JP2010533799A - 充填剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
a)充填剤、
b)カチオン性無機化合物、
c)カチオン性有機化合物、及び
d)アニオン性多糖
を含む充填剤組成物に関し、充填剤は、組成物の総重量に基づいて少なくとも約1重量%の量で存在し、アニオン性多糖は、充填剤の重量に基づいて約1〜約100kg/トンの量で存在し、かつ、組成物は繊維を実質的に含まない。
a)充填剤、
b)カチオン性無機化合物、
c)カチオン性有機化合物、及び
d)アニオン性多糖
を含む充填剤組成物に関し、充填剤は、組成物の総重量に基づいて少なくとも約1重量%の量で存在し、カチオン性無機及び有機化合物は、それぞれ充填剤の重量に基づいて約0〜約30kg/トンの量で存在し、それにより組成物はカチオン性無機及び有機化合物の少なくとも1種類を含み、かつ、アニオン性多糖の正味のアニオン性基の置換の程度は約0.65以下である。
a)充填剤、
b)カチオン性無機化合物、
c)カチオン性有機化合物、及び
d)アニオン性多糖
を混合することを含む、充填剤組成物を調製する方法に関し、それにより得られた充填剤組成物中に、充填剤は組成物の総重量に基づいて少なくとも約1重量%の量で存在し、アニオン性多糖は充填剤の重量に基づいて約1〜約100kg/トンの量で存在し、かつ、繊維の実質的な不在下で混合が行われる。
a)充填剤、
b)カチオン性無機化合物、
c)カチオン性有機化合物、及び
d)アニオン性多糖
を混合することを含む、充填剤組成物を調製する方法に関し、それにより得られた充填剤組成物中に充填剤は組成物の総重量に基づいて少なくとも約1重量%の量で存在し、カチオン性無機及び有機化合物はそれぞれ充填剤の重量に基づいて約0〜約30kg/トンの量で存在し、それにより組成物はカチオン性無機及び有機化合物の少なくとも1種類を含み、かつ、アニオン性多糖の正味のアニオン性基の置換の程度は約0.65以下である。
特に指定のない限り以下の成分を実施例で使用した。
GCC:粉砕炭酸カルシウム(Hydrocarb 60、Omya)、
PAC:ポリ塩化アルミニウム(Eka ATC 8210)
PA:カチオン性ポリアミン(Eka ATC 4150)
Polydadmac:カチオン性ポリDADMAC(RB 2329、SNF)
CMC1:カルボキシメチルセルロース(Finnfix 300、Noviant)、正味のアニオン性基の置換の程度は0.76
CMC2:カルボキシメチルセルロース(Gabrosa 947A、Akzo Nobel)、正味のアニオン性基の置換の程度は0.3〜0.4
A−デンプン:アニオン性デンプン(Pearlsize 158、Lyckeby)
C−デンプン:カチオン性デンプン(Perlbond 970、Lyckeby)
C−PAM1:カチオン性ポリアクリルアミド(Eka DS 22)
C−PAM2:カチオン性ポリアクリルアミド(Eka PL 1510)
シリカ:アニオン性シリカ系粒子の水性ゾル(Eka NP 320)
この実施例は、本発明に従う充填剤組成物を調製する方法を説明する。PAC水溶液(10重量%PAC、Al2O3として計算)を、攪拌下で水性GCCスラリー(45重量%GCC)に滴下し、その結果生じるスラリーを数分間攪拌し、そこでCMC水溶液(1重量%CMC)を添加し、得られた充填剤組成物を水で固形物20重量%に希釈した。得られた充填剤組成物を表1(試験番号7〜12及び16〜21)及び表2(試験番号7、13及び19)に示す。
この実施例は、本発明に従う充填剤組成物を調製するもう一つの方法を説明する。PA水溶液(0.5重量%PA)を、攪拌下で水性GCCスラリー(45重量%GCC)に滴下し、その結果生じるスラリーを数分間攪拌し、そこでCMC水溶液(1重量%CMC)を添加し、得られた充填剤組成物を水で固形物20重量%に希釈した。得られた充填剤組成物を表2に示す(試験番号2〜6)。
この実施例は、さらに本発明に従う充填剤組成物を調製するもう一つの方法を説明する。PAC水溶液(10重量%PAC、Al2O3として計算)を、攪拌下で水性GCCスラリー(45重量%GCC)に滴下し、その結果生じるスラリーを数分間攪拌し、そこでPA水溶液(0.5重量%PA)を滴下した。その結果生じるスラリーを数分間攪拌し、そこでCMC水溶液(1重量%CMC)を添加し、得られた充填剤組成物を水で固形物20重量%に希釈した。得られた充填剤組成物を表2(試験番号8〜12、14〜18及び20〜24)に示す。
