KR20150063561A - Filler suspension and its use in the manufacture of paper - Google Patents

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KR20150063561A
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로타 카롤리나 히르비코스키
아리-페카 유하니 라크소
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스페셜티 미네랄스 (미시간) 인코포레이티드
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Abstract

본원 명세서에는 이온성 전분, 상보적 이온성 보조첨가제 및 충전제 입자들을 포함하는 충전제 현탁액이 제공되어 있다. 충전제 현탁액을 포함하는 펄프 퍼니쉬, 및 펄프 퍼니쉬를 포함하는 종이가 또한 제공되어 있다. 충전제 현탁액의 제조 방법, 및 종이의 제조에 있어서의 이의 사용 방법이 또한 제공되어 있다.There is provided herein a filler suspension comprising ionic starch, a complementary ionic co-additive and filler particles. Paper comprising pulp furnish, including pulp suspension, and pulp furnish, is also provided. Methods for making filler suspensions and methods for their use in the manufacture of paper are also provided.

Description

충전제 현탁액 및 종이 제조에 있어서의 이의 용도 {FILLER SUSPENSION AND ITS USE IN THE MANUFACTURE OF PAPER}FILLER SUSPENSION AND ITS USE IN THE MANUFACTURE OF PAPER BACKGROUND OF THE INVENTION < RTI ID = 0.0 > [0001]

본 발명은, 충전제 입자들, 이온성 전분(ionic starch) 및 상보적 이온성 보조첨가제(complementary ionic coadditive)를 포함하는 충전제 현탁액에 관한 것이다. 종이 퍼니쉬(paper furnish)의 제조를 위한 상기 현탁액의 사용 방법 및 상기 퍼니쉬로부터 종이를 제조하는 방법이 또한 제공된다.The present invention relates to a filler suspension comprising filler particles, an ionic starch and a complementary ionic coadditive. Methods of using the suspensions for the production of paper furnishes and methods of making paper from the furnish are also provided.

충전 종이(filled paper)의 제조시, 펄프 현탁액을 제지기(paper-making machine)의 지합 부분(forming section)으로 보내기 전에 충전제 슬러리를 통상적으로 펄프 현탁액에 첨가한다. 몇 가지 성분들을 포함하는 보류제(retention aid) 또는 보류제 시스템을 일반적으로 펄프/충전제 현탁액에 첨가하여, 제지 분야에서 "퍼니쉬"라고 하는 것을 형성하여, 생성되는 종이 시트에 충전제를 보류시킨다.In the production of filled paper, a filler slurry is typically added to the pulp suspension prior to sending the pulp suspension to a forming section of a paper-making machine. A retention aid or retention system comprising several components is generally added to the pulp / filler suspension to form what is referred to as a "paper" in the papermaking field, thereby retaining the filler in the resulting paper sheet.

종이에 충전제를 첨가하는 것은 개선된 불투명도, 명도, 감촉 및 인쇄 선명도를 포함한 시트 특성들에 있어 수많은 개선을 제공할 수 있다. 또한, 충전제가 펄프보다 싼 경우, 충전제를 시트에 첨가하면 비용이 절감된다. 침강 탄산칼슘(PCC: precipitated calcium carbonate)과 같은 저비용 충전제를 사용하여 값비싼 화학 펄프 섬유를 대체하는 경우에 이러한 절감은 상당할 수 있다. 게다가, 충전 종이는 충전제가 없는 종이보다 건조시키기가 더욱 용이할 수 있으며, 그 결과, 제지기가 스팀 소모를 덜하면서 보다 신속하게 작동될 수 있고, 이것이 비용을 더욱 절감시키고 생산성을 개선시킬 수 있다.Adding fillers to paper can provide a number of improvements in sheet properties, including improved opacity, brightness, texture, and print clarity. Further, when the filler is cheaper than the pulp, the cost is reduced by adding the filler to the sheet. This savings can be significant when replacing costly chemical pulp fibers with low cost fillers such as precipitated calcium carbonate (PCC). In addition, the rechargeable paper may be easier to dry than paper without the filler, and as a result, the paper machine can be operated more quickly with less steam consumption, which can further reduce costs and improve productivity .

그러나, 소정의 시트 중량에 대해, 첨가될 수 있는 충전제의 양에는 한계가 있다. 제지기 효율과 함께, 생성되는 종이의 지력이, 충전제 함량을 제한하는 주요 인자이지만, 보류, 배수 및 사이징과 같은 기타의 인자들 또한 고려 사항이다.However, for a given sheet weight, there is a limit to the amount of filler that can be added. Along with the papermaker efficiency, the paper force generated is a major factor limiting filler content, but other factors such as retention, drainage and sizing are also considerations.

높은 충전제 함량을 갖는 종이를 제조하는 데에는 효율적인 보류제 시스템이 요구된다. 보류제는 제지 공정에서 발생하는 높은 전단 및 교란 하에 우수한 충전제 보류를 제공해야 하며, 지합을 손상시키지 않으면서 배수를 개선시켜야 한다. 보류제 화학물질은 일반적으로 제지기의 헤드박스 이전에 또는 헤드박스 입구에서 퍼니쉬에 첨가된다. 보류제는 전형적으로 브릿징(bridging) 및/또는 응집(flocculation) 메카니즘에 의해 충전제 및 미세섬유분(fines) 보류도를 개선시키는 1성분, 2성분 또는 3성분 화학 첨가제이다. 상기 화학물질은, 충전제 입자들 및 미세섬유분들(작은 섬유상 단편들)을 장섬유에 부착시키거나, 웹에 보다 용이하게 보류되는 더욱 큰 응집 입자들로의 이들의 엉김을 초래하도록 돕는다. 부착 및 응집을 초래하기 위해, 상기 화학물질이 충전제, 미세섬유분 및 섬유의 표면에 흡착되어야 한다. 화학물질의 흡착도, 및 부착력은, 퍼니쉬 청정도 및 퍼니쉬 화학, 첨가된 화학물질의 특성, 제지 공정에서의 전단도, 및 보류제와 퍼니쉬 성분 간의 접촉 시간을 포함한 다수의 상황에 의해 영향을 받는다.There is a need for an efficient retention system for making paper with high filler content. Retention agents should provide good filler retention under high shear and turbulence in the papermaking process and should improve drainage without compromising consistency. Retention chemicals are generally added to the furnish before the head box of the paper machine or at the head box entrance. The retention agent is typically a one-, two-, or three-component chemical additive that improves filler and fine-fiber fines retention by bridging and / or flocculation mechanisms. The chemical helps to attach the filler particles and fine fiber segments (tiny fibrous fragments) to the long fibers, or to cause their entanglement to larger aggregate particles that are more easily retained in the web. In order to cause adhesion and agglomeration, the chemical must be adsorbed to the surface of the filler, fine fiber powder and fibers. The degree of adsorption and adhesion of the chemical depends on many factors, including furnish cleanliness and furnish chemistry, the nature of the added chemical, the shear rate in the papermaking process, and the contact time between the retention agent and the furnish component get affected.

진행중인 산업 트렌드(on-going industry trend)는 종이 중의 충전제 함량을 증가시켜 비용을 더욱 절감하는 것이다. 그러나, 섬유를 충전제로 대체함으로써 종이 지력이 감소되는데, 그 이유는, 시트 내에 섬유가 더 적게 있어서 섬유-섬유 결합의 수가 감소하기 때문일 뿐만 아니라 충전제의 존재가 남은 섬유들 간의 접촉을 감소시키기 때문이다. 충전제 입자들은 자신들간에는 결합하지 않으며, 섬유-섬유 결합 영역에서의 충전제 입자들의 존재 위치는 펄프 섬유들 간에 수소 결합이 발생하는 것을 방지한다. 그 결과, 다량의 충전제는, 제지기, 사이즈 프레스, 피복기, 권취기 및 인쇄 프레스에서 더 용이하게 파단될 수 있는 더 약한 시트를 생산한다. 더 약한 섬유-섬유 결합은 또한 종이의 표면 지력을 감소시켜, 픽 저항(pick resistance)의 감소 및 린팅(linting)의 증가를 야기한다. 섬유상 구조물에서의 충전제 입자들의 불량한 결합은 또한 인쇄실에서 분진을 증가시킬 수 있다.The on-going industry trend is to further reduce the cost by increasing the filler content in the paper. However, by replacing fibers with fillers, the paper stock is reduced because not only are there fewer fibers in the sheet, but also because the presence of the filler reduces the contact between the remaining fibers . The filler particles do not bond between themselves and the location of the filler particles in the fiber-fiber bond region prevents hydrogen bonding between the pulp fibers. As a result, a large amount of filler produces a weaker sheet that can be more easily broken in paper mills, size presses, coaters, winders and printing presses. The weaker fiber-to-fiber bond also reduces the surface force of the paper, causing a decrease in pick resistance and an increase in linting. Poor bonding of the filler particles in the fibrous structure may also increase dust in the printing chamber.

일반적으로, 점토, 중질 탄산칼슘(GCC: ground calcium carbonate), 침강 탄산칼슘(PCC), 백악, 활석, 이산화티탄, 중질 황산칼슘(GCS: ground calcium sulphate) 및 침강 황산칼슘(PCS: precipitated calcium sulphate)과 같지만 이에 한정되지 않는, 제지에 일반적으로 사용되는 모든 무기 충전제가, 종이 지력을 손상시키고 화학물질에 대한 요구를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 높은 표면적을 갖는 충전제는 지력에 상당히 부정적인 효과를 가지며, 지력, 사이징 및 보류에 사용되는 첨가제에 대한 화학적 요구를 증가시킨다. PCC는, 이의 형상 및 좁은 입자 크기 분포로 인해, 백악, GCC 및 점토와 같은 다른 통상의 제지 충전제보다 시트에서의 결합을 감소시키는 경향을 가지며, 또한 시트가 투과성 또는 다공성으로 되게 만드는 개방 구조를 시트에 제공한다. 퍼니쉬에서 충전제 함량이 증가함에 따라, 목적하는 정도의 사이징/발수성을 유지하기 위해 알킬 케텐 이량체(AKD) 및 알케닐 석신산 무수물(ASA)과 같은 사이징 화학물질에 대한 요구가 증가된다. 이는, 불균형한 분율의 사이징 화학물질이 충전제 입자들 상에 흡착되기 때문이다. 최근에 목재-함유 종이류를 제조하는 다수의 제지 공장들이 중성 제지(neutral papermaking)로 전환하여, GCC 및 PCC와 같은 담색 탄산칼슘 충전제의 사용이 허용되었다. 그러나, 이러한 등급의 종이에서 탄산칼슘을 사용하는 것에 대한 주요한 염려들이, 특히 보류, 시트 지력 및 인쇄 작업의 분야에 여전히 남아 있다.Generally, clay, ground calcium carbonate (GCC), precipitated calcium carbonate (PCC), chalk, talc, titanium dioxide, ground calcium sulphate (GCS) and precipitated calcium sulphate ), All of which are commonly used in paper making, are known to damage paper strength and increase the need for chemicals. Fillers with a high surface area have a significant negative impact on the intellect and increase the chemical demand for additives used for intellect, sizing and retention. Because of its shape and narrow particle size distribution, PCC has an open structure that tends to reduce the bond in the sheet than other conventional padding fillers such as chalk, GCC, and clay, . As the filler content in the furnish increases, the demand for sizing chemicals such as alkylketene dimer (AKD) and alkenyl succinic anhydride (ASA) increases to maintain the desired degree of sizing / water repellency. This is because an unbalanced fraction of the sizing chemical is adsorbed on the filler particles. Recently, many papermaking factories that manufacture wood-containing papers have converted to neutral papermaking, allowing the use of hypochlorite calcium carbonate fillers such as GCC and PCC. However, the major concerns about the use of calcium carbonate in these grades of paper still remain in the fields of retention, sheet holding and printing operations.

또 다른 진행중인 산업 트렌드는 시트 평량(sheet grammage)을 줄여서 비용을 감소시키는 것이다. 불행하게도, 평량이 감소됨에 따라, 불투명도, 굽힘 강성(bending stiffness) 및 투과성의 제한 인자들을 포함한 거의 모든 종이 특성들이 저하된다. 평량의 감소는 또한 제지 공정 동안 충전제의 보류도를 감소시키고, 제지기 상에서 그리고 전환 및 인쇄 동안 시트 파단 빈도를 증가시킬 수 있다. 시트 불투명도 손실을 극복하기 위해, 제지업자는 더 많은 고불투명도 충전제를 첨가할 수 있지만, 이것이 시트 지력을 더욱 저하시킬 수 있다. 상기 산업에서는 우수한 충전제 보류도 및 배수 및 허용 가능한 지력, 지합, 광학 특성 및 인쇄 특성을 갖는 경량급 종이를 제조하기 위한 비용-효율적인 기술을 필요로 한다.Another ongoing industry trend is to reduce sheet grammage to reduce costs. Unfortunately, as the basis weight is reduced, almost all paper properties, including opacity, bending stiffness, and permeability limiting factors, are degraded. The reduction in basis weight also reduces the retention of the filler during the papermaking process and can increase the frequency of sheet breakage on the paper machine and during conversion and printing. To overcome the loss of sheet opacity, the paper maker may add more high opacity filler, but this can further degrade sheet strength. The industry requires cost-effective techniques for producing lightweight papers having excellent filler retention and drainage and acceptable paper strength, consistency, optical properties and printing properties.

따라서, 본 발명의 하나의 측면은, 충전제 입자들, 이온성 전분 및 상보적 이온성 보조첨가제를 포함하는, 제지에 사용하기 위한 충전제 현탁액이다.Accordingly, one aspect of the present invention is a filler suspension for use in papermaking, comprising filler particles, an ionic starch, and a complementary ionic co-additive.

본 발명의 측면에서, 충전제 입자는, 점토, 활석, 합성 실리케이트, 나트륨 마그네슘 알루미노 실리케이트, 나트륨 알루미노 실리케이트, 중질 탄산칼슘(GCC), 백악, 침강 탄산칼슘(PCC), 중질 황산칼슘(GCS), 침강 황산칼슘(PCS), 이산화티탄 및 이들의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. In terms of the present invention, the filler particles may be selected from the group consisting of clay, talc, synthetic silicate, sodium magnesium aluminosilicate, sodium aluminosilicate, heavy calcium carbonate (GCC), chalk, precipitated calcium carbonate (PCC) , Precipitated calcium sulfate (PCS), titanium dioxide, and combinations thereof.

