JP2006510822A - 無水アルケニルこはく酸表面塗布系及びその使用方法 - Google Patents

無水アルケニルこはく酸表面塗布系及びその使用方法 Download PDF

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ロバート・ジェイ.・プロヴァーブ
トーマス・ティー.・ロング
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Abstract

本発明は、(a)無水アルケニルこはく酸粒子及び界面活性剤成分を含有する無水アルケニルこはく酸成分を水に懸濁したエマルジョンを含む第一成分、及び(b)カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水、水溶性重合体、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分を含有する水性サイジング組成物であって、サイジング組成物が繊維質基体と接触すると、該組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を付与可能に、無水アルケニルこはく酸成分及び第二成分は十分希釈されている該サイジング組成物に関する。また本発明は、このような組成物で処理した繊維質基体、並びに該組成物の製造法及び使用法に関する。一実施態様では、無水アルケニルこはく酸の代りに、アルキルケテン二量体が使用される。

Description

背景
製紙業者は、(i)繊維質基体に有用なサイジング特性を与えると共に、(ii)製紙方法のウエットエンドでサイズ剤を使用する必要性を減らすか、なくす簡単で効果的なセルロース反応性表面塗布のサイズ剤系(system)で恩恵を受ける。不運にも、公知の方法及び組成物は、製紙業者がこの目的を達成するのを妨げてきた。
紙に塗布した時のサイジング性能とは、紙シートへの液体の濡れ又は浸透に耐えられる繊維質基体の能力であると言うのは周知である。無水アルケニルこはく酸(ASA)セルロース反応性サイズ剤の水性分散液は、長年、紙及び板紙製造業界で印刷及び筆記グレードや漂白及び未漂白板紙グレード等の各種広範なグレードのサイジングに広く使用されている。セルロース反応性無水アルケニルこはく酸エマルジョンは、紙及び板紙製品に疎水特性を与える。
サイジング特性を得るのに使用される化学薬品は、内部サイズ剤(size)又は表面サイズ剤として公知である。内部サイズ剤は、ロジンベース又は無水アルケニルこはく酸、その他の材料のような合成サイズ剤が可能である。内部サイズ剤は、シートの形成前に、紙パルプに添加される。表面サイズ剤は、シートの形成後、最も一般的にはサイズプレスで添加されるサイズ剤であるが、スプレー塗布も使用可能である。
無水アルケニルこはく酸サイズ剤は、普通、澱粉又は重合体のようなカチオン性又は両性疎水性物質に分散して、塗布される。このような澱粉又は重合体分散無水アルケニルこはく酸サイジングエマルジョンは、ペーパーウエブの形成前に、パルプスラリーに添加されている。この種の無水アルケニルこはく酸サイジングエマルジョンの製紙システムへの添加は、普通、無水アルケニルこはく酸のウエットエンド添加又は内部添加と呼ばれている。
不運にも、無水アルケニルこはく酸を製紙機のウエットエンドに添加する場合、種々の欠点があった。内部添加した無水アルケニルこはく酸エマルジョンは、繊維上に全体的には保持されない。保持されなかった部分は、製紙システムの水又は他の成分と自由に反応し、製紙機のウエットエンドに付着を形成したり、或いは更に製紙機のプレス又は乾燥部分に運ばれて、紙又は板紙の欠陥となる恐れがある。また無水アルケニルこはく酸エマルジョンの内部添加は、増白剤、消泡剤又は分散剤、殺生剤、染料、強化剤等の他のウエットエンド添加物と相互作用する可能性もある。
更に、製紙システムのウエットエンドで炭酸カルシウム充填剤のような充填剤の添加量を増やすと、サイズ剤の需要も増大する。充填剤粒子は、セルロース繊維に比べて比較的大きな表面積を有し、内部添加したサイズ剤を容易に吸着する。炭酸カルシウム充填剤に吸着された無水アルケニルこはく酸は、サイジング効果が低下し、セルロースと反応した無水アルケニルこはく酸サイズ剤でサイズした充填剤未添加のペーパーウエブの処理に比べて、多量必要とする。繊維質基体の表面処理用組成物及び方法を開発しようと努力しても、繊維質基体に有用なサイジング特性を与えると共に、製紙方法のウエットエンドでサイズ剤を使用する必要性を減らすか、なくす、簡単で効果的な系を作ることができなかった。例えばスチレンアクリレートエマルジョン、スチレンアクリル酸、スチレン無水マレイン酸、ポリウレタン等の従来の表面サイズ剤は、効率的にするために、内部サイズ剤を必要とする。USP 6,162,328は、紙の表面に、セルロース反応性サイズ剤分散物とセルロース非反応性サイズ剤分散物との混合物を含むサイジング組成物を添加する
紙のサイズ法を開示している。セルロース非反応性サイズ剤は、スチレン又は置換スチレンとカルボキシル基含有ビニルモノマーとの共重合体のような高分子材料である。セルロース反応性サイズ剤としては、ケテンの二量体及び多量体、無水アルケニルこはく酸、有機エポキシド、ハロゲン化アシル、脂肪酸由来の無水脂肪酸及び有機イソシアネートのようなサイズ剤がある。澱粉は、酸化、エチル化、カチオン性及びパール澱粉に限定されず、いかなる種類でもよく、また水溶液中で使用することが好ましい。セルロース反応性サイズ剤分散物及びセルロース非反応性サイズ剤分散物は、紙に塗布する前に、澱粉又は澱粉誘導体の溶液と一緒に添加してよい。
USP 6,162,328は、少なくとも1つのセルロース反応性サイズ剤と少なくとも1つのセルロース非反応性サイズ剤との組合わせを必要とする。この組合わせにより、両種類の特性を均衡させてから、無水アルケニルこはく酸又はアルキルケテン二量体をサイズプレスに添加できる。高分子材料の組合わせを使用する必要があるので、組成物は、単一サイジング成分の添加に比べて高価かつ複雑となる。
USP 4,872,951は、紙及び板紙製品の外部サイズ剤用として、無水アルケニルこはく酸で処理したカチオン性澱粉のブレンドを開示している。このブレンドは、無水アルケニルこはく酸処理澱粉(澱粉とアルキル−又はアルケニルスクシネートとのモノエステル)30〜90%(重量)及びカチオン性澱粉10〜70%(重量)含有する。この発明は、澱粉と、カチオン性澱粉結合(combine)無水アルケニルこはく酸との反応生成物(紙表面に添加する)を必要とする。この反応生成物の製造は、別の処理工程である。WO 02/08514には、サイズ剤、エマルジョン形成性無機粒状乳化剤及び水を含有するサイジングエマルジョンの製造について記載されている。サイズ剤は、2−オキセタノンの二量体又は多量体、無水アルケニルこはく酸、ロジン又は塩化カルバモイルが可能である。無機粒状乳化剤は、粘土、シリカ、ゼオライト、マイカ、炭酸カルシウム、ホスフェート又はサルフェート;アルミニウム酸化物、水酸化物、ホスフェート又はシリケート;マグネシウムホスフェート又はシリケート;ポリアルミニウム塩化物、ホスフェート又はシリケート、及び第一鉄又は第二鉄ホスフェート、シリケート又は酸化物から選ばれる。この特許によれば、無機粒状乳化剤を添加すると、サイズプレスに無水アルケニルこはく酸を添加できる。例28(比較例)は、界面活性剤及び澱粉を含有する従来法で製造した無水アルケニルこはく酸エマルジョンは、サイズプレスでは働かないことを開示している。
USP 4,040,900には、置換環式無水ジカルボン酸及びポリオキシアルキレンアルキル又はアリールエステル或いは対応するモノ又はジエステルを含む紙のサイジング方法が記載されている。エマルジョンは、パルプスラリーに添加する際、効果的にするため、若干のカチオン性保持剤を必要とする。この特許は、無水物が加水分解する可能性があるため、約25℃の条件下で混合物の乳化を行うことが好ましいと開示している。乳化は、冷水中で行い、またサイジング混合物の添加前に水の加熱は、不必要で、有害でさえあり得ると指示している。USP 4,545,855は、USP 4,040,900と同様に高度のエトキシル化を行った界面活性剤を使用している。好ましい界面活性剤は、ポリエチレングリコールジエステルである。これら先行技術の乳化剤の主な欠点は、いったん形成すると、無水こはく酸−乳化剤混合物は、不安定で、素早く使用する必要があることである。
USP 4,545,856は、無水アルケニルこはく酸を低せん断で乳化できる各種ポリオキシエチレン系界面活性剤を報告している。これらの界面活性剤は、疎水基、エチレンオキシド基及びアシルキャッピング基を有する。この特許は、ヒドロキシル基含有界面活性剤は、ASA中に保存すると、不安定で、キャップする必要があると述べている。
USP 4,728,366及びUSP 4,832,792は、無水アルケニルこはく酸の低せん断乳化用界面活性剤として、エトキシル化ヒマシ油を使用することを開示している。USP 4,711,671及びUSP 4,747,910は、界面活性剤としてエトキシル化ラノリンを使用している。これらのエマルジョンは、ペーパーウエブを乾燥部に通す前に使用される。
USP 4,666,523には、末端ヒドロキシル基を有するポリオキシアルキレン化合物を無水アルケニルこはく酸の乳化に使用すると記載されている。第三ヒドロキシル基は、特にASAに対する反応性が殆どないか、全くないことから使用される。これらのサイジングエマルジョンは、内部サイズ紙に対しウエットエンドで使用される。
USP 4,695,401、USP 4,915,786及びUSP 4,849,131には、界面活性剤として、反応させた無水アルケニルこはく酸を無水アルケニルこはく酸の乳化に使用すると記載されている。エステル、アミド、又は同様な結合、及び遊離酸基を形成するため、無水アルケニルこはく酸分子に対し全体に親水基を反応させる。この特許は、所要の界面活性剤を作るため、ASAと反応させる別途の工程を必要とする。
USP 5,759,249は、(a)無水アルケニルこはく酸、及び(b)式(I):

のトリアルキルアミン、式(I)のトリアルキルアミンの塩化ベンジル第四塩、式(I)のトリアルキルアミンのジメチルサルフェート第四塩及び式(I)のトリアルキルアミンのジエチルサルフェート第四塩よりなる群から選ばれたアミンを無水アルケニルこはく酸に対し約3〜約20重量含有し、更に水を約0.1%以下含有する組成物を開示している。式中、Rはメチル又はエチル、Rはメチル又はエチル、Rは炭素原子数14〜24のアルキルである。この特許は、乳化、例えば組成物と水との混合は、サイズ剤、例えばASAの加水分解を低下させると共に、エマルジョンの液滴寸法を低下させるため、冷水を用いて行うのが好ましいと開示している(第6欄35〜40行)。この特許は、乳化温度は、所望の大きさの液滴を得るのに効果的であると開示している(第6欄40〜41行)。また乳化に使用される水の温度は、約40℃以下、更に好ましくは約30℃以下、最も好ましくは約13℃以下であると開示している(第6欄40〜41行)。更に、ペーパーストックから形成したペーパーウエブに、好ましくはスプレー又はサイズプレス、例えばサイズプレスで塗布することにより、直接塗布してもよいと開示している(第7欄48〜49行)。
以上の文献は、(i)製紙操作において通常、見られる条件(約40°Fよりも高い、例えば約120°F(約49℃)以上の温度)で繊維質基体に有用なサイジング特性を与えると共に、(ii)製紙方法のウエットエンドでサイズ剤を使用する必要性を減らすか、なくすと言う簡単で効果的なセルロース反応性表面塗布のサイズ剤系を実用できる具体例及び重要な詳細を当業者に提供できないと言う公知技術の欠点を代表している。
USP 6,162,328 USP 4,872,951 WO 02/08514 USP 4,040,900 USP 4,545,855 USP 4,545,856 USP 4,728,366 USP 4,832,792 USP 4,711,671 USP 4,747,910 USP 4,666,523 USP 4,666,523 USP 4,695,401 USP 4,915,786 USP 4,849,131 USP 4,657,946 USP 4,784,727 USP 3,445,330 USP 6,346,554 USP 3,992,345 USP 5,510,003 C.E.Farley及びR.B.Wasser,"The Sizing of Paper,Second Edition",W.F.Reymolds編,TAPPI Press,1989,51−62頁 J.W.Davis等、TAPPI 39(1),21(1956) R.E.Kates等、"Alkyl Ketene Dimer Sizes",The Sizing of Paperの第2章、第2版、W.F.Raynolds編、Tappi Press,1989,pp.33−50 R.B.Wasser,"The Reactivity of Alkenylsuccinic Anhydride:It’s Pertinence to Alkaline Sizing",1985 Alkaline Papermaking Conference,17頁,TAPPI Press
以上の理由から、普通の操作条件下で(i)繊維質基体に有用なサイジング特性を与えると共に、(ii)製紙方法のウエットエンドでサイズ剤を使用する必要性を減らすか、なくす、簡単で効果的なセルロース反応性表面塗布のサイズ剤系を開発する必要がある。
概要
本発明は、(a)(i)無水アルケニルこはく酸粒子及び(ii)界面活性剤成分を含有する無水アルケニルこはく酸成分を水に懸濁したエマルジョンを含む第一成分、及び(b)カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水、水溶性重合体、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分を含有する水性サイジング組成物であって、サイジング組成物が繊維質基体と接触すると、該組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を付与可能に、無水アルケニルこはく酸成分及び第二成分は十分希釈されている該サイジング組成物に関する。
