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KR20160111911A - 섬유 스톡을 처리하기 위한 제지제 조성물 및 방법 - Google Patents

섬유 스톡을 처리하기 위한 제지제 조성물 및 방법 Download PDF

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KR20160111911A
KR20160111911A KR1020167016003A KR20167016003A KR20160111911A KR 20160111911 A KR20160111911 A KR 20160111911A KR 1020167016003 A KR1020167016003 A KR 1020167016003A KR 20167016003 A KR20167016003 A KR 20167016003A KR 20160111911 A KR20160111911 A KR 20160111911A
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주나스 호까
마티 히에타니에미
사챠 레그란드
마르코 폴베라리
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케미라 오와이제이
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Abstract

본 발명은 21 내지 30mol-%의 비닐아민 단위를 포함하고, 적어도 1　000　000Da의 평균 분자량을 갖는 수용성 중합체를 포함하는, 바람직하게는 분말 형태의 제지제 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 종이, 보드 등을 제조하는데 있어서 섬유 스톡을 처리하는 방법으로서, 농축 섬유 스톡이 수득되고, 이것이 물의 첨가에 의해 조도 < 3%를 갖는 묽은 섬유 스톡으로 희석되고, 묽은 섬유 스톡이 배수되고, 연속 섬유상 웹이 형성되는, 방법에 관한 것이기도 하다. 제지제 조성물은 농축 섬유 스톡 또는 묽은 섬유에 첨가된다.

Description

섬유 스톡을 처리하기 위한 제지제 조성물 및 방법{PAPERMAKING AGENT COMPOSITION AND METHOD FOR TREATING FIBRE STOCK}
본 발명은 첨부된 특허청구범위의 서문에 따라 섬유 스톡을 처리하기 위한 제지제 조성물 및 방법에 관한 것이다.
포장 등급 종이 및 보드를 제조하는데 있어서 하나의 목적은 비용 효율이다. 이 목적은 제조된 종이 또는 보드의 평량을 감소시키고, 충전제 함량을 증가시키고, 저가의 재생 원료를 사용하고 생산량을 개발함으로써 달성될 수 있다. 이러한 비용 감소 작용은 제지 및 보드기의 습식 말단 보유에서 발생되는 문제를 증가시키고, 최종 종이 및 보드의 필요한 강도 특성을 달성하는데 있어서 문제를 유도할 수 있다. 상이한 화학적 첨가제 및 제제를 형성된 웹의 배수 및 보유 뿐만 아니라 최종 종이 또는 보드의 강도 특성을 향상시키기 위해 섬유 스톡에 첨가할 수 있다.
폴리비닐아민 중합체는 중합체 구조 또는 선형 중합체 골격에 결합된 1급 아민 그룹을 포함한다. 1급 아민 그룹은 중합체를 매우 반응성이도록 하고, 그들은 그들의 전하 밀도, 반응성 및 수 용해도 때문에 다수의 용도로, 또한 제지에 사용된다. 그러나, 고분자량을 갖는 폴리비닐아민 중합체는 또한 반응성일 수 있고, 이는 제지기 또는 보드기의 습식 말단에서의 탈수 및 보유에서 과다응집 및 문제를 유도할 수 있다.
종이 및 보드 제조에서, 폐골판지(OCC)와 같은 저가의 섬유 공급원의 사용은 과거 수십년 동안 증가하고 있다. OCC는 주로 사용된 재생 미표백 또는 표백 크라프트 펄프 섬유, 경재 세미-화학 펄프 섬유 및/또는 잔디 펄프 섬유를 포함한다. OCC 펄프는 흔히 혼합 폐기물 재생지 등급과 함께, 특히 라이너 및 플루팅 등급의 제조용으로 사용될 수 있다. 결과적으로, 재생 섬유를 포함하는 펄프와 함께 사용하기에 적합한 화학적 첨가제는 일정한 수요가 있다.
EP 1　727　938은 비닐아민 단위를 포함하는 중합체의 존재하에 종이, 보드 및 판지의 제조방법을 개시한다. 사용된 중합체는 적어도 1백만의 평균 몰 질량 및 1 내지 20mol-%의 가수분해도를 갖는다. 중합체는 희석되고 배수되는 높은 조도의 스톡으로 계량된다. 스톡은 코팅으로부터 발생하는 코팅된 파산 및 방해 물질을 함유할 수 있다. 그러나, 재생 섬유, 특히 폐골판지(OCC)로부터의 섬유를 포함하는 섬유 스톡의 보유 및/또는 배수를 향상시키기에 특히 적합한 제지제 조성물이 여전히 필요하다. 추가로, 이는 보유 및/또는 배수용으로 사용된 화학약품이 제조된 종이의 특성, 예를 들면, 파열 강도, 짧은 스팬 압축(SCT) 및/또는 인장 강도에 긍정적인 효과를 가질 경우 유리할 것이다.
하나의 문제는 폴리비닐아민 중합체가 제지 또는 보드기의 짧은 루프 백수 순환에서 음전하 모두 또는 대부분을 중화시킬 수 있다는 것이었다. 이는 최종 종이 또는 보드에서 발포성, 감소된 탈수 유효성 및 감소된 강도 특성을 유도하는 섬유 스톡의 과양이온화를 유도할 수 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술에 존재하는 단점을 최소화하거나 심지어 제거하는 것이다.
본 발명의 하나의 목적은 제지 또는 보드기의 습식-말단에서 배수 및/또는 보유를 향상시킬 수 있고, 동시에 제조된 종이의 적어도 하나의 강도 특성, 예를 들면, 파열 강도, 짧은 스팬 압축(SCT) 및/또는 인장 강도를 증가시킬 수 있는 제지제를 제공하는 것이다.
추가의 목적은 제지 또는 보드기의 습식-말단에서 탈수를 향상시키는 동시에, 제조된 종이의 적어도 하나의 강도 특성을 증가시키기 위해 섬유 스톡, 특히 재생 섬유를 포함하는 섬유 스톡을 처리하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르는 분말 형태의 조성물 중의 전형적인 제지제는, 바람직하게는, 건조 조성물의 총 중량으로부터 계산된, 적어도 40중량%의 수용성 중합체를 포함하고, 이 수용성 중합체는 21 내지 30mol-%의 비닐아민 단위를 포함하고, 적어도 1　000　000Da의 평균 분자량을 갖는다.
스톡의 탈수 및 제조된 섬유상 웹의 적어도 하나의 강도 특성을 증가시키기 위한 종이, 보드 등을 제조하는데 있어서 본 발명에 따르는 섬유 스톡을 처리하기 위한 전형적인 방법은
- 농축 섬유 스톡을 수득하는 단계,
- 상기 농축 섬유 스톡을 물을 첨가하여 조도 < 3%를 갖는 묽은 섬유 스톡으로 희석시키는 단계,
- 상기 묽은 섬유 스톡을 배수하고, 연속 섬유상 웹을 형성하는 단계,
- 상기 농축 섬유 스톡 또는 상기 묽은 섬유 스톡에 21 내지 39mol-%의 비닐아민 단위를 포함하고 적어도 1　000　000Da의 평균 분자량을 갖는 수용성 중합체를 포함하는 제지제 조성물을 첨가하는 단계를 포함한다.
이제, 놀랍게도 수용성 중합체의 비닐아민 단위의 양 및 평균 분자량을 조심스럽게 선택하고 최적화함으로써, 특히 사용된 섬유 원료가 재생 섬유를 포함할 때, 제지기 또는 보드기의 습식-말단에서 배수를 증가시키는 제지제 조성물을 수득할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 예기치 않게, 동시에 최종 종이의 적어도 하나의 강도 특성을 상당히 증가시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 놀랍게도, 21 내지 30중량%의 비닐아민 단위를 갖고 적어도 1 000　000Da의 평균 분자량을 갖는 수용성 중합체를 포함하는 제지제 조성물이 농축 또는 묽은 스톡에 첨가될 때, 배수 및 임의로 스톡의 보유가 현저하게 증가한다는 것이 인식되었다. 동시에, 제조된 종이 또는 보드의 적어도 하나의 강도 특성, 예를 들면, 파열 강도, 짧은 스팬 압축(SCT) 강도 및/또는 인장 강도의 증가가 관찰된다. 또한, 놀랍게도, 짧은 루프 백수에서 과양이온화에 관련되는 문제는 본 발명에 따르는 제지 화학이 종이 또는 보드를 제조하는데 사용되었을 때 크게 최소화되었거나 심지어 완전히 제거되었다는 것이 밝혀졌다.
