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KR102426606B1 - 표백된 목재 섬유 물질의 제조 방법 - Google Patents

표백된 목재 섬유 물질의 제조 방법 Download PDF

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KR102426606B1
KR102426606B1 KR1020167029555A KR20167029555A KR102426606B1 KR 102426606 B1 KR102426606 B1 KR 102426606B1 KR 1020167029555 A KR1020167029555 A KR 1020167029555A KR 20167029555 A KR20167029555 A KR 20167029555A KR 102426606 B1 KR102426606 B1 KR 102426606B1
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바스프 에스이
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Abstract

본 발명은 하기 단계를 포함하는 표백된 목재 섬유 물질의 생성 방법에 관한 것이다:
(a) 임의적으로 화학물질 및/또는 물로 예비처리된 큰 목재 입자를 변형된 입자의 목재로 박리하는 단계;
(b) 상기 단계 (a)에서 생성된 변형된 입자의 목재를 하나 이상의 리파이너에서 연삭하는 단계; 및
(c) 임의적으로 상기 단계 (b)에서 생성된 물질을 산화성 또는 환원성 표백제로 처리하는 단계.
상기 방법은 상기 단계 (a) 및/또는 (b)에서, 성분 (Z1) 내지 (Z3), 즉, 아다이티온산(H2S2O4)의 염(Z1), 아다이티온산 또는 아다이티온산 유도체 생성기 화합물(Z2), 아황산염 + 나트륨 테트라보로하이드라이드(Z3) 중 하나 이상의 성분 및 임의적으로 첨가제(Z4)를 함유하는 조성물 Z의 존재하에 수행된다.

Description

표백된 목재 섬유 물질의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING BLEACHED WOOD FIBRE MATERIAL}
본 발명은 표백된 기계적 목재펄프의 제조 방법, 종이 또는 옅은색 목질 재료, 표백된 기계적 목재펄프의 제조 방법, 및 각각이 특허청구범위에 정의된 바와 같이 종이 또는 목질 재료의 생성을 위한 표백된 기계적 목재펄프의 용도에 관한 것이고, 각각은 청구범위에 정의된 바와 같다.
기계적 목재펄프는 대량으로 생성되고 특정 유형의 종이, 예컨대 신문 용지, 잡지 용지를 생성하기 위한, 또는 판지 및 카드를 생성하기 위한 중요한 출발 물질이다.
기계적 목재펄프 그 자체를 생성하는 방법은 공지되어 있고(숙련자들 사이에서는 단지 "목재펄프"로서 공지됨), 예를 들면 문헌[Papermaking Science and Technology, Book 5 "Mechanical Pulping", Second Edition, 2009, Paper Engineers 'Association, Ed. Bruno Lonnberg (ISBN 978-9525216-36-6)]에 기재되어 있고, 이하에서 또한 론베르크(Lonnberg)의 문헌으로서 지칭된다.
간단히 말해, 부드러운/침엽수림 또는 단단한/비침엽수림은 전형적으로 박피되고, 전형적으로 약 5cm x 5cm 크기의 더 작은 조각[본원 및 당업자들 사이에서 "조각난 칩(hogged chip)"으로서도 지칭됨]으로 세분된 후 전형적으로 예를 들면 100 내지 160℃의 고온으로 리파이너(refiner)에서 연삭된다. 적합한 부드러운/침엽수림 및 단단한/비침엽수림은 예를 들면 상기 론베르크의 문헌에서 5장, 특히 품목 2, 또는 품목 2.2.1(연재), 예를 들면 가문비나무, 소나무, 분비 나무, 또는 품목 2.1.2(경재), 예를 들면 버드나무, 예컨대 포풀루스 트레물라(Populus tremula), 포풀루스 트레물로이데스(Populus tremuloides)로 기재된다.
따라서, 수득된 기계적 목재펄프는 본원 및 당업자들 사이에서 열기계적 펄프(TMP)로도 지칭되고, 상기 론베르크의 문헌에서 5장, 품목 2.2.1 및 2.2.2에 기재되어 있다. 상응하는 방법은 전형적으로 TMP 공정으로 지칭된다.
TMP는 전형적으로 후속 공정에서 매우 백색인 종이를 수득하기 위해 후속 단계에서 표백 화학물질로 표백된다. 사용된 표백 화학물질은 예를 들면, 산화성 물질, 예컨대 과산화수소, 유기 또는 무기 과산의 염, 예를 들면 퍼탄산염, 또는 환원성 물질, 예컨대 설핀산, 아황산염(설파이트) 또는 아다이티온산의 염(다이티오나이트)을 포함한다.
