KR20170044191A - 전분을 함유한 사이즈 프레스 포뮬레이션에서 폴리알루미늄 클로라이드를 사용함으로써 페이퍼 표면 강도를 증가시키는 방법 - Google Patents
전분을 함유한 사이즈 프레스 포뮬레이션에서 폴리알루미늄 클로라이드를 사용함으로써 페이퍼 표면 강도를 증가시키는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 사이즈 프레스 포뮬레이션, 및 사이즈 프레스 포뮬레이션을 이용하여 기재를 처리하는 방법에 관한 것이다. 사이즈 프레스 포뮬레이션은 고형물을 포함할 수 있다. 고형물은 폴리알루미늄 클로라이드 화합물, 전분, 광증백제, 및 염을 포함할 수 있다. 적합한 폴리알루미늄 클로라이드 화합물은 포스페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드, 설페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 실리카 설페이트 클로라이드, 및 이들의 임의 조합을 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조문헌
본 출원은 2014년 8월 27일에 출원된 미국특허출원번호 제14/470,686호를 우선권으로 주장하며, 이러한 문헌의 내용은 전문이 본원에 참고로 포함된다.
1. 발명의 분야
본 발명은 일반적으로, 기재(substrate)의 처리를 위한 포뮬레이션(formulation)에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 사이즈 프레스 포뮬레이션(size press formulation), 및 사이즈 프레스 포뮬레이션을 사용하여 페이퍼를 처리하는 방법에 관한 것이다.
2. 관련 출원의 설명
페이퍼 매트(paper mat)는 통상적으로 물 및 고형물을 포함한다. 고형물 부분은 섬유(통상적으로, 셀룰로오스-기반 섬유)를 포함하고, 또한, 충전제(filler)를 포함할 수 있다. 페이퍼 매트의 강도를 증가시킨다는 것은 충전제 함량인 고형물의 비율을 증가시키는 것으로 가능하게 할 것이다. 이는, 원료 물질 비용을 감소시키고, 제지 공정에서 요구되는 에너지를 감소시키고, 페이퍼의 광학적 성질들을 증가시키기 때문에 바람직할 것이다.
충전제는 페이퍼의 얻어진 불투명도(opacity) 및 광반사 성질을 향상시키기 위해 제지 공정 동안 페이퍼 매트에 첨가되는 미네랄 입자이다. 충전제는 주로, 불투명도 또는 휘도를 증가시키고/거나 다공도를 감소시키고/거나 페이퍼 또는 페이퍼 보드(paper board)의 비용을 감소시키기 위해 사용되는 무기 입자 또는 안료이다. 충전제의 일부 예는 카올린 클레이(kaolin clay), 탈크(talc), 이산화티탄, 알루미나 삼수화물, 바륨 설페이트, 마그네슘 하이드록사이드, 안료, 예를 들어, 칼슘 카보네이트, 등을 포함한다.
칼슘 카보네이트 충전제는 두 가지 형태, 즉, 중질 칼슘 카보네이트(GCC) 및 침강 칼슘 카보네이트(PCC)로 도입된다. GCC는 천연 발생 칼슘 카보네이트 암석(rock)이며, PCC는 합성적으로 생산된 칼슘 카보네이트이다. 이러한 것이 보다 큰 비표면적을 갖기 때문에, PCC는 보다 큰 광산란 능력을 지니고, 얻어진 페이퍼에 보다 양호한 광학적 성질을 제공한다. 그러나, 동일한 이유로, PCC 충전된 페이퍼 매트는 GCC 충전된 페이퍼에 비해 더욱 약한 페이퍼를 형성한다.
페이퍼 강도는 페이퍼 매트의 인터위빙된 섬유들(interweaved fibers) 간에 형성된 결합의 수 및 강도의 함수(function)이다. 보다 큰 표면적을 갖는 충전제 입자는 그러한 섬유에 맞물려지고 그러한 결합의 수 및 강도를 방해할 가능성이 더욱 많다. 이의 보다 큰 표면적으로 인하여, PCC 충전제는 GCC에 비해 그러한 결합을 더욱 방해한다. 결과적으로, 제지업체는 요망되지 않는 트레이드오프(tradeoff)를 만들 수 밖에 없다. 이러한 것들은 우수한 강도 및 불량한 광학적 성질을 갖는 페이퍼를 선택하도록 선택하여야 하거나, 이러한 것들은 우수한 광학적 성질 및 불량한 강도를 갖는 페이퍼를 선택해야 한다.
