JP2024530308A - Use of modified lignins as wet-end strength additives. - Google Patents

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Abstract

【課題】紙強度を増加させる方法が提供される。【解決手段】本方法は、リグニン系化合物をパルプスラリーに添加することと、カチオン性ポリマーを当該パルプスラリーに添加することとを含む。パルプスラリーに添加される場合、リグニン系化合物とカチオン性ポリマーとの組み合わせは、総合的な紙強度の増加をもたらす。A method for increasing paper strength is provided that includes adding a lignin-based compound to a pulp slurry and adding a cationic polymer to the pulp slurry. When added to the pulp slurry, the combination of the lignin-based compound and the cationic polymer results in an increase in overall paper strength.

Description

本開示は、概して、紙強度を増加させることに関する。より詳細には、本開示は、修飾リグニンを含有する組成物、及びその組成物を使用して紙を強化する方法に関する。 The present disclosure relates generally to increasing paper strength. More specifically, the present disclosure relates to compositions containing modified lignin and methods of using the compositions to strengthen paper.

典型的な製紙プロセスは、以下の工程を含む:1)木材又は他の製紙繊維源をパルプ化する工程、2)パルプから紙マットを製造する工程であって、紙マットは、無機鉱物充填剤又は顔料などの添加剤も含有し得るセルロース繊維の水性スラリーである、工程、3)このスラリーを移動する抄紙ワイヤ又は織物上に堆積させる工程、4)水を排出することによってスラリーの固形成分からシートを形成する工程、5)シートをプレスし、乾燥させて水を更に除去する工程、及び6)乾燥シートをサイズプレスに通すことによって潜在的再湿潤を行い、これを更に乾燥させて紙製品を形成する工程。 A typical papermaking process includes the steps of: 1) pulping wood or other papermaking fiber sources; 2) producing a paper mat from the pulp, which is an aqueous slurry of cellulosic fibers that may also contain additives such as inorganic mineral fillers or pigments; 3) depositing the slurry onto a moving papermaking wire or fabric; 4) forming a sheet from the solid components of the slurry by draining off the water; 5) pressing and drying the sheet to further remove water; and 6) potential rewetting by passing the dried sheet through a size press, which is then further dried to form a paper product.

製紙プロセスを行う場合、最終紙製品の品質を保証するために多数の懸念事項を考慮する必要がある。例えば、スラリーから水を排水する場合、繊維及び化学添加剤は、水で流すのではなく可能な限り多く保持されるべきである。同様に、最終シートは、適切な湿潤強度及び乾燥強度を有するべきである。紙の乾燥強度には、一般に、例えば、内部結合、乾燥引張強度、及び破裂強度が含まれる。 When conducting a papermaking process, numerous concerns must be considered to ensure the quality of the final paper product. For example, when draining the water from the slurry, as many of the fibers and chemical additives as possible should be retained rather than being washed away with the water. Similarly, the final sheet should have adequate wet and dry strength. Dry strength of paper generally includes, for example, internal bonds, dry tensile strength, and burst strength.

一般的に使用される乾燥強度剤には、カチオン性デンプン、カルボキシメチルセルロース(carboxymethyl cellulose、CMC)、及びグアーガムなどの天然ポリマー、並びにポリアクリルアミド(カチオン性、アニオン性、及び両性)、グリオキサール化ポリアクリルアミド(glyoxalated polyacrylamide、GPAM)、及びポリビニルアミンなどの合成ポリマーが含まれる。ジアルデヒド官能化ポリアクリルアミドのカテゴリーでは、グリオキサール及びポリアクリルアミド主鎖から調製されたグリオキサール化ポリアクリルアミド(GPAM)が、最も一般的に使用される乾燥強度剤である。 Commonly used dry strength agents include natural polymers such as cationic starch, carboxymethyl cellulose (CMC), and guar gum, and synthetic polymers such as polyacrylamides (cationic, anionic, and amphoteric), glyoxalated polyacrylamide (GPAM), and polyvinylamine. In the dialdehyde-functionalized polyacrylamide category, glyoxalated polyacrylamide (GPAM), prepared from glyoxal and polyacrylamide backbones, is the most commonly used dry strength agent.

紙強度を増加させる方法が提供される。本方法は、リグニン系化合物をパルプスラリーに添加することと、カチオン性ポリマーをパルプスラリーに添加することとを含む。 A method for increasing paper strength is provided. The method includes adding a lignin-based compound to a pulp slurry and adding a cationic polymer to the pulp slurry.

いくつかの態様では、リグニン系化合物は、約4~約14のpHで水に可溶である。 In some embodiments, the lignin-based compound is soluble in water at a pH of about 4 to about 14.

いくつかの態様では、リグニン系化合物は、約100,000g/mol未満の重量平均分子量を有する。 In some embodiments, the lignin-based compound has a weight average molecular weight of less than about 100,000 g/mol.

いくつかの態様では、リグニン系化合物は、負のゼータ電位を有する。 In some embodiments, the lignin-based compound has a negative zeta potential.

特定の実施形態では、カチオン性モノマーは、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド(DADMAC)、N-ビニルアミン、2-ジメチルアミノエチルアクリレート(DMAEA)、N,N,N-トリメチルエタンアミニウムクロライド、ジアリルアミン、ポリ(アミドアミン)、ポリエチレンイミン、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるモノマーを含む。 In certain embodiments, the cationic monomer comprises a monomer selected from the group consisting of acrylamide, methacrylamide, diallyldimethylammonium chloride (DADMAC), N-vinylamine, 2-dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), N,N,N-trimethylethanaminium chloride, diallylamine, poly(amidoamine), polyethyleneimine, and any combination thereof.

いくつかの態様にでは、カチオン性ポリマーは、架橋エピクロロヒドリン-ジメチルアミン、ポリ(アミドアミン)、又はポリエチレンイミンである。 In some embodiments, the cationic polymer is crosslinked epichlorohydrin-dimethylamine, poly(amidoamine), or polyethyleneimine.

いくつかの態様では、カチオン性ポリマーは、約50,000Da~約2,000,000Daの重量平均分子量を有する。 In some embodiments, the cationic polymer has a weight average molecular weight of about 50,000 Da to about 2,000,000 Da.

いくつかの態様では、カチオン性ポリマーは、約0.1meq/g~約15meq/gの電荷密度を有する。 In some embodiments, the cationic polymer has a charge density of about 0.1 meq/g to about 15 meq/g.

いくつかの態様では、リグニン系化合物及びカチオン性ポリマーは、製紙プロセスのウェットエンドにおいてパルプスラリーに添加される。 In some embodiments, the lignin-based compound and cationic polymer are added to the pulp slurry at the wet end of the papermaking process.

いくつかの態様では、リグニン系化合物及びカチオン性ポリマーは、製紙プロセスにおける白水系、パルプストック収納チェスト、混合チェスト、マシンチェスト、ヘッドボックス、セーブオールチェスト、又はこれらの任意の組み合わせにおいてパルプスラリーに添加される。 In some embodiments, the lignin-based compound and cationic polymer are added to the pulp slurry in the white water system, pulp stock storage chest, mixing chest, machine chest, headbox, save-all chest, or any combination thereof in the papermaking process.