다양한 TMP 공정은 상기 론베르크의 문헌에서, 특히 7장(TMP) 및 8장(화학기계적 펄핑, 예컨대 CTMP 등)에 상세히 기재된다.
리파이너에서 조각난 목재 칩을 연삭하는 작동은, 제지 공정에서 특히 에너지-집약적인 작동 중 하나이고, 따라서 제지 공정의 경제성에 중요한 영향을 갖는다. 그러므로, 리파이너 에너지 요건을 감소시키는 것은 특정한 관심사가 되고 있다.
멜제흐(J. Melzer) 및 아우호른(W. Auhorn)은 이들의 독일어 문헌["Refiner Treatment of Mechanical Woodpulp With Reductive Bleaching Chemicals" in Wochenblatt fr Papierfabrikation, 114, 1986, No. 8, pages 257 to 260]에서, 인쇄용 비-백상지를 위한 2-단계 TMP 시설의 제 1 TMP 리파이너에 아다이티온산 나트륨을 첨가하여 에너지 절약뿐만 아니라 우수한 표백을 야기함을 언급하였다. 리파이너 단계 전에 조각난 칩을 박리하는 예비처리는 본원에 개시되지 않는다.
기계적 목재펄프의 생성에서 에너지 절약 및 표백 성능 둘 다는 개선될 필요가 남아 있다.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 과제는, 표백된 기계적 목재펄프의 제조에서, 바람직하게는 리파이너에서 에너지 소비 수준의 감소시키는 것과 동시에, 가능한 경우, 펄프의 기계적 목재펄프에서 제작된 종이의 추가 중요한 특성, 예를 들면 기계적 특성에 나쁜 영향을 끼치지 않고 기계적 목재펄프의 밝기를 증가시키는 것이다.
상기 과제는 청구범위에 정의된 방법, 청구범위에 정의된 표백된 기계적 목재펄프 및 청구범위에 정의된 표백된 기계적 목재펄프의 용도에 따라 해결된다.
기계적 목재펄프 및 이의 제조는 공지되어 있고, 예를 들면 론베르크의 문헌에서 특히 4, 6, 7, 8 및 15장에 기재되어 있다.
본 발명의 기계적 목재펄프를 위한 출발 물질은 부드러운/침엽수림 및 단단한/비침엽수림을 포함한다. 이러한 목재는 예를 들면 론베르크의 문헌에서 5장, 특히 품목 2 또는 품목 2.2.1(연재), 예를 들면 가문비나무, 소나무, 분비나무, 또는 품목 2.1.2(강재), 예를 들면 너도밤나무, 자작나무, 유칼립투스 또는 버드나무, 예컨대 포풀루스 트레물라, 포풀루스 트레물로이데스로 기재되어 있고, 본 발명의 방법에 매우 적합하다.
본 발명의 방법은 하기와 같이 수행된다.
일반적으로 약 (15 내지 50) mm x (15 내지 50) mm x 약 (6 내지 12) mm 크기의 비교적 큰 입자의 목재, 바람직하게는 박피된 침염수림 또는 비침염수림은, 전형적으로 통상의 기계적 방법을 사용하여, 예를 들면 조각내어 생성된다. 이러한 비교적 큰 입자의 목재는 본원 및 당업자들 사이에서 조각난 칩 또는 단지 칩으로서 공지되어 있다. 상기 칩은 추가 가공 전에, 화학물질, 예를 들면 나트륨 수소아황산염(NaHSO3), 나트륨 아황산염(Na2SO3) 및/또는 물로 예비처리될 수 있다.
이어서, 단계 (a)에서 상기 칩을 박리하였다. 박리는 전형적으로, 칩을 먼저 (i) 기계적 압력 및/또는 전단력에 노출시킨 후 (ii) 비교적 양호한 조건, 예를 들면 리파이너에서 연삭함을 포함한다.
이러한 방법은 상기 칩을 변형된 입자의 목재로 되돌리고, 이는 전형적으로 섬유 다발을 느슨하게 하고, 전형적으로 5 cm 내지 0.3 cm의 세로 방향 치수를 갖고, 일반적으로 사용된 칩과 비교하여 실질적으로 커진 표면적을 갖는다.