코팅되지 않은 자유 시트(free sheet)에서 평량을 유지시키면서, PCC와 같은 충전제 로딩을 증가시키는 것은, 광학 성질들의 증가 및 충전제 입자와 섬유 간의 비용 차이로 인해 요망될 것이다. 그러나, 상기에 언급된 바와 같이, 제지업체는 주로 강도의 순 손실(net loss)로 인하여 최종 생성물 중의 충전제의 양으로 제한된다. 인장 강도, z-방향 인장 강도, 및 통상적인 조작 공정, 예를 들어, 프린팅 동안 페이퍼에 충전제 입자를 뿌리는(즉, 더스팅(dusting)) 경향은 영향을 받는 일부 주요 성질들이다.
본 발명은 사이즈 프레스 포뮬레이션, 및 사이즈 프레스 포뮬레이션으로 기재를 처리하는 방법에 관한 것이다.
일 구체예에서, 사이즈 프레스 포뮬레이션은 고형물을 포함하며, 고형물은 폴리알루미늄 클로라이드 화합물 및 전분을 포함한다.
다른 구체예에서, 건조된 기재 표면은 폴리알루미늄 클로라이드 화합물 및 전분을 포함한다.
추가 구체예에서, 기재 표면을 처리하는 방법이 기술된다. 본 방법은 기재 표면에 고형물을 포함하는 사이즈 프레스 포뮬레이션을 부가하는 것을 포함하며, 여기서, 고형물은 폴리알루미늄 클로라이드 화합물 및 전분을 포함한다.
상기한 것은 하기 상세한 설명을 보다 잘 이해할 수 있기 위하여, 본 발명의 특징 및 기술적 장점들을 상당히 대략적으로 개략한 것이다. 본 출원의 청구항들의 대상을 형성하는 본 발명의 추가적인 특징 및 장점들이 하기에 기술될 것이다. 기술된 개념 및 특정 구체예들이 본 출원의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구체예를 개질시키거나 설계하기 위해 기본적으로 용이하게 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 인식될 것이다. 또한, 이러한 균등한 구체예들이 첨부된 청구범위에 기술된 바와 같이 본 출원의 사상 및 범위에서 벗어나지 않는다는 것이 당업자에게 인식될 것이다.
도면의 간단한 설명
해당사항 없음
본 발명의 다양한 구체예들은 하기에 기술된다. 구체예들의 다양한 구성요소들의 관계 및 기능화(functioning)는 하기 상세한 설명을 참조로 하여 보다 잘 이해될 수 있다. 그러나, 구체예들은 하기에서 명확하게 기술된 것들로 한정되지 않는다.
본 발명에 기술된 방법들은 통상적인 제지 장치 상에서 실행될 수 있다. 제지 장치가 작동 및 기계적 설계에 있어서 다르지만, 상이한 장치 상에서 페이퍼를 제조하는 방법들은 공통 스테이지(common stage)를 포함한다. 제지는 통상적으로, 펄프화 스테이지(pulping stage), 표백 스테이지(bleaching stage), 모액 제조 스테이지(stock preparation stage), 습식 단부 스테이지(wet end stage) 및 건식 단부 스테이지(dry end stage)를 포함한다.
펄프화 스테이지에서, 개개의 셀룰로오스 섬유들은 기계적 및/또는 화학적 작용에 의해 셀룰로오스의 소스로부터 유리된다. 펄프(pulp)는 모액 제조 스테이지에서 수중에 현탁된다. 제지 방법의 습식 단부 스테이지는 섬유의 연속 웹(continuous web), 웹의 배수(draining), 및 시트를 형성시키기 위한 웹의 압밀(consolidation)("가압(pressing)")을 형성시키기 위해 제지기의 와이어(wire) 또는 펠트(felt) 상에 모액 현탁액(stock suspension) 또는 펄프 슬러리(pulp slurry)를 증착시키는 것을 포함한다. 제지 공정의 건조 단부 스테이지에서, 웹은 건조되고, 이를 사이즈 프레스, 캘린더링(calendering), 표면 개질제(surface modifier)를 갖는 스프레이 코팅(spray coating), 프린팅, 컷팅(cutting), 주름형성(corrugating), 등으로 진행시키는 추가적인 공정, 등으로 처리될 수 있다. 사이즈 프레스 및/또는 캘린더 워터박스(calender waterbox)를 사용하는 것 이외에, 건조된 페이퍼는 스프레이봄(sprayboom)을 이용한 스프레이 코팅에 의해 코팅될 수 있다.
