JP2005509073A - 加工デンプン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

デンプン製品を生成するために使用される方法を提供する。該方法は本質的に、デンプンと、ポリアクリルアミドと、多価カチオンとを含むか、又はこれらから構成される組成物を加熱する工程を含む。デンプンとポリアクリルアミドとの重量比は、約２：１より大きい。該方法は、加熱した組成物を生成するために本質的にデンプンとポリアクリルアミドとを含むか、又は両者から構成される組成物を加熱する工程と、それに続く、加熱した組成物と多価カチオンとを接触させる工程とを含む。ポリアクリルアミドがカチオン性ポリアクリルアミド又は非イオン性ポリアクリルアミドである場合は７．０以上のｐＨにて加熱が実施され、そして、デンプンがカチオン化デンプンであるとともにポリアクリルアミドが両性ポリアクリルアミド又はアニオン性ポリアクリルアミドである場合は該加熱は７５％未満のカチオン化デンプンを中和する。

Description

本発明は、デンプン組成物を生成するための方法、該デンプン組成物からなる完成紙料、製紙において歩留向上剤（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ａｉｄ）としてデンプン組成物を使用するための方法、及び水性分散物から固形成分を除去する目的にて清澄補助剤としてデンプン組成物を使用するための方法に関する。

紙製品は、本質的にセルロース繊維及び無機填料から構成される紙匹（ｗｅｂ）の形成及び脱水に伴って生ずる。紙匹は、セルロース繊維及び無機填料を含む水性懸濁物を、ワイヤ又はネット上に広げることにより形成され、その後、水を除去することにより、繊維状紙匹又はシートが形成される。水性懸濁物は、当業者間では「完成紙料（ｐａｐｅｒ ｆｕｒｎｉｓｈ）」として参照され、除去されるべき水は、「白水」として参照される。

紙匹が形成される場合に、白水とともに除去される微小セルロース繊維及び填料粒子の割合を低減するための種々の方法が当該技術分野において長く模索されてきた。このことは、材料の損失を意味するのみならず、装置の操作の効率を低減させる「アニオントラッシュ」として周知である白水中における材料の蓄積にも寄与する。従って、微粒子の歩留性の改善は水の除去を容易にするのみならず、製紙工程における収率及び生産性をも改善する。

微粒子の歩留及びウェットエンドの濾水（ｄｒａｉｎａｇｅ）を改善するために、多くの添加剤がこれまでに提案されてきた。カチオン化デンプン、特に、比較的高価なカチオン化馬鈴薯デンプン及びワクシーメイズスターチ（ｗａｘｙ ｍａｉｚｅ ｓｔａｒｃｈ）は、この目的に対してしばしば使用されている。より安価であるカチオン化コーンスターチはこれまでにも使用されてきたが、概して、適切な微粒子の歩留及び適切なウェットエンドの濾水を提供しない。

この目的のためにデンプンの効率の改善に関する種々の提案がこれまでにもなされてきた。米国特許第５，８５９，１２８号及び第６，０４８，９２９号は加工デンプンを開示しており、該デンプンは、非イオン性、両性、又はカチオン性ポリアクリルアミドの存在下にてデンプンを調理することにより調製される。加工デンプンは紙の製造において歩留向上剤として改良された性能を示している。米国特許第５，９２８，４７４号は上記２つの特許において調製されたような加工デンプンを含む完成紙料を開示している。米国特許第６，０３３，５２５号は、上述のように調製された加工デンプン及び可溶性アルミニウム化合物を含む完成紙料を開示しており、該加工デンプンの性能は、完成紙料中のアルミニウム化合物の存在によって高められている。

上記に開示された方法は、歩留力を改善するために、調理工程において、例えばアルミニウムナトリウム塩、アニオン性アルミニウム化合物のようなアルカリ性アルミニウム化合物をポリアクリルアミドに加える必要がある。しかしながら、アルミニウムナトリウム塩は他の塩基性化剤と比較して、比較的高価である。加工デンプンを生成するために、アルミニウムナトリウム塩を使用することなく、製紙工程において、微粒子の歩留性及びウェットエンドの濾水性を改善する必要性が存在する。