리파이너는 전형적으로 회전하는 연삭 조립체이고, 임의적으로 블레이드 또는 바람직하게는 섬유성 물질을 연삭하기 위한 디스크를 고정시키고, 바람직하게는 서로 가까이 있는 방사상 완화를 갖는 1 또는 2개의 금속성 디스크로 이루어지고 이 사이에 간격을 형성한다. 2개 디스크 리파이너에서, 오직 1개 디스크가 되돌아 갈 수 있거나 2개 디스크는 전형적으로 반대 방향의 경우 되돌아간다. 리파이너에서 압력은 전형적으로 대기압 또는 초대기압이다. 리파이너는 공지되어 있고, 론베르크의 문헌에서 특히 6 및 7장에 상세히 기재되어 있다.
상기 단계 (a)는 (i) 전형적으로 압착기에서 수행되고, 이는 일반적으로 탈수에 사용되고 동시에 비교적 큰 입자의 목재를 예비섬유화한다. 상기 단계 (a)(i)을 수행하기에 특히 적합한 장치는, 예를 들면 안드리츠 아게(Andritz AG, 오스트리아 소재)로부터의 임프레사피너(Impressafiner)이다.
상기 단계 (a)는 (ii) 전형적으로 리파이너 또는 비교적 양호한 조건, 예를 들면 1800 rpm의 디스크 속도 및 2.4 바의 압력으로 단일 디스크 리파이너에서 일부 다른 적합한 연삭 조립체 중에서 수행된다. 리파이너 단계 (a)(ii)에서 압력 및/또는 에너지 소비는 전형적으로 단계 (b)에서 리파이너에 대하여 상응하는 파라미터보다 적다. 리파이너에서 에너지 소비는 일반적으로 특히 리파이너 디스크 속도 및 리파이너 디스크 사이의 간격의 크기에 의해 측정된다. 상기 언급된 단계 (a)(ii)를 수행하기에 특히 적합한 장치는 안드리츠 아게(오스트리아 소재)로부터의 안드리츠 36-1 CP 싱글 디스크 리파이너이다.
이어서, 단계 (b)에서, 단계 (a)로부터 변형된 입자의 목재는 전형적으로 가혹한 조건, 예를 들면 단계 (a)(ii)보다 많은 에너지 유입 및/또는 높은 디스크 속도 및/또는 높은 압력하에 리파이너에서 연삭된다.
단계 (b)는 전형적으로 하기 조건하에, 예를 들면 2300 rpm의 디스크 속도 및 5.2 바의 압력으로 단일 디스크 리파이너에서 수행된다. 리파이너 단계 (b)에서 압력 및/또는 에너지 소비는 전형적으로 단계 (a)(ii)에서의 리파이너에 상응하는 파라미터보다 더 높다. 리파이너에서 에너지 소비는 일반적으로 특히 리파이너 디스크 속도 및 리파이너 디스크 사이의 간격의 크기에 의해 측정된다. 상기 언급된 단계 (b)를 수행하기에 특히 적합한 장치는 안드리츠 아게(오스트리아 소재)로부터의 안드리츠 36-1 CP 싱글 디스크 리파이너이다.
단계 (b)는 단계 (b)와 유사한 리파이너에서 추가 연삭 단계 또는 2개 이상의 연삭 단계에 의해 이어질 수 있다.
단계 (b)에서 수득된 물질은 임의적으로, 이후 단계 (c)에서, 달리 목재 섬유 생성으로부터 공지된 통상의 방법하에, 예를 들면 표백탑(bleaching tower)에서 환원성 또는 산화성 표백제로 처리된다. 기계적 목재펄프의 생성과 관련한 표백제 및 표백 방법은 예를 들면 론베르크의 문헌에서, 특히 11장에서 상세히 기재되어 있다.
본 발명의 방법에 매우 적합한 산화성 표백제는 퍼옥소 기를 갖는 것, 예를 들면, 과산화수소, 알칼리 금속 퍼옥사이드를 포함한다.
본 발명에 따른 방법 중 단계 (c)에 매우 적합한 환원성 표백제는 예를 들면, 아다이티온산(H2S2O4)의 염, 아황산의 염 등, 바람직하게는 조성물 Z, 더욱 바람직하게는 성분 Z1, Z2 또는 Z3을 포함한다.
