KR20110018447A

KR20110018447A - 셀룰로스계 제품

Info

Publication number: KR20110018447A
Application number: KR1020117001057A
Authority: KR
Inventors: 아네트 모니카 헤이네손-훌텐; 프레드릭 솔하게; 욘 산드스트룀
Original assignee: 아크조 노벨 엔.브이.
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2011-02-23
Also published as: EP2297398A1; EP2297398B1; US8388808B2; US20130133848A1; WO2009153225A1; CN102066663A; US20110088860A1; TW201013017A; RU2011101414A; JP2011524476A; CA2731287A1

Abstract

본 발명은, (i) 셀룰로스 섬유의 수성 현탁액을 제공하는 단계, (ii) 마이크로피브릴형 다당류를 첨가하는 단계, (ⅲ) 열가소성 미소구체를 첨가하는 단계, 및 (iv) 상기 현탁액을 탈수하고 셀룰로스계 제품을 형성하는 단계를 포함하는, 셀룰로스계 제품의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, (i) 셀룰로스 섬유의 수성 현탁액을 제공하는 단계, (ii) 연질 목재 및/또는 경질 목재로부터 유래된 마이크로피브릴형 다당류 및 선택적으로 열가소성 미소구체를 상기 현탁액에 첨가하는 단계, 및 (ⅲ) 상기 현탁액을 탈수하고 셀룰로스계 제품을 형성하는 단계를 포함하는, 단일층 셀룰로스계 제품의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 마이크로피브릴형 다당류 및 열가소성 미소구체를 포함하는 조성물, 및 그의 용도에 관한 것이다.

Description

셀룰로스계 제품 {CELLULOSIC PRODUCT}

본 발명은 단일층 셀룰로스계 제품과 같은 셀룰로스계 제품, 및 셀룰로스 현탁액에 첨가하기에 적합한 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법에 의해 얻을 수 있는 셀룰로스계 제품, 및 상기 셀룰로스계 제품의 용도에 관한 것이다.

오늘날, 제지 공업 내부에서의 개발은 셀룰로스 제품의 강도를 포함하는 추가적 성질들을 증가시키거나 실질적으로 유지하면서, 보드 제품과 같은 셀룰로스계 제품의 평방미터당 그램수(grammage)를 감소하는 데 초점이 맞추어져 있다.

특허 문헌 WO 00/14333은 강도를 향상시키기 위해 벌크층(bulk layer)에서 라텍스를 바인더로서 사용하는 방법에 관한 것이다. 그러나, WO 00/14333은 라텍스 바인더의 도포와 관련된 문제 이외에도, 많은 양의 화학물질이 필요하다는 문제를 가진다. 예를 들면, 습윤 단부(wet end)에 라텍스가 첨가되면, 섬유 상 라텍스의 잔존 문제는 피복(deposition) 문제뿐 아니라 습윤 단부 화학적 밸런스의 교란을 초래할 수 있다. 도포 문제는 또한 기존 장치를 이용하여 라텍스가 이미 형성된 종이 또는 보드 층에 첨가될 경우에도 일어날 수 있다. 라텍스는 또한 재펄프화성(repulpability) 문제를 초래할 수도 있다.

미국 특허 제6,902,649호는 제지 공정에서 사용될 수 있는 비-목재로부터 유래된 씨드계 증강 섬유 첨가제(EFA)를 개시한다. 미국 특허 제6,902,649호에는 섬유 대체 물질로서 사용된 EFA가 적용시 종이의 강도를 유지하거나 증가시킴으로써 종이의 기본 중량이 증가될 수 있다고 기재되어 있다.

본 발명의 목적 중 하나는 셀룰로스계 제품, 특히 단일층 셀룰로스계 제품의 새로운 제조 방법으로서, 형성되는 셀룰로스 시트의 평방미터당 그램수가 감소되도록 상대적으로 적은 양의 셀룰로스계 물질을 사용하면서, 인장 강도와 같은 강도를 포함하는 성질들을 실질적으로 유지 및/또는 증가시키는 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 셀룰로스계 제품, 특히 단일층 셀룰로스계 제품으로서, 벤딩 내성을 실질적으로 유지하거나 증가시킬 수 있는 동시에, 인장 강도, Z-강도, 및/또는 다른 강도를 포함하는 셀룰로스계 제품의 하나 이상의 성질이 향상되거나 실질적으로 유지되는, 셀룰로스계 제품을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 그러한 셀룰로스계 제품을 제공하는 프리믹스(premix)로서 사용될 수 있는 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은, (i) 셀룰로스 섬유의 수성 현탁액을 제공하는 단계, (ii) 마이크로피브릴형 다당류(microfibrillar polysaccharide)를 첨가하는 단계, (ⅲ) 열가소성 미소구체(microsphere)를 첨가하는 단계, 및 (iv) 상기 현탁액을 탈수하고 셀룰로스계 제품을 형성하는 단계를 포함하는, 셀룰로스계 제품의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한, (i) 셀룰로스 섬유의 수성 현탁액을 제공하는 단계, (ii) 연질 목재 및/또는 경질 목재로부터 유래된 마이크로피브릴형 다당류를 첨가하는 단계 및 선택적으로 상기 현탁액에 열가소성 미소구체를 첨가하는 단계, 및 (ⅲ) 상기 현탁액을 탈수하고 단일층 셀룰로스계 제품을 형성하는 단계를 포함하는, 단일층 셀룰로스계 제품의 제조 방법에 관한 것이다.

본 명세서에서 사용하는 "셀룰로스계 제품"이라는 용어는, 여러 가지 중에서도, 펄프 곤포(bale) 및 종이, 판지 및 보드와 같은 시트 및 웹(web) 형태의 셀룰로스계 제품을 포함한다. 셀룰로스계 제품은 셀룰로스 섬유를 함유하는 하나 또는 여러 개의 층을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용하는 "셀룰로스계 제품"이라는 용어는 예를 들면 다음과 같은 것들을 포함한다: 셀룰로스 섬유와 고체 보드를 포함하는 판지, 예컨대 상부 및 선택적으로 후방에 코팅된 보드(표백된 화학적 펄프의 하나 이상의 층으로 구성된)를 포함하는 고체 표백 설페이트 보드(SBS); 고체 비표백 설페이트 보드(SUS) 및 표백되지 않은 화학적 펄프(보드 내 비표백 화학적 펄프의 여러 개의 층으로 구성될 수 있는, 종종 상부에, 때로는 후방에 코팅된)로부터 만들어질 수 있는 고체 비표백 보드(SUB); 표백 또는 비표백 화학적 펄프의 층들 사이에 기계적 펄프의 중간층을 구비하여 제조될 수 있는 접이식 상자용 보드(FBB)와 같은 카튼 보드(carton board)(보통은 상부에 코팅되고, 벤딩 강성이 높은 저밀도 보드임), 접이식 카튼 보드, 무균, 비-무균 포장용 및 가열살균 가능한 보드를 포함하는 액체 포장 보드(LPB); 백색 라이닝된 합판(WLC)(상이한 형태의 재생 섬유의 중간층과 보통 화학적 펄프로 만들어진 상층을 포함할 수 있는); 플루팅(fluting) 및 주름진 플루팅, 비표백 크라프트보드, 회색 합판 및 재생 보드; 라이너, 라이너 보드와 컨테이너 보드, 컵 보드, 완전 표백 또는 비표백 크라프트라이너, 테스트라이너, 비표백 크라프트라이너, 비표백 테스트라이너 및 OCC와 같은 재생 라이너, 비표백 화학적 펄프 또는 갈색 재생 섬유로 만들어진 후방 층 및 표백 화학적 펄프로 만들어진 상층으로 구성되고, 때로는 GCC와 PCC 같은 충전재를 포함하는 화이트 탑 라이너; 석고 보드, 코어 보드, 고체 섬유 보드, 보통 재생 섬유로 구성된 그것들의 내부층 및 높은 인장 강도를 가진 종이의 외부층; 부대 종이(sack paper) 및 포장지.