本願は上記した懸案を鑑みてなされたものである。

デンプン製品を生成するため使用される方法が提供される。該方法は、組成物を加熱する工程からなり、該組成物は、本質的に、デンプンと、ポリアクリルアミドと、多価カチオンとを含むか、又はそれらから構成され、かつ、デンプン：ポリアクリルアミドの重量比は約２：１より大きい。該方法はまた、本質的にデンプンとポリアクリルアミドとを含むか、又は両者から構成される化合物を加熱する工程を含み、該工程は、加熱した組成物を生成し、次いで、該加熱した組成物を多価カチオンと接触させることを含む。ポリアクリルアミドがカチオン性ポリアクリルアミド又は非イオン性ポリアクリルアミドである場合、加熱はｐＨ７．０以上にて実施され、デンプンがカチオン化デンプンであるとともにポリアクリルアミドが両性のポリアクリルアミド又はアニオン性ポリアクリルアミドである場合、加熱は７５％未満のカチオン化デンプンを中和する。

本明細書中にて使用される「加熱する」なる用語は「調理する」なる用語と変換可能である。
デンプンは、製紙工程にて使用するための従来から当業者に周知のもののいくつかであり得る。両性デンプン又はカチオン化デンプンであることが好ましい。カチオン化デンプンは、コーンスターチ、馬鈴薯デンプン、ワクシーメイズスターチ、小麦デンプン、及びそれらのうちの２つ以上の組み合わせのような、材料を生成する任意の共通したデンプンに由来する。例えば、種々の窒素置換度を備えたカチオン化デンプンを得るために３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルトリメチル塩化アンモニウムの添加によるカチオン化のような当業者に周知の手段が実施される。デンプンのカチオン置換度（窒素／デンプンの重量比，％）は約０．０１乃至約０．２、好ましくは約０．０２乃至約０．１５の範囲であり得る。天然由来の両性デンプンの例としては、馬鈴薯デンプンが挙げられる。合成された両性デンプンもまた使用され得る。

製紙工程においての使用が周知である任意のポリアクリルアミドが使用され得る。カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、両性ポリアクリルアミド、及び非イオン性ポリアクリルアミドが含まれる。好ましいポリアクリルアミドは分子量が少なくとも５００，０００、好ましくは少なくとも１，０００，０００であるカチオン性ポリアクリルアミドである。適切なカチオン性、アニオン性、又は両性ポリアクリルアミドは１％乃至約８０％の置換度、好ましくは、１０％乃至約４０％の置換度を有する。置換度はポリマーを水に溶解した場合、該ポリマーが帯電される化学的な官能基を含むモノマー単位であって、かつランダムに繰り返されるモノマー単位を所定の割合、又は百分率で含むことを意味する。例えば、カチオン性ポリアクリルアミド又は両性ポリアクリルアミド中のモノマー単位はアミノ基のような官能基を有するがそれらに限定されるものではない。ポリアクリルアミドは、固体、粉体、マイクロビーズの形態、水／油型乳剤又は市販の任意の形態であり得る。適切なポリアクリルアミドは、バージニア州サフォーク（Ｓｕｆｆｏｌｋ）に所在のＡｌｌｉｅｄ Ｃｏｌｌｏｉｄｓ社、イリノイ州ネーパービル（Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ）に所在のＮａｌｃｏ社及びその他の入手源から得られる。