조성물 Z는 단계 (a) 및/또는 단계 (b) 동안 존재하고, 상기 조성물 Z는 아다이티온산(H2S2O4)의 염(Z1), 아다이티온산 또는 아다이티온산 유도체 생성기 화합물, 예를 들면 잿물, 예를 들면 가성 소다액(물 중 NaOH)과 함께 티오우레아 다이옥사이드(포름아미딘설핀산으로도 명명됨, HN=C(NH2)SO2H)(Z2), 아황산(H2SO3)의 염 + 나트륨 테트라보로하이드라이드(NaBH4)(Z3) 중 하나 이상 및 임의적으로 첨가제(Z4)를 포함한다.
아다이티온산 염(Z1)은 바람직하게는 자명하게 결정수 또는 유사한 부가물을 갖는 형태를 비롯한, 아다이티온산의 알칼리 금속염, 바람직하게는 리튬, 나트륨 또는 칼륨 염, 또는 알칼리 토 금속 염, 바람직하게는 칼슘 또는 마그네슘 염, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 자명하게 결정수 또는 유사한 부가물을 갖는 형태를 비롯한, 아다이티온산 나트륨(Na2S2O4)으로 주어지는 것이 특히 바람직하다.
아다이티온산 또는 아다이티온산 유도체 생성기 화합물(Z2)은 예를 들면 잿물, 예를 들면 가성 소다액(물 중 NaOH)과 함께 티오우레아 다이옥사이드(포름아미딘설핀산으로도 명명됨, HN=C(NH2)SO2H)를 포함한다.
성분 Z3은 자명하게 결정수 또는 유사한 부가물을 갖는 형태를 비롯한, 아황산(H2SO3)의 염, 즉, 아황산염, 바람직하게는 알칼리 금속염, 바람직하게는 리튬, 나트륨 또는 칼륨 염, 또는 알칼리 토 금속 염, 바람직하게는 칼슘 또는 마그네슘 염 또는 이들의 혼합물을 각각 나트륨 테트라보로하이드라이드와 함께 포함한다. 자명하게 결정수 또는 유사한 부가물을 갖는 형태를 비롯한, 나트륨 아황산염(Na2SO3)과 나트륨 테트라보로하이드라이드(NaBH4)의 조합으로 주어지는 것이 특히 바람직하다.
성분 Z4는 하기 성분 (1) 내지 (4) 중 하나 이상 및 임의적으로 추가 첨가된 물질이다: (1) 착화제, 예를 들면 EDTA, 폴리포스페이트, 예를 들면 나트륨 트라이폴리포스페이트 및/또는 칼륨 트라이폴리포스페이트; (2) 각각의 경우에 자명하게 결정수 또는 유사한 부가물을 갖는 형태를 비롯한, 염기성 화합물, 바람직하게는 염기성 염, 예컨대 탄산염 또는 탄산수소염, 예를 들면 염기성 염, 예컨대 알칼리 금속 또는 알칼리 토 금속의 탄산염 또는 탄산수소염, 바람직하게는 리튬 탄산염, 나트륨 탄산염, 칼륨 탄산염 또는 알칼리 토 금속 탄산염, 바람직하게는 칼슘 탄산염 또는 마그네슘 탄산염, 더욱 바람직하게는 나트륨 탄산염(Na2CO3); (3) 이중 아황산(H2S2O5)의 알칼리 금속염, 바람직하게는 리튬, 나트륨 또는 칼륨 염, 또는 알칼리 토 금속 염, 바람직하게는 칼슘 또는 마그네슘 염; (4) 아황산(H2SO3)의 알칼리 금속염, 바람직하게는 리튬, 나트륨 또는 칼륨 염, 또는 알칼리 토 금속 염, 바람직하게는 칼슘 또는 마그네슘 염, 더욱 바람직하게는 나트륨 아황산염(Na2SO3).
성분 Z4를 위해 추가 첨가된 물질은, 조성물 Z에 기초하여 전형적으로 1 중량% 내지 10 중량% 비율의 표면-활성 물질, 예컨대 음이온성, 양이온성, 비이온성 또는 글루코스-함유 계면활성제; 또한 조성물 Z에 기초하여 1 중량% 내지 10 중량% 비율의 규모 제어 물질, 예컨대 폴리아크릴레이트를 포함한다.
