JP2008510901A - 凝集中空粒子ラテックスを使用した紙の製造 - Google Patents

凝集中空粒子ラテックスを使用した紙の製造 Download PDF

Info

Publication number
JP2008510901A
JP2008510901A JP2007530067A JP2007530067A JP2008510901A JP 2008510901 A JP2008510901 A JP 2008510901A JP 2007530067 A JP2007530067 A JP 2007530067A JP 2007530067 A JP2007530067 A JP 2007530067A JP 2008510901 A JP2008510901 A JP 2008510901A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
agglomerated
latex
paper
hollow particle
particle latex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007530067A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4896024B2 (ja
JP2008510901A5 (ja
Inventor
サバラス,ジョン
エル. ガウプ,カールトン
エー.ザ サード ロパー,ジョン
ジー. ギャロウェイ,ジェームズ
Original Assignee
ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド filed Critical ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド
Publication of JP2008510901A publication Critical patent/JP2008510901A/ja
Publication of JP2008510901A5 publication Critical patent/JP2008510901A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4896024B2 publication Critical patent/JP4896024B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/50Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by form
    • D21H21/52Additives of definite length or shape
    • D21H21/54Additives of definite length or shape being spherical, e.g. microcapsules, beads
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63Inorganic compounds
    • D21H17/67Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/06Paper forming aids
    • D21H21/10Retention agents or drainage improvers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249971Preformed hollow element-containing
    • Y10T428/249972Resin or rubber element

Landscapes

  • Paper (AREA)