본 발명의 측면에서, 이온성 전분은 생 전분(raw starch)이다. In the context of the present invention, the ionic starch is a raw starch.

본 발명의 측면에서, 이온성 전분은 팽윤된 이온성 전분이다. In the context of the present invention, the ionic starch is a swollen ionic starch.

본 발명의 측면에서, 이온성 전분은 쿠킹된(cooked) 이온성 전분이다. In the context of the present invention, ionic starches are cooked ionic starches.

본 발명의 측면에서, 이온성 전분은 양이온성이다. In the context of the present invention, the ionic starch is cationic.

본 발명의 측면에서, 이온성 전분은 음이온성이다. In the context of the present invention, the ionic starch is anionic.

본 발명의 측면에서, 이온성 전분은 양쪽성이다.In the context of the present invention, the ionic starch is amphoteric.

본 발명의 측면에서, 이온성 전분은, 옥수수 전분, 쌀 전분, 감자 전분, 카사바 전분, 타피오카 전분, 찰옥수수 전분, 밀 전분, 수수 전분 및 찰수수 전분으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. In an aspect of the present invention, the ionic starch is selected from the group consisting of corn starch, rice starch, potato starch, cassava starch, tapioca starch, waxy corn starch, wheat starch, sorghum starch and waxy starch.

본 발명의 측면에서, 팽윤된 이온성 전분은, 생 전분의 수성 현탁액을 상기 생 전분의 겔화점 온도(gel point temperature)±10℃에서 가열함으로써 형성된다.In the context of the present invention, the swollen ionic starch is formed by heating an aqueous suspension of the raw starch at a gel point temperature of the raw starch at +/- 10 ° C.

본 발명의 측면에서, 팽윤된 이온성 전분은, 생 전분의 수성 현탁액을 상기 전분의 겔화점 온도 내지 상기 전분의 겔화점 온도+10℃의 온도 범위에서 가열함으로써 형성된다. In the aspect of the present invention, the swollen ionic starch is formed by heating an aqueous suspension of the raw starch at a temperature ranging from a gelation point temperature of the starch to a gelation point temperature of the starch + 10 ° C.

본 발명의 측면에서, 상보적 이온성 보조첨가제는 음이온성 응집제(flocculant)이다.In the context of the present invention, the complementary ionic co-additive is an anionic flocculant.

본 발명의 측면에서, 음이온성 응집제는 아크릴아미드와 나트륨 아크릴레이트의 공중합체를 포함한다. In an aspect of the invention, the anionic flocculant comprises a copolymer of acrylamide and sodium acrylate.

본 발명의 측면에서, 상보적 이온성 보조첨가제는 NALCO 61815, Nalco 61816, Nalco 61830, Fennosil® ES210, Fennosil® ES211, Telioform® M305로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. In terms of the present invention, the complementary ionic co-additives are selected from the group consisting of NALCO 61815, Nalco 61816, Nalco 61830, Fennosil ES210, Fennosil ES211, Telioform M305.

본 발명의 측면에서, 상보적 이온성 보조첨가제는 음이온성 무기 마이크로입자이다. In the context of the present invention, the complementary ionic co-additives are anionic inorganic microparticles.

본 발명의 측면에서, 음이온성 무기 입자는 벤토나이트, 콜로이드성 실리카, 나트륨 보로실리케이트, 수산화알루미늄 또는 이들의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. In an aspect of the present invention, the anionic inorganic particles are selected from the group consisting of bentonite, colloidal silica, sodium borosilicate, aluminum hydroxide, or combinations thereof.

본 발명의 측면에서, 상보적 이온성 보조첨가제는 나노셀룰로스이다.In the context of the present invention, the complementary ionic co-additive is nanocellulose.

본 발명의 측면에서, 상보적 이온성 보조첨가제는 폴리비닐 알코올이다.In the context of the present invention, the complementary ionic co-additive is polyvinyl alcohol.

본 발명의 측면에서, 상보적 이온성 보조첨가제는 음이온성 또는 양쪽성 PVAm이다. In the context of the present invention, the complementary ionic co-additive is anionic or ampholytic PVAm.

본 발명의 측면에서, 상보적 보조첨가제는 생중합체(biopolymer)이다.In the context of the present invention, the complementary auxiliary additive is a biopolymer.

본 발명의 측면에서, 생중합체는 전분계 생중합체이다.In terms of the present invention, the biopolymer is a starch based biopolymer.

본 발명의 측면에서, 전분계 생중합체는 EcoSphere® 2202 결합제이다.In the aspect of the invention, starch-based raw polymer is EcoSphere ® 2202 binder.

본 발명의 측면에서, 상보적 이온성 보조첨가제는 음이온성 폴리아크릴산이거니 또는 폴리아크릴산의 나트륨염이다.In the context of the present invention, the complementary ionic co-additive is an anionic polyacrylic acid or a sodium salt of polyacrylic acid.

본 발명의 측면에서, 상보적 이온성 보조첨가제는 천연 중합체이다.In terms of the present invention, the complementary ionic co-additive is a natural polymer.

본 발명의 측면에서, 천연 중합체는 카복시메틸셀룰로스, 천연 검, 대두 중합체 또는 이들의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.In terms of the present invention, the natural polymer is selected from the group consisting of carboxymethylcellulose, natural gum, soybean polymer, or combinations thereof.

본 발명의 측면에서, 충전제 입자는 침강 탄산칼슘이다. In the context of the present invention, the filler particles are precipitated calcium carbonate.

본 발명의 하나의 측면은 펄프 섬유 및 본 발명의 충전제 현탁액을 포함하는 펄프 퍼니쉬이다.One aspect of the present invention is a pulp furnish comprising pulp fibers and a filler suspension of the present invention.

본 발명의 측면에서, 상기 펄프 퍼니쉬는 사이즈제(sizing agent), 건조 지력 증강제(dry strength agent), 습윤 지력 증강제(wet strength agent), 보류제; 및 광학 증백제, 염료, 소포제, 살생물제 및 이들의 배합물과 같은 기타의 기능성 화학물질로 이루어진 그룹으로부터 선택된 첨가제를 추가로 포함한다.In the context of the present invention, the pulp furnish may comprise a sizing agent, a dry strength agent, a wet strength agent, a retention agent; And other functional chemicals such as optical brighteners, dyes, defoamers, biocides, and combinations thereof.

본 발명의 하나의 측면은 상기 펄프 퍼니쉬를 포함하는 종이 제품(paper product)이다.One aspect of the present invention is a paper product comprising the pulp furnish.

도 1은 이온성 전분, 상보적 이온성 보조첨가제 및 충전제 입자들이 수성 매질에 필수적으로 동시에 첨가되는 제지 공정의 개략도이다.
도 2는 충전제 입자들의 첨가 전에 상보적 이온성 보조첨가제가 수성 매질에서 이온성 전분과 예비혼합되는 제지 공정의 개략도이다.
도 3은 이온성 전분의 첨가 전에 상보적 이온성 보조첨가제가 수성 매질에서 충전제 입자들과 예비혼합되는 제지 공정의 개략도이다.
도 4는 상보적 이온성 보조첨가제의 첨가 전에 이온성 전분이 수성 매질에서 충전제 입자들과 예비혼합되는 제지 공정의 개략도이다.
도 5는 겔화 온도로 및 겔화 온도 이상으로 가열되는 경우의 감자 전분의 점도 반응의 그래프이다.
도 6은 물에서 다양한 온도에서 가열함에 따른 감자 전분 과립의 현미경 이미지를 포함한다.
도 7은 본 발명의 충전제 조성물을 포함한 다양한 충전제 조성물들을 사용하여 제조된 종이 시트의 인장 강도를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 충전제 조성물을 포함한 다양한 충전제 조성물들을 사용하여 제조된 종이 시트의 강성을 보여주는 그래프이다.
표의 간단한 설명
표 1은 팽윤된 양이온성 전분 및 팽윤된 양이온성 전분 + 음이온성 마이크로중합체(micropolymer) 보조첨가제를 포함하는 충전제 조성물을 사용하여 제조된 종이에서의 종이 시트 특성들의 비교를 보여준다.
표 2는 충전제 조성물의 성분들이 상이한 첨가 순서들로 첨가된, 충전제 조성물을 사용하여 제조된 종이에서의 종이 시트 특성들의 비교를 보여준다.
표 3은 팽윤된 양이온성 전분만으로 처리된 PCC 충전제로 제조된 종이 및 팽윤된 양이온성 전분과 보조첨가제로 처리된 PCC 충전제로 제조된 종이의 인장 강도 개선들의 비교를 보여준다.
표 4는 PCC로의 팽윤된 전분 및 각종 보조첨가제의 첨가 순서에 따른 종이 인장율(tensile index)(%)/파단 길이 개선들의 비교를 보여준다.
표 5는 다양한 PCC 처리들의 결과로서 종이에서의 비-PCC 처리 베이스라인을 능가하는 인장 강도 개선들의 비교를 보여준다.
표 6은 팽윤된 양이온성 전분으로 처리된, 또는 쿠킹된 양이온성 전분으로 처리된, 또는 쿠킹된 양이온성 전분과 각종 보조첨가제로 처리된 PCC를 포함하는 충전제 조성물을 사용한 종이 특성들의 비교를 보여준다.
Figure 1 is a schematic diagram of a papermaking process in which an ionic starch, a complementary ionic co-additive, and filler particles are essentially simultaneously added to an aqueous medium.
Figure 2 is a schematic diagram of a papermaking process in which a complementary ionic co-additive is premixed with an ionic starch in an aqueous medium prior to the addition of filler particles.
Figure 3 is a schematic diagram of a papermaking process in which a complementary ionic co-additive is premixed with filler particles in an aqueous medium prior to the addition of ionic starch.
Figure 4 is a schematic diagram of a papermaking process in which an ionic starch is premixed with filler particles in an aqueous medium prior to the addition of a complementary ionic co-additive.
Figure 5 is a graph of the viscosity response of potato starch when heated to a gelling temperature and above a gelling temperature.
Figure 6 includes a microscopic image of potato starch granules as they are heated at various temperatures in water.
Figure 7 is a graph showing the tensile strength of paper sheets prepared using various filler compositions including the filler composition of the present invention.
Figure 8 is a graph showing the stiffness of a paper sheet made using various filler compositions including the filler composition of the present invention.
A brief description of the table
Table 1 shows a comparison of paper sheet properties in paper made using a filler composition comprising swollen cationic starch and a swollen cationic starch + anionic micropolymer co-additive.
Table 2 shows a comparison of paper sheet properties in paper made using a filler composition in which the components of the filler composition were added in different addition orders.
Table 3 shows a comparison of the tensile strength improvements of paper made with PCC filler treated with swollen cationic starch alone and with paper made with PCC filler treated with swollen cationic starch and ancillary additives.
Table 4 shows a comparison of paper tensile index (%) / fracture length improvements according to the order of addition of swollen starches and various auxiliary additives to PCC.
Table 5 shows a comparison of tensile strength improvements over non-PCC treated baseline in paper as a result of various PCC treatments.
Table 6 shows a comparison of paper properties using a filler composition comprising PCC treated with swollen cationic starch, or treated with cooked cationic starch, or treated with a cooked cationic starch and various auxiliary additives.

논의Argument

본원에서 단수형의 사용은, 달리 분명히 명시되지 않는 한, 복수형을 포함하며, 이의 반대도 가능하다. 즉, "a" 및 "the"는 단어가 수식하는 어떠한 것들 중의 하나 이상을 나타낸다. 예를 들면, "약간 가교결합된 중합체(a lightly cross-linked polymer)"는 이러한 하나의 중합체, 이러한 2개의 중합체, 또는 올바른 상황하에서, 훨씬 더 많은 갯수의 이러한 중합체들을 포함한다. 동일한 이유로, 제한 없이, "사이즈제"와 같은 단어는, 이것이 의도되지 않는 문맥으로부터 분명히 명시되거나 자명하지 않는 한, 다수의 이러한 제제들 또는 단순히 하나의 이러한 제제를 나타낼 수 있다. Use of the singular forms herein is meant to include plural forms, and vice versa, unless expressly stated otherwise. That is, "a" and "the" denote one or more of any of the words that the word modifies. For example, "a lightly cross-linked polymer" encompasses one such polymer, two such polymers, or even a greater number of such polymers under the right circumstances. For the same reasons, without limitation, a word such as "sizing agent " may refer to a number of such agents or simply one such agent, unless it is clearly stated or evident from the context in which it is not intended.

제한 없이, "약", "실질적으로", "필수적으로" 및 "대략"과 같은 근사치의 단어들은 이렇게 수식되는 특징들이 정확하게 명백히 기재된 것일 필요는 없지만 서면으로 된 설명으로부터 어느 정도 변할 수 있음을 의미한다. 설명이 변할 수 있는 정도는 얼마나 큰 변화가 설정될 수 있는지에 따라 좌우될 것이며, 당업계의 통상의 숙련가로 하여금 수식된 특징이 수식되지 않은 특징의 필요한 특성들 및 능력을 여전히 가지는 것으로 인식하게 한다. 일반적으로, 선행 논의에 대한 주제를 제외하고, 근사치의 단어에 의해 수식되는 본원에서 명백히 명시되거나 암시된 값은 명시된 값으로부터 ±15%까지 변할 수 있다. Without limitation, words of approximation such as " about, "" substantially," " essentially, "and" approximately, " do. The extent to which the description can vary will depend on how large the change can be set and will allow the skilled artisan to recognize that the trait is still the necessary traits and capabilities of the unmodified trait . In general, except for the subject matter of the preceding discussion, the values explicitly stated or implied herein, which are modified by words of approximation, may vary from the specified value by +/- 15%.

조성물Composition

본 발명의 하나의 양태에서, 액체 비히클, 전형적으로 물 중에 충전제 입자들, 이온성 전분 및 상보적 이온성 보조첨가제를 포함하는, 제지에 사용하기 위한 충전제 현탁액이 제공된다. In one embodiment of the invention, a filler suspension for use in papermaking is provided, comprising a liquid vehicle, typically filler particles in water, ionic starch and a complementary ionic co-additive.

또 다른 양태에서, 수성 비히클 중에 본원에 기재된 바와 같은 충전제 현탁액 및 펄프 섬유를 포함하는 펄프 퍼니쉬가 제공된다. 상기 퍼니쉬는 또한 기타의 제지용 제제(papermaking agent)를 함유할 수 있다.In another embodiment, a pulp furnish comprising pulp fibers and a filler suspension as described herein is provided in an aqueous vehicle. The furnish may also contain other papermaking agents.

