JP2018500479A

JP2018500479A - 板紙のサイジングの改善

Info

Publication number: JP2018500479A
Application number: JP2017534561A
Authority: JP
Inventors: ジェレミー・メイヤーズ
Original assignee: ウエストロック・エム・ダブリュー・ヴイ・エルエルシー
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2018-01-11
Also published as: CA2972263A1; US20160186381A1; WO2016106300A1; CN107109798A; US9689115B2; EP3237677A1; BR112017013822A2; MX2017008532A; MX364552B

Abstract

改良された内添サイジングを有する板紙パッキング用基材であって、分散ロジンサイズ（ＤＲＳ）とアルケニルコハク酸無水物サイズの組み合わせを使用してサイジング剤の使用量を減らしてエッジウィッキングを低減する。

Description

関連出願の参照
この出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１４年１２月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／０９６，９５６号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、特定の特性を改善または維持しながら、代わりの方法よりも少ないサイズジング剤を使用するサイジング剤の特定の組み合わせを用いて板紙を処理する方法に関する。

一実施形態では、板紙ウェブを提供し、この板紙ウェブに、第１用量の分散ロジンサイズ（ＤＲＳ）および第２用量のアルケニルコハク酸無水物の組み合わせを含む内添サイジング剤を適用するステップを含む、板紙ウェブを作る方法が開示されている。

別の実施形態では、乾燥重量基準で板紙１トン当たり２〜８ポンドの第１量の分散ロジンサイジング（ＤＲＳ）、および乾燥重量基準で板紙１トン当たり２〜５ポンドの第２量のアルケニルコハク酸無水物（ＡＳＡ）を含有する板紙が開示されている。

別の実施形態では、乾燥重量基準で板紙１トン当たり２〜８ポンドの第１量の分散ロジンサイジング（ＤＲＳ）と、乾燥重量基準で板紙１トン当たり２〜５ポンドの第２量のアルケニルコハク酸無水物（ＡＳＡ）を含む板紙が開示され、前記板紙のハーキュレスサイズテスト（ＨＳＴ）値が、乾燥重量基準で１トン当たり少なくとも１２ポンドの第３用量のＤＲＳを含み、ＡＳＡを実質的に含まない板紙のＨＳＴと少なくとも同じ程度である。

１．技術分野
本発明は、板紙に塗布された内添サイジング剤を有する板紙包装用の基材に関する。内添サイジング剤は、耐湿性を板紙に加え、一般的に板紙のエッジウィキングを低減する。エッジウィッキングは、液体がパッケージまたはカップの内部切断エッジを貫通してパッケージを弱くする、無菌液体パッケージングおよびカップストックにおける望ましくない現象である。

２．関連技術の説明
抄紙機システムは、典型的には、機械に供給されるパルプスラリーのｐＨに応じて、酸性またはアルカリ性に分類される。システムが酸性であるかアルカリ性であるかにかかわらず、板紙に耐液性を付与するために、完成紙料または機械上でどのサイジング剤が使用されるかが決定される。酸性システムの場合、分散ロジンサイジング（「ＤＲＳ」または「ロジン」）を使用することができる。アルカリ性システムでは、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）を使用することができるが、より多くのシステムはアルケニルコハク酸無水物（ＡＳＡ）を代わりに用いる。ＡＳＡは、酸性システムでも使用することができる。

サイジング剤がセルロース繊維に付着する能力は、サイジング剤の有効性において重要な要素である。ＡＳＡのセルロースサイジングメカニズムへの直接的な影響はロジンよりも優れており、ＡＫＤの使用に関連する特定のマイナスの特性はない。

サイジング剤をさらに添加することにより、耐液性（例えばエッジウィッキング）挙動は改善されるが、追加費用がかかる。

本発明の一般的な目的は、分散ロジンサイジング（ＤＲＳ）とアルケニルコハク酸無水物（ＡＳＡ）との組み合わせを酸性抄紙機システムに適用する二重サイジングプロセスを使用することである。本発明は、カップストック、無菌（液体パッケージ）およびゲーブルトップ型板紙グレードにおいて、満足のいくエッジウィック耐性、摩擦特性、およびポリマー接着を提供するための新規な方法を提供する。

板紙ウェブに内添サイジング剤を適用する方法を示す。ハーキュレスサイズテスト（ＨＳＴ）における様々な用量のサイジング剤の効果を示す。１時間の乳酸エッジウィック（ＬＡＥＷ）における様々な用量のサイジング剤の効果を示す。２４時間の乳酸エッジウィック（ＬＡＥＷ）における様々な用量のサイジング剤の効果を示す。過酸化物エッジウィック（ＰＥＷ）における様々な用量のサイジング剤の効果を示す。