また本発明は、(a)(i)アルキルケテン二量体粒子及び(ii)界面活性剤成分を水に懸濁したエマルジョンを含有する第一成分、及び(b)カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水溶性重合体、水、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分を含有する水性サイジング組成物であって、サイジング組成物が繊維質基体と接触すると、該組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を付与可能に、アルキルケテン
二量体成分及び第二成分は十分希釈されている該水性サイジング組成物に関する。
また本発明は、このような組成物で処理した繊維質基体、組成物の製造方法、及び組成物の使用方法にも関する。
本発明のこれらの特徴及び他の特徴、局面及び利点は、以下の説明及び附属の特許請求の範囲を参照して、一層良く理解されよう。
説明
本発明は、無水アルケニルこはく酸粒子及び界面活性剤成分を含有する無水アルケニルこはく酸成分を水に懸濁したエマルジョンを有するサイジング組成物に関する。また本発明は、(a)界面活性剤含有無水アルケニルこはく酸成分を水で乳化して、エマルジョンを形成する工程、及び(b)該エマルジョンを、カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水、水溶性重合体、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分と結合して、サイジング組成物を形成する工程を含む前述のような組成物の製造方法に関する。一実施態様では、無水アルケニルこはく酸の代りに、アルキルケテン二量体が使用される。他の一実施態様では、無水アルケニルこはく酸とアルキルケテン二量体との混合物が使用される。
本発明は、(i)無水アルケニルこはく酸及び(ii)界面活性剤成分を含有する無水アルケニルこはく酸成分を含む第一成分を水で乳化して、エマルジョンを形成し、次いで該エマルジョンを、カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水溶性重合体、水、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分と慎重に制御された条件下で結合することにより得られるサイジング組成物を、サイズプレスにおいて通常、見られる温度で繊維質基体に塗布すると、繊維質基体に有用なサイジング特性を与える簡単で、なお高効率のサイジング組成物が製造できると言う今回の顕著な発見に基づく。
また本発明は、本発明に従って製造したサイジング組成物は、たとえ加水分解した無水アルケニルこはく酸(HASA)を含有していても、無水アルケニルこはく酸が十分に希釈されている限り、繊維質基体に、有用なサイジング特性を与えることができると言う発見に基づく。このようなサイジング組成物を使用すると、製紙機のサイズプレス、カレンダー又は乾燥部での付着又は粘着を減らすか、なくす利点がある。また本発明は、無水アルケニルこはく酸の乳化工程での澱粉の必要性をなくすと共に、一層簡単で安価な装置で効果的なサイジング組成物を製造すると言う利点もある。サイズプレスでサイジング組成物を高温で利用できるのも有利である。
ここで用いた語句“有用なサイジング特性”は、紙製品の意図する用途に有用であるサイジング特性を意味する。逆に、ここで用いた“無用なサイジング特性”は、紙製品の意図する用途に有用ではないサイジング特性を意味する。ここで用いた用語“エマルジョン”は、第二成分と結合した時、製紙方法のいずれの適切な所、例えばサイズプレス又は塗布機で塗布した後、繊維質シートを形成しても、特に有用なサイジング組成物を形成する、本発明に従って製造したエマルジョンを言う。
本発明は、(a)無水アルケニルこはく酸粒子及び界面活性剤を含有する無水アルケニルこはく酸成分を水に懸濁したエマルジョンを有するサイジング組成物に関する。また本発明は、界面活性剤含有無水アルケニルこはく酸成分を水で乳化して、エマルジョンを形成する工程、及び(b)該エマルジョンを、カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水溶性重合体、水、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分と結合して、サイジング組成物を形成する工程を含む、前述のようなサイジング組成物の製造方法に関する。
本発明のサイジング組成物は、特にサイズプレスでの用途に設計される。このサイジング組成物は、製紙方法のウエットエンドでサイズ剤を使用する必要性を減らすか、なくす。勿論、本発明のサイジング組成物は、繊維質基体の表面が処理可能な他のいずれの用途にも使用できる。
本発明によるサイジング組成物の第一成分は、無水アルケニルこはく酸及び界面活性剤を含有する無水アルケニルこはく酸成分を水に懸濁したエマルジョンを含有する。
無水アルケニルこはく酸成分は、一般に、ペンダント無水こはく酸基を有するモノ不飽和炭化水素鎖で構成される無水アルケニルこはく酸化合物を含有する。この無水アルケニルこはく酸化合物は、固体であってよい。
概して、無水アルケニルこはく酸化合物は、異性化C14〜C20モノオレフィン、好ましくは過剰量の内部オレフィンと、無水マレイン酸とを、無水アルケニルこはく酸化合物を生成するのに十分な温度及び時間、反応させることにより製造できる。
無水アルケニルこはく酸化合物の製造に使用されるオレフィンが例えばα−オレフィンの場合のように、内部オレフィンでなければ、このようなオレフィンは、内部オレフィンとなるように、異性化するのが好ましいかも知れない。無水アルケニルこはく酸化合物の製造に使用可能なオレフィンは、線状でも分岐していてもよい。オレフィンの炭素原子数は、約14以上が好ましい。無水アルケニルこはく酸化合物の通常の構造は、例えばUSP 4,040,900に開示されている。この特許は、全体をここに援用する。無水アルケニルこはく酸化合物及びその製造法は、例えばC.E.Farley及びR.B.Wasser,“The Sizing of Paper,Second Edition”,W.F.Reymolds編,TAPPI Press,1989,51−62頁に記載されている。この文献の開示は、全体をここに援用する。
無水アルケニルこはく酸成分は、若干の加水分解した無水アルケニルこはく酸を含有してよい。加水分解無水アルケニルこはく酸の量は、無水アルケニルこはく酸成分の全重量に対し、約1〜約99重量%の範囲であってよい。
無水アルケニルこはく酸成分は、一般に第一成分を含有するエマルジョンの第一成分中に、エマルジョンの全重量に対し、約0.1重量%以上、又は約0.5〜約70重量%、又は約1〜約40重量%の量で存在する。他の一実施態様では、無水アルケニルこはく酸成分は、エマルジョン中に約20〜約40重量%の量で存在する。
エマルジョンは、一般に、第二成分と結合すると、以下のようなサイジング組成物を形成するエマルジョンを生成する条件下で、好適量の無水アルケニルこはく酸及び界面活性剤成分を、好適量の水で乳化することにより製造される。このサイジング組成物は、繊維質基体と接触すると、基体に有用なサイジング特性を付与するものである。
界面活性剤成分は、界面活性剤を含有する。この界面活性剤は、本発明に従ってエマルジョンの製造に使用した時、エマルジョンが繊維質基体と接触した後、凝集を最小化すると共に、繊維質基体に有用なサイジング特性を与えるエマルジョンを製造するものである。界面活性剤は、表面塗布エマルジョンを作る際、乳化剤として機能する。界面活性剤は、一般にアニオン性又はノニオン性であるか、或いはカチオン性であってもよく、広範囲のHLB値を有する。
好適な界面活性剤の例としては、限定されるものではないが、アルキル及びアリール第
一、第二及び第三アミン及びそれらの対応する第四塩、スルホスクシネート、脂肪酸、エトキシル化脂肪酸、脂肪アルコール、エトキシル化脂肪アルコール、脂肪酸エステル、エトキシル化脂肪酸エステル、エトキシル化トリグリセリド、スルホン化アミド、スルホン化アミン、エトキシル化重合体、プロポキシル化重合体又はエトキシル化/プロポキシル化共重合体、ポリエチレングリコール、燐酸エステル、ホスホン化脂肪酸エトキシレート、ホスホン化脂肪アルコールエトキシレート、アルキル及びアリールスルホネート及びサルフェートが挙げられる。好ましい好適な界面活性剤の例としては、限定されるものではないが、アミド;エトキシル化重合体、プロポキシル化重合体又はエトキシル化/プロポキシル化共重合体;脂肪アルコール、エトキシル化脂肪アルコール、脂肪酸エステル、カルボキシル化アルコール又はアルキルフェノールエトキシレート;カルボン酸;脂肪酸;ジフェニルスルホネート誘導体;エトキシル化脂肪酸エステル;エトキシル化アルコール;エトキシル化脂肪アルコール;エトキシル化アルキルフェノール;エトキシル化アミン;エトキシル化アミド;エトキシル化アリールフェール;エトキシル化脂肪酸;エトキシル化トリグリセリド;エトキシル化脂肪酸エステル;エトキシル化グリコールエステル;ポリエチレングリコール;脂肪酸エステル;グリセロールエステル;グリコールエステル;特定のラノリンベース誘導体;モノグリセリド;ジグリセリド及び誘導体;オレフィンスルホネート;ホスフェートエステル;燐有機誘導体;ホスホン化脂肪酸エトキシレート;ホスホン化脂肪アルコールエトキシレート;ポリエチレングリコール;高分子多糖;プロポキシル化及びエトキシル化脂肪酸;アルキル及びアリールサルフェート及びスルホネート;エトキシル化アルキルフェノール;スルホスクシナメート;スルホスクシネートが挙げられる。
一実施態様では、界面活性剤成分としては、式(I):

のトリアルキルアミン、式(I)のトリアルキルアミンのジメチルサルフェート第四塩、式(I)のトリアルキルアミンの塩化ベンジル第四塩、及び式(I)のトリアルキルアミンのジエチルサルフェート第四塩よりなる群から選ばれたアミンが挙げられる。式中、Rはメチル又はエチル、Rはメチル又はエチル、Rは炭素原子数14〜24のアルキルである。他の一実施態様では、界面活性剤成分は、このアミンを除外する。界面活性剤の水準は、無水アルケニルこはく酸成分に対し、約0.1〜約20重量%の範囲であってよい。
以下の例は、特定の条件:ソルビタンモノラウレート(Arlacel 20)、エトキシル化ソルビタントリオレエート(Tween 85)、プロポキシル化ラノリン(Solulan PB−5)、エトキシル化ラノリン(Laneto 100)、ソルビタントリオレエート(Span 85)、イソsテアリン酸アルカノールアミド(Monamid 150−IS)、ヒドロキシル化ミルクグリセリド,(Cremophor HMG)、スルホこはく酸ナトリウムのビス(トリデシル)エステル(Aerosol TR−70)が挙げられる。
エマルジョンの粒子は、一般に約0.5μ以上の中央値粒度を有する。エマルジョンの中央値粒度は、塗布、乳化に使用した重合体の種類、及び重合体の特性に従って変化し得る。他の一実施態様では、エマルジョンの中央値粒度は、約0.1〜約50μ又は約0.5〜約30μの範囲である。水で懸濁された粒子が広範囲の粒子分布を示し得ることは理解されよう。このような広範囲の粒子分布を有するエマルジョンを使用できる能力は、エ
マルジョンの製造が容易になるので有利である。一般にウエットエンド用に使用されるエマルジョンは、効果的なサイジングを付与するため、比較的狭く、かつ小さい粒度分布を必要とする。本発明エマルジョンの粒度分布は、単一様式であることが好ましい。幾つかの場合は、粒度分布は、二様式又は多様式であり得る。
エマルジョンは、無水アルケニルこはく酸、界面活性剤及び好適量の水を、エマルジョンを形成するのに十分なエネルギーを与える、せん断装置に通すことにより製造される。無水アルケニルこはく酸は、乳化方法の前に、水に曝してはならない。
無水アルケニルこはく酸は、一般にサイジング組成物中に、サイジング組成物の全重量に対し、約0.001重量%以上、又は約0.05〜約5重量%、又は約0.1〜約3重量%存在する。
エマルジョンを作る際の圧力及び温度は、第二成分と結合して、以下のようなサイジング組成物を形成できるエマルジョンを製造するのに十分な圧力及び温度である。このサイジング組成物は、繊維質基体と接触すると、基体に有用なサイジング特性を付与するものである。一実施態様では、好適な乳化装置、例えば、せん断装置の入口圧力は、約40〜約150又は約200°F(約4〜約66℃又は94℃)、又は約120〜約150°F又は約200°Fの範囲の温度で約1psigであり、出口圧力は、約40〜約150°F又は約200°F(約4〜約66℃又は約94℃)の範囲の温度で約20〜約80psig、好ましくは約40〜約80psigの範囲である。一実施態様では、エマルジョンは、約40°F未満、例えば約32〜約40°Fの温度で作られる。
好適なせん断装置への主要水流は、約0.1〜約2.0ガロン/分(gpm)、好ましくは約1gpmの範囲であってよい。エマルジョンは、低せん断条件下、例えば遠心ポンプ、静的インラインミキサー、ぜん動ポンプ、ビーカー内磁気撹拌棒、頭上撹拌機、及びそれらの組合わせよりなる群から選ばれた装置で作られる低せん断条件下で製造するのが好ましい。
第二成分は、サイジング組成物が繊維質基体と接触すると、該組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を付与可能に、第二成分中に無水アルケニルこはく酸成分が十分希釈されているように、(i)澱粉成分(カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉)、(ii)水、又は(iii)水溶性重合体、(及びそれらの混合物)の群から選ばれる。
本発明の水性サイジング組成物の製造に使用される水溶性重合体は、本発明に従って使用した時、サイジング組成物が繊維質基体と接触すると、繊維質基体に有用なサイジング特性を与えるサイジング組成物を生成するものである。
一般に本発明の好適な水溶性重合体は、カチオン性ビニル付加重合体、アニオン性ビニル付加重合体、中性重合体、両性重合体及び縮合重合体である。