種々の多価カチオンを使用可能であるが、製紙工程又は紙製品の最終的な使用に影響を与えない多価カチオンを使用することが好ましい。これらのカチオンとしては、カルシウムカチオン、マグネシウムカチオン、鉄カチオン、アルミニウムカチオン、亜鉛カチオン、チタンカチオン、コバルトカチオン、ニッケルカチオン、銅カチオン、バリウムカチオン、ジルコニウムカチオン、マンガンカチオン及びそれらのうちの二つ以上の組み合わせを含むが、これらに限定されるものではない。好ましいカチオンは、カルシウムカチオン、マグネシウムカチオン及びそれらの組み合わせである。カチオンはまた、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、炭酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、水酸化物、酸化物及びそれらのうちの二つ以上の組み合わせのような適切なアニオンと組み合わせられる。その場合、得られた組み合わせが製紙工程又は紙製品の最終的な使用に影響を与えないことが条件となる。

デンプン、ポリアクリルアミド及び多価カチオンは、例えば、合わせて乾燥混合されるか、水中においてスラリーとして混合されるかのような当業者に周知の手段により混合され得る。それは加熱する前に混合され得る。ポリアクリルアミドはデンプンが加熱される時に、該デンプンと混合することができる。多価カチオンはまた、組成物を生成するために、任意の時期に導入され得る。ポリアクリルアミドは、デンプンと混合及び／又は加熱される前に、予め水和され得る。即ち、デンプンと混合する前に水と混合される。理論と結びつけるつもりはないが、前水和工程は、最初は螺旋状の形態であるポリアクリルアミド分子の螺旋を解くとともに、より可溶性及び／又は反応性にする、と考えられる。乾燥した、又はスラリー状のデンプンと混合するよりはむしろ、該デンプンは加熱又は調理され、ポリアクリルアミドと混合され、次いで、再加熱又は再調理される。

加熱は、製紙工場にてデンプン調理器を用いるような当業者に周知の手段により実施され得る。バッチ式調理器、又はジェット調理器のような連続式調理器が使用され得る。連続式ジェット調理は、１気圧又はそれ以上の圧力にて約８０乃至１３０℃の温度にて実施され得るか、又は圧力に対応する適切な温度にて実施され得る。調理時の固体含量は、一般的には１５％未満であるが、それより高い固体濃度のものも使用され得る。

加熱はデンプンをゼラチン化及び少なくとも部分的にポリアクリルアミドを水和するのに十分な条件下にて実施され、かつ水和物はデンプンと反応する。６０℃以上、好ましくは６５℃以上、より好ましくは８０乃至１００℃の上昇された温度が使用され得る。６０℃以下の温度も、ある組成物及び調理設備に対しては使用可能である。デンプン及びポリアクリルアミドの分解を適切な圧力下にて回避できるならば、１００℃以上の温度、例えば１３０℃又はそれ以上の高温も使用できる。一般的には、数分間のような短い時間から、約２時間までの時間であり得る。一般的に、温度が低い場合はより長い時間を必要とする。

カチオン性又は非イオン性ポリアクリルアミドを使用する場合、デンプン／ポリアクリルアミドの混合物を７以上のｐＨにて調理すると、最良の結果が得られる。とはいえ、灰分の歩留における幾らかの改善は７以下のｐＨでも見出される。カチオン性又は非イオン性ポリアクリルアミドとデンプンとに対する好ましい調理時のｐＨは約８乃至約１０．５である。調理時のｐＨは、アニオン性又は両性のポリアクリルアミドを使用した場合は決定的な因子とはならないが、典型的には３乃至１１の範囲内であり得る。調理時のｐＨは、従来の酸、塩基又は塩にて調整され得る。

ＰＡＭに対するデンプンの重量比は、選択されるデンプンとポリアクリルアミドに伴って、かつ微粒子の歩留力及びウェットエンドの濾水において所望とされる改良の程度に伴って変更され得るが、好ましくは２：１以上であり、５：１より大きいことが好ましく、より好ましくは１０：１より大きい。例えば、性能の劣るコーンスターチに１重量％以上のポリアクリルアミドを加えて調理した場合、該コーンスターチが、より高価な馬鈴薯デンプンと同等の、又はそれ以上の程度までに改善され得ることが見出された。デンプンに加えられるべきポリアクリルアミドの量はデンプンが沈殿を引き起こす量以下の量に制限されることが好ましい。その量は、使用されるデンプン、ポリアクリルアミド及び／又は多価カチオンに伴い変更される。