図１は、抄紙機を使用して内添サイジングされた板紙ウェブ３１０を作製する例示的な方法を示す。エンドレスベルトの形態の成形ワイヤ１１０は、ヘッドボックス１２０に近接して回転するブレストロール１１５の上を通過する。ヘッドボックスは、かなり低い濃度（例えば、約０．５％の固形分）を有する繊維スラリーを水中に提供し、それは、移動する成形ワイヤ１１０の上を通過する。第１の距離２３０の間、スラリーから成形ワイヤ１１０を通って水が排出され、湿った繊維のウェブが形成される。距離２３０の間、スラリーは、その表面に遊離水があるため、まだ湿った外観を有していてもよい。ある時点で、排水が継続すると、遊離水が表面から消え、距離２３１にわたって、表面から水がなくなっても見えても水が排出し続けることがある。

最終的に、ウェブは、通常、圧力、真空、時には熱を加えながら、ウェブをさらに脱水するのに役立つプレスロール１３０のような１つ以上のプレス装置を通り、移送フェルトまたはプレスフェルトによって運ばれる。プレス後、比較的湿ったウェブ３００は、例えば乾燥機または乾燥セクション４０１，４０２，４０３を用いて乾燥されて、乾燥ウェブ（「生ストック」）３１０を生成し、その後、乾燥ウェブは、表面サイジングを塗布するサイズプレス４１０を通る。これまで説明したこれらの工程は、製紙技術において周知である。ゾーン２３０，２３１でウェブを湿らせると、サイジング剤のウェブへのより多くの浸透がもたらされる。しかし、これらのゾーンでは、サイジング剤の一部がウェブから排出される水の中に失われる可能性がある。ウェブが乾燥するにつれて、サイジング剤はウェブ中にまで浸透しない。したがって、内添サイジング剤（ＤＲＳ、ＡＫＤ、またはＡＳＡのような）の適用は、サイズプレス４１０では現実的ではない可能性があり、表面サイジングが水分の浸透に抵抗するので、その後でも実用的ではない。

一例として、ヘッドボックス１２０で、またはその前で、またはウェブが比較的濡れている場合ゾーン２３０または２３１で、またはサイズプレス４１０までの他の場所で、完成紙料に内添サイジング剤を加えることができる。内添サイジング剤は、ウェブに塗布される場合、カーテンコーター４４０によって液体のシートとして、またはスプレー４５０によって液滴として塗布することができる。サイジング剤は、サイズプレスの前に塗布することができるが、必ずしも「湿潤端」に塗布する必要はない。例えば、塗布は、プレスの後であってもよいし、トップ・フォーマーの後でもよい。

また、図２〜図５は、ハンドシートテストによって測定した様々な用量のサイジング剤の効果を示す。ＡＳＡ、ロジン、またはＡＳＡ／ロジンのハンドシートは、酸性の完成紙料を使用して作成されたが、ＡＫＤまたはＡＫＤ／ロジンのハンドシートは、中性の完成紙料を使用して作成された。完成紙料の違いを表１に示す。ハンドシートの結果は、抄紙機で達成される可能性のある結果をいくらか表すものと予想される。

図２は板紙のハーキュレスサイズ試験（ＨＳＴ）の結果を示し、より高い値がより良好な結果である。ロジン用量が１４ポンド／トンの場合、２５０のＨＳＴ値を有する「ロジン（１４）」ラインを除いて、ｘ軸は変化する薬剤の用量である。

ＡＳＡ単独では、用量が２ポンド／トンから４ポンド／トンに増加すると、ＨＳＴ値は約１００から約３００に増加した。

一定量７ポンド／トンのロジンとＡＳＡの組み合わせ（凡例ＡＳＡ／Ｒｏｓｉｎ（７））では、ＡＳＡの用量が２から４ポンド／トンに増加すると、ＨＳＴは約２００から約３７０の増加により幾分改善した。したがって、７ポンド／トンのロジンと３ポンドのＡＳＡ（１０ポンド／トンの合計）では、１４ポンド／トンのロジンによって得られる値と同等のＨＳＴ値が得られた。

ＡＫＤ単独では、用量が２ポンド／トンから３ポンド／トンに増加すると、ＨＳＴ値は約０から約８００に増加した。

ロジンと一定量２ポンド／トンのＡＫＤの組み合わせ（凡例ＡＫＤ（２）／Ｒｏｓｉｎ）は、ＡＫＤの用量が４ポンド／トンから６ポンド／トンに増加すると、ＨＳＴ値が約８０から約１２０まで増加した。
図３は、１時間の乳酸エッジウィック（ＬＡＥＷ）における様々な用量でのサイジング剤の効果を示し、より低い値がより良好な結果である。再び比較として、１４ポンド／トンのロジン用量では約５．８のＬＡＥＷ値を示した。