여전히 또 다른 양태에서, 본 발명의 충전제 현탁액을 펄프 섬유 스톡에 첨가하여 펄프 퍼니쉬를 형성한 다음 상기 퍼니쉬로부터 종이를 제조함으로써 종이를 생산하는 방법이 제공된다. 다른 음이온성 및 양이온성 제제들을 상기 퍼니쉬에 첨가하여 보류도를 증강시키고 배수를 개선시킬 수 있다. 위에 주지된 바와 같이, 상기 퍼니쉬는 또한 당업계의 숙련가들에게 공지된 것과 같은 기타의 제지용 제제들을 함유할 수 있다.In yet another aspect, a method is provided for producing paper by adding a filler suspension of the present invention to a pulp fiber stock to form a pulp furnish and then making paper from the furnish. Other anionic and cationic agents may be added to the furnish to enhance retention and improve drainage. As noted above, the furnish may also contain other papermaking preparations such as those known to those skilled in the art.

본 발명은 또한 충전제 현탁액을 형성하기 위한 전분/보조첨가제 조성물 및 이들과 충전제 입자들과의 배합물을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a starch / supplementary additive composition for forming a filler suspension and a method of making a combination thereof with filler particles.

전분은 본원에서 생 전분, 팽윤된 전분, 쿠킹된 전분 또는 이들의 배합물일 수 있다.The starch may be herein the raw starch, the swollen starch, the cooked starch, or a combination thereof.

본 명세서에서 사용되는 "생" 전분은, 아래에 기재된 상태와 같이 팽윤되거나 쿠킹되기에 충분한 열수 또는 스팀으로 처리되지 않은 전분을 나타낸다.As used herein, "raw" starch refers to starch that is not hydrolyzed or steamed enough to swell or cook as in the conditions described below.

본 명세서에서 사용되는 "팽윤된" 전분은 물을 흡수하거나, 바람직하게는 현재로는 팽윤된 과립을 파열하지 않고는 더 이상을 물을 추가로 흡수할 수 없는 상태로 팽창된 생 전분 과립을 나타낸다. 본원의 충전제 현탁액에서 사용하기에 적합한 예시적인 팽윤된 전분은 미국 특허 제7,074,845호; 제7,625,962호; 및 제8,354,004호에 기재된 것들을 포함하지만 이에 한정되지 않으며, 이들 각각은 전문이 기재된 것처럼 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.As used herein, "swollen" starches represent water-absorbing or bio-starch granules that are swollen to a state in which they are no longer capable of further absorbing water, preferably without rupturing the swollen granules at this time . Exemplary swollen starches suitable for use in the present filler suspensions are described in U.S. Patent Nos. 7,074,845; 7,625, 962; And 8,354,004, each of which is incorporated herein by reference as if set forth fully herein.

일반적으로, 팽윤된 전분의 제조는 주의해서 조절된 온도 및 시간 조건하에 팽윤을 수행하는 것을 필요로 한다. 중요한 다른 파라미터는 슬러리 pH, 점조도(consistency) 및 혼합을 포함한다. 조절 파라미터는, 전분 타입에 따라 상이할 것이며, 통상적으로 밀-스케일 제지(mill-scale paper production)에 사용하기 전에 각각의 타입의 전분에 대해 경험적으로 결정된다. 일반적인 과정은 생 이온성 전분을 냉수에 현탁시킨 다음 전분이 팽윤될 때까지 현탁액을 가열하는 것이다. 이어서, 팽윤된 전분을 임의의 목적하는 순서로 상보적 이온성 보조첨가제 및 충전제 입자들과 혼합하며, 즉, 모든 성분들을 필수적으로 동시에 첨가할 수 있거나, 성분들 중의 2개를 예비혼합한 후 남은 성분을 첨가하여 충전제 현탁액을 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 1에서는, 팽윤된 이온성 전분(1), 상보적 이온성 보조첨가제(8a) 및 충전제 입자(2)들을 혼합기(4)에서 함께 혼합하여 충전제 현탁액을 형성한 다음 혼합기(5)로 옮기고, 여기서, 이것을 펄프 섬유(3)와 혼합하여 퍼니쉬를 형성한다. 도 2에서는, 팽윤된 이온성 전분(1)과 상보적 이온성 보조첨가제(8a)를 예비혼합하고, 이어서, 이러한 배합물을 혼합기(4)에서 충전제 입자(2)들과 혼합한 후, 형성된 충전제 현탁액을 혼합기(5)에서 펄프 섬유(3)와 혼합한다. 도 3에서는, 상보적 이온성 보조첨가제(8a)를 충전제 입자(2)들과 예비혼합하고, 이 배합물을 혼합기(4)에서 이온성 전분(1)과 혼합하고, 형성된 충전제 현탁액을 혼합기(5)로 옮겨 여기서 이것을 펄프 섬유(3)와 혼합하여 퍼니쉬를 형성한다. 도 4에서는, 이온성 전분(1)과 충전제 입자(2)들을 혼합기(4)에서 예비혼합하고, 예비혼합물을 혼합기(5)로 옮기며, 상보적 이온성 보조첨가제(8a)는 필수적으로 수송 중에 혼합기(4)와 혼합기(5) 사이에 예비혼합물에 첨가된다. 이러한 각각의 상황에서, 충전제 현탁액을 포함하는 퍼니쉬를 후속적으로 임의의 첨가제(7)와 함께 제지기(6)로 이동시켜 종이(9)를 형성한다. 종이 건조 작업 동안, 보류된 팽윤된 전분 과립이 파열하여, 아밀로펙틴 및 아밀로즈 거대분자를 유리시키며, 이것이 시트의 고체 성분들을 결합시키도록 작동한다.Generally, the preparation of swollen starches requires careful, controlled swelling under temperature and time conditions. Other important parameters include slurry pH, consistency and mixing. The control parameters will vary depending on the starch type and are typically determined empirically for each type of starch prior to use in mill-scale paper production. The general process is to suspend the bio-ionic starch in cold water and then heat the suspension until the starch is swollen. The swollen starches can then be mixed with the complementary ionic auxiliary additives and filler particles in any desired order, i. E., All ingredients can be added at essentially the same time, or two of the ingredients can be premixed, The ingredients may be added to form a filler suspension. For example, in Figure 1, the swollen ionic starch 1, the complementary ionic auxiliary additive 8a and the filler particles 2 are mixed together in a mixer 4 to form a filler suspension, , Where it is mixed with the pulp fibers 3 to form a furnish. In Figure 2, the swollen ionic starch 1 and the complementary ionic auxiliary additive 8a are premixed and then this combination is mixed with the filler particles 2 in the mixer 4, The suspension is mixed with the pulp fibers (3) in a mixer (5). In Figure 3, the complementary ionic auxiliary additive 8a is premixed with the filler particles 2, the mixture is mixed with the ionic starch 1 in the mixer 4, and the formed filler suspension is mixed with the mixer 5 ), Which is then mixed with the pulp fibers 3 to form a furnish. 4, the ionic starch 1 and the filler particles 2 are pre-mixed in a mixer 4 and the pre-mix is transferred to a mixer 5, and the complementary ionic supplement additive 8a is essentially mixed Is added to the premix between the mixer (4) and the mixer (5). In each of these situations, the furnish containing the filler suspension is subsequently transferred to the paper machine 6 with optional additives 7 to form the paper 9. During the paper drying operation, the suspended swollen starch granules rupture, liberating amylopectin and amylose macromolecules, which act to combine the solid components of the sheet.

본 명세서에서 사용되는 "쿠킹된" 전분은, 이의 겔화점 이상의 온도로 가열하여, 전분 과립이 팽윤되고 필수적으로 모든 팽윤된 과립들이 파열될 때까지 유지시킨 전분을 나타낸다.A "cooked" starch as used herein refers to a starch heated to a temperature above its gelation point and maintained until the starch granules are swollen and essentially all swollen granules are ruptured.

이온성 전분, 이온성 보조첨가제 및 충전제 입자들의 배합물은 산성, 중성 또는 알칼리성 조건하에 제지에 사용될 수 있다. 조성물은, 충전제와 전분이 시트 지력에 최소한의 부정적인 효과를 가지면서 제지 공정 동안 종이 시트에 잘 보유되도록 보장하는데 주로 사용된다. 이온성 전분/이온성 보조첨가제/충전제 입자 조성물을 사용하는 것은 충전제 입자들과 함께 전분 또는 보조첨가제 단독을 사용하는 것보다 더 큰 지력을 야기하는 경향이 있다.The combination of ionic starch, ionic co-additive and filler particles may be used in papermaking under acidic, neutral or alkaline conditions. The composition is mainly used to ensure that the filler and starch have a minimal negative effect on sheet strength and are well retained on the paper sheet during the papermaking process. The use of ionic starch / ionic co-additive / filler particle compositions tends to cause greater intellectivity than using starch or ancillary additives alone with filler particles.

충전제Filler

충전제 입자들은 당업계의 숙련가들에게 공지된 어떠한 것이라도 가능하며, 충전제 현탁액은 단일 충전제 또는 하나 이상의 충전제를 포함할 수 있다. 충전제 입자는 전형적으로 0.5 내지 30㎛, 보다 통상적으로 1 내지 10㎛ 범위의 평균 입자 크기를 갖는 무기 물질, 예를 들면, 제한 없이, 점토, 중질 탄산칼슘(GCC), 백악, 침강 탄산칼슘(PCC), 활석, 중질 황산칼슘(GCS) 및 침강 황산칼슘(PCS), 이산화티탄, 합성 실리케이트, 나트륨 마그네슘 알루미노 실리케이트, 나트륨 알루미노 실리케이트 및 이들의 블렌드이다. 충전제 현탁액이 첨가되는 펄프 슬러리는 기계 펄프, 화학 펄프, 재생 펄프 및 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.The filler particles may be any of those known to those skilled in the art, and the filler suspension may comprise a single filler or one or more fillers. The filler particles are typically inorganic materials having an average particle size in the range of 0.5 to 30 占 퐉, more typically 1 to 10 占 퐉, such as, without limitation, clay, heavy calcium carbonate (GCC), chalk, precipitated calcium carbonate ), Talc, heavy calcium sulfate (GCS) and precipitated calcium sulfate (PCS), titanium dioxide, synthetic silicate, sodium magnesium aluminosilicate, sodium aluminosilicate and blends thereof. The pulp slurry to which the filler suspension is added may be comprised of mechanical pulp, chemical pulp, recycled pulp, and mixtures thereof.

전분Starch

본 발명에서 사용하기에 적합한 전분은 옥수수, 찰옥수수, 감자, 밀, 타피오카, 수수, 찰수수 및 쌀로부터 기원하는 전분을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 전분은 양이온성, 음이온성 또는 양쪽성일 수 있으며; 이러한 형태들 각각은 당업계에 널리 공지되어 있고, 일반적으로 시판중이다. 비제한적인 예를 들면, 전분은 전분에 4급 암모늄 양이온을 포함시킴으로써 양이온성으로 될 수 있고, 전분에 카복실 또는 설폰산 그룹을 포함시킴으로써 음이온성으로 될 수 있으며, 상기의 배합물을 포함하는 전분을 제조함으로써 양쪽성으로 될 수 있다. 이러한 모든 이온성 전분 형태는 제지 분야의 숙련가들에게 널리 공지되어 있기 때문에, 이들을 본원에 추가로 기재하지 않는다.Suitable starches for use in the present invention include, but are not limited to, corn, waxy corn, potato, wheat, tapioca, sorghum, rice bran and rice starch. The starch may be cationic, anionic or amphoteric; Each of these forms is well known in the art and is generally commercially available. By way of non-limiting example, the starch may be made cationic by including a quaternary ammonium cation in the starch, and may be made anionic by including a carboxyl or sulfonic acid group in the starch, and the starch comprising the combination Can be made amphoteric by making it. All of these ionic starch forms are well known to those skilled in the paper art and are not further described herein.

전분 과립은 냉수에 불용성이다. 전분을 분산 또는 "쿠킹"하기 위해, 전분을 수성 현탁액 중에서 가열한다. 가열이 진행됨에 따라, 전분 과립은 먼저 "페이스팅(pasting)", "젤라틴화" 또는 간단히 "겔" 온도라고 하는 임계 온도에 도달할 때까지 약간 가역적인 팽윤의 단계를 거치는데, 이 온도에서 대량의 팽윤이 발생하여, 점도의 큰 증가를 야기한다. 충분한 기간 동안 겔 온도 이상에서 유지되면, 팽윤된 과립의 파열로 인해 점도가 보다 낮은 수준으로 되돌아간다. 다양한 각각의 전분은 자체의 겔 온도를 갖는다. 다수의 전분들에 대한 겔 온도는 현존 문헌에서 이용 가능하거나, 점도를 모니터링하면서 소정의 전분 현탁액을 가열함으로써 용이하게 경험적으로 결정할 수 있다. 팽윤된 전분 과립은 쿠킹된 전분과는 다르다. 쿠킹된 전분은, 팽윤된 전분 과립이 겔 온도 이상의 온도에서 파열되어, 수성 매질에 용해되는 아밀로즈와 아밀로펙틴을 방출하는 경우에 야기된다.Starch granules are insoluble in cold water. To disperse or "cook" the starch, the starch is heated in an aqueous suspension. As the heating progresses, the starch granules are first subjected to a slightly reversible swelling step until they reach a critical temperature of "pasting", "gelatinization" or simply "gel" temperature, A large amount of swelling occurs, resulting in a large increase in viscosity. If maintained at a gel temperature or higher for a sufficient period of time, the viscosity returns to a lower level due to rupture of the swollen granules. Each of the various starches has its own gel temperature. The gel temperature for many starches is available in the existing literature or can be readily determined empirically by heating the desired starch suspension while monitoring the viscosity. The swollen starch granules are different from cooked starches. The cooked starch is caused when the swollen starch granules rupture at temperatures above the gel temperature to release amylose and amylopectin dissolved in the aqueous medium.

