JP2016538429A - 製紙プロセスにおける保持、湿潤強度および乾燥強度を増加させるための、ナノ結晶セルロースおよびポリマーグラフトナノ結晶セルロースの使用 - Google Patents
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Abstract
Description
酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸アンモニウム、メチルアクリレート、アクリルアミド、アクリロニトリル、N,N−ジメチルアクリルアミド、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン−1−スルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン−1−スルホン酸ナトリウム、3−アクリルアミドプロピル−トリメチル−アンモニウムクロリド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、2−(ジメチルアミノ)エチルアクリレート、2−(アクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアミニウムクロリド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロリド四級塩、2−(アクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアミニウムメチルスルフェート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、2−(メタクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアミニウムクロリド、3−(ジメチルアミノ)プロピルメタクリルアミド、2−(メタクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアミニウムメチルスルフェート、メタクリル酸、無水メタクリル酸、メチルメタクリレート、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、3−メタクリルアミドプロピル−トリメチル−アンモニウムクロリド、ヘキサデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、ドコシルアクリレート、n−ビニルピロリドン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、エピクロルヒドリン、n−ビニルホルムアミド、n−ビニルアセトアミド、2−ヒドロキシエチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、3−(アリルオキシ)−2−ヒドロキシプロパン−1−スルホネート、2−(アリルオキシ)エタノール、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、2,3−エポキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン、ビニルスルホン酸ナトリウム塩、4−スチレンスルホン酸ナトリウム、カプロラクタムおよびそれらの任意の組合せからなるリストから選択される、1種以上のモノマーで構成される。
− 浄化における固体液体分離、溶解空気浮上法、誘導空気浮上法、脱水、および原水処理を含む、産業廃水処理、
− 油分離用途、濾過助剤、金属除去。
− 製造プロセス改善、微細粒子保持および脱水、コーティングおよび表面処理、機能性添加剤を含む、紙、ボール紙、ティッシュ、およびパルプ製造
− 炭酸カルシウム阻害剤、リン酸カルシウム阻害剤、リン酸亜鉛安定剤、鉄および/または沈泥分散剤、バイオ分散剤、シリカスケール阻害剤、他の種(例えばフッ化カルシウム、硫酸カルシウム等)のスケール阻害剤、腐食およびスケール二重阻害剤を含む、冷却水処理
− 掘削流体およびその作業、セメントおよびセメンティング作業、仕上げ流体およびその作業、刺激流体(酸性化および破砕)およびその作業、水適合性化学およびその用途、さらに石油増進回収法(EOR)化学およびその作業を含む、油井処理流体およびその用途
− 洗浄水の硬度の低減、硬水膜蓄積の防止、金属用品の腐食の阻害、用品からの汚物除去、汚物再堆積の防止を含む、工業用品洗浄用途
− 洗浄水の硬度の低減、硬水膜蓄積の防止、布地の硬水堆積物の防止、布地の脱水、布地からの汚物遊離、布地への汚物蓄積の防止、洗浄中の汚物再堆積の防止、布地の色の保持、洗浄中の色移りの防止、布地への柔軟剤の送達、布地への抗菌剤の送達、布地への香料の送達を含む、業務用ランドリー用途
− 清浄化/処理中の金属機器の腐食の阻害を含む、ヘルスケア用途
− 採鉱または鉱物基材の輸送、任意の鉱物選鉱プロセスまたは関連した廃棄物処理プロセスにおいて適用されるプロセス添加剤を含む、採鉱および鉱物処理。採鉱および鉱物処理は、これらに限定されないが、アルミナ、石炭、銅、貴金属および砂礫を含む。対象となる用途は、これらに限定されないが、固体液体分離、浮上法、スケール管理、粉塵管理、金属除去および結晶成長調整剤を含む。
− 強度改善のための結合剤、スリップおよびインベストメント鋳造、触媒産業(鋳型)、耐火物、磨耗および研磨、消泡、印刷(インクジェット/オフセット)、排出助剤を含む、シリカ材料およびプロセス用途。