본 발명은 상술된 제지 방법의 하나 이상의 스테이지에서 사이즈 프레스 포뮬레이션을 사용하는 것을 고려한다. 사이즈 프레스 포뮬레이션은 일부 구체예에서, 에멀젼 또는 분산물의 형태일 수 있으며, 다른 구체예에서, 포뮬레이션은 수계 용액일 수 있다. 포뮬레이션은 또한, 통상적인 사이즈 프레스 포뮬레이션에서 사용될 수 있는 임의 추가적인 화학물질, 예를 들어, 실리카 또는 다른 충전제, 광증백제, 소포제, 살생물제, 및 이들의 임의 조합을 포함할 수 있다.
통상적인 제지기는 드라이어(dryer), 캘린더링 시스템(calendering system), 및 표면 사이징 시스템(surface sizing system)과 같은 구성요소들을 포함한다. 표면 사이징 시스템은 표면 사이징제(surface sizing agent) 또는 다른 화합물, 예를 들어, 광증백제, 전분, 등을 페이퍼의 표면에 적용하는 사이즈 프레스를 포함한다. 일반적으로, 사이즈 프레스는 페이퍼의 표면에 다양한 용액 또는 포뮬레이션을 적용한다. 페이퍼는 사이즈 프레스에 의한 처리 전에 건조되었거나 일부 건조될 수 있다. 사이즈 프레스는 롤 사이의 퍼들(puddle) 및 닙(nip)을 이용하거나 예를 들어, 고무 롤 상에 용액을 계량함으로써 페이퍼에 표면 사이징제와 같은 화합물질의 포뮬레이션 또는 용액을 첨가할 수 있다.
일부 구체예에서, 표면 사이징제는 사이즈 프레스 포뮬레이션과 같은, 포뮬레이션의 일부이다. 사이즈 프레스 포뮬레이션은 예를 들어, 수용액 또는 에멀젼 또는 분산물일 수 있다. 포뮬레이션은 사이징제(sizing agent)를 포함한다. 이러한 사이즈 프레스 포뮬레이션은 페이퍼 시트 상에 코팅될 수 있다. 상세하게, 포뮬레이션은 포뮬레이션에 함유되지 않는 임의 추가적인 사이징 구성성분들 또는 시약들과 함께, 사이즈 프레스에서 첨가될 수 있다.
일부 구체예에서, 사이즈 프레스 포뮬레이션은 표면 처리로서 기재에 적용된다. 사이즈 프레스 포뮬레이션은 당업자에게 공지된 임의 방법을 이용하여 기재(예를 들어, 페이퍼)에 적용될 수 있으며, 이는 기재의 1, 2, 3 또는 그 이상의 상이한 측면에 적용될 수 있다. 예를 들어, 기재가 페이퍼인 경우에, 사이즈 프레스 포뮬레이션은 페이퍼의 한 측면에 또는 페이퍼의 양 측면에 적용될 수 있다.
일반적으로, 사이즈 프레스 포뮬레이션은 사이즈 프레스에 또는 부근에 적용되지만, 포뮬레이션은 제지 방법에서 다른 위치들에서 분명히 적용될 수 있다. 대부분의 경우에, 사이즈 프레스는 제1 건조 섹션의 다운스트림에 위치된다. 사이즈 프레스 포뮬레이션은 통상적인 사이즈 프레스를 이용하여 적용될 수 있지만, 다른 구성요소들/기술들(예를 들어, 스프레잉(spraying), 닥터 바(doctor bar), 또는 다른 일상적으로 사용되는 코팅 장치)은 사이즈 프레스 포뮬레이션을 적용하기 위해 사용될 수 있다.
사이즈 프레스에, 부근에 또는 이후에 화학물질의 적용이 제지기의 습식 단부에서 화학물질들의 적용과 구별될 수 있다는 것이 주지될 것이다. 하나의 차이는 사이즈 프레스에 도달하기 전에, 페이퍼가 건조되거나 적어도 다소 건조된다는 사실에 관한 것이다.
