KR20100016267A

KR20100016267A - 종이의 광학적 성질을 개선하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20100016267A
Application number: KR1020097023166A
Authority: KR
Inventors: 마사 패트리샤 와일드
Original assignee: 아크조 노벨 엔.브이.
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2010-02-12
Also published as: CN101855401B; WO2008124489A1; US20100132901A1; US8425723B2; CN101855401A; CA2682924A1; BRPI0809172A2; JP2010523835A; EP2132381A1; JP5364088B2; RU2009140737A; RU2490388C2

Abstract

본 발명은 고해처리된 종이의 밝기 및 백색도를 효율적으로 유지 또는 증가시키는 방법에 관한 것이다. 일면에 있어서, 본 발명은 증가된 펄프 고해처리에 의해 종이의 밝기 및/또는 백색도를 실질적으로 유지(또는 심지어 증가)시키는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 여수도를 약 100 CSF 이상 감소시키도록 펄프를 고해처리하고, 최종 종이의 밝기 및/또는 백색도를 증가키기에 충분한 양의 OBA와 캐리어 폴리머의 조합을 사이즈 프레스에서 종이 표면에 부가하는 것을 포함한다. 또 다른 면에 있어서, 본 발명은 고해처리된 펄프로부터 종이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 여수도를 약 100 CSF 이상 낮추도록 셀룰로오스 섬유 현탁액을 고해처리하고, 상기 고해처리 과정동안 또는 고해처리 후, 임의의 추가적인 웨트 엔드 화학물질을 부가하기 이전에 하나 이상의 형광증백제(OBA)와 상기 셀룰로오스 섬유를 접촉시키는 것을 포함한다.

펄프, 형광증백제, 밝기, 백색도, 고해처리, 여수도

Description

종이의 광학적 성질을 개선하기 위한 방법{PROCESS FOR IMPROVING OPTICAL PROPERTIES OF PAPER}

본 출원은 2007년 4월 5일자 미국가출원 번호 60/922,057호 및 2008년 2월 29일자 미국가출원 번호 61/032,588호에 대한 우선권을 주장하며, 이들의 내용은 그 전체로서 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 발명의 분야는 종이의 밝기(brightness)와 백색도(whiteness)를 개선하기 위한 종이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 증가된 고해처리(refining)를 거친 펄프로부터 만들어지는 종이의 밝기 및 백색도를 유지하거나 증가시키는 방법에 관한 것이다.

제지회사들은 종이의 등급, 특히 인쇄지 및 통신지의 밝기 및 백색도를 개선시키기 위해 지속적으로 노력해 왔다. 현재 밝기를 개선하기 위한 가장 보편적인 방법은 웨트 엔드(wet end) 또는 사이즈 프레스(size press)에서 형광증백제(optical brightening agent(OBA) 또는 fluorescent brightener/whitener agent(FWA))의 양을 증가시키는 것이다. 이를 위해서는, 많은 경우에, 상당히 많은 양의 OBA를 부가해야 한다. 그러나, 다량의 OBA를 부가하는 데에는 문제가 있는데, 예를 들면 백수(white water: 반류수(recycle water))에 영향을 미치고 초지 시스템 차지(charge)를 변화시킨다. 또한, OBA의 가격이 높을뿐만 아니라 수요는 많은데 공급이 제한되어 있어서 OBA의 비용과 이용성도 문제가 된다.

제지공장에서는 화학물질 부가에 있어서 맞춤형 공정이라기 보다는 일반적인 공정에 따르는 경향이 있어서, 종이의 밝기와 백색도를 향상시키는 주된 수단으로서 너무 많은 양의 OBA를 사용하게 되는 경우가 흔하다. 게다가, 증가된 밝기 및/또는 백색도를 가진 새로운 종이 등급과 경쟁하기 위해서, 제지공장에서는 일반적으로 밝기와 백색도를 향상시키는 유일한 방법이 높은 OBA 수준을 계속 유지하는 것이라고 믿고 있다. 그러므로, 사용되는 OBA의 양을 증가시키지 않으면서, 바람직하기로는 OBA의 양을 줄이면서 밝기와 백색도를 증가시키는 다른 방법을 찾아야 할 필요가 있다.

제지공정은 최종 종이의 광학적 성질에 영향을 줄 수 있는 수많은 변수와 관련이 있다. 나무의 종(species)을 선택하는 것은 최종적인 밝기와 백색도를 포함하여 최종 종이 등급에 상당한 영향을 줄 것이다. 펄프 고해공정을 증가시키면 펄프의 밝기가 손실된다는 것은 잘 알려져 있다. 그러나, 종이의 강도, 섬유간 결합및 평활도를 증가시키고, 지합(formation)을 증진시키기 위해서는 무엇보다도 고해공정이 필요하다. 정밀 제지공장에서는 불투명성(opacity), 투기성(porosity), 및 강도를 얻기 위해 더 높은 정도로 고해처리한다. 일부 공장에서는 중요한 가동 파라미터들을 충족시키기 위해 어느 정도의 여수도(freeness)로 고해처리를 해야 하며 변화의 여지가 매우 적다. 펄프의 밝기는 또한 최종 종이의 밝기에도 영향을 준다. 즉, 펄프가 밝을수록 종이도 밝아진다. 그러므로 고해처리로 인해 펄프의 밝기를 희생하면 최종 종이의 밝기에 심각한 영향을 미치게 된다.

전술한 문제점들을 해결하기 위해 이용가능한 제품에 상당한 노력을 기울여왔음에도 불구하고, 고해처리 공정에서 밝기와 백색도를 유지하고 OBA 사용 수준을 증가시키지 않으면서 가장 효율적인 방식으로 종이의 밝기와 백색도를 증가시켜야 할 필요성이 여전히 존재한다.

본 발명은 종이의 밝기 및 백색도를 효율적으로 증가시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 최적화된 화학물질 부가에 의해 밝기와 백색도를 증가시키고 고해공정 동안 밝기와 백색도를 유지하는 것에 관한 것이다.

제1면에 있어서, 본 발명은 증가된 펄프 고해처리에 의해서도 종이의 밝기 및/또는 백색도를 실질적으로 유지(또는 심지어 증가)시키는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 여수도를 약 100 CSF 이상 감소시키도록 펄프를 고해처리하고, 최종 종이의 밝기 및/또는 백색도를 증가키기에 충분한 양의 OBA와 캐리어 폴리머의 조합을 사이즈 프레스에서 종이 표면에 부가하는 것을 포함한다.

바람직하기로는, 폴리머 캐리어는 폴리비닐알콜(PVOH)이다. PVOH:OBA의 중량비는 약 1:1 내지 약 16:1인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하기로는 약 1.5:1 내지 약 12:1, 가장 바람직하기로는 약 2:1 내지 약 8:1의 범위이다.

펄프는 바람직하기로는 소정의 여수도로 고해처리된다. 일실시예에 있어서, 상기 여수도 수준은 그보다 더 높은 여수도 수준의 경우와 비교하여 밝기 및/또는 백색도의 증가를 초래하는 수준이다. 바람직하기로는, 펄프는 섬유 층분리포인트(fiber delamination point)와 실질적으로 대응하는 여수도로 고해처리된다.

바람직하기로는, OBA와 PVOH는 사이즈 프레스에 부가되기 이전에 미리 혼합된다. OBA는 바람직하기로는 펄프 1톤당 약 0.5 내지 약 15 lb, 더욱 바람직하기로는 약 5 내지 14 lb/톤 펄프, 가장 바람직하기로는 약 8 내지 12 lb/톤 펄프의 범위의 양으로 부가된다. PVOH는 바람직하기로는 펄프 1톤당 약 50 내지 약 150 습윤(wet)lb, 더욱 바람직하기로는 약 70 내지 130 습윤lb/톤 펄프, 가장 바람직하기로는 약 80 내지 120 습윤lb/톤 펄프의 범위의 양으로 부가된다.

제2면에 있어서, 본 발명은 펄프 고해처리가 증가되어도 종이의 밝기 및/또는 백색도를 실질적으로 유지(또는 심지어 증가)시키는 방법에 관한 것이다. 그러므로, 본 발명은 고해처리된 펄프로부터 종이를 제조하는 방법에 관한 것이며, 이 방법은 여수도를 약 100 CSF 이상 감소시키도록 셀룰로오스 섬유 현탁액을 고해처리하고, 임의의 추가 웨트 엔드 화학물질의 부가 이전에 고해처리 단계 중 또는 고해처리 단계 후에 상기 셀룰로오스 섬유를 1종 이상의 형광증백제(OBA)와 접촉시키는 것을 포함한다. 상기 고해처리는 여수도를 바람직하기로는 약 100 내지 약 400 CSF, 더욱 바람직하기로는 약 150 내지 350 CSF, 가장 바람직하기로는 약 200 내지 약 325 CSF 감소시킨다.

일실시예에 있어서, 상기 방법은 펄프를 소정의 여수도로 고해처리하고, 제지공정의 웨트 엔드에서 펄프에 OBA를 부가하고, 제지공정의 웨트 엔드에서 펄프에 염료(dye), 침전성 칼슘카보네이트(PCC) 및 알케닐석시닉안하이드라이드(ASA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 웨트 엔드 부가제를 부가하는 것을 포함하며, 상기 OBA는 웨트 엔드 부가제보다 먼저 부가되며, OBA와 웨트 엔드 부가제는 소정의 여수도 수준에서 밝기 및/또는 백색도를 증가시키기에 충분한 양으로 부가된다. 바람직하기로는, 펄프는 표백처리된 펄프이다. 바람직하기로는, PCC 및/또는 염료는 OBA 부가 이후 임의의 추가적인 웨트 엔드 화학물질의 부가 이전에 웨트 엔드에 부가된다.