Abstract

凝集中空粒子ラテックスを、紙製造プロセスのウェットエンドに、充填剤として、使用して、改良された性質を有する紙を提供する。

Description

本発明は低密度の紙製品の製造に関する。
紙の製造プロセスは非常に古い。近年では、優れた物理的性質を有する印刷紙(printing paper)に対する要求が増大してきている。一方、輸送と郵送における経費を減らす目的で、これらの紙での減量に対する大きな要求が存在する。慣例として、紙の品質が高ければ高いほど紙基材の基準重量はそれだけ重くなり、またコーティングが施されている場合には、その被膜がそれだけ重くなる傾向にあるので、これらの要求は歴史的に互いに矛盾したものであった。それから作製される紙製品の重量を減らすため、基準重量の軽い紙を選択しうるが、そのことはより薄い紙ということに帰結し、紙製品から期待される嵩の感覚を台無しにするので、それは理想的な解決法ではない。更に、紙の基準重量を減らすときには、シート厚が薄めでも紙の剛性は維持されることが求められる。これらの理由から、市場では、現在、所定の基準重量でより大きな厚みを提供するか、又は所定の紙厚でより軽い基準重量を提供する高級な紙製品が求められている。
紙及び類似の製品、例えば板紙を製造している間に、得られる製品の品質を向上させるため、繊維質のウェブに無機充填剤を組み入れることは周知である。充填剤は、表面特性を改良することにより紙の印刷品位を改良することで重要であり、適当な充填剤の使用は紙シートの乳白度と輝度を大いに改良する。多くの無機材料がこの目的に効果があることが久しく知られてきたが、これら無機充填剤の効果にもかかわらず、より低い密度への置き換えが大いに探索されてきている。
現代の紙製造業者は、より低い密度は有しているが、同時に所望の機械的性質、断熱性及び視覚的性質を保持した紙を得るための方法について、不断に探索しつつある。充填剤として種々の有機及び無機の材料を用いることを含む、様々な探索が試みられてきた。
板紙(paperboard)の充填剤としてポリマー微小球(マイクロスフェア)を使用することは、特許文献1に開示されている。特許文献2には、乳白色のティッシュペーパーの製造に膨張性微小球(expandable microsphere)を使用することが開示されている。特許文献3では、膨張性微小球が、絶縁性を有する低密度板紙材料の製造に使用できることが教示されている。特許文献4〜6には、紙製造のウェットエンドにおいて中空ポリマー粒子を採用することが開示されており、そこでは中空ポリマー粒子はカチオン性である。特許文献7では、紙製造工程のウェットエンドにおいて、高分子量の両性高分子電解質が中空粒子の表面上に吸着することにより得られる、複合体中空粒子を使用することが教示されている。しかしながら、紙の中に保持される処理された複合体中空粒子の量は、実用的であるには少なすぎる。紙の製造工程に対する添加剤は、正当に機能させるためにはそのシートにより保持されなければならない。特許文献8には、紙の強度及び乳白度を改良するために、形成される湿潤シート中に中空球有機顔料を組み入れることが開示されている。
米国特許第6,379,497号明細書 米国特許出願公開第2002/014632号明細書 米国特許出願公開第2001/0038893号明細書 特開2000−053351号公報 特開平01−210054号公報 特開平11−006466号公報 特開2000−160496号公報 米国特許第6,139,961号明細書
許容できる機械的特性を保持しながら、高い嵩高さと改良された視覚的性質とを同時に有する、紙製品を低コストで製造するという課題は、先行技術では解決されなかった。
本発明は、主としてセルロース繊維パルプを含む水性スラリーを生成させ、そのスラリーから湿潤シートを形成し、そしてそのシートを乾燥することを含んでなる、紙材料を製造する方法であって、スラリー中に凝集中空粒子ラテックスを用いることを改良点として含む方法を含む。本発明はまた、凝集中空粒子ラテックスを含む組成物並びに本発明の方法で製造された紙材料を含む。
意外にも、本発明は、視覚的及び機械的性質、手触り特性(tactile properties)、平滑性並びに嵩高さの良好な組合せを有する紙材料を提供する。
本発明の紙の製造方法は、中空粒子ラテックスから製造することができる凝集中空粒子ラテックスを使用する。
中空粒子ラテックスは周知であり、市販されている。凝集体の製造に採用される中空粒子ラテックスは、任意の適当な方法によって製造することができる。そのような多くの方法が当業者には公知である。例えば、米国特許第4,427,836号、同第4,594,363号及び同第5,157,084号の各明細書を参照されたい。中空粒子ラテックスは、酸を含む芯部(core)又は酸を含まない芯部を有することができる。中空粒子ラテックスの例には、The Dow Chemical Companyから入手できる銘柄“HS3000”のラテックス及びRohm and Haas Companyから入手できる銘柄“Rhopaque HP1055”のラテックスが含まれる。凝集プロセスに採用される中空粒子ラテックスは、有利には平均粒子径0.1〜10μmを有することである。凝集プロセスに採用される中空粒子ラテックスの粒子径分布は、紙コーティングにける充填剤としての凝集中空粒子の性能に対して臨界的なものではない。
市販のほとんどの中空粒子ラテックスは、固形分20〜40重量%を有している。中空粒子ラテックスの可能な空隙率が広範囲であることが、充填剤密度が広範囲であることを可能にする。中空粒子ラテックスの空隙率範囲は10〜約70体積%、より好ましくは30〜約60体積%、最も好ましくは約40〜約55体積%である。中空粒子ラテックスの混合物も使用できる。本発明の1つの態様において、凝集体は中空粒子ラテックスと別の充填剤との混合物から製造することができる。
中空粒子ラテックスの粒子を凝集するために凝集剤を使用する。凝集剤の選択は、凝集中空粒子ラテックスの所望の電荷、又はゼータ(ζ)電位によって決められる。適当な凝集剤には、例えばカチオン界面活性剤、例えば塩化セチルピリジニウム、第四級アンモニウム塩及びエトキシル化四級アンモニウム塩など;正電荷、負電荷又は両性電荷の高分子電解質、例えばカチオン性澱粉、カチオン性ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン(PEI)、アクリルアミド−アクリル酸コポリマー(polyacrylamide-co-acrylic acid)、ポリ(塩化ジアリルジメチルアンモニウム)(PDADMAC)等;中性水溶性ポリマー、例えばポリエチレンオキシド(PEO)及び部分鹸化ポリ酢酸ビニルなど;並びに凝集性塩、例えば塩化カルシウム、塩化亜鉛、塩化アンモニウム及び硫酸アンモニウムなど;が含まれる。中空粒子が付着するコロイド安定化粒子もまた、好ましい凝集剤である。好ましい凝集剤の例には、塩化セチルピリジニウム及びポリ(塩化ジアリルジメチルアンモニウム)が含まれる。凝集剤の混合物が使用できる。凝集剤は、非凝集ラテックスの平均粒子径よりは大きい平均粒子径を有する凝集粒子を形成するのに十分な量で使用される。有利には、凝集剤の量は、凝集されるべき中空粒子ラテックスの固形分の少なくとも約30重量%、好ましくは少なくとも約50重量%、より好ましくは少なくとも約75重量%、最も好ましくは少なくとも約90重量%を転換するのに十分な量である。好ましくは、中空粒子ラテックス固形分のg当たり約0.01〜約1.0gの凝集剤を使用し、より好ましくは中空粒子ラテックスの固形分のg当たり約0.03〜約0.5gの凝集剤を使用する。
