JP2528557B2 - 陽イオン重合体で改質された充填材、その製造方法および製紙におけるその使用方法 - Google Patents
陽イオン重合体で改質された充填材、その製造方法および製紙におけるその使用方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は広く、表面処理された無
機化合物の分野に関するものである。より詳細には、本
発明は、製紙用充填材として使用するのに適した組成物
の提供に関し、ここで無機塩基充填材は、製紙工程にお
ける充填材の性能を増大させる物質で表面処理されてい
る。本発明はまた、特にサイズ剤の必要性を減少させる
ことにより製紙工程を改良し、しかもこの工程に従って
生産した紙の特性を改良する方法にも関するものであ
る。
機化合物の分野に関するものである。より詳細には、本
発明は、製紙用充填材として使用するのに適した組成物
の提供に関し、ここで無機塩基充填材は、製紙工程にお
ける充填材の性能を増大させる物質で表面処理されてい
る。本発明はまた、特にサイズ剤の必要性を減少させる
ことにより製紙工程を改良し、しかもこの工程に従って
生産した紙の特性を改良する方法にも関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】アルカリ紙の適当な内部サイズは、ほと
んどの製紙業者にとって重要な問題である。早期のセル
ロース反応性サイズ剤の開発は結果的に過剰量のサイズ
剤を用いてのサイズのコントロールがむずかしく、その
結果、ウェットエンド付着物、プレスによる紙むけが増
加し、また紙の表面の摩擦係数の問題が起こってきた。
主としてサイズ剤の過使用のために、さらに種々の問題
が起こる。これらの問題は、サイズ剤を吸着して、それ
を無効にする、ウェットエンドに見られる高表面積物質
（例えば、充填粉および微粉末）によってひき起こされ
る。
んどの製紙業者にとって重要な問題である。早期のセル
ロース反応性サイズ剤の開発は結果的に過剰量のサイズ
剤を用いてのサイズのコントロールがむずかしく、その
結果、ウェットエンド付着物、プレスによる紙むけが増
加し、また紙の表面の摩擦係数の問題が起こってきた。
主としてサイズ剤の過使用のために、さらに種々の問題
が起こる。これらの問題は、サイズ剤を吸着して、それ
を無効にする、ウェットエンドに見られる高表面積物質
（例えば、充填粉および微粉末）によってひき起こされ
る。
【０００３】内部サイズの目的は、シートに、液体の浸
透に対する耐性を付与することである。シートの多孔度
（これはサイズプレスでコントロールされる）に加え
て、内部サイズは、ベース素材をコーチングする際の結
合剤の移行をコントロールするとともに、紙に印刷およ
び筆記する際のインクの浸透をコントロールする。セル
ロース反応性サイズ剤または“合成サイズ剤”を用いる
アルカリ紙のサイズは、３０年以上前から確立されてき
た。現在商業的に使用されている２つのサイズ剤、アル
キルケトン二量体（ＡＫＤ）およびアルケニルこはく酸
無水物（ＡＳＡ）は、セルロース繊維のヒドロキシル基
との化学反応（共有結合）によって、シートにサイズを
付与する。
透に対する耐性を付与することである。シートの多孔度
（これはサイズプレスでコントロールされる）に加え
て、内部サイズは、ベース素材をコーチングする際の結
合剤の移行をコントロールするとともに、紙に印刷およ
び筆記する際のインクの浸透をコントロールする。セル
ロース反応性サイズ剤または“合成サイズ剤”を用いる
アルカリ紙のサイズは、３０年以上前から確立されてき
た。現在商業的に使用されている２つのサイズ剤、アル
キルケトン二量体（ＡＫＤ）およびアルケニルこはく酸
無水物（ＡＳＡ）は、セルロース繊維のヒドロキシル基
との化学反応（共有結合）によって、シートにサイズを
付与する。
【０００４】通常用いられる未処理の充填材（例えば、
粘土、二酸化チタン、炭酸カルシウム）はすべて、サイ
ズについて有害作用を有することが公知である。種々の
型の炭酸カルシウムで充填したアルカリ紙の研究は、充
填剤の比表面積とハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）
サイズ試験（ＨＳＴ）によって測定したシートにおける
内部サイズ値との間の強い逆の相関関係を明らかにし
た。充填剤含量を増加させることが有利である状況で
は、関連するサイズの問題が起こって、シートの品質、
機械の性能、および走行性に影響を与えた。
粘土、二酸化チタン、炭酸カルシウム）はすべて、サイ
ズについて有害作用を有することが公知である。種々の
型の炭酸カルシウムで充填したアルカリ紙の研究は、充
填剤の比表面積とハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）
サイズ試験（ＨＳＴ）によって測定したシートにおける
内部サイズ値との間の強い逆の相関関係を明らかにし
た。充填剤含量を増加させることが有利である状況で
は、関連するサイズの問題が起こって、シートの品質、
機械の性能、および走行性に影響を与えた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】現場のＰＣＣプラントで
合成することができる特別に改質された沈降炭酸カルシ
ウム（ＰＣＣ）充填材は、充填材入りシートサイズをよ
り経済的でしかも効果的にするために開発されてきた。
実験室での結果は、化学的に改質された、陽イオン重合
体で表面処理されたＰＣＣ充填材を用いることによっ
て、サイズ剤の量は、１／２に減少させることができ、
同時に同様にその他の性質を改良する。
合成することができる特別に改質された沈降炭酸カルシ
ウム（ＰＣＣ）充填材は、充填材入りシートサイズをよ
り経済的でしかも効果的にするために開発されてきた。
実験室での結果は、化学的に改質された、陽イオン重合
体で表面処理されたＰＣＣ充填材を用いることによっ
て、サイズ剤の量は、１／２に減少させることができ、
同時に同様にその他の性質を改良する。
【０００６】特定の陽イオン樹脂材を、炭酸カルシウム
すなわち、微粉砕した石灰石からの天然炭酸カルシウム
または沈降炭酸カルシウムのような製紙用充填材に添加