この実施例は、比較のために用いる充填剤組成物を調製する方法を説明する。いくつかの充填剤組成物を、PACを用いないことを除いて実施例2に従う方法を用いて調製した。得られた充填剤組成物を表1(試験番号4〜6及び13〜15)及び表2(試験番号1)に示す。1種類の充填剤組成物を、PAC及びCMCを添加せずに実施例2に従う方法を用いて調製した。これらの充填剤組成物を表1(試験番号1〜3)に示す。
この実施例は、製紙における実施例2及び5に従う充填剤組成物の使用及び得られた紙製品の強度特性の評価を説明する。紙シートを、Fibertech AB,Swedenにより供給される動的シート成形機(Dynamic Sheet Former)(Formette Dynamique)を用いて作成し、得られた紙の乾燥強度性能を、Lorentzen&Wettre,Swedenにより供給される引張強度試験器で評価した。構成は、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)及び充填剤としてGCCを基礎とした。水性セルロース懸濁液(原料)の濃度は0.5重量%であり、スルホン酸ナトリウムを添加して導電率を0.5mS/cmに調整した。原料を700rpmの速度で攪拌し、動的シート成形機の混合室中の原料に薬品を加え、その後攪拌した。実施例2〜5に従う充填剤組成物を、23〜35.6重量%の範囲の異なる充填剤含有量を得るために様々な量で原料に添加した。次の薬品も、紙シートを作成する前に次の順番で一貫した方法で添加した:C−デンプン(乾燥紙シートに基づいて8kg/トン)を排水の45秒前に添加、C−PAM1(乾燥紙シートに基づいて1kg/トン)を排水の30秒前に添加、C−PAM2(乾燥紙シートに基づいて0.2kg/トン)を排水の15秒前に添加、シリカ(SiO2として計算、乾燥紙シートに基づいて0.5kg/トン)を排水の5秒前に添加。次に、原料を混合室からトラバースノズルを経て回転ドラムの中のワイヤ上部の水膜の上にポンプで送り、原料の水分を抜いてシートを形成し、このシートをプレス及び乾燥することにより、紙シートを形成。次に、引張強度試験器を用いてこれらのシートを評価した。結果を表1及び図1に示す。表中、PAC[kg/トン]は、GCC1トンあたりAl2O3として計算したPACの量を意味し、CMC1[kg/トン]及びCMC2[kg/トン]は、GCC1トンあたりの特定のCMCの量を意味する。
この実施例は、実施例2〜5に従う充填剤組成物の製紙における使用を説明する。得られた紙製品の強度特性を、およそ35重量%の得られた紙製品の充填剤含有量を達成するような量で充填剤組成物を添加したことを除いて、実施例6の一般的手順に従って評価した。排水性能は、指定容積の原料を排水するための時間を測定する、Akribi AB,Swedenより入手可能な動的排水分析器(Dynamic Drainage Analyser)(DDA)を用いて評価した。原料を、バッフル付きのジャー(baffled jar)の中で1500rpmの速度で試験の間中攪拌し、その間に充填剤組成物並びに実施例6に記載される薬品の添加を行った(C−PAM1は添加しなかった)。栓を外し、ワイヤの、原料の存在する側の反対側に真空を適用すると、800mlの原料容積がワイヤを通じて排出された。排水性能は、数秒の脱水時間として秒[秒]で報告される。歩留り性能(初回通過歩留り)を、比濁計を用いて、排水性能試験で得られた原料を排水することにより得た白水である、動的排水分析器(DDA)からの濾液の濁度を測定することにより、評価した。濁度は濁度単位[NTU]で報告される。粒子陽イオン要求量(particle Cationic Demand)(PCD)を、DDAからの濾液についてMuetec PCDを用いて評価した。10mlの混合濾液を使用した。PCDは、液体1リットルあたりのアニオン電荷のマイクロ当量(μeq/L)として報告される。結果を表2に示す。表中、PA[kg/トン]は、GCC1トンあたりのPAの量を意味する。
この実施例は、本発明に従う充填剤組成物を調製するもう一つの方法を説明する。ポリDADMAC水溶液(0.5重量%ポリDADMAC)を、攪拌下で水性GCCスラリー(45重量%GCC)に滴下し、その結果生じるスラリーを数分間攪拌し、そこでCMC水溶液(1重量%CMC)を添加し、得られた充填剤組成物を水で固形物20重量%に希釈した。得られた充填剤組成物を表3に示す。