凝集は、中空粒子ラテックスを凝集させるのに十分な条件の下で、凝集剤を中空粒子ラテックスに接触させることによって達成される。凝集剤の中空粒子ラテックスとの接触は、好ましくは、ほぼ室温及び大気圧で攪拌しながら実施する。所望の凝集体密度を達成するために、凝集工程用の中空粒子ラテックスの固形分を調節することもまた有利であろう。紙製造の場で中空粒子ラテックスを凝集させることも可能である。
形成後、凝集中空粒子ラテックスは、安定剤の添加により更に変性することができる。安定剤の目的は、熟成工程により更に粒子径が大きくなること、又は高剪断凝結により更に凝集することを防ぐことである。適当な安定剤の例には、水溶性ポリマー、例えばポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース及び澱粉などが含まれる。好ましい安定剤はポリビニルアルコールである。安定剤の混合物を使用できる。安定剤の量は、中空ラテックス中の乾燥固体の重量に基づいて、有利には0〜約40重量%である。
本発明で採用する凝集体は、中空粒子ラテックスの中空粒子の凝集体である。凝集粒子は、典型的には不規則で凸凹なものである。凝集粒子ラテックスは、好ましくは、固形分含有量約1〜約30%を有している。中空粒子ラテックスと同様、紙の製造工程のウェットエンドにおいて使用する凝集中空粒子ラテックスにとっての固形分は、ウェットエンドにおいて充填剤として使用するとき、その凝集中空粒子ラテックスが経る大希釈のために、特に臨界的なものではない。1つの態様において、凝集中空粒子ラテックスは、乾燥した再分散性の粉末の形態で使用することもできる。凝集中空粒子ラテックスは、標準的なエマルジョン重合技術を用いて製造できるラテックスより、低い密度及び大きい粒子径であることができる。その凝集中空粒子の大きな粒子径は、紙の製造工程の間に、その凝集体がより容易に保持されるということで有利である。
有利なことは、本発明の1つの態様において、凝集体は、保持剤(retention aid)などの付加的な補助剤の使用なしに、そしてその粒子表面の改質なしに、既存の紙配合の中に直接使用することができることである。本発明の別の態様では、もし所望なら、付加的な補助剤を使用することもできる。もしその凝集体が保持されなければ、紙の製造工程の繊維希釈システムの水性組成における充填剤の増加が、結局はその充填剤の性能に悪影響を与えることになる。紙製品中に保持される凝集中空粒子ラテックスの量は、有利には、その紙の製造工程に加えられた凝集中空粒子ラテックスの重量に基づいて、少なくとも約80重量%である。本発明の様々な態様において、保持される量は、その紙製造工程に加えられた凝集中空粒子ラテックスの重量に基づいて、少なくとも約85重量%であり、少なくとも約90重量%であり、又は少なくとも約95重量%である。
保持剤もまた、凝集中空体の保持を促進するため添加することができる。カチオン性固着剤が好ましいが、アニオン性のものも使用できる。適当な保持剤は当業者には周知であり、例えばポリアクリルアミド及び水溶性のエピハロヒドリン重合反応生成物などの材料が含まれる。このタイプの適当な材料は、商品名“PERCOL”、“KYMENE”又は“CASCAMID”として購入できる。
凝集中空粒子ラテックスは、好ましくは平均粒子径約3〜約100μm、より好ましくは約5〜約80μm、最も好ましくは約5〜約50μmを有している。凝集体の安定性は、その凝集体を高速ブレンダー中で1分間剪断した後、光散乱粒子径分布を監視することにより測定する。凝集体の粒子径及び粒子径分布が、そのブレンダーによって実質的に変化しないことが好ましい。凝集中空粒子ラテックスの混合物も使用することができる。
凝集体における粒子間の隙間(interstitial void)も含めた中空粒子ラテックスの空隙率が、凝集中空粒子ラテックスの密度を、紙製品の固有の充填剤の需要に合わせることを可能にする。凝集体における総空隙率は、好ましくは約30〜約90体積%、より好ましくは約40〜約80体積%である。
凝集中空粒子ラテックスは、その凝集体の表面と相互作用する界面活性剤又は水溶性ポリマーで安定化することができる。凝集中空粒子ラテックスの最終的な電荷は、負又は正のいずれかであることができる。凝集中空粒子ラテックスの粒子は、更に正、中間又は負のζ電位を有することを特徴とすることができる。
紙の製造工程は当業者には周知である。有利には、凝集中空粒子ラテックスは、紙の製造工程のウェットエンドにおける充填剤として使用する。ウェットエンドの薬剤及び充填剤の添加は、様々な手段によって達成することができる。凝集中空粒子ラテックスは、そのウェットエンドにおけるどこかで、例えば形成された湿潤ウェブ中に、ファンポンプ中に、濃い原料のループ(thick stock loop)の中に、もしくは紙製造機の他のどこかに、又はこれらのいずれかの組合せで、添加することができる。凝集中空粒子ラテックスを、原料が希釈される工程の領域、例えば混合タンク、ファンポンプで、又はヘッドボックスの前で添加することが好ましい。代替手段は、凝集ラテックスを、繊維濃度が高い場所、例えば濃い原料のループ又はブレンドチェスト(blend chest)で添加することである。
紙製造工程で使用する凝集粒子の量は製造されている紙の品種に依存し、その低密度充填剤の体積により制限される。好ましくは、使用レベルは、繊維100重量部当たり凝集中空粒子約0.5〜約50部、より好ましくは約0.75〜25部、最も好ましくは約1〜約20部である。凝集中空粒子ラテックスは、唯一の充填剤として使用することができ、又はその他の充填剤、例えば合成マガディアイトカオリン、二酸化チタン、粉砕炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウムと共に、また低密度物質、例えば中空粒子ラテックス、中空炭酸カルシウム又は焼成カオリンクレーなどを含んで使用することができる。本発明の様々な態様において、凝集中空粒子ラテックスは、全充填剤の少なくとも約10重量%、全充填剤の少なくとも約20重量%、全充填剤の少なくとも約50重量%、又は全充填剤の少なくとも約80重量%を構成する。
凝集中空粒子ラテックスの使用は、意外にも、鉱物顔料又は固体ポリマー顔料のみを用いて製造された紙に比べて、諸特性、例えば嵩高さ、乳白度及び輝度などの新規な組合せをもたらすことができる。
以下の実施例は、本発明を詳説するために含まれるものであり、請求項の範囲を限定するものではない。全ての部及び%は、特段の記載がない限り重量基準である。
実施例1:凝集中空粒子ラテックスの製造
出発原料:
“HS3000”(CAS#214154−63−9)、The Dow Chemical Company製
塩化セチルピリジニウム一水塩(CPC)(CAS#6004−24−6)、Sigma Aldrich(St.Louis,MO.,USA)製
ポリビニルアルコール(PVOH)(CAS#9002−89−5)、Sigma Aldrich製
脱イオン水(CAS#007732−18−5)
固形分8.7%のPVOH原液を製造する。PVOH溶液は、良好な可溶化性と均一な混合を確実にするため、使用の前に加熱されて攪拌され、そして得られる溶液は、ラテックス凝集体に添加する前に室温に放冷する。