− 米国特許出願第13/416,272号および米国特許出願第13/730,087号、米国特許出願公開第2005/0025659号、米国特許出願公開第2011/0250341号、米国特許出願公開第2013/0146099号、米国特許出願公開第2013/0146102号、米国特許出願公開第2013/0146425号、米国特許出願公開第2013/0139856号、ならびに/または米国特許第2,202,601号、米国特許第2,178,139号、米国特許第8,465,623号、米国特許第4,783,314号、米国特許第4,992,380号、米国特許第5,171,450号、米国特許第6,486,216号、米国特許第6,361,653号、米国特許第5,840,158号、米国特許第6,361,652号、米国特許第6,372,805号、米国特許第4,753,710号、米国特許第4,913,775号、米国特許第4,388,150号、米国特許第4,385,961号、米国特許第5,182,062号、米国特許第5,098,520号、米国特許第7,829,738号、米国特許第8,262,858号、米国特許第8,012,758号、米国特許第8,288,835号、米国特許第8,021,518号、米国特許第8,298,439号、米国特許第8,067,629号、米国特許第8,298,508号、米国特許第8,066,847号、米国特許第8,298,439号、米国特許第8,071,667号、米国特許第8,302,778号、米国特許第8,088,213号、米国特許第8,366,877号、米国特許第8,101,045号、米国特許第8,382,950号、米国特許第8,092,618号、米国特許第8,440,052号、米国特許第8,097,687号、米国特許第8,444,812号、米国特許第8,092,649号、米国特許第8,465,623号、米国特許第8,082,649号、米国特許第8,101,045号、米国特許第8,123,042号、米国特許第8,242,287号、米国特許第8,246,780号、米国特許第8,247,593号、米国特許第8,247,597号、米国特許第8,258,208号、および/もしくは米国特許第8,262,852号の1つ以上に記載されている任意の商業プロセス。
成長起点手法に従って、いくつかのNCC−ポリマーを作製した。四口の1.5L反応器に、a)金属シャフトおよび円錐状撹拌器に接続されたオーバーヘッド機械式撹拌器、b)窒素注入およびスパージ管、c)還流冷却器を備えたクライゼンアダプター、d)テフロンコネクタを通して挿入された温度プローブ(RTD)を装着し、温度をAthenaにより制御した。反応器に、562.5mLのpH調節されたNCC(1.14×10−6モル、2.81g、pH=2)分散液を添加し、N2で30分間パージし、次いで、硝酸セリウムアンモニウム(CAN、1.12×10−3モル、6.17g)を、N2下、室温で15分間NCC骨格と反応させた。反応器を70℃に設定し、次いで、52.41gのアクリルアミド(7.38×10−1モル)、17.08gのアクリル酸(3.16×10−1モル)および水(84.67g)を、42℃で反応器に添加した。反応混合物を70℃に加熱し、6時間70℃に維持した。45分の時点で、160ppmの次亜リン酸ナトリウムを添加した。反応アリコート(500〜1000ppmのヒドロキノンでクエンチした)のHNMR分析により反応を監視すると、6時間で92%変換に達した(表2)。残留モノマーを使い切るために、過硫酸カリウム(KPS、500μモル)およびメタ重亜硫酸ナトリウム(SBS、3500μモル)を使用してその後の改質を行った。反応の間中、窒素スパージを維持した。ポリマーの最終pHをNaOHで3.5に調節し、塗布試験に供した。全ての試料を、残留アクリルアミドおよびアクリル酸分析に供した。結果を表1に示す。
この実験では、従来のポリアクリルアミド系乾燥強度付与剤N−1044と比較して、シート乾燥強度を増加させるNCCおよびNCC−ポリマーの能力を対比させた。この実施例において使用されたNCC−ポリマーは、表1に列挙される6653−145である。完成紙料は、60%の広葉樹および20%の針葉樹および20%の充填剤としての沈降炭酸カルシウム(PCC)を含有していた。18lb/トンのカチオン性スターチStalok 310を、従来の乾燥強度付与剤として添加し、カチオン性スターチの後に、様々な用量のNCC、NCC−ポリマーおよびN−1044を添加した。保持助剤として、1lb/トンのN−61067を添加した。Noble & Wood手抄紙鋳型を使用して手抄紙を作製するために、処理された完成紙料を使用した。静的プレスを使用して紙を圧縮し、それを約105℃のドラム乾燥機に1度通過させることにより乾燥させた。得られた手抄紙を、23℃および50%相対湿度で少なくとも12時間平衡化させてから試験した。それぞれの条件に対して5つの複製手抄紙を作製し、平均値を報告した。
紙の表面強度を増加させるNCCおよびNCC−ポリマーの能力を測定するために、実験室内実験を行った。所望の化学を含む溶液を用いたドローダウン法を使用して、16%の灰を含有し、サイズプレスに通過されていない原紙をコーティングした。コーティングの前および後の紙の質量を使用して、特定の化学物質用量を決定した。約95℃のドラム乾燥機に1度通過させることにより紙を乾燥させ、23℃および50%相対湿度で少なくとも12時間平衡化させてから試験した。
1.AA/AMコポリマーおよびNCCのブレンド
2.AA/AMコポリマー
3.NCC−ポリマー
4.NCC
Claims (11)
- 製紙プロセスにおいて使用される紙基材を改善する方法であって、
