JP2009538998A - Paper sizing method - Google Patents
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Abstract
(a)水性セルロース懸濁物を用意する段階、(b)該懸濁物に、(i)1,000未満の分子量を有する含窒素有機化合物、および(ii)セルロースと反応性のサイズ剤を別々に添加する段階、そして(c)得られた懸濁物を脱水して紙を形成する段階を含んでいる、紙の製造方法、ならびに、さらに、1,000未満の分子量を有する含窒素有機化合物が、セルロースと反応性のサイズ剤の水性分散物と混合されて予備混合物を形成し、該予備混合物が該懸濁物に添加される上記の方法。
【選択図】なし(A) preparing an aqueous cellulose suspension; (b) adding to the suspension (i) a nitrogen-containing organic compound having a molecular weight of less than 1,000; and (ii) a sizing agent reactive with cellulose. A method of making paper, and further comprising a nitrogen-containing organic having a molecular weight of less than 1,000, comprising the steps of adding separately and (c) dehydrating the resulting suspension to form paper A method as described above, wherein the compound is mixed with an aqueous dispersion of a sizing agent reactive with cellulose to form a premix and the premix is added to the suspension.
[Selection figure] None
Description
本発明は、全体として紙および板紙をサイジングする方法に関する。 The present invention relates generally to a method for sizing paper and paperboard.
セルロースと反応性のサイズ剤、たとえばアルキルケテン2量体(AKD)およびアルケニルコハク酸無水物(ASA)に基づいたものが、水性液体による濡れおよび浸透に対するある程度の抵抗を紙および板紙に与えるために、製紙の際に中性またはわずかにアルカリ性の紙料pHにおいて広く使用されている。セルロースと反応性のサイズ剤に基づいた紙のサイズは、一般に水性相とその中に分散された微細化されたサイズ剤の粒子または液滴とを含有する分散物の形態で付与される。 Cellulose-reactive sizing agents such as those based on alkyl ketene dimer (AKD) and alkenyl succinic anhydride (ASA) to provide paper and paperboard with some resistance to wetting and penetration by aqueous liquids It is widely used at neutral or slightly alkaline stock pH during papermaking. Paper sizes based on cellulose and reactive sizing are generally applied in the form of a dispersion containing an aqueous phase and finely sized sizing particles or droplets dispersed therein.
セルロースと反応性のサイズ剤は、水性セルロース懸濁物に添加されると、一般に低い配量のサイズ剤を使用して良好なサイズ効果をもたらす。サイジング効果は、抄紙機の乾燥区画において発現し始める。しかし、ほとんどの抄紙機は、紙の生産を最適化するために最大速度で操作されるので、乾燥区画における時間はしばしば、抄紙機にかけられている間にサイジングされた紙を製造するのに十分なほど長くない。代わりに、完全にサイジングされた製品が得られるまでには、紙は24時間に達するまでの間、放置硬化されなければならない。サイジング効果のこのゆっくりとした発現は、数多くの問題を引き起こす。まず、後続の操作、たとえば印刷、コーティング、ペースト施与等がそれを取り扱うのが困難になることがある。第二に、完全にサイジングされた製品が得られることを確実にするために、多くの製紙業者はサイズ剤を絶えず過配量する。その結果、機械部品上への付着に関する問題が通常引き起こされる。 When sizing agents that are reactive with cellulose are added to an aqueous cellulose suspension, generally low dosage sizing agents are used to provide a good sizing effect. The sizing effect begins to develop in the drying section of the paper machine. However, since most paper machines are operated at maximum speed to optimize paper production, the time in the drying section is often sufficient to produce sized paper while being run on the paper machine. It ’s not so long. Instead, the paper must be allowed to cure for 24 hours before a fully sized product is obtained. This slow development of the sizing effect causes a number of problems. First, subsequent operations such as printing, coating, pasting, etc. may be difficult to handle. Second, many papermakers constantly over-size the sizing agent to ensure that a fully sized product is obtained. As a result, problems with adhesion on machine parts are usually caused.
特許文献1は、4級ジアリルアンモニウムモノマーとジアリルアンモニウムモノマーとの重合反応生成物である紙サイジング促進剤を開示している。該重合生成物は少なくとも10,000の分子量を有する。該紙サイジング促進剤は、抄紙工程の間に紙のサイズ剤とともに、別々にあるいは双方の成分を含有する水性媒体として完成紙料中へと導入されることができることを、特許文献1は開示している。 Patent Document 1 discloses a paper sizing accelerator that is a polymerization reaction product of a quaternary diallylammonium monomer and a diallylammonium monomer. The polymerization product has a molecular weight of at least 10,000. Patent Document 1 discloses that the paper sizing accelerator can be introduced into the paper furnish separately with the paper sizing agent during the paper making process or as an aqueous medium containing both components. ing.
特許文献2は、サイズ剤、およびグリセロールと脂肪酸との非イオン性界面活性モノエステルを含有するサイジング分散物を開示している。
抄紙機にかけられている間に、改良された初期サイジングを有する紙を製造する方法を提供することが、本発明の目的である。サイズ剤のためのより短い硬化時間をもたらすことも本発明の目的である。さらなる目的は以下に記載されている。 It is an object of the present invention to provide a method for producing paper with improved initial sizing while being run on a paper machine. It is also an object of the present invention to provide a shorter cure time for the sizing agent. Further objects are described below.
本発明は、
(a)水性セルロース懸濁物を用意する段階、
(b)該懸濁物に、
(i)1,000未満の分子量を有する含窒素有機化合物、および
(ii)セルロースと反応性のサイズ剤
を別々に添加する段階、そして
(c)該得られた懸濁物を脱水して紙を形成する段階
を含んでいる、紙を製造する方法に関する。
The present invention
(A) providing an aqueous cellulose suspension;
(B) to the suspension,
(I) a nitrogen-containing organic compound having a molecular weight of less than 1,000, and (ii) separately adding a sizing agent reactive with cellulose, and (c) dehydrating the resulting suspension to paper A method of manufacturing paper, comprising the step of forming a paper.
