JP2015533954A - Filler suspension and its use in the manufacture of paper - Google Patents

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ロッタ カロリーナ エルヴィコスキ,
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アリ−ペッカ ユハーニ ラークソ,
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Abstract

本明細書において提供されるものは、イオン性澱粉、相補的イオン性共添加剤および充填材粒子を含む充填材懸濁液である。充填材懸濁液を含むパルプ完成紙料およびパルプ完成紙料を含む紙もまた提供される。充填材懸濁液を作製するためのプロセスおよび紙の製造におけるそれらの使用のためのプロセスもまた提供される。したがって、本発明の一つの局面は、充填材粒子、イオン性澱粉および相補的イオン性共添加剤を含む製紙における使用のための充填材懸濁液である。Provided herein is a filler suspension comprising ionic starch, complementary ionic co-additives and filler particles. Pulp furnishes containing the filler suspension and papers containing pulp furnishes are also provided. Also provided are processes for making filler suspensions and processes for their use in the manufacture of paper. Accordingly, one aspect of the present invention is a filler suspension for use in papermaking comprising filler particles, ionic starch and complementary ionic co-additives.

Description

本明細書における発明は、充填材粒子、イオン性澱粉および相補的イオン性共添加剤を含む充填材懸濁液に関連する。紙完成紙料の調製のためのこの懸濁液の使用の方法、およびこの完成紙料からの紙の製造の方法もまた提供される。   The invention herein relates to a filler suspension comprising filler particles, ionic starch and complementary ionic co-additives. Also provided are methods of using this suspension for the preparation of paper furnishes, and methods of making paper from the furnish.

充填紙の製造において、充填材スラリーは、従来は、製紙機の形成セクションへ移される前に、パルプ懸濁液に添加される。保持改良剤またはいくつかの成分を含む保持改良剤システムが、一般的には、結果として得られる紙シート中に充填材を保持するために、パルプ/充填材懸濁液に添加され、製紙業界において完成紙料と言われるものを形成する。   In the manufacture of filler paper, the filler slurry is conventionally added to the pulp suspension before being transferred to the forming section of the paper machine. A retention modifier or a retention modifier system comprising several components is generally added to the pulp / filler suspension to retain the filler in the resulting paper sheet and is used in the paper industry. Forms what is called a furnish.

紙に充填材を添加することは、改良された不透明度、白色度、手触りおよび印刷鮮明度を含むシート特性における多くの改良を提供し得る。さらに、充填材がパルプよりも安価であるとき、シートへの充填材の添加はコスト節減という結果となる。これらの節減は、沈降炭酸カルシウム(PCC)のような低コスト充填材が、高価な化学的パルプ繊維を置換するために使用されるとき実質的なものとなり得る。さらに、充填紙は、充填材を有さない紙よりも乾燥させることが容易であり得、そして結果として、抄紙機が、より少ない蒸気消費でより速く運転し得、それがさらにコストを低減し得、そして生産性を改善し得る。   Adding fillers to the paper can provide many improvements in sheet properties including improved opacity, whiteness, texture, and print sharpness. Further, when the filler is less expensive than pulp, the addition of filler to the sheet results in cost savings. These savings can be substantial when low cost fillers such as precipitated calcium carbonate (PCC) are used to replace expensive chemical pulp fibers. In addition, filled paper can be easier to dry than paper without filler, and as a result, the paper machine can run faster with less steam consumption, which further reduces costs. And can improve productivity.

しかし、与えられたシート重量に対して、添加され得る充填材の量には限界がある。保持、排水およびサイジングのようなその他の要素もまた考慮すべきことであるが、結果として得られる紙の強度は、充填材含有量を制限する抄紙機効率とともに最も重要な要素である。   However, there is a limit to the amount of filler that can be added for a given sheet weight. Other factors such as retention, drainage and sizing should also be considered, but the resulting paper strength is the most important factor along with the paper machine efficiency that limits the filler content.

高い充填材含有量で紙を製造することは、効率的な保持改良剤システムを要求する。保持改良剤は、紙製造プロセスにおいて生じる高度剪断および乱流下での良好な充填材保持を提供すべきであり、そして形成を障害することなく排水を改善すべきである。保持改良化学物質は、一般的に抄紙機のヘッドボックスへの入り口の前あるいはそこで完成紙料に添加される。保持改良剤は典型的には、橋かけおよび/または凝集機構によって充填材および微粉保持を改良し、1、2または3成分の化学的添加剤である。これらの化学物質は、長い繊維に充填材粒子および微粉(小さな繊維状の断片)を付着させること、またはそれらが凝集し、ウェブ中により容易に保持されるより大きな凝集させられた粒子になることを引き起こすことを助ける。この付着と凝集を生成するために、これらの化学物質は、充填材、微粉および繊維の表面に吸着しなければならない。化学物質の吸着の度合いおよび付着力は、完成紙料の清浄度および完成紙料の化学的性質、添加された化学物質の特性、製紙プロセスにおける剪断の度合いならびに保持改良剤と完成紙料成分との間の接触時間を含む多くのことがらによる影響を受ける。   Producing paper with a high filler content requires an efficient retention modifier system. The retention improver should provide good filler retention under the high shear and turbulence that occurs in the paper manufacturing process and should improve drainage without impeding formation. Retention improving chemicals are generally added to the furnish before or at the entrance to the paper machine headbox. Retention modifiers typically improve filler and fines retention by crosslinking and / or agglomeration mechanisms and are one, two or three component chemical additives. These chemicals can cause filler particles and fines (small fibrous fragments) to adhere to long fibers, or they can agglomerate into larger agglomerated particles that are more easily retained in the web. Help to cause. In order to produce this adhesion and agglomeration, these chemicals must adsorb on the surfaces of fillers, fines and fibers. The degree of adsorption and adhesion of chemicals depends on the cleanness of the furnish and the chemical properties of the furnish, the properties of the added chemical, the degree of shear in the papermaking process and the retention modifier and furnish ingredients. It is affected by many things including the contact time between.

進行中の工業の動向は、コストをさらに低減させるために紙中の充填材含有量を増加させることである。しかし、シート中により少量の繊維しかなく、そのことにより繊維−繊維結合の数が減るためだけでなく、充填材の存在が、残りの繊維の間の接触を減少させるため、紙の強度は、充填材による繊維の置換によって減少させられる。充填材粒子はそれら自身の間では結合せず、そして繊維−繊維結合された領域でのそれらの位置取りは、パルプ繊維の間に水素結合が生じるのを防ぐ。結果として、大量の充填材は、抄紙機、サイジングプレス機、コーティング機、ワインダーおよび印刷プレス機において、より容易に破れ得るより脆弱なシートを作製する。より脆弱な繊維−繊維結合はまた紙の表面強度を減少させ、ピック抵抗性の低下およびリンティングの増加を引き起こす。繊維状構造中の充填材粒子の不十分な結合は、またプレス室における粉塵を増加させ得る。   An ongoing industry trend is to increase the filler content in paper to further reduce costs. However, the strength of the paper is not only because there are fewer fibers in the sheet, thereby reducing the number of fiber-fiber bonds, but also because the presence of the filler reduces the contact between the remaining fibers, Reduced by replacement of fiber with filler. The filler particles do not bond between themselves and their positioning in the fiber-fiber bonded region prevents hydrogen bonding from occurring between the pulp fibers. As a result, large quantities of fillers produce more fragile sheets that can be more easily torn in paper machines, sizing presses, coating machines, winders and printing presses. More fragile fiber-fiber bonds also reduce the surface strength of the paper, causing reduced pick resistance and increased linting. Insufficient bonding of filler particles in the fibrous structure can also increase dust in the press chamber.

概して、製紙において一般的に使用される全ての無機充填材(例えば、これらに限定されないが、粘土、重質炭酸カルシウム(GCC)、沈降炭酸カルシウム(PCC)、白亜、滑石、二酸化チタン、重質硫酸カルシウム(GCS)および沈降硫酸カルシウム(PCS))は紙の強度を減少させ、そして化学物質の必要性を増加させることが知られている。大きな表面積を有する充填材は、強度に対して実質的な負の影響を有し、そして強度、サイジングおよび保持のために使用される添加剤の化学的必要性を増加させる。その形状および狭い粒子サイズ分布のために、PCCは、白亜、GCCおよび粘土のような他の一般の製紙充填材よりも、シート中の結合を減少させる傾向を有し、そしてまたシートを浸透性または多孔性にする開かれた構造をシートに与える。完成紙料において充填材含有量が増加させられるにしたがって、アルキルケテンダイマー(AKD)およびアルケニルこはく酸無水物(ASA)のようなサイジング化学物質の必要性が、望ましいサイジング/防水性の度合いを維持するために増加させられる。これは、サイジング化学物質の不均衡な部分が充填材粒子に吸着されるためである。近年において、木材含有紙等級を作製している多くの製紙工場は中性製紙に変更し、GCCおよびPCCのような明るい炭酸カルシウムの使用が可能となった。しかし、これらの等級の紙における炭酸カルシウム充填材の使用に関する主要な関心は特に、保持、シート強度および印刷操作の領域において残る。   In general, all inorganic fillers commonly used in papermaking (eg, but not limited to clay, heavy calcium carbonate (GCC), precipitated calcium carbonate (PCC), chalk, talc, titanium dioxide, heavy Calcium sulfate (GCS) and precipitated calcium sulfate (PCS)) are known to reduce paper strength and increase chemical requirements. Fillers with large surface areas have a substantial negative impact on strength and increase the chemical need for additives used for strength, sizing and retention. Due to its shape and narrow particle size distribution, PCC has a tendency to reduce bonding in the sheet and also makes the sheet more permeable than other common papermaking fillers such as chalk, GCC and clay Or give the sheet an open structure that makes it porous. As filler content is increased in the furnish, the need for sizing chemicals such as alkyl ketene dimers (AKD) and alkenyl succinic anhydrides (ASA) maintains the desired degree of sizing / waterproofing. To be increased. This is because an unbalanced portion of the sizing chemical is adsorbed on the filler particles. In recent years, many paper mills producing wood-containing paper grades have switched to neutral paper making it possible to use bright calcium carbonates such as GCC and PCC. However, major interest regarding the use of calcium carbonate fillers in these grades of paper remains, particularly in the areas of retention, sheet strength and printing operations.

別の進行中の工業の動向は、コストを低減させるためにシートの秤量を減少させることである。残念ながら、秤量が減少するにしたがって、不透明度、曲げ剛性および透過度の限定要因を含むほとんど全ての紙特性が悪化する。秤量における減少は、また製紙プロセスの間の充填材の保持を減少させ得、そして抄紙機上ならびに印刷物加工および印刷の間の両方におけるシート破れの頻度を増加させ得る。シートの不透明度における損失を克服するために、製紙業者は、より多くの高不透明度の充填材を添加し得るが、これは、シート強度におけるさらなる悪化を引き起こし得る。工業は、良好な充填材保持および排水ならびに許容可能な強度、形成、光学的および印刷特性を有する紙の軽量等級の生産のためのコスト効率の良い技術を必要とする。   Another ongoing industry trend is to reduce the weighing of the sheets to reduce costs. Unfortunately, as the weight is reduced, almost all paper properties, including the limiting factors of opacity, bending stiffness and permeability, deteriorate. Reduction in weighing can also reduce filler retention during the papermaking process and can increase the frequency of sheet tearing both on the paper machine and during print processing and printing. To overcome the loss in sheet opacity, papermakers can add more high opacity fillers, but this can cause further deterioration in sheet strength. The industry requires cost-effective techniques for the production of lightweight grades of paper with good filler retention and drainage and acceptable strength, formation, optical and printing properties.

したがって、本発明の一つの局面は、充填材粒子、イオン性澱粉および相補的イオン性共添加剤を含む製紙における使用のための充填材懸濁液である。   Accordingly, one aspect of the present invention is a filler suspension for use in papermaking comprising filler particles, ionic starch and complementary ionic co-additives.

本発明の一つの局面において、この充填材粒子は、粘土、滑石、合成シリケート、アルミノ珪酸ナトリウムマグネシウム、アルミノ珪酸ナトリウム、重質炭酸カルシウム(GCC)、白亜、沈降炭酸カルシウム(PCC)、重質硫酸カルシウム(GCS)、沈降硫酸カルシウム(PCS)、二酸化チタンおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される。   In one aspect of the present invention, the filler particles comprise clay, talc, synthetic silicate, magnesium magnesium aluminosilicate, sodium aluminosilicate, heavy calcium carbonate (GCC), chalk, precipitated calcium carbonate (PCC), heavy sulfuric acid. Selected from the group consisting of calcium (GCS), precipitated calcium sulfate (PCS), titanium dioxide and combinations thereof.

本発明の一つの局面において、このイオン性澱粉は原料澱粉である。   In one aspect of the invention, the ionic starch is a raw starch.

本発明の一つの局面において、このイオン性澱粉は膨潤させられたイオン性澱粉である。   In one aspect of the invention, the ionic starch is a swollen ionic starch.

本発明の一つの局面において、このイオン性澱粉は蒸解されたイオン性澱粉である。   In one aspect of the invention, the ionic starch is a cooked ionic starch.

本発明の一つの局面において、このイオン性澱粉はカチオン性である。   In one aspect of the invention, the ionic starch is cationic.

本発明の一つの局面において、このイオン性澱粉はアニオン性である。   In one aspect of the invention, the ionic starch is anionic.

本発明の一つの局面において、このイオン性澱粉は両性である。   In one aspect of the invention, the ionic starch is amphoteric.

本発明の一つの局面において、このイオン性澱粉は、トウモロコシ澱粉、米澱粉、ジャガイモ澱粉、キャッサバ澱粉、タピオカ澱粉、ワキシーコーン(waxy corn)澱粉、小麦澱粉、ソルガム澱粉およびワキシーソルガム(waxy sorghum)澱粉からなる群から選択される。   In one aspect of the invention, the ionic starch comprises corn starch, rice starch, potato starch, cassava starch, tapioca starch, waxy corn starch, wheat starch, sorghum starch and waxy sorghum starch. Selected from the group consisting of

本発明の一つの局面において、この膨潤させられたイオン性澱粉は、原料澱粉のゲル点温度±10℃で原料澱粉の水性懸濁液を加熱することによって形成される。   In one aspect of the invention, the swollen ionic starch is formed by heating an aqueous suspension of the raw starch at a gel point temperature of the raw starch of ± 10 ° C.