일 구현예에 따르면, 본 발명은 마이크로피브릴형 다당류 및, 선택적으로, 예를 들면 셀룰로스계 제품 전체에 실질적으로 균일하게 분포되어 있는 열가소성 미소구체를 포함하는 단일층 셀룰로스계 제품과 같은 셀룰로스계 제품을 제공한다. 일 구현예에 따르면, 상기 단일층 셀룰로스계 제품은 임의의 수의 비-셀룰로스계 코팅 또는 층, 예를 들면 본 명세서에서 추가로 개시되는 폴리머 필름, 금속화 필름, 장벽층(barrier layer)으로 코팅되거나 라미네이트될 수 있다.

"마이크로피브릴형 다당류"라는 용어는, 비제한적으로, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 키틴, 키토산, 구아 검, 펙틴, 알기네이트, 한천, 크산탄, 전분, 아밀로오스, 아밀로펙틴, 알테르난, 겔란, 뮤탄, 덱스트란, 풀루란, 프럭탄, 구조콩나무 검, 카라기난, 글리코겐, 글리코스아미노글리칸, 뮤레인, 박테리아 캡슐형 다당류, 및 이것들의 유도체를 포함하는 다당류로부터 유래된 종을 포함하는 것을 의미한다.

일 구현예에 따르면, 마이크로피브릴형 다당류는 가장 통상적으로 선택되는 마이크로피브릴형 다당류인 마이크로피브릴형 셀룰로스이고, 따라서 본 명세서에서 보다 구체적으로 설명될 것이다. 마이크로피브릴형 셀룰로스의 제조를 위한 셀룰로스 소스는 다음을 포함한다: (a) 목재 섬유, 예를 들면 화학적 펄프, 기계적 펄프, 열적 기계적 펄프, 화학적-열적 기계적 펄프, 재생 섬유로부터 유래된 경질 목재 및 연질 목재 유래의 목재 섬유; (b) 목화 유래의 섬유와 같은 종자 섬유; (c) 콩 껍질, 완두 껍질, 옥수수 껍질과 같은 종자 외피 섬유(seed hull fiber); (d) 아마, 대마, 황마, 모시풀, 양마 유래의 인피 섬유(bast fiber); (e) 마닐라 삼, 사이잘 삼 유래의 잎 섬유(leaf fiber); (f) 바가스(bagasse), 옥수수, 소맥 유래의 줄기 또는 짚 섬유; (g) 대나무 유래의 목초 섬유(grass fiber); (h) 벨로니아와 같은 조류(algae) 유래의 셀룰로스 섬유; (i) 박테리아 또는 균류; 및 (j) 식물 및 과일, 특히 사탕무, 및 레몬, 라임, 오렌지, 포도와 같은 감귤류 과일 유래의 실질 세포(parenchymal cell). 이러한 셀룰로스 물질의 마이크로결정 형태가 사용될 수도 있다. 셀룰로스 소스는 (1) 설파이트, 크라프트(설페이트) 또는 예비가수분해된 크라프트 펄프화 공정으로부터 생성된, 정제되고, 선택적으로는 표백된, 목재 펄프, 및 (2) 정제된 무명 린터(cotton linter)를 포함한다. 셀룰로스의 소스는 제한되지 않고, 합성 셀룰로스 또는 셀룰로스 동족체를 포함하여 임의의 소스가 사용될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 마이크로피브릴형 셀룰로스와 같은 마이크로피브릴형 다당류는 경질 목재 및/또는 연질 목재로부터 유래된다.

본 발명의 목적에 있어서, 다당류 마이크로피브릴은 직경이 작고 직경에 대한 길이의 비가 높은 하부구조(substructure)로서, 천연의 셀룰로스 마이크로피브릴에 필적하는 치수를 가진 것을 의미한다. 본 명세서는 마이크로피브릴 및 마이크로피브릴화를 언급하지만, 이러한 용어는 또한 나노미터 치수를 가진 (나노) 피브릴(셀룰로스계 또는 그 이외)을 포함하는 것을 의미한다.

일 구현예에 따르면, 마이크로피브릴형 셀룰로스와 같은 마이크로피브릴형 다당류는, 예를 들면, 과산화수소, 펜튼 반응(Fenton's reaction), 및/또는 템포(Tempo)를 이용한, 그라프팅, 가교결합, 화학적 산화에 의해; 화학적 흡착과 같은 물리적 변형; 및 효소적 변형에 의해 변형된다. 마이크로피브릴형 셀룰로스의 변형을 위해 결합된 기술이 사용될 수도 있다.

셀룰로스는 여러 개의 계층 레벨의 유기체 및 위치에서 자연에서 발견될 수 있다. 셀룰로스 섬유는 층상의 2차 벽 구조를 포함하고, 그 내부에 마이크로피브릴이 배열된다. 마이크로피브릴은 다중 마이크로피브릴을 포함하고, 이것은 결정질 및 비정질 영역에 배열되어 있는 셀룰로스 분자를 추가로 포함한다. 셀룰로스 마이크로피브릴은 식물의 상이한 종에 있어서 약 5 내지 약 100nm 범위의 직경을 가지며, 가장 전형적으로는 약 25 내지 약 35nm 범위의 직경을 가진다. 마이크로피브릴은 다발(bundle)로 존재하는데, 이것은 비정질 헤미셀룰로스(특정적으로 크실로글루칸), 펙틴형 다당류, 리그닌 및 하이드록시프롤린 농후 글리코프로테인(익스텐신 포함)의 매트릭스 내에 나란히 놓여있다. 마이크로피브릴은 전술한 매트릭스 화합물이 점유하는 공간과 약 3∼4nm의 간격으로 떨어져 있다.

일 구현예에 따르면, 다당류는 형성된 마이크로피브릴형 다당류의 최종 비표면적(Micromeritics ASAP 2010 기기를 이용한 BET 방법에 따라 177K에서 N₂의 흡착에 의해 판정됨)이 약 1∼약 100㎡/g, 예를 들면 약 1.5∼약 15㎡/g, 또는 약 3∼약 10㎡/g일 정도로 정제 또는 박리된다. 얻어진 마이크로피브릴형 다당류의 수성 현탁액의 점도는 약 200∼약 4000mPas, 또는 약 500∼약 3000mPas, 또는 약 800∼약 2500mPas일 수 있다. 현탁액의 침강 정도를 나타내는 척도인 안정성은 약 60∼100%, 예를 들면 약 80∼약 100%일 수 있는데, 여기서 100%는 6개월 이상의 기간에 침강이 없음을 나타낸다.

일 구현예에 따르면, 마이크로피브릴형 다당류는 약 0.05 내지 약 0.5mm, 예를 들면 약 0.1 내지 약 0.4mm, 또는 약 0.15 내지 약 0.3mm의 산술적 섬유 길이를 가진다. 일 구현예에 따르면, 마이크로피브릴형 다당류는, 셀룰로스계 제품의 중량 기준으로, 약 0.1 내지 약 50중량%, 예를 들면 약 0.5 내지 약 30중량%, 예컨대 약 1 내지 야 25중량% 또는 약 1 내지 약 15중량% 또는 약 1 내지 약 10중량%의 양으로 셀룰로스계 현탁액에 첨가된다.

박리되지 않은 목재 섬유, 예를 들면 셀룰로스 섬유는 마이크로피브릴형 섬유와는 구별되는데, 그것은 박리되지 않은 목재 섬유의 섬유 길이가 약 0.7 내지 약 3mm 범위이기 때문이다. 셀룰로스 섬유의 비표면적은 보통 약 0.5 내지 약 1.5㎡/g 범위이다. 박리는 다당류의 섬유를 판정하는 데 적합한 다양한 장치에서 수행될 수 있다. 섬유의 처리를 위한 전제 조건은 피브릴이 섬유벽으로부터 방출되도록 그 장치를 제어하는 것이다. 이것은 내부에서 박리가 일어나는 장치의 벽 또는 다른 부분과 섬유를 서로 문지름으로써 달성될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 박리는 펌핑, 혼합, 열, 스팀 폭발, 가압-압력해제 사이클, 충격 그라인딩, 초음파, 마이크로웨이브 폭발, 밀링, 및 이것들의 조합에 의해 달성된다. 여기에 개시된 기계적 조작의 어느 것에 있어서나. 본 명세서에 정의된 마이크로피브릴형 다당류를 제공하기에 충분한 에너지가 적용되는 것이 중요하다.