好適な重合体の例としては、分子量が10,000〜3,000,000ダルトンの範囲の水溶性重合体が挙げられる。本発明に使用される実質的に水溶性の重合体は、限定されるものではないが、均質重合体及び共重合体、並びに三元共重合体及び四元共重合体となるそれらの組合わせで構成され、これらの重合体を構成するモノマーとしては、アクリルアミド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート第四塩(quaternaries)、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート第四塩、ジメチルアミノエチルメタリレート、ジメチルアミノエチルメタリレート第四塩、ジメチルアミノエチルメタリレート及びその第四塩、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、アクリル酸である。好適な重合体としては、“マンニッヒ”反応を施したアクリルアミ
ドの重合体及び共重合体もある。また一実施態様では、対応するマンニッヒ第四塩は、可能な水溶性重合体である。その他の水溶性重合体としては、実質的に水溶性で水分散性の、スチレン−アクリレート、スチレンアルキルアクリル酸、スチレンマレイン酸、スチレン−マレイン酸アミド、スチレンマレイン酸エステル、スチレン−マレイン酸アミドエステル、及びそれらの対応する塩で構成された共重合体が挙げられる。他の一実施態様では、好適な重合体としては、前記モノマーの反応生成物の組合わせを含む水性分散液、ポリビニルアルコール、ポリ(ビニルアルコール−ビニルアミン)、それらの対応するアセテート又はホルマメート(formamate)又は部分加水分解した重合体、又はポリビニルアミンを有するポリウレタン分散物が挙げられる。
共重合体の具体例としては、N,N−ジアルキルアミノ−アルキル(メタ)アクリレート及び/又はアミド及び/又はアルキル(メタ)アクリレート、スチレン、イソブチレン、ジイソブチレン、酢酸ビニル及び/又はアクリロニトリルの共重合体がある。縮合重合体の具体例としては、トリメチレンジアミンと1,2−ジクロロエタン又は1,3−ジクロロプロパンとの縮合重合体;アジピン酸とジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン又は同様なポリアルキレンとの縮合重合体;ポリアミド;エピクロルヒドリンとの連続反応生成物;ジメチルアミン−エピクロルヒドリン;エチレンジアミンポリアクリルアミドがある。その他の具体例としては、ポリビニルピリジン、ポリ−N−メチルピリジニウムクロリド;トリアルキルアミンで四級化したポリ−p−クロロスチレンがある。この種の好適な重合体の例は、USP 4,657,946、同4,784,727、同3,445,330、同6,346,554に記載されている。これらの特許は、全体をここに援用する。
本発明の実施態様に含まれる天然重合体、ゴム及びそれら抽出物は、グアー、アカシア、寒天、アルギン、カラゲナン、セルロース及びその誘導体、キチン、キトサン、ダンマル、デキストラン、デキストリン、エチルセルロース、ゼラチン、ゲラン(gellan)、ヤラッパ、カラヤ、ケルプ、イナゴマメ、メチルセルロース、乳香、ペクチン、ラムサン(rhamsan)、サンダラック、トラガカントゴム、ウエラン(welan)及びキサンタンから取ってよい。天然重合体の塩及び誘導体も含まれる。重合体は、天然の状態であってもよいし、又はその後、塩又はその他の誘導体(例えばヒドロキシエチル化)を形成するため、誘導体化してもよい。これらの生成物は、アニオン性、カチオン性、両性又は中性であってよい。
水溶性重合体成分のpHは変化する。水溶性重合体成分の好ましいpH範囲は、約3.0〜約9.0、最も好ましくは5.0〜8.0でなければならない。水溶性重合体の温度は、サイジング組成物が繊維質基体と接触すると、該組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を付与可能に、無水アルケニルこはく酸成分及び第二成分は十分希釈されている限り、いかなる温度でもよい。水溶性重合体成分の好ましい温度は、約40〜約150°F又は約200°F(約4〜約66℃又は約94℃)、最も好ましくは約55〜約100°F(約13〜約38℃)の範囲である。
水溶性重合体成分は、本発明によるサイジング組成物を製造するのに十分な量で存在する。水溶性重合体成分は、サイジング組成物中に0.01〜20重量%存在する。一実施態様では、水溶性重合体成分は、一般にサイジング組成物中に約0.05〜約10重量%、好ましくは約0.075〜約5重量%、最も好ましくは約0.1〜約1重量%存在する。
澱粉成分は、一般に、本発明に従って使用した時、以下のようなサイジング組成物を生成するいかなる澱粉も使用できる。このサイジング組成物は、繊維質基体と接触すると、基体に有用なサイジング特性を付与するものである。一般に澱粉成分としては、変性した
もので、一般に本来、アニオン性又はノニオン性の澱粉が挙げられる。しかし、澱粉成分としては、両性又はカチオン性の澱粉、例えばサイズプレスで使用されるものも挙げられる。
好適な澱粉は、通常、アニオン性又はノニオン性で、ベースのトウモロコシ、ジャガイモ、小麦、タピオカ又はモロコシベース澱粉が、酵素、高温、及び/又は化学的/熱的転化技術を用いて変性されたものでもよい。化学的変性には、限定されるものではないが、酸化、酸変性、熱、アセチル化、及びヒドロキシエチル化がある。好適な澱粉の例としては、限定されるものではないが、PenfordのDouglas(登録商標)3012酸化圧痕(dent)トウモロコシ澱粉、CargillのFilmflex(登録商標)60ヒドロキシエチル化圧痕トウモロコシ澱粉及びStaleyのEthylex(登録商標)2035ヒドロキシエチル化圧痕トウモロコシ澱粉、及びGrain Processing Corporationの酸化圧痕澱粉が挙げられる。
澱粉は、澱粉水溶液の形態で使用できる。澱粉溶液の粘度は、通常のサイズプレス溶液温度で約10〜約200cPに変化できる。澱粉成分の温度は、サイジング組成物が繊維質基体と接触すると、該組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を付与可能に、無水アルケニルこはく酸成分及び第二成分は十分希釈されていれば、いかなる温度でもよい。澱粉成分の温度は、約60〜約200°F(約15〜約94℃)で変化し得る。一実施態様では、澱粉成分の温度は、約40°Fを超え約150°F以下(約4〜約66℃)又は約200°F(約94℃)、又は約55〜約100°F(約13〜約38℃)である。澱粉固体は、変性する必要もないが、所望ならば変性可能である。澱粉固体は、約0.1〜20重量%、好ましくは約5〜約13重量%の範囲が可能である。一実施態様では、澱粉成分のpHは、それ自体のpHで使用できる。このpHは調節できるが、調節する必要はない。澱粉成分のpHは、一般に約5〜9、好ましくは約7〜約8.5である。
通常、水だけでは、サイズプレスに使用されるエマルジョンに添加されない。しかし、本発明では水を第二成分として使用する場合、製紙方法において、ウエットエンド用に通常使用される水は使用できる。水は、いかなる好適な手段、例えばライン供給によっても添加できる。この製紙水の好ましいpH範囲は、約4.0〜約9.0、最も好ましくは約5.0〜約8.0でなければならない。水の温度は、サイジング組成物が繊維質基体と接触すると、該組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を付与可能に、無水アルケニルこはく酸成分及び第二成分が十分希釈されていれば、いかなる温度でもよい。水成分の好ましい温度は、約40°Fを超え約150°F以下(約4〜約66℃以下)又は約200°F、最も好ましくは約55〜約100°F(約13〜約38℃)でなければならない。第二成分として水を使用する場合、澱粉成分及び水溶性重合体成分は、有利には、若干量でも、好ましくは全く使用してはならない。
水は、サイジング組成物の主要成分である。一般に水は、サイジング組成物の約95重量%以上、或いは約90重量%以上又は約80重量%以上形成する。
サイジング組成物は、エマルジョンを第二成分(澱粉、水、又は水溶性重合体)と結合することにより製造される。エマルジョンは、いかなる好適な手段、例えば混合によっても第二成分と結合できる。エマルジョン及び第二成分は、インラインで結合するのが好ましい。第一成分を約40℃未満の温度で作る場合、第一成分は、第二成分と結合する際の第二成分により加熱され、その結果、得られるサイジング組成物の温度は、約40°Fを超え、例えば約40°Fを超え約200°F以下(約94℃)又は150°F(約4〜66℃)、又は約55〜約100°F(約13〜約38℃)の範囲となる。或いは、第一成分を約40°Fを超える温度で作る場合、得られる水性サイジング組成物の温度も、一般に約40°Fを超え、例えば約40°Fを超え、又は50°F(10℃)〜約200°F
(約94℃)となる。第一成分を約40°Fを超える温度で作る場合、第一成分の温度は、一般に第二成分の温度よりも低くなる。一実施態様では、第一成分を約40°Fを超える温度で作る場合、第一成分の温度は、第二成分の温度と同じか又は高くなる。したがって、第一成分は、繊維質基体の表面に直接添加せず、むしろ第一成分は、第二成分と結合して、加水分解を起こすことが予想される条件下で水性サイジング組成物を形成し、次いで得られたサイジング組成物を繊維質基体に添加する。
他の一実施態様では、サイジング組成物は、更に表面サイズ剤を含有する。しかし、これは必要ではない。好適な表面サイズ剤としては、限定されるものではないが、スチレン無水マレイン酸共重合体、スチレンアクリル酸共重合体、ポリウレタン分散物及びスチレンアクリレートエマルジョンが挙げられる。好ましいスチレン無水マレイン酸共重合体は、スチレン又は置換スチレンと、無水マレイン酸及びその部分エステル化又は加水分解対応物のようなビニルモノマーとの共重合体である。一例は、Baysize(登録商標)S48である。好ましいスチレンアクリル酸共重合体は、スチレン又は置換スチレンと、アクリル酸及びメタクリル酸のようなビニルモノマーとの共重合体である。具体例は、Baysize(登録商標)S210及び225である。好ましいポリウレタン分散物は、イソシアネート又はジイソシアネート及びアミン又はアルコールの共重合体である。具体例は、Graphsize(登録商標)A、C及びTである。好ましいスチレンアクリレートエマルジョンは、スチレン、置換スチレン又はアクリロニトリルと、アクリレート又はメタクリレートエステルとの共重合体である。具体例は、Baysize(登録商標)S AGP、BMP及び850、Basoplast(登録商標)400DSスチレンアクリレートエマルジョンである。無水アルケニルこはく酸成分と追加のサイズ剤との比は、乾燥基準で約1:0.2〜約1:50の範囲である。
一実施態様では、サイジング組成物は、無水アルケニルこはく酸成分に対し(to)追加(添加)サイズ剤を約1重量%未満から50重量%以下含有する。他の実施態様では、サイジング組成物は、無水アルケニルこはく酸成分に対し、追加サイズ剤を約0.5:1を超える重量%、又は無水アルケニルこはく酸成分に対し、追加サイズ剤を約50:1未満の重量%、含有する。
サイジング組成物で処理される繊維質基体は、本発明に従って製造したサイジング組成物で処理した時、意図する用途に好適なサイジング特性が得られるいかなる紙製品の基体も可能である。一実施態様では、繊維質基体としては、炭酸カルシウム、酸化チタン、及び粘土充填紙製品を含有する晒した又は未晒しの紙又は板紙が挙げられる。繊維質基体から作る紙製品としては、サイズプレスで、又は本発明のサイジング組成物の噴霧により、表面処理される晒した又は未晒しの紙又は板紙であってもよい。
本発明は、板紙製品、ファインペーパー製品又は新聞用紙製品のサイジングに特に有益である。板紙は、通常、筆記用紙よりも重い製紙機製ファイバーウエブである。板紙の重さは、一般に約120〜約400g/m(gsm)の範囲である。板紙パルプは、晒した又は未晒しの未加工の軟材、硬材型であっても、或いは段ボール箱、古い新聞用紙、オフィスの混合屑紙(waste)、及び古い雑誌(後の2つは、炭酸カルシウム充填剤を含有する)の1種以上からなるリサイクル紙で作ってもよい。新聞用紙は、本質的に、化学処理していない粉砕木材パルプから作った木材含有コート又は未コートの雑誌紙及び新聞紙か、又は粉砕木材及びリサイクル構成の組合わせである。ファインペーパーは、一般に印刷用紙以外の印刷及び筆記用紙と言われる。ファインペーパーの重さは、一般に約40〜約120g/m(gsm)の範囲である。特定の用途としては、雑誌、カタログ、本、商業用の印刷、コピー及びビジネス書式、及び書簡紙がある。これらのグレードの大部分に使用されるパルプは、少量のリサイクル又は木材含有パルプで化学処理される。印刷及び筆記用紙は、一般に晒し化学パルプ(例えばクラフトパルプ又は亜硫酸パルプ)か
ら作られ、約5〜約30%水準の炭酸カルシウムを含有する。これらの紙は、インク除去/リサイクルの晒し屑紙(分別したオフィス混合屑紙)を一部含有してよい。
本発明は、使用時、(a)パルプスラリーから繊維質シートを形成する工程、及び(b)この繊維質シートの表面を本発明のサイジング組成物で処理する工程を含む紙製品のサイジング方法を包含する。本発明のサイジング組成物は、繊維質基体の表面に、得られる紙製品に有用なサイジング特性を与えるのに十分多量、添加する。サイジング組成物は、繊維質基体の表面に、この組成物を吸着できるいかなる方法によっても基体に添加できる。サイジング組成物は、繊維質基体中に、表面に塗布した澱粉付着量に応じた量、浸透する。一実施態様では、サイジング組成物は、未晒しのクラフト又は木材含有紙に塗布できる。サイジング組成物は、現場で作って、製造後、直ぐに使用するのが好ましい。
一実施態様では、サイジング組成物は、形成されたウエブ上に、無水アルキルこはく酸成分の用量(ポンド/乾燥紙トン)約0.1ポンド/トン以上、又は約0.1〜約10ポンド/トン、約0.5〜約5ポンド/トン、好ましくは約0.5〜約3.0ポンド/トンで塗布する。これらの用量は、乾燥紙メートルトン当りkgでは、約0.05以上、又は約0.05〜約5、又は約0.25〜約2.5、又は好ましくは約0.25〜約1.5に相当する。板紙製品の製造に特に有利な用量は、約1.5〜約3.0ポンド/乾燥紙トン、好ましくは約1.5〜約2.5ポンド/乾燥紙トン(約0.75〜約1.5kg、好ましくは約0.75〜約1.25kg/乾燥紙メータートン)の範囲である。
