나타냈다.During the test, about 1 hour after the filler was pretreated, the ash content increased from approximately 15.6% to 16.3%, and then remained at the same level for several hours. On the other hand, the vapor pressure remained decreasing for several hours until the press load was reduced. This appears to indicate that the vapor reduction was not solely due to an increase in ash content. In addition, the reduction in steam need for this test is due only from such a ply since 4690 was applied only to the filler ply, so the total vapor reduction due to the increase in ash content alone should be less. Therefore, the results indicated that filler pretreatment could enhance the 63700 performance as a compression dewatering agent or wet web strength aid.

당업자들은 앞서 기술된 모든 방법들이 또한 다른 비-셀룰로즈계 섬유성 물질을 포함하는 종이 매트, 셀룰로오즈계 섬유성 물질과 비-셀룰로오즈계 섬유성 물질의 혼합물을 포함하는 종이 매트, 및/또는 합성 섬유계 물질에 적용할 수 있음을 인지할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that all of the methods previously described are also suitable for paper mats comprising other non-cellulosic fibrous materials, paper mats comprising mixtures of cellulose-based fibrous materials and non-cellulosic fibrous materials, and/or synthetic fibrous materials. It will be appreciated that it is applicable to the material.

청구범위에서 정의된 바와 같은 본 발명의 개념 및 범위에서 벗어나지 않고, 본원에서 기술되는 본 발명의 방법의 구성, 작동, 및 배열에서 변경이 이루어질 수 있다. 본 발명이 다수의 다양한 형태로 구현될 수 있지만, 본원에서는 본 발명의 특정 바람직한 구체예들이 기술된다. 본 기재는 본 발명의 원리에 대한 예시이고, 본 발명을 예시된 특정 구체예들로 한정하지 않는다. 또한, 본 발명은 본원에서 기술된 다양한 구체예들의 일부 또는 전부의 어떠한 가능한 조합을 포함한다. 본 출원 또는 어떠한 인용 특허, 인용된 특허 또는 그 밖의 인용문 어느 곳에서 언급된 모든 특허, 특허 출원, 및 그 밖의 인용문은 그 전문에 본원에 참조로 포함된다. 또한, 본 발명은 어떠한 인용문의 조성물, 방법, 성분, 요소 또는 그 밖의 부분 중 어느 하나, 일부 또는 전부를 배제하는 구체예들을 고려한다. Changes may be made in the construction, operation, and arrangement of the inventive methods described herein without departing from the concept and scope of the invention as defined in the claims. While the present invention can be implemented in a number of different forms, certain preferred embodiments of the present invention are described herein. This description is an illustration of the principles of the invention and does not limit the invention to the specific embodiments illustrated. In addition, the invention includes any possible combinations of some or all of the various embodiments described herein. All patents, patent applications, and other citations mentioned in this application or in any cited patent, cited patent, or other citation are incorporated herein by reference in their entirety. In addition, the invention contemplates embodiments that exclude any, some or all of the compositions, methods, components, elements or other portions of any citation.

상기 내용은 예시적인 것이고 비배타적이지 않은 것으로 의도된다. 이러한 설명은 당업자에게 여러 변형 및 대안을 제시할 것이다. 모든 이러한 대안 및 변형은 청구범위 내에 포함되도록 의도되며, 여기서 용어 "포함하는"은 "~을 포함하지만, 이로 제한하지 않는"을 의미한다. 당업자는 균등물이 또한 청구범위에 의해 포함되도록 의도되는 본원에 기술된 특정 구체예들에 대한 다른 균등물을 인식할 수 있다.The above is intended to be exemplary and not non-exclusive. This description will present a number of variations and alternatives to those skilled in the art. All such alternatives and modifications are intended to be included within the scope of the claims, wherein the term “comprising” means “including, but not limited to”. Those of skill in the art may recognize other equivalents to the specific embodiments described herein, for which equivalents are also intended to be covered by the claims.