일 구현예에 따르면, 열가소성 미소구체는 팽창되고, 예비-팽창된 미소구체로서 첨가되거나, 또는 바람직하게는 셀룰로스계 제품의 제조 공정중에, 예를 들면 열이 적용되는 건조 단계중에, 또는 예를 들면 실린더 히터 또는 라미네이터에서의 분리 공정 단계에서 가열에 의해 팽창되는 미팽창의 열 방식으로 팽창가능한 미소구체로서 첨가된다. 미소구체는 셀룰로스 섬유가 아직 젖어있을 때, 또는 완전히 건조되었거나 거의 완전히 건조되어 있을 때 팽창될 수 있다. 미소구체는 바람직하게는 수성 슬러리의 형태로 첨가되는데, 선택적으로는 스톡(stock)에 공급되는 것이 바람직한 다른 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가되는 열가소성 미소구체의 양은 셀룰로스계 제품의 중량 기준으로, 예를 들면 약 0.01 내지 약 10중량%, 예컨대 약 0.05 내지 약 10중량%, 예를 들면 약 0.1 내지 약 10중량%, 약 0.1 내지 약 5중량%, 또는 약 0.4 내지 약 4중량%일 수 있다.

일 구현예에 따르면, 여기서 지칭되는 열 방식으로 팽창가능한 열가소성 미소구체는 추진제(propellant)를 캡슐화하는 열가소성 폴리머를 포함한다. 추진제는 바람직하게는 열가소성 폴리머 외피(shell)의 연화 온도 이하의 비등점을 가지는 액체이다. 가열되면, 추진제는 내부 압력이 증가되는 동시에, 외피가 연화됨으로써 미소구체의 유의적 팽창이 일어난다. 팽창성 및 예비-팽창된 열가소성 미소구체는 모두 Expancel^®(Akzo Nobel사 제조)이라는 상표로 상업적으로 입수가능하고, 예를 들면 건조 자유 유동 입자, 수성 슬러리, 또는 부분적으로 탈수된 습윤-케익과 같은 다양한 형태로 판매된다. 이러한 것들은 예를 들면 다음과 같은 문헌에 상세히 기재되어 있다: 미국 특허 제3,615,972호, 제3,945,972호, 제4,287,308호, 제5,536,756호, 제6,235,800호, 제6,235,394호, 및 제6,509,384호, 미국 특허출원 공보 2005/0079352, EP 486080 및 EP 1288272, WO 2004/072160, WO 2007/091960 및 WO 2007/091961, 일본 특허공보 1987-286534, 2005-213379 및 2005-272633.

일 구현예에서, 열가소성 미소구체의 열가소성 폴리머 외피는 바람직하게는 불포화 모노머의 중합에 의해 얻어지는 호모- 또는 코-폴리머로 만들어진다. 그러한 모노머는, 예를 들면, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, α-에톡시아크릴로니트릴, 푸마로니트릴 또는 크로토니트릴과 같은 니트릴 함유 모노머; 메틸 아크릴레이트 또는 에틸 아크릴레이트와 같은 아크릴계 에스테르; 메틸 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트 또는 에틸 메타크릴레이트와 같은 메타크릴계 에스테르; 비닐 클로라이드와 같은 비닐 할라이드; 비닐 아세테이트와 같은 비닐 에스테르, 메틸 비닐 에테르 또는 에틸 비닐 에테르 등의 알킬 비닐 에테르와 같은 비닐 에테르, 비닐 피리딘과 같은 다른 비닐 모노머; 비닐리덴 클로라이드와 같은 비닐리덴 할라이드; 스티렌, 할로겐화 스티렌 또는 α-메틸 스티렌과 같은 스티렌; 또는 부타디엔, 이소프렌 및 클로로프렌과 같은 디엔일 수 있다. 전술한 모노머의 임의의 혼합물을 사용할 수도 있다.

일 구현예에 따르면, 열가소성 미소구체의 추진제는 프로판, 부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 네오헥산, 헵탄, 이소헵탄, 옥탄 또는 이소옥탄, 또는 이것들의 혼합물과 같은 탄화수소를 포함한다. 이것들 이외에도, 다른 탄화수소 타입도 사용될 수 있는데, 그 예로는 석유 에테르, 또는 염소화 또는 플루오르화 탄화수소, 예컨대 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드, 디클로로에탄, 디클로로에틸렌, 트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 트리클로로플루오로메탄, 퍼플루오르화 탄화수소 등을 들 수 있다.

일 구현예에 따르면, 본 발명에서 사용하기에 적합한 팽창가능한 열가수송 미소구체는 약 1 내지 약 500㎛, 예를 들면 약 5 내지 약 100㎛, 또는 약 10 내지 약 50㎛의 체적 중간 직경(volume median diameter)을 가진다. 팽창이 시작되는 온도(T_start로 표시됨)는 바람직하게는 약 60 내지 약 150℃, 가장 바람직하게는 약 70 내지 약 100℃이다. 최대 팽창이 도달되는 온도(T_max로 표시됨)는 바람직하게는 약 90 내지 약 180℃, 가장 바람직하게는 약 115 내지 약 150℃이다.

일 구현예에 따르면, 본 발명에서 사용하기에 적합한 예비-팽창된 열가소성 미소구체는 약 10 내지 약 120㎛, 가장 바람직하게는 약 20 내지 약 80㎛의 체적 중간 직경을 가진다. 밀도는 바람직하게는 약 5 내지 약 150g/d㎥, 가장 바람직하게는 약 10 내지 약 100g/d㎥이다. 예비-팽창된 열가소성 미소구체는 그 자체가 상업적으로 입수가능하지만, 예를 들면 그것들을 스톡에 첨가하기 직전에, 팽창되지 않은 팽창가능한 열가소성 미소구체의 열적 온-사이트(on-site) 팽창에 의해 제공할 수도 있으며, 팽창가능한 미소구체가 약 100℃ 미만의 T_start를 가질 경우에 촉진되므로, 스팀이 열 매체로서 이용될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 수성 현탁액에 첨가되는 마이크로피브릴형 다당류:열가소성 미소구체의 중량비는 약 1:100 내지 약 200:1의 범위, 예를 들면 약 1:20 내지 약 40:1 또는 약 1:5 내지 약 20:1 또는 약 1:2 내지 약 10:1 또는 약 1:1 내지 약 8:1 또는 약 2:1 내지 약 5:1이다. 일 구현예에 따르면, 마이크로피브릴형 다당류와 열가소성 미소구체는 임의의 순서로 별도로 첨가된다. 일 구현예에 따르면, 마이크로피브릴형 다당류와 열가소성 미소구체는 프리믹스로서 첨가된다. 일 구현예에 따르면, 상기 프리믹스는 양이온성 다가전해질(polyelectrolyte)과 같은 하나 이상의 다가전해질를 추가로 포함한다.

일 구현예에 따르면, 셀룰로스계 제품은 라미네이트(limate)이다. "라미네이트"라는 용어는 2층 이상의 종이 및/또는 보드를 포함하는 셀룰로스계 제품을 의미한다. 그러나, 라미네이트는 또한, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리비닐 및/또는 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐 알코올(PVOH), 폴리에틸렌 비닐 알코올 코-폴리머, 에틸렌 비닐 아세테이트 코-폴리머 및 셀룰로스 에스테르 등의 다양한 폴리머의 필름을 포함하는, 종이 및/또는 보드 이외의 다른 물질의 추가적 층을, 하나 이상의 층 및/또는 금속성 층, 예를 들면 알루미늄 필름, SiO_x(여기서, 0＜x≤2)-증착된 폴리머 필름, 특허 문헌 US 2006/135676에 추가로 개시되어 있는 실리카-블렌딩된 폴리비닐 알코올(PVOH) 또는 가스에 대한 장벽으로서 기능할 수 있고 물, 스팀, 이산화탄소 및 산소에 대한 투과성이 낮거나 없을 수 있는 금속화 폴리머 필름에 함유할 수 있다. 적합한 산소 장벽의 예는 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), PAN(폴리아크릴로니트릴), 알루미늄, 예를 들면 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 금속화 필름, SiO_x-증착된 필름(여기서, 0＜x≤2), 클레이 컴파운딩된(compounded) 폴리머와 같은 무기 판상의 미네랄 컴파운딩된 폴리머를 포함한다.