“HS3000”(固形分10%、400g)を、900mL容器(外径3.5inch、高さ7.0inch)に添加する。ラテックスは、CPC(0.28M、80mL)を約20分間かけて添加する間、400rpm(攪拌軸に平行な1inch×0.4inchの長方形の歯状物を交互に有する外径1.5inchの羽根)で機械的に攪拌する。ラテックス混合物は、CPCの完全添加の後、凝集ラテックスを製造するため室温で4時間攪拌する。次いでPVOH原液120gを、攪拌を継続しながら約3〜5分かけて添加する。混合物(即ち凝集されたもの)は、室温で約40分間攪拌を継続する。攪拌が完了したとき、凝集体の湿潤状態の大きさが動的光散乱により測定される。或いは、電子顕微鏡を凝集粒子の乾燥粒子径を測定するため使用し、また乾燥凝集粒子の形態を測定するために使用することもできる。
走査型電子顕微鏡(SEM)観察を、“Armray 1810”SEM装置を用い加速電圧20kVで実施する。希釈試料を、分析用に、上記で製造された凝集中空粒子ラテックス2滴を脱イオン水20mLに添加することにより製造する。希釈試料を、次いでSEMの台座(an SEM stub)に滴加し、一夜室温で乾燥して、電子線下でのポリマー試料の導電性及びコントラストを高めるため、金の薄層をプラズマスパッタリングする。
図1及び2は、凝集試料中に存在する形態の直接的な眺めを提供するもので、同時に凝集体サイズの分布をも示している。図2は、濃密に集合した凝集体の形態で、示された特定の凝集体粒子の周径がおおよそ10μmであることを示している。
図3においては、粒子径、分布及び中空粒子ラテックスの凝集中空粒子ラテックスへの転換%を分析するため、動的光散乱(Particle Sizing System、Inc.製“Model770 Accusizer”)を使用している。試料は、分析のため上記の凝集中空粒子ラテックス1滴を脱イオン水20mLに添加することにより製造する。データは、コンピューターにより数加重及び体積加重の粒子径分布として記録する。数分布のグラフは、未凝集の一次粒子がわずかな比率で残存していることを示唆しているが;未凝集一次粒子の量は極めて少ない。凝集時の全体としての粒子径の増大をより明確に例証するため、未凝集試料及び凝集試料の両方についての体積加重粒子径分布が図3に示されている。一次粒子は10〜30μm(周径と仮定して)の凝集体に転換されることが明らかである。これらの結果は、図1におけるSEMにより観察されたことと一致する。
実施例2:凝集中空粒子ラテックスからの手漉きシート(Handsheets)の製造
凝集中空粒子ラテックスの性能を試験するため、TAPPI T−205 sp−95法に従い、英国規格半自動手漉き型(British Standard Semiautomatic Handsheet Mold)を用いて、紙の手漉きシートを製造する。沈降炭酸カルシウム(工業規格)が対照標準の充填剤として用いられる。充填剤の負荷量に対する性能を比較するため、ブランクの手漉きシート(即ち充填剤無添加)も製造する。
この実施例のシートは次のように表示する。
AGG−実施例1からの凝集中空粒子ラテックス
CaCO3−(対照標準の充填剤:“PCC,Albacar(登録商標)”、偏三角面体型の鉱物充填剤、Special Minerals製)
ブランク−(無充填剤、この試料は充填剤0%のデータの点としてプロット上に示される)
試料はそれぞれ、充填剤の3つの異なる負荷(充填紙の重量に基づいて6%、10%及び15%)で実施する。充填剤は全て乾燥重量基準で添加する。紙の基準重量の目標として、80Lbs/3300ft2又は118g/m2を使用する。
紙を作製するのに用いられる基本組成は、カナダ規格自由度(Canadian Standard Freeness)420まで精製された、硬木及び軟木50/50のブレンドである。この実施例における全ての手漉きシートは、精製された同じバッチから作製する。0.5%稠度で(consistency)約20Lのパルプを混合し、手漉きシートの各セットに必要な量は、この試料から抜き出す。それぞれの試料に必要とされる量を測定するため、コンシステンシーパッドを、基本組成のそれぞれについて重複して製造する。
繊維と充填剤の混合物を、充填剤の負荷量のそれぞれについて製造する。PCC対照標準に、CaCO3充填剤を計量し、700mLの希釈水と共に1分間で配合器の中に入れる。凝集中空粒子ラテックスについては、充填剤を計量し、希釈し、そして混合時に可能性のある泡立ちを抑制するため、消泡剤(Dow Corning製“ANTIFOAM1410”)と一緒に1分間でブレンダー中に入れる。その充填剤は次いで繊維組成に加えられ、8.0Lに希釈される。
次いでそれぞれの繊維/充填剤混合物の500mLの試料を計量し、電磁攪拌機上に置く。繊維/充填剤混合物1t当たり、カチオン性保持剤“PERCOL292”1Lbがその混合物に添加され、30秒間混合される。次に英国規格半自動手漉き型を開始し、繊維/充填剤/保持剤混合物をその手漉き型中に注入する。手漉き型は正規の高さまで満たし、混合し、続いて沈降段階に進んで排水する。そのシートは次いで金網からはずす。12枚のシートを積み重ね、同時に加圧して手漉きシートを形成する。
手漉きシート中の凝集中空粒子充填剤の保持比率は、手漉きシートが圧縮された後、水中に残る固体残滓の熱分解によって測定する。個々の試料から残留する水中の固体は乾燥し、固体%を測定する。その残滓の試料1mgが、次いで700℃で熱分解される。存在するラテックスの量は、その残滓試料のスチレンのピークを、その実験に使用されたラテックスのそれと比較することにより測定される。その水試料は、その残滓中に3ppmより少ないラテックスしか有しないことが見出される。水中でのラテックスの開始時のレベルは100ppmであり、このことは97%より多い凝集中空粒子ラテックスが紙の手漉きシート中に残留したことを示している。
紙の最終用途での性能の評価
充填剤の比較分析を、製造した手漉きシートを用いて実施する。次のデータは、沈降炭酸カルシウム充填剤と比較して、特に嵩高性(bulking ability)及び視覚的特性に関して、凝集中空粒子ラテックス充填剤の卓越した性能を例証している。それぞれのタイプの試料について12枚の手漉きシートを製造し、報告される特性は、それぞれのシートでの多数の読みに基づいた10枚のシートの平均である。
シートの嵩高さは、基準の重量に対するキャリパス値の商として測定する。キャリパス値はミルで測定し、基準の重量は、そのシートをgで計量して、そのシートの面積m2で除することにより測定する。嵩高さは、次いでキャリパス値を基準の重量で除し、固有の体積単位cm3/gに変換するため25.4を乗じることにより計算する。嵩高さに対する負荷充填剤の効果は、図4にグラフで図示する。凝集中空粒子ラテックスの卓越した嵩高性は明らかである。
乳白度はTAPPI法T519により手漉きシート上で測定する。その結果は図5に図示しており、そこでは凝集中空粒子ラテックスが、ブランク及び全ての充填剤負荷量について、沈降性炭酸カルシウムよりもその性能が優れている。
輝度はTAPPI法T452により手漉きシート上で測定する。その結果は図6(充填剤負荷量に対するTAPPI輝度)に図示しており、そこでは凝集中空粒子ラテックス充填剤が、全濃度での輝度において、沈降性炭酸カルシウム、及びブランクシートよりもその性能が優れている。
凝集中空体で鉱物充填剤の一部が置き換えられるとき、手漉きシートは、滑らかになり、手触りが柔らかに(ベルベットのように)感じられることが見出される。
図1は凝集中空粒子ラテックスの電子顕微鏡写真である。 図2は凝集中空粒子ラテックスの電子顕微鏡写真である。 図3は中空粒子ラテックス及び凝集中空粒子ラテックスの粒子径分布のプロットを含む。 図4は充填剤負荷%に対する紙の嵩高さの線グラフである。 図5は充填剤の負荷%に対するTAPPI紙の乳白度の線グラフである。 図6は充填剤の負荷%に対するTAPPI輝の線グラフである。