本発明の一つの局面において、この膨潤させられたイオン性澱粉は、澱粉のゲル点温度から澱粉のゲル点温度+10℃までの温度範囲において原料澱粉の水性懸濁液を加熱することによって形成される。   In one aspect of the present invention, the swollen ionic starch is formed by heating an aqueous suspension of the raw starch in a temperature range from the starch gel point temperature to the starch gel point temperature + 10 ° C. The

本発明の一つの局面において、この相補的イオン性共添加剤はアニオン性凝集剤である。   In one aspect of the invention, the complementary ionic co-additive is an anionic flocculant.

本発明の一つの局面において、このアニオン性凝集剤はアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとのコポリマーを含む。   In one aspect of the invention, the anionic flocculant comprises a copolymer of acrylamide and sodium acrylate.

本発明の一つの局面において、この相補的イオン性共添加剤は、NALCO61815、Nalco61816、Nalco61830、Fennosil(登録商標)ES210、Fennosil(登録商標)ES211、Telioform(登録商標)M305からなる群から選択される。   In one aspect of the present invention, the complementary ionic co-additive is selected from the group consisting of NALCO61815, Nalco61816, Nalco61830, Fennosil® ES210, Fennosil® ES211, Telioform® M305. The

本発明の一つの局面において、この相補的イオン性共添加剤はアニオン性無機マイクロ粒子である。   In one aspect of the invention, the complementary ionic co-additive is an anionic inorganic microparticle.

本発明の一つの局面において、このアニオン性無機粒子は、ベントナイト、コロイド状シリカ、ホウ珪酸ナトリウム、水酸化アルミニウムまたはそれらの組み合わせからなる群から選択される。   In one aspect of the invention, the anionic inorganic particles are selected from the group consisting of bentonite, colloidal silica, sodium borosilicate, aluminum hydroxide, or combinations thereof.

本発明の一つの局面において、この相補的イオン性共添加剤はナノセルロースである。   In one aspect of the invention, the complementary ionic co-additive is nanocellulose.

本発明の一つの局面において、この相補的イオン性共添加剤はポリビニルアルコールである。   In one aspect of the invention, the complementary ionic co-additive is polyvinyl alcohol.

本発明の一つの局面において、この相補的イオン性共添加剤はアニオン性または両性PVAmである。   In one aspect of the invention, the complementary ionic co-additive is an anionic or amphoteric PVAm.

本発明の一つの局面において、この相補的共添加剤はバイオポリマーである。   In one aspect of the invention, the complementary co-additive is a biopolymer.

本発明の一つの局面において、このバイオポリマーは澱粉を基礎とするものである。   In one aspect of the invention, the biopolymer is starch based.

本発明の一つの局面において、この澱粉を基礎とするバイオポリマーはEcoSphere(登録商標)2202結合剤である。   In one aspect of the invention, the starch-based biopolymer is EcoSphere® 2202 binder.

本発明の一つの局面において、この相補的イオン性共添加剤はアニオン性ポリアクリル酸またはポリアクリル酸のナトリウム塩である。   In one aspect of the invention, the complementary ionic co-additive is anionic polyacrylic acid or a sodium salt of polyacrylic acid.

本発明の一つの局面において、この相補的イオン性共添加物は天然ポリマーである。   In one aspect of the invention, the complementary ionic co-additive is a natural polymer.

本発明の一つの局面において、この天然ポリマーは、カルボキシメチルセルロース、天然ゴム、大豆ポリマーまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される。   In one aspect of the invention, the natural polymer is selected from the group consisting of carboxymethylcellulose, natural rubber, soy polymer, or combinations thereof.

本発明の一つの局面において、この充填材粒子は沈降炭酸カルシウムである。   In one aspect of the invention, the filler particles are precipitated calcium carbonate.

本発明の一つの局面は、パルプ繊維および本発明の充填材懸濁液を含むパルプ完成紙料である。   One aspect of the present invention is a pulp furnish comprising pulp fibers and a filler suspension of the present invention.

本発明の一つの局面において、上記のパルプ完成紙料は、サイジング剤、乾燥強度剤、湿潤強度剤、保持改良剤およびその他の機能性化学物質(例えば、光学的増白剤、染料、 、変形剤、バイオサイド(bioside)およびこれらの組み合わせ)からなる群から選択される添加剤をさらに含む。   In one aspect of the present invention, the pulp furnish includes a sizing agent, a dry strength agent, a wet strength agent, a retention improver, and other functional chemicals (eg, optical brighteners, dyes, And an additive selected from the group consisting of an agent, bioside and combinations thereof.

本発明の一つの局面は上記のパルプ完成紙料を含む紙製品である。   One aspect of the present invention is a paper product comprising the above pulp furnish.

(詳細な説明)
図1は、製紙プロセスの模式図であり、そこではイオン性水澱粉、相補的イオン性共添加剤および充填材粒子が、本質的に同時に水性媒体に添加される。
(Detailed explanation)
FIG. 1 is a schematic diagram of a papermaking process in which ionic water starch, complementary ionic co-additives and filler particles are added to an aqueous medium essentially simultaneously.

図2は、製紙プロセスの模式図であり、そこでは相補的イオン性共添加剤は、充填材粒子の添加の前に水性媒体中でイオン性澱粉と事前混合される。FIG. 2 is a schematic diagram of a papermaking process where complementary ionic co-additives are premixed with ionic starch in an aqueous medium prior to the addition of filler particles.

図3は、製紙プロセスの模式図であり、そこでは相補的イオン性共添加剤は、イオン性澱粉澱粉の添加の前に水性媒体中で充填材粒子と事前混合される。FIG. 3 is a schematic diagram of a papermaking process in which complementary ionic co-additives are premixed with filler particles in an aqueous medium prior to addition of ionic starch starch.

図4は、製紙プロセスの模式図であり、そこではイオン性澱粉は、相補的イオン性共添加剤の添加の前に水性媒体中で充填材粒子と事前混合される。FIG. 4 is a schematic diagram of a papermaking process where ionic starch is premixed with filler particles in an aqueous medium prior to the addition of complementary ionic co-additives.

図5は、ゲル化温度まで、およびそれを超えて加熱されたときのジャガイモ澱粉の粘度応答のグラフである。FIG. 5 is a graph of the viscosity response of potato starch when heated to and beyond the gel temperature.

図6は、様々な温度で水の中で加熱されたときのジャガイモ澱粉顆粒の顕微鏡画像を含む。FIG. 6 includes microscopic images of potato starch granules when heated in water at various temperatures.

図7は、本発明の充填材組成物を含む様々な充填材組成物を使用して作製された紙シートの引張強度を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the tensile strength of paper sheets made using various filler compositions including the filler composition of the present invention.

図8は、本発明の充填材組成物を含む様々な充填材組成物を使用して作製された紙シートの剛性を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the stiffness of paper sheets made using various filler compositions including the filler composition of the present invention.

(表の簡単な説明)
表1は、膨潤させられたカチオン性澱粉を含む充填材組成物、および膨潤させられたカチオン性澱粉+アニオン性マイクロポリマー共添加剤を含む充填材組成物を使用して作製された紙における紙シート特性の比較を示している。
(Short description of the table)
Table 1 shows a paper in paper made using a filler composition comprising swollen cationic starch and a filler composition comprising swollen cationic starch + anionic micropolymer co-additive. A comparison of sheet properties is shown.

表2は、組成物の成分が異なる添加順序で添加された充填材組成物を使用して作製された紙における紙シート特性の比較を示している。   Table 2 shows a comparison of paper sheet properties for paper made using a filler composition with the composition components added in different order of addition.

表3は、膨潤させられたカチオン性澱粉のみによって処理されたPCC充填材によって作製された紙と、膨潤させられたカチオン性澱粉および共添加剤によって処理されたPCC充填材によって作製された紙との引張強度改善の比較を示している。   Table 3 shows paper made with PCC filler treated with swollen cationic starch only, and paper made with PCC filler treated with swollen cationic starch and co-additives. The comparison of improvement in tensile strength is shown.

表4は、膨潤させられた澱粉および様々な共添加剤のPCCへの添加順序に依存する紙比引張強さ/破断長の改善パーセントの比較を示している。   Table 4 shows a comparison of percent improvement in specific paper tensile strength / break length depending on the order of addition of swollen starch and various co-additives to the PCC.

表5は、様々なPCC処理の結果として、紙における非PCC処理ベースラインに対する引張強度の改善の比較を示している。     Table 5 shows a comparison of tensile strength improvement over non-PCC treated baseline in paper as a result of various PCC treatments.

表6は、膨潤させられたカチオン性澱粉によって処理されたPCCまたは蒸解されたカチオン性澱粉によって処理されたPCC、あるいは様々な共添加剤を有する蒸解されたカチオン性澱粉によって処理されたPCCを含む充填材組成物を使用する紙特性の比較を示している。     Table 6 includes PCC treated with swollen cationic starch or PCC treated with cooked cationic starch, or PCC treated with cooked cationic starch with various co-additives Figure 3 shows a comparison of paper properties using a filler composition.

(議論)
明確にそうではないと述べられないかぎり、本明細書中において単数形の使用は複数形を含み、その逆もまた同様である。つまり、”ある(a)”および”その(the)”は、その言葉が修飾するどのようなものであっても一つまたはそれ以上を言及する。例えば、”軽度架橋ポリマー(a lightly cross−linked polymer)”は、1つのそのようなポリマー、2つのそのようなポリマーまたは、正しい状況下で、さらにより大きな数のそのようなポリマーを含む。同様に、繰り返しになるが、そのようなことが意図されていないことが、明確に述べられたり、または文脈から明らかでない限り、”サイジング剤(sizing agents)”(これに限定されない)のような言葉は、複数のそのような薬剤または単に単数のそのような薬剤を言及し得る。
(Discussion)
Unless expressly stated otherwise, the use of the singular herein includes the plural and vice versa. That is, "a" and "the" refer to one or more whatever the word modifies. For example, “a lightly cross-linked polymer” includes one such polymer, two such polymers, or even a larger number of such polymers under the right circumstances. Similarly, such as, but not limited to, “sizing agents” (unless it is clearly stated or otherwise clear from the context) that such is not intended. The term may refer to a plurality of such agents or simply a single such agent.

近似の言葉(例えば、”約”、”実質的に”、”本質的に”および”おおよそ”が挙げられるが、これらに限定されない)は、そのように修飾された特徴が、正確に明確に記載された特徴である必要はなく、記載された特徴からある程度変動し得るということを意味する。その記載が変動し得る範囲は、どれくらい大きい変化が制定され得るのか、そしてどれくらい大きい変化が、当業者に、その修飾された特徴が、修飾されていない特徴の要求される特色および可能性を依然として有すると認識させるのかということに依存する。概して、しかし上記の議論にしたがって、近似の言葉によって修飾された本明細書中の明確に述べられた、または暗に示された値は、述べられた値から±15%変動し得る。   Approximate terms (eg, including but not limited to “about”, “substantially”, “essentially” and “approximately”) are such that the features so modified It does not have to be the described feature, which means that it can vary to some extent from the described feature. The extent to which the description can vary is how much change can be enacted, and how much change will allow one of ordinary skill in the art that the modified feature still has the required characteristics and possibilities of the unmodified feature. It depends on whether or not it is recognized that it has. In general, however, in accordance with the above discussion, explicitly stated or implied values modified herein by approximate language may vary ± 15% from the stated values.

(組成物)
本明細書中の一つの実施形態において、充填材粒子、イオン性澱粉および相補的イオン性共添加剤を液体ビヒクル(vehicle)(典型的には水)中に含む製紙における使用のための充填材懸濁液が提供される。
(Composition)
In one embodiment herein, a filler for use in papermaking comprising filler particles, ionic starch and complementary ionic co-additives in a liquid vehicle (typically water). A suspension is provided.

別の実施形態において、本明細書中で説明されるような充填材懸濁液およびパルプ繊維を水性ビヒクル中に含むパルプ完成紙料が提供される。完成紙料は、他の製紙剤もまた含み得る。   In another embodiment, a pulp furnish is provided comprising a filler suspension and pulp fibers as described herein in an aqueous vehicle. The furnish may also contain other papermaking agents.

なお別の実施形態において、パルプ繊維ストックに本発明の充填材懸濁液を添加し、パルプ完成紙料を形成し、そしてその後完成紙料から紙を製造することによって紙を生産する方法が提供される。その他のアニオン性およびカチオン性の薬剤が、保持を向上させ、そして排水を改善するために完成紙料に添加され得る。以前に述べられたように、完成紙料は、当業者に既知であるようなその他の製紙剤もまた含み得る。   In yet another embodiment, a method is provided for producing paper by adding a filler suspension of the present invention to a pulp fiber stock to form a pulp furnish and then manufacturing the paper from the furnish. Is done. Other anionic and cationic agents can be added to the furnish to improve retention and improve drainage. As previously mentioned, the furnish may also include other papermaking agents as are known to those skilled in the art.

本発明はまた、澱粉/共添加剤組成物および充填材粒子とのそれらの組み合わせを生産し、充填材懸濁液を形成するためのプロセスを提供する。   The present invention also provides a process for producing starch / co-additive compositions and combinations thereof with filler particles to form a filler suspension.

本明細書中の澱粉は生であっても、膨潤させられていても、蒸解されていてもまたはこれらの組み合わせであってもよい。   The starches herein may be raw, swollen, cooked, or a combination thereof.

本明細書所で使用されるとき、”原料(raw)”澱粉は、膨潤させられたまたは蒸解された(これらの状態は以下に記載されるようなものである)状態にするのに十分な熱水または熱蒸気による処理に曝されていない澱粉を言う。   As used herein, “raw” starch is sufficient to be in a swollen or cooked state (these states are as described below). Refers to starch that has not been exposed to treatment with hot water or steam.

本明細書中で使用されるとき、”膨潤させられた(swollen)”澱粉は、好ましくは現時点で、膨潤させられた顆粒を破断させずにはそれ以上の水が吸収され得ない状態まで水を吸収し、そして膨張した原料澱粉を言う。本明細書中の充填材懸濁液における使用のために適した例示的な膨潤させられた澱粉は、それぞれが本明細書中でその全体が説明されるかのように参照によって援用される米国特許第7,074,845号;第7,625,962号;および第8,354,004号において開示されるそれを含むが、これらに限定されない。   As used herein, a “swollen” starch is preferably water so that no further water can be absorbed without breaking the swollen granules at this time. Refers to raw starch that has absorbed and expanded. Exemplary swollen starches suitable for use in the filler suspensions herein are each incorporated by reference as if fully set forth herein. Including but not limited to those disclosed in patents 7,074,845; 7,625,962; and 8,354,004.