この実施例は、本発明に従う充填剤組成物を調製するさらにもう一つの方法を説明する。PAC水溶液(10重量%PAC、Al2O3として計算)を、攪拌下で水性GCCスラリー(45重量%GCC)に滴下し、その結果生じるスラリーを数分間攪拌し、そこでポリDADMAC水溶液(0.5重量%ポリDADMAC)を滴下した。その結果生じるスラリーを数分間攪拌し、そこでCMC水溶液(1重量%CMC)を添加し、得られた充填剤組成物を水で固形物20重量%に希釈した。得られた充填剤組成物を表3に示す。
この実施例は、本発明に従う充填剤組成物を調製する方法を説明する。PAC水溶液(10重量%PAC、Al2O3として計算)を、攪拌下で水性GCCスラリー(45重量%GCC)に滴下し、その結果生じるスラリーを数分間攪拌し、そこでA−デンプン水溶液(2重量%A−デンプン)を添加し、得られた充填剤組成物を水で固形物20重量%に希釈した。PACを添加せずにいくつかの充填剤組成物を調製した。得られた充填剤組成物を表4に示す。
この実施例は、実施例2、5、及び8に従う充填剤組成物の製紙における使用を説明する。排水、歩留り及びPCDを、実施例7の一般的手順に従って評価した。充填剤組成物を、およそ35重量%の充填剤含有量を達成するような量で添加した。充填剤に結合したCMCの量を測定するため、充填剤組成物の液相中のCMC残留含有量を、アンスロン法(CMCに対して較正)を用いて評価した。遠心分離によってサンプル調製を行って、液体を充填剤から分離した。この液体をCMCについて分析し、濃度(g/L)として表さした。液相中のCMCの理論濃度は、表3の全ての試験において2.5g/Lである。結果を表3に示す。表中、PAC[kg/トン]は、GCC1トンあたりAl2O3として計算したPACの量を意味し、ポリDADMAC[kg/トン]は、GCC1トンあたりのポリDADMACの量を意味する。
この実施例は、実施例10に従う充填剤組成物の製紙における使用を説明する。排水、歩留り及びPCDを、実施例7の一般的手順に従って評価した。充填剤組成物を、およそ35重量%の充填剤含有量を達成するような量で添加した。結果を表4に示す。表中、PAC[kg/トン]は、GCC1トンあたりAl2O3として計算したPACの量を意味し、PS 158[kg/トン]は、GCC1トンあたりの特定のA−デンプンの量を意味する。
この実施例は、充填剤組成物の連続調製の方法を説明する。水性GCCスラリー(75重量%GCC)を、水で連続的に45重量%まで希釈する。この希釈水に、PA水溶液(20重量%PA)及びPAC水溶液(10重量%、Al2O3として計算)を、連続的に添加した。その結果生じる組成物を第1のスタティックミキサーに送り、CMC水溶液(2重量%CMC)を添加した。その結果生じる組成物を第2のスタティックミキサーに送った。最終の組成物は固形物30重量%であった。
この実施例は、実施例13に従う充填剤組成物のパイロットPM製紙実験における使用を説明する。紙を、およそ80 GSMにてMarkaryd,SwedenのPMXpで連続的に製造した。パルプは、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)及び広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)を基礎とした。製紙アプローチシステムの様々な位置で薬品及び充填剤組成物を添加した。C−デンプン(2重量%C−デンプン)をマシンチェストポンプの前に添加し、PAC(10重量%PAC、Al2O3として計算)を白水トレイに添加し、充填剤組成物をヘッドボックスポンプの前に添加し、C−PAM2(0.067重量%)をヘッドボックスポンプの後に添加し、シリカ(0.5重量%)をヘッドボックス入口の直前に添加した。ヘッドボックスの原料は0.4重量%であった。得られた紙の強度特性を、引張強さ、スコット・ボンド、Z−引張強度及びワックス・ピック(全てLorentzen & Wettre,Swedenにより供給された)を測定することにより評価した。特定の乾燥エネルギー(kW)を評価した。
この実施例は、製紙における実施例2及び5に従う充填剤組成物の使用を説明する。下の表6に示される排水及び歩留りを、実施例7の一般的手順に従って評価した。次の薬品も、排水及び歩留り試験を行う前に次の順番で一貫した方法で添加した:C−デンプン(乾燥紙シートに基づいて8kg/トン)を排水の45秒前に添加、C−PAM2(乾燥紙シートに基づいて0.1kg/トン)を排水の15秒前に添加、シリカ(SiO2として計算、乾燥紙シートに基づいて0.5kg/トン)を排水の5秒前に添加。
Claims (39)
- a)充填剤と、
b)カチオン性無機化合物と、
c)カチオン性有機化合物と、