용어 "수용성 중합체"는 본원의 문맥에서 물에 완전히 용해성이고 물과 혼화성인 중합체로서 이해된다. 과량의 물과 혼합된 경우, 중합체는 완전히 용해되고, 수득된 중합체 용액은 본질적으로 별개의 중합체 입자를 함유하지 않고, 상 분리가 관찰될 수 없다. 과량의 물은 수득된 중합체 용액이 포화된 용액이 아니다는 것을 의미한다.
본 문맥에서, 용어 "배수" 및 "탈수"는 동의어로 사용되고, 그들은 완전히 교환가능하다. 이러한 용어는 형성부에서 헤드박스 후에 형성된 섬유상 웹으로부터 물의 제거의 유효성을 설명한다.
비닐아민 단위를 포함하는 수용성 중합체의 분자량은 HPLC 크기 배제 크로마토그래피, 참조로서 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)를 사용하여 측정한다.
하나의 구현예에 따라서, 바람직하게는 분말 형태의 제지제 조성물은 21 내지 39mol-%의 비닐아민 단위를 포함하고,적어도 1　000　000Da의 평균 분자량을 갖는 수용성 중합체를 포함한다.
수용성 중합체는 비닐아민 및 N-비닐포름아미드의 선형 공중합체 또는 비닐아민 및 비닐알콜의 선형 공중합체일 수 있다. 또한, 수용성 중합체는 심지어 비닐아민의 선형 단독중합체일 수 있다. 하나의 바람직한 구현예에 따라서, 수용성 중합체는 N-비닐포름아미드 및 비닐아민으로만 이루어진 공중합체이거나, 이는 비닐아민 및 비닐알콜로만 이루어진 공중합체이다. 특히, 제지제 조성물이 폐골판지로부터의 재생 섬유를 포함하는 섬유 스톡을 위한 배수 및/또는 보유 조제로서 사용되는 경우, 공중합체가 바람직하다.
본 발명의 하나의 구현예에 따라서, 수용성 중합체는 21 내지 30mol-%, 바람직하게는 21 내지 29mol-%, 더욱 바람직하게는 21.5 내지 25mol-%, 더욱 더 바람직하게는 21.5 내지 23.5mol-%의 비닐아민 단위를 포함한다. 비닐아민 단위의 양은 제조된 종이 또는 보드의 강도 특성과 함께 보유 및 탈수 효과를 최적화하기 위해 선택된다. 특히, OCC 펄프가 보드 또는 종이의 제조용으로 사용될 때, 비닐아민 단위는 종이의 향상된 짧은 스팬 압축(SCT) 및/또는 파열 강도 및 섬유에의 효과적인 고정을 제공한다.
제지제 조성물 중의 수용성 중합체의 양은, 건조 조성물의 총 중량으로부터 계산된, 적어도 50중량%, 바람직하게는 적어도 70중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 75중량%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 80중량%, 때로 심지어 적어도 85중량%일 수 있다. 본 발명의 하나의 구현예에 따라서, 건조 분말상 제지제 조성물 중의 수용성 중합체의 양은, 조성물의 총 중량으로부터 계산된, 70 내지 97중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95중량%일 수 있다. 본 발명의 하나의 유리한 구현예에 따라서, 제지제 조성물은 건조 분말 형태로 존재한다. 건조 분말은 수송하고 저장하기가 용이하다. 수용성 중합체는 건조 분말상 제지제 조성물의 주성분을 형성한다. 제지제 조성물이 고체 분말 또는 입상 재료의 형태로 존재할 경우, 조성물 중의 수용성 중합체의 양은, 조성물의 총 중량으로부터 계산된, 전형적으로 > 70중량%, 바람직하게는 70 내지 95중량%이다.
제지제 조성물은 4중량% 용액에서 측정된 >1000mPas, 바람직하게는 1500 내지 20 000mPas, 더욱 바람직하게는 2000 내지 15 000mPas의 점도 및 35mS/cm의 전도도를 갖는 수용액 형태의 제지제 조성물을 수득하기 위해 물에 용해시킬 수 있다. 용액 형태의 제지제 조성물의 전도도는, 예를 들면, NaCl을 사용하여 조정할 수 있다.
제지제 조성물이 물에 용해되어 사용할 준비가 될 때, 이는 수용액의 형태일 수 있고, 여기서 수용액 중의 수용성 중합체의 양은, 용액의 총 중량으로부터 계산된, 전형적으로 30 내지 60중량%, 바람직하게는 35 내지 55중량%이다.
제지제 조성물은 전형적으로 염, 즉 N-비닐포름아미드와 염화나트륨의 가수분해에서 부산물로서 형성된 나트륨 포르메이트를 함유한다. 나트륨 포르메이트의 총량은 < 40중량%, 바람직하게는 < 20중량%, 더욱 바람직하게는 < 10중량%일 수 있다. 바람직하게는, 나트륨 포르메이트 함량은 적어도 2중량%이다.
제지제 조성물은 또한 용해도를 위한 첨가제, 예를 들면, 무기 염, 산, 및/또는 고화방지제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 분말 형태의 제지제 조성물은 조성물의 용해도를 향상시키는 하나 또는 다수의 적합한 염, 예를 들면, 염화나트륨 또는 우레아, 및/또는 조성물의 저장 안정성을 향상시키는 고화방지제(들)를 포함할 수 있다. 조성물은 조성물의 pH를 조정하기 위해 사용되고 바람직하게는 폴리비닐아민과 하이드로염 형태로서 존재할 수 있는 산(들)을 포함할 수 있다. 적합한 산은, 예를 들면, 염산 또는 시트르산이다. 용해도 첨가제 및/또는 고화방지제의 총량은 건조 조성물의 총 중량으로부터 계산된 < 10중량%, 바람직하게는 < 5중량%, 더욱 바람직하게는 < 2중량%이다.
바람직하게는, 제지제 조성물은, 조성물의 총 중량으로부터 계산된 < 0.2중량%, 바람직하게는 < 0.1중량%의 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제는 폴리에틸렌 글리콜일 수 있다. 또는, 계면활성제는 친수성 및 소수성 말단 둘 다를 포함하는 두-블록 공중합체 계면활성제 또는 세-블록 공중합체 계면활성제일 수 있다. 하나의 구현예에 따라서, 제지제 조성물은 본질적으로 상기 계면활성제 또는 임의의 계면활성제를 함유하지 않는다. 제조된 종이 또는 보드의 강도 특성이 이어서 심지어 추가로 증가될 수 있음이 관찰되었기 때문에, 계면활성제의 양이 가능한 한 낮게 유지되거나, 또는 심지어 존재하지 않는 경우가 유리하다.
제지제 조성물은 특히 제조된 종이 또는 보드의 강도 특성, 예를 들면, 짧은 스팬 압축(SCT) 강도, 파열 강도 및/또는 인장 강도가 최적화될 때, 즉 증가될 때 농축 섬유 스톡에 첨가할 수 있다. 농축 섬유 스톡은 여기서 적어도 2%, 바람직하게는 적어도 2.5%, 더욱 바람직하게는 적어도 3%의 조도를 갖는 섬유상 스톡 또는 완성재로서 이해된다. 본 발명의 하나의 구현예에 따라서, 제지제 조성물은 섬유 농축 스톡에 첨가한 다음, 섬유 농축 스톡은 웹 형성 전에 제지 또는 보드기의 짧은 루프 백수로 희석시킨다. 제지제가 보다 용이하게 섬유와 접촉되어 그들 위에 흡착되기 때문에, 섬유 농축 스톡에의 첨가가 유리할 수 있다. 이러한 방식으로, 종이 웹의 강도 특성을 효과적으로 증가시킬 수 있다. 이러한 맥락에서, 용어 "짧은 루프"는 용어 "짧은 순환"과 동의어이다. 짧은 루프는 와이어 구멍으로부터 기기 헤드박스로, 다시 와이어 구멍으로의 유동 루프를 나타낸다. 짧은 루프는 와이어 구멍과 헤드박스 사이의 유동 루프에 위치된 모든 펌프, 세정 시스템 등을 포함한다.