일실시예에 있어서, 상기 열거된 모든 웨트 엔드 부가제는 제지공정의 웨트 엔드에 부가된다. 바람직하기로는 염료와 PCC는 ASA에 앞서서 부가된다. 바람직하기로는, ASA는 웨트 엔드에 부가되기 이전에 전분과 미리 혼합된다. 바람직하기로는, 전분은 감자 전분이다. ASA와 전분은 바람직하기로는 약 1:1 내지 약 1:5, 더욱 바람직하기로는 약 1:2 내지 약 1:4, 가장 바람직하기로는 약 1:3 내지 약 1:4의 중량비로 부가된다.

또 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 제지공정의 웨트 엔드에 음이온성 폴리머(PL), 실리카 나노입자(NP) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 추가적인 웨트 엔드 부가제를 부가하는 것을 포함한다. 바람직하기로는, 추가적인 웨트 엔드 부가제는 위에 열거한 다른 웨트 엔드 부가제를 부가한 후 보류 시스템(retention system)의 형태로 부가된다. 나노입자(NP)는 바람직하기로는 마이크로젤 또는 적어도 부분적으로 응집된 나노입자 음이온성 실리카 졸의 형태로 되어 있다.

바람직한 일실시예에 있어서, 웨트 엔드 부가제는 OBA 부가 후 다음 순서로 부가된다: PCC, 염료, ASA, PL. 바람직한 또 다른 실시예에 있어서, 웨트 엔드 부가제는 OBA 부가 후 다음 순서로 부가된다: 염료, PCC, ASA, PL, NP. 바람직한 또 다른 실시예에 있어서, 웨트 엔드 부가제는 OBA 부가 후 다음 순서로 부가된다: PCC, 염료, ASA, PL, NP. 바람직하기로는, 각각의 바람직한 순서에 있어서, ASA는 부가 이전에 전분과 미리 혼합된다. 바람직하기로는, 전분은 감자 전분이다.

OBA는 바람직하기로는 약 5 내지 약 35 lb/톤 펄프, 보다 바람직하기로는 약 10 내지 30 lb/톤 펄프, 가장 바람직하기로는 약 15 내지 25 lb/톤 펄프의 범위의 양으로 부가된다. 염료는 바람직하기로는 약 0.01 내지 약 0.25 lb/톤 펄프, 보다 바람직하기로는 약 0.02 내지 0.2 lb/톤 펄프, 가장 바람직하기로는 약 0.05 내지 1.5 lb/톤 펄프의 범위의 양으로 부가된다. PCC는 바람직하기로는 약 100 내지 약 600 lb/톤 펄프, 보다 바람직하기로는 약 300 내지 500 lb/톤 펄프, 가장 바람직하기로는 약 350 내지 450 lb/톤 펄프의 범위의 양으로 부가된다.

ASA는 바람직하기로는 약 0.5 내지 약 4 lb/톤 펄프, 보다 바람직하기로는 약 1 내지 3 lb/톤 펄프, 가장 바람직하기로는 약 1.5 내지 2.5 lb/톤 펄프의 범위의 양으로 부가된다. ASA가 전분과 미리 혼합되는 경우에, ASA/전분 혼합물은 바람직하기로는 약 2 내지 약 14 lb/톤 펄프, 보다 바람직하기로는 약 4 내지 12 lb/톤 펄프, 가장 바람직하기로는 약 6 내지 10 lb/톤 펄프의 범위의 양으로 부가된다.

PL 및/또는 NP가 웨트 엔드에 부가되는 경우에는, PL은 바람직하기로는 약 0.1 내지 약 2.5 lb/톤 펄프, 보다 바람직하기로는 약 0.3 내지 2 lb/톤 펄프, 가장 바람직하기로는 약 0.5 내지 1.5 lb/톤 펄프의 범위의 양으로 부가된다. NP는 바람직하기로는 약 0.1 내지 약 2.5 lb/톤 펄프, 보다 바람직하기로는 약 0.3 내지 2 lb/톤 펄프, 가장 바람직하기로는 약 0.5 내지 1.5 lb/톤 펄프의 범위의 양으로 부가된다.

바람직한 실시예에 있어서, 전술한 바와 같이 OBA 및 웨트 엔드 부가제를 부가하는 것 외에, 본 발명의 방법은 사이즈 프레스에서 종이 표면에 OBA와 PVOH의 조합을 전술한 바와 같이 최종 종이의 밝기 및/또는 백색도를 증가시키기에 충분한 양으로 부가하는 단계를 포함한다.

추가적인 목적, 장점 및 신규한 특징들은 후술하는 발명의 상세한 설명을 통해 당업자에게 명백하게 될 것이다..

도 1은 제1세대 나노입자 BMA-O를 나타낸다.

도 2는 제3세대 나노입자 NP를 나타낸다.

도 3은 고해처리가 연질목재 펄프와 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 4는 고해처리가 경질목재 펄프와 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 5는 고해처리가 연질목재 펄프와 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 6은 고해처리, OBA 부가 및 경질목재 비율이 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 7은 고해처리, OBA 부가 및 경질목재 비율이 종이의 백색도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 8은 펄프 pH가 밝기 및 백색도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 9는 OBA로 표면 처리된 경우에, 고해처리가 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 10은 OBA로 표면 처리된 경우에, 고해처리가 종이의 백색도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 11은 다양한 화학물질이 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 12는 다양한 화학물질의 조합(2종 화학물질 시스템)이 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 13은 다양한 화학물질의 조합(3종 화학물질 시스템)이 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 14는 웨트 엔드 및 표면 OBA 부가가 종이 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 15는 다양한 화학물질의 조합(4종 화학물질 시스템)이 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 16은 다양한 화학물질의 조합(4종 화학물질 시스템)이 종이의 백색도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 17은 다양한 화학물질의 조합(5종 화학물질 시스템)이 종이의 밝기에 미 치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 18은 다양한 화학물질의 조합(5종 화학물질 시스템)이 종이의 백색도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 19는 다양한 화학물질의 조합(6종 화학물질 시스템)이 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 20은 웨트 엔드 및 표면 OBA와 함께 웨트 엔드 화학물질이 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 21은 웨트 엔드 및 표면 OBA와 함께 여러 가지 웨트 엔드 화학물질이 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 22는 웨트 엔드 및 표면 OBA와 함께 여러 가지 웨트 엔드 화학물질이 종이의 백색도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 23은 OBA 사용량이 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 24는 OBA 유형이 밝기 및 백색도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 25는 PVOH 고형물이 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 26은 PVOH 유형/사용량이 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 27은 PVOH 24-203 고형물 함량(퍼센트)이 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 28은 PVOH 24-203 고형물 함량(퍼센트)이 종이의 백색도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 29는 종이의 밝기에 미치는 영향에 있어서 2개의 OBA간의 성능 비교를 나타내는 그래프이다.

도 30은 OBA와 PVOH의 표면 부가비가 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 31은 OBA와 PVOH의 표면 부가비가 종이의 백색도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 32는 여러 가지 OBA의 펄프 pH가 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 33은 여러 가지 OBA의 펄프 pH가 종이의 백색도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 34는 여러 가지 여수도 수준에 있어서, OBA와 PVOH가 종이의 밝기에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다,

본 발명은 증가된 고해처리로 종이의 밝기 및 백색도를 효율적으로 유지시키는 방법, 바람직하기로는 증가시키는 방법에 관한 것이다.

일면에 있어서, 본 발명은 임의의 추가적인 웨트 엔드 화학물질을 부가하기 이전에 고해처리 단계 동안에 또는 그 후에 하나 이상의 형광증백제(OBA)와 펄프의 셀룰로오스 섬유를 접촉시키는 것을 포함한다.

일실시예에 있어서, OBA는 웨트 엔드에서 고해처리 단계 후에 섬유와 접촉된다.

본 발명의 방법에서 사용되는 OBA는 매우 다양하며, 임의의 통상적으로 사용되는 OBA 또는 기계적인 또는 크라프트(Kraft) 펄프의 증백에 사용될 수 있는 임의의 통상적인 OBA가 본 발명의 방법을 구현하는 데에도 사용될 수 있다. 형광증백제는 인간의 눈에는 보이지 않는 단파장 자외선을 흡수하여 장파장 청색광을 방출하는 염료와 같은 형광 화합물이므로, 인간의 눈이 더 높은 정도의 백색도를 인지하게 됨에 따라 백색도가 증가되는 것이다. 이는 밝기를 증가시키고, 종이와 같은 기질(substrate)의 천연적인 옐로우 캐스트(yellow cast)를 상쇄시킬 수 있다. 본 발명에서 사용되는 형광증백제는 매우 다양하고 임의의 적절한 형광증백제가 모두 사용될 수 있다. 이러한 증백제에 대한 총람이 예를 들어 문헌(Ullmann's Encyclopedia of Industial Chemistry, Sixth Edition, 2000 Electronic Release, Optical Brighteners--CHemistry of Technical Products)에 기재되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 그밖의 다른 유용한 증백제가 미국 특허 5,902,454; 6,723,846; 6,890,454; 5,482,514; 6,893,473; 6,723,846; 6,890,454; 6,426,382; 4,169,810; 및 5,902,454에 기재되어 있으며, 이 특허문헌들은 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 또 다른 유용한 형광증백제가 미국특허출원공개 US 2004/014910 및 US 2003/0013628; 및 국제공개 WO 96/00221에 기재되어 있으며, 이 특허문헌들은 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 유용한 형광증백제의 예는, 4,4'-비스-(트리아지닐아미노)-스틸벤 -2,2'-디설폰산, 4,4'-비스-(트리아졸-2-일)스틸벤-2,2'-디설폰산, 4,4'-디벤조퓨라닐-비페닐, 4,4'-(디페닐)-스틸벤, 4,4'-디스티릴-비페닐, 4-페닐-4'-벤족사졸릴-스틸벤, 스틸베닐-나프토트리아졸, 4-스티릴-스틸벤, 비스-(벤족사졸-2-일) 유도체, 비스-(벤즈이미다졸-2-일) 유도체, 쿠마린, 피라졸린, 나프탈이미드, 트리아지닐-피렌, 2-스티릴-벤족사졸 또는 -나프톡사졸, 벤즈이미다졸-벤조퓨란 또는 옥사닐리드를 포함한다.