多価カチオンは、加熱工程前、加熱工程中、又は加熱工程後の任意の時期に、デンプン、ポリアクリルアミド、又はデンプン／ポリアクリルアミド混合物と混合され得る。調理前又は調理中に加えられることが好ましい。カチオンの量は、ポリアクリルアミドの１重量部に対して、カチオンの重量部が、約０．００１乃至約２０重量部の範囲、好ましくは約０．０１乃至約１５重量部の範囲、最も好ましくは約０．１乃至約１０重量部の範囲であり得る。

本方法は、中程度〜低度の剪断条件にて実施されることが好ましい。本発明の方法により製造される組成物はまた、そのような条件にて保存されることが好ましい。即ち、使用される撹拌は、該成分を混合し、熱転移の必要条件を補助するのに適度であることが好ましく、デンプン／ポリアクリルアミド組成物の効果を低減させるような不必要に高い剪断力を生成する必要はない。該条件は、約５００ｒｐｍ（分当たりの回転数）未満であり、好ましくは、約４５０ｒｐｍ未満であり、より好ましくは３５０ｒｐｍ未満であり、最も好ましくは２５０ｒｐｍ未満である。また、冷却時及び／又は保存時には全く撹拌しないことが好ましい。

加工デンプンとして本明細書中にて参照される調理されたデンプン／ポリアクリルアミド組成物は、微粒子の歩留及びウェットエンドの濾水を改善するための歩留向上剤として任意の適切な完成紙料中に加えることができる。完成紙料は種々の木製パルプ及び無機填料を含み得、典型的には約４乃至１０のｐＨを備えている。例えば、漂白されたクラフトパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカル（ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）パルプ又は砕木パルプは、所望に応じて、粘土、沈降炭酸カルシウム又は重質炭酸カルシウム、二酸化チタン、及びその他の無機填料とともに使用され得る。そのような填料は典型的には、紙の総重量に対して１５乃至２０重量％の装填量にて使用され得るが、特殊な適用に対しては、３０重量％又はそれ以上の装填量とすることもできる。

完成紙料が製紙業において従来から使用されているようなアニオン性無機コロイドを含む場合には、特に好ましい結果が得られる。従って、紙料は例えば、モンモリロナイト、ベントナイト、シリカゾル、アルミニウム改質シリカゾル、ケイ酸アルミニウムゾル、ポリケイ酸、ポリケイ酸塩マイクロゲル及びポリケイ酸アルミニウムマイクロゲルを別々に、又は組み合わせて含むことができる。

完成紙料はまた、サイズ剤（ｓｉｚｅ）、アルミニウム化合物（ミョウバン、アルミン酸塩、ポリ塩化アルミニウムなど）、カチオン性ポリマー（歩留向上剤及び凝集剤）、アニオン性ポリマー及び／又は分離したデンプン付加物のようなその他の典型的な添加物を含み得る。特にアルミニウム化合物は調理されたデンプン／ポリアクリルアミド組成物の歩留力を増強することが見出された。上記添加物が任意に添加され得る場合、好ましい順序としては、最初にアルミニウム化合物を加え、次いで、本発明のデンプン／ポリアクリルアミド、次いで無機アニオン性コロイドの順で加えるべきである。

一般的に、完全紙料は、該完全紙料の全乾燥重量に基づいて、本発明のデンプン／ポリアクリルアミド（加工デンプン）を少なくとも約０．０１ｋｇ／トン、好ましくは０．１乃至５０ｋｇ／トンの範囲にて含み、少なくとも約０．０１ｋｇ／トン、好ましくは０．１乃至４０ｋｇ／トンのアニオン性無機コロイドを含み、選択的に、Ａｌ_２Ｏ_３ベースにおいて約０．０１乃至２０ｋｇ／トンのアルミニウム化合物を含み得る。

本発明は製紙業に適用されるものとして詳細に記載されてきたが、本発明の方法により生成される組成物は水性懸濁物から固形物を除去するための清澄補助剤としての有用性をも備えている。