또는, 제지제 조성물은 최종 전단 단계 후 제지기 또는 보드기의 헤드박스 전에 묽은 섬유 스톡에 첨가할 수 있다. 바람직하게는, 제지제 조성물은 기계 스크린 뒤, 헤드박스 앞에 첨가한다. 여기서, 묽은 섬유 스톡은 < 3 %, 바람직하게는 2.5% 미만, 더욱 바람직하게는 2% 미만의 조도를 갖는 섬유상 스톡 또는 완성재로서 이해된다. 묽은 섬유 스톡에의 첨가는 탈수, 및 임의로 충전제의 보유가 향상될 필요가 있을 때 유리할 수 있다. 묽은 섬유 스톡에서, 제지제는 스톡 중의 무기 충전제 재료와 보다 용이하게 접촉한다. 이러한 방식으로, 충전제 재료를 포함하는 종이 웹의 배수 및/또는 보유를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
하나의 구현예에 따라서, 제지제 조성물은 제지 또는 보드 제조 공정에서 농축 스톡 및 묽은 스톡 둘 다에 첨가할 수 있다.
본 발명의 하나의 구현예에 따라서, 아크릴아미드의 양이온성 공중합체를 섬유 스톡에 바람직하게는 비닐아민 단위를 포함하는 수용성 중합체를 포함하는 제지제 조성물과 순차적으로, 또는 동시에 첨가할 수 있다. 아크릴아미드의 양이온성 공중합체는 스톡 미분 및 충전제의 보유를 강화시키는 반면, 제지제 조성물은 스톡의 전하 대조군을 처리한다. 아크릴아미드의 양이온성 공중합체는 아크릴아미드를 양이온성 단량체와 중합시키거나 메타크릴아미드를 양이온성 단량체와 중합시킴으로써 수득할 수 있다. 양이온성 단량체는 메타크릴로일옥시에틸트리메틸 암모늄 클로라이드, 아크릴로일옥시에틸트리메틸 암모늄 클로라이드, 3-(메타크릴아미도) 프로필트리메틸 암모늄 클로라이드, 3-(아크릴로일아미도) 프로필트리메틸 암모늄 클로라이드, 디알릴디메틸 암모늄 클로라이드, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노프로필아크릴아미드, 디메틸아미노프로필메타크릴아미드 및 유사한 단량체로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 하나의 바람직한 구현예에 따라서, 아크릴아미드의 양이온성 공중합체는 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드와 (메트)아크릴로일옥시에틸트리메틸 암모늄 클로라이드의 공중합체이다. 아크릴아미드의 양이온성 공중합체는 이의 순수한 전하가 양이온이고, 그것이 아크릴아미드/메타크릴아미드 골격을 갖는 한, 다른 단량체도 또한 함유할 수 있다. 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드 기반 중합체는 또한, 예를 들면, 호프만(Hofmann) 또는 만니히(Mannich) 반응을 사용하여 그것이 양이온성이도록 중합 후 처리할 수 있다. 아크릴아미드의 양이온성 공중합체는 5 000　000 내지 20　000　000g/mol의 분자량(MW)을 가질 수 있다. 본 발명의 하나의 구현예에 따라서, 양이온성 폴리아크릴아미드는 5 000　000 내지 15　000　000g/mol, 바람직하게는 7 000　000 내지 13　000　000g/mol, 더욱 바람직하게는 8 000　000 내지 10　000　000g/mol 범위의 평균 분자량(MW)을 가질 수 있다. 보유 또는 응집 효과는 아크릴아미드의 양이온성 공중합체의 분자량의 적합한 선택에 의해 최적화될 수 있다. 보유 또는 응집 효과는 일반적으로 아크릴아미드 공중합체의 분자량의 중가에 따라 증가한다.
본 발명의 하나의 구현예에 따라서, 무기 음이온성 미세입자를 바람직하게는 비닐아민 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 제지제 조성물의 첨가 후 섬유 스톡에 첨가할 수 있다. 무기 미세입자는 벤토나이트 입자 또는 콜로이드성 실리카 입자 또는 임의의 이들의 혼합물일 수 있다. 전형적으로, 벤토나이트 입자의 평균 입자 크기는 50 내지 200nm, 바람직하게는 75 내지 125nm이다. 전형적으로, 콜로이드성 실리카 입자의 평균 입자 크기는 3 내지 20nm, 바람직하게는 5 내지 20nm, 더욱 바람직하게는 5 내지 15nm, 때로 7.5 내지 15nm이다. 콜로이드성 실리카는 여기서 무정형 비다공성 실리카 입자의 안정한 수성 현탁액으로 이해된다. 개별적 콜로이드성 실리카 입자는 전형적으로 구형이거나 거의 구형이다. 본 발명의 하나의 바람직한 구현예에 따라서, 음이온성 콜로이드성 실리카가 사용된다. 콜로이드성 실리카는 알칼리 실리케이트, 전형적으로 규산나트륨 현탁액으로부터 출발하고 실리카를 중합하고 입자를 형성하도록 함으로써 제조된다. 콜로이드성 실리카는, 예를 들면, 사염화규소의 연소로 발열적으로 생성되는 발연 실리카와 혼합되어서는 안된다.
하나의 구현예에 따라서, 제지제 조성물의 첨가 전에 무기 음이온성 미세입자를 섬유 스톡에 첨가할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 구현예에 따라서, 아크릴아미드의 음이온성 공중합체는, 바람직하게는 비닐아민 단위를 포함하는 수용성 중합체를 포함하는 제지제 조성물의 첨가 후에 섬유 스톡에 첨가할 수 있다. 아크릴아미드의 음미온성 공중합체는 용액 형태 또는 가교결합된 중합체 미세입자의 형태로 첨가할 수 있다. 중합체 미세입자는 응고제 매트릭스에서 단량체의 중합으로 수득된다. 중합체 미세입자는 전형적으로 0.75 내지 1.2㎛의 평균 입자 크기를 갖는다. 아크릴아미드의 음이온성 공중합체는 상기한 무기 음이온성 미세입자와 함께 사용될 수 있다.
제지제 조성물과 함께 사용하기에 적합한 용액 형태의 아크릴아미드의 음이온성 공중합체는 불포화된 카복실산 단량체, 예를 들면, (메트)아크릴산, 말레산, 크로톤산 또는 이타콘산과 함께 아크릴아미드를 공중합시킴으로써 형성될 수 있다. 또한, 다른 음이온성 단량체, 예를 들면, 비닐설폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산, 스티렌 설폰산, 비닐 포스폰산 또는 에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 포스페이트가 포함될 수 있다. 형성된 중합체의 순수 전하가 음이온성이고, 중합체가 아크릴아미드/메타크릴아미드 골격을 갖는 한, 비하전된 단량체가 포함될 수 있다는 것도 또한 가능하다. 아크릴아미드의 음이온성 공중합체는 선형이거나 가교결합될 수 있고, 음전하 20 내지 80mol-%, 때로 30 내지 80mol-%를 가질 수 있다. 아크릴아미드의 음이온성 공중합체는 1 내지 6dl/g, 바람직하게는 2 내지 5dl/g, 더욱 바람직하게는 3 내지 5dl/g의 고유 점도 값을 가질 수 있다. 고유 점도 값은 1N NaCl에서 25℃에서 우벨로데(Ubbelohde) 모세관 점도계를 사용하여 공지된 방식으로 측정된다. 선택된 모세관이 적합하고, 본원의 측정에서 상수 K=0.005228을 갖는 우벨로데 모세관 점도계가 사용되었다.