概して、膨潤させられた澱粉の調製は、膨潤が、注意深く制御された温度および時間の条件の下で実行されることを必要とする。目的とするその他のパラメーターは、スラリーpH,稠度および混合を含む。制御パラメーターは、澱粉のタイプごとに異なり、そして工場規模の紙生産において使用される前に、通常、澱粉のそれぞれのタイプについて経験的に決定される。一般的な手順は、冷水中に原料イオン性澱粉を懸濁させ、そしてその後澱粉が膨潤させられるまで懸濁液を加熱するということである。この膨潤させられた澱粉は、その後任意の望ましい順序(すなわち、全ての成分が本質的に同時に添加されてもよいし、または任意の二つの成分が事前混合され、そして残りの成分がその後添加されてもよい。)で相補的イオン性共添加剤および充填材粒子と混合させられて充填材懸濁液を形成する。例えば、図1において、膨潤させられたイオン性澱粉1、相補的イオン性共添加剤8aおよび充填材粒子2は、ミキサー4中で混合されて充填材懸濁液を形成し、これはその後ミキサー5に移動させられ、そこでパルプ繊維3と混合させられて完成紙料を形成する。図2において、膨潤させられたイオン性澱粉1および相補的イオン性共添加剤8aは事前混合させられ、そしてその後この組み合わせはミキサー4において充填材粒子2と混合させられ、その後この形成された充填材懸濁液はミキサー5においてパルプ繊維3と混合させられる。図3において、相補的イオン性共添加剤8aは、充填材粒子2と事前混合させられ、そしてその組み合わせはミキサー4においてイオン性澱粉1と混合させられ、そしてこの形成された充填材懸濁液はミキサー5に移動させられ、そこでパルプ繊維3と混合させられて完成紙料を形成する。図4において、イオン性澱粉1および充填材粒子2はミキサー4において事前混合させられ、そしてこの事前混合物はミキサー5に移動させられ、相補的イオン性共添加剤8aが、本質的にミキサー4とミキサー5の間の通過中にこの事前混合物に添加される。これら局面のそれぞれにおいて、充填材懸濁液を含む完成紙料は、その後必要に応じて添加剤7とともに抄紙機6に移動させられて紙9を形成する。紙を乾燥させる操作の間、保持された膨潤させられた澱粉顆粒は破断し、アミロペクチンおよびアミロース巨大分子を遊離させ、これらはシートの固体成分を結合させるように作用する。   In general, the preparation of swollen starch requires that swelling be performed under carefully controlled temperature and time conditions. Other parameters of interest include slurry pH, consistency and mixing. The control parameters vary from starch type to starch type and are usually determined empirically for each type of starch before being used in factory scale paper production. The general procedure is to suspend the raw ionic starch in cold water and then heat the suspension until the starch is swollen. This swollen starch may then be added in any desired order (i.e., all ingredients may be added essentially simultaneously, or any two ingredients may be premixed and the remaining ingredients subsequently added. May be mixed with complementary ionic co-additives and filler particles to form a filler suspension. For example, in FIG. 1, swollen ionic starch 1, complementary ionic co-additive 8a and filler particles 2 are mixed in a mixer 4 to form a filler suspension, which is then mixed with the mixer. 5 where it is mixed with pulp fiber 3 to form a furnish. In FIG. 2, the swollen ionic starch 1 and the complementary ionic co-additive 8a are premixed and then the combination is mixed with the filler particles 2 in the mixer 4 and then the formed packing. The material suspension is mixed with the pulp fiber 3 in the mixer 5. In FIG. 3, complementary ionic co-additive 8a is premixed with filler particles 2 and the combination is mixed with ionic starch 1 in mixer 4 and this formed filler suspension. Is moved to a mixer 5 where it is mixed with pulp fibers 3 to form a furnish. In FIG. 4, ionic starch 1 and filler particles 2 are premixed in mixer 4 and this premix is moved to mixer 5, where complementary ionic co-additive 8 a is essentially mixed with mixer 4. It is added to this premix during the passage between the mixers 5. In each of these aspects, the furnish containing the filler suspension is then moved to the paper machine 6 with additives 7 as needed to form paper 9. During the operation of drying the paper, the retained swollen starch granules break and liberate amylopectin and amylose macromolecules, which act to bind the solid components of the sheet.

本明細書中で使用されるとき、”蒸解された(cooked)”澱粉は、ゲル点を超える温度まで加熱され、そして澱粉顆粒が膨潤し、そして本質的に全ての膨潤させられた顆粒が破断するまでその温度で維持された澱粉を言う。   As used herein, “cooked” starch is heated to a temperature above the gel point, and the starch granules swell and essentially all the swollen granules break. Says starch maintained at that temperature until.

イオン性澱粉、イオン性共添加剤および充填材粒子の組み合わせは、酸、中性またはアルカリ性条件下で製紙のため使用され得る。この組成物は主に、シート強度に最小限の悪影響を与える一方、充填材および澱粉が、製紙プロセスの間、紙シート中に良く保持されることを保証するために使用される。イオン性澱粉/イオン性共添加剤/充填材粒子の組成物を使用することは、充填材粒子とともに単独の澱粉または共添加剤を使用することよりも大きな強度をもたらす傾向がある。   The combination of ionic starch, ionic co-additive and filler particles can be used for papermaking under acid, neutral or alkaline conditions. This composition is primarily used to ensure that the filler and starch are well retained in the paper sheet during the papermaking process while having a minimal adverse effect on sheet strength. Using an ionic starch / ionic co-additive / filler particle composition tends to provide greater strength than using a single starch or co-additive with the filler particles.

(充填材)
充填材粒子は当業者に公知の任意のものであり得、そして充填材懸濁液は、単一種の充填材または1種よりも多くの充填材を含み得る。充填材粒子は、0.5から30μmまで、より一般的には1から10μmまでの範囲に及ぶ平均粒子サイズを有する典型的には無機物質(例えば、粘土、重質炭酸カルシウム(GCC)、白亜、沈降炭酸カルシウム(PCC)、滑石、重質硫酸カルシウム(GCS)ならびに沈降硫酸カルシウム(PCS)、二酸化チタン、合成シリケート、アルミノ珪酸ナトリウムマグネシウム、アルミノ珪酸ナトリウムおよびこれらのブレンドが挙げられるが、これらに限定されない。)である。充填材懸濁液が添加されるパルプスラリーは、機械パルプ、化学パルプ、再生パルプおよびこれらの混合物から構成され得る。
(Filler)
The filler particles can be any known to those skilled in the art, and the filler suspension can contain a single type of filler or more than one type of filler. Filler particles typically have an average particle size ranging from 0.5 to 30 μm, more commonly from 1 to 10 μm, typically inorganic materials such as clay, heavy calcium carbonate (GCC), chalk. , Precipitated calcium carbonate (PCC), talc, heavy calcium sulfate (GCS) and precipitated calcium sulfate (PCS), titanium dioxide, synthetic silicates, sodium magnesium aluminosilicate, sodium aluminosilicate and blends thereof. It is not limited.) The pulp slurry to which the filler suspension is added can be composed of mechanical pulp, chemical pulp, regenerated pulp and mixtures thereof.

(澱粉)
本発明における使用に適する澱粉としてトウモロコシ、ワキシーコーン(waxy corn)、ジャガイモ、小麦、タピオカ、ソルガム、ワキシーソルガム(waxy sorghum)および米に由来する澱粉が挙げられるが、これらに限定されない。澱粉は、カチオン性、アニオン性または両性であり得;これらの形態のどれもが、当分野において周知であり、そして一般的に市販されている。非限定的な例の方法によれば、澱粉は、澱粉中の4級アンモニウムカチオンの含有によってカチオン性にされてもよいし、澱粉中にカルボキシル基または硫酸基を含むことによってアニオン性にされてもよいし、および上記の組み合わせを含む澱粉を調製することによって両性にされてもよい。全てのこれらイオン性澱粉の形態は製紙業者に周知であるので、これらは本明細書中にさらに記載されない。
(starch)
Starches suitable for use in the present invention include, but are not limited to, starches derived from corn, waxy corn, potato, wheat, tapioca, sorghum, waxy sorghum and rice. Starch can be cationic, anionic or amphoteric; any of these forms are well known in the art and are generally commercially available. According to a non-limiting example method, the starch may be made cationic by the inclusion of quaternary ammonium cations in the starch, or made anionic by including carboxyl groups or sulfate groups in the starch. Alternatively, and may be made amphoteric by preparing a starch comprising a combination of the above. Since all these ionic starch forms are well known to papermakers, they are not further described herein.

澱粉顆粒は冷水に不溶である。澱粉を分散させるか、または”蒸解する(cook)”ために、澱粉は水性懸濁液中で加熱される。加熱が進行するのにしたがって、澱粉顆粒は、”ペースト化(pasting)”、”ゼラチン化(gelatinization)”または単に”ゲル化(gel)”温度として呼ばれる臨界的な温度(強力な膨潤が生じ、粘度における大幅な増加を引き起こす温度)が到達されるまでは軽微な可逆的な膨潤の段階を初めに通過する。もしゲル化温度よりも上で十分な期間維持されると、粘度は、膨潤させられた顆粒の破断のためにより低いレベルまで戻る。どの種類の澱粉も独自のゲル化温度を有する。多くの澱粉のゲル化温度は、現存の文献において利用可能であるか、
または粘度をモニタリングしながら与えられた澱粉懸濁液を加熱することによって容易に経験的に決定され得る。膨潤させられた澱粉顆粒は蒸解された澱粉とは異なる。蒸解された澱粉は、膨潤させられた澱粉顆粒が、ゲル化温度を超える温度で破断し、そしてそれによって水性媒体中に溶解するアミロースおよびアミロペクチンを放出するとき結果的に生じる。
Starch granules are insoluble in cold water. The starch is heated in an aqueous suspension to disperse or “cook” the starch. As the heating proceeds, the starch granule undergoes a critical temperature (strong swelling, referred to as “pasting”, “gelatinization” or simply “gel” temperature, A minor reversible swelling phase is first passed until a temperature is reached that causes a significant increase in viscosity. If maintained for a sufficient period above the gel temperature, the viscosity returns to a lower level due to the breakage of the swollen granules. Every type of starch has its own gelation temperature. Many starch gelling temperatures are available in existing literature,
Or it can easily be determined empirically by heating a given starch suspension while monitoring the viscosity. Swelled starch granules are different from cooked starch. Cooked starch results when the swollen starch granules break apart at temperatures above the gelling temperature and thereby release amylose and amylopectin that dissolve in the aqueous medium.

特定の澱粉の処理を注意深く制御することによって、澱粉は膨潤させられ得るか、または蒸解され得る。膨潤させられた澱粉に関しては、澱粉の源に依存して、膨潤させられた澱粉顆粒の最終的な粒子サイズは約25μmから約100μmの範囲に及ぶ。代表的な、しかし非限定的な、膨潤させられた澱粉の調製の例が実施例に示される。   By carefully controlling the processing of a particular starch, the starch can be swollen or cooked. For swollen starch, depending on the source of the starch, the final particle size of the swollen starch granules ranges from about 25 μm to about 100 μm. An example of the preparation of a typical but non-limiting swollen starch is given in the examples.

(共添加剤)
共添加剤は、充填材懸濁液の修飾によって充填紙の特性を向上させることにおけるイオン性澱粉の効果を改善するために充填材懸濁液に含まれる。共添加剤はカチオン性であっても、アニオン性であっても、または両性であってもよい。これは、イオン性澱粉の正味電荷に相補的な正味電荷を帯びるように選択される。”相補的な(complementary)”ということによって、もし澱粉がカチオン性であったときには、現在は、
共添加剤はアニオン性であることが好まれ、そしてその逆もまた同様であるということが意味される。もし澱粉が両性であるときは、共添加剤はカチオン性であっても、アニオン性であっても、またはこれ自体両性であってもよい。アニオン性共添加剤としてカルボキシメチルセルロース、ナノセルロース、ポリアクリル酸、アルギネート、コロイド状シリカ、ベントナイト、ポリアクリルアミド、天然ゴムおよび可溶性石ケンが挙げられるが、これらに限定されない。カチオン性共添加剤としてポリエチレンイミン、キトサン、ポリビニルアミン、ポリ(dadmac)、ポリアクリルアミド、ミョウバン、3価および4価カチオンが挙げられるが、これらに限定されない。大豆ポリマーもまた共添加剤として使用されてもよい。一つよりも多くのの共添加剤が特定の澱粉および充填材とともに使用されてもよい。
(Co-additive)
Co-additives are included in the filler suspension to improve the effect of the ionic starch in improving the properties of the paper by modifying the filler suspension. The co-additive may be cationic, anionic, or amphoteric. This is selected to have a net charge that is complementary to the net charge of the ionic starch. By “complementary”, if the starch was cationic, now
It is meant that the co-additive is preferred to be anionic and vice versa. If the starch is amphoteric, the co-additive may be cationic, anionic, or itself amphoteric. Anionic co-additives include, but are not limited to, carboxymethylcellulose, nanocellulose, polyacrylic acid, alginate, colloidal silica, bentonite, polyacrylamide, natural rubber and soluble soap. Cationic co-additives include, but are not limited to, polyethyleneimine, chitosan, polyvinylamine, poly (dadmac), polyacrylamide, alum, trivalent and tetravalent cations. Soy polymer may also be used as a co-additive. More than one co-additive may be used with certain starches and fillers.

本発明の充填材懸濁液における使用のための共添加剤として適している両性共添加剤の非限定的な例はAshland−Hercules Hercobond(登録商標)1303である。   A non-limiting example of an amphoteric co-additive suitable as a co-additive for use in the filler suspensions of the present invention is Ashland-Hercules Hercobond® 1303.

本発明の充填材懸濁液における共添加剤としての使用のために適したその他の材料はアニオン性コロイド状シリカナノ粒子(例えば、Eka NP(登録商標)090、Eka NP(登録商標)200、Eka NP(登録商標)320、Eka NP(登録商標)32K、Eka NP(登録商標)442、Eka NP(登録商標)590/670、Eka NP(登録商標)780、Eka NP(登録商標)882、Eka NP(登録商標)890およびEka NP(登録商標)2180、これら全てAlzoNobelから;KemiraからのFennosil(登録商標)525、ならびにNalcoからのPOSITEK(登録商標)8699、が挙げられるが、これらに限定されない。)である。   Other materials suitable for use as co-additives in the filler suspensions of the present invention include anionic colloidal silica nanoparticles (eg, Eka NP® 090, Eka NP® 200, Eka NP (registered trademark) 320, Eka NP (registered trademark) 32K, Eka NP (registered trademark) 442, Eka NP (registered trademark) 590/670, Eka NP (registered trademark) 780, Eka NP (registered trademark) 882, Eka NP (R) 890 and Eka NP (R) 2180, all from AlzoNobel; Fennosil (R) 525 from Kemira, and POSITEK (R) 8699 from Nalco, including but not limited to .)

