JP2006512473A - 石膏木部繊維製品のための耐水性添加剤 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)少なくとも一種類のろう、アルキルフェノール、および、少なくとも一種類の界面活性剤を含む混合物を約185°Fから約210°Fの温度に加熱し、ろう相の混合物を得る工程と、
(b)ポリナフタレンスルホン酸、アルカリ金属の水酸化物、および、水を含む混合物を約185°Fから約210°Fの温度に加熱し、水相の混合物を得る工程と、
(c)水相の混合物をろう相の混合物に加えて混合物を得る工程と、
(d)工程(c)の混合物を均質化する工程と、
(e)均質化された混合物の安定性と粘度を管理するのに有効な速度で、均質化された混合物を冷却する工程と、
を有するエマルションの製造方法を提供する。
(a)スラリーと水の総重量に対して、約5wt%から約50wt%の木部繊維、約5wt%から約50wt%の石膏、約1wt%から約3wt%の本発明のエマルションを含むスラリーを混合する工程と、
(b)マットを形成するために、真空網にスラリーを分散する工程と、
(c)工程(b)のマットを部分的に乾燥させる工程と、
(d)連続する真空ベルトローラーを通して、工程(c)のマットを圧縮する工程と、
(e)工程(d)の圧縮されたマットを炉内で乾燥させる工程と、
を有する。
本発明の実施の形態の有用なデンプン複合体を造るために、本発明のある実施の形態では、まず、水、複合剤(すなわち、ホウ酸化合物またはモリブンデン化合物)、および、デンプンを一緒にする。つぎに、ポリナフタレンスルホン酸と水酸化カリウムをデンプン複合体の水溶液に加える。この混合は約185°Fから約205°Fの温度で行われ、デンプンが最大限のゲル状態になるまで、典型的には約20から約30分間維持される。ろうの混合物を重合されたアルキルフェノールと合わせ、約185°Fから約205°Fの温度にする。そして、現場で界面活性剤を形成するために、ろう相を水相に加え反応させる。重合されたアルキルフェノールとポリナフタレンスルホン酸の組み合わせと反応によって陰イオン界面活性剤/分散剤が形成され、これがろうの結晶を変性し、ろうの結晶の被覆および自己結合を抑え、その代わりに、石膏に移されるまで極性によって分離状態で残存する。そして、反応系は、約2,000から約4,000psiの圧力下でホモジナイザーを経由して、最終的なろうエマルションの安定性および粘度を調整するために指定の速度で冷却される。均質化された混合物は、約135°Fから約145°Fの温度でホモジナイザーから出される。そして、混合物を約80°Fから約110°Fに冷却する。冷却速度は、ろうの結晶化や溶液中での析出を起こさないように調整される。
親水性/疎水性の比(「HLB」)の値は、化合物の水への溶解性との関連を描写する。低いHLB値を有する乳化剤は油に溶ける傾向にあり、高いHLB値を有する乳化剤は水に溶ける傾向にある。典型的には、水に溶けるまたは水に混ざる乳化剤は、ここで述べた代表的な油/水のエマルションを製造するために、油やろうを可溶化するために、または、多少の洗浄性を得るために使用される。したがって、HLB値は、乳化剤または乳化系の特性を評価したり選択したりするために使用できる。
本発明の成分の吸水への影響は、以下の工程を用いて測定した。
1)紙パルプの作製:ミキサー中で3.2グラムの紙と200gのH2Oを低速で2分間混合する。
2)混合物が190°Fになるまで加熱板の上でパルプを撹拌・加熱し、そして、31.8グラムのB型(B−Base)焼石膏を加えて190°Fになるまで絶え間なく撹拌する。
3)加熱板の上で混合物を撹拌しながら、焼石膏のような耐熱添加剤(「HRA」)を0.32グラムと、0.067gの製紙用ミョウバンを加える。加熱板から外して、計算量の本発明の耐水性エマルション(「WR」)を、使い捨てピペットを用いて加える。この計算は、Xがエマルションの固形含有量のとき1/XグラムのWRである。例えば、固形含有量が40%の場合、1/0.4=2.5グラムのエマルションを熱い混合物に加える。ライン製造では、典型的な3%のWRの使用水準と概算される。加熱板の上に混合物を置き、1分間撹拌し温度を維持する。
4)パルプ/スラリー混合物を真空濾過し、平坦な濾過ケークを造る。上述の装置を使っておよそ30秒間かかる。濾過ケークをアルミ皿に除去し濾紙をはがす。周囲の温度でケークを20分間置き、そして、180°Fの炉内に30分間入れておき、そして、100°Fで一定の重量に乾燥させる。
5)乾燥したケークを秤量する。ケークを水に30分間浸漬する。余分な水を取って再度ケークを秤量する。吸水率を算出する。
各種の石膏源が本発明の混合物に使用できる。ここで使用する「石膏」の語は、安定な二水和物の状態の硫酸カルシウム、すなわち、CaSO42H2Oを意味し、天然の鉱物、合成された同等の物、および、硫酸カルシウム半水和物(焼石膏)または無水物を水和させて作製した二水和物を含む。ここで使用する「硫酸カルシウム材料」の語は、どんな形態の硫酸カルシウム、すなわち、無水硫酸カルシウム、硫酸カルシウム半水和物、硫酸カルシウム二水和物、および、これらの混合物をも意味する。石膏はデューク・パワーまたはケンタッキー・パワーのような石炭焼成電力工場の大半から入手できる。