d)アニオン性多糖とを含む充填剤組成物であって、
前記充填剤が組成物の総重量に基づいて少なくとも約1重量%の量で存在し、前記アニオン性多糖が前記充填剤の重量に基づいて約1〜約100kg/トンの量で存在し、かつ、前記組成物が繊維を実質的に含まない、充填剤組成物。 - a)充填剤と、
b)カチオン性無機化合物と、
c)カチオン性有機化合物と、
d)アニオン性多糖とを含む充填剤組成物であって、
前記充填剤が前記組成物の総重量に基づいて少なくとも約1重量%の量で存在し、前記カチオン性無機及び有機化合物がそれぞれ前記充填剤の重量に基づいて約0〜約30kg/トンの量で存在し、それにより前記組成物が前記カチオン性無機及び有機化合物の少なくとも1種類を含み、かつ、前記アニオン性多糖の正味のアニオン性基の置換の程度が約0.65以下である、充填剤組成物。 - a)充填剤と、
b)カチオン性無機化合物と、
c)カチオン性有機化合物と、
d)アニオン性多糖とを混合するステップを含む、充填剤組成物を調製する方法であって、
それにより得られた前記充填剤組成物中に前記充填剤が前記組成物の総重量に基づいて少なくとも約1重量%の量で存在し、前記アニオン性多糖が前記充填剤の重量に基づいて約1〜約100kg/トンの量で存在し、かつ、前記混合が繊維の実質的な不在下で行われる、方法。 - a)充填剤と、
b)カチオン性無機化合物と、
c)カチオン性有機化合物と、
d)アニオン性多糖とを混合するステップを含む、充填剤組成物を調製する方法であって、
それにより得られた前記充填剤組成物中に前記充填剤が前記組成物の総重量に基づいて少なくとも約1重量%の量で存在し、前記カチオン性無機及び有機化合物がそれぞれ前記充填剤の重量に基づいて約0〜約30kg/トンの量で存在し、それにより前記組成物が前記カチオン性無機及び有機化合物の少なくとも1種類を含み、かつ、前記アニオン性多糖の正味のアニオン性基の置換の程度が約0.65以下である、方法。 - 前記充填剤が、カオリン、チャイナクレー、二酸化チタン、石膏、タルク及び炭酸カルシウムからなる群から選択される、請求項1又は2に記載の組成物、あるいは請求項3又は4に記載の方法。
- 前記充填剤が炭酸カルシウムである、請求項1、2及び5のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記充填剤が、前記組成物の重量に基づいて約5〜約50重量%の量で存在する、請求項1、2、5及び6のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性無機化合物が多価電解質又は多価カチオンから選択される、請求項1、2及び5から7のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性無機化合物がポリ塩化アルミニウムである、請求項1、2及び5から8のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性無機化合物が、前記組成物中で、前記充填剤の重量に基づいて約0.1〜約15kg/トンの量で存在する、請求項1、2及び5から9のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性有機化合物がカチオン性ポリマーから選択される、請求項1、2及び5から10のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性有機化合物がポリアミンである、請求項1、2及び5から11のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性有機化合物の重量平均分子量が約1,000〜約4,000,000である、請求項1、2及び5から12のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性有機化合物の電荷密度が約0.2〜約15meq/gの範囲である、請求項1、2及び5から13のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性有機化合物が、前記組成物中で、前記充填剤の重量に基づいて約0.1〜約15kg/トンの量で存在する、請求項1、2及び5から14のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アニオン性多糖がセルロース誘導体である、請求項1、2及び5から15のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アニオン性多糖