いくつかの態様では、リグニン系化合物は、約10ポンド/トン~約100ポンド/トンの範囲の量でパルプスラリーに添加される。 In some embodiments, the lignin-based compound is added to the pulp slurry in an amount ranging from about 10 lbs/ton to about 100 lbs/ton.

いくつかの態様では、カチオン性ポリマーは、約1ポンド/トン~約30ポンド/トンの範囲の量でパルプスラリーに添加される。 In some embodiments, the cationic polymer is added to the pulp slurry in an amount ranging from about 1 lb/ton to about 30 lb/ton.

いくつかの態様では、リグニン系化合物は、カチオン性ポリマーが添加される前にパルプスラリーに添加される。 In some embodiments, the lignin-based compound is added to the pulp slurry before the cationic polymer is added.

いくつかの態様では、リグニン系化合物は、カチオン性ポリマーが添加された後にパルプスラリーに添加される。 In some embodiments, the lignin-based compound is added to the pulp slurry after the cationic polymer has been added.

いくつかの態様では、リグニン系化合物及びカチオン性ポリマーは、ウェットエンドの異なる位置でパルプスラリーに添加される。 In some embodiments, the lignin-based compound and the cationic polymer are added to the pulp slurry at different locations in the wet end.

本開示はまた、リグニン系化合物及びカチオン性ポリマーを含む組成物を提供する。 The present disclosure also provides a composition comprising a lignin-based compound and a cationic polymer.

更に、紙を強化するためのリグニン系化合物及びカチオン性ポリマーの使用が本明細書に開示される。 Further disclosed herein is the use of lignin-based compounds and cationic polymers to strengthen paper.

前述の内容は、後に続く発明を実施するための形態がより良好に理解され得るように、本開示の特徴及び技術的利点を概括的に概説した。本願の特許請求の範囲の主題を形成する、本開示の更なる特徴及び利点は、以下に説明される。開示される概念及び具体的な実施形態は、本開示と同じ目的を実行するためのその他の実施形態を修正又は設計するための基礎として容易に利用され得ることが、当業者により理解されるべきである。このような同等の実施形態が、添付の特許請求の範囲に明記される本開示の趣旨及び範囲から逸脱しないこともまた、当業者によって認識されるべきである。 The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present disclosure in order that the detailed description of the embodiments that follow may be better understood. Additional features and advantages of the present disclosure that form the subject matter of the claims of this application will be described below. It should be appreciated by those skilled in the art that the conception and specific embodiments disclosed may be readily used as a basis for modifying or designing other embodiments for carrying out the same purposes of the present disclosure. It should also be appreciated by those skilled in the art that such equivalent embodiments do not depart from the spirit and scope of the present disclosure as set forth in the appended claims.

発明の詳細な説明を、以下の図面に対する具体的な参照とともに本明細書において以下に説明する。 A detailed description of the invention is set forth herein below with specific reference to the following drawings:

ポリ(DADMAC)のみ、及び順次添加されるポリ(DADMAC)とリグニン系化合物との組み合わせでウェットエンドにおいて処理されたシートについて測定した引張指数値を示す図である。FIG. 1 shows tensile index values measured for sheets treated in the wet end with poly(DADMAC) alone and a combination of poly(DADMAC) and a lignin-based compound added sequentially.

ポリ(DADMAC)のみ、及び順次添加されるポリ(DADMAC)とリグニン系化合物との組み合わせでウェットエンドにおいて処理されたシートについて測定したSCT指数値を示す図である。FIG. 1 shows SCT index values measured for sheets treated in the wet end with poly(DADMAC) alone and with a combination of poly(DADMAC) and a lignin-based compound added sequentially.

リグニン系化合物と、様々な用量のポリ(DADMAC)ポリマー及び架橋エピクロロヒドリン-ジメチルアミン凝固剤とを用いて作製されたシートの平均強度向上値を示す図である。FIG. 1 shows the average strength improvement values of sheets made with lignin-based compounds and various dosages of poly(DADMAC) polymer and cross-linked epichlorohydrin-dimethylamine coagulant.

紙強度を増加させる方法が提供される。本方法は、リグニン系化合物をパルプスラリーに添加することと、カチオン性ポリマーをパルプスラリーに添加することとを含む。 A method for increasing paper strength is provided. The method includes adding a lignin-based compound to a pulp slurry and adding a cationic polymer to the pulp slurry.

本明細書で使用される場合、「リグニン」は、セルロース繊維の構造成分を指す。リグニンは、比較的疎水性である高分子量の架橋有機化合物である。製紙プロセスにおいて、リグニンは、典型的にはセルロース繊維塊から除去され、焼却される。紙におけるリグニンの存在は、黄変及び強度の低下などのいくつかの望ましくない影響を引き起こす可能性がある。 As used herein, "lignin" refers to a structural component of cellulose fibers. Lignin is a high molecular weight cross-linked organic compound that is relatively hydrophobic. In the papermaking process, lignin is typically removed from the cellulose fiber mass and incinerated. The presence of lignin in paper can cause several undesirable effects, such as yellowing and reduced strength.

リグニン系化合物は、酵素修飾リグニンであり得る。酵素修飾リグニンは、ラッカーゼ修飾リグニンであり得る。いくつかの態様では、リグニン系化合物は、約25℃、約1重量%~約20重量%のリグニン系化合物の濃度、約4~約14のpHで水に可溶である。いくつかの態様では、リグニン系化合物は、約25℃、約1重量%~約20重量%のリグニン系化合物の濃度、約6~約9のpHで水に可溶である。いくつかの態様では、pHは、約25℃で約1重量%~約20重量%のリグニン系化合物の濃度で約6、約7、約8、又は約9である。いくつかの態様では、リグニン系化合物は、約25℃、約10重量%~約20重量%のリグニン系化合物の濃度、約4~約14のpHで水に可溶である。 The lignin-based compound may be an enzyme-modified lignin. The enzyme-modified lignin may be a laccase-modified lignin. In some aspects, the lignin-based compound is soluble in water at about 25° C., at a concentration of about 1% to about 20% by weight of the lignin-based compound, and at a pH of about 4 to about 14. In some aspects, the lignin-based compound is soluble in water at about 25° C., at a concentration of about 1% to about 20% by weight of the lignin-based compound, and at a pH of about 6 to about 9. In some aspects, the pH is about 6, about 7, about 8, or about 9 at a concentration of about 1% to about 20% by weight of the lignin-based compound at about 25° C. In some aspects, the lignin-based compound is soluble in water at a concentration of about 10% to about 20% by weight of the lignin-based compound, and at a pH of about 4 to about 14.

いくつかの態様では、リグニン系化合物は、約25℃、約10重量%~約20重量%のリグニン系化合物の濃度、約6~約9のpHで水に可溶である。いくつかの態様では、リグニン系化合物は、約25℃、約10重量%~約20重量%のリグニン系化合物の濃度、約6、約7、約8、又は約9のpHで水に可溶である。いくつかの態様では、リグニン系化合物は、約25℃、約20重量%のリグニン系化合物の濃度、約6、約7、約8、又は約9のpHで水に可溶である。 In some embodiments, the lignin-based compound is soluble in water at about 25° C., at a concentration of about 10% to about 20% by weight of the lignin-based compound, and at a pH of about 6 to about 9. In some embodiments, the lignin-based compound is soluble in water at about 25° C., at a concentration of about 10% to about 20% by weight of the lignin-based compound, and at a pH of about 6, about 7, about 8, or about 9. In some embodiments, the lignin-based compound is soluble in water at about 25° C., at a concentration of about 20% by weight of the lignin-based compound, and at a pH of about 6, about 7, about 8, or about 9.

いくつかの態様では、リグニン系化合物は、負のゼータ電位を有する。リグニン系化合物のゼータ電位は、約-5~約-100mV、約-30~約-100mV、約-40~約-80mV、又は約-50~約-80mVであり得る。いくつかの態様では、リグニン系化合物のゼータ電位は、約-60~約-75mVであり得る。 In some embodiments, the lignin-based compound has a negative zeta potential. The zeta potential of the lignin-based compound can be about -5 to about -100 mV, about -30 to about -100 mV, about -40 to about -80 mV, or about -50 to about -80 mV. In some embodiments, the zeta potential of the lignin-based compound can be about -60 to about -75 mV.

リグニン系化合物は、約10μm未満の粒径を有することができる。いくつかの実施形態では、リグニン系化合物の粒径は、約500nm未満である。リグニン系化合物の粒径は、例えば、透過型電子顕微鏡(transmission electron microscopy、TEM)を用いて測定することができる。 The lignin-based compound can have a particle size of less than about 10 μm. In some embodiments, the particle size of the lignin-based compound is less than about 500 nm. The particle size of the lignin-based compound can be measured, for example, using transmission electron microscopy (TEM).

いくつかの態様では、リグニン系化合物はパルプを含まない。いくつかの態様では、リグニン系化合物は、パルプスラリーへの添加前にパルプ繊維とは関連していない。いくつかの態様では、リグニン系化合物は、セルロースを含まない。いくつかの態様では、リグニン系化合物は、パルプスラリーへの添加前にセルロースとは関連していない。いくつかの態様では、リグニン系化合物をパルプスラリーに添加することは、リグニンを含有するパルプをパルプスラリーに添加することを含まない。いくつかの態様では、リグニン系化合物はリグノスルホネートを含まない。 In some embodiments, the lignin-based compound does not include pulp. In some embodiments, the lignin-based compound is not associated with pulp fibers prior to addition to the pulp slurry. In some embodiments, the lignin-based compound does not include cellulose. In some embodiments, the lignin-based compound is not associated with cellulose prior to addition to the pulp slurry. In some embodiments, adding the lignin-based compound to the pulp slurry does not include adding a lignin-containing pulp to the pulp slurry. In some embodiments, the lignin-based compound does not include lignosulfonates.

市販のリグニン系化合物の例としては、METNIN(商標)SHIELDが挙げられるが、これに限定されない。 Examples of commercially available lignin-based compounds include, but are not limited to, METNIN(TM) SHIELD.

いくつかの態様では、リグニン系化合物の重量平均分子量は、約100,000g/mol未満である。いくつかの態様では、重量平均分子量は、約1,000g/mol~約100,000g/molの範囲である。例えば、重量平均分子量は、約10,000g/mol~約100,000g/mol、約20,000g/mol~約100,000g/mol、約30,000g/mol~約100,000g/mol、約40,000g/mol~約100,000g/mol、約50,000g/mol~約100,000g/mol、約60,000g/mol~約100,000g/mol、約70,000g/mol~約100,000g/mol、約80,000g/mol~約100,000g/mol又は約90,000g/mol~約100,000g/molであってもよい。 In some embodiments, the weight average molecular weight of the lignin-based compound is less than about 100,000 g/mol. In some embodiments, the weight average molecular weight is in the range of about 1,000 g/mol to about 100,000 g/mol. For example, the weight average molecular weight may be about 10,000 g/mol to about 100,000 g/mol, about 20,000 g/mol to about 100,000 g/mol, about 30,000 g/mol to about 100,000 g/mol, about 40,000 g/mol to about 100,000 g/mol, about 50,000 g/mol to about 100,000 g/mol, about 60,000 g/mol to about 100,000 g/mol, about 70,000 g/mol to about 100,000 g/mol, about 80,000 g/mol to about 100,000 g/mol, or about 90,000 g/mol to about 100,000 g/mol.

リグニン系化合物の用量は、紙強度の増加を達成するように選択することができる。例えば、リグニン系化合物は、約10ポンド/トン~約100ポンド/トンの範囲の量でパルプスラリーに添加することができる。いくつかの態様では、パルプスラリーに添加されるリグニン系化合物の量は、約20ポンド/トン~約80ポンド/トンである。いくつかの態様では、パルプスラリーに添加されるリグニン系化合物の量は、約20ポンド/トン、約30ポンド/トン、約40ポンド/トン、約50ポンド/トン、約60ポンド/トン、約70ポンド/トン、又は約80ポンド/トンである。 The dosage of the lignin-based compound can be selected to achieve increased paper strength. For example, the lignin-based compound can be added to the pulp slurry in an amount ranging from about 10 lbs/ton to about 100 lbs/ton. In some embodiments, the amount of the lignin-based compound added to the pulp slurry is about 20 lbs/ton to about 80 lbs/ton. In some embodiments, the amount of the lignin-based compound added to the pulp slurry is about 20 lbs/ton, about 30 lbs/ton, about 40 lbs/ton, about 50 lbs/ton, about 60 lbs/ton, about 70 lbs/ton, or about 80 lbs/ton.

カチオン性ポリマーには、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-ビニルアミン、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、類似のモノマー、及びこれらの組み合わせなどの他の非イオン性コモノマーが含まれ得る。いくつかの態様では、非イオン性コモノマーは、アクリルアミド又はメタクリルアミドである。 The cationic polymer may include other non-ionic comonomers such as acrylamide, methacrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N,N-diethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, N-vinylamine, N-vinylmethylacetamide, N-vinylpyrrolidone, hydroxyethyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, N-t-butylacrylamide, N-methylol acrylamide, vinyl acetate, vinyl alcohol, similar monomers, and combinations thereof. In some embodiments, the non-ionic comonomer is acrylamide or methacrylamide.

代表的なカチオン性コモノマーには、例えば、ジアルキルアミノアルキルアクリレート及びメタクリレート並びにそれらの第4級塩又は酸塩、例えば、限定されないが、ジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロライド第4級塩(「DMAEA-MCQ」)、ジメチルアミノエチルアクリレートメチルスルフェート第4級塩、ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロライド第4級塩、ジメチルアミノエチルアクリレート硫酸塩、ジメチルアミノエチルアクリレート塩酸塩、ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルクロライド第4級塩、ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルスルフェート第4級塩、ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロライド第4級塩、ジメチルアミノエチルメタクリレート硫酸塩、ジメチルアミノエチルメタクリレート塩酸塩、ジアルキルアミノアルキルアクリルアミド又はメタクリルアミド及びそれらの第4級塩又は酸塩、例えば、アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドメチルスルフェート第4級塩、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド硫酸塩、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩酸塩、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ライド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドメチルスルフェート第4級塩、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド硫酸塩、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド塩酸塩、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジアリルジエチルアンモニウムクロライド、及びジアリルジメチルアンモニウムクロライド(「DADMAC」)、類似のモノマー、並びにこれらの組み合わせが含まれ得る。存在する場合、アルキル基は、一般に、置換又は非置換C1~C4アルキルである。 Representative cationic comonomers include, for example, dialkylaminoalkyl acrylates and methacrylates and their quaternary or acid salts, such as, but not limited to, dimethylaminoethyl acrylate methyl chloride quaternary salt ("DMAEA-MCQ"), dimethylaminoethyl acrylate methyl sulfate quaternary salt, dimethylaminoethyl acrylate benzyl chloride quaternary salt, dimethylaminoethyl acrylate sulfate, dimethylaminoethyl acrylate hydrochloride, dimethylaminoethyl methacrylate methyl chloride quaternary salt, dimethylaminoethyl methacrylate methyl sulfate quaternary salt, dimethylaminoethyl methacrylate benzyl chloride quaternary salt, dimethylaminoethyl methacrylate sulfate, dimethylaminoethyl methacrylate hydrochloride, dialkylaminoalkyl acrylates, and methacrylates. Examples of suitable monomers include acrylamido or methacrylamide and their quaternary or acid salts, such as acrylamidopropyl trimethylammonium chloride, dimethylaminopropyl acrylamido methyl sulfate quaternary salt, dimethylaminopropyl acrylamide sulfate, dimethylaminopropyl acrylamide hydrochloride, methacrylamide propyl trimethylammonium chloride, dimethylaminopropyl methacrylamide methyl sulfate quaternary salt, dimethylaminopropyl methacrylamide sulfate, dimethylaminopropyl methacrylamide hydrochloride, diethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl methacrylate, diallyl diethyl ammonium chloride, and diallyl dimethyl ammonium chloride ("DADMAC"), similar monomers, and combinations thereof. If present, the alkyl group is generally a substituted or unsubstituted C1-C4 alkyl.

更に、特定の実施形態では、カチオン性モノマーは、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド(DADMAC)、N-ビニルアミン、2-ジメチルアミノエチルアクリレート(DMAEA)、N,N,N-トリメチルエタンアミニウムクロライド、ジアリルアミン、ポリ(アミドアミン)、及びポリエチレンイミンからなる群から選択される一つ又は複数である。 Further, in certain embodiments, the cationic monomer is one or more selected from the group consisting of diallyldimethylammonium chloride (DADMAC), N-vinylamine, 2-dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), N,N,N-trimethylethanaminium chloride, diallylamine, poly(amidoamine), and polyethyleneimine.

一般に、本開示に従って使用されるアミン含有ポリマーは、油中水型エマルション、乾燥粉末、分散体、又は水溶液の形態を取り得る。所定の実施形態では、アミン含有ポリマーは、フリーラジカル開始を使用して水中でのフリーラジカル重合技術を介して調製され得る。 Generally, the amine-containing polymers used in accordance with the present disclosure may take the form of a water-in-oil emulsion, a dry powder, a dispersion, or an aqueous solution. In certain embodiments, the amine-containing polymers may be prepared via free radical polymerization techniques in water using free radical initiation.

いくつかの実施形態では、アミン含有ポリマーは、ジアリルアミン/置換ジアリルアミン及び(メタ)アクリルアミドによって形成されるコポリマー、例えばジアリルアミン-(メタ)アクリルアミドコポリマー(「DAA/AcAm」)などである。その上、アミン含有ポリマーとして、ジアリルアミン/置換ジアリルアミン及び(メタ)アクリルアミドによって形成される1種以上のコポリマーの混合物を使用することも可能である。 In some embodiments, the amine-containing polymer is a copolymer formed by diallylamine/substituted diallylamine and (meth)acrylamide, such as diallylamine-(meth)acrylamide copolymer ("DAA/AcAm"). Moreover, it is also possible to use a mixture of one or more copolymers formed by diallylamine/substituted diallylamine and (meth)acrylamide as the amine-containing polymer.

特定の態様では、ジアリルアミン-(メタ)アクリルアミドコポリマーなどのカチオン性ポリマー中のカチオン性モノマー(例えば、ジアリルアミン)のモル百分率は、約1~約99%の範囲内であり得る。アミン含有ポリマーは、主として、アミン系モノマーから構成され得る。すなわち、(メタ)アクリルアミドなどの他のコモノマー単位より多くのアミン系モノマー単位を含み得る。それらの実施形態では、水中油型エマルションの組成に関してコストが決定要因である場合、アミン含有ポリマー中のアミン系モノマーのモル百分率は、約10%~約80%、約15%~約60%又は約18%~約40%であってもよい。所定の実施形態では、本開示のアミン含有ポリマーは、ホフマン分解から得られず、ポリエチレンアミン単位を含有しない。 In certain aspects, the molar percentage of cationic monomer (e.g., diallylamine) in a cationic polymer, such as a diallylamine-(meth)acrylamide copolymer, can be in the range of about 1 to about 99%. The amine-containing polymer can be composed primarily of amine-based monomers, i.e., it can contain more amine-based monomer units than other comonomer units, such as (meth)acrylamide. In those embodiments, where cost is a determining factor with respect to the composition of the oil-in-water emulsion, the molar percentage of amine-based monomer in the amine-containing polymer can be from about 10% to about 80%, from about 15% to about 60%, or from about 18% to about 40%. In certain embodiments, the amine-containing polymers of the present disclosure are not derived from Hoffman degradation and do not contain polyethyleneamine units.

いくつかの態様において、カチオン性ポリマーは、架橋エピクロロヒドリン-ジメチルアミン、ポリ(アミドアミン)、又はポリエチレンイミンである。 In some embodiments, the cationic polymer is crosslinked epichlorohydrin-dimethylamine, poly(amidoamine), or polyethyleneimine.

カチオン性ポリマーの重量平均分子量は、約50,000Da~約2,000,000Daの範囲であり得る。いくつかの態様では、重量平均分子量は、約50,000Da~約1,000,000Daの範囲である。例えば、重量平均分子量は、約50,000Da~約900,000Da、約50,000Da~約800,000Da、約50,000Da~約700,000Da、約50,000Da~約600,000Da、約50,000Da~約500,000Da、約100,000Da~約1,000,000Da、約200,000Da~約1,000,000Da、約300,000Da~約1,000,000Da、約400,000Da~約1,000,000Da、約500,000Da~約1,000,000Da又は約500,000Da~約700,000Daの範囲であり得る。いくつかの態様では、重量平均分子量は約1,000,000Daである。 The weight average molecular weight of the cationic polymer may range from about 50,000 Da to about 2,000,000 Da. In some embodiments, the weight average molecular weight is in the range of about 50,000 Da to about 1,000,000 Da. For example, the weight average molecular weight may be from about 50,000 Da to about 900,000 Da, from about 50,000 Da to about 800,000 Da, from about 50,000 Da to about 700,000 Da, from about 50,000 Da to about 600,000 Da, from about 50,000 Da to about 500,000 Da, from about 100,000 Da to about 1,00 The molecular weight may range from about 0,000 Da, about 200,000 Da to about 1,000,000 Da, about 300,000 Da to about 1,000,000 Da, about 400,000 Da to about 1,000,000 Da, about 500,000 Da to about 1,000,000 Da, or about 500,000 Da to about 700,000 Da. In some embodiments, the weight average molecular weight is about 1,000,000 Da.

1グラム(g)当たりのミリ当量(meq)で測定されるカチオン性ポリマーの電荷密度は、約0.1meq/g~約15meq/gの範囲であり得る。いくつかの態様では、カチオン性ポリマーの電荷密度は、約0.5meq/g~約10meq/gの範囲であり得る。いくつかの態様では、カチオン性ポリマーの電荷密度は、約1.0meq/g~約10meq/gの範囲であり得る。いくつかの態様では、カチオン性ポリマーの電荷密度は、約1.0meq/g、約2.0meq/g、約3.0meq/g、約4.0meq/g、約4.5meq/g、約5.0meq/g、約6.0meq/g、約7.0meq/g、約8.0meq/g、又は約9.0meq/gである。 The charge density of the cationic polymer, measured in milliequivalents (meq) per gram (g), can range from about 0.1 meq/g to about 15 meq/g. In some aspects, the charge density of the cationic polymer can range from about 0.5 meq/g to about 10 meq/g. In some aspects, the charge density of the cationic polymer can range from about 1.0 meq/g to about 10 meq/g. In some aspects, the charge density of the cationic polymer is about 1.0 meq/g, about 2.0 meq/g, about 3.0 meq/g, about 4.0 meq/g, about 4.5 meq/g, about 5.0 meq/g, about 6.0 meq/g, about 7.0 meq/g, about 8.0 meq/g, or about 9.0 meq/g.

カチオン性ポリマーの用量は、紙強度の増加を達成するように選択することができる。例えば、カチオン性ポリマーは、約1ポンド/トン~約30ポンド/トンの範囲の量でパルプスラリーに添加することができる。いくつかの態様では、カチオン性ポリマーは、約1ポンド/トン~約20ポンド/トンの範囲の量でパルプスラリーに添加することができる。いくつかの態様では、カチオン性ポリマーは、約5ポンド/トン~約20ポンド/トンの範囲の量でパルプスラリーに添加することができる。いくつかの態様では、カチオン性ポリマーは、約6ポンド/トン~約18ポンド/トンの範囲の量でパルプスラリーに添加することができる。いくつかの態様では、カチオン性ポリマーは、約8ポンド/トン~約18ポンド/トンの範囲の量でパルプスラリーに添加することができる。 The dosage of the cationic polymer can be selected to achieve increased paper strength. For example, the cationic polymer can be added to the pulp slurry in an amount ranging from about 1 lb/ton to about 30 lb/ton. In some aspects, the cationic polymer can be added to the pulp slurry in an amount ranging from about 1 lb/ton to about 20 lb/ton. In some aspects, the cationic polymer can be added to the pulp slurry in an amount ranging from about 5 lb/ton to about 20 lb/ton. In some aspects, the cationic polymer can be added to the pulp slurry in an amount ranging from about 6 lb/ton to about 18 lb/ton. In some aspects, the cationic polymer can be added to the pulp slurry in an amount ranging from about 8 lb/ton to about 18 lb/ton.

リグニン系化合物及びカチオン性ポリマーは、パルプスラリーに別々に又は同時に添加することができる。同時に添加する場合、リグニン系化合物及びカチオン性ポリマーは、独立して、又は単一組成物の一部として添加することができる。リグニン系化合物及びカチオン性ポリマーの供給手法には、成分を任意の順序で別々にパルプスラリーに添加すること、又は成分を予備混合した後にパルプスラリーに添加すること、又は成分をパルプスラリーに同時供給することが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの態様では、リグニン系化合物は、カチオン性ポリマーが添加される前にパルプスラリーに添加される。いくつかの態様では、リグニン系化合物は、カチオン性ポリマーが添加された後にパルプスラリーに添加される。いくつかの態様では、リグニン系化合物及びカチオン性ポリマーは、ウェットエンドの異なる位置でパルプスラリーに添加される。 The lignin-based compound and cationic polymer can be added to the pulp slurry separately or simultaneously. When added simultaneously, the lignin-based compound and cationic polymer can be added independently or as part of a single composition. The delivery techniques for the lignin-based compound and cationic polymer include, but are not limited to, adding the components to the pulp slurry separately in any order, premixing the components and then adding them to the pulp slurry, or co-feeding the components to the pulp slurry. In some aspects, the lignin-based compound is added to the pulp slurry before the cationic polymer is added. In some aspects, the lignin-based compound is added to the pulp slurry after the cationic polymer is added. In some aspects, the lignin-based compound and cationic polymer are added to the pulp slurry at different locations in the wet end.

本明細書で使用される場合、製紙プロセスの「ウェットエンド」は、繊維のスラリーを含む部分を指す。ウェットエンドは、パルプが紙シートに形成されて乾燥される「ドライエンド」と一般に呼ばれる製紙プロセスの部分を含まない。 As used herein, the "wet end" of the papermaking process refers to the portion that contains the slurry of fibers. The wet end does not include the portion of the papermaking process commonly called the "dry end" where the pulp is formed into a paper sheet and dried.

リグニン系化合物及びカチオン性ポリマーは、製紙プロセスのウェットエンドにおいてパルプスラリーに添加される。ウェットエンドにおける特定の位置又は単位操作としては、白水系、パルプストック収納チェスト、混合チェスト、マシンチェスト、ヘッドボックスが挙げられるが、これらに限定されない。 The lignin-based compound and cationic polymer are added to the pulp slurry at the wet end of the papermaking process. Specific locations or unit operations in the wet end include, but are not limited to, the white water system, pulp stock storage chest, mixing chest, machine chest, and headbox.

いくつかの態様では、本明細書に記載のリグニン系化合物及び本明細書に記載のカチオン性ポリマーを含む組成物が提供される。いくつかの態様では、組成物は、リグニン系化合物及びカチオン性ポリマーから本質的になり得る。 In some aspects, a composition is provided that includes a lignin-based compound as described herein and a cationic polymer as described herein. In some aspects, the composition may consist essentially of the lignin-based compound and the cationic polymer.

「から本質的になる(consisting essentially of)」という移行句は、特許請求の範囲を、特定の要素、成分、原料及び/又は工程、並びに特許請求される発明の基本的な及び新規な特徴に実質的に影響を及ぼさないものに限定する。リグニン系化合物とカチオン性ポリマーとの組み合わせの基本的かつ新規な特徴は、化合物がウェットエンドで紙スラリーに添加された場合に見られる紙強度の予想外の増加である。紙強度がどのように測定され得るかの例は、実施例において提供される。 The transitional phrase "consisting essentially of" limits the scope of the claim to certain elements, ingredients, raw materials and/or steps, and those that do not materially affect the basic and novel characteristics of the claimed invention. The basic and novel feature of the combination of a lignin-based compound and a cationic polymer is the unexpected increase in paper strength observed when the compound is added to a paper slurry at the wet end. An example of how paper strength can be measured is provided in the Examples.

いくつかの態様では、組成物は、リグニン系化合物及びカチオン性ポリマーからなる。いくつかの態様では、組成物は、リグニン系化合物、カチオン性ポリマー、及び溶媒からなる。溶媒は、例えば、水であり得る。 In some embodiments, the composition comprises a lignin-based compound and a cationic polymer. In some embodiments, the composition comprises a lignin-based compound, a cationic polymer, and a solvent. The solvent can be, for example, water.

実施例 Example

実施例1 Example 1

リグニン系化合物を約20、約40、及び約80ポンド/トン活性で投入し、ポリDADMACポリマー(約5.1meq/g;重量平均MW約5000~約500000g/mol)を、約4.5、約8.5及び約17ポンド/トン活性で投与した。正味のカチオン系電荷を達成するのに十分なポリDADMACポリマーを添加した。ポリDADMACポリマーを最初に添加し、続いてリグニン系化合物を、繊維(リサイクルボード)の0.9重量%水溶液に添加した。各成分を繊維スラリー中で約10秒間混合した後、混合を停止し、ハンドシートを作製した。ハンドシートを約23℃及び相対湿度約50%でコンディショニングし、得られたハンドシートの強度を測定した。具体的には、シートの引張及びショートスパン圧縮(SCT)を測定し、結果を図1及び図2に示す。このデータから、リグニン系化合物が繊維表面に保持され、結果として強度が大幅に向上した。表1は、試験したカチオン性ポリマーを示す。 The lignin-based compound was dosed at about 20, about 40, and about 80 lbs/ton active, and the polyDADMAC polymer (about 5.1 meq/g; weight average MW about 5,000 to about 500,000 g/mol) was dosed at about 4.5, about 8.5, and about 17 lbs/ton active. Sufficient polyDADMAC polymer was added to achieve a net cationic charge. The polyDADMAC polymer was added first, followed by the lignin-based compound, to a 0.9 wt.% aqueous solution of fiber (recycled board). After mixing the components in the fiber slurry for about 10 seconds, mixing was stopped and handsheets were made. The handsheets were conditioned at about 23° C. and about 50% relative humidity, and the strength of the resulting handsheets was measured. Specifically, the sheet tensile and short span compression (SCT) were measured, and the results are shown in FIG. 1 and FIG. 2. From this data, the lignin-based compound was retained on the fiber surface, resulting in a significant increase in strength. Table 1 shows the cationic polymers tested.

これらの実施例で試験されたリグニン系化合物は、約7.6のpHで約-66.6mVのゼータ電位、約9.6のpHで約-66.8mVのゼータ電位、動的光散乱によって測定された約9.9nmの粒径、未希釈形態で約9.2のpHを有していた。

Figure 2024530308000002
The lignin-based compound tested in these examples had a zeta potential of about -66.6 mV at a pH of about 7.6, a zeta potential of about -66.8 mV at a pH of about 9.6, a particle size of about 9.9 nm as measured by dynamic light scattering, and a pH of about 9.2 in undiluted form.
Figure 2024530308000002

実施例2 Example 2

他のカチオン性ポリマーの影響を評価するために、更なる研究を行った。EPI-DMAポリマー(約4.3meq/g;重量平均MW約500,000~約700,000Da;カチオン性ポリマー2)をポリDADMACポリマー(カチオン性ポリマー1)と比較した。この研究では、リグニン系化合物の用量を約80ポンド/トン活性に固定した。カチオン性ポリマー1の用量は、約6.25、約12.50、約18.75、及び約25.00ポンド/トン活性の範囲であり、カチオン性ポリマー2の用量は、約7.48、約14.95、約22.43、及び約29.90ポンド/トン活性に設定した。2つのポリマーの用量は異なっていたが、これらの特定の用量は、全系電荷が同じになるように選択された(カチオン性ポリマー1及び2はわずかに異なる電荷密度を有する)。カチオン性ポリマー及びリグニン系化合物を前述のように順次添加し、ハンドシートを作製し、引張強度、破裂強度、SCT強度、及びリングクラッシュ強度について試験した。これらの結果を表2に示し、平均強度改善を図3に示す。引張、破裂、SCT、RCT、及び平均について報告されるパーセンテージは、ブランクと比較したパーセント変化である。

Figure 2024530308000003
Further studies were conducted to evaluate the impact of other cationic polymers. An EPI-DMA polymer (about 4.3 meq/g; weight average MW about 500,000 to about 700,000 Da; Cationic Polymer 2) was compared to a polyDADMAC polymer (Cationic Polymer 1). In this study, the dosage of the lignin-based compound was fixed at about 80 lbs/ton active. The dosages of Cationic Polymer 1 ranged from about 6.25, about 12.50, about 18.75, and about 25.00 lbs/ton active, and the dosages of Cationic Polymer 2 were set at about 7.48, about 14.95, about 22.43, and about 29.90 lbs/ton active. Although the dosages of the two polymers were different, these particular dosages were chosen so that the total system charge was the same (Cationic Polymers 1 and 2 have slightly different charge densities). The cationic polymer and lignin-based compound were added sequentially as described above and handsheets were made and tested for tensile, burst, SCT and ring crush strength. The results are shown in Table 2 and the average strength improvement is shown in Figure 3. The percentages reported for tensile, burst, SCT, RCT and average are the percent change compared to the blank.
Figure 2024530308000003

このデータから、カチオン性ポリマー1及び2の両方を使用して、リグニン系化合物を保持し、強度を向上させることができると思われる。しかしながら、最適なカチオン性ポリマー用量は、2つの製品間でわずかに異なる。 From this data, it appears that both cationic polymers 1 and 2 can be used to retain lignin-based compounds and improve strength. However, the optimal cationic polymer dosage differs slightly between the two products.

リグニン系化合物の歩留まり向上剤としての異なるカチオン性ポリマーの使用を評価するために、更なる研究を行った。この場合、高電荷低分子量ポリビニルアミン(polyvinylamine、PVAM)を使用した(カチオン性ポリマー3)。このポリマーの特性を表3に示す。PVAMポリマーの用量は、約+0.25meqの全系電荷を維持するために、約18ポンド/トン活性に設定された。強度性能の結果を表4に示す。これらのデータは、PVAM/リグニン系化合物の組み合わせが、ベースラインから約30%を超えて強度を向上させることができることを示す。これは、典型的な強度助剤が通常10~15%の強度増加をもたらすことができるという点で重要な結果である。

Figure 2024530308000004
Figure 2024530308000005
Further studies were conducted to evaluate the use of different cationic polymers as retention aids for lignin-based compounds. In this case, a high charge low molecular weight polyvinylamine (PVAM) was used (Cationic Polymer 3). The properties of this polymer are shown in Table 3. The dosage of the PVAM polymer was set at about 18 lbs/ton active to maintain a total system charge of about +0.25 meq. The strength performance results are shown in Table 4. These data show that the PVAM/lignin-based compound combination can improve strength by over about 30% from baseline. This is a significant result in that typical strength aids can usually provide a 10-15% strength increase.
Figure 2024530308000004
Figure 2024530308000005

実施例3 Example 3

リグニン系化合物を保持し、強度を増加させる2つの市販の強度製品であるカチオン性ポリマー4及び5の能力を評価するために、別の研究を行った。この研究の第2の目標は、最適なPVAM用量を評価するためにカチオン性ポリマー3の量を変化させることであった。カチオン性ポリマー4及び5はそれぞれ、約8ポンド/トン活性で投入され、PVAM用量は、約6、約12、及び約18ポンド/トン活性に設定された。リグニン系化合物の用量を約60ポンド/トン活性に固定した。この研究の結果を以下の表5に示す。カチオン性ポリマー4又はカチオン性ポリマー5を使用すると強度を向上させることができるが、強度向上は、PVAM(カチオン性ポリマー3)によって提供されるものよりもはるかに低い。PVAM用量はまた、強度に有意に影響を与え、各PVAM用量で性能の顕著な変化が観察される。ここでも同様に、高用量のPVAMをリグニン系化合物とともに使用して得られた平均強度増加は約30%であり、以前の研究と一致する。

Figure 2024530308000006
Another study was conducted to evaluate the ability of two commercial strength products, Cationic Polymers 4 and 5, to retain lignin-based compounds and increase strength. The second goal of this study was to vary the amount of Cationic Polymer 3 to evaluate the optimal PVAM dosage. Cationic Polymers 4 and 5 were dosed at about 8 lbs/ton active, respectively, and the PVAM dosages were set at about 6, about 12, and about 18 lbs/ton active. The dosage of the lignin-based compound was fixed at about 60 lbs/ton active. The results of this study are shown in Table 5 below. Although strength can be improved using Cationic Polymer 4 or Cationic Polymer 5, the strength improvement is much lower than that provided by PVAM (Cationic Polymer 3). The PVAM dosage also significantly impacts strength, with a noticeable change in performance observed at each PVAM dosage. Again, the average strength increase obtained using a high dosage of PVAM with the lignin-based compound was about 30%, consistent with previous studies.
Figure 2024530308000006

これらの結果は、リグニン系化合物が、市販の強度助剤の平均よりも低いカチオン電荷密度及び分子量を有するポリマーを使用する適切な保持システムを使用して繊維表面上に保持され得ることを示す。本発明の方法では、典型的にはセルロースの廃棄成分とみなされるリグニンを抄紙機のウェットエンドで使用して、典型的なウェットエンド強度助剤の2倍の有意なレベルの強度を生成することができる。 These results show that lignin-based compounds can be retained on fiber surfaces using an appropriate retention system that uses polymers with cationic charge density and molecular weight lower than the average of commercially available strength aids. In the method of the present invention, lignin, typically considered a waste component of cellulose, can be used in the wet end of the paper machine to produce significant levels of strength, twice as high as typical wet end strength aids.

本明細書で開示及び特許請求される組成物及び方法の全ては、本開示を考慮して、過度の実験を伴わずに作製及び実行され得る。本発明は、多くの異なる形態で具現化され得、本発明の特定の好ましい実施形態が、本明細書で詳細に説明される。本開示は、本発明の原理の例示であり、本発明を例解された特定の実施形態に限定することを意図するものではない。なお、異なるように明示的に述べられない限り、「a(ある1つの)」という用語は、「少なくとも1つ(at least one)」又は「一つ又は複数(one or more)」を含むことを意図する。例えば、「ある1つのポリマー(a polymer)」は、「少なくとも1つのポリマー」又は「一つ又は複数のポリマー」を含むことを意図する。 All of the compositions and methods disclosed and claimed herein can be made and executed without undue experimentation in light of the present disclosure. The invention may be embodied in many different forms, and certain preferred embodiments of the invention are described in detail herein. The present disclosure is an exemplification of the principles of the invention, and is not intended to limit the invention to the specific embodiments illustrated. It should be noted that, unless expressly stated otherwise, the term "a" is intended to include "at least one" or "one or more." For example, "a polymer" is intended to include "at least one polymer" or "one or more polymers."

絶対的な用語又は近似的な用語のいずれかで示される任意の範囲は、両方を包含することを意図しており、本明細書で使用される任意の定義は、明確にすることを意図するものであり、限定することを意図するものではない。本発明の広範な範囲を明記する数値範囲及びパラメータは、近似値ではあるものの、特定の実施例で明記される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、いかなる数値も、それらのそれぞれの試験測定値において見られる標準偏差に必然的に起因する特定の誤差を本質的に含む。更に、本明細書に開示される全ての範囲は、その中に包含されるあらゆる部分範囲(全ての小数値及び全体値を含む)を包含するものとして理解されるべきである。 Any ranges expressed in either absolute or approximate terms are intended to be inclusive of both, and any definitions used herein are intended to be illustrative, not limiting. Notwithstanding that the numerical ranges and parameters setting forth the broad scope of the invention are approximations, the numerical values set forth in the specific examples are reported as precisely as possible. However, any numerical value inherently contains certain errors necessarily resulting from the standard deviation found in their respective testing measurements. Moreover, all ranges disclosed herein should be understood to encompass any and all subranges subsumed therein, including all fractional and whole values.

本明細書に開示される任意の組成物は、本明細書に開示される任意の要素、成分、及び/並びに原料、又は本明細書に開示される要素、成分、又は原料のうちの2つ以上の任意の組み合わせを含み得るか、それらからなり得るか、又はそれらから本質的になり得る。 Any composition disclosed herein may comprise, consist of, or consist essentially of any element, component, and/or ingredient disclosed herein, or any combination of two or more of the elements, components, or ingredients disclosed herein.

本明細書に開示される任意の方法は、本明細書に開示される任意の方法工程、又は本明細書に開示される方法工程のうちの2つ以上の任意の組み合わせを含み得るか、それらからなり得るか、又はそれらから本質的になり得る。 Any method disclosed herein may include, consist of, or consist essentially of any method steps disclosed herein, or any combination of two or more of the method steps disclosed herein.

「含む(including)」、「含有する(containing)」、又は「によって特徴付けられる(characterized by)」と同義である「含む(comprising)」という移行句は、包括的又はオープンエンドであり、追加の列挙されていない要素、成分、原料、及び/又は方法工程を除外しない。 The transitional phrase "comprising," which is synonymous with "including," "containing," or "characterized by," is inclusive or open-ended and does not exclude additional, unrecited elements, components, ingredients, and/or method steps.

「からなる(consisting of)」という移行句は、特許請求の範囲に明記されていない任意の要素、成分、原料、及び/又は方法工程を除外する。 The transitional phrase "consisting of" excludes any element, component, ingredient, and/or method step not specifically recited in the claim.

特に明記されていない限り、本明細書で言及される全ての分子量は、重量平均分子量であり、全ての粘度は、ニート(希釈されていない)ポリマーを用いて25℃で測定した。 Unless otherwise noted, all molecular weights referred to herein are weight average molecular weights and all viscosities were measured at 25°C using neat (undiluted) polymer.

本明細書で使用される場合、「約」という用語は、それらのそれぞれの試験測定値において見られる標準偏差から生じる誤差内にある引用された値を指し、それらの誤差が判定され得ない場合、「約」は、例えば、引用された値の5%以内を指し得る。 As used herein, the term "about" refers to a cited value that is within error resulting from the standard deviation found in their respective testing measurements; where such error cannot be determined, "about" may refer, for example, to within 5% of the quoted value.

更に、本発明は、本明細書において説明される様々な実施形態の一部又は全部の、あらゆる可能な組み合わせを包含する。また、本明細書において説明される本発明の好ましい実施形態に対する様々な変更及び修正が、当業者にとって明らかであろうこともまた、理解されるべきである。このような変更及び修正は、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、かつその意図される利点を縮小することなく行われ得る。したがって、このような変更及び修正は、添付の特許請求の範囲によって網羅されることが意図される。 Furthermore, the present invention encompasses all possible combinations of any or all of the various embodiments described herein. It should also be understood that various changes and modifications to the preferred embodiments of the present invention described herein will be apparent to those skilled in the art. Such changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention and without diminishing its intended advantages. Accordingly, such changes and modifications are intended to be covered by the appended claims.

Claims (22)

紙強度を増加させる方法であって、
パルプスラリーにリグニン系化合物を添加することと、
前記パルプスラリーにカチオン性ポリマーを添加することと、を含む、方法。
1. A method for increasing paper strength comprising the steps of:
adding a lignin-based compound to the pulp slurry;
adding a cationic polymer to said pulp slurry.
前記リグニン系化合物が、約25℃、約1重量%~約20重量%の前記リグニン系化合物の濃度、約4~約14のpHで水に可溶である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the lignin-based compound is soluble in water at about 25°C, at a concentration of the lignin-based compound of about 1% to about 20% by weight, and at a pH of about 4 to about 14. 前記リグニン系化合物が、約100,000g/mol未満の重量平均分子量を有する、請求項1又は2に記載の方法。 The method of claim 1 or 2, wherein the lignin-based compound has a weight average molecular weight of less than about 100,000 g/mol. 前記リグニン系化合物が負のゼータ電位を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the lignin-based compound has a negative zeta potential. 前記リグニン系化合物が、パルプを含まない、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the lignin-based compound does not contain pulp. 前記カチオン性ポリマーが、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド(DADMAC)、N-ビニルアミン、2-ジメチルアミノエチルアクリレート(DMAEA)、N,N,N-トリメチルエタンアミニウムクロライド、ジアリルアミン、ポリ(アミドアミン)、ポリエチレンイミン、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるモノマーを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 5, wherein the cationic polymer comprises a monomer selected from the group consisting of acrylamide, methacrylamide, diallyldimethylammonium chloride (DADMAC), N-vinylamine, 2-dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), N,N,N-trimethylethanaminium chloride, diallylamine, poly(amidoamine), polyethyleneimine, and any combination thereof. 前記カチオン性ポリマーが、架橋エピクロロヒドリン-ジメチルアミン、ポリ(アミドアミン)、又はポリエチレンイミンである、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 5, wherein the cationic polymer is crosslinked epichlorohydrin-dimethylamine, poly(amidoamine), or polyethyleneimine. 前記カチオン性ポリマーが、約50,000Da~約2,000,000Daの重量平均分子量を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the cationic polymer has a weight average molecular weight of about 50,000 Da to about 2,000,000 Da. 前記カチオン性ポリマーが、約0.1meq/g~約15meq/gの電荷密度を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 8, wherein the cationic polymer has a charge density of about 0.1 meq/g to about 15 meq/g. 前記リグニン系化合物及び前記カチオン性ポリマーが、製紙プロセスのウェットエンドにおいて前記パルプスラリーに添加される、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 9, wherein the lignin-based compound and the cationic polymer are added to the pulp slurry at the wet end of the papermaking process. 前記リグニン系化合物及び前記カチオン性ポリマーが、前記製紙プロセスにおける白水系、パルプストック収納チェスト、混合チェスト、マシンチェスト、ヘッドボックス、セーブオールチェスト、又はこれらの任意の組み合わせにおいて前記パルプスラリーに添加される、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 10, wherein the lignin-based compound and the cationic polymer are added to the pulp slurry in a white water system, a pulp stock storage chest, a mixing chest, a machine chest, a headbox, a save-all chest, or any combination thereof in the papermaking process. 前記リグニン系化合物が、約10ポンド/トン~約100ポンド/トンの範囲の量で前記パルプスラリーに添加される、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 11, wherein the lignin-based compound is added to the pulp slurry in an amount ranging from about 10 lbs/ton to about 100 lbs/ton. 前記カチオン性ポリマーが、約1ポンド/トン~約30ポンド/トンの範囲の量で前記パルプスラリーに添加される、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 12, wherein the cationic polymer is added to the pulp slurry in an amount ranging from about 1 lb/ton to about 30 lb/ton. 前記リグニン系化合物が、前記カチオン性ポリマーが添加される前に前記パルプスラリーに添加される、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 13, wherein the lignin-based compound is added to the pulp slurry before the cationic polymer is added. 前記リグニン系化合物が、前記カチオン性ポリマーが添加された後に前記パルプスラリーに添加される、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 13, wherein the lignin-based compound is added to the pulp slurry after the cationic polymer is added. 前記リグニン系化合物及び前記カチオン性ポリマーが、前記ウェットエンド内の異なる位置で前記パルプスラリーに添加される、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 15, wherein the lignin-based compound and the cationic polymer are added to the pulp slurry at different locations within the wet end. 組成物であって、
リグニン系化合物、及び
カチオン性ポリマーを含む、組成物。
1. A composition comprising:
A composition comprising a lignin-based compound and a cationic polymer.
前記リグニン系化合物が、約100,000g/mol未満の重量平均分子量及び負のゼータ電位を有する、請求項17に記載の組成物。 The composition of claim 17, wherein the lignin-based compound has a weight average molecular weight of less than about 100,000 g/mol and a negative zeta potential. 前記カチオン性ポリマーが、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド(DADMAC)、N-ビニルアミン、2-ジメチルアミノエチルアクリレート(DMAEA)、N,N,N-トリメチルエタンアミニウムクロライド、ジアリルアミン、ポリ(アミドアミン)、ポリエチレンイミン、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるモノマーを含む、請求項17又は18に記載の組成物。 The composition of claim 17 or 18, wherein the cationic polymer comprises a monomer selected from the group consisting of acrylamide, methacrylamide, diallyldimethylammonium chloride (DADMAC), N-vinylamine, 2-dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), N,N,N-trimethylethanaminium chloride, diallylamine, poly(amidoamine), polyethyleneimine, and any combination thereof. 前記カチオン性ポリマーが、架橋エピクロロヒドリン-ジメチルアミン、ポリ(アミドアミン)、又はポリエチレンイミンである、請求項17~19のいずれか一項に記載の組成物。 The composition of any one of claims 17 to 19, wherein the cationic polymer is crosslinked epichlorohydrin-dimethylamine, poly(amidoamine), or polyethyleneimine. 前記組成物が、パルプを含まない、請求項17~20のいずれか一項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 17 to 20, wherein the composition does not contain pulp. 紙を強化するためのリグニン系化合物及びカチオン性ポリマーの使用。 The use of lignin-based compounds and cationic polymers to strengthen paper.
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