すると、その充填材の性能が大きく増大し、その結果、
実質的により少ないウェットエンドサイズ剤の添加を必
要とし、優れた不透明度および引張強さ特性を有する紙
が得られることが発見された。
すなわち、微粉砕した石灰石からの天然炭酸カルシウム
または沈降炭酸カルシウムのような製紙用充填材に添加
すると、その充填材の性能が大きく増大し、その結果、
実質的により少ないウェットエンドサイズ剤の添加を必
要とし、優れた不透明度および引張強さ特性を有する紙
が得られることが発見された。
【０００７】図１は、改質充填材および未改質の充填材
を含有するハンドシートに対するハーキュリース（Ｈｅ
ｒｃｕｌｅｓ）サイズ測定値対充填材含量のプロットで
ある。
を含有するハンドシートに対するハーキュリース（Ｈｅ
ｒｃｕｌｅｓ）サイズ測定値対充填材含量のプロットで
ある。
【０００８】図２は、改質充填材および未改質充填材を
含有するハンドシートに対する、コブ（Ｃｏｂｂ）サイ
ズ試験により測定した吸水量対充填材含量のプロットで
ある。
含有するハンドシートに対する、コブ（Ｃｏｂｂ）サイ
ズ試験により測定した吸水量対充填材含量のプロットで
ある。
【０００９】図３は、種々の重合体処理水準の改質充填
材を含有するハンドシートに対する、ハーキュリース
（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ測定値対充填材含量のプロ
ットである。
材を含有するハンドシートに対する、ハーキュリース
（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ測定値対充填材含量のプロ
ットである。
【００１０】図４は、異なるサイズ剤水準で、改質充填
材および未改質充填材を含有するハンドシートに対する
ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ測定値対充
填材含量のプロットである。
材および未改質充填材を含有するハンドシートに対する
ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ測定値対充
填材含量のプロットである。
【００１１】図５は、改質充填材および未改質充填材を
含有するハンドシートに対する、シート不透明度対充填
材含量のプロットである。
含有するハンドシートに対する、シート不透明度対充填
材含量のプロットである。
【００１２】図６は、改質充填材および未改質充填材を
含有するハンドシートに対する、シート不透明度対シー
ト引張強さのプロットである。
含有するハンドシートに対する、シート不透明度対シー
ト引張強さのプロットである。
【００１３】図７は、改質充填材および未改質充填材を
含有するハンドシートに対する、シートの白色度対充填
材含量のプロットである。
含有するハンドシートに対する、シートの白色度対充填
材含量のプロットである。
【００１４】図８は、パイロット抄紙機で作った、改質
充填材および未改質充填材を含有するシートに対する、
ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ測定値対充
填材含量のプロットである。
充填材および未改質充填材を含有するシートに対する、
ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ測定値対充
填材含量のプロットである。
【００１５】図９は、パイロット抄紙機で作った、改質
充填材および未改質充填材を含有するシートに対する、
コブ（Ｃｏｂｂ）サイズ試験によって測定した吸水量対
充填材含量のプロットである。
充填材および未改質充填材を含有するシートに対する、
コブ（Ｃｏｂｂ）サイズ試験によって測定した吸水量対
充填材含量のプロットである。
【００１６】図１０は、パイロット抄紙機で作った、改
質充填材および未改質充填材を含有するシートに対す
る、補正シート不透明度対充填材含量のプロットであ
る。
質充填材および未改質充填材を含有するシートに対す
る、補正シート不透明度対充填材含量のプロットであ
る。
【００１７】図１１は、パイロット抄紙機で作った、改
質充填材および未改質充填材を含有するシートに対す
る、充填材の分布を具体的に示す比較顕微鏡写真を示
す。
質充填材および未改質充填材を含有するシートに対す
る、充填材の分布を具体的に示す比較顕微鏡写真を示
す。
【００１８】図１２は、ハンドシート中８％充填材水準
における、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ
測定値対処理温度およびパーセント陽イオン重合体処理
水準、の３次元プロットを表わす。
における、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ
測定値対処理温度およびパーセント陽イオン重合体処理
水準、の３次元プロットを表わす。
【００１９】図１３は、ハンドシート中１６％充填材水
準における、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイ
ズ測定値対処理温度およびパーセント陽イオン重合体処
理水準の３次元プロットを表わす。
準における、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイ
ズ測定値対処理温度およびパーセント陽イオン重合体処
理水準の３次元プロットを表わす。
【００２０】図１４は、ハンドシート中の２４％充填材
水準における、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サ
イズ測定値対処理温度およびパーセント陽イオン重合体
処理水準の３次元プロットを表わす。
水準における、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サ
イズ測定値対処理温度およびパーセント陽イオン重合体
処理水準の３次元プロットを表わす。
【００２１】製紙用充填材を表面処理するために最も効
果的であることがわかった陽イオン重合体は、一般式：
果的であることがわかった陽イオン重合体は、一般式：
【００２２】
【００２３】（式中、Ｒは、少なくとも８個の炭素原子