ＡＳＡ単独の場合、ＬＡＥＷはロジンのみの値よりも有意に良好であり、用量が２ポンド／トンから４ポンド／トンに増加すると、約１．８から約０．６に改善（減少）した。

ＡＳＡと一定量７ポンド／トンのロジンの組み合わせについては、ＬＡＥＷ値も良好であり、ＡＳＡの用量が２ポンド／トンから４ポンド／トンに増加すると、約２．１から１．８に低下した。したがって、２ポンド／トンのＡＳＡと７ポンド／トンのロジン（合計９ポンド／トン）でも１４ポンド／トンのロジンよりもはるかに良好なＬＡＥＷを示した。

ＡＫＤ単独では、２ポンド／トンの用量で８．５のＬＡＥＷ値は、ロジン値（１４ポンド／トン）ほど良好ではなかったが、ＡＫＤの用量が約３および４ポンド／トンに減少すると、約３からほぼゼロのＬＡＥＷ値が達成された。

ロジンと一定量２ポンド／トンのＡＫＤのとの組み合わせについては、ロジンの用量が４〜６ポンド／トンに変化すると、ＬＡＷ値は、約６．４から約７に変化した。

図４は、２４時間の乳酸エッジウィック（２４−ＬＡＥＷ）における様々な用量でのサイジング剤の効果を示し、より低い値がより良好な結果である。比較として、１４ポンド／トンのロジン用量では、約１１のＬＡＥＷ値を示した。

ＡＳＡ単独については、２４−ＬＡＷはロジンのみの値よりも有意に良好であり、用量が２ポンド／トンから４ポンド／トンに増加すると、約６から約３．５に改善（減少）した。

ＡＳＡと一定量７ポンド／トンのロジンの組み合わせについては、２４−ＬＡＥＷ値は良好であり、ＡＳＡの用量が２ポンド／トンから４ポンド／トンに増加すると、２４−ＬＡＥＷ値は約５．５から５に減少した。したがって、２ポンド／トンのＡＳＡと７ポンドのロジン（合計９トン）は、１４ポンド／トンのロジンよりもはるかに良好な２４−ＬＡＥＷを示した。

ＡＫＤ単独では、用量が２ポンド／トンから４ポンド／トンに増加すると、２４−ＬＡＥＷ値は９から２．５に低下（改善）した。

ロジンと一定量の２ポンド／トンのＡＫＤの組み合わせでは、ロジン用量が４から６ポンド／トンで２４−ＬＡＥＷ値は約９であった。

図５は、過酸化物エッジウィック（ＰＥＷ）における様々な用量でのサイジング剤の効果を示す。図５は、過酸化物エッジウィック（ＰＥＷ）における様々な用量でのサイジング剤の効果を示し、より低い値がより良好な結果である。比較として、１４ポンド／トンのロジン用量では、約９．５のＰＥＷ値を示した。

ＡＳＡ単独の場合、ＰＥＷはロジンのみの値よりも有意に良好であり、用量が２ポンド／トンから４ポンド／トンに増加すると、約５．２から約１．７に改善（減少）した。

ＡＳＡと一定量７ポンド／トンのロジンの組み合わせについては、ＰＥＷ値も良好であり、ＡＳＡの用量が２ポンド／トンから４ポンド／トンに増加すると、約３．７から１．４に低下した。したがって、３ポンド／トンのＡＳＡと７ポンド／トンのロジン（合計１０ポンド／トン）でも１４ポンド／トンのロジンよりもはるかに良好なＰＥＷ値を示した。

このように、板紙を内添サイジングするためにロジンとＡＳＡを組み合わせて使用することにより、ロジンのみで必要とされるサイズジング剤全体量よりも少ない量で、同等かそれ以上の板紙特性が得られた。分散ロジンサイズのみを使用する場合と比較して、本発明の方法はサイジング剤が少なくて済むため、より経済的である。特定の用量が図２〜図５に示されているが、ロジンとＡＳＡとの組み合わせの利点は、例示データによって表される値に必ずしも限定されず、他の用量にも及ぶ可能性がある。

より少ないサイジング剤を使用することに加えて、特定の他の利点が実現され得る。ＡＳＡは、加水分解し、機械表面上に蓄積し得る粘着性物質を形成する傾向がある。ＡＳＡのみを使用する場合と比較して、ロジンと一緒にＡＳＡを使用することにより、本発明の方法は、抄紙機表面上への加水分解物の蓄積を少なくする。

ＡＫＤと比較して、本発明の方法は、摩擦係数に及ぼす影響が小さいことが判明している。ＡＫＤそれ自体は摩擦係数を減少させることができ、板紙を「滑りやすい」ものにすることあり、これは望ましくない。ＡＳＡを使用しても、この有害な影響はない。また、ＡＫＤと比較して、本発明の方法は、特に適用されるポリマーがポリ乳酸またはポリプロピレンである場合、より良好なポリマー接着性を提供する。