이는 본 발명의 바람직하고 대안적인 구체예들의 설명을 완전하게 만든다. 당업자는 균등물이 여기에 첨부된 청구범위에 의해 포함되도록 의도되는 본원에 기술된 특정 구체예에 대한 다른 균등물을 인지할 수 있다. This makes the description of preferred and alternative embodiments of the invention complete. Those of skill in the art may recognize other equivalents to the specific embodiments described herein, for which equivalents are intended to be covered by the claims appended hereto.

Claims (19)

충전제를 포함하는 제지 방법으로서, 상기 방법이
충전제 입자, 적어도 하나의 습윤 강도 보조제(wet strength aid), 및 셀룰로오즈 섬유 모액(cellulose fiber stock)을 제공하는 단계,
충전제 입자를 셀룰로오즈 섬유 모액의 부재 하에 조성물로 처리하는 단계로서, 상기 조성물이 응고제인, 단계,
충전제 입자를 셀룰로오즈 섬유 모액과 배합하는 단계,
배합물을 적어도 하나의 습윤 강도 보조제로 처리하는 단계,
배합물로부터 종이 매트(paper mat)를 형성시키는 단계, 및
조성물을 충전제 슬러리에 혼합시키기 위해 조성물을 분배 헤드(distribution head)에 전달하는 단계를 포함하고,
충전제 입자의 적어도 10%는 침강성 탄산칼슘이고, 충전제 입자의 적어도 10%는 중질 탄산칼슘이고, 셀룰로오즈 섬유 모액은 복수의 셀룰로오즈 섬유 및 물을 포함하고, 조성물은 종이 매트에서 습윤 강도 보조제의 성능을 증진시키고,
조성물의 적어도 일부는 분배 헤드를 지닌 회전 혼합 장치로 충전제에 첨가되고, 회전 혼합 장치는 드라이브에 의해 회전되고, 충전제 입자의 슬러리를 함유하는 컨테이너에 배열되고, 회전면과 연관되며, 회전축을 둘러싸는 분배 헤드는 그의 둘레를 따라 조성물이 슬러리 및 믹싱 블레이드(mixing blade)로 제공되는 분배 출구를 지니며,
분배 출구는 개구로서 형성되고, 믹싱 블레이드는 회전면에 대해 횡으로 연장되고 슬러리 파이프 내경의 적어도 절반과 같은 길이를 지니는 스트립(strip)으로서 형성됨을 특징으로 하는 방법.
A papermaking method comprising a filler, the method comprising
Providing filler particles, at least one wet strength aid, and a cellulose fiber stock,
Treating the filler particles with a composition in the absence of a cellulose fiber mother liquor, wherein the composition is a coagulant,
Blending the filler particles with the cellulose fiber mother liquor,
Treating the formulation with at least one wet strength aid,
Forming a paper mat from the blend, and
Delivering the composition to a distribution head for mixing the composition into the filler slurry,
At least 10% of the filler particles are precipitated calcium carbonate, at least 10% of the filler particles are heavy calcium carbonate, the cellulose fiber mother liquor comprises a plurality of cellulose fibers and water, and the composition enhances the performance of the wet strength aid in the paper mat. Let,
At least a portion of the composition is added to the filler by a rotating mixing device with a dispensing head, the rotating mixing device being rotated by the drive, arranged in a container containing the slurry of filler particles, associated with the rotating surface, and dispensing surrounding the axis of rotation The head has a distribution outlet along its periphery through which the composition is provided to the slurry and mixing blade,
The dispensing outlet is formed as an opening, and the mixing blade is formed as a strip extending transversely to the rotating surface and having a length equal to at least half the inner diameter of the slurry pipe.