Claims (10)

  1. 主としてセルロース繊維パルプを含む水性スラリーを生成させ、そのスラリーから湿潤シートを形成し、そしてそのシートを乾燥することを含んでなる、紙材料を製造する方法であって、スラリー中に凝集中空粒子ラテックスを用いることを改良点とする方法。
  2. 前記凝集中空粒子が平均粒子径約3〜約100μmを有する請求項1に記載の方法。
  3. 前記凝集中空粒子がカチオン表面電荷を有する請求項1に記載の方法。
  4. 前記凝集中空粒子がアニオン表面電荷を有する請求項1に記載の方法。
  5. 前記凝集中空粒子が中性表面電荷を有する請求項1に記載の方法。
  6. 追加の充填剤を使用し、凝集中空粒子が使用される全充填剤の少なくとも10重量%を構成する請求項1に記載の方法。
  7. 前記凝集中空粒子を、そのラテックス粒子の10〜70%の範囲の内部空隙を有する中空ラテックス粒子から製造する請求項1に記載の方法。
  8. 前記凝集中空粒子が30〜90%の範囲の総空隙容積を有する請求項1に記載の方法。
  9. 前記凝集中空粒子ラテックスを、安定剤の添加により改質する請求項1に記載の方法。
  10. 請求項1に記載の方法により製造された紙材料。
JP2007530067A 2004-08-25 2005-08-24 凝集中空粒子ラテックスを使用した紙の製造 Expired - Fee Related JP4896024B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US60423004P 2004-08-25 2004-08-25
US60/604,230 2004-08-25
PCT/US2005/030039 WO2006026283A1 (en) 2004-08-25 2005-08-24 Paper manufacturing using agglomerated hollow particle latex