Claims (44)
- 少なくとも一種類のろうと、
アルキルフェノールと、
少なくとも一種類の界面活性剤と、
ポリナフタレンスルホン酸と、
アルカリ金属の水酸化物と、
水と、
を有することを特徴とするエマルション。 - 前記アルカリ金属の水酸化物は、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項1記載のエマルション。
- 前記アルキルフェノールは、C24からC36に重合したメチレンが結合したアルキルフェノールであることを特徴とする請求項1記載のエマルション。
- 前記C24からC36に重合したメチレンが結合したアルキルフェノールは、エマルションの総重量に対して約0.5から約10wt%存在することを特徴とする請求項3記載のエマルション。
- 前記界面活性剤は、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンソルビタンエステル、および、これらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項1記載のエマルション。
- 前記ポリオキシエチレンソルビタンエステルは、モノステアリン酸ソルビタンであることを特徴とする請求項5記載のエマルション。
- 前記モノステアリン酸ソルビタンは、エマルションの総重量に対して約0.5から約5wt%存在することを特徴とする請求項6記載のエマルション。
- 前記ポリオキシエチレンソルビタンエステルは、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタンであることを特徴とする請求項5記載のエマルション。
- 前記モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタンは、エマルションの総重量に対して約0.5から約5wt%存在することを特徴とする請求項8記載のエマルション。
- 前記界面活性剤は、モノステアリン酸ソルビタンとモノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタンの組み合わせであることを特徴とする請求項1記載のエマルション。
- 前記モノステアリン酸ソルビタンとモノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタンの組み合わせは、エマルションの総重量に対して約0.5から約5wt%存在することを特徴とする請求項10記載のエマルション。
- 第1のろうは、少なくとも120°Fの融点を有し、第2のろうは、ケン化性のろうであることを特徴とする請求項1記載のエマルション。
- エマルションの総重量に対して、前記第1のろうは、約30から約45wt%存在し、前記第2のろうは、約3から約5wt%存在することを特徴とする請求項12記載のエマルション。
- 前記ポリナフタレンスルホン酸は、エマルションの総重量に対して、約0.25から約5wt%存在することを特徴とする請求項1記載のエマルション。
- デンプンを更に有することを特徴とする請求項1記載のエマルション。
- 前記デンプンは、デンプン、ならびに、ホウ酸化合物およびモリブデン化合物からなる群から選択される複合剤を含むデンプン複合体であることを特徴とする請求項15記載のエマルション。
- 前記デンプンは、変性されていないデンプン、酸で変性されたデンプン、ヒドロキシエチルデンプン、酸化デンプン、および、陽イオンデンプンからなる群から選択されることを特徴とする請求項16記載のエマルション。
- 前記デンプンは、酸で変性されたデンプンであることを特徴とする請求項17記載のエマルション。
- 前記デンプンに対する前記複合剤の重量比は、約1:4から約1:20であることを特徴とする請求項16記載のエマルション。
- (a)少なくとも一種類のろう、アルキルフェノール、ならびに、ソルビタンエステルおよびポリオキシエチレンソルビタンエステルからなる群から選択される少なくとも一種類の界面活性剤を含む混合物を約185°Fから約210°Fの温度に加熱し、ろう相の混合物を製造する工程と、
(b)ポリナフタレンスルホン酸、アルカリ金属の水酸化物、および、水を含む混合物を約185°Fから約210°Fの温度範囲に加熱し、水相の混合物を製造する工程と、
(c)前記水相の混合物を前記ろう相の混合物に加えて混合物を得る工程と、
(d)約2000psigから約4000psigの圧力下で、工程(c)の混合物を均質化する工程と、
(e)前記均質化された混合物の安定性と粘度を管理するのに有効な速度で、前記均質化された混合物を冷却する工程と、
を有することを特徴とするエマルションの製造方法。 - 前記アルカリ金属の水酸化物は、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項20記載の方法。
- 前記アルキルフェノールは、C24からC36に重合したメチレンが結合したアルキルフェノールであることを特徴とする請求項20記載の方法。
- 前記界面活性剤は、モノステアリン酸ソルビタンとモノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタンの組み合わせであることを特徴とする請求項20記載の方法。