제1 항에 있어서, 종이 매트가 배합물로부터의 물의 일부를 제거함으로써 형성되는 방법.The method of claim 1 wherein the paper mat is formed by removing a portion of the water from the formulation. 제1 항에 있어서, 탄산칼슘의 적어도 일부가 비분산된(undispersed) 탄산칼슘, 분산된 슬러리 탄산칼슘, 쵸크(chalk), 및 이들의 어떠한 조합물로 이루어진 목록으로부터 선택된 한 가지 형태인 방법.The method of claim 1, wherein at least a portion of the calcium carbonate is in one form selected from the list consisting of undispersed calcium carbonate, dispersed slurry calcium carbonate, chalk, and any combination thereof. 제1 항에 있어서, 탄산칼슘의 적어도 일부가 분산된 슬러리 탄산칼슘 형태이고, 분산된 슬러리 탄산칼슘이 폴리아크릴산 폴리머 분산제, 소듐 폴리포스페이트 분산제, 카올린 점토 슬러리, 및 이들의 어떠한 조합물로부터 선택된 적어도 한 가지 물질을 추가로 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein at least a portion of the calcium carbonate is in the form of a dispersed slurry calcium carbonate, and the dispersed slurry calcium carbonate is at least one selected from polyacrylic acid polymer dispersant, sodium polyphosphate dispersant, kaolin clay slurry, and any combination thereof. Methods of further comprising eggplant substances. 제1 항에 있어서, 충전제 입자가 50% 중질 탄산칼슘과 50% 침강성 탄산칼슘인 방법.The method of claim 1 wherein the filler particles are 50% heavy calcium carbonate and 50% precipitated calcium carbonate. 제1 항에 있어서, 조성물이 무기 응고제, 유기 응고제, 축합 중합(condensation polymerization) 응고제, 및 이들의 어떠한 조합물로 이루어진 목록으로부터 선택된 응고제인 방법.The method of claim 1, wherein the composition is a coagulant selected from the list consisting of inorganic coagulants, organic coagulants, condensation polymerization coagulants, and any combination thereof. 제1 항에 있어서, 조성물이 200 내지 1,000,000의 분자량 범위를 지닌 응고제인 방법.The method of claim 1, wherein the composition is a coagulant having a molecular weight range of 200 to 1,000,000. 제1 항에 있어서, 조성물이 알럼(alum), 소듐 알루미네이트, 폴리알루미늄 클로라이드, 알루미늄 클로로하이드록사이드, 알루미늄 하이드록사이드 클로라이드, 폴리알루미늄 하이드록시클로라이드, 설페이트화 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 실리카 설페이트, 페릭 설페이트, 페릭 클로라이드, 에피클로로하이드린-디메틸아민 (EPI-DMA), EPI-DMA 암모니아 가교된 폴리머, 에틸렌 디클로라이드 및 암모니아의 폴리머, 에틸렌 디클로라이드의 폴리머, 디메틸아민의 폴리머, 다작용성 디에틸렌트리아민의 축합 폴리머, 다작용성 테트라에틸렌펜타민의 축합 폴리머, 다작용성 헥사메틸렌디아민의 축합 폴리머, 다작용성 에틸렌디클로라이드의 축합 폴리머, 멜라민 폴리머, 포름알데하이드 수지 폴리머, 양이온 하전된 비닐 첨가 폴리머, 및 이들의 어떠한 조합물로 이루어진 목록으로부터 선택된 응고제인 방법.The method of claim 1, wherein the composition is alum, sodium aluminate, polyaluminum chloride, aluminum chlorohydroxide, aluminum hydroxide chloride, polyaluminum hydroxychloride, sulfated polyaluminum chloride, polyaluminum silica sulfate, Ferric sulfate, ferric chloride, epichlorohydrin-dimethylamine (EPI-DMA), EPI-DMA ammonia crosslinked polymer, polymer of ethylene dichloride and ammonia, polymer of ethylene dichloride, polymer of dimethylamine, polyfunctional diethylene Condensation polymer of triamine, condensation polymer of polyfunctional tetraethylenepentamine, condensation polymer of polyfunctional hexamethylenediamine, condensation polymer of polyfunctional ethylenedichloride, melamine polymer, formaldehyde resin polymer, cationically charged vinyl addition polymer, and these A method that is a coagulant selected from a list consisting of any combination. 