本発明は、さらに
(a)セルロース懸濁物を用意する段階、
(b)1,000未満の分子量を有する含窒素有機化合物を、セルロースと反応性のサイズ剤の水性分散物と混合して予備混合物を形成する段階、
(c)該予備混合物を該懸濁物に添加する段階、そして
(d)該得られた懸濁物を脱水して紙を形成する段階
を含んでいる、紙を製造する方法に関する。
The present invention further comprises (a) preparing a cellulose suspension;
(B) mixing a nitrogen-containing organic compound having a molecular weight of less than 1,000 with an aqueous dispersion of cellulose and a reactive sizing agent to form a pre-mixture;
(C) relates to a method of making paper comprising the steps of: adding the premix to the suspension; and (d) dehydrating the resulting suspension to form paper.
驚いたことに、本発明に従って、1,000未満の分子量を有する含窒素有機化合物、およびセルロースと反応性のサイズ剤をセルロース懸濁物に別々に添加することによって、改良された初期サイジング、すなわちサイジング効果のより速い発現または紙のより速い硬化が、抄紙において達成されることができることが発見された。該含窒素有機化合物、およびセルロースと反応性のサイズ剤の水性分散物の予備混合物を該懸濁物に添加することによって、改良された初期サイジングが達成されることができることも発見された。より速い硬化は、サイジングされた生成物へより速い結果をもたらし、サイズ剤を過配量する危険を最小化し、次なる結果として、抄紙機への付着物がより少なくなることをもたらすことができる。このことによって、抄紙機の改良された運転性が達成されることができる。より速い硬化時間の故に、これから硬化される紙ロールのために要求される貯蔵空間がより少なくなることになる。本発明は、このようにして実質的な経済上かつ技術上の利益を提供する。 Surprisingly, according to the present invention, improved initial sizing by adding separately a nitrogen-containing organic compound having a molecular weight of less than 1,000 and a cellulose-reactive sizing agent to the cellulose suspension, ie It has been discovered that faster onset of sizing effect or faster curing of the paper can be achieved in papermaking. It has also been discovered that improved initial sizing can be achieved by adding a premix of the nitrogen-containing organic compound and an aqueous dispersion of a sizing agent reactive with cellulose to the suspension. Faster curing can give faster results to the sized product, minimize the risk of over-sizing the sizing agent, and can in turn result in less deposits on the paper machine. . In this way, improved operability of the paper machine can be achieved. Because of the faster cure time, less storage space will be required for the paper roll to be cured. The present invention thus provides substantial economic and technical benefits.
本発明に従う含窒素有機化合物は、1級アミン、2級アミン、3級アミン、4級アミンから選択されることができ、4級アミンは4級アンモニウム化合物とも呼ばれる。該含窒素化合物は好ましくは水溶性または水に分散性であり、これは芳香族、すなわち1以上の芳香族基を有するもの、または脂肪族であることができ、脂肪族の含窒素・水分散性有機化合物が、通常好まれる。含窒素有機化合物は、非荷電性またはカチオン性であることができる。好適な含窒素有機化合物は、1級、2級および3級アミンならびに好ましくは4級アンモニウム化合物、の酸付加塩を包含する。含窒素有機化合物は、1以上の含酸素置換基、たとえばヒドロキシル基および/またはアルキルオキシ基の形をした酸素を有する含酸素置換基を有することができる。このタイプの好まれる置換基の例は、ヒドロキシル基、たとえばエタノール基、およびメトキシ基およびエトキシ基を含む。含窒素有機化合物は、1以上の窒素原子、好ましくは1または2の窒素原子を含むことができる。含窒素有機化合物は、1,000未満、好適には900または800未満、好ましくは750または600未満の分子量を有する。普通、含窒素有機化合物の分子量は少なくとも250、好ましくは少なくとも330である。 The nitrogen-containing organic compound according to the invention can be selected from primary amines, secondary amines, tertiary amines, quaternary amines, which are also called quaternary ammonium compounds. The nitrogen-containing compound is preferably water-soluble or water-dispersible, which can be aromatic, ie having one or more aromatic groups, or aliphatic. Organic compounds are usually preferred. The nitrogen-containing organic compound can be uncharged or cationic. Suitable nitrogen-containing organic compounds include acid addition salts of primary, secondary and tertiary amines and preferably quaternary ammonium compounds. The nitrogen-containing organic compound can have one or more oxygen-containing substituents, for example oxygen-containing substituents having oxygen in the form of hydroxyl groups and / or alkyloxy groups. Examples of preferred substituents of this type include hydroxyl groups such as ethanol groups, and methoxy and ethoxy groups. The nitrogen-containing organic compound can contain one or more nitrogen atoms, preferably 1 or 2 nitrogen atoms. The nitrogen-containing organic compound has a molecular weight of less than 1,000, suitably less than 900 or 800, preferably less than 750 or 600. Usually, the molecular weight of the nitrogen-containing organic compound is at least 250, preferably at least 330.
好適な含窒素有機化合物の例は、1級、2級または3級アミンを塩化メチル、ジメチルサルフェートおよび塩化ベンジルと反応させることによって調製された化合物を含む。好適な4級アンモニウム化合物の例はさらに、一般式R4N+X−を有する化合物を含み、この式で、各Rは、(i)水素;(ii)炭化水素基、好適には脂肪族および好ましくはアルキル基であって、1〜約30炭素原子、好ましくは1〜22炭素原子を有するもの;および(iii)炭化水素基、好適には脂肪族および好ましくはアルキル基であって、約30までの炭素原子、好ましくは4〜22炭素原子を有し、かつ1以上のヘテロ原子、たとえば酸素もしくは窒素、および/またはヘテロ原子を有する基、たとえばカルボニル基およびアシルオキシ基によって割り込まれたもの;ここで、当該R基の少なくとも1、好適には少なくとも3、好ましくはすべてが炭素原子を有し;当該R基の好適には少なくとも1、好ましくは少なくとも2が、少なくとも7炭素原子、好ましくは少なくとも9炭素原子、最も好ましくは少なくとも12炭素原子を有するもの、から独立に選択され、およびX−はアニオン、典型的には塩素イオンのようなハロゲンイオンである。本発明の含窒素有機化合物は、好ましくはシリカに基づいた粒子を実質的に含んでいない。 Examples of suitable nitrogen-containing organic compounds include those prepared by reacting primary, secondary or tertiary amines with methyl chloride, dimethyl sulfate and benzyl chloride. Examples of suitable quaternary ammonium compounds further include compounds having the general formula R 4 N + X — , wherein each R is (i) hydrogen; (ii) a hydrocarbon group, preferably aliphatic And preferably an alkyl group having 1 to about 30 carbon atoms, preferably 1 to 22 carbon atoms; and (iii) a hydrocarbon group, suitably an aliphatic and preferably an alkyl group, of about Having up to 30 carbon atoms, preferably 4 to 22 carbon atoms, and one or more heteroatoms, such as oxygen or nitrogen, and / or groups having heteroatoms, such as interrupted by carbonyl and acyloxy groups; Here, at least 1, preferably at least 3, preferably all of the R groups have carbon atoms; suitably at least 1, preferably at least 2 of the R groups. , At least 7 carbon atoms, preferably selected from at least 9 carbon atoms, those having the most preferably at least 12 carbon atoms, independently of, and X - is an anion, typically a halide ion such as chlorine ion. The nitrogen-containing organic compound of the present invention is preferably substantially free of particles based on silica.