일 구현예에 따르면, 상기 라미네이트는 하나 이상의 셀룰로스 층, 하나 이상의 액체 장벽층 및 하나 이상의 가스 장벽층을 포함하는 포장용 라미네이트이고, 상기 종이 또는 판지는, 바람직하게는 적어도 그것의 에지에서, 팽창되거나 팽창되지 않은 팽창가능한 열가소성 미소구체를 포함한다.

일 구현예에 따르면, 상기 셀룰로스계 제품은 3층 종이 또는 판지를 포함하는 액체 포장용 라미네이트이고, 그중 바람직하게는 적어도 중간층은 마이크로피브릴형 다당류 및/또는 열가소성 미소구체를 포함한다.

일 구현예에 따르면, 상기 포장용 라미네이트는 종이 또는 판지 베이스층(들)의 각 측면에 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 액체 장벽층을 포함한다. 액체 장벽층은 물에 대해 투과성을 전혀 또는 별로 나타내지 않는 물질이면 어느 것으로나 만들어질 수 있다. 적합한 물질로는 고밀도 또는 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르, 및 이것들의 물리적 또는 기계적 혼합물인 폴리머가 포함된다. 또한, 에틸렌과 프로필렌의 코폴리머와 같은 코폴리머를 사용할 수도 있다. 액체 장벽층(들)은 다양한 라미네이션 방법 등과 같은 임의의 공지된 방법으로 적용될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 포장용 라미네이트는, 바람직하게는 베이스층과 포장의 내부를 향하도록 되어 있는 액체 비-투과성 층 사이에 가스 장벽층을 추가로 포함할 수 있다. 산소 분자에 대해 전혀 또는 별로 투과성을 나타내지 않는 물질이면 어느 것이나 사용될 수 있다. 그러한 물질의 예로는, 알루미늄 박, 예를 들면 콜로이드 실리카를 포함하는 코팅 조성물에 적용된 실리카 코팅, 및 선택적으로는, 특허 문헌 WO 2006/065196에 기재되어 있는 다양한 첨가제, 또는 플라즈마 증착에 의해 제조되는 것과 같은 금속박이 포함된다. 사용가능한 다른 물질로는, 폴리비닐 알코올 또는 에틸렌과 비닐 알코올의 코폴리머와 같은 폴리머가 포함된다. 가스 장벽층은 다양한 라미네이트 방법 등과 같은 임의의 공지된 방법으로 적용될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 본 발명은, 바람직하게는 적어도 하나의 에지에, 팽창되거나 팽창되지 않은 팽창가능한 열가소성 미소구체를 포함하는 종이 또는 판지의 시트 또는 웹에, 하나 이상의 액체 장벽층 및 하나 이상의 가스 장벽층을 적용하는 단계를 포함하는, 포장용 라미네이트의 제조 방법에 관한 것이다.

일 구현예에 따르면, 셀룰로스계 제품은 종이 또는 판지로 된 하나 이상의 베이스층 및 하나 이상의 액체 장벽층, 및 바람직하게는 하나 이상의 가스 장벽층을 포함하는 포장용 라미네이트로 만들어진 식품 또는 음료 제품용 밀봉된 패키지이며,상기 종이 또는 판지는 바람직하게는 적어도 하나의 에지에, 팽창되거나 팽창되지 않은 팽창가능한 열가소성 미소구체를 포함한다.

일 구현예에 따르면, 단일층 셀룰로스계 제품에 있어서, 평방미터당 그램수는 약 40 내지 약 1500g/㎡, 예를 들면 약 60 내지 약 700g/㎡ 또는 약 80 내지 약 600g/㎡, 예를 들면 약 90 내지 약 500g/㎡ 또는 약 100 내지 약 500g/㎡이다. 밀도는, 바람직하게는 약 100 내지 약 1200kg/㎥, 예를 들면 약 150 내지 약 1000kg/㎥ 또는 약 200 내지 약 800kg/㎥이다.

일 구현예에 따르면, 2층 보드로 된 셀룰로스계 제품에 있어서, 1층당 평방미터당 그램수는 약 25 내지 약 750g/㎡, 예를 들면 약 50 내지 약 400g/㎡, 또는 약 100 내지 약 300g/㎡이다. 2층의 밀도는, 바람직하게는 약 300 내지 약 1200kg/㎥, 가장 바람직하게는 약 400 내지 약 1000kg/㎥ 또는 약 450 내지 약 900kg/㎥이다. 총 평방미터당 그램수는, 바람직하게는 약 50 내지 약 1500g/㎡, 가장 바람직하게는 약 100 내지 약 800g/㎡, 또는 약 200 내지 약 600g/㎡이다. 총 밀도는, 바람직하게는 약 300 내지 약 1200kg/㎥, 가장 바람직하게는 약 400 내지 약 1000kg/㎥ 또는 약 450 내지 약 900kg/㎥이다.

일 구현예에 따르면, 3개 이상의 층으로 된 셀룰로스계 제품에 있어서, 외층은 약 10 내지 약 750g/㎡, 예를 들면 약 20 내지 약 400g/㎡ 또는 약 30 내지 약 200g/㎡의 평방미터당 그램수를 가진다. 상기 외층의 밀도는, 바람직하게는 약 300 내지 약 1200kg/㎥, 가장 바람직하게는 약 400 내지 약 1000kg/㎥ 또는 약 450 내지 약 900kg/㎥이다. 중앙층, 또는 외층이 아닌 층(들)은, 바람직하게는 약 10 내지 약 750g/㎡, 가장 바람직하게는 약 25 내지 약 400g/㎡ 또는 약 50 내지 약 200g/㎡의 평방미터당 그램수를 가진다. 중앙층, 또는 외층이 아닌 층(들)의 밀도는, 바람직하게는 약 10 내지 약 800kg/㎥, 가장 바람직하게는 약 50 내지 약 700kg/㎥ 또는 약 100 내지 약 600kg/㎥이다. 총 평방미터당 그램수는, 바람직하게는 약 30 내지 약 2250g/㎡, 가장 바람직하게는 약 65 내지 약 800g/㎡, 또는 약 110 내지 약 600g/㎡이다. 총 밀도는, 바람직하게는 약 100 내지 약 1000kg/㎥, 가장 바람직하게는 약 200 내지 약 900kg/㎥ 또는 약 400 내지 약 800kg/㎥이다.

일 구현예에 따르면, 셀룰로스계 제품은 각각 액체 및 가스 장벽을 제공하기 위한 분리된 층을 갖지만, 일 구현예에서 액체 장벽층과 가스 장벽층은 액체와 가스를 차단하는 성질을 모두 가진 물질로 된 단일층으로 제공된다.

일 구현예에 따르면, 개별적인 층들을 별도로 하나 또는 여러 개의 웹-형성 유닛에서 형성한 다음, 그것들을 습윤 상태에서 함께 펼쳐놓음으로써 다층형 셀룰로스계 제품을 제조할 수 있다. 본 발명의 다층형 셀룰로스계 제품의 적합한 등급의 예는, 셀룰로스 섬유를 포함하는 3층 내지 7층을 포함하는 것과, 상기 셀룰로스층 중 적어도 하나는 열가소성 미소구체 및 마이크로피브릴형 다당류를 포함하는 것을 포함한다. 3층 이상을 구비한 다층형 셀룰로스계 제품에 있어서, 하나 이상의 중간층은 열가소성 미소구체 및 마이크로피브릴형 다당류를 포함한다.