をもつアルキル基、少なくとも６個の炭素原子をもつシ
クロアルキル基、アリール基、アラルキル基およびアル
カリール基より成る群から選択される炭化水素基であ
る）の二量体である。特定の二量体は、オクチル−、デ
シル−、ドデシル−、テトラデシル−、ヘキサデシル
−、オクタデシル−、エイコシル−、ドコシル−、テト
ラコシル−、フェニル−、ベンジル−ベーターナフチル
−、およびシクロヘキシル−、二量体である。その他の
利用可能な二量体は、鉱酸、ナフテン酸、デルタ−９，
１０−デシレン酸、デルタ−９，１０−ドデシレン酸、
パルミトリン酸、オレイン酸、リシンオレイン酸、リノ
レエート、リノール酸、およびオレステアリン酸から生
成される二量体、ならびに、ヤシ油、ババス油、パーム
種子油、パーム油、オリーブ油、落花生油、菜種油、牛
脂およびラード、および上記のものの種々の混合物、か
ら得られるような天然脂肪酸から製造される二量体であ
る。
をもつアルキル基、少なくとも６個の炭素原子をもつシ
クロアルキル基、アリール基、アラルキル基およびアル
カリール基より成る群から選択される炭化水素基であ
る）の二量体である。特定の二量体は、オクチル−、デ
シル−、ドデシル−、テトラデシル−、ヘキサデシル
−、オクタデシル−、エイコシル−、ドコシル−、テト
ラコシル−、フェニル−、ベンジル−ベーターナフチル
−、およびシクロヘキシル−、二量体である。その他の
利用可能な二量体は、鉱酸、ナフテン酸、デルタ−９，
１０−デシレン酸、デルタ−９，１０−ドデシレン酸、
パルミトリン酸、オレイン酸、リシンオレイン酸、リノ
レエート、リノール酸、およびオレステアリン酸から生
成される二量体、ならびに、ヤシ油、ババス油、パーム
種子油、パーム油、オリーブ油、落花生油、菜種油、牛
脂およびラード、および上記のものの種々の混合物、か
ら得られるような天然脂肪酸から製造される二量体であ
る。
【００２４】重合体は、二量体を、エピクロロヒドリン
のようなエポキシ化ハロヒドリン化合物と反応させたポ
リアミノ−アミドおよび／またはエポキシ化ハロヒドリ
ン化合物と反応させたポリアミン重合体で処理し、それ
によって二量体の表面上に第三および第四アミン基を形
成させる結果として、陽イオン性になる。二量体の陽イ
オン電荷は、主として第四アミン基から誘導されること
が好ましい。この型の重合体材料は、商品名ハーコン
（Ｈｅｒｃｏｎ）としてデラウエア州、ウィルミントン
市、ハーキュリース社（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，Ｉｎｃ．）
によって製造されており、商業的に手に入れることがで
きる。充填材に対して重量で約０．１％ないし１０．０
％の陽イオン重合体材料を使用すると、ウェットエンド
サイズ剤の添加の必要性の低下および充填材を使用して
得られる紙の光学的および物理的性質、特に不透明度、
Ｚ−方向の充填材分布および引張強さ、の改良の点で、
充填材の性能を増強されることが発見された。充填材と
して粘土を使用する場合については、充填材を、約１．
０ないし約２．０重量パーセントの上述の型の陽イオン
重合体材料で表面処理することが、実質的に減少させた
サイズ剤要求量をもつ充填材粘土を生成させるのに有効
であることが発見された。
のようなエポキシ化ハロヒドリン化合物と反応させたポ
リアミノ−アミドおよび／またはエポキシ化ハロヒドリ
ン化合物と反応させたポリアミン重合体で処理し、それ
によって二量体の表面上に第三および第四アミン基を形
成させる結果として、陽イオン性になる。二量体の陽イ
オン電荷は、主として第四アミン基から誘導されること
が好ましい。この型の重合体材料は、商品名ハーコン
（Ｈｅｒｃｏｎ）としてデラウエア州、ウィルミントン
市、ハーキュリース社（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，Ｉｎｃ．）
によって製造されており、商業的に手に入れることがで
きる。充填材に対して重量で約０．１％ないし１０．０
％の陽イオン重合体材料を使用すると、ウェットエンド
サイズ剤の添加の必要性の低下および充填材を使用して
得られる紙の光学的および物理的性質、特に不透明度、
Ｚ−方向の充填材分布および引張強さ、の改良の点で、
充填材の性能を増強されることが発見された。充填材と
して粘土を使用する場合については、充填材を、約１．
０ないし約２．０重量パーセントの上述の型の陽イオン
重合体材料で表面処理することが、実質的に減少させた
サイズ剤要求量をもつ充填材粘土を生成させるのに有効
であることが発見された。
【００２５】また、ＰＣＣ充填材を、約０．２５ないし
約２．０重量パーセントの先述の型の陽イオン重合体物
質で表面処理すると、実質的に減少させたサイズ剤要求
量をもつ充填材を生成するのに有効であることも発見さ
れた。
約２．０重量パーセントの先述の型の陽イオン重合体物
質で表面処理すると、実質的に減少させたサイズ剤要求
量をもつ充填材を生成するのに有効であることも発見さ
れた。
【００２６】二酸化チタン、滑石およびシリカ／シリケ
ートピグメントのような、もしもそれを未処理のまま使
用するとサイズに関して有害作用を有するその他の充填
剤は、本発明に従って先述の型の陽イオン重合体物質で
処理したときは利用可能である。
ートピグメントのような、もしもそれを未処理のまま使
用するとサイズに関して有害作用を有するその他の充填
剤は、本発明に従って先述の型の陽イオン重合体物質で
処理したときは利用可能である。
【００２７】すべての型の充填材について、充填材含有
スラリーに添加することが必要とされる陽イオン重合体
の量は、その充填材の表面積と直接関連づけられること
が見出された。
スラリーに添加することが必要とされる陽イオン重合体
の量は、その充填材の表面積と直接関連づけられること
が見出された。
【００２８】さらに、充填材を陽イオン重合体で処理す
る温度もまた、重合体処理された充填材のサイズ剤要求
量を減少させる程度を決定する際の重要なパラメーター
であることが発見された。
る温度もまた、重合体処理された充填材のサイズ剤要求
量を減少させる程度を決定する際の重要なパラメーター
であることが発見された。
【００２９】一般に、充填材を含有する水性スラリーの