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2008510901A true JP2008510901A (ja) 2008-04-10
JP2008510901A5 JP2008510901A5 (ja) 2008-10-09
JP4896024B2 JP4896024B2 (ja) 2012-03-14

Family

ID=35429551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007530067A Expired - Fee Related JP4896024B2 (ja) 2004-08-25 2005-08-24 凝集中空粒子ラテックスを使用した紙の製造

Country Status (9)

Country Link
US (2) US7914647B2 (ja)
EP (1) EP1784537B1 (ja)
JP (1) JP4896024B2 (ja)
KR (1) KR20070050488A (ja)
CN (1) CN101040086B (ja)
BR (1) BRPI0515225A (ja)
CA (1) CA2577549C (ja)
RU (1) RU2365696C2 (ja)
WO (1) WO2006026283A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008535948A (ja) * 2005-03-11 2008-09-04 インターナショナル・ペーパー・カンパニー 膨張可能な微小球体とイオン性化合物とを含有する組成物、およびこれらの組成物の製造法と使用法
JP2011046861A (ja) * 2009-08-28 2011-03-10 Nippon Zeon Co Ltd 中空重合体粒子を含有する水性分散液、その製造方法及び内添紙の製造方法
KR20110132594A (ko) * 2009-03-17 2011-12-08 스타이런 유럽 게엠베하 결합제/충전제 응집체를 사용하는 제지 방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2577549C (en) * 2004-08-25 2017-02-21 John Tsavalas Paper manufacturing using agglomerated hollow particle latex
CN102677538B (zh) 2007-06-18 2014-12-31 欧美诺华解决方案公司 纸涂布组合物、涂布纸和方法
EP2419463B1 (en) 2009-04-14 2022-07-20 Dow Global Technologies LLC Organic polymeric particles, paper coating compositions, and methods
CN102108232B (zh) * 2009-12-25 2014-03-12 罗门哈斯公司 不含二氧化钛的多层涂料体系
US9206552B2 (en) 2012-02-17 2015-12-08 International Paper Company Absorbent plastic pigment with improved print density containing and recording sheet containing same
WO2015153429A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 Wacker Chemical Corporation Opacifying additive
KR20170131215A (ko) * 2016-05-20 2017-11-29 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 탄성 산재 층을 갖는 열적으로 인쇄 가능한 종이 물품
US10730334B1 (en) 2017-04-21 2020-08-04 Omnova Solutions Inc. Thermosensitive recording material
RU2708007C1 (ru) * 2019-03-05 2019-12-03 Акционерное общество "ГОЗНАК" Способ изготовления бумаги для документов и бумага, изготовленная с помощью этого способа
CN110330062B (zh) * 2019-06-28 2020-08-14 华中科技大学 用于重金属吸附的异相凝并吸附剂及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5176384A (ja) * 1974-09-23 1976-07-01 Champion Paper Co Ltd
JPS51105407A (en) * 1975-02-17 1976-09-18 Mitsubishi Paper Mills Ltd Senishiito * c * noseizoho
JPS62263400A (ja) * 1986-05-12 1987-11-16 三井東圧化学株式会社 紙用改質剤およびそれを含有してなる紙
JPH0374440A (ja) * 1989-08-16 1991-03-29 Asahi Chem Ind Co Ltd カチオン性中空重合体粒子、その製造方法及び該粒子を用いた充填紙
JPH08259701A (ja) * 1995-03-27 1996-10-08 Kuraray Co Ltd 水性エマルジョン及び紙の不透明度向上剤