아크릴아미드의 음이온성 공중합체를 활성 중합체로서 계산된 10 내지 400g/톤 제조된 종이에 첨가할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 구현예에 따라서, 제지제 조성물은 재생지, 폐골판지(OCC), 미표백 크라프트 펄프, 중성 아황산염 세미 케미칼(NCCS) 펄프 및/또는 기계 펄프로부터 발생하는 섬유를 포함하는 섬유 스톡 처리용으로 사용된다. OCC는 바람직하게는 재생된 미표백 크라프트 펄프 섬유를 포함하고, 이는 흔히 혼합된 폐기물 재생 종이 등급과 함께 특히 라이너 및 플루팅 등급의 제조를 위해 사용된다. 스톡 중의 섬유는 적어도 80% 재생 섬유, 바람직하게는 적어도 90% 재생 섬유, 때로 심지어 100% 재생 섬유를 포함할 수 있다. 재생 섬유는 폐골판지 및/또는 혼합된 종이 등급으로부터 발생한다. 바람직하게는, 폐골판지 및 혼합된 종이 등급의 혼합물이 재생 섬유용으로 사용된다. 제지제 조성물은 제지제 조성물을 섬유 스톡에 첨가하기 전에 -15 내지 -1mV, 바람직하게는 -10 내지 -1, 더욱 바람직하게는 -7 내지 -1mV의 제타-전위 값을 갖는 섬유 농축 스톡에 특히 적합하다.
비닐아민 단위를 포함하는 수용성 중합체를 포함하는 제지 조성물의 섬유 스톡에의 첨가 후, 섬유 스톡의 제타-전위는 < 0mV, 바람직하게는 -10 내지 -1, 더욱 바람직하게는 -8 내지 -1mV이다.
제지제 조성물 및 가능한 다른 첨가제의 첨가 후, 헤드박스 중 섬유 스톡의 전하 밀도는, 첨가된 수용성 중합체의 양이 활성제로 제공된 적어도 400g/톤 제조된 종이였을 때, 첨가 전 섬유 농축 스톡의 전하 밀도보다 최대 300μeq/l, 바람직하게는 200μeq/l, 더욱 바람직하게는 150μeq/l 더 크다.
제지제 조성물은 상기 수용성 중합체의 양이 50 내지 1500g/톤 제조된 종이, 바람직하게는 100 내지 900g/톤 제조된 종이, 더욱 바람직하게는 적어도 400 내지 800g/톤 제조된 종이이도록 하는 양으로 농축 섬유 스톡에 첨가될 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 하나의 구현예에서, 상기한 바와 같은 제지제 조성물로 처리된 섬유 스톡은 > 10%, 바람직하게는 > 15%, 더욱 바람직하게는 15 내지 25%, 더욱 더 바람직하게는 16 내지 25%의 기본 종이 회분 함량을 갖는 종이, 보드 등의 제품의 제조용으로 사용된다. 표준 ISO 1762, 온도 525℃가 회분 함량 측정용으로 사용된다.
도 1은 제타 전위 측정 결과를 도시하는 도면이다.
도 2는 단섬유 펄프 핸드 시트를 위한 실시예 7의 표준화된 베타 형성 결과를 나타내는 도면이다.
실험
수용성 중합체의 제조
N-비닐포름아미드, NVF는 폴리(N-비닐포름아미드), PNVF의 중합용 전구체로서 사용된다. 다음 실시예에서, 폴리비닐아민은 고체 N-비닐포름아미드를 사용하여 합성했다.
폴리비닐아민, PVAm은 염기성 NaOH 수용액의 존재하에 PNVF의 가수분해로 생성된다. 염기성 용액을 통한 가수분해는 부산물로서 나트륨 포르메이트 염 및 유리 아민 작용성 그룹을 갖는 중합체 골격을 생성한다. 염기 가수분해는 염기성 용액 중의 아미드 그룹 상의 강한 친핵체의 공격 때문에 매우 용이하게 발생한다.
실시예에 사용된 시험 화학약품 및 방법
다음 화학약품이 실시예에 사용된다:
C-PAM: 아크릴아미드의 양이온성 공중합체, 분자량 약 6,000,000g/mol, 전하 10mol-%
A-PAM: 아크릴아미드의 가교결합된 음이온성 공중합체, 분자량 약 3,000,000g/mol, 전하 - 60mol-%
벤토나이트: 알토나이트 SF(Kemira Oyj), 3중량% 슬러리로서 사용됨
콜로이드성 실리카: 평균 입자 크기 5㎚
다음 실시예에 사용된 수용성 N-비닐포름아미드-비닐아민 공중합체를 포함하는 제지제 조성물은 부속 표 1에 정의된다. 표 1에서 점도 값은 브룩필드 점도계를 사용하여 측정하고, 제지제는 35mS/cm 전도도(NaCl로 조정됨)에서 4중량% 용액이다. 수용성 공중합체의 가수분해 수준은 mol-%로 제공된다. 가수분해도의 비율은 이들의 중합체 쇄 중 아민 작용기를 갖는 단량체의 양을 제공한다.
본 발명에 따르는 제지제 조성물 1 내지 3은 건조 분말상 제품 형태로 존재한다. 사용된 분말상 조성물은 시험 펄프 슬러리에 첨가하기 전에 적합한 농도로 희석한다. 희석은 시험 화학약품의 투여량 용적을 용이하게 하기 위해 수행한다.
실시예에 사용된 모든 화학약품 투여량은 건조 제품으로서 계산된다.
동적 배수 분석기, DDA
동적 배수 분석기, DDA(AB Akribi Kemikonsulter, Sweden)는 배수 및 보유를 측정하기 위해 사용했다.
DDA의 진공 및 교반기를 교정하고, 세팅에 필요한 조정을 수행했다. DDA를 진공 적용과 진공 중지점 사이의 시간을 측정하기 위한 컴퓨터에 연결하였다. 진공의 변화는 배수 시간을 나타내는 증점성 웹을 통해 공기가 파괴될 때까지 습윤 섬유 웹의 형성 시간을 나타낸다. 배수 시간 제한은 측정을 위해 30초로 설정했다.
배수 측정에서, 500ml의 스톡 샘플을 반응 병에서 측정했다. 배수 시험은 시험될 화학약품을 소정의 순서로 첨가하면서 샘플 스톡을 1200rpm에서 30초 동안 교반기로 혼합하여 수행했다. 시험 화학약품 첨가 시간은 배수 시작 전 음의 시간으로서 결과 표에 나타낸다.
보유 측정에서, 500ml의 스톡 샘플을 반응 병에서 측정하고, 0.25mm의 개구부를 갖는 와이어 및 300mbar의 진공을 사용했다.
실시예에 사용된 약어: LF= 장섬유; SF= 단섬유; CF= 투명한 여액
실시예 1: 아크릴아미드의 음이온성 공중합체(A-PAM)를 갖는 제지제 조성물
독일의 상업적 중유럽 폐골판지(OCC) 스톡을 실시예 1에서 원료로서 사용했다. 스톡은 이미 제지공장에서 스크린 분획화 공정에 의해 장섬유(LF) 분획 및 단섬유(SF) 분획으로 분리했다. 두 스톡 분획을 특성화하고, 결과를 부속 표 2에 나타낸다. 투명한 여액 및 묽은 스톡을 또한 제지공장으로부터 수득하였고, 그들을 특성화하고 결과는 표 2에 나타낸다.
LF- 및 SF-분획을 시험하고, 별도로 분석하고, 실시예 1의 모든 결과는 LF-분획 및 SF-분획으로 수득된 개별 결과의 산술 평균으로서 제시한다.