また、本発明の充填材懸濁液における共添加剤としての使用のために適したものはNalco Ultra POSITEK(登録商標)8692、8693、BD420およびTR420であり、これらはホウ珪酸ナトリウムナノ粒子(典型的には1から100nmのサイズ)である。   Also suitable for use as co-additives in the filler suspensions of the present invention are Nalco Ultra POSITEK® 8692, 8893, BD420 and TR420, which are sodium borosilicate nanoparticles (typically 1 to 100 nm in size).

S&B Industrial MineralsからのAltonite(登録商標)、KemiraからのFennolite(登録商標)LF5およびBASFからのHydrocol(登録商標)は、本発明の充填材懸濁液における共添加剤としての使用のために適したベントナイトである。   Altonite® from S & B Industrial Minerals, Fenollite® LF5 from Kemira and Hydrocol® from BASF are suitable for use as co-additives in the filler suspensions of the present invention Bentonite.

アニオン性水酸化アルミニウムマイクロ粒子もまた、本発明の充填材懸濁液における共添加剤としての使用のために適すると見なされる。   Anionic aluminum hydroxide microparticles are also considered suitable for use as a co-additive in the filler suspensions of the present invention.

Hercules Incorporated(現在はAshland−Hercules)からのアニオン性アクリルアミドコポリマーであるPerform SP(登録商標)7200および9232もまた、本発明の充填材懸濁液における共添加剤としての使用のために適している。Perform(登録商標)7200は、2007年2月12日に発行されたMSDS 999 1060 1076,Ver.3において記載されている。   Perform SP® 7200 and 9232, an anionic acrylamide copolymer from Hercules Incorporated (now Ashland-Hercules), are also suitable for use as co-additives in the filler suspensions of the present invention. . Perform (R) 7200 is disclosed in MSDS 999 1060 1076, Ver. 3.

Ciba Specialty Chemicals Corporation(現在はBASF)からの、2006年3月23日に発行されたMSDSにおいて記載されるような、鉱物油中に分散させられたアクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとのコポリマー、Telioform(登録商標)M305も同様に、本発明の充填材懸濁液における使用のための共添加剤として適している。その他のTelioform(登録商標)組成物(例えば、Telioform(登録商標)M100、M135、M200、M300、S10、M100A、M8AおよびSC22が挙げられるが、これらに限定されない)もまた、本発明の充填材懸濁液における共添加剤としての使用のために適し得る。   A copolymer of sodium acrylate and acrylamide dispersed in mineral oil, as described in the MSDS issued March 23, 2006 from Ciba Specialty Chemicals Corporation (now BASF) Trademark M305 is likewise suitable as a co-additive for use in the filler suspensions of the present invention. Other Telioform® compositions (eg, including but not limited to Telioform® M100, M135, M200, M300, S10, M100A, M8A and SC22) are also fillers of the present invention. It may be suitable for use as a co-additive in suspension.

Fennosil(登録商標)ES−210、Fennosil(登録商標)ES−211(いずれもアクリルアミド/アクリル酸コポリマーを基礎とする)およびFennosil(登録商標)ES−325、によって例示されるアニオン形態;ならびに、Fennosil(登録商標)E130(アクリルアミド/p−アミンを含む配合物)、E128(ポリアクリルアミド/塩化ポリジメチルジアリルアンモニウム(DADMAC)コポリマーを含む配合物)、ES−325(ポリアクリルアミド/塩を含む配合物)およびE−126(アクリルアミド/p−アミン)によって例示されるカチオン形態、を含むFennosil(登録商標)ファミリーの添加剤もまた、本発明の充填材懸濁液における共添加剤として適している。   An anionic form exemplified by Fennosil® ES-210, Fennosil® ES-211 (both based on acrylamide / acrylic acid copolymer) and Fennosil® ES-325; and Fennosil (Registered trademark) E130 (formulation containing acrylamide / p-amine), E128 (formulation containing polyacrylamide / polydimethyldiallylammonium chloride (DADMAC) copolymer), ES-325 (formulation containing polyacrylamide / salt) Also suitable as co-additives in the filler suspensions of the present invention are additives of the Fennosil® family comprising cation forms exemplified by E-126 and acrylamide / p-amine.

国際公開第2007/091942号および国際公開第2009/126106号(いずれも本明細書中でその全体が参照によって援用される)において記載されるような(これらに限定されない)ナノセルロースもまた、本発明の充填材懸濁液における使用のための共添加剤として適している。   Nanocellulose as described in (but not limited to) WO 2007/091942 and WO 2009/126106, both of which are hereby incorporated by reference in their entirety, is also described in this book. Suitable as a co-additive for use in the inventive filler suspension.

現在、本発明の充填材懸濁液における共添加剤としての使用のために適すると見なされているなお別の材料は、AkzoNobeからのEngineeered Cellulose Additive(ECA)のようなセルロースを基礎とする材料および由来物;本明細書中で完全に説明されるかのように参照によって援用される米国特許第6,156,118号に記載されるようなノイルフィブリル;ヘミセルロースおよび高度ヘミセルロース含有材料である。   Yet another material that is currently considered suitable for use as a co-additive in the filler suspensions of the present invention is a cellulose-based material such as Engineered Cellulose Additive (ECA) from AkzoNove. And noble fibrils as described in US Pat. No. 6,156,118, which is incorporated by reference as if fully set forth herein; hemicellulose and highly hemicellulose-containing materials.

カルボキシメチルセルロース(CMC)もまた、本発明の充填材懸濁液における共添加剤として適している。   Carboxymethylcellulose (CMC) is also suitable as a co-additive in the filler suspension of the present invention.

グアルおよびキサンタンのような天然ゴムもまた、本発明の充填材懸濁液における適切な共添加剤である。   Natural rubbers such as guar and xanthan are also suitable co-additives in the filler suspensions of the present invention.

本発明の充填材懸濁液における使用のための適切な共添加剤であると現時点で見なされている他の材料は、グリオキシル化DADMAC/アクリルアミドコポリマー組成物であるNALCO 64110、64114および、64170ならびに、本明細書中で完全に説明されるかのように参照によって援用される米国特許第8,088,213号に一般的に記載されるような、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとのコポリマーであるアニオン性凝集剤であるNALCO 61815、61816および61830である。   Other materials currently considered to be suitable co-additives for use in the filler suspensions of the present invention are the glyoxylated DADMAC / acrylamide copolymer compositions NALCO 64110, 64114 and 64170 and An anion that is a copolymer of acrylamide and sodium acrylate, as generally described in US Pat. No. 8,088,213, incorporated by reference as if fully set forth herein. NALCO 61815, 61816 and 61830, which are sexual flocculants.

本発明の充填材懸濁液における共添加剤としての使用のために適したなお別の材料は、Ashland−Hercules Hercobond(登録商標)HA5305およびSP7200ならびにEka PL8660である。   Yet another material suitable for use as a co-additive in the filler suspensions of the present invention is Ashland-Hercules Hercobond® HA5305 and SP7200 and Eka PL8660.

ポリビニルアルコール(PVA)も同様に、本発明の充填材懸濁液における共添加剤としての使用のために適している。   Polyvinyl alcohol (PVA) is likewise suitable for use as a co-additive in the filler suspension of the present invention.

また、本発明の充填材懸濁液における共添加剤として適しているものは、アニオン性ポリビニルアミン(PVAm)および両性ポリビニルアミン(例えば、ビニルホルムアミド、ビニルアミンおよびアクリル酸の両性ターポリマーが挙げられ、これの非限定的な例はBASFからのXELOREX(登録商標)F3000であるが、これに限定されない)である。   Also suitable as co-additives in the filler suspensions of the present invention include anionic polyvinylamine (PVAm) and amphoteric polyvinylamine (eg, amphoteric terpolymers of vinylformamide, vinylamine and acrylic acid, A non-limiting example of this is XELOREX® F3000 from BASF, but is not limited to this.

バイオポリマーもまた、本発明の充填材懸濁液における共添加剤として使用され得る。充填材添加剤としての使用のための適切なバイオポリマーとして澱粉を基礎とするバイオポリマーが挙げられるが、これに限定されない。バイオポリマーはマイクロまたはナノ粒子状であり得る。バイオポリマーとしてBurlington、Ontario、CanadaのEcosynthetixからのEcoSphere(登録商標)2202結合剤が挙げられるが、これに限定されない。   Biopolymers can also be used as co-additives in the filler suspensions of the present invention. Suitable biopolymers for use as filler additives include, but are not limited to, starch-based biopolymers. The biopolymer can be micro- or nanoparticulate. Biopolymers include, but are not limited to, EcoSphere® 2202 binder from Ecosynthetics of Burlington, Ontario, Canada.

もし共添加剤がポリマーであるとき、これは架橋されていなくても、軽度に架橋されていても、または重度に架橋されていてもよい   If the co-additive is a polymer, it may be uncrosslinked, lightly crosslinked, or heavily crosslinked

共添加剤は水溶性であっても、または非水溶性であってもよい。水溶性共添加剤の非限定的な例は、ポリアクリルアミドを基礎とするアニオン性ポリマーTelioform(登録商標)M303である。   The co-additive may be water-soluble or water-insoluble. A non-limiting example of a water-soluble co-additive is the polyacrylamide-based anionic polymer Telioform® M303.

ポリマー性共添加剤はマイクロポリマーであり得る。本明細書中で使用されるとき、”マイクロポリマー(micropolymer)”は、エマルジョン重合、分散重合および水中水重合によって取得されるポリマー性粒子を言い、そこでは水溶性モノマーの反応が、凝固剤(例えば、DADMACまたはDIMAPAのようなポリアミンが挙げられるが、これに限定されない)の存在下実行される。マイクロポリマーは”構造化され(structured)”てもよい、すなわち、ポリマー性粒子中の個々のポリマーストランド(strand)が安定な3次元構造をとってもよい。   The polymeric co-additive can be a micropolymer. As used herein, “micropolymer” refers to polymeric particles obtained by emulsion polymerization, dispersion polymerization, and water-in-water polymerization, in which the reaction of a water-soluble monomer is a coagulant ( For example, but not limited to, polyamines such as DADMAC or DIMAPA). Micropolymers may be “structured”, that is, they may have a three-dimensional structure in which the individual polymer strands in the polymeric particles are stable.

”軽度架橋(lightly cross−linked)”ということによって、架橋されたポリマーが実質的に水溶性のままであるということが意味される。つまり、軽度架橋ポリマーは、ポリマー鎖が密接に絡み合わされ、そしてそのため水に不溶にさせられた完全架橋ポリマーよりも”分枝状(branched)”ポリマーに似ているようである。本明細書中で使用されるとき、軽度架橋および分枝状は、架橋されているが依然として水溶性であるポリマーについて言及するのに互換的に使用される。アニオン性、分枝状、水溶性ポリマーの例は、ここに本明細書中で完全に説明されるかのようにその全体が参照として援用される米国特許第5,958,188号、6,391,156 B1号、6,395,134 B1号、6,406,593 B1号および6,454,902 B1号において記載される。   By “lightly cross-linked” it is meant that the crosslinked polymer remains substantially water soluble. That is, lightly cross-linked polymers appear to resemble “branched” polymers rather than fully cross-linked polymers in which the polymer chains are intertwined intimately and thus rendered insoluble in water. As used herein, lightly crosslinked and branched are used interchangeably to refer to a polymer that is crosslinked but still water soluble. Examples of anionic, branched, water soluble polymers are described in US Pat. No. 5,958,188, 6, incorporated herein by reference in its entirety as if fully set forth herein. 391,156 B1, 6,395,134 B1, 6,406,593 B1 and 6,454,902 B1.

”重度架橋”は単に、非架橋時または軽度架橋時は可溶性であるのに対して、架橋の度合いの結果としてもはや水溶性ではないポリマーを言う。   “Heavy crosslinking” simply refers to a polymer that is soluble when uncrosslinked or lightly crosslinked, but is no longer water soluble as a result of the degree of crosslinking.

(充填材/イオン性澱粉/イオン性共添加剤懸濁液)
概して、この懸濁液は、60から99.5重量%の充填材、35から0.499重量%のイオン性澱粉および5.0から0.001重量%の相補的イオン性共添加剤を含み、充填材粒子、イオン性澱粉および相補的イオン性共添加剤の合計固体含有量に基づいて合計100%になる。
(Filler / ionic starch / ionic co-additive suspension)
Generally, this suspension contains 60 to 99.5% by weight filler, 35 to 0.499% by weight ionic starch and 5.0 to 0.001% by weight complementary ionic co-additives. , Based on the total solids content of filler particles, ionic starch and complementary ionic co-additives.

この懸濁液は、イオン性澱粉および相補的イオン性共添加剤の複合体を含むが、遊離のイオン性澱粉および遊離のイオン性共添加剤もまた含み得ることが理解される。   The suspension contains a complex of ionic starch and complementary ionic co-additive, but it is understood that free ionic starch and free ionic co-additive may also be included.

(製紙剤)
本明細書中の組成物、懸濁液および完成紙料はさらに、従来の製紙剤(例えば、アルキルケテンダイマー、アルケニルこはく酸無水物およびロジンのようなサイジング剤;湿潤および乾燥強度剤ならびにカチオン性またはアニオン性ポリマー性保持改良剤、が挙げられるが、これに限定されない。)を含み得る。この組成物は、単一の化学物質(例えば、アニオン性マイクロ粒子(コロイド状珪酸、ベントナイト)、アニオン性ポリアクリルアミド、カチオン性ポリマー(カチオン性ポリアクリルアミド、カチオン性澱粉))、2成分化学物質システム(カチオン性ポリマー/アニオン性マイクロ粒子、カチオン性ポリマー/アニオン性ポリマー)または3成分システム(カチオン性ポリマー/アニオン性マイクロ粒子/アニオン性ポリマー、カチオン性ポリマー/アニオン性マイクロポリマー/アニオン性ポリマー)であり得る保持改良剤を含んでもよい。保持改良剤化学物質、および紙形成プロセスにおけるこれらの添加時点の選択は、処理された充填材スラリーのイオン性電荷の性質、製紙完成紙料および製紙プロセスにおいて生じる剪断力に依存する。
(Paper making agent)
The compositions, suspensions and furnishes herein further include conventional papermaking agents (eg, sizing agents such as alkyl ketene dimers, alkenyl succinic anhydrides and rosins; wet and dry strength agents and cationic Or anionic polymeric retention modifier, but is not limited thereto). This composition consists of a single chemical (eg anionic microparticles (colloidal silicic acid, bentonite), anionic polyacrylamide, cationic polymer (cationic polyacrylamide, cationic starch)), two-component chemical system (Cationic polymer / anionic microparticle, cationic polymer / anionic polymer) or three-component system (cationic polymer / anionic microparticle / anionic polymer, cationic polymer / anionic micropolymer / anionic polymer) Possible retention modifiers may be included. The selection of retention modifier chemicals and their point of addition in the paper forming process depends on the nature of the ionic charge of the treated filler slurry, the papermaking furnish and the shear forces generated in the papermaking process.