陽イオン重合体による処理は、温度約５ないし７０℃で
行なう。好ましい処理温度範囲は、約２０から３０℃で
あり、最も好ましい処理温度は約２５℃である。
陽イオン重合体による処理は、温度約５ないし７０℃で
行なう。好ましい処理温度範囲は、約２０から３０℃で
あり、最も好ましい処理温度は約２５℃である。
【００３０】さらにまた、充填材を含有する水性スラリ
ーのｐＨが、処理に影響することも発見された。スラリ
ーは、処理の時点では１０より大きいｐＨであってはな
らない。陽イオン重合体で処理された充填材はまた、そ
れに続いて、１０より大きくないｐＨで貯蔵して、約１
０より大きなｐＨで起こる陽イオン重合体コーチングの
分解を防止しなくてはならない。
ーのｐＨが、処理に影響することも発見された。スラリ
ーは、処理の時点では１０より大きいｐＨであってはな
らない。陽イオン重合体で処理された充填材はまた、そ
れに続いて、１０より大きくないｐＨで貯蔵して、約１
０より大きなｐＨで起こる陽イオン重合体コーチングの
分解を防止しなくてはならない。
【００３１】本発明の本質および範囲は、陽イオン重合
体で改質した充填材の効果を証明する、以下の非限定的
実施例によってさらに充分に理解されるであろう。
体で改質した充填材の効果を証明する、以下の非限定的
実施例によってさらに充分に理解されるであろう。
【００３２】
【実施例】実施例 １ 改質充填材および未改質充填材を含有するハンドシート
の製造および比較試験 比較用のホーマックス（Ｆｏｒｍａｘ）〔ノーブル（Ｎ
ｏｂｌｅ）アンド・ウッド（Ｗｏｏｄ）〕ハンドシート
（６０ｇ／ｍ2 または４０ｌｂｓ．／３３００ｆｔ2 ）
を蒸留水中、ｐＨ７．０で４００カナダ標準フリーネス
〔Ｃａｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｃｎｅ
ｓｓ（ＣＳＦ）〕まで叩解した、７５％さらし硬木およ
び２５％さらし軟木クラフトパルプより成る組成物から
製造した。高分子量、中位電荷密度の陽イオンポリアク
リルアミド（ＰＡＭ）定着助剤を、０．０５％使用し
た。合成サイズ剤（ＡＫＤまたはＡＳＡ）を、０．１０
％ないし０．３０％の水準で添加した。未改質ＰＣＣお
よび微粉砕石灰石（ＦＧＬ）に対する重合体処理の効果
を試験するための種々の重合体で改質したＰＣＣ充填材
を包含する、いくつかの充填材を使用した。充填材は、
仕上シート中に８％、１６％、２４％および４０％の充
填材を達成するため２０％の固体分で組成物に添加し
た。さらに、充填材を含有しないブランクを製造して試
験した。このハンドシート法を通して蒸留水を使用し
た。シートは、５０％ＲＨおよび２３℃に状態調整し、
グラム数、パーセント充填材、ＨＳＴ、コブ（Ｃｏｂ
ｂ）サイズ、不透明度、白色度、厚さ、引張強さ、およ
び多孔度について試験した散乱係数は、適当な反射率値
およびクベルカ−ムンク（Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ）
方程式を用いて決定した。ＸＹ平面およびＺ−方向の平
面の両方における、シート中の充填材分布の元素マッピ
ングは、元素分析能力をもった走査電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）を用いて行なった。
の製造および比較試験 比較用のホーマックス（Ｆｏｒｍａｘ）〔ノーブル（Ｎ
ｏｂｌｅ）アンド・ウッド（Ｗｏｏｄ）〕ハンドシート
（６０ｇ／ｍ2 または４０ｌｂｓ．／３３００ｆｔ2 ）
を蒸留水中、ｐＨ７．０で４００カナダ標準フリーネス
〔Ｃａｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｃｎｅ
ｓｓ（ＣＳＦ）〕まで叩解した、７５％さらし硬木およ
び２５％さらし軟木クラフトパルプより成る組成物から
製造した。高分子量、中位電荷密度の陽イオンポリアク
リルアミド（ＰＡＭ）定着助剤を、０．０５％使用し
た。合成サイズ剤（ＡＫＤまたはＡＳＡ）を、０．１０
％ないし０．３０％の水準で添加した。未改質ＰＣＣお
よび微粉砕石灰石（ＦＧＬ）に対する重合体処理の効果
を試験するための種々の重合体で改質したＰＣＣ充填材
を包含する、いくつかの充填材を使用した。充填材は、
仕上シート中に８％、１６％、２４％および４０％の充
填材を達成するため２０％の固体分で組成物に添加し
た。さらに、充填材を含有しないブランクを製造して試
験した。このハンドシート法を通して蒸留水を使用し
た。シートは、５０％ＲＨおよび２３℃に状態調整し、
グラム数、パーセント充填材、ＨＳＴ、コブ（Ｃｏｂ
ｂ）サイズ、不透明度、白色度、厚さ、引張強さ、およ
び多孔度について試験した散乱係数は、適当な反射率値
およびクベルカ−ムンク（Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ）
方程式を用いて決定した。ＸＹ平面およびＺ−方向の平
面の両方における、シート中の充填材分布の元素マッピ
ングは、元素分析能力をもった走査電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）を用いて行なった。
【００３３】改質したＰＣＣ充填材で充填したシートに
対するサイズ値（ＨＳＴおよびＣｏｂｂ）は有意に改良
され、ＰＣＣ上の重合体の水準が高くなるほど、低サイ
ズ要求充填材（例えばＦＧＬ）に対してすべての１０％
より大きな負荷水準で有意にさらに優れたサイズが与え
られる（図１，２，および３）。比較用シートは、０．
５重量パーセントの陽イオン重合体処理したＰＣＣ充填
材が使われたとき、３分の１少ないサイズ剤を用いて作
ることができ（４図）、そしてグラフが示すように、
１．０重量パーセントの陽イオン重合体で処理したＰＣ
Ｃ充填材を用いるとさらに少ないサイズ剤が必要とされ
た。表Ｉもまた充填材の重合体処理の有効性を示してい
る。
対するサイズ値（ＨＳＴおよびＣｏｂｂ）は有意に改良
され、ＰＣＣ上の重合体の水準が高くなるほど、低サイ
ズ要求充填材（例えばＦＧＬ）に対してすべての１０％
より大きな負荷水準で有意にさらに優れたサイズが与え
られる（図１，２，および３）。比較用シートは、０．
５重量パーセントの陽イオン重合体処理したＰＣＣ充填