상업적으로 가장 이용가능한 형광증백제는 스틸벤, 쿠마린 및 피라졸린 화학구조를 기본으로 하며, 이들이 실제로 본 발명에 사용하는데 바람직하다. 실제로 본 발명에 이용하기에 보다 바람직한 형광증백제는 4,4'-디아미노스틸벤-2,2'-디설폰산의 1,3,5-트리아지닐 유도체 또는 그 염과 같은 스틸벤 화학구조를 기본으로 하는, 제지산업에서 전형적으로 이용되는 형광증백제이며, 상기 화합물은 예를 들어, 2, 4 및/또는 6번 위치에 추가적인 설포기를 가지고 있을 수 있다. 가장 바람직한 것은 예를 들어 상업적으로 입수가능한 것으로서, 디설포네이트, 테트라설포네이트 및 헥사설포네이트 스틸벤계의 형광증백제와 같은, 상업적으로 입수가능한 스틸벤 유도체들이다: 이들은 다음과 같은 상품명, Tinopal (Ciba Geigy 사), Leucophor (Clariant 사), Blankophor (Lanxess 사), Optiblanc (3V 사)으로서 입수가능하다. 이러한 상업적으로 입수가능한 가장 바람직한 형광증백제 중에서도, 상업적으로 입수가능한 디설포네이트 및 테트라설포네이트 스틸벤계 형광증백제가 더욱 바람직하고, 상업적으로 입수가능한 디설포네이트 스틸벤계 형광증백제가 가장 바람직하다. 본 발명이 전술한 OBA를 사용하는 방법 및 섬유-OBA 착화합물을 선호하기는 하지만, 본 발명이 결코 이와 같이 예시된 예들로만 제한되지는 않으며, 어떠한 OBA라도 사용가능하다.

다른 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 OBA 부가 후 임의의 추가적인 웨트 엔드 화학물질을 부가하기 이전에 웨트 엔드에 충전재(filler) 및/또는 염료를 부가하는 것을 포함한다. 통상적인 유형의 적절한 미네랄 충전재가 본 발명에 따라 수성 셀룰로오스 현탁액에 부가될 수 있다. 적절한 충전재의 예로는 카올린, 차이나 클레이, 이산화티탄, 석고, 탈크 및 초크, 그라운드 마블 및 침강형 칼슘카보네이트(PCC) 등의 천연 및 합성 칼슘 카보네이트가 있다. 바람직한 충전재는 PCC이다. 제지공정에서 웨트 엔드 화학물질에 통상적으로 사용되는 임의의 염료가 사용될 수 있다. 바람직한 일실시예에 있어서, 로얄 피그먼츠사로부터 상업적으로 입수가능한 염료인, Premier Blue 2GS-MT가 사용될 수 있다.

또 다른 실시예에 있어서, PCC 및/또는 염료 부가 후 웨트 엔드에 보류 시스템이 부가될 수 있는데, 이러한 보류 시스템은 음이온성 폴리머, 마이크로젤 또는 적어도 부분적으로 응집된 나노입자 음이온성 실리카졸을 포함한다. 펄프의 전하 및 펄프의 전하와의 균형의 필요성에 따라, 보류 시스템을 부가하기 이전에 양이온성 폴리머 및/또는 사이징제(size agent)를 부가하는 것이 바람직할 수 있다. 일실시예에 있어서, ASA와 양이온성 감자 전분의 조합이 보류 시스템에 앞서서 부가된다.

보류 시스템은 예를 들어 음이온성 유기 폴리머 등의 탈수 및 보류 조제(drainage and retention aid)로서 이용되는 여러가지 종류의 임의의 음이온성 폴리머를 포함할 수 있다. 본 발명에 따라 이용될 수 있는 음이온성 유기 폴리머는 하나 이상의 음전하를 띠는 작용기(음전하기)를 포함할 수 있다. 폴리머 제조에 사용되는 모노머 뿐만아니라 폴리머에 존재할 수 있는 작용기의 예로는 음전하기를 가진 작용기, 물에 용해 또는 분산되면 음전하를 띠는 산기를 포함하며, 여기서는 이러한 작용기를 총체적으로 음이온기라고 지칭하며, 그 예로는 포스페이트, 포스포네이트, 설페이트, 설폰산, 설포네이트, 카르복실산, 카르복실레이트, 알콕사이드 및 페놀기, 예를 들어 하이드록시-치환된 페닐 및 나프틸 등이 있다. 음전하를 가진 작용기는 통상적으로 알칼리금속, 알칼리토금속 또는 암모니아의 염이다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 음이온성 유기 입자로는 가교된 음이온성 비닐 부가 폴리머, 적절하기로는 아크릴산, 메타크릴산과 같은 음이온성 모노머 및 설포네이트화되거나 또는 포스포네이트화된 비닐 부가 모노머를 포함하는 코폴리머를 포함하며, 상기 코폴리머는 통상 (메타)아크릴아미드, 알킬(메타)아크릴레이트 등과 같은 비이온성 모노머와 공중합된다. 유용한 음이온성 유기 입자는 또한 음이온성 축합 폴리머, 예를 들어 멜라민-설폰산 졸을 포함한다.

탈수 및 보류 시스템의 일부를 형성할 수 있는 추가적인 음이온성 폴리머는 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 전술한 카르복실산들의 염, 디애시드(diacid)의 무수물과 같은 카르복실레이트기를 가진 음이온성 모노머와 설포네이트화된 스티렌과 같은 설포네이트화된 비닐 부가 모노머를 포함하는 비닐 부가 폴리머를 포함하며, 통상 아크릴아미드, 알킬 아크릴레이트와 같은 비이온성 모노머와 공중합되는데, 이들의 예는 예를 들어 미국 특허 5,098,520 및 5,185,062에 개시되어 있으며, 이들 문헌은 그 전체로서 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 음이온성 비닐 부가 폴리머는 약 50,000 내지 약 5,000,000, 전형적으로는 약 75,000 내지 약 1,250,000의 중량평균분자량을 가지는 것이 적절하다.

적절한 음이온성 유기 폴리머의 예로는 또한 단계성장(step-growth) 폴리머, 연쇄성장(chain-growth) 폴리머, 폴리사카라이드, 자연에서 발견되는 방향족 폴리머 및 이들의 변형체를 포함한다. "단계성장 폴리머"란 용어는 본 명세서에서 단계성장 중합에 의해 얻어지는 폴리머를 의미하며, 이들 용어는 각각 단계반응 폴리머 및 단계반응 중합으로 지칭되기도 한다. 음이온성 유기 폴리머는 직쇄형, 분지형 또는 가교형일 수 있다. 바람직하기로는, 음이온성 폴리머는 수용성 또는 수분산성이다. 일실시예에 있어서, 음이온성 유기 폴리머는 하나 이상의 방향족 기를 포함할 수 있다.

방향족 기를 가지는 음이온성 유기 폴리머는 동일하거나 또는 상이한 종류의 하나 이상의 방향족 기를 포함할 수 있다. 음이온성 폴리머의 방향족 기는 폴리머 골격에 존재하거나 또는 폴리머 골격(주쇄)에 부착된 치환기로서 존재할 수 있다. 적절한 방향족 기의 예로는 아릴기, 아랄킬기, 알카릴기 및 이들의 유도체로서, 예를 들면 페닐, 톨릴, 나프틸, 페닐렌, 크실릴렌, 벤질, 페닐에틸 및 이들의 유도체가 있다.

적절한 음이온성 방향족 단계성장 폴리머의 예로는 축합 폴리머로서, 즉 단계성장 중축합에 의해 얻어지는 폴리머로서, 예를 들어 포름알데히드와 같은 알데 히드와, 하나 이상의 음이온성 작용기를 가진 하나 이상의 방향족 화합물과, 선택적으로는 요소 및 멜라민과 같이 중축합 반응에 유용한 기타 코모노머의 축합물을 포함한다. 음이온성 작용기를 포함하는 적절한 방향족 화합물의 예로는, 음이온성 작용기를 함유하는 벤젠 및 나프탈렌계 화합물을 포함하며, 그 예로는 페놀, 나프톨, 레소르시놀 및 이들의 유도체와 같은 페놀계 및 나프톨계 화합물, 페닐산, 페놀산, 나프틸산, 나프톨산 및 그 염과 같은 방향족 산 및 그 염, 벤젠설폰산 및 설포네이트, 크실렌 설폰산 및 설포네이트, 나프탈렌설폰산 및 설포네이트, 페놀설폰산 및 설포네이트와 같은 설폰산 및 설포네이트를 들 수 있다. 본 발명에 따른 적절한 음이온성 단계성장 폴리머의 예로는 음이온성의 벤젠계 및 나프탈렌계 축합폴리머, 바람직하기로는 나프탈렌-설폰산계 및 나프탈렌-설포네이트계 축합폴리머를 포함한다.