제1 항에 있어서, 조성물이 AcAm/DADMAC 코폴리머인 방법.The method of claim 1 wherein the composition is an AcAm/DADMAC copolymer. 제1 항에 있어서, 습윤 강도 보조제가 폴리-비닐아민, 폴리-비닐아미드, 폴리-디알릴아민, 및 이들의 어떠한 조합물의 목록으로부터 선택된 한 가지인 방법.The method of claim 1, wherein the wet strength aid is one selected from the list of poly-vinylamine, poly-vinylamide, poly-diallylamine, and any combination thereof. 제1 항에 있어서, 종이 매트의 고형물 부분에 대한 습윤 강도 보조제의 비가 종이 매트 1 톤(ton) 당 0.3 내지 5 kg의 강도 첨가제인 방법.The method of claim 1, wherein the ratio of the wet strength aid to the solids portion of the paper mat is from 0.3 to 5 kg of strength additive per ton of paper mat. 제1 항에 있어서, GCC 입자의 적어도 일부가 조성물로 처리되는 방법.The method of claim 1 wherein at least some of the GCC particles are treated with the composition. 제1 항에 있어서, PCC 입자가 조성물로 처리되지 않는 방법.The method of claim 1, wherein the PCC particles are not treated with the composition. 제1 항에 있어서, 종이 매트가 고형물 부분을 지니고, 종이 매트 중 충전제 입자가 종이 매트의 고형물 부분을 합한 질량의 50% 초과를 차지하는 방법. The method of claim 1, wherein the paper mat has a solids portion and the filler particles in the paper mat make up more than 50% of the combined mass of the solids portion of the paper mat. 제1 항에 있어서, 습윤 강도 보조제 및 조성물이 동일 전하를 지니는 방법. The method of claim 1 wherein the wet strength aid and composition have the same charge. 제1 항에 있어서, 충전제 입자가 유기 안료, 무기 안료, 클레이, 탈크, 이산화티탄, 알루미나 삼수화물, 바륨 설페이트, 수산화마그네슘, 및 이들의 어떠한 조합물로 이루어진 목록으로부터 선택된 한 가지 물질을 추가로 포함하는 방법. The method of claim 1, wherein the filler particles further comprise one material selected from the list consisting of organic pigments, inorganic pigments, clay, talc, titanium dioxide, alumina trihydrate, barium sulfate, magnesium hydroxide, and any combination thereof. How to. 충전제의 사용을 포함하는 제지 방법으로서, 상기 방법이
충전제 입자, 적어도 하나의 건조 강도 보조제(dry strength aid), 및 셀룰로오즈 섬유 모액을 제공하는 단계,
충전제 입자를 셀룰로오즈 섬유 모액의 부재 하에 조성물로 처리하는 단계로서, 상기 조성물이 응고제인, 단계,
충전제 입자를 셀룰로오즈 섬유 모액과 배합하는 단계,
배합물을 적어도 하나의 건조 강도 보조제로 처리하는 단계,
배합물로부터 종이 매트를 형성시키는 단계, 및
조성물을 충전제 슬러리에 혼합시키기 위해 조성물을 분배 헤드에 전달하는 단계를 포함하고,
충전제 입자의 적어도 10%는 분산된 슬러리 탄산칼슘 형태이고,
셀룰로오즈 섬유 모액은 복수의 셀룰로오즈 섬유 및 물을 포함하고,
조성물은 종이 매트에서 건조 강도 보조제의 성능을 증진시키고,
조성물의 적어도 일부는 분배 헤드를 지닌 회전 혼합 장치로 충전제에 첨가되고, 회전 혼합 장치는 드라이브에 의해 회전되고, 충전제 입자의 슬러리를 함유하는 컨테이너에 배열되고, 회전면과 연관되며, 회전축을 둘러싸는 분배 헤드는 그의 둘레를 따라 조성물이 슬러리 및 믹싱 블레이드로 제공되는 분배 출구를 지니며,
분배 출구는 개구로서 형성되고, 믹싱 블레이드는 회전면에 대해 횡으로 연장되고 슬러리 파이프 내경의 적어도 절반과 같은 길이를 지니는 스트립으로서 형성됨을 특징으로 하는 방법.