概して、本明細書中の充填材懸濁液は、完成紙料中のパルプの乾燥重量に基づいて、乾燥固体として5%から70%の量で使用される。   Generally, the filler suspensions herein are used in amounts of 5% to 70% as dry solids based on the dry weight of the pulp in the furnish.

本発明に従う充填材懸濁液によって作製された紙シートは、スコット結合技術(Scott bond technique)によって測定されたとき、充填材処理無しで作製された対照シートよりも優れた内部結合強度を示し得る。同じ充填材含有量で、本明細書中の充填材懸濁液を使用して作製されたシートの湿潤および乾燥強度特性は、充填材のみによって作製されたシートよりも大きいものであり得る。   A paper sheet made with a filler suspension according to the present invention may show better internal bond strength than a control sheet made without filler treatment, as measured by the Scott bond technique. . With the same filler content, the wet and dry strength properties of sheets made using the filler suspensions herein can be greater than sheets made with filler alone.

本発明の充填材懸濁液の使用は、最小限の強度損失および良好な光学特性を有する、上質コートおよび非コート紙、スーパーカレンダー紙ならびに新聞印刷用紙のような充填紙の生産を可能とする。したがって、本発明の充填材懸濁液を使用することは、製紙業者が、紙シート中により高い充填材含有量を有する充填紙を製造することを可能とし得る。概して、本発明の処理された充填材懸濁液の使用からの潜在的利益は、改善されたサイジング、湿潤強度、乾燥強度および印刷適性、ならびに/または高価な補強化学パルプ繊維の低減された使用を含む。   The use of the filler suspension of the present invention enables the production of filled papers such as fine coated and uncoated paper, supercalender paper and newsprint paper with minimal strength loss and good optical properties. . Thus, using the filler suspension of the present invention may allow a papermaker to produce a filled paper having a higher filler content in the paper sheet. In general, the potential benefits from using the treated filler suspensions of the present invention are improved sizing, wet strength, dry strength and printability, and / or reduced use of expensive reinforced chemical pulp fibers. including.

特定の条件下で、イオン性澱粉とイオン性共添加物との組み合わせは、袋用紙および板紙製品のような充填材を含まない紙等級を増強するために使用され得る。   Under certain conditions, the combination of ionic starch and ionic co-additive can be used to enhance paper grades that do not include fillers such as bag paper and paperboard products.

以下に提供される実施例は、本発明の様々な局面を理解することの単なる補助とされることが意図されている。それらは、任意のいかなる様式においても本発明の範囲を限定するものであると意図されてもいなければ、解釈されるべきでもない。   The examples provided below are intended to be merely an aid to understanding various aspects of the present invention. They are not intended nor should they be construed as limiting the scope of the invention in any manner.

(一般)
以下の実施例において、その結果は、研究室規模の技術を使用して取得された。
(General)
In the examples below, the results were obtained using laboratory scale techniques.

使用されるべき澱粉が生であるとき、それは水中に懸濁させられ得るか、またはそれは、水中に懸濁させられ、そして有意な程度まで澱粉を膨潤させないように、またはこれを蒸解しないように、十分にそのゲル点未満である温度まで加熱されてもよい。   When the starch to be used is raw, it can be suspended in water, or it can be suspended in water and not swell the starch to a significant extent or digest this It may be heated to a temperature that is well below its gel point.

他方、もし膨潤させられた澱粉が望ましいとき、室温で典型的には0.5から20%固体である水性スラリー中の原料澱粉は、バッチ蒸解器、ジェット蒸解器中において、または熱水と混合させることによって澱粉のゲル点に近い温度で膨潤させられ得る。好ましい方法は、冷水中に調製された澱粉スラリーを熱水と混合することによって顆粒を膨潤させることである。使用される熱水の温度は、冷水中の最初の澱粉スラリーの稠度、膨潤させられた澱粉の最終標的温度、冷澱粉スラリーの温度、pHおよび滞留時間に依存する。膨潤させられた澱粉を調製するための温度および反応時間は、使用される澱粉のタイプ、澱粉スラリーのpHおよび加熱時間に依存する。以下は、本発明の目的のための膨潤させられた澱粉の調製のためのプロセスの実施例である。   On the other hand, if swollen starch is desired, the raw starch in an aqueous slurry that is typically 0.5 to 20% solids at room temperature can be mixed in a batch digester, jet digester, or hot water. Can be swollen at a temperature close to the gel point of the starch. A preferred method is to swell the granules by mixing a starch slurry prepared in cold water with hot water. The temperature of the hot water used depends on the consistency of the initial starch slurry in cold water, the final target temperature of the swollen starch, the temperature of the cold starch slurry, the pH and the residence time. The temperature and reaction time for preparing the swollen starch depends on the type of starch used, the pH of the starch slurry and the heating time. The following is an example of a process for the preparation of swollen starch for the purposes of the present invention.

(実施例1)
冷水中の原料イオン性澱粉分散液は、この特定の澱粉のゲル点に近い温度までこれを加熱することによって膨潤させられる。澱粉が膨潤させられるとき、相補的共添加剤が添加され、この混合物は撹拌させられた充填材懸濁液に添加される。
Example 1
The raw ionic starch dispersion in cold water is swollen by heating it to a temperature close to the gel point of this particular starch. When the starch is swollen, complementary co-additives are added and the mixture is added to the stirred filler suspension.

(実施例2)
澱粉分散液は初めに膨潤させられ、その後撹拌された充填材懸濁液に添加され、続いて共添加剤が導入される。この方法において、澱粉粉末は冷水中に分散させられ、その後熱水と混合されるか、または澱粉ゲル点に近い温度まで加熱される。膨潤させられた澱粉は、その後澱粉ゲル点未満の温度で充填材懸濁液と速やかに混合され、続いて共添加剤が添加される。
(Example 2)
The starch dispersion is first swollen and then added to the stirred filler suspension, followed by the co-additive. In this method, the starch powder is dispersed in cold water and then mixed with hot water or heated to a temperature close to the starch gel point. The swollen starch is then rapidly mixed with the filler suspension at a temperature below the starch gel point, followed by the co-additive.

(実施例3)
澱粉懸濁液は初めに膨潤させられ、そしてその後撹拌された共添加剤/充填材懸濁液に添加される。この方法において、澱粉粉末は冷水中に分散させられ、そしてその後熱水と混合させられるか、またはこの特定の澱粉のゲル化温度に近い温度まで加熱される。膨潤させられた澱粉は、その後充填材懸濁液と速やかに混合させられる。
(Example 3)
The starch suspension is first swollen and then added to the stirred co-additive / filler suspension. In this method, the starch powder is dispersed in cold water and then mixed with hot water or heated to a temperature close to the gelation temperature of this particular starch. The swollen starch is then rapidly mixed with the filler suspension.

膨潤させられた澱粉、共添加剤および充填材の組み合わせは、良好な混合条件下で行われる。その他の添加剤が、膨潤させられた澱粉および共添加剤の添加の前に充填材と複合体を形成するために、澱粉/共添加剤/充填材懸濁液の調製の間に添加され得る。   The combination of swollen starch, co-additives and fillers is performed under good mixing conditions. Other additives can be added during the preparation of the starch / co-additive / filler suspension to form a composite with the filler prior to the addition of swollen starch and co-additives. .

処理された充填材懸濁液は、パルプスラリーの中へと直接導入され得るか、または、望むなら、希釈され得、そしてシート形成プロセス(例えば、混合チェスト、マシンチェスト、またはファンポンプの入り口で)の前に抄紙機のパルプストックに添加され得る。概して、処理された充填材懸濁液は、製紙パルプスラリーに添加されるとき経時的に凝集特性を維持する傾向がある。充填材の保持を向上させるために、アニオン性マイクロ粒子(コロイド状シリカ、ベントナイト、有機マイクロポリマー)、アニオン性ポリマー(アニオン性ポリアクリルアミド)、カチオン性ポリマー(カチオン性ポリアクリルアミド)、カチオン性ポリマー(カチオン性ポリアクリルアミド、カチオン性澱粉)のような保持改良剤の用量は増加させられ得る。   The treated filler suspension can be introduced directly into the pulp slurry, or can be diluted if desired, and at the entrance of a sheet forming process (eg, mixing chest, machine chest, or fan pump). ) Before the pulp stock of the paper machine. In general, treated filler suspensions tend to maintain agglomeration characteristics over time when added to a papermaking pulp slurry. Anionic microparticles (colloidal silica, bentonite, organic micropolymers), anionic polymers (anionic polyacrylamide), cationic polymers (cationic polyacrylamide), cationic polymers ( The dosage of retention improvers such as cationic polyacrylamides (cationic starches) can be increased.

(実施例4)
0.3%濃度のストックは、内部カチオン性澱粉を、パルプ完成紙料と、続いて事前処理されたPCCと、そして最終的に保持改良剤と混合することによって調製された。80g/mの木材不使用の手漉き紙は動的シート形成機(DSF)に続いて動的シートプレシングを用いて、そして120℃で乾燥させて作製された。紙試験の前に、紙シートは同じ条件下でコランダー(colander)され、そしてその後、50%の相対湿度(RH)および22℃の条件下に置かれた。
Example 4
A 0.3% strength stock was prepared by mixing the internal cationic starch with a pulp furnish, followed by pre-treated PCC, and finally a retention modifier. An 80 g / m 2 wood-free handsheet was made using a dynamic sheet former (DSF) followed by dynamic sheet pressing and dried at 120 ° C. Prior to the paper test, the paper sheet was colandered under the same conditions and then placed under conditions of 50% relative humidity (RH) and 22 ° C.

シート作製において使用された原材料は以下のものであった:
繊維:100%ユーカリがパルプとして使用され、Valley Beater labの叩解機を使用してSR値30(20℃で)まで叩解された。
The raw materials used in the sheet making were:
Fiber: 100% eucalyptus was used as the pulp and was beaten to a SR value of 30 (at 20 ° C.) using a Valley Beater lab beater.

充填材:Specialty Minerals Inc.からの沈降炭酸カルシウム(ALBACAR(登録商標)LO PCC)、平均粒子サイズ2.3μm。シート中のPCC含有量は19.3重量%と25.9重量%との間で変動した。   Filler: Specialty Minerals Inc. Precipitated calcium carbonate (ALBACAAR® LO PCC), average particle size 2.3 μm. The PCC content in the sheet varied between 19.3% and 25.9% by weight.

PCC事前処理のために使用された膨潤させられたカチオン性澱粉:カチオン性ジャガイモ澱粉。膨潤させられたカチオン性澱粉は、乾燥カチオン性澱粉粉末を水と混合することによって調製され、3%固体スラリーを作製し、その後混合下63℃まで加熱された。膨潤させられたカチオン性澱粉は、紙のメートルトン(メートルトン、tn)あたり5kgの膨潤させられたカチオン性澱粉を20%固体でPCCと混合することによってPCC事前処理のために使用された。いくらかの充填材試料は膨潤させられたカチオン性澱粉で事前処理されただけであり、そしていくらかは膨潤させられた澱粉およびアニオン性共添加剤で事前処理された。   Swelled cationic starch used for PCC pretreatment: Cationic potato starch. The swollen cationic starch was prepared by mixing dry cationic starch powder with water to make a 3% solids slurry and then heated to 63 ° C. with mixing. The swollen cationic starch was used for PCC pretreatment by mixing 5 kg swollen cationic starch per metric ton (metric ton, tn) of paper with PCC at 20% solids. Some filler samples were only pretreated with swollen cationic starch, and some were pretreated with swollen starch and anionic co-additives.

膨潤させられたカチオン性澱粉によるPCC事前処理のために使用された共添加剤:アニオン性マイクロポリマー(TELIOFORM M305(登録商標)、BASFの登録商標)。PCCの処理は、膨潤させられたカチオン性澱粉およびアニオン性マイクロポリマーをPCCと混合することによって行われた。異なる添加順序が使用され、膨潤させられたカチオン性澱粉の分量は5kg/メートルトン紙に固定された一方、アニオン性マイクロポリマーの分量は、受領された材料/乾燥PCC重量として0.05%であり、そして受領された材料/乾燥PCC重量として0.1%であった。   Co-additives used for PCC pretreatment with swollen cationic starch: anionic micropolymer (TELIOFORM M305®, registered trademark of BASF). PCC treatment was performed by mixing swollen cationic starch and anionic micropolymer with PCC. Different addition sequences were used and the amount of swollen cationic starch was fixed on 5 kg / metric ton paper while the amount of anionic micropolymer was 0.05% as received material / dry PCC weight. Yes, and 0.1% as received material / dry PCC weight.

内部澱粉:カチオン性ジャガイモ澱粉。乾燥澱粉粉末は、1%固体スラリーとなるまで水と混合させられ、これは、その後混合しながら97℃で蒸解された。蒸解されたカチオン性澱粉は、パルプ完成紙料とこれを混合することによって8kg/紙メートルトンで使用された。
保持改良剤:0.2kg/紙メートルトンのカチオン性ポリアクリルアミド(CPAM)が保持のために使用された。
Internal starch: Cationic potato starch. The dried starch powder was mixed with water until a 1% solids slurry was cooked at 97 ° C. with subsequent mixing. The cooked cationic starch was used at 8 kg / paper metric ton by mixing it with pulp furnish.
Retention modifier: 0.2 kg / metric ton of cationic polyacrylamide (CPAM) was used for retention.

(実施例5)
表1は、膨潤させられた澱粉のみで処理されたPCC、および膨潤させられた澱粉に続いてアニオン性マイクロポリマーで処理されたPCCから作製されたシートの性質を示す。アニオン性マイクロポリマーの分量は受領された材料/乾燥PCC重量として0.05%から0.1%であった。膨潤させられた澱粉だけで処理されたPCCと比較すると、PCC事前処理においてアニオン性マイクロポリマーを有するシートは、より優れた強度特性−引張、内部結合、曲げ剛性−を示す。最良の強度性能は、0.1%アニオン性マイクロポリマー分量で達成された。これは、強度特性における損失なく6%単位の充填材の増加を可能とする。

Figure 2015533954
(Example 5)
Table 1 shows the properties of sheets made from PCC treated with swollen starch only, and PCC treated with swollen starch followed by anionic micropolymer. The amount of anionic micropolymer was 0.05% to 0.1% as received material / dry PCC weight. Compared to PCC treated with only swollen starch, the sheet with anionic micropolymer in PCC pretreatment exhibits better strength properties-tensile, internal bond, bending stiffness. The best strength performance was achieved with 0.1% anionic micropolymer content. This allows for an increase in filler by 6% without loss in strength properties.
Figure 2015533954

PCC:沈降炭酸カルシウム、SST:カチオン性膨潤させられた澱粉、AMP:アニオン性マイクロポリマー。   PCC: precipitated calcium carbonate, SST: cationic swollen starch, AMP: anionic micropolymer.