- 第1のろうは、少なくとも120°Fの融点を有し、第2のろうは、ケン化性のろうであることを特徴とする請求項20記載の方法。
- デンプン、ならびに、ホウ酸化合物およびモリブデン化合物からなる群から選択される複合剤を含むデンプン複合体が、前記水相の混合物に加えられることを特徴とする請求項20記載の方法。
- 少なくとも120°Fの融点を有し、エマルションの総重量に対して約30wt%から約45wt%の量の第1のろうと、
エマルションの総重量に対して約3から約5wt%の量のケン化性のろうと、
エマルションの総重量に対して約0.5から約5wt%の量の界面活性剤の組み合わせと、
エマルションの総重量に対して約0.5から約10wt%の量のアルキルフェノールと、
エマルションの総重量に対して約0.25%から約5wt%の量のポリナフタレンスルホン酸と、
エマルションの総重量に対して約45から約65wt%の量の水と、
エマルションの総重量に対して約0.5%から約3wt%の量のアルカリ金属の水酸化物と、
を有することを特徴とするエマルション。 - デンプン複合体を更に有し、前記デンプン複合体は、デンプン、ならびに、ホウ酸化合物およびモリブデン化合物からなる群から選択される複合剤を含むことを特徴とする請求項26記載のエマルション。
- (a)スラリーと水の総重量に対して、約5wt%から約50wt%の木部繊維、約5wt%から約50wt%の石膏、約1wt%から約3wt%の請求項27記載のエマルションを含むスラリーを混合する工程と、
(b)マットを形成するために、真空網にスラリーを分散する工程と、
(c)工程(b)のマットを部分的に乾燥させる工程と、
(d)連続する真空ベルトローラーを通して、工程(c)のマットを圧縮する工程と、
(e)圧縮された工程(d)のマットを炉内で乾燥させる工程と、
を有することを特徴とする石膏木部繊維製品の製造方法。 - ろうエマルションは、
少なくとも120°Fの融点を有し、エマルションの総重量に対して約30wt%から約45wt%の量の第1のろうと、
エマルションの総重量に対して約3から約5wt%の量のケン化性のろうと、
エマルションの総重量に対して約0.5から約5wt%の量の界面活性剤の組み合わせと、
エマルションの総重量に対して約5から約10wt%の量のアルキルフェノールと、
エマルションの総重量に対して約0.25%から約5wt%の量のポリナフタレンスルホン酸と、
エマルションの総重量に対して約45から約65wt%の量の水と、
エマルションの総重量に対して約0.5%から約3wt%の量のアルカリ金属の水酸化物と、
を有することを特徴とする請求項28記載の方法。 - 前記ろうエマルションは、デンプン、ならびに、ホウ酸化合物およびモリブデン化合物からなる群から選択される複合剤を含むデンプン複合体を更に有することを特徴とする請求項29記載の方法。
- 請求項28記載の方法によって製造されることを特徴とする壁板。
- 請求項29記載の方法によって製造されることを特徴とする壁板。
- 請求項30記載の方法によって製造されることを特徴とする壁板。
- 請求項28記載の方法によって製造されることを特徴とする外装。
- 請求項29記載の方法によって製造されることを特徴とする外装。
- 請求項30記載の方法によって製造されることを特徴とする外装。
- (a)木部繊維と、
(b)石膏と、
(c)ろうエマルションと、
を有することを特徴とする石膏木部繊維製品。 - 前記ろうエマルションは、
少なくとも120°Fの融点を有し、エマルションの総重量に対して約30wt%から約45wt%の量の第1のろうと、
エマルションの総重量に対して約3から約5wt%の量のケン化性のろうと、
エマルションの総重量に対して約0.5から約5wt%の量の界面活性剤の組み合わせと、
エマルションの総重量に対して約0.5から約10wt%の量のアルキルフェノールと、
エマルションの総重量に対して約0.25%から約5wt%の量のポリナフタレンスルホン酸と、
エマルションの総重量に対して約45から約65wt%の量の水と、
エマルションの総重量に対して約0.5%から約3wt%の量のアルカリ金属の水酸化物と、
を有することを特徴とする請求項37記載の石膏木部繊維製品。 - 前記ろうエマルションは、デンプンを更に有することを特徴とする請求項38記載の石膏木部繊維製品。
- 前記ろうエマルションは、デンプン、ならびに、ホウ酸化合物およびモリブデン化合物からなる群から選択される複合剤を含むデンプン複合体を更に有することを特徴とする請求項38記載の石膏木部繊維製品。
- 前記木部繊維は、硬材原料、軟材原料、および、これらの混合物から選択されることを特徴とする請求項37記載の石膏木部繊維製品。
- 前記木部繊維は、硬材原料、軟材原料、および、これらの混合物から選択されることを特徴とする請求項38記載の石膏木部繊維製品。
- (a)木部繊維と、
(b)石膏と、
(c)デンプン、ならびに、ホウ酸化合物およびモリブデン化合物からなる群から選択される複合剤を含むデンプン複合体を有するろうエマルションと、
を有することを特徴とする石膏木部繊維製品。 - 前記木部繊維は、硬材原料、軟材原料、および、これらの混合物から選択されることを特徴とする請求項43記載の石膏木部繊維製品。
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