특정 전분의 처리를 주의해서 조절함으로써, 이것을 팽윤되거나 쿠킹되게 만들 수 있다. 팽윤된 전분과 관련하여, 전분 공급원에 따라, 팽윤된 전분 과립의 최종 입자 크기는 약 25㎛ 내지 약 100㎛에 이른다. 팽윤된 전분 제조의 대표적이지만 비제한적인 예가 실시예에 나타나 있다.By carefully controlling the treatment of a particular starch, it can be swollen or cooked. With respect to the swollen starch, depending on the starch source, the final particle size of the swollen starch granules ranges from about 25 [mu] m to about 100 [mu] m. Representative but non-limiting examples of the manufacture of swollen starches are shown in the examples.

보조첨가제Auxiliary additives

보조첨가제는 충전제 현탁액의 개질에 의해 충전 종이의 특성을 증진시키는데 있어서 이온성 전분의 효과를 개선시키기 위해 충전제 현탁액에 포함된다. 보조첨가제는 양이온성, 음이온성 또는 양쪽성일 수 있다. 이는 이온성 전분의 순 전하에 대해 상보적인 순 전하를 갖도록 선택된다. "상보적"은, 전분이 양이온성인 경우 보조첨가제는 음이온성인 것이 본 발명에서 바람직하며 그 반대도 가능함을 의미한다. 전분이 양쪽성인 경우, 보조첨가제는 양이온성, 음이온성 또는 자체 양쪽성일 수 있다. 음이온성 보조첨가제는 카복시메틸셀룰로스, 나노셀룰로스, 폴리아크릴산, 알기네이트, 콜로이드성 실리카, 벤토나이트, 폴리아크릴아미드, 천연 검 및 가용성 비누를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 양이온성 보조첨가제는 폴리에틸렌이민, 키토산, 폴리비닐아민, 폴리(dadmac), 폴리아크릴아미드, 명반, 3가 및 4가 양이온을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 대두 중합체가 또한 보조첨가제로서 사용될 수 있다. 하나 이상의 보조첨가제가 특정 전분 및 충전제와 함께 사용될 수 있다.The auxiliary additive is included in the filler suspension to improve the effect of the ionic starch in improving the properties of the filler paper by modification of the filler suspension. The auxiliary additives may be cationic, anionic or amphoteric. It is selected to have a net charge complementary to the net charge of the ionic starch. "Complementary" means that if the starch is cationic, the anionic additive is preferred in the present invention and vice versa. If the starch is bilaterally, the auxiliary additive may be cationic, anionic or self-amphoteric. Anionic auxiliary additives include, but are not limited to, carboxymethylcellulose, nano-cellulose, polyacrylic acid, alginate, colloidal silica, bentonite, polyacrylamide, natural gum and soluble soap. The cationic co-additives include, but are not limited to, polyethyleneimine, chitosan, polyvinylamine, poly (dadmac), polyacrylamide, alum, trivalent and tetravalent cations. Soybean polymers may also be used as auxiliary additives. One or more auxiliary additives may be used with the particular starch and filler.

본 발명의 충전제 현탁액에서 사용하기 위한 보조첨가제로서 적합한 양쪽성 보조첨가제의 비제한적인 예는 Ashland-Hercules Hercobond® 1303이다.Non-limiting examples of amphoteric auxiliary additive suitable as a co-additive for use in a filler suspension of the present invention is the Ashland-Hercules Hercobond ® 1303.

본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 사용하기에 적합한 기타의 물질은 Eka NP® 090, Eka NP® 200, Eka NP® 320, Eka NP® 32K, Eka NP® 442, Eka NP® 590/670, Eka NP® 780, Eka NP® 882, Eka NP® 890 및 EKA NP® 2180(제조원; 모두 AkzoNobel); Fennosil® 525(제조원; Kemira) 및 POSITEK® 8699(제조원; Nalco)와 같지만 이에 한정되지 않는 음이온성 콜로이드성 실리카 나노입자이다.Other materials suitable for use as auxiliary additives in the filler suspensions of the present invention include Eka NP ® 090, Eka NP ® 200, Eka NP ® 320, Eka NP ® 32K, Eka NP ® 442, Eka NP ® 590/670, Eka NP ® 780, Eka NP ® 882, Eka NP ® 890 and EKA NP ® 2180 (both manufactured by AkzoNobel); Is an anionic colloidal silica nanoparticle, such as but not limited to Fennosil ® 525 (Kemira) and POSITEK ® 8699 (Nalco).

나트륨 보로실리케이트 나노입자(전형적으로 1 내지 100nm 크기)인 Nalco Ultra POSITEK® 8692, 8693, BD420 및 TR420가 본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 사용하기에 또한 적합하다.To the sodium borosilicate nanoparticles (typically from 1 to 100nm in size) of Nalco Ultra POSITEK ® 8692, 8693, BD420 and TR420 used as an auxiliary additive in the filler suspension of the present invention are also suitable.

Altonite®(제조원; S&B Industrial Minerals), Fennolite® LF5(제조원; Kemira) 및 Hydrocol®(제조원; BASF)는 본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 사용하기에 적합한 벤토나이트이다. Altonite ( R ) S & B Industrial Minerals, Fennolite ( R ) LF5 (Kemira) and Hydrocol (R) (BASF) are bentonites suitable for use as auxiliary additives in the filler suspensions of the present invention.

음이온성 수산화알루미늄 마이크로입자가 또한 본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 사용하기에 적합한 것으로 간주된다.Anionic aluminum hydroxide microparticles are also considered suitable for use as auxiliary additives in the filler suspensions of the present invention.

Hercules Incorporated(현재 Ashland-Hercules)로부터의 음이온성 아크릴아미드 공중합체인 Perform SP® 7200 및 9232가 또한 본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 사용하기에 적합하다. Perform® 7200는 2007년 2월 12일자로 발행된 MSDS 999 1060 1076, Ver. 3에 기재되어 있다.The Hercules Incorporated (now Ashland-Hercules) anion from acrylic amide copolymer Perform SP ® 7200 and 9232 are also suitable for use as an auxiliary additive in the filler suspension of the present invention. Perform ® 7200 is issued as dated 12 February 2007 MSDS 999 1060 1076, Ver. 3 < / RTI >

Ciba Specialty Chemicals Corporation(현재 BASF)로부터 2006년 3월 23일자로 발행된 MSDS에 기재된 바와 같은, 광유 중에 분산된 나트륨 아크릴레이트와 아크릴아미드의 공중합체인 Telioform® M305가 마찬가지로 본 발명의 충전제 현탁액에서 사용하기 위한 보조첨가제로서 적합하다. Telioform® M100, M135, M200, M300, S10, M100A, M8A 및 SC22와 같지만 이에 한정되지 않는 기타의 Telioform® 조성물이 또한 본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 사용하기에 적합할 수 있다. Telioform ® M305, a copolymer of sodium acrylate and acrylamide dispersed in mineral oil, as described in the MSDS published March 23, 2006, by Ciba Specialty Chemicals Corporation (now BASF), is also used in the filler suspensions of the present invention ≪ / RTI > Other Telioform ® compositions such as, but not limited to, Telioform ® M100, M135, M200, M300, S10, M100A, M8A and SC22 may also be suitable for use as auxiliary additives in the filler suspensions of the present invention.

Fennosil® ES-210, Fennosil® ES-211(둘 다 아크릴아미드/아크릴산 공중합체를 기본으로 함) 및 Fennosil® ES-325로 예시되는 음이온성 형태; 및 Fennosil® E130(아크릴아미드/p-아민을 포함하는 제형), E128(폴리아크릴아미드/폴리디메틸디알릴암모늄 클로라이드(DADMAC) 공중합체를 포함하는 제형), ES-325(폴리아크릴아미드/염을 포함하는 제형) 및 E-126(아크릴아미드/p-아민)으로 예시되는 양이온성 형태를 포함하는 Fennosil® 부류의 첨가제가 또한 본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 적합하다. Fennosil ® ES-210, Fennosil ® ES-211 ( both of acrylamide / acrylic acid copolymer should by default) and Fennosil ® ES-325 anionic forms exemplified by; And Fennosil ® E130 (formulations containing acrylamide / p- amine), E128 (polyacrylamide / polydimethyl diallyl ammonium chloride (DADMAC) dosage form comprising the copolymer), the ES-325 (polyacrylamide / salt the dosage form) and E-126 (acrylamide / p- amine) additives of Fennosil ® class containing the cationic form is exemplified comprising also suitable as an auxiliary additive in the filler suspension of the present invention.

제WO 2007/091942호 및 제WO 2009/126106호(둘다 전문이 인용에 의해 본 명세서에 포함됨)에 기재된 것과 같지만 이에 한정되지 않는 나노셀룰로스가 또한 본 발명의 충전제 현탁액에서 사용하기 위한 보조첨가제로서 적합할 수 있다. Nanocellulose, such as those described in WO 2007/091942 and WO 2009/126106, both of which are incorporated herein by reference, are also suitable as ancillary additives for use in the filler suspensions of the present invention can do.

본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 사용하기에 적합한 것으로 본 발명에서 여겨지는 여전히 또 다른 물질은 셀룰로스계 물질 및 유도체, 예를 들면, AkzoNobel로부터의 조작된 셀룰로스 첨가제(Engineered Cellulose Additive; ECA); 본 명세서에 전체가 기재된 것처럼 인용에 의해 포함된 미국 특허 제6,156,118호에 기재된 바와 같은 노일 피브릴(noil fibril); 헤미셀룰로스 및 고 헤미셀룰로스-함유 물질이다.Still other materials contemplated in the present invention that are suitable for use as auxiliary additives in the filler suspensions of the present invention include cellulosic materials and derivatives such as Engineered Cellulose Additive (ECA) from AkzoNobel; Noil fibril as described in U.S. Patent No. 6,156,118, which is incorporated by reference as if fully set forth herein; Hemicellulose and hemi-cellulosic-containing materials.

카복시메틸셀룰로스(CMC)가 또한 본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 적합하다.Carboxymethylcellulose (CMC) is also suitable as an auxiliary additive in the filler suspensions of the present invention.

구아 및 크산탄과 같은 천연 검이 또한 본 발명의 충전제 현탁액에서 적합한 보조첨가제이다.Natural gums such as guar and xanthan are also suitable auxiliary additives in the filler suspensions of the present invention.

본 발명의 충전제 현탁액에서 사용하기에 적합한 보조첨가제인 것으로 본 발명에서 여겨지는 또 다른 물질은 글리옥실화 DADMAC/아크릴아미드 공중합체 조성물인 NALCO 64110, 64114 및 64170, 및 본 명세서에 전체가 기재된 것처럼 인용에 의해 포함된 미국 특허 제8,088,213호에 일반적으로 기재된 아크릴아미드와 나트륨 아크릴레이트의 공중합체인 음이온성 응집제인 NALCO 61815, 61816 및 61830이다.Another material contemplated herein for use as an auxiliary additive suitable for use in the filler suspensions of the present invention is the glyoxylated DADMAC / acrylamide copolymer compositions NALCO 64110, 64114 and 64170, NALCO 61815, 61816 and 61830, which are anionic flocculants that are copolymers of acrylamide and sodium acrylate, as generally described in U.S. Patent No. 8,088,213, which is incorporated by reference herein.

본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 사용하기에 적합한 여전히 또 다른 물질은 Ashland-Hercules Hercobond® HA5305 및 SP7200 및 Eka PL8660이다. Still other materials suitable for use as an auxiliary additive in the filler suspension of the present invention is the Ashland Hercules-® Hercobond HA5305 and SP7200 and Eka PL8660.

폴리비닐 알코올(PVA)이 또한 본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 사용하기에 적합하다. Polyvinyl alcohol (PVA) is also suitable for use as an auxiliary additive in the filler suspensions of the present invention.

음이온성 폴리비닐아민(PVAm), 및 비닐포름아미드, 비닐아민 및 아크릴산의 양쪽성 삼원공중합체와 같지만 이에 한정되지 않는 양쪽성 폴리비닐아민이 본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 또한 적합하며, 이의 비제한적인 예는 BASF로부터의 XELOREX® F3000이다. Amphoteric polyvinylamines (PVAm), and amphoteric polyvinylamines such as, but not limited to, amphoteric copolymers of vinylformamide, vinylamine and acrylic acid, are also suitable as ancillary additives in the filler suspensions of the present invention, non-limiting examples are XELOREX F3000 ® from BASF.

생중합체가 또한 본 발명의 충전제 현탁액에서 보조첨가제로서 사용될 수 있다. 충전제 첨가제로서 사용하기에 적합한 생중합체는 전분계 생중합체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 생중합체는 마이크로- 또는 나노-미립자일 수 있다. 생중합체는 캐나다 온타리오 벌링턴에 소재하는 Ecosynthetix로부터의 EcoSphere® 2202 결합제를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.Biopolymers can also be used as auxiliary additives in the filler suspensions of the present invention. Suitable biopolymers for use as filler additives include, but are not limited to, starch based biopolymers. The biopolymer may be a micro- or nano-particulate. Raw polymer comprises EcoSphere ® 2202 from the binder material in which Ecosynthetix Burlington, Ontario, Canada, but are not limited to.

보조첨가제가 중합체인 경우, 이는 가교결합되지 않거나, 약간 가교결합되거나, 매우 가교결합될 수 있다.If the co-additive is a polymer, it may be non-crosslinked, slightly crosslinked, or highly crosslinked.

보조첨가제는 수용성이거나 불용성일 수 있다. 수용성 보조첨가제의 비제한적인 예는 폴리아크릴아미드계 음이온성 중합체인 Telioform® M303이다.The auxiliary additive may be water soluble or insoluble. Non-limiting examples of water-soluble auxiliary additive is a polyacrylamide based anionic polymer, Telioform ® M303.

중합체성 보조첨가제는 마이크로중합체일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "마이크로중합체"는 유화 주합, 분산 중합 및 수중수 중합(water-in-water polymerization)에 의해 수득되는 중합체 입자를 나타내며, 여기서, 수용성 단량체들의 반응은 DADMAC 또는 DIMAPA와 같은 폴리아민과 같지만 이에 한정되지 않는 응고제(coagulant)의 존재하에 수행된다. 마이크로중합체는 "구조화"될 수 있으며, 즉, 중합체 입자 내의 개별 중합체 스트랜드는 안정한 3차원 구조를 채택할 수 있다.The polymeric co-additive may be a micropolymer. As used herein, "micropolymer" refers to polymer particles obtained by emulsion curing, dispersion polymerization and water-in-water polymerization, wherein the reaction of the water soluble monomers is carried out with polyamines such as DADMAC or DIMAPA But are not limited to, coagulant. The micropolymer can be "structured ", i.e., the individual polymer strands within the polymer particles can adopt a stable three-dimensional structure.