NCC−ポリマーを用意するステップであって、前記NCC−ポリマーは、モノマー単位のポリマー鎖を含み、前記ポリマー鎖は、前記ポリマー鎖のアクリルアミドモノマー単位によりNCCコアに結合しており、前記ポリマー鎖は、複数のアクリルアミドおよびアクリル酸モノマー単位を含むステップと、
製紙プロセスにおいて、前記NCC−ポリマーを紙基材に添加するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記NCC−ポリマーが、製紙プロセスのドライエンドの間に前記紙基材に添加されることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記NCC−ポリマーが、製紙プロセスのウェットエンドの間に前記紙基材に添加されることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記ポリマー鎖が、
酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸アンモニウム、メチルアクリレート、アクリルアミド、アクリロニトリル、N,N−ジメチルアクリルアミド、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン−1−スルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン−1−スルホン酸ナトリウム、3−アクリルアミドプロピル−トリメチル−アンモニウムクロリド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、2−(ジメチルアミノ)エチルアクリレート、2−(アクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアミニウムクロリド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロリド四級塩、2−(アクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアミニウムメチルスルフェート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、2−(メタクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアミニウムクロリド、3−(ジメチルアミノ)プロピルメタクリルアミド、2−(メタクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアミニウムメチルスルフェート、メタクリル酸、無水メタクリル酸、メチルメタクリレート、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、3−メタクリルアミドプロピル−トリメチル−アンモニウムクロリド、ヘキサデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、ドコシルアクリレート、n−ビニルピロリドン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、エピクロルヒドリン、n−ビニルホルムアミド、n−ビニルアセトアミド、2−ヒドロキシエチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、3−(アリルオキシ)−2−ヒドロキシプロパン−1−スルホネート、2−(アリルオキシ)エタノール、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、2,3−エポキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン、ビニルスルホン酸ナトリウム塩、4−スチレンスルホン酸ナトリウム、カプロラクタムおよびそれらの任意の組合せ
からなるリストから選択される、1種以上のモノマーをさらに含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記NCC−ポリマーが、ポリマー鎖により少なくとも部分的に連結した少なくとも2つのNCCコアを有するグラフトポリマーであることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記NCC−ポリマーが、NCCコアから延在する第1のポリマー鎖、および前記第1のポリマー鎖からそれた少なくとも1つの分岐を有する分岐ポリマーであることを特徴とする方法。
- 請求項6に記載の方法であって、少なくとも1つの分岐が、前記第1のポリマー鎖とは異なるモノマーの選択肢から構築され、前記異なる選択肢は、モノマーの種類、モノマーの比、またはその両方において異なることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記NCCポリマーが、前記紙基材の湿潤強度を増加させることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記NCCポリマーが、前記紙基材からの液体媒体の排出中の固形物保持を増加させることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記NCCポリマーが、前記紙基材の乾燥強度を増加させることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記NCCポリマーが、前記紙基材の湿紙強度を増加させることを特徴とする方法。
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