본 발명에서 기술된 사이즈 프레스 포뮬레이션은 다양한 구성성분들을 포함할 수 있다. 또한, 포뮬레이션은 수계, 탄화수소계, 유기 용매계, 에멀젼계(유중수, 수중유), 등일 수 있다. 상기에 주지된 바와 같이, 일부 구체예에서, 사이즈 프레스 포뮬레이션은 사이즈 프레스에서 또는 부근에서 기재에 첨가된다.
특정 구체예에서 "고형물"로서 지칭될 수 있는, 사이즈 프레스 포뮬레이션의 구성성분들과 관련하여, 임의 통상적으로 사용되는 사이즈 프레스 첨가제, 예를 들어, 전분 또는 코팅되지 않은 페이퍼에 통상적으로 첨가되는 다른 화학물질들이 사용될 수 있다. 사이즈 프레스 포뮬레이션은 또한, 하나 이상의 폴리알루미늄 클로라이드 화합물(PAC)을 포함한다. 일 양태에서, 사이즈 프레스 포뮬레이션은 물, 전분, 및 하나 이상의 PAC를 포함하는 수계일 수 있다.
일부 구체예에서, 사이즈 프레스 포뮬레이션은 고형물을 포함하는 수성 포뮬레이션이다. 고형물은 하나 이상의 PAC를 포함할 수 있다. 고형물은 또한, 전분, 또는 전부과 하나 이상의 PAC의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 고형물은 사이즈 프레스에서 통상적으로 사용되는 임의 다른 첨가제들, 예를 들어, 광증백제 및 염을 포함할 수 있다. 염은 예를 들어, 소듐 클로라이드 또는 칼슘 클로라이드일 수 있다.
본 출원에서, 용어 "고형물(solid)"은 포뮬레이션의 물이 아닌(non-water) 성분 또는 용매가 아닌(non-solvent) 성분을 지칭한다. 이러한 성분들의 중량 퍼센트(weight percent)는 온화한 조건 하에서 예를 들어, 105℃ 오븐에서의 증발에 의해 포뮬레이션으로부터 물 또는 용매를 추출한 후에 잔류하는 물질(mass)을 계량함으로써 결정된다. "고형물"은 반드시 용액 중에 현탁된 고체상의 물질일 필요는 없다. 실제로, 가장 자주 용액 중 "고형물"이 용해되며, 이에 따라, 이러한 것은 액체 상으로 존재한다.
일부 구체예에서, 사이즈 프레스 포뮬레이션은 약 10 중량% 내지 약 15 중량% 고형물을 포함한다. 특정 구체예에서, 고형물은 적어도 약 80% 전분, 약 10% 내지 약 15% 염, 및 약 5% 내지 약 10% 광증백제를 포함한다. 일부 구체예에서, 고형물은 약 5% 내지 약 20% PAC를 포함한다.
상기에 주지된 바와 같이, 사이즈 프레스 포뮬레이션의 고형물은 약 5% 내지 약 20%의 하나 이상의 PAC(Al2O3의 형태)를 포함할 수 있다. 본원에 기술된 모든 백분율은 중량 기준으로서, 달리 기술하지 않는 한, 적절한 경우에, 조성물, 용액, 혼합물, 또는 페이퍼의 중량을 기준으로 한 것이다. 다른 양태에서, 포뮬레이션의 고형물은 약 6% 내지 약 17%의 하나 이상의 PAC를 포함할 수 있는데, 이는 건조 페이퍼 1톤 당 약 10 내지 약 30 파운드의 Al2O3(lb/톤)와 동일한 것이다. 일 양태에서, 수성 포뮬레이션의 고형물은 약 10%의 하나 이상의 PAC를 포함한다.
사이즈 프레스 포뮬레이션의 pH는 임의 특정 pH 또는 pH 범위로 특별히 제한되지 않는다. 일부 구체예에서, 사이즈 프레스 포뮬레이션의 pH는 약 3 내지 약 8이다.
사이즈 프레스 포뮬레이션의 PAC 성분과 관련하여, 임의 PAC는 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 일부 구체예에서, PAC는 포스페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드, 설페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 실리카 설페이트 클로라이드, 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일 구체예에서, PAC는 포스페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드이다.