DDA 측정용 희석 비율은 다음과 같다: 2부의 OCC 섬유 스톡, LF- 또는 SF-분획, 및 1부의 묽은 스톡. 샘플을 투명한 여액을 사용하여 2.6g/l의 조도로 희석하고, +23℃의 실온으로 조정했다. 첨가된 묽은 스톡의 높은 충전제 함량에 기인하여 16.9%의 회분 함량을 달성했다.
제지제 조성물 및 아크릴아미드의 음이온성 공중합체는 상기 정의된 바와 같다. 각 스톡 샘플의 배수 및 보유는 DDA를 사용하여 전술한 바와 같이 측정하고, 사용된 화학약품을 혼합하는 동안 스톡 샘플에 순차적으로 첨가했다. 실시예 1의 결과는 부속 표 3에 나타낸다.
표 3으로부터, 21%의 가수분해도를 갖는 수용성 폴리비닐아민을 포함하는 조성물 1이 보다 높은 가수분해도를 갖는 폴리비닐아민을 포함하는 참조 조성물보다 신속한 배수 및 더 높은 제1 통과 보유(FPR) 결과를 제공한다는 것을 알 수 있다.
실시예 2: 아크릴아미드의 양이온성 공중합체(C-PAM) 및 벤토나이트를 갖는 제지제 조성물
제지제 조성물, 아크릴아미드의 양이온성 공중합체(C-PAM), 및 벤토나이트는 상기 정의된 바와 같다. 실시예 1과 동일한 스톡 원료를 사용한다. 결과는 LF-분획 및 SF-분획으로 수득된 개별 결과의 산술 평균으로서 제시한다.
각 스톡 샘플의 배수 및 보유는 DDA를 사용하여 상기한 바와 같이 측정하고, 시험 조성물 및 화학약품을 혼합 동안 스톡 샘플에 순차적으로 첨가했다. 제지제 조성물, C-PAM 및 벤토나이트를 포함하는 다성분 시스템을 사용하는 실시예 2의 배수 및 보유 결과는 부속 표 4에 나타낸다.
표 4로부터, C-PAM 및 벤토나이트와 함께 사용될 때, 21%의 가수분해도를 갖는 수용성 폴리비닐아민을 포함하는 조성물 1이 보다 높은 가수분해도를 갖는 폴리비닐아민을 포함하는 참조 조성물보다 신속한 배수 및 보다 높은 제1-통과 보유(FPR) 결과를 제공한다는 것을 알 수 있다.
실시예 3: 재순환 여액을 사용하는 배수 시험
스톡 샘플은 실시예 1과 동일한 장섬유(LF) 분획 및 묽은 스톡, 및 수돗물을 사용하여 제조했다. 수돗물의 전도도는 NaCl을 첨가하여 묽은 스톡에서와 동일한 수준으로 조정했다. 시험 펄프의 동일한 희석 비율은 실시예 1의 시험 #1의 배수에 따라 선택했다.
배수 시험은 동적 배수 분석기를 사용하여 상기한 바와 같이 수행했고, DDA 여액을 샘플 스톡용 희석수로서 사용했다. 샘플 스톡 조도는 6.6g/l이고, 회분 함량은 15%였다. DDA 장비의 구성 및 세팅은 실시예 1에 상응한다. DDA 여액은 제지기의 짧은 순환을 시뮬레이팅하기 위해 희석수로서 재순환시켰다. 여액을 7회 재순환시켰다. 여액 전하는 Mutek PCD 03을 사용하여 다른 모든 DDA 여액으로부터 분석했다. 실시예 3의 결과는 부속 표 5에 제시한다.
7회 순환 후, 시스템은 비교적 안정한 전하 조건을 달성했다. 표 5로부터, 각각 21% 및 35%의 가수분해도를 갖는 수용성 폴리비닐아민을 포함하는 조성물 1 및 3이 각각 55% 및 90%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐아민을 포함하는 참조 조성물보다 배수에서 훨씬 더 효과적이었다는 것을 알 수 있다.
실시예 4: 아크릴아미드의 음이온성 공중합체(A-PAM)를 갖는 제지제 조성물
상업적 중유럽 폐골판지(OCC) 스톡을 실시예 4에서 원료로서 사용했다. 샘플 제조를 위해, 다음 희석 비율을 선택했다: 1부의 OCC 스톡 및 2부의 백수. 백수는 제지공장으로부터 수득했다. 각 샘플은 전도도 조정된 수돗물을 사용하여 5.4g/l의 조도로 희석했다.
OCC 스톡 및 백수의 특성은 부속 표 6에 제시한다.
배수는 상기한 바와 같이 DDA를 사용하여 측정했다. 배수 결과는 부속 표 7에 나타낸다. 표 7로부터, 21%, 23% 및 35%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐아민을 포함하는 조성물이 40%, 55% 및 90%의 높은 가수분해도를 갖는 폴리비닐아민을 포함하는 참조 조성물보다 신속한, 즉 우수한 배수를 제공한다는 것을 알 수 있다. 상기 조성물이 아크릴아미드의 음이온성 공중합체와 함께 사용될 때 동일한 효과가 나타난다.
실시예 5: 제타 전위에 대한 효과
시험 섬유 슬러리는 표준 ISO 5263:1995에 따라서 Lorentzen & Wettre 펄프 붕해기를 사용하여 재생 섬유에 기초하는 습식 붕해 건조 테스트라이너 및 플루팅 시트에 의해 제조했다. 건조 테스트라이너 및 플루팅 시트를 2.5 x 2.5cm 크기의 조각으로 절단하고, 오븐-건조 질량 60g으로 칭량했다. 중량비 1:1의 절단 및 칭량된 테스트라이너 및 플루팅 시트를 온도 50℃, 용해 시간 10분, 백수에 용해시켰다. 수득된 붕해 슬러리의 용적은 2700ml였고, 프로펠러의 회전은 50　000회전으로 조정했다. 시험 슬러리를 제타 전위 측정 전에 각빙욕에서 실온으로 냉각시켰다.
제타 전위 측정에서 붕해된 슬러리 용적은 500ml였다. 조성물은 혼합 속도 250rpm, 혼합 시간 10초로 혼합하에 첨가했다. 조성물의 첨가 및 혼합 후, 제타 전위는 Mutek SZP-06 장치를 사용하여 측정했다. 제타 전위 측정 결과는 도 1에 예시된다.
도 1로부터, 제타 전위의 제로 수준에 도달하기 전에 21%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐아민을 포함하는 조성물 1의 대용량을 사용할 수 있음을 알 수 있다. 각각 55% 및 95%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐아민을 포함하는 참조 조성물 1 및 2를 사용할 때, 제타 전위의 제로 수준은 상당히 더 적은 투여량으로 도달된다. 제지기의 주행성 및/또는 보유는 스톡의 제타 전위가 거의 제로 또는 양일 때, 경험하는 것으로 공지되어 있다. 본 발명에 따르는 조성물 1은 주행성 및/또는 보유 문제 없이 웹의 배수 및 강도를 향상시킬 수 있는 높은 화학적 투여량의 사용을 제공한다.
실시예 6: 제조된 종이의 건조 강도에 대한 효과
중유럽으로부터의 상업적 중유럽 폐골판지(OCC) 스톡을 실시예 6에서 원료로서 사용했다.
OCC를 개방 충전물과 함께 35분 동안 Andritz 실험실 정제기를 사용하여 베일로부터 붕해시켰다. 베일을 시험 스톡 현탁액을 위한 2.3%의 조도를 달성하기 위해 밀링 수로 붕해시켰다. 붕해된 OCC 스톡 및 밀링 수의 특성은 부속 표 8에 나타낸다.