好適な1級アミン、すなわち1の有機置換基を有するアミンの例は、アルキルアミン、たとえばプロピルアミン、ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、アルカノールアミン、たとえばエタノールアミン、およびアルコキシアルキルアミン、たとえば2−メトキシエチルアミンを含む。好適な2級アミン、すなわち2の有機置換基を有するアミンの例は、ジアルキルアミン、たとえばジエチルアミン、ジプロピルアミンおよびジイソプロピルアミン、ジアルカノールアミン、たとえばジエタノールアミン、およびピロリジンを含む。好適な3級アミン、すなわち3の有機置換基を有するアミンの例は、トリアルキルアミン、たとえばトリエチルアミン、トリアルカノールアミン、たとえばトリエタノールアミン、N,N−ジアルキルアルカノールアミン、たとえばN,N−ジメチルエタノールアミンを含む。好適な4級アンモニウム化合物の例は、メチルビス[(牛脂脂肪酸)エチル]−2−ヒドロキシエチルアンモニウムメチル硫酸塩、ジオクチルジメチルアンモニウム塩化物、ジデシルジメチルアンモニウム塩化物、ジココジメチルアンモニウム塩化物、ココベンジルジメチルアンモニウム塩化物、ココ(分留されたもの)ベンジルジメチルアンモニウム塩化物、オクタデシルトリメチルアンモニウム塩化物、ジオクタデシルジメチルアンモニウム塩化物、ジヘキサデシルジメチルアンモニウム塩化物、ジ(水素化牛脂)ジメチルアンモニウム塩化物、ジ(水素化牛脂)ベンジルメチルアンモニウム塩化物、ジ(水素化牛脂脂肪酸2−ヒドロキシエチルエステル)ジメチルアンモニウム塩化物、(水素化牛脂)ベンジルジメチルアンモニウム塩化物、ジオレイルジメチルアンモニウム塩化物、ジ(エチレンヘキサデカンカルボキシレート)ジメチルアンモニウム塩化物、(植物油)ベンジルジメチルアンモニウム塩化物、(ドデシル)ベンジルジメチルアンモニウム塩化物および4級化イミダゾール誘導体を含む。好適なジアミンの例は、アミノアルキルアルカノールアミン、たとえばアミノエチルエタノールアミン、ピペラジン、および1〜4炭素原子の1または2の低級アルキル基を有する、窒素において置換されたピペラジンを含む。好適なイミダゾリン誘導体の例は、4級イミダゾリニウム化合物、たとえば2−(C17アルキルおよびC17不飽和アルキル)−1−[2−(C18アミドおよびC18不飽和アミド)エチル]−4,5−ジヒドロ−1−メチル,メチル硫酸塩を含む。好まれる含窒素有機化合物の例は、メチルビス[(牛脂脂肪酸)エチル]−2−ヒドロキシエチルアンモニウムメチル硫酸塩、ジ(水素化牛脂)ジメチルアンモニウム塩化物、ジ(水素化牛脂脂肪酸−2−ヒドロキシエチルエステル)ジメチルアンモニウム塩化物、ジデシルジメチルアンモニウム塩化物、(植物油)ベンジルジメチルアンモニウム塩化物および(ドデシル)ベンジルジメチルアンモニウム塩化物を含む。 Examples of suitable primary amines, ie amines having one organic substituent, include alkylamines such as propylamine, butylamine, cyclohexylamine, alkanolamines such as ethanolamine, and alkoxyalkylamines such as 2-methoxyethylamine. . Examples of suitable secondary amines, ie amines having two organic substituents, include dialkylamines such as diethylamine, dipropylamine and diisopropylamine, dialkanolamines such as diethanolamine, and pyrrolidine. Examples of suitable tertiary amines, ie amines having 3 organic substituents are trialkylamines such as triethylamine, trialkanolamines such as triethanolamine, N, N-dialkylalkanolamines such as N, N-dimethylethanol. Contains amines. Examples of suitable quaternary ammonium compounds are methylbis [(tallow fatty acid) ethyl] -2-hydroxyethylammonium methylsulfate, dioctyldimethylammonium chloride, didecyldimethylammonium chloride, dicocodimethylammonium chloride, cocobenzyl Dimethylammonium chloride, coco (fractionated) benzyldimethylammonium chloride, octadecyltrimethylammonium chloride, dioctadecyldimethylammonium chloride, dihexadecyldimethylammonium chloride, di (hydrogenated tallow) dimethylammonium chloride Di (hydrogenated beef tallow) benzylmethylammonium chloride, di (hydrogenated tallow fatty acid 2-hydroxyethyl ester) dimethylammonium chloride, (hydrogenated beef tallow) benzyldimethylammonium salt Including things, dioleyl dimethyl ammonium chloride, di (ethylene hexadecane carboxylate) dimethyl ammonium chloride, (vegetable oil) benzyl dimethyl ammonium chloride, a (dodecyl) benzyl dimethyl ammonium chloride and quaternized imidazole derivatives. Examples of suitable diamines include aminoalkylalkanolamines such as aminoethylethanolamine, piperazine, and piperazine substituted at nitrogen having 1 or 2 lower alkyl groups of 1 to 4 carbon atoms. Examples of suitable imidazoline derivatives are quaternary imidazolinium compounds such as 2- (C17 alkyl and C17 unsaturated alkyl) -1- [2- (C18 amide and C18 unsaturated amide) ethyl] -4,5-dihydro -1-methyl and methyl sulfate are included. Examples of preferred nitrogen-containing organic compounds are methylbis [(tallow fatty acid) ethyl] -2-hydroxyethylammonium methyl sulfate, di (hydrogenated tallow) dimethylammonium chloride, di (hydrogenated tallow fatty acid-2-hydroxyethyl) Ester) dimethylammonium chloride, didecyldimethylammonium chloride, (vegetable oil) benzyldimethylammonium chloride and (dodecyl) benzyldimethylammonium chloride.