本発明を以下に示す実施例に基づき例示するが、該実施例に限定されるものではない。
すべての実施例において一貫性を保つために、３５％の漂白されたクラフトハードウッドと、３５％の漂白されたクラフトソフトウッドと、３０％の沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）とから構成される完成紙料１リットル当たり５ｇの割合にて歩留向上剤として含まれている試験溶液の性能を測定した。紙料のｐＨは８．０であり、５０Ｒスクリーン（１００メッシュ）を備えたＢｒｉｔｔ Ｊａｒ中にて７５０ｒｐｍにて混合した。灰分の歩留は、Ｔａｐｐｉ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔ−２６１を用いて白水サンプルから測定された。

この実施例は、調理溶液にマグネシウム化合物を加えることにより、歩留向上剤としてのデンプンの性能が如何に改善されたかを示す。
最初に、Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社（スイス国バーゼルに所在）より入手したＰｅｒｃｏｌ（登録商標）１８２カチオン性ポリアクリルアミド（Ｃ−ＰＡＭ）を脱イオン水中にて１時間、０．１２５重量％にて予め水和させる。次いで、Ｓｔａｌｅｙ Ｓｔａｒｃｈ社（イリノイ州ジケーターに所在）より入手したカチオン化された馬鈴薯デンプンであるＳｔａｌｏｋ（登録商標）４１０の１８ｇ（１７％の水分を含む）を上述のＣ−ＰＡＭ溶液の１５０ｇ中にてスラリー化させた。次いで、種々の量のＭｇＳＯ_４を含む脱イオン水の数種の溶液と３ｍｌの０．１Ｎ−ＮａＯＨとを調製し、９０℃に加熱した。デンプン／Ｃ−ＰＡＭスラリーのアリコートを水の量が２８ｇ乃至４６７ｇであるＭｇＳＯ_４及びＮａＯＨ溶液中に加えた。得られた溶液は４００ｒｐｍにて撹拌しながら９０℃にて２０分間調理した。次いで、該溶液をホットプレートから取り除き、室温（約２５℃）まで冷却した。蒸発による水分の損失を補うために脱イオン水を加えた。

調理されたデンプン／Ｃ−ＰＡＭ溶液は、次に、灰分の歩留を試験した。上述の５ｇ／リットルの完成紙料を５０Ｒのスクリーンを備えた標準Ｂｒｉｔｔ Ｊａｒ中にて７５０ｒｐｍにて混合した。Ａｌ_２Ｏ_３としてミョウバンを０．５ｌｂ／トン（０．２５ｋｇ／トン）の量にて完成紙料に加え、次いで、デンプン１５ｌｂ／トン（７．５ｋｇ／トン）とＣ−ＰＡＭ０．２ｌｂ／トン（０．１ｋｇ／トン）の比率である調理されたデンプン／Ｃ−ＰＡＭスラリーを加え、Ｎａｌｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社（イリノイ州ネーパービル）より入手した種々の量の４ｎｍコロイダルシリカ（ＳｉＯ_２）を加えた。完成紙料への化学的な添加は１５秒の間隔にて行われた。次に、コロイダルシリカを加えて１５秒後にＢｒｉｔｔ Ｊａｒの底部のドレインを空けて、灰分の含量を測定するためにサンプルを回収した。以下の表において、「調理済み加工デンプン中のＭｇ／Ｃ−ＰＡＭ重量比」はＭｇＳＯ_４中のＭｇをＣ−ＰＡＭの乾燥重量にて割ることにより計算される。以下の表は同様に計算したものである。

表から明らかなように、添加されたマグネシウムイオンの存在は、カチオン性ポリアクリルアミドとの組み合わせにて使用した場合、マグネシウムイオンを含まないデンプンと比較して、灰分の歩留率％に関して、調理されたデンプンの性能を改善した。歩留を最大にするための最適な組み合わせを決定するために、通常用いられる最適化を使用した。