일 구현예에 따르면, 셀룰로스계 제품의 적어도 하나의 층은 추가의 층에 라미네이션되기 전에 별도의 단계에서 성형 및 프레싱될 수 있다. 프레싱 단계에 이어서, 라미네이트는 건조기 와이어/펠트(felt)가 장착되거나 장착되지 않은 실린더 건조기, 에어 건조기, 금속 벨트 등과 같은 통상적 건조 장치에서 건조될 수 있다. 건조에 이어서, 또는 건조 공정 중에, 라미네이트는 추가의 층으로 코팅될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 수성 현탁액은 설페이트(크라프트) 및 설파이트 펄프, 오르가노솔브(organosolv) 펄프와 같은 화학적 펄프; 재생 섬유; 및/또는 예를 들어 다음을 포함하는 기계적 펄프: 정제기 기계적 펄프(RMP), 가압 정제기 기계적 펄프(PRMP), 전처리 정제기 화학적 알칼리성 과산화물 기계적 펄프(P-RC APMP), 열-기계적 펄프(TMP), 열기계적 화학적 펄프(TMCP), 고온 TMP(HT-TMP), RTS-TMP, 알칼리성 과산화물 펄프(APP), 알칼리성 과산화물 기계적 펄프(APMP), 알칼리성 과산화물 열-기계적 펄프(APTMP), 서모펄프(thermopulp), 쇄목 펄프(GW), 석재 쇄목 펄프(SGW), 압력 쇄목 펄프(PGW), 초고압 쇄목 펄프(PGW-S), 열 쇄목 펄프(TGW), 열방식 석재 쇄목 펄프(TSGW), 화학적-기계적 펄프(CMP), 화학적-정제기-기계적 펄프(CRMP), 화학적-열적-기계적 펄프(CTMP), 고온 CTMP(HT-CTMP), 설파이트-변형 열-기계적 펄프(SMTMP), 리젝트(reject) CTMP(CTMP_R), 쇄목 CTMP(G-CTMP), 준화학적 펄프(SC), 중성 설파이트 준화학적 펄프(NSSC), 고수율 설파이트 펄프(HYS), 바이오메카니컬 펄프(BRMP), OPCO 공정, 폭발 펄프화 공정, Bi-Vis 공정, 희석수 술폰화 공정(DWS), 술폰화 장섬유 공정(SLF), 화학처리된 장섬유 공정(CTLF), 장섬유 CMP 공정(LFCMP), 및 이러한 공정의 변형 및 조합에 따라 제조된 펄프로부터의 셀룰로스 섬유를 함유한다. 상기 펄프는 표백되거나 표백되지 않은 펄프일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 수성 현탁액은 기계적, 재생 및/또는 크라프트 펄프를 함유한다.

셀룰로스 섬유는 경질 목재, 연질 목재 종, 및/또는 목재 이외의 것으로부터 유래될 수 있다. 경질 목재와 연질 목재의 예는, 자작나무, 너도밤나무, 유러피언 아스펜과 같은 사시나무, 오리나무, 유칼립투스, 단풍나무, 아카시아, 혼합 열대성 경질 목재, 미송과 같은 소나무, 전나무, 솔송나무, 블랙 스프루스 또는 노르웨이 스프루스와 같은 가문비나무, 및 이것들의 혼합물을 포함한다. 목재 이외의 원재료는 예를 들면 곡식 수확물의 짚, 밀짚 갈대 카나이라풀, 갈대, 아마, 대마, 양마, 황마, 모시, 종자, 사이잘, 마닐라삼, 코이어, 대나무, 버개스 또는 이것들의 조합으로부터 제공될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 수성 현탁액의 셀룰로스 섬유는 경질 목재 및/또는 연질 목재 종으로부터 유래된다.

일 구현예에 따르면, 셀룰로스계 제품의 하나 이상의 외층은 본 명세서에 개시된 임의의 방법 또는 화학적 펄프를 얻기 위한 다른 통상적 방법에 따라 얻어지는 화학적 펄프로부터 제조된다. 상기 펄프는 표백되거나 표백되지 않을 수 있다.

일 구현예에 따르면, 액체 포장용 보드와 같은 보드인 3개 이상의 층을 포함하는 라미네이트가 형성됨으로써, 마이크로피브릴형 다당류와 선택적으로 열가소성 미소구체를 포함하는 수성 현탁액으로부터 형성된 내층 및 상기 내층의 각 측면에 결합된 추가적 층들을 직접 또는 간접적으로 결합시킴으로써 제품이 얻어지고, 상기 추가적 층들은 마이크로피브릴형 다당류와 선택적으로 열가소성 미소구체를 포함하거나 포함하지 않고 수성 현탁액으로부터 제조된다.

장벽층과 같은 추가적 층들은 정의된 바와 같은 외층 상에 형성되어 결합될 수 있다. 상기 층들 중 어느 것이나, 예를 들면, 라미네이트의 인쇄성(printability)을 향상시키기 위해 코팅될 수도 있다. 일 구현예에 따르면, 임의의 코팅층 또는 비코팅층이 플라스틱 또는 폴리머 층으로 코팅될 수 있다. 그러한 코팅은 액체 투과를 더욱 감소시킬 수 있고, 제품의 열-밀봉성을 향상시킬 수 있다.

일 구현예에 따르면, 라미네이트의 적어도 하나의 층은 본 명세서에 개시된 임의의 방법, 또는 펄프를 얻기 위한 통상적 방법에 따라 목재 또는 목재 이외의 펄프로부터 얻어지는 기계적 및/또는 화학적 펄프로부터 제조된다. 일 구현예에 따르면, 상기 층은 펄프의 총중량 기준으로 40중량% 이상, 예를 들면 약 50중량% 이상, 약 60중량% 이상, 또는 약 75중량% 이상의 기계적 펄프로부터 제조된다. 상기 펄프는 표백되거나 표백되지 않을 수 있다.

일 구현예에 따르면, 수성 현탁액은 약 0.01 내지 약 50중량%, 예를 들면 약 0.1 내지 약 25중량%, 또는 약 0.1 내지 약 10중량%의 양으로 셀룰로스 섬유의 농도를 가진다.

일 구현예에 따르면, 상기 수성 현탁액은, 예를 들면, 카올린, 클레이, 이산화티타늄, 석고, 탈크 및 초크, 미분된 대리석, 미분된 탄산칼슘 및 침전된 탄산칼슘과 같은 천연 및 합성 탄산칼슘과 같은 통상적 형태의 무기 충전재를 함유한다. 상기 수성 현탁액은 또한 배수(drainage) 및 잔류(retention) 화학물질, 건조 강화제(dry strength agent), 사이징제, 예를 들면 로진, 케텐 다이머, 케텐 멀티머, 알케닐 숙신산 무수물 등을 기재로 하는 것과 같은 통상적 형태의 제조용 첨가제를 함유할 수 있다.

셀룰로스계 제품은 탈수 공정 전에 스톡에 첨가되는 습윤 강화제(wet strength agent)를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 습윤 강화제는, 폴리아민 에피할로히드린, 폴리아미드 에피할로히드린, 폴라이미노아미드 에피할로히드린, 우레아/포름알데히드, 우레아/멜라민/포름알데히드, 페놀/포름알데히드, 폴리아크릴 아미드/글리옥살 축합체, 폴리비닐 아민, 폴리우레탄, 폴리이소시아네이트, 및 이것들의 혼합물의 수지를 포함하고, 이것들 중 폴리아미노아미드 에피클로로히드린(PAAE)이 특히 바람직하다.

일 구현예에 따르면, 습윤 및 건조 강화제는 셀룰로스계 제품 1톤당 약 0.1 내지 약 30kg, 예를 들면 펄프 1톤당 약 0.5 내지 약 10kg의 양으로 첨가될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 사이징제(들)는 셀룰로스계 제품 1톤당 약 0.1 내지 약 10kg, 예를 들면 약 0.5 내지 약 4kg의 양으로 첨가될 수 있다. 추가적 종이 화학물질은 통상적인 방식과 양으로 수성 현탁액에 첨가될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 본 발명은 목재 함유 종이 또는 보드 및/또는 재생 섬유를 기재로 하는 종이 또는 보드, 여러 가지 형태의 서적 및 신문용 종이를 제조하는 제지기, 및/또는 비-목재 함유 인쇄 및 필기용 종이를 제조하는 기계에 적용된다.

일 구현예에 따르면, 본 발명은 또한, 본 명세서에 개시된 마이크로피브릴형 다당류와 열가소성 미소구체를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 일 구현예에 따르면, 상기 조성물은 수성이다. 일 구현예에 따르면, 상기 조성물에 있어서 마이크로피브릴형 다당류:열가소성 미소구체의 중량비는 약 1:100 내지 약 200:1, 예를 들면 약 1:20 내지 약 40:1 또는 약 1:5 내지 약 20:1 또는 약 1:2 내지 약 10:1 또는 약 1:1 내지 약 8:1 또는 약 2:1 내지 약 5:1의 범위이다.