제지제 조성물은 붕해된 OCC 스톡에 투여했다. 신선한 밀링 수를 진탕하에 스톡과 함께 혼합 탱크로 공급된 공정수로서 사용하고, 스톡을 1%의 헤드박스 조도로 희석시키고, 묽은 스톡 현탁액을 파일롯 제지기의 헤드박스로 공급했다. 사용된 보유 조제는 100g/톤의 건조 제품의 투여량의 C-PAM 및 200g/톤의 건조 제품의 투여량의 콜로이드성 실리카였다. C-PAM 및 콜로이드성 실리카는 상기 정의된 바와 같았다. C-PAM는 파일롯 제지기의 헤드박스 펌프 앞에 첨가하는 반면, 실리카는 파일롯 제지기의 헤드박스 앞에 투여했다.
100g/m2의 평량을 갖는 OCC 라이너 및 플루팅 시트를 파일롯 제지기 상에서 제조했다. 파일롯 제지기의 작동 파라미터는 다음과 같았다:
주행 속도: 2m/분; 웹 너비: 0.32m; 구멍 많은 롤의 회전 속도: 120rpm; 압축 부분: 2닙; 건조 부분: 8 예비 건조 실린더, 베이비 실린더, 5 건조 실린더
제조된 라이너 및 플루팅 시트의 강도 특성을 시험하기 전에 시트를 표준 ISO 187에 따라 50% 상대 습도로 23℃에서 24시간 동안 전처리했다. 시트의 특성을 측정하기 위해 사용된 장치 및 표준은 부속 표 9에 제시한다.
강도 특성 시험 결과는 부속 표 10에 제시한다. 표 10의 결과를 색인화하고, 시험된 조성물 사이의 대표적 비교를 수행하기 위해 동일한 회분 함량으로 보상했다. 인장 및 SCT 측정은 측정된 시트의 평량에 의해 각각 수득된 측정 값을 나눠 색인화한 다음, 기계 방향 강도 및 횡방향 강도의 기하 평균으로서 계산했다. 결과는 16% 회분 함량으로 평준화되었다. 결과는 공지된 데이터 점에 기초하여 16% 회분 함량으로 보간했다. 회분 함량에서 +1% 단위의 차이는 기하학적 SCT 지수에서 -0.25Nm/g의 차이 및 기하학적 인장 지수에서 -0.75Nm/g의 차이에 상응한다.
표 10의 결과로부터, 21%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐아민을 포함하는 조성물 1이 참조 조성물과 비교하여 SCT 강도 및 인장 강도 값에 대해 긍정적인 효과를 갖는다는 것을 알 수 있다.
실시예 7: 베타 형성에 대한 효과
독일의 상업적 중유럽 폐골판지(OCC) 스톡을 실시예 7에서 원료로서 사용했다. 스톡은 제분소에서 이미 스크린 분획화 공정에 의해 장섬유(LF-) 분획 및 단섬유(SF-) 분획으로 분리했다. 두 스톡 분획을 특성화하고, 결과는 부속 표 11에 나타낸다.
사용된 C-PAM 및 A-PAM은 상기 정의된 바와 같다. 화학약품을 다음 순서로 700rpm으로 혼합하에 혼합 병 중의 스톡에 첨가했다: 1) 양이온성 중합체/조성물, 허용된 반응 시간 2분, 및 2) 음이온성 중합체, 허용된 반응 시간 1분. 최종 화학약품 첨가 후, 혼합을 1분 동안 계속하고, 시트의 평량을 일정하게(120g/m2) 유지시키기 위해 소정의 용적의 묽은 스톡을 병에 붓고, 스톡 현탁액이 시트 형성을 위해 준비될 때까지 30초 동안 1500rpm에서 혼합했다.
실험실 시트의 제조를 위해, 스톡을 투명한 여액(CF)을 사용하여 1% 조도로 희석했다. 120g/m2의 평량을 갖는 핸드시트는 ISO 5269-2:2012에 따라서 순환수와 함께 Rapid Kothen 시트 형성제를 사용하여 형성했다. 시트의 평량은 묽은 스톡의 용적으로 조정했고, 스톡 부분의 양(240ml)은 일정하게 유지시켰다. 시트를 92℃ 및 1000mbar에서 6분 동안 진공 건조기에서 건조시켰다.
사용된 순환수는 별도의 용기에서 제조했고, 여기서 수돗물의 전도도 및 경도는 제지공장의 백수에 상응하도록 CaCl2 및 NaCl로 조정했다.
시험 전, 실험실 시트를 ISO 187에 따라서 50% 상대 습도로 23℃에서 24시간 동안 전처리했다. 평량은 ISO 536에 따라서 Mettler Toledo 칭량 장치를 사용하여 측정했다. 실험실 시트의 형성은 표준 SCAN-P 92:09에 따라서 AMBERTEC 베타 형성 시험기를 사용하여 연구했다. 각 시트의 형성 결과는 시트의 표준화된 베타 형성 값을 수득하기 위해 시트의 평량의 제곱근으로 나눴다. 도 2는 단섬유 펄프 핸드시트를 위한 실시예 7의 표준화된 베타 형성 결과를 나타낸다.
낮은 값 베타 형성 값이 바람직하다. 도 2로부터, 21%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐아민을 포함하는 조성물 1이 55%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐아민을 포함하는 참조 2보다 우수하게 수행한다는 것을 알 수 있다.
실시예 8: 배수 시험
실시예 7과 동일한 스톡을 실시예 8에 사용했다. 다음 희석 비율이 사용되었다: 2부의 장섬유 분획 및 1 비율의 묽은 스톡. 스톡을 전도도 조정된 수돗물을 사용하여 4.2g/l 조도로 희석시켰다.
배수 결과는, 샘플 스톡을 30초 동안 1500rpm 대신 1200rpm에서 교반기로 혼합한 것 이외에는, 전술한 바와 같이 DDA를 사용하여 수득했다.
배수 결과는 부속 표 12에 나타낸다. 표 12로부터, 21%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐아민을 포함하는 조성물 1이 참조 1, 2 및 3과 비교하여 배수에서 명백한 개선을 제공한다는 것을 알 수 있다. 또한, 조성물 2는 1.2kg/톤의 용량 수준에서 A-PAM과 함께 잘 수행한다.
실시예 9: 파열 지수에 대한 효과
상업적 유럽 OCC 스톡을 실험실 시트 제조용으로 사용했다. 스톡을 투명한 여액(CF)을 사용하여 8.8g/l의 조도로 희석시켰다. OCC 스톡, 투명한 여액 및 백수의 특성은 부속 표 13에 제시한다.
시험 조성물은 다음 순서로 1500rpm으로 혼합하에 혼합 병 중의 스톡에 첨가했다: 1) 혼합 개시로부터 10초 후 첨가된 시험 조성물, 2) 혼합 개시로부터 15초 후 소정 용적의 백수, 3) 혼합 개시로부터 20초 후 콜로이드성 실리카 입자. 혼합 개시로부터 30초 후, 120g/m2의 평량을 갖는 핸드시트를 ISO 5269-2:2012에 따라서 순환수와 함께 Rapid Kothen 시트 형성제를 사용하여 형성했다. 시트의 평량은 백수의 용적에 의해 조정하고, 스톡 부분의 양(440ml)은 일정하게 유지시켰다.
사용된 순환수는 별도의 용기에서 제조했고, 여기서 수돗물의 전도도 및 경도는 제지 공장의 백수에 상응하게 CaCl2 및 NaCl로 조정했다.
형성된 시트는 92℃의 온도 및 1000mbar의 압력에서 6분 동안 진공 건조기로 건조시켰다.
시험 전, 실험실 시트를 ISO 187에 따라서 50% 상대 습도로 23℃에서 24시간 동안 전처리했다. 평량은 ISO 536에 따라서 Mettler Toledo 칭량 장치를 사용하여 측정했다. 파열 강도는 ISO 2758에 따라서 L&W 파열 강도 시험기를 사용하여 측정했다. 수득된 것들을 색인화하고, 시험 조성물 사이의 대표적 비교를 수행하기 위해 동일한 회분 함량으로 보상했다. 결과는 17% 회분 함량으로 평준화되었다. 회분 함량의 +1% 단위의 차이는 파열 지수에서 -0.05kPa*m2/g의 차이에 상응한다. 실시예 9의 결과는 부속 표 14에 제시한다. 표 14로부터, 조성물 1이 참조 0 및 참조 1과 비교하여 실험실 시트의 파열 지수에 대해 최선의 개선 효과를 갖는다는 것을 알 수 있다.