A papermaking method comprising the use of a filler, the method comprising
Providing filler particles, at least one dry strength aid, and a cellulose fiber mother liquor,
Treating the filler particles with a composition in the absence of a cellulose fiber mother liquor, wherein the composition is a coagulant,
Blending the filler particles with the cellulose fiber mother liquor,
Treating the blend with at least one dry strength aid,
Forming a paper mat from the blend, and
Delivering the composition to a dispensing head for mixing the composition into the filler slurry,
At least 10% of the filler particles are in the form of a dispersed slurry calcium carbonate,
The cellulose fiber mother liquor contains a plurality of cellulose fibers and water,
The composition enhances the performance of the dry strength aid on the paper mat,
At least a portion of the composition is added to the filler by a rotating mixing device with a dispensing head, the rotating mixing device being rotated by the drive, arranged in a container containing the slurry of filler particles, associated with the rotating surface, and dispensing surrounding the rotating shaft The head has a distribution outlet along its periphery through which the composition is provided to the slurry and mixing blade,
The dispensing outlet is formed as an opening, and the mixing blade is formed as a strip extending transversely to the rotating surface and having a length equal to at least half the inner diameter of the slurry pipe.
충전제 입자와 혼합된 셀룰로오즈 섬유와 습윤 강도 보조제 간의 상호작용을 증가시키는 방법으로서, 상기 방법이
충전제 입자를 셀룰로오즈 섬유 모액의 부재 하에 조성물로 전처리하는 단계로서, 상기 조성물이 응고제인, 단계,
전처리된 충전제 입자를 셀룰로오즈 섬유와 배합하는 단계,
배합물을 적어도 하나의 습윤 강도 보조제로 처리하는 단계, 및
조성물을 충전제 슬러리에 혼합시키기 위해 조성물을 분배 헤드에 전달하는 단계를 포함하고,
충전제 입자가 침강성 탄산칼슘, 중질 탄산칼슘, 및 이들의 어떠한 조합물로 이루어진 목록으로부터 선택되고,
조성물은 습윤 강도 보조제가 충전제 입자에 부착되지 않도록 하고,
조성물의 적어도 일부는 분배 헤드를 지닌 회전 혼합 장치로 충전제에 첨가되고, 회전 혼합 장치는 드라이브에 의해 회전되고, 충전제 입자의 슬러리를 함유하는 컨테이너에 배열되고, 회전면과 연관되며, 회전축을 둘러싸는 분배 헤드는 그의 둘레를 따라 조성물이 슬러리 및 믹싱 블레이드로 제공되는 분배 출구를 지니며,
분배 출구는 개구로서 형성되고, 믹싱 블레이드는 회전면에 대해 횡으로 연장되고 슬러리 파이프 내경의 적어도 절반과 같은 길이를 지니는 스트립으로서 형성됨을 특징으로 하는 방법.
A method of increasing the interaction between a wet strength aid and a cellulose fiber mixed with filler particles, the method comprising:
Pretreating the filler particles with a composition in the absence of a cellulose fiber mother liquor, wherein the composition is a coagulant,
Blending the pretreated filler particles with cellulose fibers,
Treating the formulation with at least one wet strength aid, and
Delivering the composition to a dispensing head for mixing the composition into the filler slurry,
The filler particles are selected from the list consisting of precipitated calcium carbonate, heavy calcium carbonate, and any combination thereof,
The composition prevents the wet strength aid from adhering to the filler particles,
At least a portion of the composition is added to the filler by a rotating mixing device with a dispensing head, the rotating mixing device being rotated by the drive, arranged in a container containing the slurry of filler particles, associated with the rotating surface, and dispensing surrounding the axis of rotation The head has a distribution outlet along its perimeter through which the composition is provided to the slurry and mixing blades,
The dispensing outlet is formed as an opening and the mixing blade is formed as a strip extending transversely to the rotating surface and having a length equal to at least half the inner diameter of the slurry pipe.
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