일 구현예에 따르면, 본 발명은 또한 셀룰로스계 제품의 제조에서 상기 조성물을 이용하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 본 명세서에 기재된 방법에 의해 얻을 수 있는 셀룰로스계 제품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 마이크로피브릴형 다당류와 열가소성 미소구체를 포함하는 셀룰로스계 제품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 마이크로피브릴형 다당류를 포함하는 단일층 셀룰로스계 제품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 마이크로피브릴형 다당류 및 선택적으로 열가소성 미소구체를 포함하는 단일층 셀룰로스계 제품에 관한 것이다.

일 구현예에 따르면, 상기 셀룰로스계 제품에 있어서 마이크로피브릴형 다당류:열가소성 미소구체의 중량비는 약 1:100 내지 약 200:1, 예를 들면 약 1:20 내지 약 40:1 또는 약 1:5 내지 약 20:1 또는 약 1:2 내지 약 10:1 또는 약 1:1 내지 약 8:1 또는 약 2:1 내지 약 5:1의 범위이다.

일 구현예에 따르면, 상기 조성물은 양이온성 전해질과 같은 전해질을 포함한다.

일 구현예에 따르면, 상기 셀룰로스계 제품은 그것의 성질 중 임의의 성질을 포함하여, 본 발명에서 얻어지는 임의의 것일 수 있다. 예를 들면, 평방미터당 그램수는 본 명세서에 기재된 범위 이내일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 셀룰로스계 제품은 본 발명에서 개시되는 임의의 펄프, 특히 기계적 펄프, 재생 펄프 및/또는 크라프트 펄프를 포함할 수 있다.

본 발명은 또한, 셀룰로스계 제품의 용도, 예를 들면 액체 포장용 보드, 접이식 박스 보드, 또는 라이너에 관한 것이다. 일 구현예에 따르면, 상기 제품은 포장용 라미네이트의 형태로 사용되고, 이것은 액체, 식품 또는 비-식품 제품용 밀봉된 포장물의 제조에 사용될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 본 발명은, 포장용 라미네이트로부터 용기를 형성하는 단계, 식품 또는 음료 제품으로 상기 용기를 충전하는 단계, 및 상기 용기를 밀봉하는 단계를 포함하는, 밀봉된 포장품을 제조하기 위한 셀룰로스계 제품의 용도에 관한 것으로, 상기 포장용 라미네이트는 하나 이상의 종이 또는 판지의 베이스 층 및 하나 이상의 액체 장벽층, 및 바람직하게는 하나 이상의 가스 장벽층을 포함하고, 상기 종이 또는 판지는, 바람직하게는 하나 이상의 에지에서, 팽창되거나 팽창되지 않은 팽창가능한 열가소성 미소구체를 포함한다.

일 구현예에서, 상기 셀룰로스계 제품은, 포장이 충전되고 밀봉된 후 열처리가 필요 없는 식품의 포장에 사용된다. 일반적으로 그러한 포장은 우유, 주스, 기타 청량 음료와 같은 음료, 비누, 및 토마토 제품용으로 사용된다.

또 다른 구현예에서, 상기 셀룰로스계 제품은 내용물의 보존 수명을 연장하기 위해 충전되고 밀봉된 포장물이 열처리되는 식품 또는 음료용으로 사용된다. 그러한 포장은 모든 종류의 식품류, 특히 전통적으로 깡통에 담겨지는 것들에 사용될 수 있고, 여기서는 레토르트형 포장(retortable package)이라 지칭되고, 따라서 그러한 물질은 레토르트형 포장용 라미네이트 또는 레토르트형 보드라 지칭된다. 얻고자 하는 레토르트형 포장용 라미네이트의 성질은, 예를 들면 약 110℃ 내지 약 150℃에서 약 30분 내지 약 3시간의 시간과 같은, 고온과 고압에서 포화 스팀에 의한 처리를 견디는 능력을 포함한다.

본 발명은 이상과 같이 설명되었지만, 본 발명은 여러 가지 방식으로 변동될 수 있음은 명백할 것이다. 이하의 실시예는 기재된 본 발명이 그 범위를 제한하지 않고 어떻게 실행될 수 있는지를 더 상세히 설명할 것이다.

본 발명에 의하면, 형성되는 셀룰로스 시트의 평방미터당 그램수가 감소되도록 상대적으로 적은 양의 셀룰로스계 물질을 사용하면서, 인장 강도와 같은 강도를 포함하는 성질들을 실질적으로 유지 및/또는 증가시키는 셀룰로스계 제품의 제조 방법이 제공된다. 또한, 벤딩 내성을 실질적으로 유지하거나 증가시킬 수 있는 동시에, 인장 강도, Z-강도 등을 포함하는 셀룰로스계 제품의 하나 이상의 성질이 향상되거나 실질적으로 유지되는, 셀룰로스계 제품이 제공된다.

이하의 실시예에서, 모든 부 및 퍼센트는 달리 언급되지 않는 한 중량부 및 중량%를 의미한다.

실시예 1

A) 동적 시트 성형기(dynamic sheet former)(스웨덴 Fibertech AB사 제조의 Formette Dynamic)를 사용하여 Timstors 테스트 라이너(Shopper Riegler 47)로부터 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡인 단일층 셀룰로스계 제품(A1)을 제조했다. 동적 시트 성형기에서, 횡단 노즐을 통해 혼합 용기(mixing chest)로부터 스톡(펄프 농도: 0.5%, 전도도 2000㎛/s, pH 7)을 회전 드럼 내로 와이어의 상부에 수막(water film) 상에 펌핑하고, 스톡을 배출하여 시트를 성형함으로써 종이 시트를 형성했다. 펌핑 및 시트 성형 이전에 현탁액에 첨가된 화학물질의 양과 첨가 시간(단위: 초)은 다음과 같았다:

표 1

탈수 시간은 90초였다. 종이 시트를 롤 프레스에서 3bar의 압력으로 프레싱한 후, 평면형 건조기에서 105℃로 16분간 유지시켜 건조했다.

B) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡이지만, 각각 2% 및 5%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 PC155(음이온성 감자 전분)(B1-B2)를 첨가하여 단일층 종이 제품을 A)에서 제조했다.

C) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡이지만, 2%, 5% 및 10%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(스웨덴 Sodra Cell AB사 제조의 미표백 크라프트 펄프로부터 제조됨)(C1-C3)를 첨가하여 단일층 종이 제품을 A)에서 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 다음과 같았다: 섬유 길이: 0.29mm(Kajaani FS-100 섬유 크기 분석기), 비표면적 5g/㎡(Micrometrics ASAP 2010 기기를 사용한 BET법), 점도: 808mpas, 안정성: 100%(0.5% 펄프 현탁액의 침강도: 수분 유지 값(WRV): 4.0(g/g)(SCAN-C 62:00).

공정 A), B) 및 C)에 따라 제조된 단일층 셀룰로스계 제품에 대해 평방미터당 그램수, 밀도, 인장 강도, 파열 강도(burst strength), Z-강도, 기하학적 벤딩 내성 및 다공도를 분석했다(표 2 참조).

표 2

실시예 2

A) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡인 단일층 셀룰로스계 제품(A1)을, 동적 시트 성형기(스웨덴 Fibertech AB사 제조의 Formette Dynamic)를 사용하여 Sodra Cell AB사 제조의 CTMP-펄프(CSF 400)로부터 제조했다. 실시예 1에서와 동일한 방법으로 종이 시트를 형성했지만, 펄프 전도도는 1500㎛/s였다. 펌핑 및 시트 성형 이전에 현탁액에 첨가된 화학물질의 양(셀룰로스계 제품의 중량 기준으로) 및 첨가 시간(단위; 초)은 실시예 1과 같았다. 실시예 1에서와 동일하게 시트를 배출, 프레싱 및 건조했다.

B) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡이지만, 각각 2% 및 5%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 PC155(음이온성 감자 전분)(B1-B2)를 첨가하여 단일층 종이 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다.

C) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡이지만, 2%, 5% 및 10%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(Iggesund로부터의 완전 표백된 자작나무 크라프트 펄프로부터 제조됨)(C1-C3)를 첨가하여 단일층 종이 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 다음과 같았다: 섬유 길이: 0.37mm(L&W 섬유 테스터), 안정성: 94%(0.5% 펄프 현탁액의 침강도: 수분 유지 값(WRV): 6.8(g/g)(SCAN-C 62:00).

공정 A), B) 및 C)에 따라 제조된 단일층 셀룰로스계 제품에 대해 평방미터당 그램수, 밀도, 인장 강도, 파열 강도, Z-강도, 기하학적 벤딩 내성 및 다공도를 분석했다(표 3 참조).

표 3

실시예 3

A) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡인 단일층 셀룰로스계 제품(A1)을, 동적 시트 성형기(스웨덴 Fibertech AB사 제조의 Formette Dynamic)를 사용하여 Timsfors 테스트 라이너로부터, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 종이 시트를 형성했지만, 화학물질은 첨가되지 않았다. 실시예 1에서와 동일하게 종이 시트를 배출, 프레싱 및 건조했다.

B) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡이지만, 2%, 5% 및 10%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(스웨덴 Sodra Cell AB사 제조의 미표백 크라프트 펄프로부터 제조됨)(B1-B3)를 첨가하여 단일층 종이 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 다음과 같았다: 섬유 길이: 0.29mm(Kajaani FS-100 섬유 크기 분석기), 비표면적 5g/㎡(Micrometrics ASAP 2010 기기를 사용한 BET법), 점도: 808mpas, 안정성: 100%(0.5% 펄프 현탁액의 침강도: 수분 유지 값(WRV): 4.0(g/g)(SCAN-C 62:00).

공정 A), B) 및 C)에 따라 제조된 종이 제품에 대해 평방미터당 그램수, 밀도, 인장 강도, 파열 강도, Z-강도, 기하학적 벤딩 내성 및 다공도를 분석했다(표 4 참조).

표 4

실시예 4

A) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡인 단일층 셀룰로스계 제품(A1)을, 동적 시트 성형기(스웨덴 Fibertech AB사 제조의 Formette Dynamic)를 사용하여 Sodra Cell AB사 제조의 CTMP-펄프(CSF 400)로부터, 화학물질은 첨가하지 않고 실시예 1과 동일한 방법으로 종이 시트를 형성했다. 실시예 1에서와 동일하게 종이 시트를 배출, 프레싱 및 건조했다.

B) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡이지만, 2%, 5% 및 10%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(Iggesund로부터의 완전 표백된 자작나무 크라프트 펄프로부터 제조됨)(B1-B3)를 첨가하여 단일층 종이 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 다음과 같았다: 섬유 길이: 0.37mm(L&W 섬유 테스터), 안정성: 94%(0.5% 펄프 현탁액의 침강도: 수분 유지 값(WRV): 6.8(g/g)(SCAN-C 62:00).

공정 A) 및 B)에 따라 제조된 단일층 셀룰로스계 제품에 대해 평방미터당 그램수, 밀도, 인장 강도, 파열 강도, Z-강도, 기하학적 벤딩 내성 및 다공도를 분석했다(표 5 참조).

표 5

실시예 5

A) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡인 단일층 셀룰로스계 제품(A1)을, 동적 시트 성형기(스웨덴 Fibertech AB사 제조의 Formette Dynamic)를 사용하여 Timsfors 테스트 라이너(Shopper Riegler 47)로부터 제조했다. 동적 시트 성형기에서, 횡단 노즐을 통해 혼합 용기로부터 스톡(펄프 농도: 0.5%, 전도도 2000㎛/s, pH 7)을 회전 드럼 내로 와이어의 상부에 수막 상에 펌핑하고, 스톡을 배출하여 시트를 성형하여 시트를 형성하고, 시트를 프레싱 및 건조함으로써 종이 시트를 형성했다. 펌핑 및 시트 성형 이전에 현탁액에 첨가된 화학물질의 양과 첨가 시간(단위: 초)은 다음과 같았다:

표 6

탈수 시간은 90초였다. 종이 시트를 평면 프레스에서 4.85bar의 압력으로 7분간 프레싱한 후, 120℃에서 포토(photo) 건조기(Japo 자동 글레이징 건조기)로 건조했다.

B) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡이지만, 각각 1% 및 2%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 820 SL 80(B1-B2)을 첨가하여 단일층 셀룰로스계 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다.

C) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡이지만, 1%의 820 SL 80을, 5%, 10% 및 15%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(스웨덴 Sodra Cell AB사 제조의 미표백 크라프트 펄프로부터 제조됨)(C1-C3)와 예비 혼합하여 단일층 셀룰로스계 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 다음과 같았다: 섬유 길이: 0.29mm(Kajaani FS-100 섬유 크기 분석기), 비표면적 5g/㎡(Micrometrics ASAP 2010 기기를 사용한 BET법), 점도: 808mpas, 안정성: 100%(0.5% 펄프 현탁액의 침강도: 수분 유지 값(WRV): 4.0(g/g)(SCAN-C 62:00).

D) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡이지만, 2%의 820 SL 80을, 5%, 10% 및 15%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(스웨덴 Sodra Cell AB사 제조의 미표백 크라프트 펄프로부터 제조됨)(D1-D3)와 예비 혼합하여 단일층 셀룰로스계 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 C)의 경우와 같았다.

E) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡이지만, 10%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(스웨덴 Sodra Cell AB사 제조의 미표백 크라프트 펄프로부터 제조됨)(E1-E2)를 첨가하여 단일층 셀룰로스계 제품을 B)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 C)의 경우와 같았다.

공정 A), B), C), D) 및 E)에 따라 제조된 단일층 셀룰로스계 제품에 대해 평방미터당 그램수, 밀도, 인장 강도, 파열 강도, Z-강도, 기하학적 벤딩 내성, 에지 윅(edge wick) 및 다공도를 분석했다(표 7a 및 7b 참조).

표 7a

표 7b

실시예 6

A) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡인 단일층 셀룰로스계 제품(A1)을, 동적 시트 성형기(스웨덴 Fibertech AB사 제조의 Formette Dynamic)를 사용하여 M-real로부터의 경질 목재 CTMP-펄프(CSF 465)로부터 제조했다. 동적 시트 성형기에서, 횡단 노즐을 통해 혼합 용기로부터 스톡(펄프 농도: 0.5%, 전도도 1500㎛/s, pH 7)을 회전 드럼 내로 와이어의 상부에 수막 상에 펌핑하고, 스톡을 배출하여 시트를 성형하여 시트를 형성하고, 시트를 프레싱 및 건조함으로써 종이 시트를 형성했다. 펌핑 및 시트 성형 이전에 현탁액에 첨가된 화학물질의 양과 첨가 시간(단위: 초)은 다음과 같았다:

표 8

탈수 시간은 90초였다. 종이 시트를 평면 프레스에서 4.85bar의 압력으로 7분간 프레싱한 후, 120℃에서 포토 건조기(Japo 자동 글레이징 건조기)로 건조했다.

C) 평방미터당 그램수가 약 170g/㎡이지만, 1%의 820 SL 80을, 5%, 10% 및 15%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(포르투갈로부터의 ECF-표백된 유칼립투스 글로불루스 크라프트 펄프로부터 제조됨)(C1-C3)와 예비 혼합하여 단일층 셀룰로스계 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 다음과 같았다: 섬유 길이: 0.41mm(L&W 섬유 테스터), 안정성: 94%(0.5% 펄프 현탁액의 침강도: 수분 유지 값(WRV): 6.8(g/g).

공정 A), B), C), D) 및 E)에 따라 제조된 단일층 셀룰로스계 제품에 대해 평방미터당 그램수, 밀도, 인장 강도, 파열 강도, Z-강도, 기하학적 벤딩 내성, 에지 윅 및 다공도를 분석했다(표 9a 및 9b 참조).