ファインペーパー製品の製造に特に有利な用量は、約0.1〜約5ポンド、又は約0.5〜約2.0ポンド、又は好ましくは約0.5〜約1.5ポンド/乾燥紙トン(約0.05〜約2.5kg、又は約0.25〜約1kg、好ましくは約0.25〜約0.75kg/乾燥紙メータートン)の範囲である。新聞用紙製品の製造に特に有利な用量は、約0.1〜約5ポンド、約0.1〜約3ポンド、又は好ましくは約0.1〜約1.5ポンド/乾燥紙トン(約0.05〜約2.5kg、約0.05〜約1.5kg、又は約0.05〜約0.75kg/乾燥紙メータートン)の範囲である。他の好適な範囲は、約0.1〜約1.0ポンド、好ましくは約0.2〜約0.7ポンド/乾燥紙トン(約0.05〜約0.5kg、好ましくは約0.1〜約0.35kg)であってよい。
繊維質基体中の無水アルキルこはく酸成分の量は、重量%で言うと、製造した繊維質基体の重量に対し、約0.005重量%以上で、また約0.005〜約1重量%の範囲であってよく、又は好ましくは同一基準で約0.025〜約0.5重量%の範囲であってよい。
サイジング組成物の使用温度は、一般に約180°F(約82℃)未満、又は約190°F(約88℃)未満で、約120°F(約49℃)又は約40°F(約4℃)〜約180°F(約82℃)又は約190°F(約88℃)、又は約140°F(約60℃)〜約160°F(約71℃)の範囲でよい。サイジング組成物の使用pH条件は、一般に約4.0〜約9、又は約7〜約8である。
本発明のサイジング組成物で処理した繊維質基体には、意図する用途に適切なサイジング特性が得られる。一般に、このサイジング組成物で作ったファインペーパー製品は、TAPPI規格方法T530 om96に記載のインク浸透有効寿命が20秒以上、好ましくは約20〜約500秒、又は好ましくは約50〜約200秒を示す。
板紙製品に対しては、サイジング組成物は、製造した板紙の最終用途に応じて、得られる紙製品が約50〜約120g/mの範囲のCobbサイジング値(2分試験基準で)を示すように、板紙繊維質基体をサイズできる。Cobbサイジングは、TAPPI方法
T441 om98に記載の標準化した装置及び方法を用いて、所定の時間(この場合は2分)内に板紙又は紙サンプルに吸着された液体、一般には水の量の尺度である。或いは、サイジング組成物で作った板紙製品は、約30〜約120gsm、又は好ましくは約50〜約80gsmの範囲のCobbサイジング値を示すことができる。
ファインペーパー製品に対しては、サイジング組成物は、得られる紙製品が約18〜約40g/mの範囲のCobbサイジング値(1分基準で)を示すように、繊維質基体をサイズできる。或いは、ファインペーパーのグレードに応じて、本発明は、20秒Herculesサイズ試験(HST、“TAPPI 530”1%蟻酸、80%反射率としても知られている)〜500秒の耐浸透性を付与できる。
新聞用紙製品に対しては、サイジング組成物は、繊維質基体をサイズし、水滴試験(大きさ5μLの水滴を基準とする)で測定して、製造される刊行物グレードの最終用途に応じて、約10〜約100秒の範囲のサイジング特性を示す紙製品を製造できる。水滴試験は、印刷用紙について共通に使用される試験で、水滴が繊維質基体に浸透する時間を測定する。
本発明のサイジング組成物で製造した紙製品は、良好なサイズプレス運転性(runnability)を得るため、プレサイズプレスサイジングが、どこでも約2〜約10秒のHSTを示すように、内部添加したサイズ剤も含有できる。
ウエットエンドに若干のサイズ剤を添加して、方法を実施したい場合は、ウエットエンドサイズ剤をパルプスラリーに加えて、このスラリーから繊維質シートを形成する。次いで、繊維質シートを本発明のサイジング組成物で処理して、この繊維質基体をサイズする。
ウエットエンドサイズ剤成分としては、ウエットエンドで使用する、いかなるサイズ剤、例えばロジン又はロジンエマルジョンでもよく、セルロースのヒドロキシル基と反応して共有化学結合を形成できると考えられるサイズ剤が挙げられる。ウエットエンドサイズ剤成分用に好適なサイズ剤としては、ケテンの二量体及び多量体、無水アルケニルこはく酸、炭素原子数約12〜22の有機エポキシド、炭素原子数約12〜22のハロゲン化アシル、炭素原子数約12〜22の脂肪酸からの無水脂肪酸、炭素原子数約12〜22の有機イソシアネートが挙げられる。ケテンの二量体及び多量体は、USP 6,162,328に記載され公知である。この特許は、全体をここに援用する。
一実施態様では、ウエットエンドサイズ剤成分は、カチオン性成分を含有する。他の一実施態様では、ウエットエンドサイズ剤成分は、カチオン性澱粉及び無水アルケニルこはく酸を含有する。他の一実施態様では、ウエットエンドサイジング成分は、本発明のサイジング組成物の製造に使用されるエマルジョンであり得る。この実施態様では、本発明のサイジング組成物の製造に普通に使用される若干のエマルジョンが、ウエットエンドサイジング成分用に使用される。
セルロース反応性サイズ剤をウエットエンドに添加すると共に、本発明のサイジング組成物を繊維質基体の表面処理に使用する場合、(i)ウエットエンドに塗布されるサイズ剤と、(ii)サイジング組成物中の無水アルケニルこはく酸成分の重量比との重量比は、好ましくは約1:1未満、又は好ましくは約0.5:1未満である。
出願人は、本発明のサイジング組成物に、無水アルケニルこはく酸の急速な加水分解を起こす条件を施すにも拘わらず、サイジング組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を与える理由が判らない。理論に束縛されることなく、無水アルケニルこはく酸成分及び
第二成分は、サイジング組成物に有用な乳化及び安定化特性を付与可能に、十分希釈されていると考えられる。
本発明は、従来得られない利点を与える。
本発明は、ウエットエンドで使用されるサイズ剤の量を減らすか、なくし、これにより、製紙機の清浄度問題を起こすことが知られている化学添加物や構成成分とのウエットエンド相互作用を減らすか、なくす。一実施態様では、ウエットエンドサイズ剤成分中の無水アルケニルこはく酸は、操作中に使用される全無水アルケニルこはく酸の50%以下である。他の一実施態様では、ウエットエンド中の無水アルケニルこはく酸は、操作中に使用される全セルロース反応性サイズ剤の40%以下、30%以下、20%以下、又は10%以下の量、存在する。
繊維質基体表面に塗布する場合、サイジング組成物に含まれる無水アルケニルこはく酸成分は、パルプスラリーに無水アルケニルこはく酸を添加する場合に比べて、高水準で繊維質基体に保持される。
本発明によれば、公知の方法で普通に製造される同量の紙を、ユーザーが更に少量のサイズ剤を用いて製造することも可能である。一実施態様では、本発明では、普通の方法で使用されるサイズ剤を50%未満、又は約70〜30%少なく使用して、しかも公知のサイジング法で通常、起こる問題もなく、同量の紙が得られる。本発明は、ユーザーが、工場で生産される紙の品質及び量を犠牲にすることなく、無水アルケニルこはく酸を更に少なく使用できるシステムも提供する。
従来のサイジング法で通常、起こる問題が回避され、しかも繊維質基体を直接処理することにより、サイズ剤の保持量が多くなるので、製紙業者がこれまでの習慣的な使用量よりも少量のサイズ剤で多量の紙を製造することが今、可能となった。本発明によれば、製紙業者が、普通のサイジング組成物で通常、起こる問題、例えば運転性、付着物の形成、又は紙製品の品質のばらつきによる問題もなく、長期間、製紙機を運転することが可能となる。例えば本発明によれば、サイズプレス又はカレンダーに視覚的な付着なく、長期間、製紙機を運転することが可能となる。
本発明は、主として、本発明のサイジング組成物を無水アルケニルこはく酸成分を含有するエマルジョンで製造する現在、好ましい実施態様に向けたものである。しかし、本発明は、エマルジョンを無水アルケニルこはく酸以外のセルロース反応剤で製造する実施態様も包含する。例えば一実施態様では、サイジング組成物は、イソシアネート、アルキルケテン二量体(AKD)及び酸無水物よりなる群から選ばれた乳化セルロース反応剤を含有するエマルジョンで製造することも可能である。
したがって、一実施態様では、本発明は、ASAの代りにAKDを用いて製造又は実施できる。ここで使用した用語“AKD”は、当業者が認めている化学構造を有する二量体化したアルキル及びアルケニルケテンを言い、この場合、AKDは、前記定義したように、炭素原子数が4を超え、アルキル、アルケニル、アラルキル又はアラルケニル基から選ばれた疎水基を含有する。好ましくは各炭化水素基は、独立に炭素原子数約4〜約36の疎水基である。AKDサイズ剤は、幾つかの文献、例えばUSP 3,992,345及び同5,510,003;J.W.Davis等、TAPPI 39(1),21(1956);及びR.E.Kates等、“Alkyl Ketene Dimer Sizes”,The Sizing of Paperの第2章、第2版、W.F.Raynolds編、Tappi Press,1989,pp.33−50に記載されている。本発明に有用なAKDサイズ剤の特定例としては、限定されるものではないが、オクチルケテン二量体、デシルケテン二量体、ドデシルケテン二量体、テトラデシルケテン二量体
、ヘキサデシルケテン二量体、オクタデシルケテン二量体、エイコシルケテン二量体、ドコシルケテン二量体、テトラコシルケテン二量体、及び有機酸及び天然産の脂肪酸混合物、例えばパルミトレイン酸、オレイン酸、リシノール(rincinoleic)酸、リノール酸、リノレン酸、ココナッツ油、ヤシ油、オリーブ油及びピーナッツ油に見られる脂肪酸から公知の方法で製造したものが挙げられる。これら酸のいずれの混合物も使用してよい。好ましいAKDサイズ剤は、限定されるものではないが、炭素原子数が約8〜約36である少なくとも1つのアルキル又はアルケニル基が挙げられる。更に好ましいAKDサイズ剤は、限定されるものではないが、ヘキサデシル、オクタデシル及びオレイルケテン二量体が挙げられる。ASAの代りにAKDを使用する実施態様では、前記ASA含有サイジング組成物の説明は、AKDを用いたサイジング組成物にも同様に使用できることが判る。したがって、用語“無水アルケニルこはく酸”又は“ASA”を使用する際は、用語“無水アルケニルこはく酸”又は“ASA”の代りに、用語“AKD”も使用できる。一実施態様では、AKDは、2オキセタノンケテン多量体を除外する。以下に実施例により更に本発明を説明する。なお、部及び%は、特記しない限り、重量%である。
例:材料、実験法、試験
製紙方法
これらの例で使用した紙は、2種の原料から作った。第一の方法として製紙法Aは、パイロット製紙機を用いて製造した。組成は、420カナダ規格ろ水度まで精製した晒し軟材クラフト30%及び350カナダ規格ろ水度まで精製した晒し硬材クラフト70%で構成した。各製造法では、アニオン性ポリアクリルアミド保持助剤を使用した。
3種の紙を作った。紙Aは、炭酸カルシウム(ALBACAR(登録商標)5970、Specialty Minerals,Inc.)を14.9%含有し、内部添加サイズ剤を含まない70g/mのシートである。紙Bは、炭酸カルシウムを14.9%及び及び内部添加サイズ剤として所定量の無水アルケニルこはく酸(ASA)(BAYSIZE(登録商標)I18合成サイズ剤)を含有する70g/mのシートである。紙Cは、炭酸カルシウム(ALBACAR 5970)を25%含有し、内部添加サイズ剤を含まない125g/mのシートである。
内部添加用に作った澱粉サイジングエマルジョンを、Rossホモジナイザーを用いて、1:1(澱粉:サイズ剤)重量比のカチオン性澱粉(Hi−Cat(登録商標)CWS澱粉、Penford)及びBaysize(登録商標)I18内部サイズ剤で製造した。これは、サイズエマルジョンAと言う。
第二の方法は、市販の手すき(handsheet)装置として、目標基準重量50ポンド/TAPPI連に対し、標準(8インチ×8インチ)銘木(Noble and Wood)手すきモールドを使用した。稠度約0.6%で繊維バッチ10g当り通常の薬品添加順序は、サイズ剤(必要ならば)、1分間混合、アニオン性保持助剤(約1ポンド/トン)15秒間混合である。各バッチは、3枚の2.8g乾燥シートに分割した。これらのシートを形成し、空気圧ロールのニップのフェルト間で加圧し、回転乾燥機のドラム上、約2450°Fで約1分間乾燥した。これは、製紙法Bと言う。
澱粉溶液
0.5N HCl又は0.5N NaOHのいずれかでpH7.0+/−0.2に調節した脱イオン水(ここでは、処理水Aと言う)中に市販の表面サイズ澱粉(Filmflex(登録商標)60澱粉、Cargill)を含む15%澱粉固体スラリーを作り、次いでこの混合物を95℃で1時間加熱することにより、澱粉溶液を製造した。これは、澱粉溶液Aと言う。
澱粉溶液A 150部に、処理水Aを171部加えた。次いで、0.5N NaOH溶
液を滴下して、pH7.1〜7.3の澱粉溶液を得た。これは、澱粉溶液Bと言う。
処理水A中に市販の表面サイズ澱粉(StaCote(登録商標)H44、AE Staley)を含む15%澱粉固体スラリーを作り、次いでこの混合物を95℃で1時間加熱することにより、澱粉溶液を製造した。これは、澱粉溶液Cと言う。
澱粉溶液C 150部に、処理水Aを412.5部加えた。次いで、0.5N NaOH溶液を滴下して、pH7.1〜7.3の澱粉溶液を得た。これは、澱粉溶液Dと言う。
表面塗布法A
次に、紙サンプルを処理するため、適切なサイジング組成物を使用した。所望の用量は、乾燥紙シート上の組成物の液体付着量を基準として計算した。これは、乾燥シートと表面処理溶液に浸漬した(更にプレスした)シートとの重量差を測定することにより求められる。試験紙は、適当な大きさに切断し、秤量し、各種サイジング組成物中に浸漬し、12psigの圧力に加圧し、次いで240°Fで35秒乾燥した。使用量は、ポンド/トン、即ち、乾燥紙1トン当り乾燥サイズ剤ポンドで表わす。
表面塗布法B
パイロット製紙機で適切な紙を製造した。サイズプレスでは、紙を処理するため、適切なサイジング組成物を用いた。サイジング組成物は、走行タンクからサイズプレスに供給し、過剰の材料は走行タンクに再循環した。乾燥紙上の組成物の液体付着量を基準として、所望の用量を計算した。これは、サイズプレスでの澱粉溶液の吸収容量を測定することにより求めた。次いで紙を第二乾燥機部に直接供給し、リールで巻いた。