실시예
페이퍼의 표면 강도를 증가시킬 뿐만 아니라 잉크 홀드아웃(ink holdout) 능력을 개선시키기 위한 다양한 PAC 화합물의 능력을 측정하기 위해 여러 실험실 실험을 수행하였다. 모든 연구를 위하여, 사이즈 프레스를 통과시키지 않은 약 16% 애쉬(ash)를 함유한 베이스 페이퍼를 드로우다운(drawdown) 방법을 이용하여 요망되는 화학물질들을 함유한 용액으로 코팅하였다. 특정 화학물질 용량을 결정하기 위해 코팅 전 및 후에 페이퍼를 계량하였다. 또한, 페이퍼를 약 95℃에서 드럼 드라이어(drum dryer)로 한번 통과시킴으로써 페이퍼를 건조시키고, 이후에 이를 약 23℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 12시간 동안 평형상태를 유지시켰다.
전분 투여량은 건조 페이퍼 1톤 당 건조 전분의 파운드 단위로 보고된다. PAC 투여량은 건조 페이퍼의 단위 당 건조 Al2O3 균등물의 파운드 단위로 보고된다.
표면 강도를 TAPPI (Technical Association of Pulp and Paper Industries) 방법 T476 om-01을 이용하여 측정하였다. 이러한 측정에서, 표면 강도는 두 개의 마모 휠(abrasion wheel)에 의해 턴 테이블(turn table) 상에서 시스템적으로 "러빙(rubbed)된" 후에 페이퍼의 표면으로부터 손실된 물질의 양에 반비례한다. 그 결과는 1,000회 회전수 당 손실되 물질의 mg으로 보고된다. 숫자가 낮을수록, 표면은 더욱 강한 것이다.
광학 밀도는 프린팅된 칼라 강도의 척도이다. 대략 2×4 in2 의 검정색 직사각형을 통상적인 사무실 잉크젯 프린터 및 단지 검정색 잉크를 이용하여 코팅된 샘플 상에 프린팅하였다. 프린팅된 샘플을 제어된 상대 습도(약 50%) 및 온도(약 23℃) 하에서 수분(예를 들어, 약 3 내지 약 10분) 동안 건조시켰다. 프린팅된 구역 상에서 검정색 광학 밀도를 측정하기 위하여 X-RiteTM 500 Series 분광농동계(Spectrodensitometer)를 사용하였다.
하기는 실험실에서 수행된 연구들의 요약이다.
연구 1 - 스크리닝 연구
PAC, 즉 PAC 1 및 PAC 2를 함유한 두 개의 별개의 상업적으로 입수 가능한 제품들의 성능을 결정하기 위해 제1 연구를 수행하였다. PAC 1은 약 15% 포스페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드를 포함한 수성 포뮬레이션이다. PAC 2는 약 10% 설페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드를 포함한 수성 포뮬레이션이다.
표 1
표 1에서, 조건 1 내지 조건 3은 단지 전분을 함유한 것으로서, 표면 강도 첨가제로서 전분의 성능의 척도를 제공하기 위해 의도된 것이다. 조건 4 내지 조건 11은 조건 2와 비교될 것인데, 왜냐하면, 이러한 것들 모두가 유사한 양의 전분을 함유하기 때문이다.
그 결과에서는, 약 2 내지 약 3 lb/톤 PAC 사이에서, 얻어진 표면 강도가 추가적인 7 lb/톤 전분(조건 2 및 3에서 26 내지 33 lb/톤 전분)을 능가하는 반면, 프린팅된 광학 밀도의 보통의 증가를 제공한다는 것을 명확하게 나타내고 있다.
표 1에서 관찰된 PAC 1 결과의 해상도(resolution)를 향상시키고 약간 추가적인 클로라이드 함유 화합물에 대해 스크리닝하기 위해 제2 연구를 수행하였다. 표 2는 보다 높은 용량에서 PAC 1의 초기 관찰(earlier observation)을 재현한 것이다. 이러한 연구는 또한, 알루미늄 클로라이드가 광학 밀도에서 우수한 효능을 나타내지만, 유사한 수준의 전분에서 PAC는 표면 강도와 관련하여 그러하지 않음을 나타내었다. 클로라이드 함유 화합물 COM 6 및 COM 7은 PAC 1이 제공하는 것의 절반인 성능 수준을 제공한다. COM 6은 암모니아로 안정화된 알루미늄 시트레이트를 포함하는 수성 포뮬레이션이며, COM 7은 알루미늄 트리-락테이트를 포함한 수성 포뮬레이션이며, COM 5는 알루미늄 락테이트를 포함한 수성 포뮬레이션이다.