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4058434A (en) * 1974-09-23 1977-11-15 Champion International Corporation Opacified paper sheet and method for production thereof
US4264742A (en) * 1978-07-14 1981-04-28 Champion International Corporation Opacifying agents and process for production
US4427836A (en) 1980-06-12 1984-01-24 Rohm And Haas Company Sequential heteropolymer dispersion and a particulate material obtainable therefrom, useful in coating compositions as a thickening and/or opacifying agent
FR2491514A1 (fr) 1980-10-08 1982-04-09 Du Pin Cellulose Papiers et cartons enduits et procede de fabrication
JPS5814942A (ja) * 1981-07-17 1983-01-28 Jujo Paper Co Ltd 微小カプセルの製造方法
US4594363A (en) 1985-01-11 1986-06-10 Rohm And Haas Company Production of core-sheath polymer particles containing voids, resulting product and use
CA1303437C (en) * 1988-02-29 1992-06-16 Nobuo Kawahashi Hollow polymer particles, process for production thereof, and use thereof as pigment
US5082895A (en) * 1988-12-30 1992-01-21 Doris Wolff High solids, large particle size latex compositions
JPH0813901B2 (ja) * 1990-02-19 1996-02-14 株式会社ホーネンコーポレーション 均一な粒子径を有する中空状のメラミン樹脂架橋粒子の製造法および架橋粒子
US5157084A (en) 1990-10-12 1992-10-20 The Dow Chemical Company Process of making hollow polymer latex particles
US5360827A (en) * 1992-03-31 1994-11-01 Nippon Zeon Co., Ltd. Process for preparation of latex of hollow polymer
US6379497B1 (en) 1996-09-20 2002-04-30 Fort James Corporation Bulk enhanced paperboard and shaped products made therefrom
US6042936A (en) * 1997-09-23 2000-03-28 Fibermark, Inc. Microsphere containing circuit board paper
US5985992A (en) * 1997-12-10 1999-11-16 Cytec Technology Corp. Anionic polymer products and processes
US6355141B1 (en) 1998-04-23 2002-03-12 Akzo Nobel N.V. Process for the production of paper
AU2697899A (en) 1998-05-18 1999-11-25 Rohm And Haas Company Hollow sphere organic pigment for paper or paper coatings
JP2000045200A (ja) 1998-07-22 2000-02-15 Mitsubishi Paper Mills Ltd 印刷用塗工紙の製造方法
DE19835114A1 (de) * 1998-08-04 2000-02-10 Basf Ag Mikrokapseln aus formaldehydarmen Melamin-Formaldehydharzen
JP2000160496A (ja) 1998-09-22 2000-06-13 Nippon Zeon Co Ltd 複合中空重合体粒子、その製造方法並びに該複合中空重合体粒子より成る紙用複合填料及びこれを含有する内添紙
US6457929B2 (en) * 1998-11-03 2002-10-01 Seh America, Inc. Apparatus and method for automatically transferring wafers between wafer holders in a liquid environment
JP2000212890A (ja) 1999-01-13 2000-08-02 Nippon Zeon Co Ltd 歩留まり向上剤及びこれを使用する抄紙方法
FR2791368B1 (fr) 1999-03-26 2001-06-01 Arjo Wiggins Sa Feuille avec un toucher "peau" imprimable a des cadences elevees et son procede de fabrication et emballage la comportant
JP3567790B2 (ja) 1999-03-31 2004-09-22 豊田合成株式会社 Iii族窒化物系化合物半導体発光素子
US6624272B2 (en) * 1999-12-20 2003-09-23 Jsr Corporation Hollow crosslinked cationic polymer particles, method of producing said particles, and paint composition, cationic electrodeposition paint composition, resin composition, filled paper, paper coating composition, and coated paper
JP2001248094A (ja) 2000-02-29 2001-09-14 Jsr Corp 充填紙および紙塗工用組成物ならびに塗工紙
WO2001054988A2 (en) 2000-01-26 2001-08-02 International Paper Company Low density paperboard articles
FI20000367A (fi) 2000-02-18 2001-08-18 Neste Chemicals Oy Kationisen huokoisia hiukkasia sisältävän lateksin valmistamismenetelmä ja kationisia hiukkasia sisältävä seos
US6547929B2 (en) * 2000-04-12 2003-04-15 Rohm And Haas Company Paper having improved print quality and method of making the same
MXPA02011812A (es) * 2001-12-14 2005-08-26 Rohm & Haas Particulas de polimeros multimodales y sus usos.
US20040034147A1 (en) 2002-08-13 2004-02-19 Jsr Corporation Hollow polymer particle, process for producing the same, paper coating composition using the same, coated paper and process for producing the same
US7579081B2 (en) * 2004-07-08 2009-08-25 Rohm And Haas Company Opacifying particles
CA2577549C (en) * 2004-08-25 2017-02-21 John Tsavalas Paper manufacturing using agglomerated hollow particle latex