본 발명이 현재 가장 실용적이고 바람직한 구현예인 것으로 보이는 것을 참조로 기재되었지만, 본 발명은 상기한 구현예로 제한되지 않지만, 본 발명이 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 상이한 변형 및 등가의 기술적 용액을 포함하는 것을 의도하는 것으로 이해된다.
수용성 중합체의 가수분해도
[mol-%]		 분자량
[g/mol]		 건조 조성물의 활성 중합체 함량
[%]		 점도
[mPas]
조성물 1 21 약 4,000,000 71 4400
조성물 2 23 약 4,000,000 67 733
조성물 3 35 약 4,000,000 59 633
참조 0 10 약 4,000,000 83 -
참조 1 40 약 4,000,000 74 3300
참조 2 55 약 4,000,000 48 1670
참조 3 90 약 4,000,000 36 507
참조 4 44 약 300,000 53 23
(실시예에 사용된 수용성 중합체를 포함하는 제지제 조성물의 정의)
특성 LF-분획 SF-분획 묽은 스톡 CF 장치/표준
pH 6.2 6.3 6.8 6.7 Knick Portamess 911
혼탁도 (NTU) 2760 2478 866 490 WTW Turb 555IR
전도도 (mS/cm) 4.0 4.0 2.9 2.7 Knick Portamess 911
전하 (μekv/l) -105.5 -89.8 -71.1 -90.9 Mutek PCD 03
제타 전위 (mV) -1.5 -1.4 - - Mutek SZP-06
조도 (g/l) 38.6 38.5 14.0 - ISO 4119
회분 함량 (%) 14.5 16.3 25.1 - ISO 1762
미분 함량 (%) 20 24 - - SCAN-CM 66:05
(실시예 1에 사용된 LF- 및 SF-분획, 묽은 스톡 및 투명한 여액의 특성)
투여 시간 [s] -10 -5 배수 및 보유 결과
시험 번호 조성물명 용량
[kg/톤]		 A-PAM 투여량
[kg/톤]		 배수
시간
[s]		 제1 통과율
[%]
1 - - - 6.8 91.95
2 - - 0.2 6.98 93.02
3 조성물 1 0.4 0.2 4.06 97.27
4 조성물 1 0.8 0.2 3.53 99.30
5 조성물 1 1.2 0.2 3.17 99.63
6 참조 2 0.4 0.2 5.63 95.07
7 참조 2 0.8 0.2 5.39 94.47
8 참조 2 1.2 0.2 5.44 94.80
9 참조 3 0.4 0.2 5.83 93.75
10 참조 3 0.8 0.2 5.22 93.71
11 참조 3 1.2 0.2 5.53 93.65
(실시예 1의 배수 및 보유 결과)
투여 시간 [s] -15 -15 -10 배수 및 보유 결과
시험 번호 조성물명 용량
[kg/톤]		 C-PAM 투여량
[kg/톤]		 벤토나이트 투여량
[kg/톤]		 배수
시간
[s]		 제1 통과율
[%]
12 - - 0.2 1.5 7.08 91.07
13 조성물 1 0.4 0.2 1.5 4.93 92.37
14 조성물 1 0.8 0.2 1.5 3.48 93.10
15 조성물 1 1.2 0.2 1.5 2.76 96.30
16 참조 2 0.4 0.2 1.5 6.79 90.03
17 참조 2 0.8 0.2 1.5 6.81 90.80
18 참조 3 0.4 0.2 1.5 6.99 90.77
19 참조 3 0.8 0.2 1.5 6.96 90.50
(실시예 2의 배수 및 보유 결과)
투여 시간 [s] -15 배수 및 여액 전하 결과
순환 수 조성물명 kg/톤 [활성] 배수
[s] 		전하
[μ ekv /l]
0 - 0 12 -195
1 조성물 1 0.8 10.4 -75
1 조성물 3 0.8 11.3 -74
1 참조 2 0.8 12.4 -91
1 참조 3 0.8 12 -87
3 조성물 1 0.8 6.3 -51
3 조성물 3 0.8 7.21 -49
3 참조 2 0.8 10 -75
3 참조 3 0.8 11.3 -91
5 조성물 1 0.8 5.7 -51
5 조성물 3 0.8 6.3 -45
5 참조 2 0.8 8.8 -36
5 참조 3 0.8 10.8 -55
7 조성물 1 0.8 5.9 -52
7 조성물 3 0.8 6.2 -38
7 참조 2 0.8 8.3 -38
7 참조 3 0.8 10.1 -42
(재순환된 DDA 여액을 사용한 실시예 3의 배수 시험 결과)
특성 OCC 스톡 백수 장치/표준
pH 6.7 6.9 Knick Portamess 911
혼탁도 (NTU) 431 23 WTW Turb 555IR
전도도 (mS/cm) 3.3 1.6 Knick Portamess 911
전하 (μekv/l) -213 -62 Mutek PCD 03
제타 전위 (mV) -9 - Mutek SZP-06
조도 (g/l) 46 1 ISO 4119
회분 함량 (%) 14 31 ISO 1762
(실시예 4에 사용된 OCC 스톡 및 백수의 특성)
투여 시간 [s] -15 -10 배수 결과
시험 번호 조성물명 용량
[kg/톤]		 A-PAM 투여량
[kg/톤]		 배수 [s]
1 - - 11.45
2 조성물 1 0.4 - 8.56
3 조성물 2 0.4 - 8.43
4 조성물 3 0.4 - 9.10
5 참조 1 0.4 - 9.25
6 조성물 1 0.8 - 7.51
7 조성물 2 0.8 - 7.14
8 조성물 3 0.8 - 8.13
9 참조 1 0.8 - 8.49
10 참조 2 0.8 - 8.98
11 참조 3 0.8 - 9.52
12 조성물 1 0.8 0.07 7.23
13 조성물 2 0.8 0.07 7.12
14 조성물 3 0.8 0.07 7.85
15 참조 1 0.8 0.07 7.98
16 참조 2 0.8 0.07 8.29
17 참조 3 0.8 0.07 9.13
(실시예 4의 배수 시험 결과)
특성 붕해된 OCC 스톡 밀링 수 장치/표준
pH - 7.5 Knick Portamess 911
전도도 1.9 2.5 Knick Portamess 911
전하 -262 -283 Mutek PCD 03
제타 전위 -8.7 - Mutek SZP-06
조도 23 - ISO 4119
Ca-함량 (mg/l) - 643 ISO 777
알칼리성 (mmol/l) - 2.2 ISO 9963
COD (mg/l) 1013 630 ISO 6060
(실시예 6에 사용된 붕해된 OCC 스톡 및 밀링 수의 특성)
측정 장치 표준
평량 Mettler Toledo ISO 536
SCT (??은 스팬 압축 시험) Lorentzen & Wettre 압축 강도 시험기 ISO 9895
인장 강도 Lorentzen & Wettre 인장 시험기 ISO 1924-3
(실시예 6에 사용된 시트 시험 장치 및 표준)
조성물명 조성물 용량 [kg/톤] SCT 기하학적 지수 [kNm/kg] 인장 기하학적 지수 [Nm/g]
- - 21.0 35.3
조성물 1 0.5 24.4 42.1
참조 1 0.5 21.7 37.4
참조 4 0.5 22.7 37.2
(실시예 6의 결과)
특성 LF-분획 SF-분획 묽은 스톡 CF 장치/표준
pH 6.3 6.2 6.9 6.3 Knick Portamess 911
혼탁도 (NTU) 2477 2280 1236 517 WTW Turb 555IR
전도도 (mS/cm) 3.8 3.7 2.3 2.3 Knick Portamess 911
전하 (μekv/l) -195.3 -122.7 -94.7 -103.1 Mutek PCD 03
제타 전위 (mV) -6.8 -6.2 - - Mutek SZP-06
조도 (g/l) 46.6 41.2 17.1 - ISO 4119
회분 함량 (%) 14.9 16.4 23.3 - ISO 1762
Ca 함량 (mg/l) 1144 1090 519 521 ISO 777
(실시예 7에 사용된 LF- 및 SF-분획, 묽은 스톡 및 투명한 여액(CF)의 특성)
투여 시간 [s] -10 -5 배수 결과
시험 번호 조성물명 용량
[kg/톤]		 A-PAM 투여량
[kg/톤]		 배수 [s]
1 - - 　- 　- 6.57
2 참조 0 0.8 　- 　- 4.38
3 조성물 1 0.8 　- 　- 3.97
4 조성물 2 0.8 　- 　- 4.06
5 조성물 3 0.8 　- 　- 4.51
6 참조 1 0.8 　- 　- 4.26
7 참조 2 0.8 　- 　- 4.98
8 참조 3 0.8 　- 　- 5.8
9 참조 0 1.2 　- 　- 4.68
10 조성물 1 1.2 　- 　- 3.42