바람직한 실시양태에서, (I) 상기 조성물 Z는, 모든 조성물 Z에 기초하여 더욱 바람직하게는 20 내지 95 중량%, 가장 바람직하게는 60 내지 95 중량%의, 아다이티온산(H2S2O4)의 염(Z1), 바람직하게는 아다이티온산의 나트륨 염, 칼륨 염, 칼슘 염, 마그네슘 염, 또한 포함되는 이러한 염의 혼합물을 포함한다.
추가 바람직한 실시양태에서, (II) 상기 조성물 Z는 먼저, 모든 조성물 Z에 기초하여 더욱 바람직하게는 60 내지 95 중량%의, 아다이티온산(H2S2O4)의 염(Z1), 바람직하게는 아다이티온산의 나트륨 염, 칼륨 염, 칼슘 염, 마그네슘 염, 또는 포함되는 이러한 염의 혼합물, 더욱 바람직하게는 아다이티온산 나트륨; 및 모든 조성물 Z에 기초하여 바람직하게는 5 내지 40 중량%의, 성분 Z4, 더욱 바람직하게는 이의 (1) 착화제 폴리포스페이트, (2) 염기성 염, 예컨대 알칼리 금속 또는 알칼리 토 금속의 탄산염 또는 탄산수소염, 예컨대 나트륨 탄산염; (3) 이중 아황산(H2S2O5)의 알칼리 금속염; (4) 아황산(H2SO3)의 알칼리 금속염을 포함한다.
추가 바람직한 실시양태에서, (III) 상기 조성물 Z는, 모든 조성물 Z에 기초하여 60 내지 95 중량%의 나트륨 염(Z1), 바람직하게는 아다이티온산 나트륨; 1 내지 25 중량%의 아황산염 Z4(4), 바람직하게는 나트륨 아황산염; 1 내지 10 중량%의, 알칼리 금속의 탄산염 및/또는 이탄산염 Z4(2), 바람직하게는 나트륨 탄산염; 0 내지 10 중량%의 착화제 Z4(1), 바람직하게는 나트륨 트라이폴리포스페이트를 포함하되, 언급된 성분의 합은 100%이다.
추가 바람직한 실시양태에서, (IV) 성분 Z1 내지 Z3 중 하나 이상 및 하나 이상의 성분 Z4(1), Z4(3) 및 Z4(4) 이외에, 상기 조성물 Z는 상기한 양의 염기성 화합물 Z4(2), 바람직하게는 염기성 염, 예컨대 탄산염 또는 탄산수소염, 예를 들면 염기성 염, 예컨대 알칼리 금속 또는 알칼리 토 금속의 탄산염 또는 탄산수소염, 바람직하게는 리튬 탄산염, 나트륨 탄산염, 칼륨 탄산염 또는 알칼리 토 금속 탄산염, 바람직하게는 칼슘 탄산염 또는 마그네슘 탄산염, 더욱 바람직하게는 나트륨 탄산염을 포함하고, 이러한 염기성 화합물은 산 완충제로서 작용한다.
추가 바람직한 실시양태에서, (V) 성분 Z1, 바람직하게는 아다이티온산의 나트륨 염, 칼륨 염, 칼슘 염, 마그네슘 염, 또한 포함되는 이러한 염의 혼합물, 더욱 바람직하게는 아다이티온산 나트륨, 및 하나 이상의 성분 Z4(1), Z4(3) 및 Z4(4) 이외에, 상기 조성물 Z는 상기한 양의 염기성 화합물 Z4(2), 바람직하게는 염기성 염, 예컨대 탄산염 또는 탄산수소염, 예를 들면 염기성 염, 예컨대 알칼리 금속 또는 알칼리 토 금속의 탄산염 또는 탄산수소염, 바람직하게는 리튬 탄산염, 나트륨 탄산염, 칼륨 탄산염 또는 알칼리 토 금속 탄산염, 바람직하게는 칼슘 탄산염 또는 마그네슘 탄산염, 더욱 바람직하게는 나트륨 탄산염을 포함하고, 이러한 염기성 화합물은 산 완충제로서 작용한다.
조성물 Z는 전형적으로 용액 또는 현탁액의 형태로 본 발명의 방법에 사용되지만, 이는 또한 순수한 물질로서 추가 용매 또는 희석제 없이 사용될 수 있다.