この実施例は、調理溶液中のカルシウム及びマグネシウムイオンの存在により、歩留向上剤としてのデンプンの性能が如何に改善されたかを示す。
最初に、Ｐｅｒｃｏｌ（登録商標）１８２Ｃ−ＰＡＭのサンプルを脱イオン水中にて１時間、０．１２５重量％にて予め水和させてＣ−ＰＡＭ溶液を生成する。次いで、カチオン化された馬鈴薯デンプンである調理されていないＳｔａｌｏｋ（登録商標）４１０の１８ｇを上述のＣ−ＰＡＭ溶液の１５０ｇ中にてスラリー化させた。次いで、デンプン／Ｃ−ＰＡＭスラリーのアリコート２８ｇを、デンプン／Ｃ−ＰＡＭに対するＣａ／Ｃ−ＰＡＭが３．２である重量比を提供するためのＣａＣｌ_２を十分に含んだ水道水４６７ｇ及び０．１Ｎ−ＮａＯＨ３ｍｌに加えた。水、ＣａＣｌ_２及びＮａＯＨはデンプン／Ｃ−ＰＡＭスラリーを加える前に９０℃まで加熱した。得られた溶液は、４００ｒｐｍにて撹拌しながら９０℃にて２０分間調理した。次いで、該溶液を室温まで冷却した。蒸発による水分の損失を補うために水道水を加えた。水道水を分析し、約４０ｐｐｍ（百万分の１の重量比）のカルシウム及び１５ｐｐｍのマグネシウムを含むことが明らかとなった。

灰分の歩留は、実施例１に記載の方法と同様の方法を用いて測定された。

表から明らかなように、添加された多価カチオンの存在は、カチオン性ポリアクリルアミドとの組み合わせにて使用した場合、多価カチオンを含まないデンプンと比較して、灰分の歩留率％に関して、調理されたデンプンの性能を改善した。

この実施例は、調理溶液にカルシウム化合物を加えることにより、歩留向上剤としてのデンプンの性能が如何に改善されるかを示す。
最初に、Ｓｔａｌｅｙ Ｓｔａｒｃｈ社から入手した馬鈴薯デンプンであるＳｔａｌｏｋ（登録商標）４１０の１８ｇを、実施例１と同様の方法にて、脱イオン水中、０．１２５重量％にて予め水和されたＰｅｒｃｏｌ（登録商標）１８２Ｃ−ＰＡＭ溶液の１５０ｇとともにスラリー化させた。次いで、デンプン／Ｃ−ＰＡＭスラリーのアリコート２８ｇを、種々の量のＣａＣｌ_２を含んだ脱イオン水４６７ｇ及び０．１Ｎ−ＮａＯＨ３ｍｌ中に加えた。水、ＣａＣｌ_２及びＮａＯＨはデンプン／Ｃ−ＰＡＭスラリーを加える前に９０℃まで加熱した。溶液は、実施例１と同様に、４００ｒｐｍにて撹拌しながら９０℃にて２０分間調理した。次いで、該溶液をホットプレートから取り除き、室温まで冷却した。蒸発による水分の損失を補うために脱イオン水を加えた。

灰分の歩留は、実施例１に記載の方法と同様の方法を用いて測定された。

表から明らかなように、添加されたカルシウムイオンの存在は、カチオン性ポリアクリルアミドとの組み合わせにて使用した場合、カルシウムイオンを含まないデンプンと比較して、灰分の歩留率％に関して、調理されたデンプンの性能を改善した。