がカルボキシメチルセルロースである、請求項1、2及び5から16のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アニオン性多糖が、カチオン性基を実質的に含まない、請求項1、2及び5から17のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から17のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アニオン性多糖が、第四級アンモニウム基を有する、請求項1、2及び5から17のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アニオン性多糖の正味のアニオン性基の置換の程度が約0.15〜約0.65の範囲である、請求項1、2及び5から19のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アニオン性多糖が、前記組成物中で、前記充填剤の重量に基づいて約3〜約30kg/トンの量で存在する、請求項1、2及び5から20のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物が水性組成物である、請求項1、2及び5から21のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物の繊維含有量が、前記組成物の重量に基づいて約0〜約5重量%である、請求項1、2及び5から22のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物が、セルロース又はリグノセルロースの繊維及びフィブリルを実質的に含まない、請求項1、2及び5から23のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物が、前記充填剤に基づいて約1重量%未満の量のセルロース又はリグノセルロースの繊維又はフィブリルを含む、請求項1、2及び5から24のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物が、カチオン性デンプンを実質的に含まない、請求項1、2及び5から25のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から25のいずれか一項に記載の方法。
- カチオン性定着剤対アニオン性多糖の重量比が、約1:1〜約1:40である、請求項1、2及び5から26のいずれか一項に記載の組成物、あるいは請求項3から26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性無機及びカチオン性有機化合物が、プレミックスとして充填剤に添加される、請求項3から27のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性無機及びカチオン性有機化合物が、別々に充填剤に添加される、請求項3から28のいずれか一項に記載の方法。
- 最初のカチオン性有機化合物を添加するのに続いて前記アニオン性多糖が前記充填剤に添加される、請求項3から29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、抄紙機の充填剤ラインで行われる、請求項3から30のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項3から31のいずれか一項に定義される方法により得られる充填剤組成物。
- 製紙工程における水性セルロース懸濁液への添加剤としての、請求項1、2、5から27及び32のいずれか一項に記載の充填剤組成物の使用。
- 請求項1、2、5から27及び32のいずれか一項に記載の充填剤組成物を水性セルロース懸濁液に添加すること、及び得られた懸濁液の水分を抜くことを含む、紙を製造する工程。
- 前記工程が、シリカ質材料を水性セルロース懸濁液に添加することをさらに含む、請求項34に記載の方法。
- 前記シリカ質材料が、シリカ系粒子又はベントナイトを含む、請求項34又は35に記載の方法。
- サイズ剤が、水性セルロース懸濁液に添加されるか、又は紙に塗布される、請求項34から36に記載の方法。
- 請求項34から37のいずれか一項に記載の方法により得られる紙。
- 請求項1、2、5から26及び32のいずれか一項に定義される充填剤組成物を含む紙。
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