引張および剛性の値は、縦方向(machine direction)および横方向(cross direction)からの幾何平均である。   Tensile and stiffness values are geometric means from the machine direction and the cross direction.

(実施例6)
表2は、膨潤させられた澱粉のみで処理されたPCC,ならびに異なる添加順序を用いて膨潤させられた澱粉およびアニオン性マイクロポリマーで処理されたPCCで作製されたシートの特性を表す:膨潤させられた澱粉に続いてアニオン性マイクロポリマーで処理されたPCC、およびアニオン性マイクロポリマーで処理されたのに続いて膨潤させられた澱粉で処理されたPCC。アニオン性マイクロポリマーの存在が、添加順序に依存せず膨潤させられた澱粉で処理されたPCCで作製されたシートの強度特性を改良する。

Figure 2015533954
(Example 6)
Table 2 presents the properties of PCCs treated with swollen starch only, and sheets made with PCC treated with starch and anionic micropolymers swelled using different order of addition: swollen PCC treated with an anionic micropolymer following the modified starch, and a PCC treated with the starch that was subsequently swollen after being treated with the anionic micropolymer. The presence of anionic micropolymers improves the strength properties of sheets made of PCC treated with swelled starch independent of the order of addition.
Figure 2015533954

PCC:沈降炭酸カルシウム、SST:カチオン性膨潤させられた澱粉、AMP:アニオン性マイクロポリマー   PCC: precipitated calcium carbonate, SST: cationic swollen starch, AMP: anionic micropolymer

引張の値は、縦および横方向からの幾何平均である。   The tensile value is the geometric mean from the machine and transverse directions.

(実施例7)
図6における顕微鏡画像は、どのように澱粉顆粒が膨潤するか、およびどのように粘度が、膨潤させられた澱粉顆粒の破断のために減少し始めるまで増加するのかを図示する。これらの画像は、25℃,56℃,60℃,66℃,および95℃でのジャガイモ澱粉の試料を示す。
(Example 7)
The microscopic image in FIG. 6 illustrates how the starch granules swell and how the viscosity increases until it begins to decrease due to breakage of the swollen starch granules. These images show samples of potato starch at 25 ° C, 56 ° C, 60 ° C, 66 ° C, and 95 ° C.

本発明の目的のために、膨潤させられた澱粉は、56℃の画像において示されるように大部分の顆粒が膨潤し始めてから、66℃の画像において見られるように大きな膨潤させられた顆粒が依然として可視である点までの状態について言及する。したがって、顕微鏡画像とともに、粘度曲線が、いつ澱粉が、本発明の充填材懸濁液の調製における使用のために十分に膨潤させられるのか、を決定するために使用され得る。図5における最大粘度領域は、大部分の澱粉顆粒が膨潤させられているが破断させられていないところである。有用な膨潤させられた澱粉顆粒が取得され得る温度範囲は、図5のピーク領域から+/−10℃延びる範囲内である。好ましくは、原料澱粉懸濁液が加熱されて膨潤させられた澱粉を生成する温度は、図5のピーク温度とピーク温度+10℃との間であり、そこでは全ての澱粉顆粒は膨潤させられ、そして全ての膨潤させられなかった顆粒は排除される。   For the purposes of the present invention, the swollen starch has a large swollen granule as seen in the 66 ° C image after the majority of the granules begin to swell as shown in the 56 ° C image. Mention the state up to the point where it is still visible. Thus, along with microscopic images, the viscosity curve can be used to determine when the starch is sufficiently swollen for use in preparing the filler suspension of the present invention. The maximum viscosity region in FIG. 5 is where most of the starch granules are swollen but not broken. The temperature range within which useful swollen starch granules can be obtained is in the range extending +/− 10 ° C. from the peak region of FIG. Preferably, the temperature at which the raw starch suspension is heated to produce swollen starch is between the peak temperature of FIG. 5 and the peak temperature + 10 ° C., where all starch granules are swollen, And all unswelled granules are eliminated.

(実施例8)
手漉き紙作製プロセスは以前に記載されたものと同様であった。
このシート作製において使用された原材料は以下のものであった:
(Example 8)
The handmade paper making process was similar to that previously described.
The raw materials used in making this sheet were:

繊維:100%ユーカリがパルプとして使用され、Valley Beater labの叩解機を使用してSR値30(20℃で)まで叩解された。   Fiber: 100% eucalyptus was used as the pulp and was beaten to a SR value of 30 (at 20 ° C.) using a Valley Beater lab beater.

充填材:Specialty Minerals Inc.からの沈降炭酸カルシウム(ALBACAR(登録商標)LO PCC)、平均粒子サイズ2.1μm。シート中のPCC含有量は20.4重量%と25.5重量%との間で変動した。PCCは、1)どんな事前処理もされず、2)膨潤させられた澱粉のみを使用して事前処理されて、そして3)アニオン性マイクロポリマーおよび原料澱粉で事前処理されて、使用された。   Filler: Specialty Minerals Inc. Precipitated calcium carbonate (ALBACAAR® LO PCC), average particle size 2.1 μm. The PCC content in the sheet varied between 20.4% and 25.5% by weight. The PCC was used 1) not pretreated, 2) pretreated using swollen starch only, and 3) pretreated with anionic micropolymer and raw starch.

PCC事前処理のために使用された澱粉:カチオン性トウモロコシ澱粉であり、これは2通りの方法で使用された:   Starch used for PCC pretreatment: Cationic corn starch, which was used in two ways:

1.水と乾燥カチオン性澱粉粉末を混合することによって調製され、3%固体のスラリーを作製し、そして共添加剤とともにそのようなスラリーとして使用され、澱粉は顆粒形態であった。   1. Prepared by mixing water and dry cationic starch powder to make a 3% solids slurry and used as such a slurry with co-additives, the starch was in granular form.

2.水と乾燥澱粉粉末を混合することによって初めは3%澱粉スラリーを調製し、そしてその後このスラリーが混合下77℃まで加熱されることによって、膨潤させられた澱粉として使用された。膨潤させられた澱粉によるPCC事前処理は、20%固体でPCCと膨潤させられた澱粉の5kg/紙tnを混合することによって行われた。   2. A 3% starch slurry was initially prepared by mixing water and dry starch powder, and the slurry was then used as swollen starch by heating to 77 ° C. with mixing. PCC pretreatment with swollen starch was performed by mixing PCC and swollen starch 5 kg / paper tn at 20% solids.

原料澱粉顆粒によるPCC事前処理のために使用された共添加剤:アニオン性ポリマー(Telioform(登録商標)M305、BASFの登録商標、”マイクロポリマー(micropolymer)”として商品化されている)。PCCの処理は、初めにPCCとTelioform(登録商標)を混合し、続いて冷原料澱粉スラリーを添加することによって行われた。Telioform(登録商標)M305の分量は0.04kg/tn紙であった。原料カチオン性澱粉の分量は5kg/tn紙であった。   Co-additives used for PCC pretreatment with raw starch granules: anionic polymer (Telioform® M305, registered trademark of BASF, commercialized as “micropolymer”). The PCC treatment was performed by first mixing PCC and Telioform®, followed by the addition of cold feed starch slurry. The amount of Telioform® M305 was 0.04 kg / tn paper. The amount of raw material cationic starch was 5 kg / tn paper.

内部澱粉:カチオン性トウモロコシ澱粉。乾燥澱粉粉末は、1%固体のスラリーに到達するまで水と混合され、これは、その後混合下97℃で蒸解された。蒸解されたカチオン性澱粉は、パルプ完成紙料とこれを混合することによって内部澱粉として8kg/tn紙で使用された。     Internal starch: cationic corn starch. The dried starch powder was mixed with water until a 1% solids slurry was reached, which was then digested at 97 ° C. with mixing. The cooked cationic starch was used in 8 kg / tn paper as internal starch by mixing it with pulp furnish.

保持改良剤:さらに0.15kg/紙tnのカチオン性ポリアクリルアミド(CPAM)および1.5kg/紙tnのシリカが保持のために使用された。   Retention modifier: An additional 0.15 kg / paper tn of cationic polyacrylamide (CPAM) and 1.5 kg / paper tn of silica were used for retention.

図7において示されるように、膨潤させられた澱粉によるPCC事前処理は、そのような事前処理をせずに作製された紙と比較して紙強度を改善する。   As shown in FIG. 7, PCC pretreatment with swollen starch improves paper strength compared to paper made without such pretreatment.

さらなる改善が、アニオン性マイクロポリマーを使用してカチオン性澱粉とカチオン性PCCとの間の相互作用を向上させることによって達成され得る。このカチオン性澱粉は実施例において示されるように生でさえあり得る。同様の挙動が、図8中の剛性において見られる。   Further improvements can be achieved by using anionic micropolymers to improve the interaction between cationic starch and cationic PCC. The cationic starch can even be raw as shown in the examples. Similar behavior is seen in the stiffness in FIG.

(実施例9)
0.3%濃度のストックは、パルプ完成紙料、続いて事前処理されたPCC(またはベースラインの場合、どんな事前処理も施されていない標準的なPCC)と内部カチオン性澱粉を混合することによって調製された。紙シートを形成する前に、保持改良剤がストックに添加された。80g/mの木材不使用手漉き紙は、動的シート形成機(DSF)、続いて動的シートプレシングを使用し、そしてその後120℃で乾燥させて作製された。紙試験の前に、この紙シートは、同じ条件下でカレンダリングされ、そしてその後50%の相対湿度および22℃の条件下に置かれた。
Example 9
The 0.3% stock is mixed with pulp furnish, followed by pre-treated PCC (or standard PCC without any pre-treatment in the case of baseline) and internal cationic starch. Prepared by. Retention modifier was added to the stock before forming the paper sheet. An 80 g / m 2 wood-free handsheet was made using a dynamic sheet former (DSF) followed by dynamic sheet pressing and then dried at 120 ° C. Prior to paper testing, the paper sheet was calendered under the same conditions and then placed under conditions of 50% relative humidity and 22 ° C.

このシート作製において使用された原材料は以下のものであった:   The raw materials used in making this sheet were:

繊維:100%ユーカリがパルプとして使用され、Valley Beater labの叩解機を使用してSR値30(20℃で)まで叩解された。   Fiber: 100% eucalyptus was used as the pulp and was beaten to a SR value of 30 (at 20 ° C.) using a Valley Beater lab beater.

充填材:Specialty Minerals Inc.からの沈降炭酸カルシウム(ALBACAR(登録商標)LO PCC)、平均粒子サイズ2,3μm。シート中の充填材量は、20重量%および25重量%の2つのレベルに調整された。   Filler: Specialty Minerals Inc. Precipitated calcium carbonate (ALBACAAR® LO PCC), average particle size 2,3 μm. The amount of filler in the sheet was adjusted to two levels of 20% and 25% by weight.

PCC事前処理のために使用された膨潤させられた澱粉:カチオン性トウモロコシ澱粉。膨潤させられた澱粉は、水と乾燥カチオン性澱粉粉末を混合し、3%固体のスラリーを作製し、そしてその後これが混合下75℃まで加熱されることによって調製された。カチオン性膨潤させられた澱粉は、20%固体でPCCと膨潤させられた澱粉の5kg/紙tnを混合することによってPCC事前処理のために使用された。いくらかの充填材試料は膨潤させられた澱粉によって事前処理されたのみであり、そしていくらかは、膨潤させられた澱粉および共添加剤によって事前処理された。   Swelled starch used for PCC pretreatment: cationic corn starch. The swollen starch was prepared by mixing water and dry cationic starch powder to make a 3% solids slurry, which was then heated to 75 ° C. with mixing. Cationic swollen starch was used for PCC pretreatment by mixing 5 kg of PCC and swollen starch / paper tn at 20% solids. Some filler samples were only pretreated with swollen starch, and some were pretreated with swollen starch and co-additives.

膨潤させられた澱粉によるPCC事前処理のために使用された共添加剤:PCCの処理は、PCCと膨潤させられた澱粉および共添加剤を混合することによって行われた。異なる添加順序および共添加剤量が使用された。膨潤させられた澱粉量は、紙の5kg/tnに常に固定された。それぞれの成分の混合時間は1分であった。試験された共添加剤は:カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアクリル酸、大豆ポリマーおよびナノセルロースであった。   Co-additives used for PCC pretreatment with swollen starch: PCC treatment was performed by mixing PCC with swollen starch and co-additives. Different order of addition and co-additive amounts were used. The amount of starch swollen was always fixed at 5 kg / tn of paper. The mixing time for each component was 1 minute. The co-additives tested were: carboxymethylcellulose (CMC), polyacrylic acid, soy polymer and nanocellulose.

内部澱粉:カチオン性トウモロコシ澱粉。乾燥澱粉粉末は水と混合され、1%固体のスラリーを取得し、これは、その後混合下97℃で蒸解された。蒸解されたカチオン性澱粉は、パルプ完成紙料にこれを混合することによって内部澱粉として8kg/紙tnで使用された。   Internal starch: cationic corn starch. The dried starch powder was mixed with water to obtain a 1% solids slurry, which was then digested at 97 ° C. with mixing. The cooked cationic starch was used at 8 kg / paper tn as the internal starch by mixing it with the pulp furnish.

保持改良剤:さらに0,2kg/紙tnのカチオン性ポリアクリルアミド(CPAM)が保持のために使用された。   Retention modifier: An additional 0.2 kg / paper tn of cationic polyacrylamide (CPAM) was used for retention.

表3は、どのようなPCC処理も施されていないベースライン条件と比較したときの、PCC充填材事前処理によって達成された引張強度の改善を示す。PCC充填材は、膨潤させられた澱粉のみによって事前処理されたか、または膨潤させられた澱粉および追加の共添加剤によって事前処理されたかのいずれかであった。引張強度の比較は等しい灰分レベルで行われた。   Table 3 shows the improvement in tensile strength achieved by the PCC filler pretreatment as compared to baseline conditions without any PCC treatment. The PCC filler was either pretreated only with swollen starch or pretreated with swollen starch and additional co-additives. Tensile strength comparisons were made at equal ash levels.