セルロースと反応性のサイズ剤は、疎水性のケテン2量体、ケテン多量体、酸無水物、有機イソシアネートおよびこれらの混合物から成る群から選択されることができ、好ましくはケテン2量体、ケテン多量体および酸無水物、最も好ましくはケテン2量体である。好適なケテン2量体は、以下の一般式(I)を有し、この式で、R1およびR2は飽和または不飽和炭化水素基、通常は飽和炭化水素であって、該炭化水素基が好適には8〜36炭素原子を有し、通常は12〜20炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキル基、たとえばヘキサデシルおよびオクタデシル基であるものを表す。好適な酸無水物は、以下の一般式(II)によって特性付けられることができ、この式で、R3およびR4は同一または異なっていることができ、好適には8〜30炭素原子を有する飽和または不飽和炭化水素基を表し、またはR3およびR4は−C−O−C−部分とともに5〜6員環を形成することができ、任意的にさらに30炭素原子までを有する炭化水素基で置換されていてもよい。商業的に使用される酸無水物の例は、アルキルおよびアルケニルコハク酸無水物、特にイソオクタデシルコハク酸無水物を含む。
The sizing agent reactive with cellulose can be selected from the group consisting of hydrophobic ketene dimers, ketene multimers, acid anhydrides, organic isocyanates and mixtures thereof, preferably ketene dimers, ketenes. Multimers and acid anhydrides, most preferably ketene dimers. Suitable ketene dimers have the following general formula (I), in which R 1 and R 2 are saturated or unsaturated hydrocarbon groups, usually saturated hydrocarbons, said hydrocarbon groups Are preferably straight-chain or branched alkyl groups having 8 to 36 carbon atoms, usually 12 to 20 carbon atoms, such as hexadecyl and octadecyl groups. Suitable acid anhydrides can be characterized by the following general formula (II), in which R 3 and R 4 can be the same or different and preferably contain 8-30 carbon atoms: Represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group, or R 3 and R 4 together with the —C—O—C— moiety can form a 5- to 6-membered ring, optionally having up to 30 carbon atoms It may be substituted with a hydrogen group. Examples of commercially used acid anhydrides include alkyl and alkenyl succinic anhydrides, especially isooctadecyl succinic anhydride.
好適なケテン2量体、酸無水物および有機イソシアネートは、米国特許第4,522,686号に開示された化合物を包含し、同文献は引用によって本明細書に取り込まれる。 Suitable ketene dimers, acid anhydrides and organic isocyanates include the compounds disclosed in US Pat. No. 4,522,686, which is incorporated herein by reference.
本発明の分散物は、1以上の分散剤および保護コロイドを含んでいる分散液または分散液系を含有する。分散剤および保護コロイドは、アニオン性、非イオン性、カチオン性および両性の化合物から選択されることができ、これらは別々にまたは一緒にセルロースと反応性のサイズ剤のために分散剤または分散液系として機能することができる。本発明に従う分散物は、セルロースと反応性のサイズ剤の含有量約0.1重量%〜約30重量%を有することができる。セルロースと反応性のサイズ剤の含有量は、好適には5〜25重量%、好ましくは8〜20重量%の範囲内である。 The dispersion of the invention contains a dispersion or dispersion system comprising one or more dispersants and a protective colloid. Dispersants and protective colloids can be selected from anionic, nonionic, cationic and amphoteric compounds, which are dispersed or dispersed separately or together for sizing agents reactive with cellulose. Can function as a system. The dispersion according to the invention can have a content of sizing agent reactive with cellulose of from about 0.1% to about 30% by weight. The content of the sizing agent reactive with cellulose is suitably in the range of 5 to 25% by weight, preferably 8 to 20% by weight.
分散剤および保護コロイドは、水性サイジング分散物または乳化物の調製に慣用されるもののうちのいずれかであることができる。これらは、たとえばケン化されたロジン誘導体、アルキルサルフェート、アルキルアリールサルフェート、アルキルスルホネート、アルキルアリールスルホネート等から選択されることができる。特に好適なアニオン性分散剤は、アルキルサルフェートおよびアルキルスルホネート、たとえばナトリウムラウリルサルフェート、ならびにナトリウムリグノスルホネートおよびナトリウムナフタレンスルホネートである。好適な保護コロイドの例は、水溶性セルロース誘導体、たとえばヒドロキシエチルおよびヒドロキシプロピル、メチルヒドロキシプロピルおよびエチルヒドロキシエチルセルロース、メチルおよびカルボキシメチルセルロース、ゼラチン、デンプン、グアーガム、キサンタンガム、ポリビニルアルコール等を含む。好適な非イオン性分散剤の例は、たとえば脂肪族アルコール、エトキシル化脂肪族アルコール、脂肪酸、アルキルフェノールまたは脂肪酸アミド、エトキシル化または非エトキシル化グリセロールエステル、脂肪酸のソルビタンエステル等から選択されることができる。好適なカチオン性分散剤および保護コロイドの例は、水溶性含窒素エピクロロヒドリン樹脂およびカチオンデンプン等を含む。該分散物は他の添加剤、たとえば保存剤を含有してもよい。好適には、分散剤の量は、サイズ剤の量当たり少なくとも0.5重量%である。通常、10重量%超を使用することは必要でない。 Dispersants and protective colloids can be any of those conventionally used in preparing aqueous sizing dispersions or emulsions. These can be selected from, for example, saponified rosin derivatives, alkyl sulfates, alkyl aryl sulfates, alkyl sulfonates, alkyl aryl sulfonates, and the like. Particularly suitable anionic dispersants are alkyl sulfates and alkyl sulfonates, such as sodium lauryl sulfate, and sodium lignosulfonate and sodium naphthalene sulfonate. Examples of suitable protective colloids include water-soluble cellulose derivatives such as hydroxyethyl and hydroxypropyl, methylhydroxypropyl and ethylhydroxyethylcellulose, methyl and carboxymethylcellulose, gelatin, starch, guar gum, xanthan gum, polyvinyl alcohol and the like. Examples of suitable nonionic dispersants can be selected from, for example, fatty alcohols, ethoxylated fatty alcohols, fatty acids, alkylphenols or fatty acid amides, ethoxylated or non-ethoxylated glycerol esters, sorbitan esters of fatty acids and the like. . Examples of suitable cationic dispersants and protective colloids include water-soluble nitrogen-containing epichlorohydrin resins and cationic starch. The dispersion may contain other additives such as preservatives. Suitably the amount of dispersant is at least 0.5% by weight per amount of sizing agent. Usually it is not necessary to use more than 10% by weight.