分散されたロジンサイズのみを使用する場合と比較して、本発明の方法は、湿ったウェブ内に水がより少なく保持されるため、乾燥の必要性がより少ないと予想される。
最後に、ロジンとのＡＳＡの使用は、ミョウバン媒染剤と反応する浸透剤に対してロジン単独よりも多くの抵抗性を提供する。

上記の開示が与えられると、多くの他の特徴、修正または改良が当業者に明らかになるであろう。したがって、そのような特徴、修正または改良は、本発明の一部とみなされ、その範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定される。

本発明の好ましい実施形態について説明し例示したが、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、本発明の実施形態および実施形態に対する多くの変更を行うことができることは明らかである。したがって、本発明は、本明細書に開示された（または開示から明らかな）特定の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることを理解されたい。

１１０成形ワイヤ
１１５ブレストロール
１２０ヘッドボックス
１３０プレスロール
２３０，２３１ゾーン
３００湿ったウェブ
３１０板紙ウェブ
４０１，４０２，４０３乾燥セクション
４１０サイズプレス
４４０カーテンコーター
４５０スプレー

Claims

板紙ウェブを製造する方法であって、
板紙ウェブを提供するステップと、
第１用量の分散ロジンサイズ（ＤＲＳ）と第２用量のアルケニルコハク酸無水物（ＡＳＡ）との組み合わせを含む内添サイジング剤を前記板紙ウェブに塗布するステップと、
を備える方法。
前記第２用量が前記第１用量よりも少ない、請求項１に記載の方法。
前記第２用量が、乾燥重量基準で板紙ウェブ１トン当たり２〜５ポンドのＡＳＡの範囲であり、前記第１用量が、乾燥重量基準で板紙ウェブ１トン当たり約２〜８ポンドのＤＲＳの範囲である、請求項２に記載の方法。
前記第１用量が、乾燥重量基準で板紙ウェブ１トン当たり約６〜８ポンドのＤＲＳの範囲である、請求項３に記載の方法。
請求項３に記載の方法によって製造された板紙。
乾燥重量基準で板紙１トン当たり２〜８ポンドの第１量の分散ロジンサイジング（ＤＲＳ）と、
乾燥重量基準で板紙１トン当たり２〜５ポンドの第２量のアルケニルコハク酸無水物（ＡＳＡ）と、
を含む板紙。
前記第１量が、乾燥重量基準で板紙１トン当たり６〜８ポンドのＤＲＳである、請求項６に記載の板紙。
１時間の乳酸エッジウィックテストが約２未満の値を有する、請求項６に記載の板紙。
１時間の乳酸エッジウィックテストが約１未満の値を有する、請求項８に記載の板紙。
２４時間の乳酸エッジウィックテストが約６未満の値を有する、請求項６に記載の板紙。
２４時間の乳酸エッジウィックテストが約５未満の値を有する、請求項１０に記載の板紙。
過酸化物エッジウィックテストが約６未満の値を有する、請求項６に記載の板紙。
過酸化物エッジウィックテストが約２未満の値を有する、請求項１２に記載の板紙。
１時間の乳酸エッジウィックテストが約１未満の値を有し、２４時間の乳酸エッジウィックテストが約５未満の値を有し、過酸化物エッジウィックテストが約２未満の値を有する、請求項６に記載の板紙。
乾燥重量基準で板紙１トン当たり２〜８ポンドの第１量の分散ロジンサイジング（ＤＲＳ）と、
乾燥重量基準で板紙１トン当たり２〜５ポンドの第２量のアルケニルコハク酸無水物（ＡＳＡ）と、
を含む板紙であって、
前記板紙のハーキュレスサイズテスト（ＨＳＴ）値は、乾燥重量基準で板紙１トン当たり少なくとも１２ポンドの第３量のＤＲＳを含み、ＡＳＡを実質的に含まない板紙のＨＳＴ値と少なくとも同じ大きさである、板紙。
前記第１量は、乾燥重量基準で板紙１トン当たり６〜８ポンドのＤＲＳである、請求項１５に記載の板紙。
前記第２量は、乾燥重量基準で板紙１トン当たり３〜４ポンドのＡＳＡであり、前記第３量は、乾燥重量基準で板紙１トン当たり１３〜１４ポンドのＤＲＳである、請求項１５に記載の板紙。
１時間の乳酸エッジウィックテストが約１未満の値を有する、請求項１５に記載の板紙。
２４時間の乳酸エッジウィックテストが約５未満の値を有する、請求項１５に記載の板紙。
過酸化物エッジウィックテストが約２未満の値を有する、請求項１５に記載の板紙。