材が使われたとき、３分の１少ないサイズ剤を用いて作
ることができ（４図）、そしてグラフが示すように、
１．０重量パーセントの陽イオン重合体で処理したＰＣ
Ｃ充填材を用いるとさらに少ないサイズ剤が必要とされ
た。表Ｉもまた充填材の重合体処理の有効性を示してい
る。
【００３４】
【００３５】改質した充填材から導かれる第二の利点
は、それに続く引張強さまたはシート白色度の損失なし
に、不透明を２分の１点増加させることであった（図
５，６，および７）。強度または白色度の損失なしに増
大した不透明度は、主として、改質充填材粒子の陽イオ
ン電荷の実質的な増加によると考えられる。これらの粒
子上の陽イオン電荷を増大させることが、これらを繊維
の表面上により均一に吸着させ、繊維の交差部の間によ
り少なく吸着させることになる。走査電子顕微鏡写真
は、改良された光学性能を支持する改質ＰＣＣ充填材に
対して、シート中の充填材のより良好な分布を示した。
表ＩＩは、サイズ値に関する、充填材の比表面積と重合
体処理水準との間の関係を示す。
は、それに続く引張強さまたはシート白色度の損失なし
に、不透明を２分の１点増加させることであった（図
５，６，および７）。強度または白色度の損失なしに増
大した不透明度は、主として、改質充填材粒子の陽イオ
ン電荷の実質的な増加によると考えられる。これらの粒
子上の陽イオン電荷を増大させることが、これらを繊維
の表面上により均一に吸着させ、繊維の交差部の間によ
り少なく吸着させることになる。走査電子顕微鏡写真
は、改良された光学性能を支持する改質ＰＣＣ充填材に
対して、シート中の充填材のより良好な分布を示した。
表ＩＩは、サイズ値に関する、充填材の比表面積と重合
体処理水準との間の関係を示す。
【００３６】
【００３７】高表面積では、その表面を覆って改良され
たサイズを与えるためには、より多くの重合体が必要と
される。予想外のことには、充填材の水準はシート中で
増大するので、サイズ値は、最高表面積充填材を除くす
べてについて上昇し続ける。このことは、本発明の処理
法によって、増大したサイズは、シート中のより高い充
填材水準の使用により保持し得ることを示している。こ
の状態は、未処理充填材の使用によって達成することは
できない。
たサイズを与えるためには、より多くの重合体が必要と
される。予想外のことには、充填材の水準はシート中で
増大するので、サイズ値は、最高表面積充填材を除くす
べてについて上昇し続ける。このことは、本発明の処理
法によって、増大したサイズは、シート中のより高い充
填材水準の使用により保持し得ることを示している。こ
の状態は、未処理充填材の使用によって達成することは
できない。
【００３８】実施例 ２ 定着および排水に対する改質ＰＣＣ充填材の評価 実際の高速抄紙機と類似の条件下で、充填材の定着およ
び排水特性を測定するために、真空排水ジャー装置を使
用した。組成は、実施例１で使用されたものと同じであ
り、定着助剤水準は０．０５％で評価された。充填材
は、１６％＋／−１．０％の含量が最終ペッド中に保持
されるように添加した。素材（０．５％稠度）を３本の
羽根つきジャー中で７５０ｒｐｍでかくはんした。自動
制御でジャーの内容物を、最初の排水の間１０ｋＰａの
真空下に置き、その後５秒間高真空（５０ｋＰａ）にお
いた。形成されたパッドを重量測定し、その後乾燥さ
せ、再び重量を測定して、パーセントシート乾燥度値を
得た（これらの数は、水がシートから除去される容易性
を予測する）。パーセント充填材定着を、Ｘ線蛍光によ
る繊維パッド中の炭酸カルシウムの量および素材に添加
した公知量から計算した。
び排水特性を測定するために、真空排水ジャー装置を使
用した。組成は、実施例１で使用されたものと同じであ
り、定着助剤水準は０．０５％で評価された。充填材
は、１６％＋／−１．０％の含量が最終ペッド中に保持
されるように添加した。素材（０．５％稠度）を３本の
羽根つきジャー中で７５０ｒｐｍでかくはんした。自動
制御でジャーの内容物を、最初の排水の間１０ｋＰａの
真空下に置き、その後５秒間高真空（５０ｋＰａ）にお
いた。形成されたパッドを重量測定し、その後乾燥さ
せ、再び重量を測定して、パーセントシート乾燥度値を
得た（これらの数は、水がシートから除去される容易性
を予測する）。パーセント充填材定着を、Ｘ線蛍光によ
る繊維パッド中の炭酸カルシウムの量および素材に添加
した公知量から計算した。
【００３９】改良された抄紙機の走行性は、多くの方法
で測定することができる。コーチから離れて増大したシ
ート乾燥度に加えて線材上の改良された排水が、機械の
速度を増大させる（生産率を増大させる）そして／また
は乾燥機での蒸気消費を減少させる（増大した採算性）
機会をもった抄紙機を提供する。過度量の定着助剤を使
用する必要のない改良された充填材定着が、形成を含む
シートの品質を高める。このことはまた、より清潔なウ
ェットエンドシステムからより良好な走行性および経済
性に導く。真空排水ジャーを用いた、表ＩＩＩに示した
定着および排水結果は、改質ＰＣＣ充填材に対して、改
良された最初のパスの充填材定着を示した。
で測定することができる。コーチから離れて増大したシ
ート乾燥度に加えて線材上の改良された排水が、機械の
速度を増大させる（生産率を増大させる）そして／また
は乾燥機での蒸気消費を減少させる（増大した採算性）
機会をもった抄紙機を提供する。過度量の定着助剤を使
用する必要のない改良された充填材定着が、形成を含む
シートの品質を高める。このことはまた、より清潔なウ
ェットエンドシステムからより良好な走行性および経済
性に導く。真空排水ジャーを用いた、表ＩＩＩに示した
定着および排水結果は、改質ＰＣＣ充填材に対して、改
良された最初のパスの充填材定着を示した。
【００４０】
【００４１】シートの乾燥度の値もまた、未処理のＰＣ
Ｃ充填材を超えて改良され、より良好な排水を示した。
これらの実験は、実験室で、精密で十分に制御された条
件下で実施されたが、しかしながら、これらの結果は、
以下の実施例３および４に示されるように、改良された
走行性をもつより良好なウェットエンド制御に導いて、
抄紙機に移すことができる。
Ｃ充填材を超えて改良され、より良好な排水を示した。
これらの実験は、実験室で、精密で十分に制御された条