표 9a

표 9b

실시예 7

A) 평방미터당 그램수가 약 100, 150, 190, 230 및 280g/㎡인 단일층 셀룰로스계 제품(A1-a5)을, 동적 시트 성형기(스웨덴 Fibertech AB사 제조의 Formette Dynamic)를 사용하여 Oestrand(CSF 500)로부터의 연질 목재 CTMP-펄프로부터 제조했다. 동적 시트 성형기에서, 횡단 노즐을 통해 혼합 용기로부터 스톡(펄프 농도: 0.5%, 전도도 1500㎛/s, pH 7)을 회전 드럼 내로 와이어의 상부에 수막 상에 펌핑하고, 스톡을 배출하여 시트를 성형하여 시트를 형성하고, 시트를 프레싱 및 건조함으로써 종이 시트를 형성했다. 펌핑 및 시트 성형 이전에 현탁액에 첨가된 화학물질의 양과 첨가 시간(단위: 초)은 다음과 같았다:

표 10

B) 평방미터당 그램수가 약 100, 150 및 190g/㎡이지만, 2%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 820 SL 80(B1-B3)을 첨가하여 단일층 셀룰로스계 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다.

C) 평방미터당 그램수가 약 100, 150 및 190g/㎡이지만, 5%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(포르투갈로부터의 ECF-표백된 유칼립투스 글로불루스 크라프트 펄프로부터 제조됨)(C1-C3)를 첨가하여 단일층 셀룰로스계 제품을 B)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 다음과 같았다: 섬유 길이: 0.41mm(L&W 섬유 테스터), 안정성: 94%(0.5% 펄프 현탁액의 침강도: 수분 유지 값(WRV): 6.8(g/g).

D) 평방미터당 그램수가 약 100, 150 및 190g/㎡이지만, 10%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(포르투갈로부터의 ECF-표백된 유칼립투스 글로불루스 크라프트 펄프로부터 제조됨)(D1-D3)를 첨가하여 단일층 셀룰로스계 제품을 B)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 C)의 경우와 같았다.

E) 평방미터당 그램수가 약 100, 150 및 190g/㎡이지만, 5%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(포르투갈로부터의 ECF-표백된 유칼립투스 글로불루스 크라프트 펄프로부터 제조됨)(E1-E3)를 첨가하여 단일층 셀룰로스계 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 C)의 경우와 같았다.

F) 평방미터당 그램수가 약 100, 150 및 190g/㎡이지만, 10%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(포르투갈로부터의 ECF-표백된 유칼립투스 글로불루스 크라프트 펄프로부터 제조됨)(F1-F3)를 첨가하여 단일층 셀룰로스계 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 C)의 경우와 같았다.

G) 평방미터당 그램수가 약 150g/㎡이지만, 3%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 820 SL 80(G1)을 첨가하여 단일층 셀룰로스계 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다.

H) 평방미터당 그램수가 약 150g/㎡이지만, 10%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(포르투갈로부터의 ECF-표백된 유칼립투스 글로불루스 크라프트 펄프로부터 제조됨)(H1)를 첨가하여 단일층 셀룰로스계 제품을 G)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 C)의 경우와 같았다.

I) 평방미터당 그램수가 약 150g/㎡이지만, 15%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(포르투갈로부터의 ECF-표백된 유칼립투스 글로불루스 크라프트 펄프로부터 제조됨)(I1)를 첨가하여 단일층 셀룰로스계 제품을 G)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 C)의 경우와 같았다.

J) 평방미터당 그램수가 약 150g/㎡이지만, 15%(셀룰로스계 제품의 중량 기준)의 마이크로피브릴형 셀룰로스(포르투갈로부터의 ECF-표백된 유칼립투스 글로불루스 크라프트 펄프로부터 제조됨)(J1)를 첨가하여 단일층 셀룰로스계 제품을 A)와 동일한 방법으로 제조했다. 상기 마이크로피브릴형 셀룰로스의 특성은 C)의 경우와 같았다.

공정 A), B), C), D), E), F), G), H), I), 및 J)에 따라 제조된 단일층 셀룰로스계 제품에 대해 평방미터당 그램수, 밀도, 인장 강도, 파열 강도, Z-강도, 기하학적 벤딩 내성 및 다공도를 분석했다(표 11a-11d 참조).

표 11a

표 11b

표 11c

표 11d

Claims

(i) 셀룰로스 섬유의 수성 현탁액을 제공하는 단계, (ii) 마이크로피브릴형 다당류(microfibrillar polysaccharide)를 첨가하는 단계, (ⅲ) 열가소성 미소구체(microsphere)를 첨가하는 단계, 및 (iv) 상기 현탁액을 탈수하고 셀룰로스계 제품을 형성하는 단계를 포함하는, 셀룰로스계 제품의 제조 방법.
(i) 셀룰로스 섬유의 수성 현탁액을 제공하는 단계, (ii) 연질 목재 및/또는 경질 목재로부터 유래된 마이크로피브릴형 다당류 및 선택적으로 열가소성 미소구체를 상기 현탁액에 첨가하는 단계, 및 (ⅲ) 상기 현탁액을 탈수하고 셀룰로스계 제품을 형성하는 단계를 포함하는, 단일층 셀룰로스계 제품의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 마이크로피브릴형 다당류:상기 열가소성 미소구체의 중량비가 약 1:100 내지 약 200:1의 범위인, 셀룰로스계 제품의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로피브릴형 다당류가 상기 셀룰로스계 제품의 중량 기준으로 약 0.1 내지 약 50중량%의 양으로 첨가되는, 셀룰로스계 제품의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로피브릴형 다당류가 마이크로피브릴형 셀룰로스인, 셀룰로스계 제품의 제조 방법.
제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로피브릴형 셀룰로스가 경질 목재 및/또는 연질 목재로부터 유래된, 셀룰로스계 제품의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열가소성 미소구체가 상기 셀룰로스계 제품의 중량 기준으로 약 0.01 내지 약 10중량%의 양으로 첨가되는, 셀룰로스계 제품의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셀룰로스계 제품이 판지(paperboard)인, 셀룰로스계 제품의 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현탁액이 기계적 펄프, 재생 펄프, 및/또는 크라프트(kraft) 펄프를 포함하는, 셀룰로스계 제품의 제조 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셀룰로스계 제품이 단일층 보드인, 셀룰로스계 제품의 제조 방법.
제1항 또는 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로피브릴형 다당류 및 상기 열가소성 미소구체가 프리믹스(premix)로서 첨가되는, 셀룰로스계 제품의 제조 방법.
마이크로피브릴형 다당류 및 열가소성 미소구체를 포함하는 조성물.
제12항에 있어서,
상기 조성물이 수성인, 조성물.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 마이크로피브릴형 다당류:상기 열가소성 미소구체의 중량비가 약 1:100 내지 약 200:1의 범위인, 조성물.
셀룰로스계 제품의 제조에 사용되는, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에 의해 얻을 수 있는 셀룰로스계 제품.
마이크로피브릴형 다당류 및 열가소성 미소구체를 포함하는 셀룰로스계 제품.
연질 목재 및/또는 경질 목재로부터 유래된 마이크로피브릴형 다당류를 포함하는 단일층 셀룰로스계 제품.
제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 제품이 보드 또는 판지인, 셀룰로스계 제품.
제16항, 제17항 또는 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셀룰로스계 제품이 단일층 제품인, 셀룰로스계 제품.
제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
약 90 내지 약 500g/㎡의 평방미터당 그램수(grammage)를 가지는, 셀룰로스계 제품.
제16항, 제17항, 제19항 또는 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로피브릴형 다당류가 연질 목재 및/또는 경질 목재로부터 유래된, 셀룰로스계 제품.
제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셀룰로스계 제품이 기계적 펄프, 재생 펄프, 및/또는 크라프트 펄프를 함유하는, 셀룰로스계 제품.
제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로피브릴형 다당류를, 상기 셀룰로스계 제품의 중량 기준으로 약 0.1 내지 약 50중량%의 양으로 함유하는, 셀룰로스계 제품.
제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열가소성 미소구체를, 상기 셀룰로스계 제품의 중량 기준으로 약 0.01 내지 약 10중량%의 양으로 함유하는, 셀룰로스계 제품.
액체 포장용 보드, 접이식 박스 보드, 또는 라이너로서 사용되는, 제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 셀룰로스계 제품의 용도.