本発明の含窒素有機化合物、およびセルロースと反応性のサイズ剤は、セルロース懸濁物に任意の順番で別々に添加されることができる。含窒素有機化合物は、セルロースと反応性のサイズ剤を添加する前に、それと同時に、またはその後に、好ましくはセルロースと反応性のサイズ剤を添加する前に別に添加されることができる。 The nitrogen-containing organic compound of the present invention and the sizing agent reactive with cellulose can be added separately to the cellulose suspension in any order. The nitrogen-containing organic compound can be added separately before, simultaneously with, or after adding the sizing agent reactive with cellulose, preferably before adding the sizing agent reactive with cellulose.
含窒素有機化合物と、セルロースと反応性のサイズ剤の水性分散物、すなわち本明細書においてサイジング分散物とも呼ばれるものとは、セルロース懸濁物に予備混合物として添加されることもできる。この実施態様では、含窒素有機化合物およびサイジング分散物は混合されて、セルロース懸濁物への添加前に予備混合物を形成する。添加の少し前に、含窒素有機化合物、好適にはその水性相、好ましくはその水性流と、サイジング分散物、好ましくはその水性流とを接触させることによって、混合は行われることができる。 An aqueous dispersion of a nitrogen-containing organic compound and a sizing agent reactive with cellulose, ie, also referred to herein as a sizing dispersion, can also be added as a premix to the cellulose suspension. In this embodiment, the nitrogen-containing organic compound and the sizing dispersion are mixed to form a premix prior to addition to the cellulose suspension. Shortly before the addition, mixing can take place by contacting the nitrogen-containing organic compound, suitably its aqueous phase, preferably its aqueous stream, with the sizing dispersion, preferably its aqueous stream.
得られた水性相または水性流は、次にセルロース懸濁物に導入される。好ましくは、接触時間、すなわち含窒素有機化合物とサイジング分散物との混合からこのように形成された予備混合物をセルロース懸濁物に添加するまでの時間は短い。この時間は約20分間未満、好適には4分間未満、好ましくは2分間未満であることができる。 The resulting aqueous phase or stream is then introduced into the cellulose suspension. Preferably, the contact time, i.e. the time from the mixing of the nitrogen-containing organic compound and the sizing dispersion to the addition of the premix thus formed to the cellulose suspension is short. This time can be less than about 20 minutes, suitably less than 4 minutes, preferably less than 2 minutes.
含窒素有機化合物とサイジング分散物との水性流の混合は、混合されるべき別々の流を互いへと向け、これらが互いに侵入し合うことを許し、そしてこのように形成された予備混合物流をセルロース懸濁物中へと導入することによって実施されることができる。好適には、混合は乱流条件下に実施され、これは両流のより緊密かつ急速な混合を促進する。その中へと、混合されるべき流が別々に供給されるところの少なくとも2の入口を有し、およびそれを通して、得られた予備混合物が出て行くところの少なくとも1の出口を有する任意の混合装置によって、両流は混合されることができ、その後、予備混合物はセルロース懸濁物に導入される。この流混合の実施態様は、実用上の観点から好都合であり、かつ操作上の利益を与える。 Mixing aqueous streams of nitrogenous organic compounds and sizing dispersions directs separate streams to be mixed toward each other, allowing them to invade each other, and the premixed stream formed in this way. It can be carried out by introducing it into a cellulose suspension. Preferably, the mixing is performed under turbulent conditions, which facilitates closer and faster mixing of both streams. Any mixing into which has at least two inlets through which the streams to be mixed are fed separately and through which at least one outlet through which the resulting premixture exits By means of the device both streams can be mixed, after which the premix is introduced into the cellulosic suspension. This stream mixing embodiment is advantageous from a practical point of view and provides operational benefits.
含窒素有機化合物、およびセルロースと反応性のサイズ剤は、任意の場所で、たとえばマシンチェストからヘッドボックスまでの任意の場所でセルロース懸濁物に添加されることができる。 Nitrogen-containing organic compounds and cellulose-reactive sizing agents can be added to the cellulosic suspension at any location, for example, anywhere from the machine chest to the headbox.
含窒素有機化合物、およびセルロースと反応性のサイズ剤は、広い限界内で様々であることができる量でセルロース懸濁物に添加されることができ、配量は主にパルプまたはサイジングされるべき紙の品質、セルロースと反応性の使用されるサイズ剤および所望のサイジングのレベルに左右される。含窒素有機化合物はセルロース懸濁物の乾燥重量当たり、好適には0.005〜0.5重量%、好ましくは0.01〜0.3重量%、最も好ましくは0.02〜0.1重量%の量でセルロース懸濁物に添加される。セルロースと反応性のサイズ剤はセルロース懸濁物の乾燥重量当たり、好適には0.01〜1.0重量%、好ましくは0.05〜0.5重量%の量でセルロース懸濁物に添加される。 Nitrogen-containing organic compounds and cellulose-reactive sizing agents can be added to the cellulose suspension in amounts that can vary within wide limits, and the dosage should be primarily pulped or sized. It depends on the quality of the paper, the sizing agent used that is reactive with cellulose and the level of sizing desired. The nitrogen-containing organic compound is suitably 0.005 to 0.5 wt%, preferably 0.01 to 0.3 wt%, most preferably 0.02 to 0.1 wt%, based on the dry weight of the cellulose suspension. Is added to the cellulosic suspension in an amount of%. The sizing agent reactive with cellulose is preferably added to the cellulose suspension in an amount of 0.01 to 1.0% by weight, preferably 0.05 to 0.5% by weight, based on the dry weight of the cellulose suspension. Is done.