以前に記載された技術を使用して、膨潤させられた澱粉の処理のみは、PCC処理の施されていないベースラインと比較して引張強度において平均で7.4%の改善を与えた。膨潤させられた澱粉とともに、カルボキシメチルセルロースまたはポリアクリル酸のような追加の共添加剤を使用することによって、引張強度は、表3に示されるように、軽度により改善され得る。膨潤させられた澱粉のPCC処理における共添加剤としてのナノセルロースの使用は、表3に示されるように、強度特性を顕著に改善し得る。

Figure 2015533954
Using the technique previously described, treatment of swollen starch alone gave an average improvement of 7.4% in tensile strength compared to the baseline without PCC treatment. By using additional co-additives such as carboxymethylcellulose or polyacrylic acid with swollen starch, the tensile strength can be improved slightly, as shown in Table 3. The use of nanocellulose as a co-additive in PCC treatment of swollen starch can significantly improve strength properties, as shown in Table 3.
Figure 2015533954

PCC:沈降炭酸カルシウム、SST:カチオン性膨潤させられた澱粉   PCC: precipitated calcium carbonate, SST: cationic swollen starch

比引張強度の値は、縦方向(machine direction)および横方向(cross direction)からの幾何平均である。   The value of specific tensile strength is the geometric mean from the machine direction and the cross direction.

(実施例10)
0.5%濃度のストックは、パルプ完成紙料、続いて事前処理されたPCC(またはベースラインの場合、どんな事前処理も施されていない標準的なPCC)と内部カチオン性澱粉を混合することによって調製された。紙を形成する前に、保持改良剤がストックに添加された。80g/mの木材不使用手漉き紙は、Formaxシート形成機、続いて動的シートプレシングを使用し、そしてその後120℃で乾燥させて作製された。紙試験の前に、この紙シートは、50%の相対湿度および23℃の条件下に置かれ、そして初めは180psiで両面から、そしてその後220psiで両面からカレンダリングされた。
(Example 10)
The 0.5% stock is mixed with pulp furnish, followed by pre-treated PCC (or standard PCC without any pre-treatment in the case of baseline) and internal cationic starch. Prepared by. Retention modifier was added to the stock before forming the paper. 80 g / m 2 wood-free handmade paper was made using a Formax sheet former followed by dynamic sheet pressing and then dried at 120 ° C. Prior to paper testing, the paper sheet was placed under conditions of 50% relative humidity and 23 ° C. and was calendered initially from both sides at 180 psi and then from both sides at 220 psi.

このシート作製において使用された原材料は以下のものであった:   The raw materials used in making this sheet were:

繊維:100%ユーカリがパルプとして使用され、Valley Beater labの叩解機を使用してSR値30(20℃で)まで叩解された。   Fiber: 100% eucalyptus was used as the pulp and was beaten to a SR value of 30 (at 20 ° C.) using a Valley Beater lab beater.

充填材:Specialty Minerals Inc.からの沈降炭酸カルシウム(ALBACAR(登録商標)LO PCC)、平均粒子サイズ2,3μm。シート中の充填材量は、20重量%および25重量%の2つのレベルに調整された。   Filler: Specialty Minerals Inc. Precipitated calcium carbonate (ALBACAAR® LO PCC), average particle size 2,3 μm. The amount of filler in the sheet was adjusted to two levels of 20% and 25% by weight.

PCC事前処理のために使用された膨潤させられた澱粉:カチオン性トウモロコシ澱粉。膨潤させられた澱粉は、水と乾燥カチオン性澱粉粉末を混合し、1%固体のスラリーを作製し、そしてその後これが、澱粉蒸解器中で軽度の混合下75℃まで加熱されることによって調製された。カチオン性膨潤させられた澱粉は、20%固体でPCCと膨潤させられた澱粉の5kg/紙tnを混合することによってPCC事前処理のために使用された。いくらかの充填材試料は膨潤させられた澱粉によって事前処理されたのみであり、そしていくらかは、膨潤させられた澱粉および共添加剤によって事前処理された。   Swelled starch used for PCC pretreatment: cationic corn starch. The swollen starch is prepared by mixing water and dry cationic starch powder to make a 1% solids slurry, which is then heated to 75 ° C under mild mixing in a starch digester. It was. Cationic swollen starch was used for PCC pretreatment by mixing 5 kg of PCC and swollen starch / paper tn at 20% solids. Some filler samples were only pretreated with swollen starch, and some were pretreated with swollen starch and co-additives.

膨潤させられた澱粉によるPCC事前処理のために使用された共添加剤:PCCの処理は、55℃の温度でPCCと膨潤させられた澱粉および共添加剤を混合することによって行われた。異なる添加順序および共添加剤量が使用された。それぞれの成分の混合時間は1分であった。全ての成分がPCCと混合された後、このブレンドは、一定低剪断混合下で70℃まで加熱された。
試験された共添加剤:アニオン性水酸化アルミニウム、天然ゴム、シリカ、ベントナイト、ポリビニルアルコール(PVA)、PVAm、バイオポリマーおよびいくつかのアニオン性ポリマー。
Co-additives used for PCC pretreatment with swollen starch: PCC treatment was done by mixing PCC with swollen starch and co-additives at a temperature of 55 ° C. Different order of addition and co-additive amounts were used. The mixing time for each component was 1 minute. After all ingredients were mixed with PCC, the blend was heated to 70 ° C. under constant low shear mixing.
Co-additives tested: anionic aluminum hydroxide, natural rubber, silica, bentonite, polyvinyl alcohol (PVA), PVAm, biopolymers and some anionic polymers.

内部澱粉:カチオン性トウモロコシ澱粉。乾燥澱粉粉末は水と混合され、0,5%固体のスラリーを取得し、これは、その後澱粉蒸解器中で低混合下95℃で蒸解された。蒸解されたカチオン性澱粉は、パルプ完成紙料にこれを混合することによって内部澱粉として8kg/紙tnで使用された。実施例の一つにおいて、蒸解されたカチオン性澱粉は、膨潤させられた澱粉の代わりにPCC事前処理のために5kg/tnで使用された。蒸解された澱粉の処理は、共添加剤有り、および無しで行われた。   Internal starch: cationic corn starch. The dried starch powder was mixed with water to obtain a 0.5% solids slurry, which was then cooked at 95 ° C. with low mixing in a starch digester. The cooked cationic starch was used at 8 kg / paper tn as the internal starch by mixing it with the pulp furnish. In one of the examples, cooked cationic starch was used at 5 kg / tn for PCC pretreatment instead of swollen starch. Processing of the digested starch was performed with and without co-additives.

保持改良剤:さらに0,2kg/紙tnのカチオン性ポリアクリルアミド(CPAM)が保持のために使用された。   Retention modifier: An additional 0.2 kg / paper tn of cationic polyacrylamide (CPAM) was used for retention.

(実施例11)
実施例10の方法に従った。
(Example 11)
The method of Example 10 was followed.

PCC、膨潤させられた澱粉および共添加剤の異なる添加順序が研究室規模において
試験された。PCC処理は、膨潤させられた澱粉を初めにPCCと、続いて共添加剤と混合するか、または共添加剤を初めにPCCと、続いて膨潤させられた澱粉と混合するかのいずれかによって行われた。
Different order of addition of PCC, swollen starch and co-additive was tested on a laboratory scale. PCC treatment is either by mixing the swollen starch first with PCC and then with the co-additive, or by mixing the co-additive first with PCC and then with the swollen starch. It was conducted.

表4に示される、研究室規模の結果は、同じ共添加剤および同じ化学物質の用量が使用されたときに、同様の強度増加が添加順序に依存せず達成され得ることを示す。理解され得るように、PCCが、初めに膨潤させられた澱粉によって処理されるか、または共添加剤によって処理されるかのいずれであるかに違いはない。

Figure 2015533954
The lab-scale results shown in Table 4 show that similar intensity increases can be achieved independent of the order of addition when the same co-additive and the same chemical dose are used. As can be appreciated, there is no difference whether PCC is treated with initially swollen starch or with a co-additive.
Figure 2015533954

PCC:沈降炭酸カルシウム、SST:カチオン性膨潤させられた澱粉   PCC: precipitated calcium carbonate, SST: cationic swollen starch

(実施例12)
実施例10の方法に従う。
(Example 12)
The method of Example 10 is followed.

表5は、どのようなPCC処理も施されていないベースライン条件と比較した時の、PCC充填材事前処理によって達成された引張強度の改善を示す。PCC充填材は、膨潤させられた澱粉のみによって事前処理されたか、または膨潤させられた澱粉および追加の共添加剤によって事前処理されたかのいずれかであった。比較は等しい灰分レベルで行われた。   Table 5 shows the improvement in tensile strength achieved by the PCC filler pretreatment as compared to baseline conditions without any PCC treatment. The PCC filler was either pretreated only with swollen starch or pretreated with swollen starch and additional co-additives. Comparisons were made at equal ash levels.

以前に記載された実施例10の技術が使用されたとき、膨潤させられた澱粉の処理のみは、充填材事前処理なしのベースラインと比較して引張強度において平均で9.2%の改善を与えた。膨潤させられた澱粉による充填材事前処理に共添加剤を導入することによって、強度の成果は、表5において示されるように、わずかな改善から二倍よりも大きな改善へと進歩した。

Figure 2015533954
When the previously described Example 10 technique was used, treatment of swollen starch only resulted in an average 9.2% improvement in tensile strength compared to baseline without filler pretreatment. Gave. By introducing the co-additive into the filler pretreatment with the swollen starch, the strength outcome has progressed from a slight improvement to a greater than double improvement, as shown in Table 5.
Figure 2015533954

PCC:沈降炭酸カルシウム、SST:カチオン性膨潤させられた澱粉   PCC: precipitated calcium carbonate, SST: cationic swollen starch

(実施例13)
実施例10の方法に従った。
(Example 13)
The method of Example 10 was followed.

PCC事前処理は、膨潤させられた澱粉の代わりに蒸解された澱粉によって行われてもよいが、蒸解された澱粉による強度の成果は、膨潤させられた澱粉を使用する強度の成果よりも顕著に低い。表6は、PCCが膨潤させられた澱粉のみによって処理された結果、および蒸解された澱粉のみによって処理された結果を示す。いずれの場合においても、5kg/tnの澱粉が使用された。膨潤させられた澱粉の処理は引張強度において13%の改善を与えたのに対して、蒸解された澱粉は等しい灰分レベルで3%の改善を与えた。   PCC pre-treatment may be performed with cooked starch instead of swollen starch, but the strength results with cooked starch are significantly greater than the strength results with swollen starch. Low. Table 6 shows the results of treating the PCC with only the swollen starch and the result of treating with the cooked starch only. In either case, 5 kg / tn starch was used. Treatment of the swollen starch gave a 13% improvement in tensile strength, whereas the cooked starch gave a 3% improvement at equal ash levels.

膨潤させられた澱粉の処理と同様に、蒸解された澱粉の充填材処理は、表6に示されるように、共添加剤を使用することによって改善され得る。用量に依存して、成果は蒸解された澱粉の処理のみと比較して2倍になり得る。

Figure 2015533954
Similar to the treatment of swollen starch, the processing of the cooked starch filler can be improved by using co-additives, as shown in Table 6. Depending on the dose, the outcome can be doubled compared to the digested starch treatment alone.
Figure 2015533954

PCC:沈降炭酸カルシウム   PCC: precipitated calcium carbonate

本明細書において引用された全ての特許および特許出願は、それぞれ個別の特許および特許出願が、本明細書において明確にそして個々に完全に説明されたかのように参照によって援用される。     All patents and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference as if each individual patent and patent application was clearly and individually described herein.

主張される発明は、様々な実施形態に関して記載されるが、当業者は、様々な変更、置換、省略および変化が、本発明の精神からはずれることなくなされ得ることを理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、その均等物を含め以下のクレームの範囲によって単に限定されることが意図される。   Although the claimed invention has been described in terms of various embodiments, those skilled in the art will recognize that various changes, substitutions, omissions and changes may be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, it is intended that the scope of the invention be limited only by the scope of the following claims, including equivalents thereof.