件下で実施されたが、しかしながら、これらの結果は、
以下の実施例３および４に示されるように、改良された
走行性をもつより良好なウェットエンド制御に導いて、
抄紙機に移すことができる。
【００４２】実施例 ３ 実際のパイロット抄紙機に関して、改質充填材および未
改質充填の両方を組み入れる組成の比較試験 パイロット機の運転を、パイロット規模の抄紙機を用い
て実施した。実施例１および２に示したと同じ組成物を
用いて、６０ｇ／ｍ2 （４０ｌｂｓ．／３３００ｆｔ
2 ）のシートを生産した。同じ陽イオン定着助剤を０．
０１２５％使用し、ＡＫＤサイズ剤を０．１５％添加し
た。シート中に８％、１６％および２４％の充填材の水
準を達成するために、種々の炭酸カルシウム充填材（す
なわち、未処理の市販のＰＣＣ、未処理の市販ＦＧＬ、
０．５および１．０重量パーセントの陽イオン重合体で
改質されたＰＣＣ）を添加した。
改質充填の両方を組み入れる組成の比較試験 パイロット機の運転を、パイロット規模の抄紙機を用い
て実施した。実施例１および２に示したと同じ組成物を
用いて、６０ｇ／ｍ2 （４０ｌｂｓ．／３３００ｆｔ
2 ）のシートを生産した。同じ陽イオン定着助剤を０．
０１２５％使用し、ＡＫＤサイズ剤を０．１５％添加し
た。シート中に８％、１６％および２４％の充填材の水
準を達成するために、種々の炭酸カルシウム充填材（す
なわち、未処理の市販のＰＣＣ、未処理の市販ＦＧＬ、
０．５および１．０重量パーセントの陽イオン重合体で
改質されたＰＣＣ）を添加した。
【００４３】紙を、実施例１に示したと同じ性質につい
て試験した。
て試験した。
【００４４】充填材を、マイクロメリティックス・セデ
ィグラフ（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｓｅｄｉｇｒ
ａｐｈ）５０００Ｄを用いる重力沈降分析により、粒度
に関して特定決定した。比表面積は、ＢＥＴ窒素吸着分
析の使用によって決定した。乾燥白色度は、ハンター、
ラブスキャン（Ｈｕｎｔｅｒ ＬａｂＳｃａｎ）を用い
て測定した。粒子電荷（ゼータポテンシャル）は、クー
ルター・デルサ（Ｃｏｕｌｔｅｒ ＤＥＬＳＡ）４４０
からのドップラー・レーザー光散乱法を用いて決定し
た。充填材の性質を、表ＩＶに列挙する。
ィグラフ（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｓｅｄｉｇｒ
ａｐｈ）５０００Ｄを用いる重力沈降分析により、粒度
に関して特定決定した。比表面積は、ＢＥＴ窒素吸着分
析の使用によって決定した。乾燥白色度は、ハンター、
ラブスキャン（Ｈｕｎｔｅｒ ＬａｂＳｃａｎ）を用い
て測定した。粒子電荷（ゼータポテンシャル）は、クー
ルター・デルサ（Ｃｏｕｌｔｅｒ ＤＥＬＳＡ）４４０
からのドップラー・レーザー光散乱法を用いて決定し
た。充填材の性質を、表ＩＶに列挙する。
【００４５】
【００４６】パイロット抄紙機からの結果が、ハンドシ
ートの研究からの結果を確証した。図８および９に示し
たサイズ値は、改質ＰＣＣ充填材に対する改良されたサ
イズ性能を示す。ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）
サイズ試験（ＨＳＴ）は、低いエンドでのサイズ間差を
識別するのに十分なほど敏感ではなかったので、それら
の性能をより確実にするためにはコブ（Ｃｏｂｂ）試験
を使用した。このコブ（Ｃｏｂｂ）サイズ試験の結果
は、充填材の添加量の増加にともなう。市販の充填材
（すなわち、ＦＧＬおよびＰＣＣ）についての吸水量の
特性的な増加を示す。改質ＰＣＣ充填材を用いるとき、
この増加は、実質的には除去される。さらに、１．０重
量パーセントの陽イオン重合体で改質されたＰＣＣ充填
材は、事実上、等量のサイズ剤を用いる未充填シートと
同じ、すべての充填材添加水準での吸水量に対する耐性
を与える。中間色調の点の顕微鏡分析によって評価され
た印刷適合性は、改質ＰＣＣ充填材を用いるシートにお
いてインクのもちこたえの顕著な改良を示す。
ートの研究からの結果を確証した。図８および９に示し
たサイズ値は、改質ＰＣＣ充填材に対する改良されたサ
イズ性能を示す。ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）
サイズ試験（ＨＳＴ）は、低いエンドでのサイズ間差を
識別するのに十分なほど敏感ではなかったので、それら
の性能をより確実にするためにはコブ（Ｃｏｂｂ）試験
を使用した。このコブ（Ｃｏｂｂ）サイズ試験の結果
は、充填材の添加量の増加にともなう。市販の充填材
（すなわち、ＦＧＬおよびＰＣＣ）についての吸水量の
特性的な増加を示す。改質ＰＣＣ充填材を用いるとき、
この増加は、実質的には除去される。さらに、１．０重
量パーセントの陽イオン重合体で改質されたＰＣＣ充填
材は、事実上、等量のサイズ剤を用いる未充填シートと
同じ、すべての充填材添加水準での吸水量に対する耐性
を与える。中間色調の点の顕微鏡分析によって評価され
た印刷適合性は、改質ＰＣＣ充填材を用いるシートにお
いてインクのもちこたえの顕著な改良を示す。
【００４７】実験室での結果を確証する、不透明度にお
ける２分の１点の改良があった（図１０）。シート中の
充填材分布のカルシウム元素マッピング（図１１）は、
改質されたＰＣＣ充填材に対し、特にＺ−方向面におい
てより良好な分布を示した。実施例 ４ 生産用抄紙機での改質充填材および未改質充填材の両方
を組み入れる組成の比較試験 ２０００ｆｐｍで運転しているフォードリニア（Ｆｏｕ
ｒｄｒｉｎｉｅｒ）抄紙機を利用して、ミル試験を実施
した。この組成の一部として改質ＰＣＣ充填材を用い
て、そして用いないで、６０ｇ／ｍ（４０ｌｂｓ．／３
３００ｆｔ）の高不透明度シートを走行させた。この改
質ＰＣＣ充填材を、１．５重量パーセントの陽イオン重
合体で処理した。ＡＳＡサイズ剤とともに、陰イオン定
着助剤を使用した。試験中両添加剤を一定に保った。こ
の試験を通して、ハンドボックスおよび白水皿の試料を
得て、最初のパスの充填材定着および総定着について分
析した。これらの結果を、表Ｖに示す。
ける２分の１点の改良があった（図１０）。シート中の