"약간(lightly) 가교결합된"은, 가교결합된 중합체가 상당히 수용성인 채로 있음을 의미한다. 즉, 약간 가교결합된 중합체는, 중합체 쇄가 불가분하게 엉켜서 물에 불용성으로 되는 완전 가교결합된 중합체보다 더 "측쇄(branched)" 중합체처럼 보인다. 본 명세서에서 사용되는, 약간 가교결합된 및 측쇄는, 가교결합되지만 여전히 수용성인 중합체를 나타내기 위해 상호교환적으로 사용된다. 음이온성, 측쇄, 수용성 중합체의 예는 본 명세서에 전체가 기재된 것처럼 인용에 의해 포함된 미국 특허 제5,958,188호, 제6,391,156 B1호, 제6,395,134 B1호, 제6,406,593 B1호 및 제6,454,902 B1호에 기재되어 있다. "Lightly crosslinked" means that the crosslinked polymer remains fairly water-soluble. That is, a slightly crosslinked polymer appears more like a "branched" polymer than a fully crosslinked polymer in which the polymer chains become inseparable and become insoluble in water. As used herein, slightly cross-linked and side chains are used interchangeably to denote crosslinked but still water soluble polymers. Examples of anionic, branched, water-soluble polymers are described in U.S. Patent Nos. 5,958,188, 6,391,156 B1, 6,395,134 B1, 6,406,593 B1 and 6,454,902 B1, each of which is incorporated herein by reference as if fully set forth herein have.

"매우(heavily) 가교결합된"은, 간단히, 가교결합되지 않거나 약간 가교결합된 경우에는 수용성지만, 가교결합도의 결과로서 더 이상 수용성이 아닌, 중합체를 나타낸다."Heavily crosslinked" refers to a polymer that is not only water-soluble when not crosslinked or slightly crosslinked, but is no longer water-soluble as a result of crosslinking.

충전제/이온성 전분/이온성 보조첨가제 현탁액 Filler / ionic starch / ionic auxiliary additive suspension

일반적으로, 현탁액은, 충전제 입자들, 이온성 전분 및 상보적 이온성 보조첨가제의 총 고체 함량을 기준으로 하여, 총 100%에 대해 60 내지 99.5중량%의 충전제, 35 내지 0.499중량%의 이온성 전분 및 5.0 내지 0.001중량%의 상보적 이온성 보조첨가제를 포함할 것이다.Generally, the suspension contains from 60 to 99.5% by weight of filler, from 35 to 0.499% by weight of ionic starch, based on the total solids content of the filler particles, the ionic starch and the complementary ionic auxiliary additive, Starch and 5.0 to 0.001% by weight of a complementary ionic co-additive.

현탁액은 이온성 전분과 상보적 이온성 보조첨가제의 착물을 함유하지만 유리 이온성 전분 및 유리 이온성 보조첨가제를 함유할 수도 있는 것으로 이해된다.It is understood that the suspension contains a complex of ionic starch and a complementary ionic co-additive, but may also contain a free ionic starch and a free ionic co-additive.

제지용 제제Paper formulations

본 발명의 조성물, 현탁액 및 퍼니쉬는, 사이즈제, 예를 들면, 알킬케텐 이량체, 알케닐 석신산 무수물 및 로진; 습윤 및 건조 지력 증강제, 및 양이온성 또는 음이온성 중합체성 보류제와 같지만 이에 한정되지 않는 통상의 제지용 제제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 조성물은 단일 화학물질, 예를 들면, 음이온성 마이크로입자(콜로이드성 규산, 벤토나이트), 음이온성 폴리아크릴아미드, 양이온성 중합체(양이온성 폴리아크릴아미드, 양이온성 전분), 2중 화학물질 시스템(양이온성 중합체/음이온성 마이크로입자, 양이온성 중합체/음이온성 중합체) 또는 3성분 시스템(양이온성 중합체/음이온성 마이크로입자/음이온성 중합체, 양이온성 중합체/음이온성 마이크로중합체/음이온성 중합체)일 수 있는 보류제를 포함할 수 있다. 보류제 화학물질의 선택 및 종이-지합 공정에서의 이들의 첨가 시점은, 처리된 충전제 슬러리의 이온 전하의 성질, 제지 퍼니쉬, 및 제지 공정에서 발생하는 전단력에 따라 좌우될 것이다.The compositions, suspensions, and furnishings of the present invention may include sizing agents such as alkyl ketene dimers, alkenyl succinic anhydrides and rosins; Wet and dry strength enhancers, and conventional paper formulations, such as, but not limited to, cationic or anionic polymeric retention agents. The composition may be a single chemical, such as anionic microparticles (colloidal silicic acid, bentonite), anionic polyacrylamides, cationic polymers (cationic polyacrylamides, cationic starches), dual chemical systems (Cationic polymer / anionic microparticle / anionic polymer, cationic polymer / anionic microparticle / anionic polymer), or a three component system (cationic polymer / anionic microparticle / anionic microparticle, cationic polymer / anionic polymer) Lt; / RTI > The choice of retentive chemicals and when they are added in the paper-making process will depend on the nature of the ionic charge of the treated filler slurry, the paper making furnace, and the shear forces that occur in the paper making process.

일반적으로, 본원의 충전제 현탁액은, 퍼니쉬 중의 펄프의 건조 중량을 기준으로 하여, 건조 고체로서, 5% 내지 70%의 양으로 사용된다.Generally, the filler suspensions herein are used as dry solids, in an amount from 5% to 70%, based on the dry weight of the pulp in the furnish.

본 발명에 따르는 충전제 현탁액으로 제조된 종이 시트는, 충전제 처리 없이 제조된 대조 시트보다, 스콧 결합 기술(Scott bond technique)로 측정되는 바와 같이, 더욱 큰 내부 결합 지력(internal bond strength)을 나타낼 수 있다. 동일한 충전제 함량에서, 본원의 충전제 현탁액을 사용하여 제조된 시트의 습윤 및 건조 지력 특성은, 충전제 단독으로 제조된 시트의 습윤 및 건조 지력 특성보다 클 수 있다.The paper sheet made with the filler suspension according to the present invention may exhibit a greater internal bond strength, as measured by the Scott bond technique, than the control sheet produced without filler treatment . At the same filler content, the wet and dry strength properties of the sheet produced using the filler suspensions herein may be greater than the wet and dry strength characteristics of the sheet made with the filler alone.

본 발명의 충전제 현탁액을 사용하면 코팅된 그리고 코팅되지 않은 미세지(fine paper), 강광택지(super-calendered paper) 및 신문 인쇄용지(newsprint)와 같은 충전 종이를 최소한의 지력 손실과 우수한 광학 특성을 가지면서 생산할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 충전제 현탁액을 사용하면, 제지업자들은, 종이 시트에 더 높은 충전제 함량을 갖는 충전 종이를 제조하는 것이 허용된다. 일반적으로, 본 발명의 처리된 충전제 현탁액의 사용으로부터의 잠재적 이득은 개선된 사이징, 습윤 지력, 건조 지력 및 인쇄적성, 및/또는 고가의 보강용 화학 펄프 섬유의 사용 감소를 포함한다.The use of the filler suspensions of the present invention allows the use of coated paper such as coated and uncoated fine paper, super-calendered paper and newsprint with minimal loss of intelligence and excellent optical properties And produce it. Thus, using the filler suspensions of the present invention, papermakers are allowed to produce filler paper having a higher filler content in the paper sheet. In general, the potential benefits from the use of the treated filler suspensions of the present invention include improved sizing, wet grip strength, dry grip strength and printability, and / or reduced use of expensive reinforcing chemical pulp fibers.

특정 조건하에, 포대(sack paper) 및 판지 제품과 같은, 충전제를 함유하지 않는 종이류를 강화시키는데에, 이온성 전분과 이온성 보조첨가제의 배합물을 사용할 수 있다.Under certain conditions, a combination of ionic starch and ionic co-additives may be used to fortify non-filler-free papers, such as sack paper and cardboard products.

실시예Example

아래 제공된 실시예는, 단지, 본 발명의 다양한 측면들의 이해를 돕기 위한 것으로 의도된다. 이들은 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되거나 해석되어서는 안 된다.The embodiments provided below are merely intended to assist in understanding various aspects of the present invention. They should not be construed or interpreted as limiting the scope of the invention in any way.

일반적인 설명General description

하기 실시예에서, 결과는 실험실 규모의 기술을 사용하여 수득되었다.In the following examples, the results were obtained using laboratory scale techniques.

사용하고자 하는 전분이 생 전분인 경우, 상기 전분을 물에 현탁시킬 수 있거나, 상기 전분을 물에 현탁시키고 상기 전분을 상당한 정도로 팽윤시키거나 이를 쿠킹하지 않을 정도로 이의 겔화점보다 충분히 낮은 온도로 가열할 수 있다.If the starch to be used is a raw starch, the starch may be suspended in water, or the starch may be suspended in water and heated to a temperature sufficiently lower than its gelation point to such an extent that the starch is swollen to a significant degree or not cooked .

다른 한편으로, 팽윤된 전분이 요구되는 경우, 실온에서 전형적으로 0.5 내지 20% 고체로 수성 슬러리 중에 있는 생 전분을, 대략 전분 겔화점인 온도에서, 배치 쿠커(batch cooker), 제트 쿠커(jet cooker)에서 팽윤시킬 수 있거나, 또는 열수와 혼합함으로써 팽윤시킬 수 있다. 바람직한 방법은, 냉수에서 제조된 전분 슬러리를 열수와 혼합함으로써 과립들을 팽윤시키는 것이다. 사용되는 열수의 온도는 냉수 중의 초기 전분 슬러리의 점조도, 팽윤된 전분의 최종 목표 온도, 냉 전분 슬러리의 온도, pH, 및 체류 시간에 따라 좌우된다. 팽윤된 전분을 제조하기 위한 온도 및 반응 시간은 사용되는 전분의 유형, 전분 슬러리의 pH 및 가열 시간에 따라 좌우된다. 다음은 본 발명의 목적을 위한 팽윤된 전분의 제조 방법의 예이다.On the other hand, if swollen starches are required, the raw starch present in the aqueous slurry, typically at 0.5 to 20% solids at room temperature, is added to a batch cooker, jet cooker ), Or may be swollen by mixing with hot water. A preferred method is to swell the granules by mixing the starch slurry prepared in cold water with hot water. The temperature of the hot water used depends on the consistency of the initial starch slurry in cold water, the final target temperature of the swollen starch, the temperature of the cold starch slurry, the pH, and the residence time. The temperature and reaction time for preparing the swollen starch depends on the type of starch used, the pH of the starch slurry and the heating time. The following is an example of a method for producing a swollen starch for the purpose of the present invention.

실시예Example 1 One

냉수 중의 생 이온성 전분 분산액을 대략 특정 전분의 겔화점인 온도로 가열함으로써 이를 팽윤시킨다. 상기 전분이 팽윤된 경우, 상보적 보조첨가제를 첨가하고, 상기 혼합물을 교반된 충전제 현탁액에 첨가한다.The biodegradable starch dispersion in cold water is heated to a temperature that is approximately the gelation point of a particular starch to swell it. When the starch is swollen, a complementary co-additive is added and the mixture is added to the stirred filler suspension.

실시예Example 2 2

전분 분산액을 먼저 팽윤시키고, 이어서, 이를 교반된 충전제 현탁액에 첨가한 다음 보조첨가제를 도입한다. 당해 방법에서, 전분 분말을 냉수에 분산시킨 다음 열수와 혼합하거나 또는 대략 전분 겔화점인 온도로 가열한다. 그후, 팽윤된 전분을 전분 겔화점 이하의 온도에서 충전제 현탁액과 신속하게 혼합한 다음 보조첨가제를 첨가한다.The starch dispersion is first swollen, then it is added to the stirred filler suspension and then the auxiliary additive is introduced. In this method, the starch powder is dispersed in cold water and then mixed with hot water or heated to a temperature approximately equal to the starch gelling point. The swollen starch is then quickly mixed with the filler suspension at a temperature below the starch gelling point, and then the auxiliary additive is added.

실시예Example 3 3

전분 분산액을 먼저 팽윤시킨 다음 이를 교반된 보조첨가제/충전제 현탁액에 첨가한다. 이 방법에서는, 전분 분말을 냉수에 분산시킨 다음 열수와 혼합하거나 또는 대략 특정 전분의 겔화 온도인 온도로 가열한다. 그후, 팽윤된 전분을 충전제 현탁액과 신속하게 혼합한다.The starch dispersion is first swollen and then added to the stirred auxiliary additive / filler suspension. In this method, the starch powder is dispersed in cold water and then mixed with hot water or heated to a temperature that is approximately the gelation temperature of the particular starch. The swollen starch is then quickly mixed with the filler suspension.

팽윤된 전분, 보조첨가제 및 충전제의 배합을 양호한 혼합 조건하에 수행한다. 전분/보조첨가제/충전제 현탁액의 제조 동안 또 다른 첨가제들을 첨가하여, 충전제와의 착물을 형성하고, 이어서 팽윤된 전분 및 보조첨가제를 첨가한다.The combination of swollen starch, co-additives and filler is carried out under good mixing conditions. During the preparation of the starch / supplementary additive / filler suspension another additive is added to form a complex with the filler, followed by the addition of swollen starch and ancillary additives.

상기 처리된 충전제 현탁액을 펄프 슬러리에 직접 도입할 수 있거나, 경우에 따라, 시트 지합 공정 전에, 예를 들면, 블렌드 체스트(blend chest)에서, 머신 체스트(machine chest)에서 또는 팬 펌프의 유입구에서, 희석시키고 제지기 펄프 스톡에 첨가할 수 있다. 일반적으로, 상기 처리된 충전제 현탁액은, 제지 펄프 슬러리에 첨가하는 경우 시간 경과에 따라 이의 응집 특성을 유지하는 경향이 있다. 충전제 보류도를 증진시키기 위해, 음이온성 마이크로입자(콜로이드성 실리카, 벤토나이트, 유기 마이크로중합체), 음이온성 중합체(음이온성 폴리아크릴아미드), 양이온성 중합체(양이온성 폴리아크릴아미드, 양이온성 전분)와 같은 보류제들의 용량을 증가시킬 수 있다.The treated filler suspension can be introduced directly into the pulp slurry or, optionally, before the sheet joining process, for example in a blend chest, in a machine chest or at the inlet of the fan pump, Diluted and added to the paper mill pulp stock. Generally, the treated filler suspensions tend to retain their agglomeration properties over time when added to paper pulp slurries. (Anionic polyacrylamide), a cationic polymer (cationic polyacrylamide, cationic starch) and anionic polymers such as anionic microparticles (colloidal silica, bentonite, organic micropolymer), anionic polymers The capacity of the same retention agents can be increased.