本明細書で使用される「紙」の語は、紙のみならず、シートおよびウェブ(湿紙)の形をしたすべてのタイプのセルロースに基づいた製品、たとえば厚紙、板紙および特に液体包装用板紙をも包含することを意味する。本発明に従う方法は、種々のタイプのセルロース含有繊維のセルロース懸濁物から紙を製造するのに使用されることができ、該懸濁物は乾燥物質当たり、好適には少なくとも25重量%、好ましくは少なくとも50重量%のこのような繊維を含有しなければならない。該懸濁物は、化学パルプ、たとえば硫酸塩パルプ、亜硫酸パルプおよびオルガノソルブパルプ、機械パルプ、たとえば熱機械パルプ、化学熱機械パルプ、広葉樹および針葉樹の双方からの叩解パルプおよび砕木パルプ、からの繊維に基づくことができ、またリサイクル繊維、任意的に脱インキパルプからのもの、およびこれらの混合物に基づくこともできる。セルロース懸濁物は、任意的に鉱物填料を含有してもよい。慣用のタイプの鉱物填料の例は、カオリン、陶土、二酸化チタン、石こう、タルクおよび天然および合成炭酸カルシウム、たとえば白亜、粉砕大理石および沈降炭酸カルシウムを含む。セルロース懸濁物のpHは、約3〜約10の範囲内であることができる。該pHは好適には3.5超、好ましくは4〜9の範囲内である。 The term “paper” as used herein refers not only to paper, but to all types of cellulose-based products in the form of sheets and webs (wet paper), such as cardboard, paperboard and in particular liquid packaging paperboard. Is also included. The process according to the invention can be used to produce paper from cellulose suspensions of various types of cellulose-containing fibers, which suspension is preferably at least 25% by weight, preferably at least 25% by weight per dry matter. Must contain at least 50% by weight of such fibers. The suspension comprises fibers from chemical pulps such as sulfate pulp, sulfite pulp and organosolv pulp, mechanical pulps such as thermomechanical pulp, chemical thermomechanical pulp, beaten pulp and groundwood pulp from both hardwood and softwood. And can also be based on recycled fibers, optionally from deinked pulp, and mixtures thereof. The cellulose suspension may optionally contain a mineral filler. Examples of conventional types of mineral fillers include kaolin, porcelain clay, titanium dioxide, gypsum, talc and natural and synthetic calcium carbonates such as chalk, ground marble and precipitated calcium carbonate. The pH of the cellulose suspension can be in the range of about 3 to about 10. The pH is suitably above 3.5, preferably in the range 4-9.
抄紙においてセルロース懸濁物に慣用的に添加される化学薬品、たとえば歩留まり向上剤、アルミニウム化合物、染料、湿潤紙力増強樹脂、蛍光増白剤等は、もちろん本発明の分散物と併せて使用されることができる。アルミニウム化合物の例は、ミョウバン、アルミン酸塩およびポリアルミニウム化合物、たとえばポリ塩化アルミニウムおよびポリ硫酸アルミニウムを含む。好適な歩留まり向上剤の例は、カチオン性ポリマー、有機ポリマーと組み合わされたアニオン性無機物質、たとえばカチオン性ポリマーと組み合わされたベントナイト、カチオン性ポリマーと組み合わされたシリカベースゾル、またはカチオン性およびアニオン性ポリマーを含む。上記の含窒素有機化合物、およびセルロースと反応性のサイズ剤をカチオン性ポリマーを含んでいる歩留まり向上剤と組み合わせて使用すると、特に良好な内部サイジングが得られることができる。好適なカチオン性ポリマーは、カチオンデンプン、グアーガム、アクリレートに基づいたおよびアクリルアミドに基づいたポリマー、ポリエチレンイミン、ジシアンジアミン−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアミン、ポリアミドアミンおよびポリ(ジアリルジメチルアンモニウム塩化物)ならびにこれらの組み合わせを包含する。カチオンデンプンおよびアクリルアミドに基づいたカチオン性ポリマーが好ましくは、単独であるいは互いに組み合わされてあるいは他の物質とともに使用される。 Chemicals conventionally added to cellulosic suspensions in papermaking, such as yield improvers, aluminum compounds, dyes, wet paper strength enhancing resins, fluorescent whitening agents, etc. are of course used in conjunction with the dispersions of the present invention. Can. Examples of aluminum compounds include alum, aluminate and polyaluminum compounds such as polyaluminum chloride and polyaluminum sulfate. Examples of suitable yield improvers are cationic polymers, anionic inorganic materials in combination with organic polymers such as bentonite in combination with cationic polymers, silica-based sols in combination with cationic polymers, or cationic and anions A functional polymer. Particularly good internal sizing can be obtained when the nitrogen-containing organic compound and the sizing agent reactive with cellulose are used in combination with a yield improver containing a cationic polymer. Suitable cationic polymers include cationic starch, guar gum, acrylate-based and acrylamide-based polymers, polyethyleneimine, dicyandiamine-formaldehyde resin, polyamine, polyamidoamine and poly (diallyldimethylammonium chloride) and combinations thereof Is included. Cationic polymers based on cationic starch and acrylamide are preferably used alone or in combination with each other or with other substances.
本発明は、以下の実施例においてさらに説明されるが、これらの実施例は同を限定することを意図されていない。 The invention will be further described in the following examples, which are not intended to limit the same.
液体包装用板紙のAKDサイジングが実験用抄紙機で実施され、該実験用抄紙機はマシンチェスト、2の別のポンプ輸送設備、脱泡機、スクリーン、ヘッドボックスおよび抄紙網を含んでおり、該抄紙網でセルロース懸濁物は脱水されてシートを形成した。 AKD sizing of the liquid packaging board is performed on a laboratory paper machine, which includes a machine chest, two separate pumping equipment, a defoamer, a screen, a head box and a paper network, The cellulosic suspension was dehydrated in a papermaking net to form a sheet.