充填材分布のカルシウム元素マッピング（図１１）は、
改質されたＰＣＣ充填材に対し、特にＺ−方向面におい
てより良好な分布を示した。実施例 ４ 生産用抄紙機での改質充填材および未改質充填材の両方
を組み入れる組成の比較試験 ２０００ｆｐｍで運転しているフォードリニア（Ｆｏｕ
ｒｄｒｉｎｉｅｒ）抄紙機を利用して、ミル試験を実施
した。この組成の一部として改質ＰＣＣ充填材を用い
て、そして用いないで、６０ｇ／ｍ（４０ｌｂｓ．／３
３００ｆｔ）の高不透明度シートを走行させた。この改
質ＰＣＣ充填材を、１．５重量パーセントの陽イオン重
合体で処理した。ＡＳＡサイズ剤とともに、陰イオン定
着助剤を使用した。試験中両添加剤を一定に保った。こ
の試験を通して、ハンドボックスおよび白水皿の試料を
得て、最初のパスの充填材定着および総定着について分
析した。これらの結果を、表Ｖに示す。
【００４８】
【００４９】充填材の定着と総定着の両方における有意
の改良が実現された。シート全体の改質充填材のＺ−方
向の分布もまた大きく改良された。充填材の良好な分布
は、その紙のより少ない２−側面性、より良好な方向安
定性およびより良好な印刷適性を意味し、この場合随伴
する白色化および粉立ちは比較的少ない（表Ｖ）。紙の
試料が試験され、サイズにおける２６３％の改良（すな
わち、４０秒対１１秒）および４．５％少ないＰＣＣ
（すなわち１５．０％対１５．７％）および２５％少な
いＴｉＯ2 （０．６％対０．８％）での同等の不透明度
を示した。引張強さの９％改良も実現された。これらの
結果を、表ＶＩに示す。
の改良が実現された。シート全体の改質充填材のＺ−方
向の分布もまた大きく改良された。充填材の良好な分布
は、その紙のより少ない２−側面性、より良好な方向安
定性およびより良好な印刷適性を意味し、この場合随伴
する白色化および粉立ちは比較的少ない（表Ｖ）。紙の
試料が試験され、サイズにおける２６３％の改良（すな
わち、４０秒対１１秒）および４．５％少ないＰＣＣ
（すなわち１５．０％対１５．７％）および２５％少な
いＴｉＯ2 （０．６％対０．８％）での同等の不透明度
を示した。引張強さの９％改良も実現された。これらの
結果を、表ＶＩに示す。
【００５０】
【００５１】“不安定サイズ”と呼ばれるサイズ剤の損
失は、５週間（３５日）後に評価された。結果を、表Ｖ
ＩＩに示す。
失は、５週間（３５日）後に評価された。結果を、表Ｖ
ＩＩに示す。
【００５２】
【００５３】試料は、典型的な市販の充填シートに比べ
て、最小のサイズ剤の損失を示した。シートの表面摩擦
係数も評価された。シートの表面の摩擦係数は、高速電
子複写装置を通る紙の走行性の重要な尺度である。この
評価の結果を、表ＶＩＩＩに示す。
て、最小のサイズ剤の損失を示した。シートの表面摩擦
係数も評価された。シートの表面の摩擦係数は、高速電
子複写装置を通る紙の走行性の重要な尺度である。この
評価の結果を、表ＶＩＩＩに示す。
【００５４】
【００５５】重合体で改質したＰＣＣ充填材入りシート
は、未改質シートよりも良好なシート表面の摩擦係数を
示した。
は、未改質シートよりも良好なシート表面の摩擦係数を
示した。
【００５６】実施例 ５ 種々の、陽イオン重合体処理および充填材添加の水準で
のサイズ剤要求量の減少に関する充填材処理温度の効果 ハンドシートの研究を行なって、陽イオン重合体で処理
した充填剤を用いるハンドシートにおけるサイズ剤要求
量の減少に関する。充填材処理温度、すなわち、陽イオ
ン重合体を充填材に適用する温度、の効果を評価した。
処理は、２５−６５℃の範囲の温度で行なった。処理
は、０ないし１．２５重量パーセントの陽イオン重合体
水準で行なった。使用された陽イオン重合体は、アルキ
ルケテン二量体のハーコン（Ｈｅｒｃｏｎ）−８５〔デ
ラウェア州、ウィルミントン市、ハーキュリース社（Ｈ
ｅｒｃｕｌｅｓ，Ｉｎｃ．）〕であった。充填材は、沈
降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）〔ニューヨーク、アルバカ
ー・エイチ・オー、ファイザー社（Ａｌｂａｃａｒ Ｈ
Ｏ，Ｐｆｉｚｅｒ，Ｉｎｃ．）〕であった。ハンドシー
トにおける充填材の添加は、処理された充填材の８から
２４重量パーセントまでのいくつかの水準で行なった。
のサイズ剤要求量の減少に関する充填材処理温度の効果 ハンドシートの研究を行なって、陽イオン重合体で処理
した充填剤を用いるハンドシートにおけるサイズ剤要求
量の減少に関する。充填材処理温度、すなわち、陽イオ
ン重合体を充填材に適用する温度、の効果を評価した。
処理は、２５−６５℃の範囲の温度で行なった。処理
は、０ないし１．２５重量パーセントの陽イオン重合体
水準で行なった。使用された陽イオン重合体は、アルキ
ルケテン二量体のハーコン（Ｈｅｒｃｏｎ）−８５〔デ
ラウェア州、ウィルミントン市、ハーキュリース社（Ｈ
ｅｒｃｕｌｅｓ，Ｉｎｃ．）〕であった。充填材は、沈
降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）〔ニューヨーク、アルバカ
ー・エイチ・オー、ファイザー社（Ａｌｂａｃａｒ Ｈ
Ｏ，Ｐｆｉｚｅｒ，Ｉｎｃ．）〕であった。ハンドシー
トにおける充填材の添加は、処理された充填材の８から
２４重量パーセントまでのいくつかの水準で行なった。
【００５７】表ＩＸに示すように、未処理対照試料に加
えて、４種の処理水準（０．５、０．７５、１．０およ
び１．２５ｗｔ％）および５種の処理温度（２５、３
５、４５、５５および６５℃）を使用して、２０の別々
の表面処理を行なった。
えて、４種の処理水準（０．５、０．７５、１．０およ
び１．２５ｗｔ％）および５種の処理温度（２５、３
５、４５、５５および６５℃）を使用して、２０の別々
の表面処理を行なった。
【００５８】
【００５９】処理はすべて、各試料につき１０分の低剪
断混合時間を用いて行なった。高温にほぼ４時間保持し
た後、試料を放冷した。
断混合時間を用いて行なった。高温にほぼ４時間保持し
た後、試料を放冷した。
【００６０】蒸留水中、ｐＨ７．０で、稠度０．３１２
５％、カナダ標準フリーネス（Ｃａｎａｄｉａｎ Ｓｔ
ａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓ）（ＣＳＦ）４００±
