The adsorption thermodynamic properties of polyamidoamine-epichlorohydrin(PAE) polymer were investigated in an attempt to evaluate the paper-making fiber dispersion stability influenced by a coagulant site-blocking impact. The polymer adsorption experiments were conducted in a stirred jar containing an aqueous fibrous suspension and evaluated in terms of Langmuir and Freundlich adsorption parameters. The zeta potential and the adsorbed amounts of PAE polymer on fiber were measured by using a streaming potential measurement and a polyelectrolytic PCD titration, respectively. Laboratory handsheet test was conducted to examine the effect of coagulant pretreatment on the stock disperison stability, in which three different types of coagulant including polyaluminum chloride(PAC), poly-dimethyldiallyl ammonium chloride(poly-DADMAC) and polyamine-epichlorohydrin were employed. The zeta potential of a stock, being varied significantly depending upon the addition of PAE polymer, showed initially a sharp increase and later an exponential decay as a function of time. The PAE adsorption exhibited a pseudo-Langmuir adsorption behavior at 20℃, whereas its Freundlich power(v) increawed in a proportional way at an elevated temperature. With the train numbers of 7 to 8, the length of the extended loop of PAE was determined as 215㎚ at 20℃ and increased at a rate of 9% at every 10℃ rise in temperature. The PAE adsorption was proven to be an exothermic physisorption with an adsorption enthalpy of -27 to -29kJ/㏖. The coagulant addition presumable influenced the conformation of PAE polymer to be extended into the liquid phase and potentially led to the steric hindrance effect among adjacent fibers. About an 8% increase in the sheet uniformity and about a 3% gain in the retention rate could be achieved with the coagulant pretreatment in handsheet experiments. The conclusion was strongly supported by the results obtained from the papermachine trial conducted at one of the domestic paper mills.

본 연구는 습부 지료내 polyamidoamine-epichlorohydrin (PAE) 고분자의 흡착에 대한 열역학적 특성과 계면-동전위적 성향을 분석하고 응결제의 흡착자리 억제 효과가 고분자 흡착 및 지료 분산성에 미치는 영향을 구명하기 위해 수행되었다. 교반식 용기내에 섬유 현탁액을 담아 고분자 흡착 실험을 수행하였고 PAE 고분자 흡착에 대한 Langmuir식 및 Freundlich식의 등온 흡착 상수를 결정하였다. 지료의 제타전위와 고분자 흡착량 측정을 위해 흐름 전위 차계와 PCD적정계를 각각 사용하였다. 또한, 응결제인 polyaluminum choride (PAC), poly-dimethyldiallyl ammonium chloride (poly-DADMAC) 및 polyamine-epichlorohydrin을 각각 자료에 전처리하고 수초지를 제조하여 지료 분산 안정성을 측정하였다. 지료내에서의 PAE 고분자 내첨은 초기에 제타전위를 크게 상승시키고 전위를 반전시키지만 시간의 경과와 함께 현저한 감쇄현상을 나타내었다. PAE 고분자는 저온에서 pseudo-Langmuir 흡착 거동을 보여주었으나 온도가 증가하면서 Freundlich 시수항인 v값이 점차 높아지는 결과를 나타내었다. PAE 고분자에 대한 Gibbs 흡착 자유에너지로부터 산출한 트레인 수(N_(seg))는 상온에서 약 7~8로 나타났으며 온도가 증가하면서 감소하였고 고분자 고리의 노출반경은 약 215 nm로서 온도 10 ℃ 상승에 대해 약 9%씩 증가하였다. PAE 고분자의 흡착 엔탈피는 -27~29 kJ/mol로서 저에너지 물리흡착임이 구명되었다. Polyaluminum chloride (PAC)를 전처리한 지료는 PAC 전처리 수준이 증가함에 따라 최대 포화-흡착량, 흡착 엔트로피 및 트레인 수가 감소하였고, PAE 내첨 수초지 실험에서 응결제 전처리에 의해 보류효과가 약 3% 증가하였으며, 섬유 분산성은 약 8%까지 증가하였는데 이는 생산 공장 적용 실험 결과(8.6% 증가)와 일치하였다.