本発明の一つの局面は上記のパルプ完成紙料を含む紙製品である。
本発明は、たとえば、以下を提供する。
(項目1)
製紙における使用のための充填材懸濁液であって、
充填材粒子と、
イオン性澱粉と、
相補的イオン性共添加剤と、
を含む、充填材懸濁液。
(項目2)
前記充填材粒子が、粘土、滑石、合成シリケート、アルミノ珪酸ナトリウムマグネシウム、アルミノ珪酸ナトリウム、重質炭酸カルシウム(GCC)、白亜、沈降炭酸カルシウム(PCC)、重質硫酸カルシウム(GCS)、沈降硫酸カルシウム(PCS)、二酸化チタンおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される、項目1に記載の充填材懸濁液。
(項目3)
前記イオン性澱粉が原料澱粉である、項目1に記載の充填材懸濁液。
(項目4)
前記イオン性澱粉が膨潤させられたイオン性澱粉である、項目1に記載の充填材懸濁液。
(項目5)
前記イオン性澱粉が蒸解されたイオン性澱粉である、項目1に記載の充填材懸濁液。
(項目6)
前記イオン性澱粉がカチオン性である、項目1に記載の充填材懸濁液。
(項目7)
前記イオン性澱粉がアニオン性である、項目1に記載の充填材懸濁液。
(項目8)
前記イオン性澱粉が両性である、項目1に記載の充填材懸濁液。
(項目9)
前記イオン性澱粉が、トウモロコシ澱粉、米澱粉、ジャガイモ澱粉、キャッサバ澱粉、タピオカ澱粉、ワキシーコーン(waxy corn)澱粉、小麦澱粉、ソルガム澱粉およびワキシーソルガム(waxy sorghum)澱粉からなる群から選択される、項目1から8のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。
(項目10)
前記膨潤させられたイオン性澱粉が、原料澱粉のゲル点温度±10℃で該原料澱粉の水性懸濁液を加熱することによって形成される、項目4に記載の充填材懸濁液。
(項目11)
前記膨潤させられたイオン性澱粉が、前記澱粉のゲル点温度から該澱粉の該ゲル点温度+10℃までの温度範囲において該原料澱粉の水性懸濁液を加熱することによって形成される、項目4に記載の充填材懸濁液。
(項目12)
前記相補的イオン性共添加剤がアニオン性凝集剤である、項目1から6および8から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。
(項目13)
前記アニオン性凝集剤がアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとのコポリマーを含む、項目12に記載の充填材懸濁液。
(項目14)
前記相補的イオン性共添加剤が、NALCO61815、Nalco61816、Nalco61830、Fennosil(登録商標)ES210、Fennosil(登録商標)ES211、Telioform(登録商標)M305からなる群から選択される、項目13に記載の充填材懸濁液。
(項目15)
前記相補的イオン性共添加剤がアニオン性無機マイクロ粒子である、項目1から6および8から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。
(項目16)
前記アニオン性無機粒子が、ベントナイト、コロイド状シリカ、ホウ珪酸ナトリウム、水酸化アルミニウムまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される、項目15に記載の充填材懸濁液。
(項目17)
前記相補的イオン性共添加剤がナノセルロースである、項目1から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。
(項目18)
前記相補的イオン性共添加剤がポリビニルアルコールである、項目1から6および8から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。
(項目19)
前記相補的イオン性共添加剤がアニオン性PVAmまたは両性PVAmである、項目1から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。
(項目20)
前記相補的共添加剤がバイオポリマーである、項目1から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。
(項目21)
前記バイオポリマーが澱粉を基礎とする、項目20に記載の充填材懸濁液。
(項目22)
前記澱粉を基礎とするバイオポリマーがEcoSphere(登録商標)2202結合剤である、項目21に記載の充填材懸濁液。
(項目23)
前記相補的イオン性共添加剤がアニオン性ポリアクリルアミドまたはポリアクリル酸のナトリウム塩である、項目1から6および8から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。
(項目24)
前記相補的イオン性共添加剤が天然ポリマーである、項目1から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。
(項目25)
前記天然ポリマーが、カルボキシメチルセルロース、天然ゴム、大豆ポリマーまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される、項目24に記載の充填材懸濁液。
(項目26)
前記充填材粒子が沈降炭酸カルシウムである、項目1から25のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。
(項目27)
パルプ繊維と項目1から26のいずれか1項に記載の充填材懸濁液とを含む、パルプ完成紙料。
(項目28)
サイジング剤、乾燥強度剤、湿潤強度剤、保持改良剤およびその他の機能性化学物質(例えば、光学的増白剤、染料、変形剤、バイオサイド(bioside)およびこれらの組み合わせ)からなる群から選択される添加剤をさらに含む、項目27に記載のパルプ完成紙料。
(項目29)
項目27または項目28に記載のパルプ完成紙料を含む、紙製品。
One aspect of the present invention is a paper product comprising the above pulp furnish.
For example, the present invention provides the following.
(Item 1)
A filler suspension for use in papermaking comprising:
Filler particles;
Ionic starch,
A complementary ionic co-additive,
A filler suspension.
(Item 2)
The filler particles are clay, talc, synthetic silicate, sodium magnesium aluminosilicate, sodium aluminosilicate, heavy calcium carbonate (GCC), chalk, precipitated calcium carbonate (PCC), heavy calcium sulfate (GCS), precipitated calcium sulfate. Item 4. The filler suspension of item 1, selected from the group consisting of (PCS), titanium dioxide, and combinations thereof.
(Item 3)
Item 2. The filler suspension according to Item 1, wherein the ionic starch is a raw material starch.
(Item 4)
Item 2. The filler suspension according to Item 1, which is an ionic starch in which the ionic starch is swollen.
(Item 5)
Item 2. The filler suspension according to Item 1, wherein the ionic starch is a digested ionic starch.
(Item 6)
Item 2. The filler suspension according to Item 1, wherein the ionic starch is cationic.
(Item 7)
Item 2. The filler suspension according to Item 1, wherein the ionic starch is anionic.
(Item 8)
Item 2. The filler suspension according to Item 1, wherein the ionic starch is amphoteric.
(Item 9)
The ionic starch is selected from the group consisting of corn starch, rice starch, potato starch, cassava starch, tapioca starch, waxy corn starch, wheat starch, sorghum starch and waxy sorghum starch; Item 9. The filler suspension according to any one of items 1 to 8.
(Item 10)
Item 5. The filler suspension of item 4, wherein the swollen ionic starch is formed by heating an aqueous suspension of the raw starch at a gel point temperature of the raw starch of ± 10 ° C.
(Item 11)
Item 4 wherein the swollen ionic starch is formed by heating an aqueous suspension of the raw starch in a temperature range from the gel point temperature of the starch to the gel point temperature of the starch + 10 ° C. A filler suspension according to claim 1.
(Item 12)
12. Filler suspension according to any one of items 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is an anionic flocculant.
(Item 13)
Item 13. The filler suspension of item 12, wherein the anionic flocculant comprises a copolymer of acrylamide and sodium acrylate.
(Item 14)
14. Packing according to item 13, wherein the complementary ionic co-additive is selected from the group consisting of NALCO61815, Nalco61816, Nalco61830, Fennosil® ES210, Fennosil® ES211, Teleioform® M305 Material suspension.
(Item 15)
Item 12. The filler suspension of any one of items 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is an anionic inorganic microparticle.
(Item 16)
Item 16. The filler suspension according to Item 15, wherein the anionic inorganic particles are selected from the group consisting of bentonite, colloidal silica, sodium borosilicate, aluminum hydroxide, or a combination thereof.
(Item 17)
Item 12. The filler suspension of any one of items 1 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is nanocellulose.
(Item 18)
Item 12. The filler suspension of any one of items 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is polyvinyl alcohol.
(Item 19)
Item 12. A filler suspension according to any one of items 1 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is anionic PVAm or amphoteric PVAm.
(Item 20)
Item 12. The filler suspension of any one of items 1 to 11, wherein the complementary co-additive is a biopolymer.
(Item 21)
Item 21. Filler suspension according to item 20, wherein the biopolymer is based on starch.
(Item 22)
Item 22. The filler suspension of item 21, wherein the starch-based biopolymer is EcoSphere (R) 2202 binder.
(Item 23)
Item 12. The filler suspension of any one of items 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is an anionic polyacrylamide or a sodium salt of polyacrylic acid.
(Item 24)
Item 12. The filler suspension of any one of items 1 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is a natural polymer.
(Item 25)
25. A filler suspension according to item 24, wherein the natural polymer is selected from the group consisting of carboxymethylcellulose, natural rubber, soy polymer, or combinations thereof.
(Item 26)
26. A filler suspension according to any one of items 1 to 25, wherein the filler particles are precipitated calcium carbonate.
(Item 27)
27. A pulp furnish comprising pulp fibers and a filler suspension according to any one of items 1 to 26.
(Item 28)
Selected from the group consisting of sizing agents, dry strength agents, wet strength agents, retention modifiers and other functional chemicals (eg optical brighteners, dyes, deforming agents, biosides and combinations thereof) 28. A pulp furnish according to item 27, further comprising additives to be added.
(Item 29)
29. A paper product comprising the pulp furnish of item 27 or item 28.

Claims (29)

製紙における使用のための充填材懸濁液であって、
充填材粒子と、
イオン性澱粉と、
相補的イオン性共添加剤と、
を含む、充填材懸濁液。
A filler suspension for use in papermaking comprising:
Filler particles;
Ionic starch,
A complementary ionic co-additive,
A filler suspension.
前記充填材粒子が、粘土、滑石、合成シリケート、アルミノ珪酸ナトリウムマグネシウム、アルミノ珪酸ナトリウム、重質炭酸カルシウム(GCC)、白亜、沈降炭酸カルシウム(PCC)、重質硫酸カルシウム(GCS)、沈降硫酸カルシウム(PCS)、二酸化チタンおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の充填材懸濁液。   The filler particles are clay, talc, synthetic silicate, sodium magnesium aluminosilicate, sodium aluminosilicate, heavy calcium carbonate (GCC), chalk, precipitated calcium carbonate (PCC), heavy calcium sulfate (GCS), precipitated calcium sulfate. The filler suspension according to claim 1, selected from the group consisting of (PCS), titanium dioxide and combinations thereof. 前記イオン性澱粉が原料澱粉である、請求項1に記載の充填材懸濁液。   The filler suspension according to claim 1, wherein the ionic starch is a raw material starch. 前記イオン性澱粉が膨潤させられたイオン性澱粉である、請求項1に記載の充填材懸濁液。   The filler suspension according to claim 1, wherein the ionic starch is swelled ionic starch. 前記イオン性澱粉が蒸解されたイオン性澱粉である、請求項1に記載の充填材懸濁液。   The filler suspension according to claim 1, wherein the ionic starch is a digested ionic starch. 前記イオン性澱粉がカチオン性である、請求項1に記載の充填材懸濁液。   The filler suspension according to claim 1, wherein the ionic starch is cationic. 前記イオン性澱粉がアニオン性である、請求項1に記載の充填材懸濁液。   The filler suspension according to claim 1, wherein the ionic starch is anionic. 前記イオン性澱粉が両性である、請求項1に記載の充填材懸濁液。   The filler suspension according to claim 1, wherein the ionic starch is amphoteric. 前記イオン性澱粉が、トウモロコシ澱粉、米澱粉、ジャガイモ澱粉、キャッサバ澱粉、タピオカ澱粉、ワキシーコーン(waxy corn)澱粉、小麦澱粉、ソルガム澱粉およびワキシーソルガム(waxy sorghum)澱粉からなる群から選択される、請求項1から8のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。   The ionic starch is selected from the group consisting of corn starch, rice starch, potato starch, cassava starch, tapioca starch, waxy corn starch, wheat starch, sorghum starch and waxy sorghum starch; The filler suspension according to any one of claims 1 to 8. 前記膨潤させられたイオン性澱粉が、原料澱粉のゲル点温度±10℃で該原料澱粉の水性懸濁液を加熱することによって形成される、請求項4に記載の充填材懸濁液。   The filler suspension according to claim 4, wherein the swollen ionic starch is formed by heating an aqueous suspension of the raw starch at a gel point temperature of the raw starch of ± 10 ° C. 前記膨潤させられたイオン性澱粉が、前記澱粉のゲル点温度から該澱粉の該ゲル点温度+10℃までの温度範囲において該原料澱粉の水性懸濁液を加熱することによって形成される、請求項4に記載の充填材懸濁液。   The swollen ionic starch is formed by heating an aqueous suspension of the raw starch in a temperature range from the gel point temperature of the starch to the gel point temperature of the starch + 10 ° C. 4. Filler suspension according to 4. 前記相補的イオン性共添加剤がアニオン性凝集剤である、請求項1から6および8から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。   12. Filler suspension according to any one of claims 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is an anionic flocculant. 前記アニオン性凝集剤がアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとのコポリマーを含む、請求項12に記載の充填材懸濁液。   13. A filler suspension according to claim 12, wherein the anionic flocculant comprises a copolymer of acrylamide and sodium acrylate. 前記相補的イオン性共添加剤が、NALCO61815、Nalco61816、Nalco61830、Fennosil(登録商標)ES210、Fennosil(登録商標)ES211、Telioform(登録商標)M305からなる群から選択される、請求項13に記載の充填材懸濁液。   14. The complementary ionic co-additive is selected from the group consisting of NALCO61815, Nalco61816, Nalco61830, Fennosil (R) ES210, Fennosil (R) ES211, Telioform (R) M305. Filler suspension. 前記相補的イオン性共添加剤がアニオン性無機マイクロ粒子である、請求項1から6および8から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。   12. The filler suspension according to any one of claims 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is an anionic inorganic microparticle. 前記アニオン性無機粒子が、ベントナイト、コロイド状シリカ、ホウ珪酸ナトリウム、水酸化アルミニウムまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項15に記載の充填材懸濁液。   16. The filler suspension according to claim 15, wherein the anionic inorganic particles are selected from the group consisting of bentonite, colloidal silica, sodium borosilicate, aluminum hydroxide, or combinations thereof. 前記相補的イオン性共添加剤がナノセルロースである、請求項1から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。   The filler suspension according to any one of claims 1 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is nanocellulose. 前記相補的イオン性共添加剤がポリビニルアルコールである、請求項1から6および8から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。   12. Filler suspension according to any one of claims 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is polyvinyl alcohol. 前記相補的イオン性共添加剤がアニオン性PVAmまたは両性PVAmである、請求項1から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。   The filler suspension according to any one of claims 1 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is anionic PVAm or amphoteric PVAm. 前記相補的共添加剤がバイオポリマーである、請求項1から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。   12. The filler suspension according to any one of claims 1 to 11, wherein the complementary co-additive is a biopolymer. 前記バイオポリマーが澱粉を基礎とする、請求項20に記載の充填材懸濁液。   21. Filler suspension according to claim 20, wherein the biopolymer is based on starch. 前記澱粉を基礎とするバイオポリマーがEcoSphere(登録商標)2202結合剤である、請求項21に記載の充填材懸濁液。   The filler suspension according to claim 21, wherein the starch-based biopolymer is EcoSphere® 2202 binder. 前記相補的イオン性共添加剤がアニオン性ポリアクリルアミドまたはポリアクリル酸のナトリウム塩である、請求項1から6および8から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。   12. The filler suspension according to any one of claims 1 to 6 and 8 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is an anionic polyacrylamide or a sodium salt of polyacrylic acid. 前記相補的イオン性共添加剤が天然ポリマーである、請求項1から11のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。   The filler suspension according to any one of claims 1 to 11, wherein the complementary ionic co-additive is a natural polymer. 前記天然ポリマーが、カルボキシメチルセルロース、天然ゴム、大豆ポリマーまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項24に記載の充填材懸濁液。   25. The filler suspension according to claim 24, wherein the natural polymer is selected from the group consisting of carboxymethylcellulose, natural rubber, soy polymer, or combinations thereof. 前記充填材粒子が沈降炭酸カルシウムである、請求項1から25のいずれか1項に記載の充填材懸濁液。   26. A filler suspension according to any one of claims 1 to 25, wherein the filler particles are precipitated calcium carbonate. パルプ繊維と請求項1から26のいずれか1項に記載の充填材懸濁液とを含む、パルプ完成紙料。   A pulp furnish comprising pulp fibers and a filler suspension according to any one of claims 1 to 26. サイジング剤、乾燥強度剤、湿潤強度剤、保持改良剤およびその他の機能性化学物質(例えば、光学的増白剤、染料、変形剤、バイオサイド(bioside)およびこれらの組み合わせ)からなる群から選択される添加剤をさらに含む、請求項27に記載のパルプ完成紙料。   Selected from the group consisting of sizing agents, dry strength agents, wet strength agents, retention modifiers and other functional chemicals (eg optical brighteners, dyes, deforming agents, biosides and combinations thereof) 28. The pulp furnish of claim 27, further comprising an additive that is added. 請求項27または請求項28に記載のパルプ完成紙料を含む、紙製品。   A paper product comprising the pulp furnish of claim 27 or claim 28.
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