방향족 기를 가진 또 다른 적절한 음이온성 단계성장 폴리머, 즉 단계성장 부가중합에 의해 얻어지는 폴리머의 예로는, 방향족 이소시아네이트 및/또는 방향족 알콜을 포함하는 모노머 혼합물로부터 제조될 수 있는 음이온성 폴리우레탄을 포함한다. 적절한 방향족 이소시아네이트의 예로는, 디이소시아네이트를 포함하며, 그 예로는 톨루엔-2,4- 및 2,6--디이소시아네이트 및 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트가 있다. 적절한 방향족 알콜의 예로는 디하이드릭 알콜, 즉 디올이 있으며, 그 예로는 비스페놀 A, 페닐디에탄올아민, 글리세롤모노테레프탈레이트 및 트리메틸올프로판모노테레프탈레이트가 있다. 페놀 및 그 유도체 등의 모노하이드릭 방향족 알콜도 이용될 수 있다. 모노머 혼합물은 또한 비방향족 이소시아네이 트 및/또는 알콜도 포함할 수 있으며, 통상 디이소시아네이트 및 디올을 포함하며, 예를 들면 폴리우레탄 제조에 유용한 것으로 공지된 것은 어느 것이나 사용될 수 있다. 음이온성 작용기를 함유하는 적절한 모노머의 예로는 예를 들면 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판 및 글리세롤과 같은 트리올과 석신산 및 그 무수물, 테레프탈산 및 그 무수물과 같은 디카르복실산 및 그 무수물과의 모노에스테르 반응 생성물로서, 예를 들면 글리세롤 모노석시네이트, 글리세롤 모노테레프탈레이트, 트리메틸올프로판 모노석시네이트, 트리메틸올프로판 모노테레프탈레이트, N,N-비스-(하이드록시에틸)-글리신, 디-(하이드록시메틸)프로피온산, N,N-비스(하이드록시에틸)-2-아미노에탄설폰산 등이 있으며, 선택적으로는 및 통상적으로는 수산화나트륨 등의 알칼리금속 및 알칼리토금속 수산화물과 같은 염기, 암모니아 또는 트리에틸아민과 같은 아민과의 반응과 조합되어, 알칼리금속, 알칼리토금속 또는 암모늄 카운터이온을 형성한다.

방향족 기를 가진 적절한 연쇄성장 폴리머의 예로는, 방향족 기를 가진 하나 이상의 모노머, 음이온성 작용기를 가진 하나 이상의 모노모를 포함하는 비닐 또는 에틸렌성 불포화 모노머로부터 제조된 음이온성 비닐 부가 폴리머를 포함하며, 이들은 통상적으로는 아크릴레이트계 모노머 및 아크릴아미드계 모노머와 같은 비이온성 모노머와 공중합된다. 적절한 음이온성 모노머의 예로는 (메타)아크릴산 및 파라비닐페놀(하이드록시스티렌)을 포함한다.

방향족 기를 가진 적절한 음이온성 폴리사카라이드의 예로는 전분, 구아검, 셀룰로오스, 키틴, 키토산, 글리칸, 갈락탄, 글루칸, 크산탄검, 펙틴, 만난, 덱스 트린을 포함하며, 바람직하기로는 전분, 구아검 및 셀룰로오스 유도체를 포함하며, 적절한 전분으로는 감자, 옥수수, 밀, 타피오카, 쌀, 왁시마이즈(waxy maize) 및 보리를 포함하며, 바람직한 전분은 감자 전분이다. 폴리사카라이드의 음이온성 작용기는 원래 존재하는 것 및/또는 화학처리에 의해 도입된 것일 수 있다. 폴리사카라이드의 음이온성 작용기는 당해 기술분야에서 공지된 화학처리방법에 의해 도입될 수 있다.

본 발명에 있어서, 자연에서 발견되는 방향족 음이온성 폴리머 및 그 변형체, 즉 변형된 형태의 자연에서 발견되는 방향족 음이온성 폴리머로는 목재 및 일부 목재 종의 나무 껍질의 유기 추출물에 존재하는, 자연적으로 생성되는 폴리페놀계 물질 및 그것의 화학적 변형체, 통상적으로는 설포네이트화된 변형체를 포함한다. 변형된 폴리머는 예를 들어 설파이트 펄핑과 크라프트 펄핑과 같은 화학공정에 의해 얻어질 수 있다. 이러한 유형의 적절한 음이온성 폴리머의 예로는 리그닌계 폴리머, 바람직하기로는 리그노-설포네이트 등의 설포네이트화된 리그닌, 크라프트 리그닌, 설포네이트화된 크라프트 리그닌 및 탄닌 추출물을 포함한다.

방향족 작용기를 가진 음이온성 폴리머의 중량평균분자량은 특히 사용되는 폴리머의 종류에 따라 넓은 범위내에서 다양하며, 통상적으로는 약 500 이상, 적절하기로는 약 2000보다 크며, 바람직하기로는 약 5000 보다 크다. 상한치는 중요하지 않으며, 약 200,000,000, 통상적으로는 약 150,000,000, 적절하기로는 약 100,000,000, 바람직하기로는 약 10,000,000 일 수 있다.

방향족 기를 가진 음이온성 폴리머는 특히 사용되는 폴리머의 유형에 따라 넓은 범위에 걸쳐 달라지는 음이온치환도(DS_A: degree of anionic substition)를 가질 수 있다; DS_A는 통상적으로는 0.01 내지 2.0이며, 적절하기로는 0.02 내지 1.8이며, 바람직하기로는 0.025 내지 1.5이고, 방향족 치환도(DS_Q)는 0.001 내지 1.0일 수 있으며, 통상적으로는 0.01 내지 0.8이며, 적절하기로는 0.02 내지 0.7이며, 바람직하기로는 0.025 내지 0.5이다. 음이온성 폴리머가 양이온성 작용기를 함유하는 경우에, 양이온치환도(DS_C)는 예를 들어 0 내지 0.2일 수 있으며, 적절하기로는 0 내지 0.1이고, 바람직하기로는 0 내지 0.05이며, 음이온성 폴리머는 전체적으로 음전하를 가진다. 통상적으로는, 음이온성 폴리머의 음전하밀도는 건조 폴리머 1g당 0.1 내지 6.0 meqv의 범위이며, 적절하기로는 0.5 내지 5.0이고, 바람직하기로는 1.0 내지 4.0이다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 적절한 방향족의 음이온성 유기 폴리머의 예는, 미국특허 4,070,236 및 5,755,930; 및 국제출원공개 WO 95/21295, WO 95/21296, WO 99/67310, WO 00/49227 및 WO 02/12626에 기재되어 있으며, 이들 문헌은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

전술한 양이온성 및 음이온성 탈수 및 보류 조제외에도, 저분자량의 양이온성 유기 폴리머 및/또는 무기 알루미늄 화합물도 탈수 및 보류 조제로서 사용될 수 있다.

탈수 및 보류 조제로서 사용될 수 있는 저분자량(이하, LMW라 함) 양이온성 유기 폴리머는 통상적으로 음이온성 트래시 제거제(ATC: anionic trash catcher)로 서 지칭되며 이러한 용도로 사용되는 것들을 포함한다. ATC는 당해 기술분야에서 원료 물질(stock) 중에 존재하는 유해한 음이온성 물질을 교란하기 위한 중화제 및/또는 고정화제로서 알려져 있으며, 탈수 및 보류 조제와 함께 이용되는 경우에는 탈수 및/또는 보류 효율을 증가시킨다. LMW 양이온성 유기 폴리머는 천연 또는 합성 소스로부터 유래된 것일 수 있으며, 바람직하기로는 LMW 합성 폴리머이다. 이러한 유형의 적절한 유기 폴리머로는 LMW 고전하 양이온성 유기 폴리머가 있으며, 그 예는 폴리아민, 폴리아미도아민, 폴리에틸렌이민, 디알릴디메틸암모늄클로라이드, (메타)아크릴아미드 및 (메타)아크릴레이트를 기본으로 하는 호모- 및 코폴리머, 비닐아미드계 및 폴리사카라이드를 포함한다. 보류 및 탈수 폴리머의 분자량과 관련하여, LMW 양이온성 유기 폴리머의 분자량은 더 낮은 것이 바람직하며; 적절하기로는 약 2000 이상이고, 바람직하기로는 약 10,000 이상이다. 상기 분자량의 상한선은 통상적으로 약 2,000,000 내지 약 3,000,000 이다. 적절한 LMW 폴리머는 약 2000 내지 약 2,000,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다.

본 발명에 따라 ATC로서 사용될 수 있는 알루미늄 화합물은 알룸, 알루미네이트, 알루미늄클로라이드, 알루미늄나이트레이트 및 폴리알루미늄 화합물을 포함하며, 이러한 폴리알루미늄 화합물의 예로는 폴리알루미늄클로라이드, 폴리알루미늄설페이트, 클로라이드 이온과 설페이트 이온을 모두 가지고 있는 폴리알루미늄 화합물, 폴리알루미늄 실리케이트-설페이트 및 이들의 혼합물을 포함한다. 폴리알루미늄 화합물은 또한 클로라이드 이온 이외에 다른 이온으로서 예를 들어 황산, 인산 및, 시트르산과 옥살산과 같은 유기산으로부터 유래된 음이온도 포함할 수 있 다.

바람직한 음이온성 폴리머로는, PL 시리즈(예: PL 1610, PL 1710 및 PL 8430, Eka Chemicals 사))의 상품명으로 상업적으로 입수가능한 음이온성 폴리머를 포함한다. 또한, 동일한 회사 상품으로 PL 2510과 같은 양이온성 폴리머도 본 발명에서 사용될 수 있다.