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5176384A (ja) * 1974-09-23 1976-07-01 Champion Paper Co Ltd
JPS51105407A (en) * 1975-02-17 1976-09-18 Mitsubishi Paper Mills Ltd Senishiito * c * noseizoho
JPS62263400A (ja) * 1986-05-12 1987-11-16 三井東圧化学株式会社 紙用改質剤およびそれを含有してなる紙
JPH0374440A (ja) * 1989-08-16 1991-03-29 Asahi Chem Ind Co Ltd カチオン性中空重合体粒子、その製造方法及び該粒子を用いた充填紙
JPH08259701A (ja) * 1995-03-27 1996-10-08 Kuraray Co Ltd 水性エマルジョン及び紙の不透明度向上剤

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008535948A (ja) * 2005-03-11 2008-09-04 インターナショナル・ペーパー・カンパニー 膨張可能な微小球体とイオン性化合物とを含有する組成物、およびこれらの組成物の製造法と使用法
KR20110132594A (ko) * 2009-03-17 2011-12-08 스타이런 유럽 게엠베하 결합제/충전제 응집체를 사용하는 제지 방법
KR101715961B1 (ko) 2009-03-17 2017-03-13 트린세오 유럽 게엠베하 결합제/충전제 응집체를 사용하는 제지 방법
JP2011046861A (ja) * 2009-08-28 2011-03-10 Nippon Zeon Co Ltd 中空重合体粒子を含有する水性分散液、その製造方法及び内添紙の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP4896024B2 (ja) 2012-03-14
BRPI0515225A (pt) 2008-07-15
US20080041544A1 (en) 2008-02-21
WO2006026283A1 (en) 2006-03-09
EP1784537B1 (en) 2017-03-08
EP1784537A1 (en) 2007-05-16
RU2007110827A (ru) 2008-10-10
RU2365696C2 (ru) 2009-08-27
US20110162812A1 (en) 2011-07-07
CA2577549A1 (en) 2006-03-09
CN101040086B (zh) 2010-09-22
KR20070050488A (ko) 2007-05-15
US7914647B2 (en) 2011-03-29
CA2577549C (en) 2017-02-21
US8333871B2 (en) 2012-12-18
CN101040086A (zh) 2007-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4896024B2 (ja) 凝集中空粒子ラテックスを使用した紙の製造
KR101301861B1 (ko) 제지에서의 사용을 위한 중합체-피그먼트 하이브리드
JP3898007B2 (ja) 無機粒子・シリカ複合粒子の凝集体である填料を添加した填料内添嵩高紙の製造方法
US6726807B1 (en) Multi-phase calcium silicate hydrates, methods for their preparation, and improved paper and pigment products produced therewith
US6264907B1 (en) Process for producing silica particles suitable for use as filler for paper
JP4568921B2 (ja) シリカ粒子、その製造方法及びシリカ粒子内添紙
JP2005281915A (ja) 低密度印刷用紙
EP1235758B1 (en) Multi-phase calcium silicate hydrates, methods for their preparation, and improved paper and pigment products produced therewith
JP2005509764A (ja) 紙のサイジング方法及びサイジング組成物
US20150197890A1 (en) Filler suspension and its use in the manufacture of paper
JP4903493B2 (ja) 複合粒子の製造方法
JP2005520949A (ja) 繊維ウェブと、その製造方法
JP2007091581A (ja) 多孔性填料ならびにその製造方法および紙
EP2904145A1 (en) Filler suspension and its use in the manufacture of paper
WO1998056860A1 (en) Filler composition for groundwood-containing grades of paper
JP5122872B2 (ja) 中性紙、および中性紙の製造方法
JP4752442B2 (ja) 製紙用水和珪酸およびその製造方法
JP6200245B2 (ja) オフセット輪転印刷用塗工紙
WO2004081284A1 (ja) 紙の製造方法
JP2002220221A (ja) シリカ粒子の製造方法及びシリカ粒子内添紙
EP1642873A1 (en) Method for producing paper comprising multi-phase calcium silicate hydrates
JP2014070315A (ja) 印刷用紙
Perng et al. Effects of adding co-ground talc and calcium carbonate on the retention and paper properties of handsheets
Perng YuanShing et al. Effects of adding co-ground talc and calcium carbonate on the retention and paper properties of handsheets.

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080822

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080822

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100813

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100817

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20101117

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20101117

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20101117

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20101217

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20101221

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110117

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110418

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110714

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110722

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110816

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110823

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110915

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110926

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111014

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111014

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111205

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4896024

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150106

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees