JP2019515149A - 製紙プロセスにおけるサイジングを向上させるための方法及び組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで図1を参照すると、典型的な製紙プロセス(10)のウェットエンド及び抄紙機の概略図が示されている。製紙プロセス及び装置、化学物質及びプロセスプロトコルは、当業者に周知である。いくつかのプロセスは、本発明の新規の概念に影響を及ぼすことなく、ステップ及び順序が異なる場合がある。図1の概略図は、例証及び参照の目的のために示されており、本明細書における本発明の範囲を示された特定の構成に限定するものとして見なすべきではない。
本開示は、製紙プロセスにおけるサイジング方法を提供する。少なくともいくつかの実施形態では、この方法は、乳化サイズ剤及びサイズ剤エンハンサーを別々に調製することと、乳化サイズ剤及びサイズ剤エンハンサーを製紙プロセスの繊維完成紙料に添加することと、を含む。少なくともいくつかの実施形態では、乳化サイズ剤は、サイズ剤エンハンサーとは別個に、またはそれと同時に、繊維完成紙料に添加される。
少なくともいくつかの実施形態では、サイズ剤は、ASA、AKD、またはそれらの混合物であり、いくつかの実施形態では、サイズ剤は、ASAである。好適なASA化合物の例としては、C16系以上のアルケニルコハク酸無水物及びそれらのブレンドを挙げることができる。いくつかの実施形態では、適切なASA化合物としては、C18系アルケニルコハク酸無水物、C16/C18系アルケニルコハク酸無水物ブレンド、及びC16系アルケニルコハク酸無水物が挙げられるが、これらに限定されない。さらなるサイズ剤の例としては、ロジン及びフルオロポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。本発明のサイズ剤は、米国特許第8,852,400号、同第8,709,207号、及び同第8,840,759号、ならびに米国特許出願公開第2015/0020988号及び同第2014/0336314号に開示、記載、及び請求されたものからさらに選択することができる。
これら及び他の実施形態では、乳化剤は、少なくとも1つの第1級及び/または第2級アミン含有モノマー(アミン含有ポリマーとも呼ばれる)を含むポリマーであり得る。少なくともいくつかの実施形態では、ポリマーは、DAA(DAAホモポリマーもしくは本質的にDAAホモポリマー)、DAAのコポリマー、または少なくとも部分的にDAAを含む任意のポリマーからなるか、あるいは本質的にそれからなるアミン含有ポリマーであり得る。ある特定の実施形態では、アミン含有ポリマーは、DAA/AcAmコポリマーである。さらに他の実施形態では、アミン含有ポリマーは、DAAホモポリマーとDAA/AcAmコポリマーとの混合物である。
乳化サイズ剤の調製において、本明細書で開示されるようなサイズ剤は、本明細書に開示されるアミン含有ポリマーを含む乳化剤で乳化される。これら及び他の実施形態では、乳化剤ポリマーの濃度は、例えば、用いられる特定のサイジング組成物、関与する特定のパルプ、特定の操作条件、企図される紙の最終用途等に応じて変化し得る。
「サイジングエンハンサー」とも呼ばれるサイズ剤エンハンサーは、少なくとも1つの第1級及び/または第2級アミン含有モノマー(アミン含有ポリマー)を含むポリマーを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーは、DAAとAcAmとのコポリマーである。サイズ剤エンハンサーのさらなる例としては、DAAと、少なくとも1%のAcAm、メタクリルアミド、またはそれらの混合物とのコポリマー、ジメチルアミノエチルメタクリレート−塩化メチル4級ポリマー、グリオキサール化ポリアクリルアミド、炭水化物水性分散液、及びそれらの任意の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、本開示のサイズ剤エンハンサーは、米国特許第8,852,400号、同第8,709,207号、及び同第8,840,759号、ならびに米国特許出願公開第2015/0020988号及び同第2014/0336314号に開示、記載、及び請求される乳化剤のうちの1種以上であり得る。
ある特定の実施形態では、本開示の乳化サイズ剤及びサイズ剤エンハンサーは、本質的にカチオン性であるか、または1つ以上のカチオンもしくは他の正に荷電した部分を生成するように、イオン化または解離することができる1種以上の材料と組み合わせて任意に使用することができる。かかるカチオン性薬剤は、紙のサイジング組成物の保持を助けるための手段として有用であることが見出されており、当業者は、これらを保持剤、補助剤、パッケージ等として一般に参照する。サイジングプロセスにおいてカチオン性薬剤として用いることができる材料には、例えばミョウバン、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、長鎖脂肪アミン、アルミン酸ナトリウム、置換ポリアクリルアミド、硫酸第二クロム、カチオン性熱硬化性樹脂、及びポリアミドポリマーがある。適切なカチオン性薬剤の例としては、第1級、第2級、第3級、または第4級アミンデンプン誘導体、及び他の窒素置換デンプン誘導体を含むカチオン性デンプン誘導体が挙げられる。かかる誘導体は、トウモロコシ、タピオカ、ジャガイモ、モチトウモロコシ、小麦、及び米を含むすべての種類のデンプンから調製されてもよい。さらに、それらはそれら本来の顆粒形態であってもよく、またはそれらはα化された冷水可溶性産物に変換されてもよく、かつ/または液体形態で用いられてもよい。
乳化サイズ剤及びサイズ剤エンハンサーとの組み合わせは、製紙プロセスにおいて化学添加剤を添加する従来の方法により、繊維完成紙料またはストック流に注入または投与することができる。製紙プロセスに投与され得る乳化サイズ剤及びサイズ剤エンハンサーの量及び比率は、例えば、用いられる特定のサイジング組成物、関与する特定のパルプ、特定の操作条件、企図される紙の最終用途等に応じて変化し得る。
Claims (23)
- 製紙プロセスによって製造された紙をサイジングする方法であって、
前記製紙プロセスのヘッドボックスにおいて、またはその前に、サイジングエンハンサーを製紙プロセスの繊維完成紙料に添加することであって、前記サイジングエンハンサーが、少なくとも1つの第1級または第2級アミン含有モノマーを含むポリマーを含む、添加することと、
乳化サイズ剤を前記繊維完成紙料に添加することであって、前記乳化サイズ剤が、前記ヘッドボックスにおいて、またはその前に添加され、
前記サイジングエンハンサーの後に、前記乳化サイズ剤が、前記製紙プロセスにおけるスクリーニングの前もしくは後に添加されるか、
前記サイジングエンハンサーの前に、前記乳化サイズ剤が、スクリーニングの前もしくは後に添加され、前記サイズ剤が、スクリーニング後に添加されるか、または
前記サイジングエンハンサーの前、後、もしくはそれと同時に、前記サイジングエンハンサー及び前記乳化サイズ剤の両方が、スクリーニング後に添加される、添加することと、
製紙プロセスに従って前記繊維完成紙料から紙製品を作製することと、を含み、
前記乳化サイズ剤及びサイジングエンハンサーが、前記紙製品をサイジングするのに十分な量で添加される、方法。 - 前記サイジングエンハンサーの前記ポリマーが、ジアリルアミンとアクリルアミドとのコポリマーである、請求項1に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤が、低濃度ストック完成紙料に添加される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記サイジングエンハンサーが、前記製紙プロセスにおけるスクリーニングの前に、前記低濃度ストック完成紙料に添加される、請求項3に記載の方法。
- 前記サイジングエンハンサーが、前記製紙プロセスにおけるスクリーニングの後に添加される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤及び前記サイジングエンハンサーが、前記製紙プロセスにおけるスクリーニングの後に、前記低濃度ストック完成紙料に同時に、または連続して添加される、請求項3に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤及び前記サイジングエンハンサーが、共通の導管または別個の導管を介して同時に添加される、請求項6に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤が、少なくとも1つの第1級または第2級アミン含有モノマーを含む乳化剤ポリマーで乳化された、アルキルケテンダイマー、アルケニルコハク酸無水物、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるサイズ剤を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤が、水中油型エマルジョンを含み、前記水中油型エマルジョンが、1〜60mol%の少なくとも1つのアミン含有ビニルまたはアリルモノマーを含む乳化剤ポリマーで乳化されたアルケニルコハク酸無水物を含み、前記乳化剤ポリマーの残部が、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルメチルアセトアミド、N−ビニルピロリドン、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、N−t−ブチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ビニルアセテート、ビニルアルコール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される非イオン性モノマーを含み、前記乳化サイズ剤が、約0.01〜約10ミクロンの範囲のエマルジョン粒径を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤が、少なくとも1つの第1級または第2級アミン含有モノマーを含む乳化剤ポリマーで乳化された、アルキルケテンダイマー、アルケニルコハク酸無水物、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるサイズ剤を含み、前記サイジングエンハンサーの前記ポリマーが、ジアリルアミンモノマーを含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記サイジングエンハンサーの前記ポリマーが、ジアリルアミンと、少なくとも1%のアクリルアミド、メタクリルアミド、及びそれらの任意の組み合わせとのコポリマー、ジメチルアミノエチルメタクリレート−塩化メチル4級ポリマー、グリオキサール化ポリアクリルアミド、炭水化物水性分散液、ならびにそれらの任意の組み合わせを含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤が、0.01重量%〜40重量%の前記サイズ剤、及び任意に、0.001重量%〜20重量%の前記乳化剤ポリマーを含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤が、8〜12重量%の前記サイズ剤、及び1〜5重量%の前記乳化剤ポリマーを含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤が、乾燥繊維1トンあたり0.5ポンド〜20ポンドの前記乳化サイズ剤の投与量率で添加される、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤の前記乳化剤ポリマーが、約1〜約60%の範囲のモルパーセントのジアリルアミンを有する、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤が、0.01重量%〜40重量%のアルケニルコハク酸無水物、及び0.001重量%〜20重量%の乳化剤ポリマーを含む、請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記サイジングエンハンサーが、乾燥繊維1トンあたり0.5ポンド〜35ポンドの前記サイジングエンハンサーの投与量率で添加される、請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記サイジングエンハンサーが、1〜60mol%の少なくとも1つのアミン含有ビニルまたはアリルモノマーを含むポリマーを含み、前記ポリマーの残部が、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルメチルアセトアミド、N−ビニルピロリドン、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、N−t−ブチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ビニルアセテート、ビニルアルコール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される非イオン性モノマーを含む、請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法。
- カチオン性薬剤を前記製紙プロセスに添加することをさらに含み、前記カチオン性薬剤が、ミョウバン、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、長鎖脂肪アミン、アルミン酸ナトリウム、置換ポリアクリルアミド、硫酸第二クロム、動物性にかわ、カチオン性熱硬化性樹脂、ポリアミドポリマー、アミン含有デンプン誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項1〜18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記製紙プロセス中に紙をサイジングする方法であって、
水中油型エマルジョンを、前記紙をサイジングするのに十分な量で前記製紙プロセスに添加することであって、前記水中油型エマルジョンが、ジアリルアミンとアクリルアミドからなるコポリマーで乳化されたアルケニルコハク酸無水物を含む、添加することと、
前記製紙プロセスのスクリーニング後、かつヘッドボックスにおいて、またはその前に、前記紙の前記サイジングにおいて前記水中油型エマルジョンを向上させるのに十分な量で、サイジングエンハンサーを前記製紙プロセスに添加することであって、前記サイジングエンハンサーが、少なくとも1つの第1級または第2級アミン含有モノマーを含む、添加することと、を含む、方法。 - 前記サイジングエンハンサーが、ジアリルアミンとアクリルアミドとのコポリマーを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記乳化サイズ剤が、乾燥繊維1トンあたり0.5ポンド〜20ポンドの前記乳化サイズ剤の投与量率で添加され、前記サイジングエンハンサーが、乾燥繊維1トンあたり0.5ポンド〜35ポンドの前記サイジングエンハンサーの投与量率で添加される、請求項20または21に記載の方法。
- 紙をサイジングする方法における水中油型エマルジョン及びサイジングエンハンサーの使用であって、前記水中油型エマルジョンが、ジアリルアミン及びアクリルアミドを含むコポリマーで乳化されたアルケニルコハク酸無水物を含み、前記サイジングエンハンサーが、少なくとも1つの第1級または第2級アミン含有モノマーを含む、使用。
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