표 2
연구 2 - 표면 강도에 대한 pH 효과의 구분
PAC의 강한 산성화 효과가 페이퍼 표면 강화의 원인이 된다고 가정될 수 있다. 보다 상세하게, 산 용액의 코팅 동안에, CaCO3-기반 충전제를 용매화시키고, 효과적으로 해리시켜 페이퍼 표면의 재형성 동안에 직접 섬유-섬유 접촉을 효과적으로 가능하게 하였다. 이러한 더욱 친밀한 섬유-섬유 접촉들이 궁극적으로 페이퍼의 강도의 원인이 되기 때문에, 얻어진 건조 페이퍼는 더욱 강력하다.
이러한 가정을 시험하기 위하여, 시트를 알려진 pH의 PAC 포뮬레이션으로 코팅하였다. 염산(HCl)을 첨가함으로써 단지 전분을 함유한 포뮬레이션을 이후에 동일한 pH가 되게 하였다. 표 3에 나타낸 마모 손실 결과는 pH-조절된 전분 용액이 PAC-함유 포뮬레이션 정도로 페이퍼의 표면 강도를 개선시킬 수 없었다는 것을 나타낸다. 실제로, 결과의 통계학적 분석에서는 PAC-함유 조건이 마모 손실에서 통계학적으로 유의미한 감소를 야기시키는 반면(보다 높은 표면 강도), pH-조절된 용액은 그러하지 못함을 나타낸다(샘플 분포의 95% 신뢰 구간은 44 mg/1000 revs이며, 조건 당 레플리카(replica)의 수는 5임).
표 3
연구 3 - PAC로의 pH 조절
제지기를 사이즈 프레스 적용에서 특정 PAC를 이용하는 것으로부터 방지될 것인데, 왜냐하면, 때때로, 포뮬레이션에 대한 강한 산성화 효과가 존재하기 때문이다. 이러한 pH 효과를 피하기 위하여, 중성에 가까운 pH 값을 갖는 두 개의 별개의 클로라이드 함유 화합물을 시험하였다. COM 8은 에틸렌 디아민으로 안정화된 알루미늄 시트레이트를 포함한 수용액이며, COM 9는 암모니아로 안정화된 알루미늄 시트레이트의 랩 블랜드(lab blend)이다.
표 4
표 4에서는 중성 pH에 가까운 pH를 갖는 클로라이드 함유 화합물을 함유한 용액이 페이퍼 표면을 동일하게 강화시킬 수 있음을 나타낸다. 이러한 생성물의 포뮬레이션의 특성으로 인하여, 둘 중 하나는 페이퍼의 다른 성질들, 즉 휘도 및 백색도(whiteness)에 악영향을 미쳤으나, 프린팅된 구역 상에서의 광학 밀도는 여전히 약간 향상시켰다.
연구 4 - 최종 스크리닝
보다 큰 PAC 투여량 범위를 조사하고 다른 상업적으로 입수 가능한 PAC를 조사하기 위하여 최종 스크리닝 연구를 수행하였다.
표 5
표 5에서는 표면 강도 및 광학 밀도 둘 모두가 0 내지 15 lb/톤 범위(Al2O3로서 보고됨) 내에서 PAC 용량에 긍정적으로 반응하며, 그 규모(magnitude)가 PAC의 타입에 따라 달라짐을 나타낸다. "폴리머"로 라벨링된 열(row)은 비-PAC 유기 폴리머에 해당하는 것으로서, 이는 페이퍼 표면 강도를 증가시키는 것으로 알려져 있다. PAC 4는 폴리알루미늄 클로라이드를 포함하는 수성 포뮬레이션이며, PAC 10은 약 10% 폴리알루미늄 실리카 설페이트 클로라이드를 포함하는 수성 포뮬레이션이다. 상술된 내용을 고려하여, 전분을 함유한 사이즈 프레스 포뮬레이션에서 특정 PAC 화합물이 페이퍼 표면을 강화시킨다는 것을 명확하게 확인할 수 있다.
본원에 기술되고 청구된 모든 조성물 및 방법들은 본 발명을 고려하여 과도한 실험 없이 제조되고 실행될 수 있다. 본 발명이 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있지만, 본 발명의 특정의 바람직한 구체예가 상세히 기술된다. 본 발명은 본 발명의 원리의 예시로서, 본 발명을 예시된 특정 구체예로 한정하도록 의도되지 않는다. 또한, 명확하게 반대로 기술하지 않는 한, 단수의 사용은 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 포함하는 것으로 의도된다. 예를 들어, "PAC"는 "적어도 하나의 PAC" 또는 "하나 이상의 PAC"를 포함하는 것으로 의도된다.
절대항(absolute terms) 또는 근사항(approximate terms) 중 어느 하나로 제공된 임의 범위는 둘 모두를 포함하는 것으로 의도되며, 본원에서 사용되는 임의 정의는 명확하게 하기 위한 것으로 의도되는 것으로서 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 본 발명의 넓은 범위에 기술된 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에서 기술된 수치는 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의 수치는 본질적으로, 이의 개개 시험 측정에서 발견된 표준 편차로부터 반드시 야기되는 특정 오차를 함유한다. 또한, 본원에 기술된 모든 범위는 여기에 포함된 임의 및 모든 하위-범위(모든 분수 및 정수를 포함함)를 포함하는 것으로 이해될 것이다.
또한, 본 발명이 본원에 기술된 다양한 구체예들 중 일부 또는 전부의 임의 및 모든 가능한 조합을 포함한다. 또한, 본원에 기술된 본 발명의 바람직한 구체예에 대한 다양한 변형예 및 개질예가 당업자에게 명백할 것으로 이해될 것이다. 이러한 변형예 및 개질예는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 이의 의도된 장점을 감소시키지 않게 이루어질 수 있다. 이에 따라, 이러한 변형예 및 개질예가 첨부된 청구항들에 의해 포함되는 것으로 의도된다.
Claims (20)
- 고형물(solid)을 포함하는 사이즈 프레스 포뮬레이션(size press formulation)으로서, 고형물이 폴리알루미늄 클로라이드 화합물(polyaluminum chloride compound; PAC) 및 전분을 포함하는 사이즈 프레스 포뮬레이션.
- 제1항에 있어서, 고형물이 광증백제(optical brightening agent)를 추가로 포함하는 포뮬레이션.
- 제1항에 있어서, 고형물이 염을 추가로 포함하는 포뮬레이션.
- 제1항에 있어서, 물을 추가로 포함하는 포뮬레이션.
- 제1항에 있어서, 포뮬레이션이 약 10 중량% 내지 약 15 중량%의 고형물을 포함하는 포뮬레이션.
- 제5항에 있어서, 고형물이 약 80 중량% 이상의 전분, 약 10 중량% 내지 약 15 중량%의 염, 및 약 5 중량% 내지 약 10 중량%의 광증백제를 포함하는 포뮬레이션.
- 제5항에 있어서, 고형물이 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 PAC를 포함하는 포뮬레이션.
- 제1항에 있어서, 포뮬레이션의 pH가 약 3 내지 약 8인 포뮬레이션.
- 제1항에 있어서, PAC가 포스페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드, 설페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 실리카 설페이트 클로라이드, 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 포뮬레이션.
- 제1항에 있어서, PAC가 포스페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드인 포뮬레이션.
- 제1항에 있어서, 고형물이 약 10 중량%의 PAC를 포함하는 포뮬레이션.
- PAC 및 전분을 포함하는 건조된 기재 표면(dried substrate surface).
- 제12항에 있어서, 기재가 페이퍼(paper)인 건조된 기재 표면.
- 제12항에 있어서, 광증백제를 추가로 포함하는 건조된 기재 표면.
- 제12항에 있어서, 염을 추가로 포함하는 건조된 기재 표면.
- 제12항에 있어서, PAC가 포스페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드, 설페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 실리카 설페이트 클로라이드, 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 건조된 기재 표면.
- 기재 표면에 고형물을 포함하는 사이즈 프레스 포뮬레이션을 부가하는 것을 포함하는 기재 표면을 처리하는 방법으로서, 고형물이 PAC 및 전분을 포함하는 방법.
- 제17항에 있어서, 고형물이 약 80 중량% 이상의 전분 및 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 PAC를 포함하는 방법.
- 제17항에 있어서, PAC가 포스페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드, 설페이트화된 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 실리카 설페이트 클로라이드, 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
- 제17항에 있어서, 사이즈 프레스 포뮬레이션이 물, 염, 및/또는 광증백제를 추가로 포함하는 방법.
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