적합한 용매 또는 분산 매질은 상기 조성물 Z를 이의 활성 성분, 특히 성분 Z1 없이 용해하거나 분산시켜 불활성으로 간주되거나 달리 분해에 의해 이의 활성에 많이 사용된다. 예는, 물-함유 용매 또는 분산 매질, 예를 들면, 물과 양성자성 또는 비양성자성 유기 용매, 예를 들면 알코올 또는 에터, 케톤의 혼합물이다. 물은 바람직한 용매이거나 분산 매질이다.
상기 용액 또는 분산액에서 조성물 Z의 농도는 일반적으로 모든 용매 또는 분산액의 질량에 기초하여 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%이다.
성분 Z1, Z2 또는 Z3의 양, 바람직하게는 성분 Z1의 양, 더욱 바람직하게는 아다이티온산 나트륨의 양은, 처리되는 목재 물질, 예를 들면 목재의 칩 또는 변형된 입자의 목재 kg당 1 내지 50 g, 바람직하게는 5 내지 20 g이다.
상기 기재된 용액 또는 분산액은 이의 바람직한 실시양태를 포함하여, 바람직하게는 가능한 한 신선하게 사용되고 제조되거나, 달리 산화 매질, 예를 들면 대기 산소의 실질적으로 완전한 부재하에 유지된다.
전형적으로, 단계 (a)(i) 또는 단계 (a)(ii) 이전에 또는 단계 (a)(i) 및/또는 단계 (a)(ii)의 실시 동안 및/또는 단계 (b) 이전에 및/또는 단계 (b)의 실시 동안, 상기 조성물 Z는 상응하는 (변형된) 입자의 목재와 접촉하게 된다.
이를 위해, 더욱 특히 상기 기재된 조성물 Z 용액 또는 분산액, 바람직하게는 물 중 조성물 Z의 용액 또는 분산액은, 이의 바람직한 실시양태를 포함하여, 보통 단계 (a)(i), (a)(ii) 또는 (b)가 수행되는 상응하는 장치에서, 바람직하게는 목재 입자의 또는 변형된 입자의 목재의 유동 방향에서 상응하는 장치의 바로 상류에 목재 입자를 지참하는 선으로 칭량된다. 이러한 방법에 추가적으로 또는 달리, 더욱 특히 상기 기재된 조성물 Z 용액 또는 분산액은, 전형적으로 단계 (a)(i), (a)(ii) 또는 (b)가 수행되는 상응하는 장치에서 공간으로 직접 칭량될 수 있다.
매우 적합한 일 실시양태에서, 더욱 특히 상기 기재된 수 중 Z 분산액 또는 용액은, 이의 바람직한 실시양태를 포함하여, 예를 들면 단계 (a)(ii)의 리파이너 및/또는 단계 (b)의 리파이너로 칭량된다.
또한, 본 발명은 종이, 바람직하게는 화장지, 신문 용지, 잡지 용지, 또는 판지 또는 카드 제조용 종이의 제조 방법을 제공하고, 이때 표백된 기계적 목재펄프는 본원에 기재된 바와 같이 생성되고, 전형적으로 익숙한 제지 과정을 사용하여 종이, 바람직하게는 화장지, 신문 용지, 잡지 용지, 또는 판지 또는 카트 제조용 종이로 추가 가공된다.
또한, 본 발명은 옅은색 목질 재료, 바람직하게는 HDF 또는 MDF 목질 재료의 제조 방법을 제공하고, 이때 표백된 기계적 목재펄프는 본원에 기재된 바와 같이 생성되고 임의적으로 백색 안료를 첨가하여 수지 처리하고 목질 재료로 압축 성형된다.
또한, 본 발명은 본원에 기재된 방법에 의해 수득가능한 표백된 기계적 목재펄프를 제공한다.
또한, 본 발명은 종이 또는 목질 재료를 제조하기 위해 본원에 기재된 방법에 의해 수득가능한 표백된 기계적 목재펄프의 용도를 제공한다.
본 발명의 방법은 감소된 리파이너 에너지 소비로서 유명하고, 표백 정도가 필적할만한 종래 기술보다 더 높은 기계적 목재펄프를 제공하는 것으로 유명하다. 리파이너 에너지 소비, 기계적 목재펄프의 표백 정도 및 추가 물리적 파라미터를 하기 실시예에 기재된 방법을 사용하여 측정하였다.
실시예
흑색 가문비나무 목재[피세아 마리아나(Picea mariana)] 및 터페린 소나무[피너스 타에다(Pinus taeda)]를 사용하였다.