바람직한 일실시예에 있어서, 보류 시스템은 음이온성 실리카계 입자를 포함한다. 적절한 음이온성 실리카계 입자의 예로는 평균입자크기가 약 100 nm 보다 작은 것, 예를 들어 약 20 nm 보다 작거나 약 1 내지 10 nm 범위의 평균입자크기를 가지는 것을 포함한다. 바람직하기로는, 평균입자크기는 약 1 내지 5 nm 이다. 실리카 화학에서 알려진대로, 주 입자(primary particle)의 평균크기를 의미하며, 주 입자는 응집되어 있을 수도 있고 응집되어 있지 않을 수도 있다. 일실시예에 있어서, 음이온성 실리카계 입자는 응집형의 음이온성 실리카계 입자이다. 실리카계 입자의 비표면적은 적절하기로는 50 m²/g 이상, 예를 들어 100 m²/g 이상이다. 일반적으로, 비표면적은 최대 약 1700 m²/g, 적절하기로는 약 1000 m²/g 이다. 비표면적은, 알루미늄과 붕소와 같은 적정(titration)을 방해할 수 있는, 시료 중에 존재하는 임의의 화합물을 적절히 제거하거나 또는 조절한 다음, 문헌 (G.W. Sears in Analytical Chemistry 28(1956): 12, 1981-1983, 및 미국특허 5,176,891)에 기재되어 있는 방법을 이용하여 NaOH로 적정하는 것에 의해 측정된다. 이와 같이 하여 측정된 면적은 그 입자의 평균 비표면적을 나타낸다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 음이온성 실리카계 입자는 50 내지 1000 m²/g 범위, 예를 들어 100 내지 950 m²/g의 비표면적을 가진다. 실리카계 입자는, 8 내지 50% 범위, 예를 들어 10 내지 40% 범위의 S-값을 가지며, 300 내지 1000 m²/g 범위, 적절하기로는 500 내지 950 m²/g, 예를 들어 750 내지 950 m²/g 범위의 비표면적을 가진 실리카계 입자를 함유하는 졸에 존재할 수 있으며, 졸은 전술한 바와 같이 변형가능하다. 상기 S-값은 문헌 (Iler & Dalton in J. Phys. Chem. 60(1956), 955-957)에 기재된 방법에 따라 측정되고 계산된다. S-값은 응집도 또는 마이크로젤 형성을 나타내며, S-값이 낮을수록 높은 응집도를 나타낸다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 실리카계 입자는 높은 비표면적, 적절하기로는 1000 m²/g 보다 큰 비표면적을 가진다. 비표면적은 1000 내지 1700 m²/g, 예를 들어 1050 내지 1600 m²/g 범위일 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있는 바람직한 실리카계 입자는 NP 시리즈(NP 320, NP 442: Eka Chemicals 사)의 상품으로 입수가능한 실리카계 입자를 포함한다.

실시예

실시예에서 사용된 물질, 설비 및 시험방법에 대해 설명하기로 한다.

물질

크라프트 펄프를 Southern U.S. mill로부터 얻었다. 이 펄프는 D1 및 D2 표백 스테이지로부터 얻은 것이었다. D2 스테이지 경질목재(HW)와 연질목재(SW) 펄프 샘플에 퍼옥사이드(P) 스테이지를 부가하여 더 높은 밝기 수준으로 표백하였다(Do-Eop-D1-D2-P). 이 펄프에 대해 밸리 비터(Valley Beater)에서 별도로 고해처리하였다. 펄프 고해처리시의 여수도 수준 및 고해처리 후 60% 경질목재/40% 연질목재 펄프 혼합물의 여수도 수준이 하기 표1에 나타나 있다.

상이한 셋트의 핸드시트(handsheet)를 제조하는데 사용되는 화학물질은 충전재, 사이즈제, 양이온성 전분, 실리카졸 보류 조제, 이온성 폴리머, 형광증백제, 캐리어 및 염료를 포함한다.

설비 및 시험방법

핸드시트 제조 및 필요한 특성을 측정하는데 사용된 시험기구, 설비 및 시험방법은 다음과 같다.

사용된 설비는 다음과 같다: 1) 펄프의 고해처리를 위한 밸리 비터, 2) 핸드시트를 제조하기 위한 핸드시트 모듈, 3) 핸드시트의 건조를 위한 드럼 드라이어 및 웨트 프레스, 4) 핸드시트의 코팅을 위한 자동 드로다운 테이블(draw down table), 5) 밝기, 백색도, 분산계수 및 흡수계수의 측정을 위한 측정기(Technidyne brightness meter), 6) 혼탁도(turbidity) 및 탈수율 측정을 위한 DDA 테스터.

ISO 2470:1999에 따라 테크니다인(Technidyne)으로 밝기를 측정했다(Brightness D65 Test Method). ISO 11475:2002에 기재된 방법으로 UV 량을 보정(calibration)하고, ISO 1475:2002에 따라 백색도 CIE/10°를 측정했다.

고해처리된 펄프와 고해처리되지 않은 펄프의 여수도를 측정하는데 이용된 시험방법은 표준 여수도 측정방법(Canadian Standard of Freeness Test: TAPPI method T227) 이었다.

나노기술

나노입자 기술을 두 가지 이용하였다. 그 중 하나는 음이온성 콜로이드상 실리카졸 입자(Eka Chemicals 사) NP 제3세대이며, 다른 하나는 현존하는 제1세대 기술(BMA-O)이다. NP 나노입자는 크기가 더 작고, 산 및 염기 시스템에 적합한 변형된 표면을 가지고 있으며, 약 25 nm 까지의 길다란 체인을 형성할 수 있다. 주 실리카 입자는 비다공성의 구형이고, 표면적이 500 내지 3,000 m²/g인 반면, 팽윤된 목재 섬유는 약 200 m²/g 이다. 실리카의 표면은 산성이며, 실라놀기로부터 프로톤이 해리된다. BMA-O 입자와 NP 입자 간의 차이점이 도 1 및 2에 도시되어 있다.

비교실시예 1

고해처리가 종이의 어떠한 성질에 영향을 미치는 지에 대해 평가하기 위하여 실험을 실시하였다. 연질목재 펄프와 경질목재 펄프를 각각 제지공장의 D2 표백 스테이지(즉, 제2 ClO₂ 표백 스테이지)로부터 수집하였다. 펄프의 일부를 고해처리를 하지 않은 채로 남기고, 펄프의 일부에 대해 여러가지 여수도로 밸리 비터에서 고해처리하였다. 연질목재 펄프와 경질목재 펄프에 대해 각각 380 CSF 및 340 CSF의 여수도로 고해처리하였다. 미고해처리된 펄프와 고해처리된 펄프로 밝기 패드 (5 gm)를 만들어서 Technidyne Color Lab으로 측정하고, 마찬가지로 상기 두 종류의 펄프로 핸드시트(1.6 gm)를 만들어 고해처리로 인한 밝기 손실을 평가하였다.

도 3 및 도 4는 고해처리가 펄프와 페이퍼 밝기에 미치는 영향을 나타낸다. 도 3에서, 연질목재 펄프는 고해처리 후 밝기가 9% 떨어졌지만, 종이의 경우는 이러한 영향이 더욱 심각하여, 밝기가 25% 떨어졌다. 도 4에서, 경질목재 펄프는 고해처리 후 밝기가 3.4% 떨어진 반면, 종이의 경우는 밝기가 17% 떨어졌다. 이러한 2개의 그래프는 경질목재와 연질목재 간의 밝기 손실의 차이 뿐만아니라 가장 중요하게는 종이의 경우가 펄프의 고해처리로 인해 밝기를 더욱 손실하게 된다는 것을 나타낸다. 백색도에 대해서도 밝기의 경우와 유사한 양상을 나타내는데, 즉 고해처리로 인해 백색도의 저하도 관찰되었다. D1 표백 스테이지(즉, 제1 ClO₂ 스테이 지)로부터의 펄프도 마찬가지의 경향을 보여주었는데, 이는 도 5에서 확인할 수 있다.

실시예 1

펄프비율(HW:SW), 형광증백제, 펄프 pH, 및 고해처리가 밝기 및/또는 백색도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실험을 실시하였다. D1 표백 스테이지로부터의 펄프를 5가지의 상이한 여수도로 고해처리하여 고해처리가 밝기에 미치는 영향을 평가하였다. 3종류의 펄프비율로 평가하였다: 100% 경질목재 (100% HW); 60% 경질목재와 40% 연질목재의 혼합 (60% HW); 100% 연질목재 (0% HW). 2종류의 pH 수준에 대해 테스트하였으며, 고해처리된 펄프의 pH는 5.5와 7로 조정하였다. 사용된 형광증백제(OBA)는 Optiblanc 디설포네이트 (3V 사)였다. 작용기 캐리어로서의 작용을 위해 8.3% 고형물 함량을 가지도록 희석된 PVOH Celvol 24-2003과 표면용 OBA를 혼합하였다. 일부 실험조건에서는 OBA를 사용하지 않고, 일부 실험조건에서는 웨트 엔드(WE)에 20#/톤을 사용하고, 또 다른 실험조건에서는 사이즈 프레스(SP)에 10#/톤을 사용하고, 일부 실험조건에서는 웨트 엔드와 표면 OBA(WE & SP) 양쪽 모두 사용하였다.

이러한 실험을 위해, 미고해처리된 경질목재는 625 CSF의 여수도, 연질목재는 730 CSF의 여수도를 가졌다. 경질목재 펄프에 대해 1.5% 농도에서 510, 425, 355, 및 250 CSF로 고해처리하고, 연질목재 펄프는 570, 490, 410, 및 300 CSF로 고해처리하였다. 펄프로 핸드시트를 만들고, 웨트 엔드 또는 사이즈 프레스에 OBA를 부가하였다. OBA와 섬유와의 상호작용을 관찰하기 위해 그 외의 다른 화학물질 은 부가하지 않았다. 도 5와 도 6을 살펴 보면, OBA를 사용하지 않은 경우(베이스 시트)에 고해처리가 펄프에 미치는 영향을 보여주고 있다. 20lb/톤의 OBA를 사용하여 제조된 핸드시트의 경우, OBA를 웨트 엔드에 부가하는 것에 대한 모의실험을 위해 핸드시트의 제조 전에 고해처리된 펄프에 직접 부가하였다. 10#/톤의 OBA를 사용하여 제조된 핸드시트의 경우, OBA를 사이즈 프레스에 부가하는 것에 대한 모의실험을 위해 자동 드로다운장치로 표면에 부가하였다. 웨트 엔드와 사이즈 프레스 양쪽에 모두 OBA를 부가하여 만든 핸드시트도 실험에 사용했다.