실시예Example 4 4

내부 양이온성 전분을 펄프 퍼니쉬와 혼합한 다음 전처리된 PCC와 혼합하고 마지막으로 보류제와 혼합함으로써 0.3% 농도의 스톡을 제조하였다. 동적 시트 지합기(DSF: dymanic sheet former)에 이어 동적 시트 프레싱을 사용하고 120℃에서 건조시켜 80g/㎡ 목재-비함유 수초지(handsheet)를 제조하였다. 종이 시험 전에, 상기 종이 시트를 동일한 조건하에 캘린더링(calendering)시킨 다음 50% 상대 습도(RH) 및 22℃에서 컨디셔닝시켰다.The internal cationic starch was mixed with the pulp furnish, then mixed with the pretreated PCC, and finally mixed with the retention agent to produce a 0.3% strength stock. A dynamic sheet pressing (DSF: dymanic sheet former) was used followed by drying at 120 ° C to produce a 80g / m 2 wood-free water handsheet. Prior to the paper test, the paper sheet was calendered under the same conditions and then conditioned at 50% relative humidity (RH) and 22 < 0 > C.

시트 제조에서 사용되는 원료는 다음과 같았다: The raw materials used in sheet manufacture were as follows:

섬유: 밸리 비터 랩 고해기(Valley Beater lab refiner)를 사용하여 SR 30(20℃에서)으로 고해시킨, 펄프로서 사용되는 100% 유칼립투스. Fiber : 100% eucalyptus used as pulp, calibrated at SR 30 (at 20 ° C) using a Valley Beater lab refiner.

충전제: 침강 탄산칼슘(ALBACAR® LO PCC)(제조원; Specialty Minerals Inc.), 평균 입자 크기 2.3㎛. 시트 중의 PCC 함량은 19.3 내지 25.9중량%로 가변적이었다. Filler : precipitated calcium carbonate (ALBACAR ® LO PCC, manufactured by Specialty Minerals Inc.), average particle size 2.3 μm. The PCC content in the sheet varied from 19.3 to 25.9% by weight.

PCC 전처리에 사용되는 팽윤된 양이온성 전분: 양이온성 감자 전분. 무수 양이온성 전분 분말을 물과 혼합하여 3% 고체 슬러리를 제조한 다음 혼합하에 63℃로 가열함으로써, 팽윤된 양이온성 전분을 제조하였다. 종이 1톤(metric ton)당 5kg의 팽윤된 양이온성 전분을 20% 고체로 PCC와 혼합함으로써, 팽윤된 양이온성 전분을 PCC 전처리에 사용하였다. 일부 충전제 샘플들은 팽윤된 양이온성 전분만으로 전처리하였고, 일부는 팽윤된 전분과 음이온성 보조첨가제로 전처리하였다. Swollen used in the pretreatment PCC Cationic starch : Cationic potato starch. The anhydrous cationic starch powder was mixed with water to prepare a 3% solid slurry and then heated to 63 캜 under mixing to prepare a swollen cationic starch. The swollen cationic starch was used in the PCC pretreatment by mixing 5 kg of swollen cationic starch per ton of paper with 20% solids PCC. Some filler samples were pretreated with only swollen cationic starch, and some were pretreated with swollen starch and anionic auxiliary additives.

팽윤된 양이온성 전분과 함께 PCC 전처리에 사용되는 보조첨가제: 음이온성 마이크로중합체(TELIOFORM M305®, BASF의 상표). PCC의 처리는, 팽윤된 양이온성 전분과 음이온성 마이크로중합체를 PCC와 혼합함으로써 수행하였다. 상이한 첨가 순서들을 사용하였으며, 팽윤된 양이온성 전분 용량은 종이 1톤당 5kg으로 고정하는 반면, 음이온성 마이크로중합체 용량은 제공받은 대로의 물질/무수 PCC 중량 0.05%, 및 제공받은 대로의 물질/무수 PCC 중량 0.1%이었다. Swollen Auxiliary used for the pre-treatment with PCC and cationic starch additive: anionic micro-polymer (TELIOFORM M305 ®, a registered trademark of BASF). Treatment of PCC was performed by mixing the swollen cationic starch and anionic micropolymer with PCC. The different addition orders were used and the swollen cationic starch capacity was fixed at 5 kg / tonne of paper, while the anionic micro polymer capacity was 0.05% by weight of the material / anhydrous PCC as supplied, and the material / anhydrous PCC 0.1% by weight.

내부 전분: 양이온성 감자 전분. 무수 전분 분말을, 1% 고체 슬러리로 되도록, 물과 혼합한 다음 혼합하에 97℃에서 쿠킹하였다. 쿠킹된 양이온성 전분을 펄프 퍼니쉬와 혼합함으로써 이를 종이 1톤당 8kg으로 사용하였다. Internal starch : cationic potato starch. The anhydrous starch powder was mixed with water so that it became a 1% solid slurry and then cooked at 97 캜 under mixing. The cooked cationic starch was mixed with pulp furnish and used at 8 kg per ton of paper.

보류제: 종이 1톤당 0.2kg의 양이온성 폴리아크릴아미드(CPAM)를 보류를 위해 사용하였다. Retention : 0.2 kg of cationic polyacrylamide (CPAM) per tonne of paper was used for retention.

실시예Example 5 5

표 1은, 팽윤된 전분만으로 처리된, PCC 및 팽윤된 전분에 이어 음이온성 마이크로중합체로 처리된 PCC로 제조된 시트의 특성을 나타낸다. 음이온성 마이크로중합체 용량은 제공받은 대로의 물질/무수 PCC 중량 0.05 내지 0.1%이었다. PCC 전처리에서 음이온성 마이크로중합체를 갖는 시트는, 팽윤된 전분만으로 처리된 PCC에 비해 더욱 우수한 지력 특성들 - 인장, 내부 결합, 굽힘 강성을 나타낸다. 최상의 지력 성능은 음이온성 마이크로중합체 용량 0.1%에 의해 달성되었다. 이는 지력 특성의 손실 없이 6% 단위 충전제 증가를 허용하였다.Table 1 shows the properties of sheets made with PCC treated with swollen starch and with PCC treated with anionic micropolymer followed by swollen starch. The anionic micro polymer capacity was 0.05-0.1% by weight of the substance / anhydrous PCC as received. Sheets with anionic micropolymers in the PCC pretreatment exhibit superior intellectual properties - tensile, internal bonding, bending stiffness - compared to PCC treated with swollen starch alone. The best intellectual performance was achieved by 0.1% anionic micropolymer capacity. This allowed a 6% unit filler increase without loss of inelastic properties.

Figure pct00001
Figure pct00001

인장 및 강성 값은 기계 방향 및 지폭 방향(cross direction)으로부터의 기하 평균이다.The tensile and stiffness values are the geometric mean from the machine direction and from the cross direction.

실시예Example 6 6

표 2는, 팽윤된 전분만으로 처리된 PCC, 및 상이한 첨가 순서들을 사용하여 팽윤된 전분과 음이온성 마이크로중합체로 처리된 PCC로 제조된(팽윤된 전분에 이어 음이온성 마이크로중합체로 처리된 PCC, 및 음이온성 마이크로중합체에 이어 팽윤된 전분로 처리된 PCC) 종이 시트의 특성을 나타낸다. 음이온성 마이크로중합체의 존재는, 첨가 순서에 관계없이 팽윤된 전분으로 처리된 PCC로 제조된 시트의 지력 특성을 개선시킨다.Table 2 shows the PCC treated with swollen starch alone and the PCC treated with swollen starch and anionic micropolymer using different addition orders (PCC treated with swollen starch followed by anionic micropolymer, and PCC) paper sheet treated with an anionic micro polymer followed by a swollen starch. The presence of the anionic micropolymer improves the paper properties of the sheet made of PCC treated with swollen starch, regardless of the order of addition.

Figure pct00002
Figure pct00002

인장 값은 기계 방향 및 지폭 방향으로부터의 기하 평균이다.The tensile values are the geometric mean from the machine direction and the direction of the span.

실시예Example 7 7

도 6의 현미경 이미지들은, 전분 과립들이 얼마나 팽윤되었는지, 그리고 팽윤된 전분 과립들의 파열로 인해 점도가 감소되기 시작할 때까지 점도가 얼마나 증가하였는지를 예시한다. 이들 이미지는 25℃, 56℃, 60℃, 66℃ 및 95℃에서의 감자 전분의 샘플을 나타낸다.The microscope images of FIG. 6 illustrate how the starch granules were swollen and how much the viscosity increased until the viscosity began to decrease due to rupture of the swollen starch granules. These images show samples of potato starch at 25 캜, 56 캜, 60 캜, 66 캜 and 95 캜.

본 발명의 목적을 위해, 팽윤된 전분은, 66℃ 이미지에서 보여지는 바와 같이 큰 팽윤된 과립들이 여전히 가시적인 시점까지, 56℃ 이미지에서 보여지는 바와 같이 대부분의 과립들이 팽윤되기 시작하는 상태를 나타낸다. 따라서, 현미경 이미지들과 함께, 점도 곡선이, 전분이 본 발명의 충전제 현탁액의 제조에 사용하기에 충분할 정도로 팽윤되는 시점을 결정하는데 사용될 수 있다. 도 5에서의 최대 점도 영역은, 대부분의 전분 과립이 팽윤되지만 파열되지 않는 영역이다. 유용한 팽윤된 전분 과립들이 수득될 수 있는 온도 범위는 도 5의 피크 영역+/-10℃으로부터 연장된 범위이다. 바람직하게는, 생 전분 현탁액이 가열되어 팽윤된 전분을 생성하는 온도는, 도 5의 피크 온도 내지 도 5의 피크 온도+10℃이며, 여기서, 모든 전분 과립들은 팽윤되고, 모든 팽윤되지 않은 과립들은 제거된다.For purposes of the present invention, the swollen starches exhibit a state in which most of the granules begin to swell, as shown in the image at 56 DEG C, until the time when the large swollen granules are still visible, as shown in the image at 66 DEG C . Thus, along with microscopic images, a viscosity curve can be used to determine when the starch is swollen enough to be used in the preparation of the filler suspensions of the present invention. The maximum viscosity region in Fig. 5 is a region where most of the starch granules are swollen but not ruptured. The temperature range over which useful swollen starch granules can be obtained is the range extending from the peak area +/- 10 DEG C of FIG. Preferably, the temperature at which the raw starch suspension is heated to produce swollen starches is from the peak temperature of Figure 5 to the peak temperature of Figure 5 + 10 ° C, where all starch granules are swollen and all non- Removed.

실시예Example 8 8

수초지 제조 공정은 상기한 바와 유사하였다.The manufacturing process of the water base paper was similar to that described above.

시트 제조에 사용되는 원료는 다음과 같았다: The raw materials used for sheet manufacture were as follows:

섬유: 밸리 비터 랩 고해기를 사용하여 SR 30(20℃에서)으로 고해시킨, 펄프로서 사용되는 100% 유칼립투스. Fiber : 100% eucalyptus used as pulp, calibrated at SR 30 (at 20 ° C) using a Belly Bitter Wrap separator.

충전제: 평균 입자 크기 2.1㎛의 침강 탄산칼슘(ALBACAR® LO PCC)(제조원: Specialty Minerals Inc.). 시트 중의 PCC 함량은 20.4 내지 25.5중량%로 가변적이었다. PCC는 1) 어떠한 전처리도 하지 않고, 2) 팽윤된 전분만을 사용하여 전처리하여, 3) 음이온성 마이크로중합체와 생 전분으로 전처리하여 사용된다. Filler: precipitated calcium carbonate with a mean particle size 2.1㎛ (ALBACAR ® LO PCC) (manufacturer: Specialty Minerals Inc.). The PCC content in the sheet varied from 20.4 to 25.5% by weight. PCC is used by 1) pretreating without any pretreatment, 2) pretreated with only swollen starch, and 3) pretreated with anionic micropolymer and raw starch.

PCC 전처리에 사용되는 전분: 2가지 방식으로 사용되는 양이온성 옥수수 전분: Starch used in PCC pretreatment : Cationic corn starch used in two ways:

1. 무수 양이온성 전분 분말을 물과 혼합하여 3% 고체 슬러리를 만듦으로써 제조되고, 그 자체로 보조첨가제와 함께 사용되며, 상기 전분은 과립 형태이다.1. Prepared by mixing anhydrous cationic starch powder with water to make a 3% solids slurry, which itself is used in combination with ancillary additives, the starch being in granular form.

2. 무수 전분 분말을 물과 혼합함으로써 3% 전분 슬러리를 먼저 제조한 다음 슬러리를 혼합하에 77℃까지 가열함으로써 팽윤된 전분으로서 사용된다. 팽윤된 전분으로의 PCC 전처리는 종이 1톤당 5kg의 팽윤된 전분을 20% 고체로 PCC와 혼합함으로써 수행하였다.2. A 3% starch slurry is first prepared by mixing anhydrous starch powder with water and then used as swollen starch by heating the slurry to 77 ° C with mixing. PCC pretreatment with swollen starch was performed by mixing 5 kg of swollen starch per tonne of paper with PCC in 20% solids.

생 전분 과립으로의 PCC 전처리에 사용되는 보조첨가제: 음이온성 중합체(Telioform® M305, BASF로부터의 상표, "마이크로중합체"로서 판매됨). PCC의 처리는 Telioform®를 PCC와 먼저 혼합한 다음 차가운 생 전분 슬러리를 첨가함으로써 수행하였다. Telioform® M305 용량은 종이 1톤당 0.04kg이었다. 생 양이온성 전분 용량은 종이 1톤당 5kg이었다. Secondary additives used in PCC pretreatment to raw starch granules : anionic polymers (Telioform ® M305, trademark from BASF, sold as "micropolymer"). The treatment of PCC was performed by first mixing Telioform ® with PCC and then adding cold starch slurry. Telioform ® M305 capacity was 0.04 kg per ton of paper. The biocompatible starch capacity was 5 kg per ton of paper.