以下の実施例で使用された含窒素有機化合物は、表1に記載されたものである。
セルロース懸濁物は漂白されたCTMP100%を含んでいた。2の異なった含窒素有機化合物が試験AおよびEに使用された。セルロース懸濁物への含窒素化合物の添加は、マシンチェストの後で行われた。含窒素有機化合物が添加されていない参照例も実施された。カチオンデンプン(Raisamyl 142)が二つの点で、すなわち第一のポンプ輸送設備(P1)の後で2kg/トンおよび第二のポンプ輸送設備(P2)の前で3kg/トン、配量された。AKD(Eka DH 28HF)サイズ剤がP2の前で配量され、シリカゾル(Eka NP 442)がP2の後で配量された(入荷したままの状態で3kg/トン)。ヘッドボックスでのpHは8.0であった。 The cellulose suspension contained 100% bleached CTMP. Two different nitrogen-containing organic compounds were used in tests A and E. The addition of nitrogen-containing compounds to the cellulose suspension was performed after the machine chest. A reference example was also implemented in which no nitrogenous organic compound was added. Cationic starch (Raisamyl 142) was dosed at two points: 2 kg / ton after the first pumping facility (P1) and 3 kg / ton before the second pumping facility (P2). AKD (Eka DH 28HF) sizing was metered before P2, and silica sol (Eka NP 442) was metered after P2 (3 kg / ton as received). The pH at the head box was 8.0.
乳酸(1%)を用いたエッジウィック(edge wick)(EW)試験が、最終の紙について1時間後および24時間後にそれぞれ実施された。
表2から判る通り、本発明に従う含窒素有機化合物を使用する試験は、何らかの含窒素有機化合物を含有していない参照例と比較してより低い1時間後のEW値を示した。含窒素有機化合物の添加は硬化時間を短縮すると結論付けることができる。24時間後には、すべてのサンプルがおおよそ同じEW値を示す。 As can be seen from Table 2, the test using the nitrogen-containing organic compound according to the present invention showed a lower EW value after 1 hour compared with the reference example not containing any nitrogen-containing organic compound. It can be concluded that the addition of nitrogen-containing organic compounds shortens the curing time. After 24 hours, all samples show roughly the same EW value.
抄紙条件は実施例1におけるのと同じであった。含窒素有機化合物の2の異なった配量(0.25kg/トンおよび0.5kg/トン)が、AKDの2の配量レベル(1kg/トンおよび1.5kg/トン)において試験された。 The papermaking conditions were the same as in Example 1. Two different doses of nitrogen-containing organic compounds (0.25 kg / ton and 0.5 kg / ton) were tested at two dose levels of AKD (1 kg / ton and 1.5 kg / ton).
Tappi T441標準法に従って、抄紙機から出た直後、1時間後、3時間後、および最後に24時間後の紙について、サイジング性能がコッブ60値(Cobb法吸水度)として試験された。結果が表3に示される。
含窒素有機化合物で処理された紙サンプルの抄紙機から出た直後および1時間後のコッブ60値は、参照例のコッブ60値と比較してより低いコッブ60値を示す。24時間後には、すべてのサンプルが大略同じサイジング度に到達した。表3の結果から、本発明に従う含窒素有機化合物が懸濁物に添加されると、AKD配量を減少させることが可能であることも結論付けることができる。 Cobb 60 value immediately after and one hour after leaving the papermaking machine the paper samples treated with nitrogen-containing organic compounds show lower Cobb 60 value as compared to the Cobb 60 value of the reference example. After 24 hours, all samples reached approximately the same sizing degree. From the results in Table 3, it can also be concluded that when the nitrogen-containing organic compound according to the invention is added to the suspension, the AKD dosage can be reduced.
含窒素有機化合物で処理された紙シートについて、含窒素有機化合物が紙力に有害な影響を及ぼすか否かを検討するために、引張指数(SCAN−P 67:93)が試験され、参照例と比較された。結果が表4に示される。
この結果は、含窒素有機化合物が引張強さに何らかの有意の影響を及ぼさず、したがって紙/板紙の品質を悪化させないことを示す。 This result indicates that the nitrogen-containing organic compound does not have any significant effect on the tensile strength and therefore does not degrade the paper / board quality.
この実施例では、含窒素有機化合物が様々な添加様式で添加されたときの紙について、サイジング性能がコッブ60値として試験された。さらに、本発明に従う含窒素有機化合物およびポリDADMACポリマーを使用したときのサイジング性能が試験された。 In this example, sizing performance was tested as Cobb 60 values for paper when nitrogen-containing organic compounds were added in various addition modes. In addition, the sizing performance when using nitrogen-containing organic compounds and polyDADMAC polymers according to the present invention was tested.
セルロース懸濁物は広葉樹パルプ80%および針葉樹パルプ20%を含有し、0.5%の繊維濃度を有していた。填料は添加されなかった。導電率は0.3mS/cmでありpHは約8であった。SCAN−C26:76標準法に従って手漉きシートが調製され、サイジング特性がTappi T441標準法に従ってコッブ60値として測定された。 The cellulose suspension contained 80% hardwood pulp and 20% softwood pulp and had a fiber concentration of 0.5%. No filler was added. The conductivity was 0.3 mS / cm and the pH was about 8. Handsheets were prepared according to the SCAN-C26: 76 standard method and sizing properties were measured as Cobb 60 values according to the Tappi T441 standard method.
乾燥セルロース懸濁物当たりの乾燥物質として計算されて、カチオン性ポリアクリルアミド(Eka PL 1510)0.75kg/トンおよびシリカゾル(Eka NP 442)1kg/トンを含んでいる第一の歩留まり向上系が使用された。結果が表5に提示される。乾燥セルロース懸濁物当たりの乾燥物質として計算されて、カチオン性ジャガイモデンプン(Perlbond 980)5kg/トンおよびシリカゾル(Eka NP 442)1kg/トンを含んでいる第二の歩留まり向上系が使用された。結果が表6に提示される。 Calculated as dry matter per dry cellulosic suspension, used a first yield enhancement system containing 0.75 kg / ton cationic polyacrylamide (Eka PL 1510) and 1 kg / ton silica sol (Eka NP 442) It was done. Results are presented in Table 5. A second yield enhancement system containing 5 kg / ton of cationic potato starch (Perlbond 980) and 1 kg / ton of silica sol (Eka NP 442), calculated as dry matter per dry cellulose suspension, was used. Results are presented in Table 6.
ポリDADMAC(F)が紙繊維懸濁物に添加された場合には、カチオン性ポリアクリルアミド(Eka PL 1510)の配量は0.5kg/トンまで低減された。 When polyDADMAC (F) was added to the paper fiber suspension, the dosage of cationic polyacrylamide (Eka PL 1510) was reduced to 0.5 kg / ton.