상응하는 목재를 통상의 기계적 방법에 의해 약 5 cm x 5 cm x 1 cm로 측정된 칩으로 박피하고 조각내었다.
(A) (본 발명에 따른) ATMP 방법
이 원료를 하기 기재된 바와 같이 안드리츠 아게(오스트리아 소재)의 소위 ATMP 방법으로 추가로 가공하였다.
칩을 약 1.4 바의 압력으로 칩 프레스[안드리츠 아게(오스트리아 소재)로부터의 임프레사피너 나사 절삭기]에서 처리하였다. 이와 같이 처리된 물질을 나사 절삭기에서 나오는 물로 처리하고 단일 연삭 디스크(지름 0.91 m)를 갖는 섬유화기(fiberizer)인 리파이너[안드리츠 아게(오스트리아 소재)로부터의 안드리츠 36-1CP]에 넣고, 이를 1800 rpm의 연삭 디스크 속도 및 2.4 바의 압력으로 섬유재로 전환하였다.
이와 같이 섬유화된 물질을 제 1 주요 리파이너(안드리츠 36-1CP)에 넣고, 하기 기재된 바와 같이 조성물 Z의 존재하에 2300 rpm의 연삭 디스크 속도 및 5.2 바의 압력으로 기계적 목재펄프로 전환하였다.
용액의 질량에 기초하여 10 중량%의 아다이티온산 나트륨 및 2 중량%의 나트륨 탄산염을 포함하는, 물 중 조성물 Z의 실시양태 (III) 용액을, 섬유화된 물질의 kg당 15 g의 순수한 아다이티온산 나트륨의 비율로, 제 1 주요 리파이너의 연삭 기기에서 실질적으로 직접 칭량하였다(오븐 건조 "OD").
이러한 기계적 목재펄프를 대기압에서 2개의 연삭 디스크(안드리츠 401)를 갖는 제 2 주요 리파이너에서 추가로 연삭하였다.
(B) (비교를 위한) TMP 방법
비교 시험(통상의 TMP 방법)을, 본 발명의 단계 (a)를 수행하지 않고 본 발명의 시험(변형 A)과 유사하게 수행하고, 칩(상기 참조)을 3.45 바의 압력 및 1800 rpm의 디스크 속도로 상기 (A)에 따라 기재된 바와 같이 수 중 조성물 Z 용액의 존재하에 제 1 주요 리파이너[안드리츠 아게(오스트리아 소재)로부터의 안드리츠 36-1CP]에서 기계적 목재펄프로 직접 연삭하였다. 이러한 기계적 목재펄프를 대기압에서 2개의 연삭 디스크를 갖는 제 2 주요 리파이너[안드리츠 아게(오스트리아 소재)로부터의 안드리츠 401]에서 추가로 연삭하였다.
(C) 일반적 방법
비에너지 소비를 OD 미터톤(to)당 kWh로 기록하고, 여기서 OD는 오븐 건조이다. 비에너지 소비를 다음과 같이 측정하였다: 주어진 기간 내에 리파이너의 전력 소모를 측정하고 섬유화된 OD 물질의 질량으로 나눴다.
기계적 목재펄프 샘플의 기계적 파라미터 및 밝기를 표준 타피(Tappi) 시험 방법을 사용하여 측정하였다: http://www.tappi.org.
밝기는 타피 T 452를 사용하여 측정하였다.
인장 지수는 타피 T 456을 사용하여 측정하였다.
인열 지수는 타피 T 414를 사용하여 측정하였다.
인장 에너지 흡수(TEA)는 타피 T 494를 사용하여 측정하였다.
광 산란 계수는 ISO 9416을 사용하여 측정하였다.
기계적 목재펄프 제작은 바우어(Bauer) Mc Nett 분류기를 사용하여 수행하였다.
결속섬유에 대한 분석을 0.10 mm 체판이 장착된 펄맥 시브(Pulmac Shive) 분석기를 사용하여 수행하였다.
실시예 1
흑색 가문비나무 목재를 사용하여 ATMP 방법 (A) 및 비교 방법 (B)
기재된 바와 같이 방법 (A)에 의해 흑색 가문비나무 목재로부터 수득된 기계적 목재펄프를 타피 T 205에 대한 이전 표준 실험 시트로 시험 종이에 처리하고, 그에 대한 특정한 기계적 특성을 측정하고, 타피 T 218로 생성된 종이 시트로 광학 특성(예를 들면, 밝기)을 측정하였다.
비교를 위해, 기재된 바와 같이 방법 (B)에 의해 수득되는 기계적 목재펄프를 상기 기재된 바와 같이 시험 종이로 처리하고 상기 기재된 방법을 사용하여 시험하였다.
결과를 하기 표 1에 나타내었다.
기계적 목재펄프 특성을 수성 펄프에 대하여 200 ml의 여수도로 표준화하였다.
파라미터 단위 방법 (A) 방법 (B)(비교용)
비에너지 소비 kWh/to 1648 1984
인장 지수 Nm/g 41.8 33.9
인열 지수 mNm2/g 9.8 8.1
인장 에너지 흡수(TEA) J/m2 37.9 25.6
광 산란 계수 m2/kg 54.0 52.5
결속섬유 % 1.6 1.2
밝기 % 68.6 65.5
실시예 2
터페린 소나무를 사용하여 ATMP 방법 (A) 및 비교 방법 (B)
기재된 바와 같이 방법 (A)에 의해 터페린 소나무로부터 수득된 기계적 목재펄프를 사용하여 실시예 1에 기재된 바와 같이 시험 종이를 생성하고, 실시예 1에 기재된 방법을 사용하여 이의 비특성을 측정하였다.
비교를 위해, 기재된 바와 같이 방법 (B)에 의해 터페린 소나무로부터 수득된 기계적 목재펄프를 실시예 1에 기재된 바와 같이 시험 종이로 처리하고, 실시예 1에 기재된 방법을 사용하여 입증하였다.
결과를 표 2에 나타내었다.
기계적 목재펄프 특성을 수성 펄프를 위해 200 ml의 여수도로 표준화하였다.
파라미터 단위 방법 (A) 방법 (B)(비교용)
비에너지 소비 kWh/to 1440 1648
인장 지수 Nm/g 25.7 25.6
인열 지수 mNm2/g 8.7 8.7
인장 에너지 흡수 (TEA) J/m2 18.3 17.0
광 산란 계수 m2/kg 42.6 43.5
결속섬유 % 0.15 0.16
밝기 % 61.4 58.9
상기 실시예는, 본 발명의 방법이 에너지를 더욱 절약하면서 동시에 더 높은 밝기 및 더 나은 기계적 특성을 갖는 표백된 기계적 목재펄프를 야기함을 나타낸다.

Claims (10)

  1. (a) 화학물질 및/또는 물로 예비처리되거나 예비처리되지 않은 비교적 큰 입자의 목재를 변형된 입자의 목재로 박리하되, 상기 예비처리되거나 예비처리되지 않은 비교적 큰 입자의 목재를 먼저 (i) 기계적 압력 및/또는 전단력에 노출시킨 후 (ii) 비교적 양호한 조건하에 리파이너에서 연삭함을 포함하는, 단계; 및
    (b) 상기 단계 (a)의 변형된 입자의 목재를 하나 이상의 리파이너에서 연삭하는 단계
    를 포함하는, 표백된 기계적 목재펄프의 제조 방법으로서,
    상기 단계 (a) 및/또는 (b) 동안, 아다이티온산(H2S2O4)의 염(Z1), 아다이티온산 또는 아다이티온산 유도체 생성기 화합물(Z2), 아황산염 + 나트륨 테트라보로하이드라이드(Z3) 중 하나 이상의 성분을 포함하는 조성물 Z가 존재하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    조성물 Z가 아다이티온산(H2S2O4)의 염(Z1)을 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    아다이티온산(H2S2O4)의 염이 아다이티온산(H2S2O4)의 알칼리 금속 염인 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    아다이티온산(H2S2O4)의 염이 아다이티온산 나트륨인 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    (c) 단계 (b)에서 수득된 물질을 산화성 또는 환원성 표백제로 처리하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    조성물 Z가 첨가제(Z4)를 추가로 포함하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 표백된 기계적 목재펄프를 제조하고, 이를 추가로 종이로 가공함을 포함하는, 종이의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 표백된 기계적 목재펄프를 제조하고, 이를 수지 처리하고 목질 재료로 압축 성형함을 포함하는, 옅은색 목질 재료의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    표백된 기계적 목재펄프가 백색 안료의 첨가에 의해 수지 처리되는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 수득가능한 표백된 기계적 목재펄프.
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