この実施例は、鉄化合物が歩留向上剤としてのデンプンの性能を改善することを示す。
最初に、Ｓｔａｌｅｙ Ｓｔａｒｃｈ社から入手した馬鈴薯デンプンであるＳｔａｌｏｋ（登録商標）４１０の１８ｇを、実施例１と同様の方法にて、脱イオン水中、０．１２５重量％にて予め水和されたＰｅｒｃｏｌ（登録商標）１８２Ｃ−ＰＡＭ溶液の１５０ｇとともにスラリー化させた。次いで、デンプン／Ｃ−ＰＡＭスラリーのアリコート２８ｇを、種々の量のＮＨ_４Ｆｅ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏを含んだ脱イオン水４６７ｇ及び０．１Ｎ−ＮａＯＨ３ｍｌ中に加えた。水、ＮＨ_４Ｆｅ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ及びＮａＯＨはデンプン／Ｃ−ＰＡＭスラリーを加える前に９０℃まで加熱した。溶液は、実施例１と同様に、４００ｒｐｍにて撹拌しながら９０℃にて２０分間調理した。次いで、該溶液をホットプレートから取り除き、室温まで冷却した。蒸発による水分の損失を補うために脱イオン水を加えた。

灰分の歩留は、実施例１に記載の方法と同様の方法を用いて測定された。

表から明らかなように、添加された鉄イオンの存在は、カチオン性ポリアクリルアミドとの組み合わせにて使用した場合、鉄イオンを含まないデンプンと比較して、灰分の歩留率％に関して、調理されたデンプンの性能を改善した。

この実施例は、中程度から低度の剪断条件におけるデンプン／ポリアクリルアミド組成物の調製及び保存の効果を示す。
最初に、馬鈴薯デンプンであるＳｔａｌｏｋ（登録商標）４１０の１５ｇを、実施例１と同様の方法にて、脱イオン水中、０．１２５重量％にて予め水和されたＰｅｒｃｏｌ（登録商標）１８２Ｃ−ＰＡＭ溶液の１２５ｇとともにスラリー化させた。次いで、デンプン／Ｃ−ＰＡＭスラリーのアリコート２８ｇを、４６２ｇの脱イオン水、１０ｍｌの２．８％ＣａＣｌ_２溶液及び３ｍｌの０．１Ｎ−ＮａＯＨ中に加えた。水、ＣａＣｌ_２及びＮａＯＨはデンプン／Ｃ−ＰＡＭスラリーを加える前に９０℃まで加熱した。溶液は、以下に示すように６００ｒｐｍ又は４００ｒｐｍにて混合しながら、実施例１と同様に、９０℃にて２０分間調理した。次いで、以下に示すように、５００ｒｐｍにて混合するか、又は撹拌しないで、該溶液を室温まで冷却した。蒸発による水分の損失を補うために脱イオン水を加えた。次いで、４００ｒｐｍにて調製され、かつ撹拌することなく室温まで冷却したサンプルの一部は、高度の剪断ポンピング条件をシミュレートするために５００ｒｐｍにて１時間混合した。

灰分の歩留は、実施例１と同様の方法及び完成紙料組成物を用いて測定された。

表から明らかなように、混合中の撹拌が少ないほど、調理中、又は冷却時及び保存時の組成物はかなり高い灰分歩留率を提供する。従って、高度の剪断ポンピングは、デンプン組成物の性能に好ましくない影響を与えることが予想される。

この実施例は、アニオン性ポリアクリルアミドを含む調理溶液中にカルシウム化合物を加えることにより、歩留向上剤としてのデンプンの性能が如何に改善されるかを示す。
最初に、馬鈴薯デンプンであるＳｔａｌｏｋ（登録商標）４１０の１８ｇを、実施例１に記載の手順にて脱イオン水中、０．１２５重量％（活性ベース）にて、予め水和し、Ｃｉｂａ社から入手したアニオン性ポリアクリルアミド（Ａ−ＰＡＭ）であるＰｅｒｃｏｌ（登録商標）９０Ｌ溶液の１５０ｇ中にてスラリー化した。デンプン／Ａ−ＡＰＭスラリーのアリコート２８ｇを、種々の量のＣａＣｌ_２を含んだ脱イオン水４６７ｇに添加した。水のｐＨは調整されていない。デンプン／Ａ−ＰＡＭスラリーに加える前に、水及びＣａＣｌ_２を９０℃に加熱した。実施例１と同様に、４００ｒｐｍにて混合しながら、該溶液を９０℃にて２０分間調理した。該溶液を室温まで冷却した。蒸発による水分の損失を補うために脱イオン水を加えた。

次いで、調理されたデンプン／Ａ−ＰＡＭ溶液は、既に記載したように灰分の歩留を試験した。完成紙料は５０Ｒスクリーンを備えた標準Ｂｒｉｔｔ ｊａｒ中にて７５０ｒｐｍにて混合した。Ａｌ_２Ｏ_３としてミョウバンを０．５ｌｂ／トン（０．２５ｋｇ／トン）の量にて完成紙料に加え、次いで、デンプン１５ｌｂ／トン（７．５ｋｇ／トン）とＡ−ＰＡＭ０．２ｌｂ／トン（０．１ｋｇ／トン）の比率である調理されたデンプン／Ａ−ＰＡＭスラリーを加え、Ｎａｌｃｏ社より入手した種々の量の４ｎｍコロイダルシリカを加えた。完成紙料への化学的な添加は１５秒の間隔にて行われた。コロイダルシリカを加えて１５秒後にＢｒｉｔｔ Ｊａｒの底部のドレインを空けて、灰分の含量を測定するためにサンプルを回収した。

表に示すように、加えられたカルシウムイオンの存在は、アニオン性ポリアクリルアミドとの組み合わせにて使用された場合、カルシウムイオンの存在していないデンプンと比較して、調理したデンプンの性能を改善した。

Claims (8)

1. 加工デンプンを生成するために、デンプンと、ポリアクリルアミドと、多価カチオンとからなる組成物を加熱する工程からなる方法において、
   前記デンプンと前記ポリアクリルアミドとの重量比は約２：１より大きく、前記加熱は、前記ポリアクリルアミドがカチオン性ポリアクリルアミド又は非イオン性ポリアクリルアミドである場合には７．０以上のｐＨにて実施され、かつ前記デンプンがカチオン化デンプンであるとともに前記ポリアクリルアミドが両性ポリアクリルアミド又はアニオン性ポリアクリルアミドである場合には前記加熱工程により前記カチオン化デンプンの７５％未満が中和される方法。
2. 加熱した組成物を生成するために、デンプンと、ポリアクリルアミドとからなる組成物を加熱する工程と、加工デンプンを生成するために、前記加熱した組成物を多価カチオンと接触させる工程と、からなる方法において、
   前記デンプンと前記ポリアクリルアミドとの重量比は約２：１より大きく、前記加熱は、前記ポリアクリルアミドがカチオン性ポリアクリルアミド又は非イオン性ポリアクリルアミドである場合には７．０以上のｐＨにて実施され、かつ前記デンプンがカチオン化デンプンであるとともに前記ポリアクリルアミドが両性ポリアクリルアミド又はアニオン性ポリアクリルアミドである場合には前記加熱工程により前記カチオン化デンプンの７５％未満が中和される方法。
3. 前記加工デンプンを、約５００ｒｐｍ未満の速度にて撹拌しながら冷却するか、又は撹拌しないで冷却する工程を更に含む請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記デンプンは、約０．０１乃至０．２の範囲の置換度を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記ポリアクリルアミドは、１乃至８０重量％の範囲の置換度及び少なくとも５００，０００の分子量を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記多価カチオンは、カルシウムカチオン、マグネシウムカチオン、鉄カチオン、アルミニウムカチオン、亜鉛カチオン、チタンカチオン、コバルトカチオン、ニッケルカチオン、銅カチオン、バリウムカチオン、ジルコニウムカチオン、マンガンカチオン及びそれらのうちの二つ以上の組み合わせからなる群より選択され、かつ好ましくは、カルシウムカチオン、マグネシウムカチオン、鉄カチオン及びそれらのうちの二つ以上の組み合わせからなる群より選択される請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記１乃至６のいずれか一項に記載の方法により製造される加工デンプン。
8. 請求項７に記載の加工デンプンを含む完成紙料。