도 6과 도 7은 고해처리, OBA 부가 및 펄프비율이 밝기와 백색도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다. 도 6을 살펴 보면 다음과 같은 사항을 알 수 있다:

1. OBA를 사용하든 사용하지 않든, 모든 실험조건에서 고해처리가 종이의 밝기를 감소시킨다. 미고해처리된 샘플에서 고도로 고해처리된 샘플에 이르기까지 CSF가 감소되기 때문에 밝기에 유의적인 감소가 생긴다.

2. 100% 연질목재로 만들어진 핸드시트는 더 높은 정도의 밝기손실을 나타내었다.

3. 10lb/톤의 표면 OBA는 베이스 시트에 비해 밝기를 유의적으로 증가시킨다.

4. 20#/톤의 웨트 엔드 OBA는 추가적인 10lb/톤을 사이즈 프레스에 부가하는 경우와 유사한 밝기를 나타낸다.

5. 연질목재에서는 경질목재보다 고해처리로 인한 백색도 감소가 더 높게 나타난다.

도 7은 백색도의 경우에도 밝기의 경우와 마찬가지의 효과가 나타나는 것을 보여주는데, 다만 차이는 10lb/톤의 표면 OBA가 20lb/톤의 웨트 엔드 OBA와 30lb/톤의 조합 OBA의 경우와 유사한 백색도를 나타낸다는 것이다.

도 8을 살펴 보면, pH가 종이의 밝기나 백색도에 어떠한 영향도 미치지 않는 것으로 보인다.

OBA와 PVOH의 혼합물(10lb/톤)을 종이의 표면에 부가하면, 도 9와 도 10에서 알 수 있는 바와 같이 특별한 밝기 및 백색도 피크가 나타난다. 이러한 피크들은 경질목재, 연질목재 및 이들의 조합에 대해 섬유 층분리포인트 근처에서 나타나는 것으로 보인다. 100% 경질목재 섬유의 경우에는 밝기 및 백색도 피크가 약 355 CSF에서, 100% 연질목재(0% HW)의 경우에는 밝기 및 백색도 피크가 약 410 CSF에서, 60% 경질목재와 40% 연질목재의 조합의 경우에는 밝기 및 백색도 피크가 약 409 CSF에서 나타난다. 이러한 예기치못한 밝기 증가는, (종이의 지합과 평탄성을 개선함으로써 종이의 인쇄성을 개선하기 위해서) 보다 낮은 여수도로 고해처리를 하는 것이 가능하며, 또한 고해처리가 100% HW에 대해 510, 100% 연질목재(0% HW)에 대해 570, 및 60/40 HW/SW 혼합물에 대해 534 CSF로 이루어진 경우에 나타나는 것과 유사한 밝기를 얻을 수 있다는 것을 의미한다.

도 6과 도 7은, "No OBA"로 표시된 샘플에 대한 컨트롤 커브는 작은 피크를 나타내지만, OBA를 PVOH 캐리어와 혼합하여 종이의 표면에 부가한 경우에는 종이의 밝기 및 백색도에 현저한 피크가 나타나는 것을 보여준다 (도 9 및 도 10 참조).

이러한 실험으로부터, 고해처리가 증가할수록 종이의 밝기와 백색도는 감소 하지만, 밝기와 백색도가 증가하는 고해처리 포인트가 존재하는 것으로 나타났다. 이와 같이 하여 관찰된 피크는 섬유 층분리포인트 근처의 고해처리수준에서 발생하는 것으로 나타났다.

비교실시예 2

800개 이상의 상업적으로 입수가능한, 코팅되지 않은 백색 종이 등급(white paper grades)에 대해 이들의 인더스트리 랭킹을 측정하고 인더스트리 밝기 및 백색도 수준을 평가하였다. 이러한 평가 결과는 코팅되지 않은 프리(free) 시트 등급이 가장 높은 밝기 및 백색도를 가지고 있다는 것을 보여주었다. 상위 10개의 밝기 및 백색도 종이 등급이 표 1과 표 2에 요약되어 있다. 밝기와 백색도 벤치마크(커버, 코팅된 것 및 LWC 제외)에 대해 테스트한 모든 종이 등급으로부터, 가장 높은 밝기와 백색도를 가진 상위 10개의 코팅되지 않은 종이 등급을 표 2와 표 3에 나타내었다. 화학물질 부가 순서 실험을 위한 타겟으로서 작용하도록 이들 데이터를 평가하였다.

벤치마크용으로 선택된 223개의 코팅되지 않은, 상업적으로 입수가능한 백색 종이 등급에 있어서, 가장 낮은 수준에서 가장 높은 수준까지의 밝기는 D65 밝기로 103.48 내지 116.84 범위였다. 마찬가지로, CIE 백색도의 범위는 90.54 내지 170.64 유닛이었다.

실시예 2

화학물질 부가 순서에 대한 실험: 코팅되지 않은 표백된 종이의 밝기 및 백색도의 최적화를 위하여 일련의 여러가지 실험을 실시하였다. 밝기와 백색도에 영향을 줄 것으로 생각되는 주 파라미터는 다음과 같았다:

1. 펄프 밝기,

2. 선택된 화학물질 (표백, 웨트 엔드 및 표면),

3. 종이의 밝기와 백색도를 증가시키기 위한 최적화된 화학물질 부가량 및 화학물질 부가 순서.

경질목재 및 연질목재 펄프 샘플을 제지공장의 D2 표백 스테이지로부터 얻었다. D2 스테이지 펄프 샘플로부터의 경질목재(HW)와 연질목재(SW)에 퍼옥사이드(P) 스테이지를 부가하여 더 높은 밝기 수준으로 표백하였다(Do-Eop-D1-D2-P). 제지공장으로부터 얻은 펄프에 대해 초기 ClO₂ 스테이지, 추출 스테이지(부식성의 가압 O₂ 및 퍼옥사이드 처리), 및 제1 및 제2 ClO₂ 스테이지 처리를 실시하였다. 그런 다음 펄프에 과산화수소를 부가하여 추가로 표백처리하였다. 펄프 밝기와 고해처리 여수도는 표 4 및 5에 각각 나타나 있다. SW-P 펄프에 대해서는 화학물질 1 내지 3종을 부가하는 순서에 대한 실험을 실시했다. SW-D2 펄프에 대해서는 화학물질 4종 내지 모두를 부가하는 순서에 대한 실험을 실시하였다. SW-P는 pH가 7.07이고, SW-D2는 pH가 5.63 이었다.

사용된 화학물질과 이들의 전하가 표 6에 나타나 있다. 실험은, 화학물질들이 섬유에 미치는 영향을 알아보기 위하여 웨트 엔드 화학물질들을 한번에 하나씩 부가하는 것으로 이루어졌다. 표 7은 이들 실험에 사용된 OBA, 염료 및 PVOH를 나타낸다.

제지기의 웨트 엔드에 부가하는 모의실험으로서 표 6의 화학물질들을 한번에 하나씩 섬유에 부가하였다. 추가적인 화학물질은 핸드시트를 건조한 다음 표면에 부가하였다. 15 ml의 PVOH (고형물 함량 8.3%)에 대해 0.1 내지 1 ml의 OBA의 비율로 핸드시트의 표면에 표면 OBA와 PVOH (표 7)를 부가하였다.

도 11은, 핸드시트에 부가되는 화학물질 중에서, OBA가 밝기를 가장 크게 증가시켰고, 따라서 섬유에 대해 가장 높은 친화력을 보여주었으며, 밝기를 단지 2 포인트 증가시킨 PCC(두번째로 높은 증가를 보임)에 비해 OBA는 19 포인트 증가시 켰다. 염료는 밝기에 영향을 주지 않았으며, 그 외의 다른 화학물질을 부가한 경우에는 밝기가 손실되었다.

도 12는 OBA가 전술한 화학물질과의 조합으로 웨트 엔드에 사용되는 경우에 핸드시트의 밝기에 미치는 영향을 나타낸다. OBA가 PCC와 조합하여 사용되는 경우에 가장 높은 밝기가 얻어진다. 이러한 조합은 밝기를 108 포인트에서 112 포인트로 증가시킨다.

세번째 화학물질을 부가한 경우에는 2개의 화학물질을 능가하여 핸드시트의 밝기를 증가시키지는 않았다. 그 밝기는 2개의 화학물질이 섬유에 부가된 경우 최대 성능을 나타내는 OBA와 PCC의 조합의 밝기와 동일한 수준이었다. 3종의 화학물질의 부가 순서에 대한 실험에서 최고의 성능 조합은 OBA + PCC + ASA, 및 OBA + PCC + DYE 의 순서로 부가하는 조합이었다. 그러나, OBA + PCC 혼합물에 ASA 또는 DYE를 부가해도 밝기가 112 포인트보다 높은 수준으로 증가하지는 않았는데, 이는 이러한 일련의 실험에서 웨트 엔드에서의 상기 화학물질 부가 순서는 최고치에 도달했다는 것을 나타낸다.