11 조성물 2 1.2 　- 　- 3.4
12 조성물 3 1.2 　- 　- 3.65
13 참조 1 1.2 　- 　- 4.4
14 참조 0 0.8 A-PAM 0.07 4.4
15 조성물 1 0.8 A-PAM 0.07 4.02
16 조성물 2 0.8 A-PAM 0.07 4.0
17 조성물 3 0.8 A-PAM 0.07 4.52
18 참조 1 0.8 A-PAM 0.07 4.23
19 참조 2 0.8 A-PAM 0.07 4.74
20 참조 3 0.8 A-PAM 0.07 5.2
(실시예 8의 배수 결과)
특성 OCC 백수 CF 장치/표준
pH 6.4 6.5 5.4 Knick Portamess 911
혼탁도 (NTU) 97 83 21 WTW Turb 555IR
전도도 (mS/cm) 3.6 3 2 Knick Portamess 911
전하 (μekv/l) -120 -66 -48 Mutek PCD 03
제타 전위 (mV) -7.8 - - Mutek SZP-06
조도 (g/l) 33.8 3.3 - ISO 4119
회분 함량 (%) 19.2 48.8 - ISO 1762
(실시예 9에 사용된 OCC 스톡, 백수 및 투명한 여액의 특성)
조성물명 용량
[kg/톤] 		파열 지수 [ kPa *m 2 /g]
- 0 1.39
참조 0 0.5 1.45
조성물 1 0.5 1.49
참조 1 0.5 1.39
(실시예 9의 결과)

Claims (20)

  1. 조성물의 총 중량으로부터 계산된 적어도 40중량%의 수용성 중합체를 포함하고, 이 수용성 중합체가 21 내지 30mol-%의 비닐아민 단위를 포함하고, 적어도 1　000　000Da의 평균 분자량을 갖는, 분말 형태의 제지제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수용성 중합체가 21 내지 29mol-%, 바람직하게는 21.5 내지 25mol-%, 더욱 바람직하게는 21.5 내지 23.5mol-%의 비닐아민 단위를 포함함을 특징으로 하는, 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제지제가 4중량% 용액 및 35mS/cm의 전도도에서 측정된 적어도 1000mPas, 바람직하게는 1500 내지 20 000mPas, 더욱 바람직하게는 2000 내지 15 000mPas의 점도를 갖는 용액 형태로 존재함을 특징으로 하는, 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용성 중합체가 N-비닐포름아미드 및 비닐아민으로 이루어진 공중합체임을 특징으로 하는, 조성물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용성 중합체가 비닐아민 및 비닐 알콜로 이루어진 공중합체임을 특징으로 하는, 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 조성물의 총 중량으로부터 계산된 < 0.2중량%의 계면활성제를 포함함을 특징으로 하는, 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 용해도를 위한 첨가제 및/또는 고화방지제를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물 중의 수용성 중합체의 양이, 건조 조성물의 총 중량으로부터 계산된, 적어도 50중량%, 바람직하게는 적어도 70중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 75중량%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 80중량%임을 특징으로 하는, 조성물.
  9. 스톡의 탈수 및 제조된 섬유상 웹의 적어도 하나의 강도 특성을 증가시키기 위해, 종이, 보드 등의 제조에서 섬유 스톡을 처리하는 방법으로서, 상기 방법이
    - 농축 섬유 스톡을 수득하는 단계,
    - 상기 농축 섬유 스톡을 물을 첨가하여 < 3%의 조도를 갖는 묽은 섬유 스톡으로 희석하는 단계,
    - 상기 묽은 섬유 스톡을 배수하고 연속 섬유상 웹을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 농축 섬유 스톡 또는 상기 묽은 섬유 스톡에 21 내지 39mol-%의 비닐아민 단위를 포함하고 적어도 1 000 000Da의 평균 분자량을 갖는 수용성 중합체를 포함하는 제지제 조성물을 첨가함을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제지제 조성물이 21 내지 30mol-%, 바람직하게는 21.5 내지 25mol-%, 더욱 바람직하게는 21.5 내지 23.5mol-%의 비닐아민 단위를 포함하는 수용성 중합체를 포함함을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 비닐아민 단위를 포함하는 수용성 중합체를 포함하는 제지제 조성물을 상기 농축 섬유 스톡에 첨가하고, 상기 농축 스톡을 웹 형성 전에 제지 또는 보드기의 짧은 루프 백수로 희석시킴을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제9항, 제10항 또는 제11항에 있어서, 비닐아민 단위를 포함하는 수용성 중합체를 포함하는 제지제 조성물을 최종 전단 단계 후 및 헤드박스 전에 상기 묽은 섬유 스톡에 첨가함을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 스톡에 아크릴아미드의 양이온성 공중합체를 바람직하게는 비닐아민 단위를 포함하는 수용성 중합체를 포함하는 제지제 조성물과 순차적으로 첨가함을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 아크릴아미드의 음이온성 공중합체 및/또는 미세 입자를, 바람직하게는 비닐아민 단위를 포함하는 수용성 중합체를 포함하는 제지제 조성물의 첨가 후, 섬유 스톡에 첨가함을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 스톡이 재생지, 폐골판지(OCC), 비표백 크라프트 펄프, 중성 아황산 세미 화학(NCCS) 펄프 및/또는 기계 펄프로부터 발생하는 섬유를 포함함을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스톡이 적어도 80% 재생 섬유, 바람직하게는 적어도 90% 재생 섬유를 포함함을 특징으로 하는, 방법.
  17. 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 비닐아민 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 상기 제지제 조성물을 상기 농축 섬유 스톡에 상기 중합체의 양이 50 내지 1500g/톤 제조된 종이, 바람직하게는 100 내지 900g/톤 제조된 종이, 더욱 바람직하게는 적어도 400 내지 800g/톤 제조된 종이이도록 하는 양으로 첨가함을 특징으로 하는, 방법.
  18. 제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제지제 조성물을 상기 섬유 스톡에 첨가하기 전에, 상기 섬유 스톡의 제타-전위가 -15 내지 -1mV, 바람직하게는 -10 내지 -1, 더욱 바람직하게는 -7 내지 -1mV임을 특징으로 하는, 방법.
  19. 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 비닐아민 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 상기 제지 조성물을 상기 섬유 스톡에 첨가 후, 상기 섬유 스톡의 제타-전위가 < 0mV, 바람직하게는 -10 내지 -1, 더욱 바람직하게는 -8 내지 -1mV임을 특징으로 하는, 방법.
  20. 제9항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제지제 조성물 및 임의의 다른 첨가체의 첨가 후, 헤드박스 중의 상기 섬유 스톡의 전하 밀도가 첨가 전 농축 섬유 스톡의 전하 밀도보다 최대 300μeq/l, 바람직하게는 200μeq/l, 더욱 바람직하게는 150μeq/l 더 큼을 특징으로 하는, 방법.
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