내부 전분: 양이온성 옥수수 전분. 무수 전분 분말을 물과 혼합하여 1% 고체 슬러리에 도달한 다음, 이를 혼합하에 97℃에서 쿠킹하였다. 쿠킹된 양이온성 전분을 펄프 퍼니쉬와 혼합함으로써 이를 내부 전분으로서 종이 1톤당 8kg로 사용하였다. Internal starch : cationic corn starch. Anhydrous starch powder was mixed with water to reach a 1% solids slurry and then cooked at 97 ° C under mixing. The cooked cationic starch was mixed with pulp furnish and used as internal starch at 8 kg per ton of paper.

보류제: 추가로 종이 1톤당 0.15kg의 양이온성 폴리아크릴아미드(CPAM) 및 종이 1톤당 1.5kg의 실리카를 보류를 위해 사용하였다. Retention agent : 0.15 kg of cationic polyacrylamide (CPAM) per ton of paper and 1.5 kg of silica per ton of paper were used for retention.

도 7에서 보여지는 바와 같이, 팽윤된 전분으로의 PCC 전처리는, 이러한 전처리 없이 제조된 종이와 비교하여, 종이 지력을 개선시킨다.As shown in FIG. 7, PCC pretreatment with swollen starch improves paper holding power compared to paper prepared without such pretreatment.

음이온성 마이크로중합체를 사용하여 양이온성 전분과 양이온성 PCC 간의 상호작용을 증진시킴으로써 추가의 개선을 달성할 수 있다. 양이온성 전분은 심지어 실시예에서 보여지는 바와 같이 생 전분일 수 있다. 유사한 거동은 도 8의 강성에서도 볼 수 있다. Additional improvements can be achieved by using the anionic micropolymer to enhance the interaction between the cationic starch and the cationic PCC. The cationic starch may even be a raw starch as shown in the examples. A similar behavior can be seen in the stiffness of FIG.

실시예Example 9 9

내부 양이온성 전분을 펄프 퍼니쉬에 이어 전처리된 PCC(또는 베이스라인 표준의 경우, 어떠한 전처리도 하지 않은 PCC)와 혼합함으로써 0.3% 농도의 스톡을 제조하였다. 종이 시트를 지합하기 전에, 보류제를 상기 스톡에 첨가하였다. 동적 시트 지합기(DSF)에 이어 동적 시트 프레싱을 사용한 다음 120℃에서 건조시켜, 80g/㎡ 목재-비함유 수초지를 제조하였다. 종이 시험 전에, 상기 종이 시트를 동일한 조건하에 캘린더링시킨 다음 50% RH 및 22℃에서 컨디셔닝시켰다.The internal cationic starch was mixed with the pulp furnish followed by the pretreated PCC (or, in the case of the baseline standard, PCC without any pretreatment) to produce a 0.3% concentration of stock. Before pasting the paper sheet, a retention agent was added to the stock. A dynamic sheet press machine (DSF) was followed by dynamic sheet pressing followed by drying at 120 DEG C to produce a 80 g / m < 2 > wood-free water pond. Prior to the paper test, the paper sheet was calendered under the same conditions and then conditioned at 50% RH and 22 < 0 > C.

시트 제조에서 사용되는 원료는 다음과 같았다: The raw materials used in sheet manufacture were as follows:

섬유: 밸리 비터 랩 고해기를 사용하여 SR 30(20℃에서)으로 고해시킨, 펄프로서 사용되는 100% 유칼립투스. Fiber : 100% eucalyptus used as pulp, calibrated at SR 30 (at 20 ° C) using a Belly Bitter Wrap separator.

충전제: 평균 입자 크기 2.3㎛의 침강 탄산칼슘(ALBACAR® LO PCC)(제조원; Specialty Minerals Inc.). 시트 중의 충전제 양을 2가지 수준, 20중량% 및 25중량%로 조절하였다. Fillers: The mean particle size of the precipitated calcium carbonate 2.3㎛ (ALBACAR ® LO PCC) (manufactured; Specialty Minerals Inc.). The amount of filler in the sheet was adjusted to two levels, 20 wt% and 25 wt%.

PCC 전처리에 사용되는 팽윤된 전분: 양이온성 옥수수 전분. 무수 양이온성 전분 분말을 물과 혼합하여 3% 고체 슬러리를 제조한 다음 혼합하에 75℃까지 가열함으로써, 팽윤된 전분을 제조하였다. 종이 1톤당 5kg의 팽윤된 전분을 20% 고체로 PCC와 혼합함으로써 양이온성 팽윤 전분을 PCC 전처리에 사용하였다. 일부 충전제 샘플들은 팽윤된 전분만으로 전처리하였고, 일부는 팽윤된 전분과 보조첨가제로 전처리하였다. Swelled starch used in PCC pretreatment : cationic corn starch. The anhydrous cationic starch powder was mixed with water to prepare a 3% solids slurry and then heated to 75 캜 under mixing to produce swollen starches. Cationically swollen starches were used for PCC pretreatment by mixing 5 kg of swollen starch per tonne of paper with 20% solids PCC. Some filler samples were pretreated with swollen starch only, and some were pretreated with swollen starch and ancillary additives.

팽윤된 전분으로의 PCC 전처리에 사용되는 보조첨가제: PCC의 처리는, 팽윤된 전분 및 보조첨가제를 PCC와 혼합함으로써 수행하였다. 상이한 첨가 순서들 및 보조첨가제 양들을 사용하였다. 팽윤된 전분 양은 종이 1톤당 5kg으로 고정한 채로 유지하였다. 각 성분에 대한 혼합 시간은 1분이었다. 시험된 보조첨가제는 카복시메틸셀룰로스(CMC), 폴리아크릴산, 대두 중합체 및 나노셀룰로스였다. Auxiliary additives used in PCC pretreatment with swollen starches : The treatment of PCC was carried out by mixing the swollen starches and auxiliary additives with PCC. Different addition orders and amounts of auxiliary additives were used. The amount of swollen starch was kept fixed at 5 kg per ton of paper. The mixing time for each component was 1 minute. The supplementary additives tested were carboxymethylcellulose (CMC), polyacrylic acid, soybean polymer and nanocellulose.

내부 전분: 양이온성 옥수수 전분. 무수 전분 분말을 물과 혼합하여 1% 고체 슬러리를 수득한 다음 혼합하에 97℃에서 쿠킹하였다. 쿠킹된 양이온성 전분을 펄프 퍼니쉬에 혼합함으로써 종이 1톤당 8kg으로 내부 전분으로서 사용하였다. Internal starch : cationic corn starch. Anhydrous starch powder was mixed with water to obtain a 1% solid slurry and then cooked at 97 캜 under mixing. The cooked cationic starch was used as an internal starch at 8 kg / tonne of paper by mixing into pulp furnish.

보류제: 종이 1톤당 0.2kg의 양이온성 폴리아크릴아미드(CPAM)를 보류를 위해 추가로 사용하였다. Retention agent : 0.2 kg of cationic polyacrylamide (CPAM) per tonne of paper was additionally used for retention.

표 3은 어떠한 PCC 처리도 없는 베이스라인 조건과 비교하여 PCC 충전제 전처리로 달성된 인장 강도 개선을 나타낸다. PCC 충전제는 팽윤된 전분 만으로 전처리하거나, 팽윤된 전분 및 추가의 보조첨가제로 전처리하였다. 인장 강도 비교는 동일한 회분 수준(ash level)에서 수행한다.Table 3 shows the tensile strength improvement achieved with PCC filler pretreatment compared to baseline conditions without any PCC treatment. The PCC filler was pretreated with swollen starch alone or pre-treated with swollen starch and additional auxiliary additives. The tensile strength comparison is performed at the same ash level.

상기한 기술을 사용하여, 팽윤된 전분 처리만으로, PCC 처리 없는 베이스라인에 비해 인장 강도가 평균 7.4% 개선되는 것을 달성하였다. 카복시메틸셀룰로스 또는 폴리아크릴산과 같은 팽윤된 전분과 추가의 보조첨가제를 사용함으로써, 인장 강도는 표 3에 나타낸 바와 같이 약간 더 개선될 수 있다. 팽윤된 전분 PCC 처리에서 보조첨가제로서 나노셀룰로스를 사용하면, 표 3에도 나타낸 바와 같이 지력 특성을 상당히 개선시킬 수 있다. Using the technique described above, it was found that, with swollen starch treatment alone, the tensile strength was improved by an average of 7.4% compared to the baseline without PCC treatment. By using a swollen starch such as carboxymethyl cellulose or polyacrylic acid and an additional co-additive, the tensile strength can be slightly improved as shown in Table 3. [ The use of nanocellulose as an auxiliary additive in the swollen starch PCC treatment can significantly improve the grip strength characteristics, as shown in Table 3.

Figure pct00003
Figure pct00003

인장율 값은 기계 방향 및 지폭 방향으로부터의 기하 평균이다.The tensile rate values are the geometric mean from the machine direction and the width direction.

실시예Example 10 10

내부 양이온성 전분을 펄프 퍼니쉬에 이어 전처리된 PCC(또는 베이스라인 표준의 경우, 어떠한 전처리도 하지 않은 PCC)와 혼합함으로써 0.5% 농도의 스톡을 제조하였다. 종이를 지합하기 전에, 보류제를 상기 스톡에 첨가하였다. Formax 시트 지합기에 이어 동적 시트 프레싱을 사용한 다음 120℃에서 건조시켜, 80g/㎡ 목재-비함유 수초지를 제조하였다. 종이 시험 전에, 상기 종이 시트를 50% RH 및 23℃에서 컨디셔닝시키고, 양쪽 면으로부터 먼저 180psi에서 캘린더링시킨 다음 양쪽 면을 220psi에서 캘린더링시켰다.The internal cationic starch was mixed with pulp furnish followed by pretreated PCC (or, in the case of baseline standards, PCC without any pretreatment) to produce a 0.5% concentration of stock. Before adding the paper, a retention agent was added to the stock. A Formax sheet jumper was followed by dynamic sheet pressing followed by drying at 120 ° C to produce a 80 g / m 2 wood-free water jumper. Prior to the paper test, the paper sheet was conditioned at 50% RH and 23 DEG C, calendered first at 180 psi from both sides, and calendered on both sides at 220 psi.

시트 제조에 사용되는 원료는 다음과 같았다: The raw materials used for sheet manufacture were as follows:

섬유: 밸리 비터 랩 고해기를 사용하여 SR 30(20℃에서)으로 고해시킨, 펄프로서 사용되는 100% 유칼립투스. Fiber : 100% eucalyptus used as pulp, calibrated at SR 30 (at 20 ° C) using a Belly Bitter Wrap separator.

충전제: 평균 입자 크기 2.3㎛의 침강 탄산칼슘(ALBACAR® LO PCC)(제조원; Specialty Minerals Inc.). 시트 중의 충전제 양을 2가지 수준, 20중량% 및 25중량%로 조절하였다. Fillers: The mean particle size of the precipitated calcium carbonate 2.3㎛ (ALBACAR ® LO PCC) (manufactured; Specialty Minerals Inc.). The amount of filler in the sheet was adjusted to two levels, 20 wt% and 25 wt%.

PCC 전처리에 사용되는 팽윤된 전분: 양이온성 옥수수 전분. 무수 양이온성 전분 분말을 물과 혼합하여 1% 고체 슬러리를 제조한 다음 전분 쿠커에서 가벼운 혼합하에 75℃까지 가열함으로써, 팽윤된 전분을 제조하였다. 종이 1톤당 5kg의 팽윤된 전분을 20% 고체로 PCC와 혼합함으로써 양이온성 팽윤 전분을 PCC 전처리에 사용하였다. 일부 충전제 샘플들은 팽윤된 전분만으로 전처리하였고, 일부는 팽윤된 전분과 보조첨가제로 전처리하였다. Swelled starch used in PCC pretreatment : cationic corn starch. The anhydrous cationic starch powder was mixed with water to make a 1% solids slurry and then heated in a starch cooker to 75 < 0 > C under mild mixing to make swollen starches. Cationically swollen starches were used for PCC pretreatment by mixing 5 kg of swollen starch per tonne of paper with 20% solids PCC. Some filler samples were pretreated with swollen starch only, and some were pretreated with swollen starch and ancillary additives.

팽윤된 전분으로의 PCC 전처리에 사용되는 보조첨가제: PCC의 처리는, 팽윤된 전분 및 보조첨가제를 55℃의 온도에서 PCC와 혼합함으로써 수행하였다. 상이한 첨가 순서들 및 보조첨가제 양들을 사용하였다. 각 성분에 대한 혼합 시간은 1분이었다. 모든 성분들을 PCC와 혼합한 후, 블렌드를 일정한 저전단 혼합하에 70℃까지 가열하였다. Auxiliary additives used in PCC pretreatment with swollen starches : The treatment of PCC was carried out by mixing the swollen starches and auxiliary additives with PCC at a temperature of 55 ° C. Different addition orders and amounts of auxiliary additives were used. The mixing time for each component was 1 minute. After mixing all ingredients with PCC, the blend was heated to 70 ° C under constant low shear mixing.

시험된 보조첨가제: 음이온성 수산화알루미늄, 천연 검, 실리카, 벤토나이트, 폴리비닐 알코올(PVA), PVAm, 생중합체 및 몇 가지 음이온성 중합체. Ancillary additives tested : anionic aluminum hydroxide, natural gum, silica, bentonite, polyvinyl alcohol (PVA), PVAm, biopolymers and some anionic polymers.

내부 전분: 양이온성 옥수수 전분. 무수 전분 분말을 물과 혼합하여 0.5% 고체 슬러리를 수득한 다음 이를 전분 쿠커에서 저혼합(low mixing)하에 95℃에서 쿠킹하였다. 쿠킹된 양이온성 전분을 펄프 퍼니쉬에 혼합함으로써 종이 1톤당 8kg으로 내부 전분으로서 사용하였다. 실시예들 중의 하나에서, 팽윤된 전분 대신에 쿠킹된 양이온성 전분을, PCC 전처리를 위해 5kg/tn으로 사용하였다. 쿠킹된 전분 처리는 보조첨가제의 존재 및 부재하에 수행하였다. Internal starch : cationic corn starch. Anhydrous starch powder was mixed with water to obtain a 0.5% solid slurry, which was then cooked at 95 캜 under low mixing in a starch cooker. The cooked cationic starch was used as an internal starch at 8 kg / tonne of paper by mixing into pulp furnish. In one of the examples, the cooked cationic starch instead of the swollen starch was used at 5 kg / tn for PCC pretreatment. Cooked starch treatment was carried out in the presence and absence of auxiliary additives.