サイズ剤AKD(Eka DR 28 HF)が0.45kg/トンの量で添加され、本発明に従う含窒素有機化合物Arquad HTB−75(C)が、
a)AKDの2分間前に、
b)AKDと予備混合されて、
c)AKDと同時に、あるいは
d)AKDの後に、
のいずれかで添加された。
The sizing agent AKD (Eka DR 28 HF) was added in an amount of 0.45 kg / ton, and the nitrogen-containing organic compound Arquad HTB-75 (C) according to the present invention was
a) 2 minutes before AKD,
b) premixed with AKD,
c) simultaneously with AKD or d) after AKD,
Was added at either.
0kg/トン、0.25kg/トンおよび0.5kg/トンの含窒素有機化合物(C)の添加によって得られたサイジングの結果が、表5および表6にそれぞれ示される。この結果は含窒素有機化合物の不存在によって得られた結果、または本発明に従う含窒素有機化合物の代わりにポリマー(F)の添加によって得られた結果と比較されることができる。
この実施例では、実施例1に記載された実験用抄紙機で液体包装用板紙が調製され、Tappi T441標準法に従ってコッブ60値としてサイジング性能が試験された。セルロース懸濁物は広葉樹パルプ80%(ユーカリ40%およびカバノキ40%)および針葉樹パルプ20%を含有し、1.5%の繊維濃度を有していた。填料は添加されなかった。pHは7.1であった。乾燥セルロース懸濁物当たりの乾燥物質として計算されて、カチオン性ポリアクリルアミド(Eka PL 1510)0.375kg/トンおよびシリカゾル(Eka NP 442)0.15kg/トンを含んでいる歩留まり向上系が使用された。本発明に従う含窒素有機化合物Arquad HTB−75(C)またはArmosoft DEQ(G)が、サイズ剤AKD(Eka DR 28 HF)の前に添加された。サイジング性能への配量順番の影響を検討するために、Armosoft DEQ(G)は該AKDの添加後にも添加された。サイジングの結果が、表番号7および8にそれぞれ提示される。この結果は、含窒素有機化合物の不存在によって得られた結果と比較されることができる。
本発明に従う含窒素有機化合物が、AKDの初期サイジングに好ましい効果を有することが判る。抄紙機直後において既に、低いコッブ60値に到達することが可能である。最終のサイジング度は、含窒素有機化合物の添加によって影響を受けない。
この実験において、AKDの添加の前または後に含窒素有機化合物を添加することが可能であることが判る。 In this experiment, it can be seen that the nitrogen-containing organic compound can be added before or after the addition of AKD.
この実施例では、実施例1に記載された実験用抄紙機で液体包装用板紙が調製され、Tappi T441標準法に従ってコッブ60値としてサイジング性能が試験された。セルロース懸濁物は漂白されたCTMP100%を含有し、これは1.35%の繊維濃度を有していた。填料は添加されなかった。pHは5.6であり、導電率は219μS/cmであった。含窒素有機化合物Arquad HTB−75(C)またはArmosoft DEQ(G)が試験に使用された。セルロース懸濁物への含窒素化合物の添加はマシンチェストの後で行われた。含窒素有機化合物を添加されていない参照例も実施された。サイズ剤AKD(Eka DR 28HF)が、第二のポンプ輸送設備(P2)の前で添加された。乾燥セルロース懸濁物当たりの乾燥物質として計算されて、カチオンデンプン(Raisamyl 142)がP2の前で添加され(5kg/トン)、シリカゾル(Eka NP 442)がP2の後で添加された(0.15kg/トン)。本発明に従う含窒素有機化合物Arquad HTB−75(C)またはArmosoft DEQ(G)が、サイズ剤AKD(Eka DR 28HF)の前に添加された。
本発明に従う含窒素有機化合物が、AKDの初期サイジングに好ましい効果を有することが判る。1時間後において既に、低いコッブ60値に到達することが可能である。最終のサイジング度は、含窒素有機化合物の添加によって影響を受けない。引張指数は、含窒素有機化合物の添加によって減少しない。 It can be seen that the nitrogen-containing organic compound according to the present invention has a favorable effect on the initial sizing of AKD. It is possible to reach a low Cobb 60 value already after 1 hour. The final sizing degree is not affected by the addition of nitrogen-containing organic compounds. The tensile index is not reduced by the addition of nitrogenous organic compounds.
乾燥パルプ当たりで計算されて約0.05〜約5kg/トン、好ましくは乾燥パルプ当たりで計算されて約0.1〜約3kg/トン、最も好ましくは乾燥パルプ当たりで計算されて約0.2〜約1kg/トンの量で、本発明に従う含窒素有機化合物はAKDと一緒になって機能を発揮する。 About 0.05 to about 5 kg / ton calculated per dry pulp, preferably about 0.1 to about 3 kg / ton calculated per dry pulp, most preferably about 0.2 calculated per dry pulp. In an amount of ˜about 1 kg / ton, the nitrogen-containing organic compound according to the invention performs its function together with AKD.
Claims (18)
(b)該懸濁物に、
(i)1,000未満の分子量を有する含窒素有機化合物、および
(ii)セルロースと反応性のサイズ剤
を別々に添加する段階、そして
(c)該得られた懸濁物を脱水して紙を形成する段階
を含んでいる、紙を製造する方法。 (A) providing an aqueous cellulose suspension;
(B) to the suspension,
(I) a nitrogen-containing organic compound having a molecular weight of less than 1,000, and (ii) separately adding a sizing agent reactive with cellulose, and (c) dehydrating the resulting suspension to paper A method of manufacturing paper, including the step of forming a paper.
(b)1,000未満の分子量を有する含窒素有機化合物を、セルロースと反応性のサイズ剤の水性分散物と混合して予備混合物を形成する段階、
(c)該予備混合物を該懸濁物に添加する段階、そして
(d)該得られた懸濁物を脱水して紙を形成する段階
を含んでいる、紙を製造する方法。 (A) preparing a cellulose suspension;
(B) mixing a nitrogen-containing organic compound having a molecular weight of less than 1,000 with an aqueous dispersion of cellulose and a reactive sizing agent to form a pre-mixture;
A method of making paper comprising the steps of (c) adding the premix to the suspension, and (d) dehydrating the resulting suspension to form paper.
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