表面塗布法C
フラッドニップ(flooded nip)紙サイズプレス塗布に使用するため、Werner Mathis 実験室サイズプレスを改造した。この実験室フラッドニップサイズプレスは、2つの硬質ゴムローラーからなる。これら2つのローラー間のニップ圧は、紙の基準重量に従って調節した。ローラー速度は、付着量を最適化するように変化させた。サイズプレス溶液の付着量は、目標のサイズプレス液を含有するニップを通過する前後の試験シートを測定することにより求めた。次に試験液を適切量の処理溶液(乾燥澱粉付着量を基準とする実固体)と混合する。試験溶液をニップに加え、紙サンプルをニップから供給した。用量は、乾燥紙1トン当り、実基体ポンドとして表わした。処理した紙サンプルは、直ちに、240°Fに加熱された回転ドラム乾燥機に35秒間通した。
界面活性剤
以下に示す界面活性剤を試験した。
処理有効性試験
サイズ剤及び条件の処理有効性を以下の各種試験の幾つかを行うことにより求めた。これら試験の一般的方法を以下に示す。紙サンプルは、試験前に、全て50%相対湿度及び70℃、24時間、状態調節した。
試験A:インク浸透有効寿命
USP 5,483,078に記載の計測器を用いた他は、TAPPI方法T530pm−89と同様な方法を用いてインク浸透有効寿命を測定した。この試験は、インクと接触する側とは反対側の紙の反射率が初期値の80%に低下するまでの時間(秒)を測定する。インクは、pH7に緩衝された1.25%ナフトールグリーンB染料からなる。試験値は、基準重量の3乗として変化するものと仮定して、紙の基準重量に対し標準化する。結果は、秒単位で表わす。
像解析
像解析は、外形測定用ソフトウエアを備えたOptomax Sorcerer像分析システム、CCDカメラ及びリングファイバー光学照明付き立体ズーム顕微鏡を用いて行った。数種の試験を用いる。
試験B:黒色像解析
試験シート上に、太字、8ポイント、Arialフォントからなる文字“H”を数列、印刷するため、市販のインクジェットプリンターを用いた。次に、“黒色文字面積”を得るため、この4つの文字の面積を測定し、平均化した。文字面積が小さいことは、印刷面積の広がり又は吸い上げが少ないことに相当する。結果は、mm単位で表わす。
試験C:色ブリード
色ブリードは、黄色の背景上に印刷した黒色文字の面積を、黒色像解析で説明した方法と同様に測定することにより求めた。但し、カラーインクジェットプリンターを使用する必要がある。文字面積を得るため、4つの文字の像を平均化した。文字面積が小さいことは、印刷面積の広がり又は吸い上げが少ないことに相当する。結果は、mm単位で表わす。
試験D:光学密度
1cm以上のベタ黒部を試験シート上に印刷した。印刷領域の光学密度(OD)は、市販のX−式(wite)分光密度計で測定した。値は、5つの測定値の平均である。これらの値は、無次元である。光学密度が高いほど、一般に印刷性が向上したことを示す。
試験E:超音波減衰測定
この分析法は、紙サンプルの片面を液体と接触させながら、サンプルに伝達した超音波の信号強度の変化を記録する。測定は、Penetration Dynamics Analyzer(PDA)(Emtec Electronic,Gmbh)を用いて行った。これらの例では、2つのパラメーターを記録した。“A−値”は、液体の紙吸収量に相当し、無次元数で、Cobb値(試験I)と相関する。“最大”値は、表面疎水性の特徴であり、秒で示す。通常、シート当り2つの試験とシート当り6つの試験との合計に対し、サイド、フェルト及びワイヤー当り1つの試験による処理当り3枚の手すきシートを試験する。これらの数は、そのセットに対するA−値又は最大値を得るため、平均化する。
試験F:粒度
市販の光散乱粒子分析計、Horiba LA−300及びHoriba LA−700を用いて、エマルジョンの粒度を求めた。結果は、中央値粒度μmとして示す。
試験G:リングクラッシュ
この試験は、TAPPI試験法T822 pm−84に従って行った。
試験H:ISO白色度
この試験は、ISO 2469に基づき、TAPPI試験法T525 om−92を用いてTechnibrite Eric 950装置で行った。
試験I:吸水Cobb試験
この試験は、TAPPI試験法T441 om−90に従って行った。保持時間は2分である。
例1、2、3、4、5
例1、2、3は、手すき及びパイロット機塗布(application)のサイズプレスで低せん断ASAを塗布した概要である。付着や運転性の問題は起こらなかった。例3、4、5は、低せん断で水に乳化したASAサイジングシステムのサイジング性能を高せん断で乳化したASAサイジングシステムと比較したものである。
例1
Brij(登録商標)98含有ASAを一枚羽根開放面遠心ポンプで水中に乳化した。低せん断遠心ポンプを上水道に接続し、上水道の圧力を用いてポンプを操作した。乳化前の水道水には、pH又は温度調節は行わなかった。ASAは、ギアポンプにより較正カラムから遠心ポンプに供給し、遠心ポンプ直前の水入口に入れた。水の流速は約1L/分とし、またASAの流速は約240mL/分とした。遠心ポンプは、再循環なしの一回パス乳化法とした。得られたASAエマルジョン中のASA含有量は、19重量%である。
例2
例1で作ったサイジングエマルジョンを用いて、製紙法Aで紙Bをサイズした。このエマルジョンを、第二の澱粉成分である追加の澱粉溶液Bに加えて、紙処理用の全サイジング組成物を製造した。このサイジングの有効性を、前記インク浸透有効寿命試験Aにより求めた。エマルジョンの粒度を前記粒度試験Fを用いて測定したところ、1μmであった。インク浸透の結果を第1表に示す。

この結果から、低せん断乳化サイジングシステムは、ベースシートに効率的に更なるサイジングを与えることが判る。
例3
ASAの流速を約120mL/分とした他は、例1と同様にしてASAの水エマルジョンを製造した。得られたASAエマルジョンのASA濃度は、11%であった。
例4(比較例)
本例のサイジングエマルジョンは、ヒドロキシエチル化圧痕(dent)トウモロコシ澱粉(澱粉B)で作った。澱粉のpHは7で、また澱粉の温度は30〜35℃であった。澱粉溶液1429部及びBaysize(登録商標)S180 100部を工業用高せん断ブレンダーに入れて、澱粉:ASA比が1:1で、澱粉中の最終ASA濃度6.5%のエマルジョンを製造した。
例5
例3、4で作ったサイジングエマルジョンを用いて、製紙法Aで紙Aをサイズした。各エマルジョンを、別々に第二の澱粉成分である追加の澱粉溶液Bに加えて、紙処理用の全サイジング組成物を製造した。紙には、ASAを1.5ポンド/トン量、送った。このサイジングの有効性を、前記インク浸透有効寿命試験Aにより求めた。結果を第2表に示す。
以上の比較から、低せん断サイジングシステム(例3)及び高せん断サイジングシステム(例4)の両エマルジョンで得られたサイズ剤は、同等のインク浸透性を与えることが判る。
例6、7、8、9、10、11、12、13、14
以下の例は、サイズ剤に、2種の異なる界面活性剤を界面活性剤の水準範囲に亘って使用する本発明の有用性を示す。使用した界面活性剤は、Larostat(登録商標)264A(BASF)又はRhodafac(登録商標)RS610(Rhodia)である。
例6
本発明によるサイジング組成物の製造に使用されるエマルジョンを次のようにして製造した。ASA 95部及びLarostat(登録商標)264A 5部よりなるASA成分10部を25℃の水189.5部に家庭用ブレンダーで加え、次いで低速にセットして30秒間混合することにより、エマルジョンを製造した。
例7
ASA成分をASA 90部及びLarostat 264A 10部で構成した他は、例6に従って、本発明によるサイジング組成物の製造用ASAエマルジョンを製造した。
例8
ASA成分をASA 85部及びLarostat 264A 15部で構成した他は、例6に従って、本発明によるサイジング組成物の製造用ASAエマルジョンを製造した。
例9
ASA成分をASA 99.9部及びLarostat 264A 0.1部で構成した他は、例6に従って、本発明によるサイジング組成物の製造用ASAエマルジョンを製造した。
例10
ASA成分をASA 99.5部及びRhodafac(登録商標)RS610 0.5部で構成した他は、例6に従って、本発明によるサイジング組成物の製造用ASAエマルジョンを製造した。
例11
ASA成分をASA 95部及びRhodafac(登録商標)RS610 5部で構成した他は、例6に従って、本発明によるサイジング組成物の製造用ASAエマルジョンを製造した。
例12
ASA成分をASA 90部及びRhodafac(登録商標)RS610 10部で構成した他は、例6に従って、本発明によるサイジング組成物の製造用ASAエマルジョンを製造した。
例13
ASA成分をASA 85部及びRhodafac(登録商標)RS610 15部で構成した他は、例6に従って、本発明によるサイジング組成物の製造用ASAエマルジョンを製造した。
例14
例6〜13で作ったサイジングエマルジョンを用いて、製紙法Aで紙をサイズした。各エマルジョンを、第二の澱粉成分である追加の澱粉溶液Bに加えて、紙処理用の全サイジング組成物を製造した。紙Aの処理には、表面塗布法Aを用いた。サイズ剤は、紙1トン当り2ポンドの量、使用した。澱粉溶液B 150gにサイジングエマルジョン4.0gを加えた。このサイジングの有効性を、前記インク浸透有効寿命試験Aにより求めた。各エマルジョンの粒度を前記粒度試験Fを用いて測定したところ、1μmであった。インク浸透の結果を第3表に示す。
これらのデータから、前記界面活性剤を本発明で述べた量用いると、有効な粒度及び有効なインク浸透保持寿命の両方とも達成されると結論する。
例15〜19
以下の例は、エマルジョン中の無水アルケニルこはく酸の濃度による影響及び印刷性能を示す。
例15
本発明によるサイジング組成物の製造に使用されるエマルジョンを次のようにして製造した。家庭用ブレンダーに処理水Aを99.0部加えた。ブレンダーの速度は、低速にセットした。この渦巻中に無水アルケニルこはく酸0.9部及びBrij(登録商標)78(以下、界面活性剤Bと言う) 0.1部を加え、30秒間保持した。
例16
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。処理水95.0部、ASA 4.5部、界面活性剤B 0.5部を用いた他は、例15の方法を繰り返した。
例17
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。処理水90.0部、ASA 9.0部、界面活性剤B 1.0部を用いた他は、例15の方法を繰り返した。
例18
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。処理水85.0部、ASA 13.5部、界面活性剤B 1.5部を用いた他は、例15の方法を繰り返した。
例19
例15〜18で製造したサイジングエマルジョンを用いて、紙Cを処理するため、表面塗布法Aで紙をサイズした。各エマルジョンは、澱粉溶液Aに加えた。
比較のため、表面塗布法Aを用いて、紙Cを澱粉溶液Aで処理した。
処理したシートを、市販のインクジェットプリンターで印刷し、インク浸透(試験A)、色ブリード(試験C)及び黒色像面積(試験B)の試験で性能を測定することにより、例15〜18の有効性を求めた。結果を第4表に示す。
例20〜25
以下の例は、サイジング及び印刷品質性能に対する界面活性剤の濃度による影響を示す。
例20
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。磁気撹拌機付きビーカーに処理水A 82.0部を加えた。この渦巻中に、無水アルケニルこはく酸17.973部及び界面活性剤B 0.027部を加え、30秒間保持した。
例21
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。家庭用ブレンダーに処理水A 90.0部を加えた。撹拌機を低速にセットし、この渦巻中に、無水アルケニルこはく酸9.9部及び界面活性剤B 0.1部を一部分に加えた。撹拌は、30秒間続けた。
例22
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。処理水90.0部、ASA 9.5部、界面活性剤B 0.5部を用いた他は、例21の方法を繰り返した。
例23
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。処理水99.0部、ASA 0.95部、界面活性剤B 0.05部を用いた他は、例21の方法を繰り返した。
例24
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。処理水90.0部、ASA 8.5部、界面活性剤B 1.5部を用いた他は、例21の方法を繰り返した。
例25
例20〜24で製造したサイジングエマルジョンを用いて、紙Cを処理するため、表面塗布法Aで紙をサイズした。各エマルジョンは、澱粉溶液Aに加えた。
例20、21では、紙Cは、対照用として使用するため、表面塗布法Aを用いて澱粉溶液Aで処理した。
例22〜24では、紙Cは、対照用として使用するため、表面塗布法Aを用いて別々に澱粉溶液Aで処理した。
処理したシートを、市販のプリンターで印刷し、インク浸透(試験A)、色ブリード(試験C)、黒色像面積(試験B)及び超音波減衰測定(試験E)の試験で性能を測定することにより、これら2つの研究のサイジングの有効性を求めた。結果を第5表に示す。
これらの例から、広範囲の界面活性剤対ASA水準に亘って、有効なサイジング特性が得られることが判る。
例26〜31
以下の例は、粒度の異なるサイジング組成物を示す。
例26
本発明によるサイジング組成物の製造に使用されるエマルジョンを次のようにして製造した。家庭用ブレンダーに処理水Aを95.0部加えた。ブレンダーの速度は、低速にセットした。この渦巻中に無水アルケニルこはく酸4.25部及び界面活性剤B 0.75部を加え、30秒間撹拌を続けた。
例27
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。ASA 4.75部及び界面活性剤B 0.25部を用いた他は、例26の方法を繰り返した。
例28
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。処理水85.0部、ASA 14.25部及び界面活性剤B 0.75部を用いた他は、例26の方法を繰り返した。
例29
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。処理水85.0部、ASA 14.85部及び界面活性剤B 0.15部を用いた他は、例26の方法を繰り返した。
例30
本発明によるサイジング組成物の製造用エマルジョンを次のようにして製造した。処理水82.0部、ASA 17.973部及び界面活性剤B 0.027部を用いると共に、撹拌を5秒間続けた他は、例26の方法を繰り返した。
例31
例26〜30で製造したサイジングエマルジョンでサイジング組成物を製造した。例26〜30で製造したサイジングエマルジョンを用いて、紙Cを処理するため、表面塗布法Aで紙をサイズした。各エマルジョンは、澱粉溶液Aに加えた。
例28〜30では、紙Cは、対照用として使用するため、表面塗布法Aを用いて別々に澱粉溶液Aで処理した。
処理したシートを、市販のプリンターで印刷し、インク浸透(試験A)、色ブリード(試験C)、黒色像面積(試験B)及び超音波減衰測定(試験E)の試験で性能を測定することにより、サイジングの有効性を求めた。結果を第6表に示す。
これらの例から、広範囲の粒度及び様式に亘って有効なサイジング特性が得られることが判る。
比較例32、33、34、35
以下の例32〜35は、低せん断ASAエマルジョンの品質に対する界面活性剤の種類及び量の影響を示す。
比較例32
本発明によるサイジング組成物の製造に使用されるエマルジョンを次のようにして製造した。ASA 95部及びSpan85 5部よりなるASA成分5部を、希硫酸でpH4.2に調節した水49.5部に家庭用ブレンダーで加え、低速にセットして30秒間混合することにより、エマルジョンを製造した。
比較例33
ASA成分をASA 95部及びTween85 5部で構成した他は、例32に従って、本発明によるサイジング組成物の製造用ASAエマルジョンを製造した。
比較例34
エマルジョンの安定性を視覚的に測定し、そのデータを第7表に示す。

これらのデータから、或る種の界面活性剤では、好適なASAエマルジョンが得られないことが判る。
比較例35
本発明によるサイジング組成物の製造に使用されるエマルジョンを次のようにして製造した。ASA 95部及びArlacel 20 5部よりなるASA成分0.5部を、希硫酸でpH4.2に調節した水49.5部に家庭用ブレンダーで加え、低速にセットして1分間混合することにより、エマルジョンを製造した。
比較例36
ASA成分をASA 95部及びTween85 5部で構成した他は、例35に従って、本発明によるサイジング組成物の製造用ASAエマルジョンを製造した。
比較例37
エマルジョンの安定性を視覚的に測定し、そのデータを第8表に示す。
これらのデータから、あらゆる界面活性剤が本発明の範囲内に入るものではないことが判る。
例38、39、41、42
これらの例は、本発明の低せん断サイジングシステムを用いて、サイジング性能に対する強力樹脂の影響を示す。
例38
本発明によるサイジング組成物の製造に使用されるエマルジョンを次のようにして製造した。ASA 75部及びBrij 98 3部よりなるASA成分3.09部を水96.1部に家庭用ブレンダーで加え、次いで低速にセットして1分間混合することにより、エマルジョンを製造した。
例39
例38で製造したサイジングエマルジョンを使用して、表面塗布法Aで紙をサイズした。このエマルジョン3.75部を、別途に第二の澱粉成分である追加の澱粉溶液D 300部に加えて、紙処理用の全サイジング組成物を製造した。表面塗布法Aを用いて紙Bを処理した。サイジング及び強度の有効性を、前記インク浸透有効寿命試験A及びリングクラッシュ試験Gにより求めた。このデータを下記第9表に示す。
例40
例38で製造したサイジングエマルジョン及びアニオン性ポリアクリルアミド強力樹脂であるBaystrength(登録商標)FP200(Bayer Chemicals Corporation)を用いて、表面塗布法Aで紙をサイズした。このエマルジョン3.75部及び強力樹脂6.75部を、別々に第二の澱粉成分である追加の澱粉溶液D 300部に加えて、紙処理用の全サイジング組成物を製造した。表面塗布法Aを用いて紙Bを処理した。サイジング及び強度の有効性を、前記インク浸透有効寿命試験A及びリングクラッシュ試験Gにより求めた。このデータを下記第9表に示す。
例41
例38で製造したサイジングエマルジョン及びアニオン性ポリアクリルアミド強力樹脂であるBaystrength(登録商標)FP100(Bayer Chemicals Corporation)を用いて、表面塗布法Aで紙をサイズした。このエマルジョン3.75部及び強力樹脂6.75部を、別々に第二の澱粉成分である追加の澱粉溶液D 300部に加えて、紙処理用の全サイジング組成物を製造した。表面塗布法Aを用いて紙Bを処理した。このサイジング及び強度の有効性を、前記インク浸透有効寿命試験A及びリングクラッシュ試験Gにより求めた。このデータを下記第9表に示す。
例42
ベースシート紙Bを澱粉溶液D 300部でサイズした。表面塗布法Aを用いて、紙Bを処理した。このサイジング及び強度の有効性を、前記インク浸透有効寿命試験A及びリングクラッシュ試験Gにより求めた。このデータを下記第9表に示す。
このデータから、本発明を強力剤と併用すると、サイジング及び強度特性に対し最小限の影響を与えると結論する。
例43、44、45
以下の例は、本発明の性能に対する光学的白色度及び導電率の影響を示す。
例43
遠心ポンプを用いてエマルジョンを製造した。水道水は、pH調節なしで使用した。水道水のpHは8.1で、また導電率は、22℃で178μ秒/cmであった。水流は約1L/分である。遠心ポンプは、周囲水道圧を用いて、1700rpmで運転した。ASA成分は、ASA 97部及びBrij 98 3部で構成され、較正カラムから約120mL/分の流量で遠心ポンプに送った。水中の得られたASA濃度は、10.7%であった。
例44
例43で製造したサイジングエマルジョンを用い、第二の澱粉成分である澱粉溶液Cに、乾燥紙パルプ1トン当りエマルジョン3ポンド投与することにより、パイロット製紙機で作った紙Aをサイズして、サイズプレス運転タンク中で全サイジング組成物を作った。更に、乾燥紙パルプ1トン当り15ポンド量の塩化ナトリウム及び、光学白色剤として、乾燥紙パルプ1トン当り10ポンド量のBlankophor(登録商標)P150をサイズプレスに加えた。各添加物について、製紙機に送った適切な用量は、澱粉付着量を基準とするものである。
このサイジング及び白色度の有効性を前記インク浸透有効寿命試験A及びISO白色度試験Hにより求めた。このデータを下記第10表に示す。
例45
他のサイズプレス添加物を含まない澱粉溶液Cを対照として、サイズプレス運転タンク中で走行させた。このデータを下記第10表に示す。
これらのデータから、電解質及び光学白色剤を使用しても、本発明のサイジング発現に影響しないと結論する。
例46〜61
これらの例は、本発明を高導電率及び低導電率の環境中で製造した組成に使用することを示す。また、これらの例は、ASAのウエットエンド添加及びAKDのウエットエンド添加に比べて、表面塗布した本発明の利点を示す。
比較例46
これらの例では、現地工場から得たリサイクルパルプを用いた。組成は、殆ど、若干の古い段ボールの入ったオフィスの混合屑紙である。塩化カルシウム及び硫酸ナトリウム(それぞれ5:8の重量比)の溶液を用いて、この組成混合物を1500μ秒/cmの低導電率に調節した。1000平方フィート当り27ポンドの基準重量を有する手すきシートを目標とし、またカチオン性ポリアクリルアミド保持助剤を乾燥紙パルプ1トン当り1ポンドの用量で用いた。
この組成に市販のAKDサンプル(サイズ剤Cと言う)を、乾燥紙パルプ1トン当りサイズ剤4ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例47
例46で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Cを、乾燥紙1トン当りサイズ剤5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例48
例46で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Cを、乾燥紙1トン当りサイズ剤6ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例49
カチオン性ジャガイモ澱粉(StaLok(登録商標)400、AE Staley)を、処理水A中の15%澱粉スラリーとして、90℃で1時間調理した。得られた溶液を処理水Aで、4%固体になるまで希釈した。これは澱粉溶液Eとした。澱粉の添加以外は、例46で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Cを、乾燥紙1トン当り4ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び澱粉溶液Eを、有効サイズ剤対有効澱粉比が1:1となるのに十分な量、添加した。
比較例50
澱粉の添加以外は、例46で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Cを、乾燥紙1トン当り5ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び澱粉溶液Eを、有効サイズ剤対有効澱粉比が1:1となるのに十分な量、添加した。
比較例51
澱粉の添加以外は、例46で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Cを、乾燥紙1トン当り6ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び澱粉溶液Eを、有効サイズ剤対有効澱粉比が1:1となるのに十分な量、添加した。
比較例52
工業用ブレンダーに澱粉溶液Eを190部加え、低速で撹拌した。この渦巻中に市販のASAサンプル(Baysize(登録商標)I18、Bayer Chemicals)7.6部を一部分で加えた。次いで速度を高速に変え、3分間維持した。次に、この溶液を処理水Aで、有効サイズ剤の濃度が0.5%となるように、希釈した。これはサイズ剤Dと言う。
AKDをASAに取り替えた他は、例46で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当り4ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例53
組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当り5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した他は、例52で述べたように、手すきシートを作製した。
比較例54
組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当り6ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した他は、例52で述べたように、手すきシートを作製した。
添加物A
市販の明ばんの溶液を処理水Aで0.5%に希釈した。これは添加物Aとする。
比較例55
明ばんの添加以外は、例52で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当り4ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び添加物Aを、乾燥紙1トン当り5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例56
明ばんの添加以外は、例52で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当り5ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び添加物Aを、乾燥紙1トン当り5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例57
明ばんの添加以外は、例52で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当り6ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び添加物Aを、乾燥紙1トン当り5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
例58
ウエットエンドサイズ剤を添加しなかった他は、例46で述べたように、別の手すきシートを作製した。Brij(登録商標)98 5部を使用しなかった他は、エマルジョン法Aを用いて、サイズ剤Eを製造した。表面塗布法Aを用いて、手すきシートをサイズ剤Eと澱粉溶液Cとの混合物で処理した。サイズ剤Eは、乾燥繊維1ポンド当りサイズ剤1.5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
例59
手すきシートを例58と同様に処理した。サイズ剤Eは、乾燥繊維E 1ポンド当りサイズ剤2ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加し、また澱粉溶液Cは、表面塗布法Aを用いて添加した。
例60
手すきシートを例58と同様に処理した。サイズ剤Eは、乾燥繊維E 1ポンド当りサイズ剤3ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加し、また澱粉溶液Cは、表面塗布法A
を用いて添加した。
例61
手すきシートを例58と同様に処理した。サイズ剤Eは、乾燥繊維E 1ポンド当りサイズ剤4ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加し、また澱粉溶液Cは、表面塗布法Aを用いて添加した。
例46〜61を、試験Iの2分Cobb試験を用いてサイジングについて分析した。これらの結果を第11表に示す。
これらのデータから、本発明のサイズ剤は、比較用のウエットエンドサイジング例よりも優れた性能を有すると共に、低導電率の製紙条件により影響されず、しかも従来の合成サイズ剤に対し、水吸着有効寿命が向上したことが判る。
比較例62
これらの例では、現地工場から得たリサイクルパルプを用いた。組成は、殆ど、若干の古い段ボールの入ったオフィスの混合屑紙である。塩化カルシウム及び硫酸ナトリウム(それぞれ5:8の重量比)の溶液を用いて、この組成混合物を5,000μ秒/cmの高導電率に調節した。1000平方フィート当り27ポンドの基準重量を有する手すきシートを作製し、またカチオン性ポリアクリルアミド保持助剤を乾燥紙パルプ1トン当り1ポンドの用量で用いた。
この組成にサイズ剤Cを、乾燥紙1トン当りサイズ剤4ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例63
例62で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Cを、乾燥紙1トン当りサイズ剤5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例64
例62で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Cを、乾燥紙1トン当りサイズ剤6ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例65
澱粉の添加以外は、例62で述べたように、手すきシートを作製した。カチオン性澱粉は、比較例51と同様に調理した。この組成にサイズ剤Cを、乾燥紙1トン当り4ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び澱粉溶液Eを、有効サイズ剤対有効澱粉比が1:1となるのに十分な量、添加した。
比較例66
例65で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Cを、乾燥紙1トン当りサイズ剤5ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び澱粉溶液Eを、有効サイズ剤対有効澱粉比が1:1となるのに十分な量、添加した。
比較例67
例65で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Cを、乾燥紙1トン当りサイズ剤6ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び澱粉溶液Eを、有効サイズ剤対有効澱粉比が1:1となるのに十分な量、添加した。
比較例68
AKDをASAに取り替えた他は、例62で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当りサイズ剤4ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例69
例68で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当りサイズ剤5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例70
例68で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当りサイズ剤6ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例71
明ばんの添加以外は、例68で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当り4ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び添加物Aを、乾燥紙1トン当り5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例72
例71で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当り5ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び添加物Aを、乾燥紙1トン当り5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例73
例71で述べたように、手すきシートを作製した。この組成にサイズ剤Dを、乾燥紙1トン当り6ポンドの用量を与えるのに十分な量、及び添加物Aを、乾燥紙1トン当り5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例74
ウエットエンドサイズ剤を添加しなかった他は、例62で述べたパルプを用いて、別の手すきシートを作製した。Brij 98を使用しなかった他は、エマルジョン法Aを用いて、サイズ剤Eを製造した。表面塗布法Aを用いて、手すきシートをサイズ剤E及び澱粉溶液Cで処理した。サイズ剤Eは、乾燥繊維1ポンド当りサイズ剤1.5ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例75
手すきシートを例74と同様に表面塗布法Aを用いて、サイズ剤E及び澱粉溶液Cで処理した。サイズ剤Eは、乾燥繊維1ポンド当りサイズ剤2ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例76
例74と同様に作製した手すきシートを表面塗布法Aを用いて、サイズ剤E及び澱粉溶液Cで処理した。サイズ剤Eは、乾燥繊維1ポンド当りサイズ剤3ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
比較例77
例74と同様に作製した手すきシートを表面塗布法Aを用いて、サイズ剤E及び澱粉溶液Cで処理した。サイズ剤Eは、乾燥繊維1ポンド当りサイズ剤4ポンドの用量を与えるのに十分な量、添加した。
例62〜77を、試験Iの2分Cobb試験を用いてサイジングについて分析した。これらの結果を第12表に示す。
これらのデータから、高導電率の製紙条件は、本発明のサイズ剤の性能に殆ど有意の影響を与えないと結論する。更に本発明の性能は、従来のウエットエンドサイズ剤に比べて著しく向上した。
例78〜80
本例は、実験室で作った晒し板紙条件を示す。これらの研究で、本発明をウエットエンドロジンサイズ剤と比較する。
例78
実験室の晒し板紙条件は、420カナダ規格ろ水度まで精製した晒し軟材クラフトと350カナダ規格ろ水度まで精製した晒し硬材クラフトとの1:1混合物を用いて、シミュレートした。充填剤は使用せず、また原料のpHは、4.5に調節した。この原料に、澱粉溶液Eを、澱粉量が4ポンド/トン、アニオン性ポリアクリルアミド(BAYSTRE
NGTH(登録商標)85樹脂)量が3ポンド/トン及びアニオン性保持助剤量が1ポンド/トンになるように添加した。
界面活性剤Dを5部用いて、3ポンド/乾燥繊維トンの用量とした他は、エマルジョン法Aにより製造したエマルジョンで、手すきシートを表面塗布法Cに従って処理した。製紙法Cを用いた。
比較例79
澱粉の添加前にロジンサイジングエマルジョンを10ポンド/トン及び明ばんを20ポンド/トンの用量、添加した他は、例78に従って手すきシートを製造した。
比較例80
澱粉の添加前にロジンサイジングエマルジョンを10ポンド/トン及び明ばんを30ポンド/トンの用量、添加した他は、例78に従って手すきシートを製造した。
例78〜80の手すきシートについて、試験IのCobb試験及び試験Eの超音波減衰測定(最大値)を用いて、サイジングを試験した。これらの結果を第13表に示す。これらのデータから、本発明は、ロジンよりも少量でロジンと同等のサイジングを与えると共に、超音波変調により測定したとおり、長い水有効寿命を与えると結論する。
例81
pHを希NaOHで7.5に調節し、炭酸カルシウム充填剤(ALBACAR 5970)を200ポンド/乾燥繊維トンの用量、添加し、また澱粉を10ポンド/トン又は20ポンド/トン添加した他は、例78に従って手すきシートを製造した。
Brij 98 5部を用いて、サイズ剤の用量水準を2ポンド/乾燥繊維トンとした他は、エマルジョン法Aにより製造したエマルジョンで、手すきシートを表面塗布法Cに従って処理した。
例82
例81で製造した手すきシートを、サイズ剤の用量水準が2.5ポンド/乾燥繊維トンとなるように、表面塗布法Cに従って処理した。
例83
例81で製造した手すきシートを、サイズ剤の用量水準が3ポンド/乾燥繊維トンとなるように、表面塗布法Cに従って処理した。
例84
例81で製造した手すきシートを、サイズ剤の用量水準が4ポンド/乾燥繊維トンとなるように、表面塗布法Cに従って処理した。
例81〜84の手すきシートを、試験IのCobb試験を用いて、サイジングについて試験した。これらの結果を第14表に示す。
これらのデータから、本発明のサイズ剤は、ロジン又は明ばんを使用することなく、充填晒し板紙グレードにサイジングを与えることが判る。
例85〜90
例85〜90は、澱粉、重合体又は水ベースのサイズプレス溶液に低せん断ASAを塗布したサイジング有効性を示す。
これらの例は、澱粉、重合体又は水ベースのサイズプレス溶液を含む第二成分に、低せん断下で無水アルケニルこはく酸を適用して作った第一成分のエマルジョンを含むサイジング組成物のサイジング有効性を示す。
紙D
市販の製紙機で紙Dを製造した。組成は、基準重量200g/mの古い段ボール屑紙である。この紙は、炭酸カルシウムを10重量%含有し、内部サイズ剤を含まない。
ASAエマルジョンC
Brij 98界面活性剤を5重量%含有するASA 10.5部を全量、水189.5部で、家庭用ブレンダーを用いて、低速で30秒間乳化した。
例85
表面塗布法Aを用いて、乾燥紙繊維1トン当り2ポンドのASA用量、添加されるように、紙DをASAエマルジョンC 10.64部と7重量%澱粉溶液B 139.36部との混合物で処理した。
例86
表面塗布法Aを用いて、乾燥紙繊維1トン当り2ポンドのASA用量、添加されるように、紙DをASAエマルジョンC 8.18部と処理水A 141.82部との混合物で処理した。
例87
処理水A 140.51部に10重量%固体重合体1.42部を加えることにより、Baysize(登録商標)E LS(カチオン性ポリアクリルアミド、Bayer Chemicals Corporation)の0.1重量%溶液を製造した。
表面塗布法Aに従って、乾燥紙繊維1トン当り2ポンドのASA用量、添加されるように、紙DをASAエマルジョンC 8.07部と0.1重量%重合体溶液 141.93部との混合物で処理した。
例88
処理水A 135.88部に10重量%固体重合体3.48部を加えることにより、Baysize E LSの0.25重量%溶液を製造した。
表面塗布法Aに従って、乾燥紙繊維1トン当り2ポンドのASA用量、添加されるよう
に、紙DをASAエマルジョンC 10.64部と0.25重量%重合体溶液 139.36部との混合物で処理した。
例89
処理水A 138.84部に30重量%固体重合体0.46部を加えることにより、Baystrength(登録商標)FP100(アニオン性ポリアクリルアミド、Bayer Chemicals Corporation)の0.1重量%溶液を製造した。
表面塗布法Aを用いて、乾燥紙繊維1トン当り2ポンドのASA用量、添加されるように、紙DをASAエマルジョンC 10.70部と0.1重量%重合体溶液 139.30部との混合物で処理した。
例90
処理水A 138.18部に30重量%固体重合体1.16部を加えることにより、Baystrength FP100の0.25重量%溶液を製造した。
表面塗布法Aを用いて、乾燥紙繊維1トン当り2ポンドのASA用量、添加されるように、紙DをASAエマルジョンC 10.66部と0.25重量%重合体溶液 139.34部との混合物で処理した。
例85、86、87、88、89、90で処理した紙を、試験IのCobb試験及び試験Eの超音波減衰測定を用いて、サイジングについて試験した。これらの結果を第15表に示す。
これらのデータから、第二成分が澱粉溶液、水、アニオン性又はカチオン性重合体溶液である場合、有効なサイジングが得られることが判る。
例91〜94
これらの例は、本発明に対する加水分解したASAの影響を示す。
非処理水392部に加えたサイジング界面活性剤混合物8部と共に、5%Brij 98界面活性剤を含有するASAでエマルジョンを製造した。エマルジョンは、家庭用ブレンダーで、低速度で30秒間用いて作った。次にエマルジョンを頭上撹拌機付き容器に入れた。容器を50℃に維持した水浴で加熱した。周期的にアリコートを取出し、無水物含有量及び表面サイジング有効性を分析した。エマルジョン中の無水物量は、モルホリン滴定を用いて測定した(R.B.Wasser,“The Reactivity of Alkenylsuccinic Anhydride:It’s Pertinence to Alkaline Sizing”,1985 Alkaline Papermaking Conference,17頁,TAPPI Press参照)。表面処理法Aに従って、表面サイジング実験を行った。アリコートの固形分(solids content)を、処理シート上のサイジング剤の用量が、乾燥紙1トン当りサイズ剤0.5ポンドとなるように、澱粉溶液Bに加えた。これらの例では、紙Bを処理した。
4.5時間中、1.5時間ごとに、50℃で撹拌中の初期エマルジョンのアリコートを取出し、無水物%及び粒度(試験F)について試験した。シートは、説明したとおり、老
化エマルジョンで処理した。得られたシートは、試験Aでサイジングについて試験した。各シートに対し、20回サイジング測定を行い、平均した。これらの結果を第16表に示す。
これらの例から、たとえサイジング溶液が、加水分解したASAを含有していても、シートには、インク浸透有効寿命の有効量が観察されたことが判る。意外にも澱粉/ASAエマルジョンには、ASA又は加水分解ASAの分離又は沈着はなかった。この溶液は、数日間、なお安定であった。
例95〜97
例95、96、97は、38℃のオーブン中で1ヵ月間保存したASA界面活性剤混合物(ASA、及び1価アルコールエトキシレートである5%Brij(登録商標)98)を、同様にして新しく製造したASA界面活性剤混合物サンプルと比較したものである。エマルジョンの粒度及びインク浸透データを示す。
例95
エマルジョンを用いて、本発明によるサイジング組成物を以下のように製造した。エマルジョンは、38℃のオーブン中で1ヵ月間保存した5%Brij 98含有ASA 10部を、家庭用ブレンダーで25℃の水189.5部に加え、次いで低速で30秒間混合することにより製造した。
例96
エマルジョンを用いて、本発明によるサイジング組成物を以下のように製造した。エマルジョンは、新しく作った5%Brij 98含有ASA 10部を、家庭用ブレンダーで25℃の水189.5部に加え、次いで低速で30秒間混合することにより製造した。
例97
例95、96で製造したサイジングエマルジョンを用いて、表面塗布法Aで紙をサイズした。各エマルジョンは、別々に、第二成分として追加の澱粉溶液Bに加えて、紙処理用の全サイジング組成物を製造した。澱粉溶液B 400gにエマルジョン6.31gを加えた。サイジングの有効性を前記インク浸透有効寿命試験Aで求めた。各エマルジョンのエマルジョン粒度は、前記粒度試験Fを用いて測定した。これらの結果を第17表に示す。
この研究から、老化ASAサンプル(例95)は、新しく作ったサンプル(例96)と同等に機能し、老化促進は、エマルジョンの粒度又はインク浸透のデータに基づく第一アルコールエトキシレート界面活性剤含有ASAの性能に影響を与えないことが判る。
本発明を、特定の好ましい変形について詳細に説明したが、他の変化も可能である。したがって、付属の特許請求の範囲の精神及び範囲は、ここで述べた変形の説明に限定すべきではない。

Claims (45)

  1. (a)(i)無水アルケニルこはく酸粒子及び(ii)界面活性剤成分を含有する無水アルケニルこはく酸成分を水に懸濁したエマルジョンを含む第一成分、及び
    (b)カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水、水溶性重合体、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分、
    を含有する水性サイジング組成物であって、サイジング組成物が繊維質基体と接触すると、該組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を付与可能に、無水アルケニルこはく酸成分及び第二成分は十分希釈されている該サイジング組成物。
  2. 前記界面活性剤成分が、スルホスクシネート、アルキル及びアリールアミド及び第一、第二及び第三アミン及びそれらの相当する第四塩脂肪酸、エトキシル化脂肪酸、脂肪アルコール、エトキシル化脂肪アルコール、脂肪酸エステル、エトキシル化脂肪酸エステル、エトキシル化トリグリセリド、特定のエトキシル化ラノリン、スルホン化アミド、スルホン化アミン、エトキシル化重合体、プロポキシル化重合体、エトキシル化/プロポキシル化共重合体、ポリエチレングリコール、燐酸エステル、ホスホン化脂肪酸エトキシレート、ホスホン化脂肪アルコールエトキシレート、アルキルスルホネート、アリールスルホネート、アルキルサルフェート、アリールサルフェート、及びそれらの組合わせよりなる群から選ばれる請求項1に記載のサイジング組成物。
  3. 前記界面活性剤成分が、無水アルケニルこはく酸に対し、約0.1〜約20重量%の範囲の水準で存在する請求項1に記載のサイジング組成物。
  4. 前記無水アルケニルこはく酸粒子の中央値粒度が、約0.5〜約20μの範囲である請求項1に記載のサイジング組成物。
  5. 前記無水アルケニルこはく酸成分が、加水分解した無水アルケニルこはく酸を、無水アルケニルこはく酸の全重量に対し、約1〜約99重量%の範囲の量で更に含有する請求項1に記載のサイジング組成物。
  6. 前記サイジング組成物で繊維質基体を処理すると、処理された繊維質基体のCobbサイジングが30分間で約150gsm未満か、又は2分間で約100gsm未満となるように、該組成物は十分希釈されている請求項1に記載のサイジング組成物。
  7. 前記サイジング組成物で繊維質基体を処理すると、処理された繊維質基体はインクの浸透を遅らせて、HST値が10秒以上になるように、該組成物は十分希釈されている請求項1に記載のサイジング組成物。
  8. 前記サイジング組成物の凝集が約40〜約200°Fの範囲の温度で最小化するように、サイジング組成物は十分希釈されている請求項1に記載のサイジング組成物。
  9. 前記無水アルケニルこはく酸粒子が、単一様式の粒子分布を有する請求項1に記載のサイジング組成物。
  10. 前記無水アルケニルこはく酸粒子が、二様式又は多様式の粒子分布を有する請求項1に記載のサイジング組成物。
  11. 前記無水アルケニルこはく酸が、約0.001〜約5重量%存在する請求項1に記載のサイジング組成物。
  12. 前記重合体成分が、カチオン性ビニル付加重合体、アニオン性ビニル付加重合体、中性重合体、両性重合体、縮合重合体、及びそれらの組合わせよりなる群から選ばれた水溶性重合体である請求項1に記載のサイジング組成物。
  13. 請求項1のサイジング組成物で処理された繊維質基体。
  14. 前記基体が、板紙である請求項13に記載の繊維質基体。
  15. 前記板紙が、1分を基準として、1m当り約50〜約120gの範囲のCobbサイジング値を示す請求項13に記載の繊維質基体。
  16. 前記基体が、ファインペーパーである請求項13に記載の繊維質基体。
  17. 前記ファインペーパーが、1分を基準として、約18〜約40gsmの範囲のCobbサイジング値を示す請求項16に記載の繊維質基体。
  18. 前記基体が、新聞印刷用紙、その他の木材含有紙グレード、及びそれらの組合わせよりなる群から選ばれる請求項13に記載の繊維質基体。
  19. 前記基体が、水滴試験で測定して、5μL水滴寸法を基準として、約10〜約100秒の範囲のサイジング性能を示す新聞印刷用紙基体である請求項18に記載の繊維質基体。
  20. (a)(i)無水アルケニルこはく酸及び(ii)界面活性剤成分を含有する無水アルケニルこはく酸成分を水で乳化して、エマルジョンを形成する工程、及び
    (b)該エマルジョンを、カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水、水溶性重合体、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分と結合して、(1)無水アルケニルこはく酸粒子及び界面活性剤成分を含有する無水アルケニルこはく酸成分を水に懸濁したエマルジョンを含む第一成分、及び(2)カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水、水溶性重合体、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分を含有するサイジング組成物を形成する工程、
    を含み、該サイジング組成物は繊維質基体と接触すると、該組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を付与可能に、無水アルケニルこはく酸成分及び第二成分は十分希釈されていることを特徴とするサイジング組成物の製造方法。
  21. 前記界面活性剤成分が、スルホスクシネート、アルキル及びアリールアミド及び第一、第二及び第三アミン及びそれらの相当する第四塩脂肪酸、エトキシル化脂肪酸、脂肪アルコール、エトキシル化脂肪アルコール、脂肪酸エステル、エトキシル化脂肪酸エステル、エトキシル化トリグリセリド、特定のエトキシル化ラノリン、スルホン化アミド、スルホン化アミン、エトキシル化重合体、プロポキシル化重合体、エトキシル化/プロポキシル化共重合体、ポリエチレングリコール、燐酸エステル、ホスホン化脂肪酸エトキシレート、ホスホン化脂肪アルコールエトキシレート、アルキルスルホネート、アリールスルホネート、アルキルサルフェート、アリールサルフェート、及びそれらの組合わせよりなる群から選ばれる請求項20に記載の方法。
  22. 前記界面活性剤成分が、無水アルケニルこはく酸に対し、約0.1〜約20重量%の範囲の水準で存在する請求項20に記載の方法。
  23. 前記エマルジョンの製造圧力が、約1〜約150psigの範囲である請求項20に記載の方法。
  24. 前記エマルジョンの製造温度が、約40°Fを超え約200°F以下の範囲である請求項21に記載の方法。
  25. 前記エマルジョンが、約1psig以上約5psig以下の入口圧力を有するせん断装置で製造される請求項20に記載の方法。
  26. 前記エマルジョンが、約5〜約25psig以下の入口圧力を有するせん断装置で製造される請求項20に記載の方法。
  27. 前記エマルジョンが、約15〜約150psigの範囲の出口圧力を有するせん断装置で製造される請求項20に記載の方法。
  28. 前記エマルジョンが、約30〜約100psigの範囲の出口圧力を有するせん断装置で製造される請求項20に記載の方法。
  29. 前記エマルジョンが、遠心ポンプ、静的インラインミキサー、ぜん動ポンプ、ビーカー内磁気撹拌棒、頭上撹拌機、及びそれらの組合わせよりなる群から選ばれた装置で作られた、せん断条件下で製造される請求項20に記載の方法。
  30. 前記エマルジョンの製造温度が約40°F未満であり、第二成分の温度が約40°Fを超え、約200°F以下の範囲であり、かつエマルジョンを第二成分と結合する際、エマルジョンが加熱される請求項20に記載の方法。
  31. 繊維質基体表面を、(1)無水アルケニルこはく酸粒子及び界面活性剤成分を含有する無水アルケニルこはく酸成分を水に懸濁したエマルジョンを含む第一成分、及び(b)カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水、水溶性重合体、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分を含有する水性サイジング組成物で処理して、サイズ剤を施した繊維質基体を形成する工程を含む紙製品のサイジング方法。
  32. 前記サイズ剤を施した基体が、板紙である請求項31に記載の繊維質基体。
  33. 前記板紙が、1分を基準として、1m当り約50〜約120gの範囲のCobbサイジング値を示す請求項31に記載の繊維質基体。
  34. 前記サイズ剤を施した繊維質基体が、ファインペーパーである請求項31に記載の方法。
  35. 前記サイジング組成物が、冷却缶に添加される請求項31に記載の方法。
  36. 前記サイズ剤を施した繊維質基体が、1分を基準として、約18〜約40gsmの範囲のCobbサイジング値を示す請求項32に記載の方法。
  37. 前記サイズ剤を施した繊維質基体が、新聞印刷用紙、その他の木材含有紙グレード、及びそれらの組合わせよりなる群から選ばれる請求項31に記載の方法。
  38. 前記基体が、水滴試験で測定して、5μL水滴寸法を基準として、約10〜約100秒の範囲のサイジング性能を示す新聞印刷用紙である請求項37に記載の方法。
  39. 前記サイジング組成物中の無水アルケニルこはく酸の約100%が、繊維質基体に保持される請求項31に記載の方法。
  40. 前記繊維質基体表面を処理する前に、該方法が、繊維質基体を、使用される全サイズ剤に対し50%以下の量で存在するウエットエンドサイズ剤成分で処理する工程を更に含む請求項31に記載の方法。
  41. 前記サイジング組成物が、
    (a)(i)無水アルケニルこはく酸及び(ii)界面活性剤成分を含有する無水アルケニルこはく酸成分を水で乳化して、(i)無水アルケニルこはく酸粒子及び(ii)界面活性剤成分を水に懸濁したエマルジョンを含有する第一成分を形成し、更に
    (b)該エマルジョンを、カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水溶性重合体、水、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分と結合して、サイジング組成物を形成する、
    ことにより製造される請求項31に記載の方法。
  42. 前記エマルジョンが、遠心ポンプ、静的インラインミキサー、ぜん動ポンプ、ビーカー内磁気撹拌棒、頭上撹拌機、及びそれらの組合わせよりなる群から選ばれた装置で作られた、せん断条件下で製造される請求項41に記載の方法。
  43. 前記第一成分の製造温度が約40°F未満であり、第二成分の温度が、約40°Fを超え、約200°F以下の範囲であり、かつエマルジョンを第二成分と結合する際、エマルジョンが加熱される請求項42に記載の方法。
  44. (a)(i)無水アルケニルこはく酸粒子及び(ii)界面活性剤成分を含有する第一成分を水に懸濁したエマルジョンを含有する加熱した第一成分、及び
    (b)カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水溶性重合体、水、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分、
    を含有する水性サイジング組成物であって、サイジング組成物が繊維質基体と接触すると、該組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を付与可能に、無水アルケニルこはく酸成分及び第二成分は十分希釈され、かつ該組成物は、約40°Fよりも高い温度を有する該水性サイジング組成物。
  45. (a)(i)アルケンケテン二量体粒子及び(ii)界面活性剤成分を含有するアルケンケテン二量体成分を水に懸濁したエマルジョンを含有する第一成分、及び
    (b)カチオン性澱粉、ノニオン性澱粉、アニオン性澱粉、水溶性重合体、水、及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた第二成分、
    を含有する水性サイジング組成物であって、サイジング組成物が繊維質基体と接触すると、該組成物が繊維質基体に有用なサイジング特性を付与可能に、アルキレンケテン二量体成分及び第二成分は十分希釈されている該水性サイジング組成物。
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