보류제: 추가로 종이 1톤당 0.2kg의 양이온성 폴리아크릴아미드(CPAM)를 보류를 위해 사용하였다. Retention : In addition, 0.2 kg of cationic polyacrylamide (CPAM) per ton of paper was used for retention.

실시예Example 11 11

실시예 10의 방법을 따랐다.The procedure of Example 10 was followed.

PCC, 팽윤된 전분 및 보조첨가제에 대한 상이한 첨가 순서들을 실험실 규모로 시험하였다. PCC 처리는, 먼저 팽윤된 전분을 PCC와 혼합한 다음 보조첨가제와 혼합함으로써 또는 먼저 보조첨가제를 PCC와 혼합한 다음 팽윤된 전분과 혼합함으로서 수행하였다.Different addition orders for PCC, swollen starch and co-additives were tested on a laboratory scale. The PCC treatment was carried out by first mixing the swollen starch with the PCC and then mixing with the auxiliary additive, or by first mixing the auxiliary additive with the PCC and then mixing with the swollen starch.

표 4에 나타낸 실험실 규모 결과는, 동일한 보조첨가제 및 동일한 화학 용량이 사용되는 경우 첨가 순서에 관계없이 유사한 지력 상승이 달성될 수 있음을 보여준다. 알 수 있는 바와 같이, PCC를 먼저 팽윤된 전분으로 처리하든 보조첨가제로 처리하든 차이는 없다.The laboratory scale results shown in Table 4 show that similar enhancement can be achieved regardless of the order of addition when the same auxiliary additives and the same chemical doses are used. As can be seen, there is no difference whether the PCC is first treated with swollen starch or with an auxiliary additive.

Figure pct00004
Figure pct00004

실시예Example 12 12

실시예 10의 방법을 따랐다.The procedure of Example 10 was followed.

표 5는, 어떠한 PCC 처리도 하지 않은 베이스라인 조건과 비교하여 PCC 충전제 전처리로 달성된 인장 강도 개선을 나타낸다. PCC 충전제는 팽윤된 전분만으로 전처리하거나 또는 팽윤된 전분과 추가의 보조첨가제로 전처리하였다. 비교는 동일한 회분 수준에서 수행한다.Table 5 shows the improvement in tensile strength achieved with PCC filler pretreatment compared to baseline conditions without any PCC treatment. The PCC filler was pretreated with swollen starch alone or with pretreated swollen starch and additional ancillary additives. The comparison is performed at the same batch level.

상기한 실시예 10의 기술을 사용하는 경우, 팽윤된 전분 처리만으로 충전제 전처리 없는 베이스라인에 비해 인장 강도가 평균 9.2% 개선되었다. 팽윤된 전분으로 전처리한 충전제에 보조첨가제를 도입함으로써, 표 5에 나타낸 바와 같이 지력 성능이 미미한 개선 수준으로부터 2배 이상으로까지 개선되었다. Using the technique of Example 10 described above, the swollen starch treatment alone improved the tensile strength by 9.2% on average compared to the baseline without filler pretreatment. By introducing an auxiliary additive into the filler pretreated with the swollen starch, the improvement in the glutinous performance was improved from a slight improvement level to more than two times as shown in Table 5.

Figure pct00005
Figure pct00005

실시예Example 13 13

실시예 10의 방법을 따랐다.The procedure of Example 10 was followed.

PCC 전처리는 팽윤된 전분 대신에 쿠킹된 전분을 사용하여 수행할 수도 있지만, 쿠킹된 전분을 사용한 지력 성능은 팽윤된 전분을 사용한 것보다 상당히 더 낮다. 표 6은, PCC를 팽윤된 전분만으로 처리한 그리고 쿠킹된 전분만으로 처리한 경우의 결과를 보여준다. 2가지 경우 모두에서, 5kg/tn 전분이 사용되었다. 팽윤된 전분 처리는 인장 강도가 13% 개선된 반면, 쿠킹된 전분은 동일한 회분 수준에서 3% 개선을 제공하였다. PCC pretreatment may be performed using cooked starches instead of swollen starches, but the performance of the nutrients with cooked starches is significantly lower than with the swollen starches. Table 6 shows the results when PCC was treated with only swollen starch and only with cooked starch. In both cases, 5 kg / tn starch was used. The swollen starch treatment improved the tensile strength by 13%, while the cooked starch provided 3% improvement at the same batch level.

팽윤된 전분 처리와 유사하게, 쿠킹된 전분 충전제 처리는 표 6에 나타낸 바와 같이 보조첨가제를 사용함으로써 개선될 수도 있다. 용량에 따라, 성능은 쿠킹된 전분 처리 단독에 비해 배가될 수 있다.Similar to the swollen starch treatment, the cooked starch filler treatment may be improved by using ancillary additives as shown in Table 6. Depending on the capacity, the performance can be doubled compared to the cooked starch treatment alone.

Figure pct00006
Figure pct00006

본 명세서에 인용된 모든 특허 및 특허 출원은, 각각의 개별 특허 및 특허 출원이 구체적으로 및 개별적으로 완전히 본원에 기재된 것처럼 인용되어 포함된다.All patents and patent applications cited in this specification are herein incorporated by reference as if each individual patent and patent application were specifically and individually indicated to be fully incorporated herein by reference.

청구된 주제들이 다양한 양태의 측면에서 기재되어 있지만, 숙련가들은 다양한 변형, 치환, 생략 및 변화들이 이의 취지를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있음을 인지할 것이다. 따라서, 주제의 범위는 오로지 균등물을 포함한 하기 특허청구범위에 의해 제한되는 것으로 의도된다.While the claimed subject matter is described in terms of various aspects, one skilled in the art will recognize that various modifications, substitutions, omissions, and variations can be made without departing from the spirit thereof. Accordingly, the scope of the subject matter is intended to be limited only by the following claims, including equivalents.

Claims (29)

충전제 입자들, 이온성 전분(ionic starch) 및 상보적 이온성 보조첨가제(complementary ionic coadditive)를 포함하는, 제지(papermaking)에 사용하기 위한 충전제 현탁액.A filler suspension for use in papermaking, comprising filler particles, an ionic starch and a complementary ionic coadditive. 제1항에 있어서, 상기 충전제 입자들이, 점토, 활석, 합성 실리케이트, 나트륨 마그네슘 알루미노 실리케이트, 나트륨 알루미노 실리케이트, 중질 탄산칼슘(GCC: ground calcium carbonate), 백악, 침강 탄산칼슘(PCC: precipitated calcium carbonate), 중질 황산칼슘(GCS: ground calcium sulphate), 침강 황산칼슘(PCS: precipitated calcium sulphate), 이산화티탄 및 이들의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 충전제 현탁액.The method of claim 1, wherein the filler particles are selected from the group consisting of clay, talc, synthetic silicate, sodium magnesium aluminosilicate, sodium aluminosilicate, ground calcium carbonate (GCC), chalk, precipitated calcium carbonate wherein the filler suspension is selected from the group consisting of calcium carbonate, ground calcium sulphate (GCS), precipitated calcium sulphate (PCS), titanium dioxide, and combinations thereof. 제1항에 있어서, 상기 이온성 전분이 생 전분(raw starch)인, 충전제 현탁액.The filler suspension of claim 1, wherein the ionic starch is a raw starch. 제1항에 있어서, 상기 이온성 전분이 팽윤된 이온성 전분인, 충전제 현탁액.The filler suspension of claim 1, wherein the ionic starch is a swollen ionic starch. 제1항에 있어서, 상기 이온성 전분이 쿠킹된(cooked) 이온성 전분인, 충전제 현탁액.The filler suspension of claim 1, wherein the ionic starch is cooked ionic starch. 제1항에 있어서, 상기 이온성 전분이 양이온성인, 충전제 현탁액.The filler suspension of claim 1, wherein the ionic starch is cationic. 제1항에 있어서, 상기 이온성 전분이 음이온성인, 충전제 현탁액.The filler suspension of claim 1, wherein the ionic starch is anionic. 제1항에 있어서, 상기 이온성 전분이 양쪽성인, 충전제 현탁액.2. The filler suspension of claim 1, wherein the ionic starch is bilateral. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 이온성 전분이, 옥수수 전분, 쌀 전분, 감자 전분, 카사바 전분, 타피오카 전분, 찰옥수수 전분, 밀 전분, 수수 전분 및 찰수수 전분으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 충전제 현탁액.9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the ionic starch is selected from the group consisting of corn starch, rice starch, potato starch, cassava starch, tapioca starch, waxy corn starch, wheat starch, ≪ / RTI > 제4항에 있어서, 상기 팽윤된 이온성 전분이, 생 전분의 수성 현탁액을 상기 생 전분의 겔화점 온도±10℃에서 가열함으로써 형성되는, 충전제 현탁액. The filler suspension according to claim 4, wherein the swollen ionic starch is formed by heating an aqueous suspension of raw starch at a gelation point temperature of the raw starch of 占 占 폚. 제4항에 있어서, 상기 팽윤된 이온성 전분이, 생 전분의 수성 현탁액을 상기 전분의 겔화점 온도 내지 상기 전분의 겔화점 온도+10℃의 온도 범위에서 가열함으로써 형성되는, 충전제 현탁액.The filler suspension according to claim 4, wherein the swollen ionic starch is formed by heating an aqueous suspension of raw starch at a temperature ranging from a gelation point temperature of the starch to a gelation point temperature of the starch + 10 ° C. 제1항 내지 제6항 및 제8항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상보적 이온성 보조첨가제가 음이온성 응집제(flocculant)인, 충전제 현탁액.12. A filler suspension according to any one of claims 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic auxiliary additive is an anionic flocculant. 제12항에 있어서, 상기 음이온성 응집제가 아크릴아미드와 나트륨 아크릴레이트의 공중합체를 포함하는, 충전제 현탁액.13. The filler suspension of claim 12, wherein the anionic flocculant comprises a copolymer of acrylamide and sodium acrylate. 제13항에 있어서, 상기 상보적 이온성 보조첨가제가 NALCO 61815, Nalco 61816, Nalco 61830, Fennosil® ES210, Fennosil® ES211, Telioform® M305로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 충전제 현탁액.14. The filler suspension of claim 13, wherein the complementary ionic auxiliary additive is selected from the group consisting of NALCO 61815, Nalco 61816, Nalco 61830, Fennosil ES210, Fennosil ES211, Telioform M305. 제1항 내지 제6항 및 제8항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상보적 이온성 보조첨가제가 음이온성 무기 마이크로입자인, 충전제 현탁액.12. A filler suspension according to any one of claims 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is an anionic inorganic micro-particle. 제15항에 있어서, 상기 음이온성 무기 입자가 벤토나이트, 콜로이드성 실리카, 나트륨 보로실리케이트, 수산화알루미늄 또는 이들의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 충전제 현탁액.16. The filler suspension of claim 15, wherein the anionic inorganic particles are selected from the group consisting of bentonite, colloidal silica, sodium borosilicate, aluminum hydroxide or combinations thereof. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상보적 이온성 보조첨가제가 나노셀룰로스인, 충전제 현탁액.12. A filler suspension according to any one of claims 1 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is nanocellulose. 제1항 내지 제6항 및 제8항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상보적 이온성 보조첨가제가 폴리비닐 알코올인, 충전제 현탁액.12. A filler suspension according to any one of claims 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic auxiliary additive is polyvinyl alcohol. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상보적 이온성 보조첨가제가 음이온성 또는 양쪽성 PVAm인, 충전제 현탁액. 12. A filler suspension according to any one of claims 1 to 11, wherein the complementary ionic auxiliary additive is anionic or amphoteric PVAm. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상보적 보조첨가제가 생중합체(biopolymer)인, 충전제 현탁액.12. A filler suspension according to any one of claims 1 to 11, wherein the complementary auxiliary additive is a biopolymer. 제20항에 있어서, 상기 생중합체가 전분계 생중합체인, 충전제 현탁액.21. The filler suspension of claim 20, wherein the biopolymer is a starch based biopolymer. 제21항에 있어서, 상기 전분계 생중합체가 EcoSphere®2202 결합제인, 충전제 현탁액.22. The filler suspension of claim 21, wherein the starch based biopolymer is an EcoSphere 2202 binder. 제1항 내지 제6항 및 제8항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상보적 이온성 보조첨가제가 음이온성 폴리아크릴산이거나 또는 폴리아크릴산의 나트륨 염인, 충전제 현탁액.12. A filler suspension according to any one of claims 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is an anionic polyacrylic acid or a sodium salt of polyacrylic acid. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상보적 이온성 보조첨가제가 천연 중합체인, 충전제 현탁액.12. A filler suspension according to any one of claims 1 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is a natural polymer. 제24항에 있어서, 상기 천연 중합체가 카복시메틸셀룰로스, 천연 검, 대두 중합체 또는 이들의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 충전제 현탁액.25. The filler suspension of claim 24, wherein the natural polymer is selected from the group consisting of carboxymethylcellulose, natural gum, soybean polymer, or combinations thereof. 제1항 내지 제25항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제 입자들이 침강 탄산칼슘인, 충전제 현탁액.26. The filler suspension according to any one of claims 1 to 25, wherein the filler particles are precipitated calcium carbonate. 펄프 섬유 및 제1항 내지 제26항 중의 어느 한 항의 충전제 현탁액을 포함하는 펄프 퍼니쉬(pulp furnish).A pulp furnish comprising a pulp fiber and a filler suspension of any one of claims 1 to 26. 제27항에 있어서, 사이즈제(sizing agent), 건조 지력 증강제(dry strength agent), 습윤 지력 증강제(wet strength agent), 보류제(retension aid); 및 광학 증백제, 염료, 소포제, 살생물제 및 이들의 배합물과 같은 기타의 기능성 화학물질로 이루어진 그룹으로부터 선택된 첨가제를 추가로 포함하는, 펄프 퍼니쉬.28. The composition of claim 27, further comprising a sizing agent, a dry strength agent, a wet strength agent, a retension aid, And an additive selected from the group consisting of optical brighteners, dyes, defoamers, biocides, and other functional chemicals such as combinations thereof. 제27항 또는 제28항의 펄프 퍼니쉬를 포함하는 종이 제품(paper product).28. A paper product comprising the pulp furnish of claim 27 or 28.
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