표 8은 표면 OBA에 대해 일부 화학물질 부가 순서가 다른 것에 비해 보다 유리하게 반응하는 것을 나타낸다. 표 8에서, 동일한 양의 표면 OBA가 OBA + PCC + PL 순서(밝기: 110.75 포인트) 보다는 OBA + PCC + ASA 순서(밝기: 115.9 포인트)인 경우 밝기를 증가시키는 효과가 더 높다. 마찬가지로, OBA + Dye + PCC의 순서의 경우 핸드시트의 밝기가 116.53 포인트이기 때문에 더 좋은 순열이 된다. 표 8은 또한 OBA 이외의 다른 웨트 엔드 화학물질이 없는 경우에 표면 OBA가 종이의 밝 기를 1.5 정도 증가시키는 것을 보여준다. 전술한 사항은, 웨트 엔드 화학물질과 이들의 부가 순서가 종이의 밝기를 증가시키는데 매우 중요하다는 것을 의미한다.

표 8과 도 14를 살펴 보면, OBA + Dye 및 OBA + Dye + PCC의 순서가 최고의 밝기를 나타내며, OBA + PCC + PL의 순서가 가장 낮은 밝기를 나타내는데, 이는 PL이 PCC를 따르지는 않는다는 것을 의미한다.

또 다른 실험에서 ASA의 전분을 다른 전분(Stalok phtato starch)으로 대치하고 폴리머 PL 8430을 PL 2510으로 대치하여 시스템을 보다 양이온성으로 만들었다(표 9).

4종의 화학물질의 부가 순서에 대한 실험에서 Stalok 400 감자전분과 PL 2510을 사용하였다.

도 15 및 도 16에서 알 수 있는 바와 같이, 4종의 화학물질을 부가하는 경우에 최고의 부가 순서인 "OBA + PCC + DYE + ASA"가 3종의 화학물질 부가 순서 OBA + DYE + PCC의 코팅된 것의 밝기 및 백색도 수준을 나타냈다. 나머지 조건들은 이러한 밝기 또는 백색도 수준에 도달하지 못했다.

도 15 및 도 15에서 4종의 화학물질을 사용하는 경우 가장 우수한 순서를 대조군(control)으로서 선택하고, 여기에 다른 화학물질을 부가하여 이들 화학물질이 대조군의 밝기와 백색도를 개선하는데 미치는 영향을 평가하였다. 도 17 및 도 18을 살펴 보면, "OBA + PCC + DYE + ASA + PL8430"이 가장 우수한 5종의 부가 순서이며, 4종의 대조군 부가 순서보다 높은 밝기 및 백색도를 달성한 것을 알 수 있다.

마찬가지로, 도 17 및 도 18의 가장 우수한 5종의 화학물질 부가 순서를 대조군으로 선택하고, 다른 화학물질을 그 순서대로 부가한다. 도 19는 높은 밝기 및 백색도를 나타내는 여러가지 화학물질 부가 순서를 나타낸다. 6종의 화학물질 부가 순서 및 부가량이 표 10에 나타나 있다.

이러한 일련의 실험들은 화학물질들의 부가 순서와 웨트 엔드 및 표면 OBA 간의 상호 작용이 종이에 있어서 최고의 밝기 및 백색도를 얻기 위해 매우 중요하다는 것을 보여준다.

실시예 3

일련의 실험을 위해 사용된 펄프는 초기 밝기가 낮은 것이었다. 경질목재 밝기는 86.16 포인트였고, 연질목재 밝기는 87.42 포인트였다. 백색도는 각각 71.83 및 80.31 이었다. 사용된 웨트 엔드 OBA는 Leucophor T-100이었고; 경질목재:연질목재의 비율은 70:30이엇고; 고해처리 수준은 표 11에 나타나 있다. 사용 된 화학물질의 순서는 표 10에 나타나 있다.

이러한 일련의 실험은 웨트 엔드에 부가된 화학물질이 정확한 순서 및 사용량으로 부가되는 경우에 고해처리로 인한 밝기의 손실이 발생하지 않는다는 것을 보여준다. 도 20은 2가지의 다른 셋트의 핸드시트간의 비교 결과를 나타낸다. 이들 2가지 셋트는 모두 웨트 엔드 및 사이즈 프레스에서 동일한 양의 OBA를 사용한 것이다. 한 셋트의 핸드시트는 OBA 외에도 화학물질을 웨트 엔드에 부가한 것이다. 사용한 화학물질과 그 부가 순서가 표 10에 나타나 있다. 사용된 OBA는 Leucophor T-100이고, ASA의 전분은 Stalok 400 전분으로 대치하였다.

도 20을 살펴 보면, 다음과 같은 점을 알 수 있다:

1. OBA만을 웨트 엔드와 사이즈 프레스에 부가한 경우에는 고해처리로 인한 밝기의 감소가 나타난다.

2. 도 19에 나타나 있는 순서대로 웨트 엔드 화학물질을 부가한 경우에는 고해처리로 인한 밝기의 손실이 사실상 나타나지 않는다.

3. 내부 및 표면 OBA (WE & SP OBA)를 가지지만 웨트 엔드 화학물질은 가지지 않은 핸드시트에 대해 웨트 엔드 OBA가 0lb/톤에서 20lb/톤으로 증가되는 경우에 적절한 밝기의 증가가 나타난다.

그러나, 다른 공정과 화학물질 부가 순서를 사용한 경우에는 도 21에 나타나 있는 바와 같이 밝기에 있어서 상당한 손실이 발생한다. 도 21은 다른 공정과 웨트 엔드 화학물질이 밝기에 미치는 영향을 나타낸다. 도 21의 좌측에 나타낸 핸드시트는 상기 표 10에 기재된 화학약품, 부가순서 및 사용량에 따라 제조되었다. 도 21의 우측의 핸드시트는 PCC 베이스를 부가한 펄프로 만든 것인데, 즉 화학물질과 OBA를 부가하기 이전에 PCC를 부가한 것이다. 그 부가순서와 사용량은 표 12에 기재되어 있다.

도 21을 살펴 보면, 우측의 고해처리된 핸드시트는 고해처리로 인해 밝기를 유의적으로 소실하지만, 좌측의 핸드시트는 최저의 여수도 수준에서도 밝기를 보존하는 것을 알 수 있다.

백색도의 경우에도 마찬가지의 경향이 관찰된다. 도 22는 도 19에서 원으로 표시된 화학물질 순서(WE Chem 1)의 백색도(좌측)가 PCC가 부가된 화학물질 순서(WE Chem 2)와 필적할만하다는 것을 보여준다. 도 22를 살펴 보면, 좌측의 핸드시트가 628 CSF에서 5 포인트 높은 밝기를 보여주고, 260 CSF에서 12 포인트 높은 밝기를 보여줌으로써, 어떠한 고해처리 수준에서도 유의적으로 더 높은 전체적인 백색도 수준을 가지고 있다는 것을 알 수 있다.

전술한 실시예들은 전체적으로 다음과 같은 점을 보여주고 있다:

1. (PVOH에 혼합된) OBA가 종이의 표면에 부가되는 경우에 섬유 층분리포인트 근처에서 특별한 밝기 증가 피크가 나타난다. 이는, 종이의 밝기 또는 백색도를 감소시키지 않고 공장에서 더 낮은 여수도 수준(섬유 층분리포인트 또는 그 근처)으로 고해처리를 할 수 있다는 것을 의미한다.

2. 현재의 제지공장에서 통상적으로 사용되는 것보다 적은 양의 OBA를 사용하여 최고의 인더스트리 표준으로 종이의 밝기와 백색도를 증가시키는 여러 가지 화학물질 부가 순서(도 19 참조) 및 그 사용량 (표 10 참조)을 발견하였다.

3. 특정의 화학물질 부가 순서와 OBA를 조합하고, 표면 OBA를 전분 또는 PVOH와 혼합하면 고해처리로 인한 밝기 손실이 없이 매우 낮은 여수도에서도 밝기를 유지한다.

4. 마찬가지로 선택된 화학물질 부가순서에 따라 제조된 핸드시트에서는 백색도가 보존될 뿐만아니라 PCC 베이스가 부가된 핸드시트의 경우보다 더 높은 백색도가 나타난다.

실시예 4

사이즈 프레스에 사용된 표면 OBA가 종이의 밝기와 백색도에 미치는 영향을 평가하기 위한 실험을 실시하였다.

도 23은 OBA가 D65 밝기에 미치는 영향을 보여주고 있다. 펄프 밝기가 92.31이고 pH가 7.07인, P 스테이지로부터의 100% 연질목재 펄프로 핸드시트를 만들었다. 이 핸드시트는 웨트 엔드에 부가된 화학물질을 가지고 있지 않았다. 표 면 OBA Optiblanc 3V를 여러 가지 OBA 수준으로 사이즈 프레스에 사용했다. OBA를 PVOH와 혼합했다 (고형물 함량 8.3%). 도면은 OBA의 사용량이 종이의 밝기에 영향을 미치는 것을 보여주고 있다. OBA 및 PVOH 사용량(단위 ml)이 표 I에 기재되어 있으며, 도 23에는 습윤 lb/톤 단위로 되어 있다.

도 24는 여러가지 종류의 OBA가 복사지의 표면의 밝기에 미치는 영향을 나타낸다. 1 ml의 OBA가 15 ml의 PVOH와 혼합되었다. 복사지는 85의 D65/10 밝기와 89의 백색도를 가지고 있다. 그래프는, Tinopal이 다른 OBA 제품보다 밝기와 백색도에 있어서 약간 높은 값을 가지고 있다는 것을 보여준다.

Tinopal ABP-A는 테트라 형광증백제이며, Tinopal PT도 마찬가지이다. 테트라설포네이트 OBA는 웨트 엔드와 사이즈프레스 양쪽에서 사용될 수 있다. Tinopal PT에 대해 여러가지 % 농도의 고형물 함량을 가진 비이온성 PVOH Celvol 09-325와의 조합으로 연구하였다. PVOH의 고형물 함량(%)은 표면 처리된 종이의 D65/10 밝기에 영향을 미치는 것으로 보인다. 이러한 일련의 실험을 위해, PVOH Celvol 09-325를 여러 가지 고형물 농도(%)로 사용하고 OBA Tinopal PT를 여러 가지 양으로 사용하였다. 종이를 옵셋인쇄하였고 밝기는 102였다. Tinopal PT(tetra)는 9% 고형물 함량의 PVOH 09-325와 혼화되지 않는 것으로 관찰되었다. 그러므로, 더 높은 고형물 함량(12%)의 PVOH Celvol 24-203으로 실험을 계속하였다. 도 25는 고형물 함량이 3%에서 6%로 증가함에 따라 종이의 밝기가 증가된 것을 보여준다.

도 26은 고형물 함량 12%의 PVOH Celvol 24-203의 성능을 나타낸다. 이 그래프는 이 PVOH를 사용하는 경우에 OBA 사용량을 높이면 밝기도 높아질 수 있지만, 09-325를 사용하는 경우에는 사용량이 낮아도(0.25 ml) 종이의 밝기가 높아지는 것을 보여준다. PVOH 09-324 및 24-203의 경우에는 0.5 ml OBA에서도 필적할만한 밝기가 얻어진다.

도 27 및 28은 Tinopal이 PVOH Celvol 24-203의 고형물 함량(%) 및 OBA의 사용량에 따라 종이의 밝기와 백색도에 영향을 주는 것을 보여준다. 도 27은 OBA가 증가될때, 밝기는 6% PVOH 고형물 함량에서 감소되고, 12% 고형물 함량에서 증가되는 것을 보여준다. 도 28은 OBA의 양이 증가될 때, 종이의 백색도는 6% 및 12% PVOH 양쪽 모두에서 감소되는 것을 보여준다.

도 27 및 28은 Tinopal을 이용하는 경우에 보다 양호한 밝기 및 백색도를 달성하기 위한 최상의 조건은 낮은 OBA 사용량 (20 ml PVOH 중 0.25 ml)과 6% 고형물 함량의 PVOH Celvol 24-203 이라는 것을 보여준다.

PVOH와 Tinopal OBA와 관련하여 혼화성이 문제가 될 수 있고, 또한 PVOH 고형물 함량 및 OBA 사용량에 대하여 그 범위가 좁기 때문에, 도 24에 나타나 있는 바와 같이 차상위의 성능을 나타내는 3개의 물질의 성능에 대해서도 연구하였다(Optiblanc, Blankophor, 및 Leucophor 형광증백제).

3개의 상이한 표백 스테이지 (D1, D2, 및 P)로부터의, 펄프 밝기가 각각 83.9, 86.6 및 89.46인 경질목재 및 연질목재 펄프(60:40)를 사용하여 핸드시트를 만들었다. 그런 다음, 그 핸드시트를 OBA와 PVOH의 혼합물로 코팅하였다. 도 29 에 도시된 결과는 밝기와 백색도 모두에 있어서 Optiblanc가 Blankophor보다 우수한 성능을 나타내는 것을 보여준다.

OBA Leucophor CE (50% 고형물 함량)를 PVOH Colvol 310 (고형물 함량: 9.9%)와 혼합하였다. 도 30 및 도 31은 Leucophor CE:PVOH 310의 비율이 종이의 밝기와 백색도에 미치는 영향을 보여준다.

도 30 및 도 31에 도시된 결과에 따르면, 보다 양호한 종이 밝기와 백색도를 얻기 위한 최상의 비율은 0.25 ml의 OBA에 대해 10 ml의 PVOH를 사용하는 것이다. PVOH:OBA의 코팅 중량은 4 내지 6 gsm이다.

펄프의 pH가 밝기와 백색도에 미치는 영향에 대해 평가하였다. 도 32는 Leucophor 및 Optiblanc Di의 경우, pH가 7.1일때 더 양호한 밝기를 얻는다. 다른 OBA의 경우에는 밝기에 있어서 pH로 인한 유의적인 영향이 없다. 마찬가지로, 도 33은 Optiblanc Di의 경우 pH 7.1에서 더 양호한 백색도를 나타내는 것을 보여준다.

도 34는 OBA Leucophor CE 및 PVOH (Celvol 310 또는 325)의 표면 부가가 밝기에 미치는 영향을 보여준다. 이 그래프는 1) 웨트 엔드 화학물질 및 OBA (표면 OBA는 없음) 조건으로 만들어진 핸드시트(코팅되지 않음), 2) 웨트 엔드 OBA 및 화학물질과, PVOH와 조합된 표면 OBA 조건으로 만들어진 핸드시트, 및 3) 웨트 엔드 화학물질, OBA, 표면 OBA, PVOH가 모두 없는 조건으로 만들어진 Blank 핸드시트에 대한 밝기 결과를 나타낸다.

핸드시트는 70:30의 HW:SW와 3가지의 고해처리 수준(470, 324, 및 250 CSF) 으로 만들었다. PVOH:Leucophor의 비는 10 ml: 0.25 ml 로 하였다. 화학물질의 순서는 제1 성분으로서 섬유에 OBA를 부가한 웨트 엔드 화학물질 1 (도 10 참조)과 마찬가지로 하였다. 표면을 PVOH와 Leucophor의 혼합물로 코팅하였으며, 코팅 중량은 약 4 gsm 이었다. 도 34는 코팅을 하는 경우에 밝기에 있어서 매우 유의적인 증가가 나타나는 것을 보여준다. 대조 핸드시트(Blank)는 표면이 PVOH/Leucopor CE 혼합물로 코팅되는 경우에 종이의 밝기에 있어서 더욱 유의적인 증가를 보여준다. 백색도의 경우에도 마찬가지의 결과를 얻었다.

Claims

고해처리된 펄프로부터 종이를 제조하는 방법에 있어서, 여수도를 약 100 CSF 이상 낮추도록 셀룰로오스 섬유 현탁액을 고해처리하고, 상기 고해처리 과정동안 또는 고해처리 후 임의의 추가적인 웨트 엔드 화학물질을 부가하기 이전에 하나 이상의 형광증백제(OBA)와 상기 셀룰로오스 섬유를 접촉시키는 것을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 사이즈 프레스에서 종이의 표면에 OBA 조성물을 부가하는 것을 더 포함하며, 상기 OBA 조성물은 하나 이상의 OBA와 하나 이상의 폴리머 캐리어를 상기 종이의 밝기 및/또는 백색도를 증가시키기에 충분한 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 사이즈 프레스에서 상기 OBA는 약 0.5 내지 약 15 lb/톤펄프의 양으로 부가되는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 폴리머 캐리어는 폴리비닐알콜(PVOH)이며, PVOH:OBA의 중량비는 약 1:1 내지 약 16:1의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, PVOH:OBA의 중량비는 약 2:1 내지 약 8:1의 범위인 것을 특 징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, OBA 부가 후 임의의 추가적인 웨트 엔드 화학물질의 부가 이전에 PCC 충전재 및/또는 염료를 웨트 엔드에 부가하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 PCC는 약 100 내지 600 lb/톤 펄프의 양으로 부가되고, 상기 염료는 약 0.01 내지 약 0.25 lb/톤 펄프의 양으로 부가되는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 PCC 및/또는 염료를 부가한 후에 웨트 엔드에 보류 시스템을 부가하는 것을 더 포함하며, 상기 보류 시스템은 음이온성 폴리머, 마이크로젤 또는 적어도 부분적으로 응집된 나노입자 음이온성 실리카졸을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 음이온성 폴리머는 약 0.1 내지 2.5 lb/톤 펄프의 양으로 부가되고, 상기 실리카졸은 약 0.1 내지 약 2.5 lb/톤 펄프의 양으로 부가되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 보류 시스템을 부가하기 이전에 웨트 엔드에 양이온성 폴리머를 부가하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유 현탁액은 OBA를 부가하기 이전에 소정의 여수도 수준으로 고해처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유 현탁액은, 더 높은 여수도 수준의 경우와 비교하여 밝기 및/또는 백색도의 증가를 초래하는 여수도 수준으로 고해처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유 현탁액은 섬유 층분리포인트(fiber delamination point)와 실질적으로 대응하는 여수도 수준으로 고해처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
고해처리된 펄프로부터 종이를 제조하는 방법에 있어서, 여수도를 약 100 CSF 이상 감소시키도록 셀룰로오스 섬유 현탁액을 고해처리하고, 사이즈 프레스에서 종이의 표면에 OBA 조성물을 부가하는 것을 포함하며, 상기 OBA 조성물은 하나 이상의 OBA와 하나 이상의 폴리머 캐리어를 상기 종이의 밝기 및/또는 백색도를 증가시키기에 충분한 양으로 포함하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 사이즈 프레스에서 상기 OBA는 약 0.5 내지 약 15 lb/톤펄프의 양으로 부가되는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 폴리머 캐리어는 폴리비닐알콜(PVOH)이며, PVOH:OBA의 중량비는 약 1:1 내지 약 16:1의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, PVOH:OBA의 중량비는 약 2:1 내지 약 8:1의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유 현탁액은 OBA를 부가하기 이전에 소정의 여수도 수준으로 고해처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유 현탁액은, 더 높은 여수도 수준의 경우와 비교하여 밝기 및/또는 백색도의 증가를 초래하는 여수도 수준으로 고해처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유 현탁액은 섬유 층분리포인트와 실질적으로 대응하는 여수도 수준으로 고해처리되는 것을 특징으로 하는 방법.