２５となるまで叩解した、７５％さらし硬木および２５
％さらし軟木クラフトパルプより成る組成配合物から、
比較用フォーマックス（Ｆｏｒｍａｘ）〔ノーブル・ア
ンド・ウッド（Ｎｏｂｌｅ ａｎｄ Ｗｏｏｄ）〕ハン
ドシート（６０ｇ／ｍ2 または４０ｌｂｓ．／３３００
ｆｔ2 ）を製造した。追加のウェットエンド添加剤には
０．２５ｗｔ％（５ｌｂ／紙トン）の量のアルキルケテ
ン二量体サイズ剤〔ハーコン（Ｈｅｒｃｏｎ）−７５、
デラウェア州、ウィルミントン市、ハーキュリース社
（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，Ｉｎｃ．）〕および０．０５％
（１ｌｂ／紙トン）の量の陽イオンポリカクリルアミド
定着助剤〔パーコル（Ｐｅｒｃｏｌ）−１７５〕が含ま
れていた。全部のシートを標準ＴＡＰＰＩ条件である５
０％相対湿度および２３℃に状態調整して試験した。
５％、カナダ標準フリーネス（Ｃａｎａｄｉａｎ Ｓｔ
ａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓ）（ＣＳＦ）４００±
２５となるまで叩解した、７５％さらし硬木および２５
％さらし軟木クラフトパルプより成る組成配合物から、
比較用フォーマックス（Ｆｏｒｍａｘ）〔ノーブル・ア
ンド・ウッド（Ｎｏｂｌｅ ａｎｄ Ｗｏｏｄ）〕ハン
ドシート（６０ｇ／ｍ2 または４０ｌｂｓ．／３３００
ｆｔ2 ）を製造した。追加のウェットエンド添加剤には
０．２５ｗｔ％（５ｌｂ／紙トン）の量のアルキルケテ
ン二量体サイズ剤〔ハーコン（Ｈｅｒｃｏｎ）−７５、
デラウェア州、ウィルミントン市、ハーキュリース社
（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，Ｉｎｃ．）〕および０．０５％
（１ｌｂ／紙トン）の量の陽イオンポリカクリルアミド
定着助剤〔パーコル（Ｐｅｒｃｏｌ）−１７５〕が含ま
れていた。全部のシートを標準ＴＡＰＰＩ条件である５
０％相対湿度および２３℃に状態調整して試験した。
【００６１】試験した紙の性質は、サイズ、不透明度ピ
グメント散乱係数およびシート白色度であった。サイズ
はハーキュリース・サイズ試験（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，Ｓ
ｉｚｅ Ｔｅｓｔ）によって試験した。報告された値
は、秒による。不透明度は、ＴＡＰＰＩによって試験し
た。報告された値は、補正不透明度、％である。シート
白色度は、ＴＡＰＰＩ試験によって試験した。報告され
た値は、白色度、％である。結果を、表Ｘに報告する。
グメント散乱係数およびシート白色度であった。サイズ
はハーキュリース・サイズ試験（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，Ｓ
ｉｚｅ Ｔｅｓｔ）によって試験した。報告された値
は、秒による。不透明度は、ＴＡＰＰＩによって試験し
た。報告された値は、補正不透明度、％である。シート
白色度は、ＴＡＰＰＩ試験によって試験した。報告され
た値は、白色度、％である。結果を、表Ｘに報告する。
【００６２】
【００６３】
【００６４】
【００６５】結果は、ＨＳＴ値が、充填材処理水準に直
接比例し、すなわち、処理水準が高くなるほどＨＳＴ反
応が高くなり、そして処理温度に逆比例する、すなわ
ち、スラリー処理温度が高くなるほど、ＨＳＴ反応か低
くなる、ことを示している。従って、最も高いサイズ値
（最大サイズ要求量減少）は、高処理水準および低処理
温度で起こり、一方、低処理水準および高処理温度で
は、比較的小さなサイズ減少しか起こらない。しかしな
がら、この効果の大きさは、ハンドシート中の充填材水
準によってかなり変化する。このことは、図１２、１３
および１４に示されている。図１２において、８％充填
材水準では、ＨＳＴに関する処理水準および処理温度の
両者の効果は最小であり、ＨＳＴ値は低温１９３秒から
高値２３７秒までの範囲にわたる。図１３において、１
６％充填材水準では、効果はさらに顕著であり、ＨＳＴ
値の範囲は３５秒から３９２秒までである。最後に、図
１４に見られるように、２４％充填材水準では、有意の
効果がみられ、ＨＳＴ値の範囲は２ないし３１３秒であ
って、低処理水準から高処理水準までおよび高処理温度
から低処理温度まで非常に急勾配の変化が起こる。しか
しながら、処理水準の小さな変化は、温度の小さな変化
がもたらすよりもより激しいＨＳＴシフトをもたらすの
で処理水準は、処理温度よりも敏感な変数である。
接比例し、すなわち、処理水準が高くなるほどＨＳＴ反
応が高くなり、そして処理温度に逆比例する、すなわ
ち、スラリー処理温度が高くなるほど、ＨＳＴ反応か低
くなる、ことを示している。従って、最も高いサイズ値
（最大サイズ要求量減少）は、高処理水準および低処理
温度で起こり、一方、低処理水準および高処理温度で
は、比較的小さなサイズ減少しか起こらない。しかしな
がら、この効果の大きさは、ハンドシート中の充填材水
準によってかなり変化する。このことは、図１２、１３
および１４に示されている。図１２において、８％充填
材水準では、ＨＳＴに関する処理水準および処理温度の
両者の効果は最小であり、ＨＳＴ値は低温１９３秒から
高値２３７秒までの範囲にわたる。図１３において、１
６％充填材水準では、効果はさらに顕著であり、ＨＳＴ
値の範囲は３５秒から３９２秒までである。最後に、図
１４に見られるように、２４％充填材水準では、有意の
効果がみられ、ＨＳＴ値の範囲は２ないし３１３秒であ
って、低処理水準から高処理水準までおよび高処理温度
から低処理温度まで非常に急勾配の変化が起こる。しか
しながら、処理水準の小さな変化は、温度の小さな変化
がもたらすよりもより激しいＨＳＴシフトをもたらすの
で処理水準は、処理温度よりも敏感な変数である。
【図１】充填材を含有するハンドシートに対する、ハー
キュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ値対充填材含量
のプロットである。
キュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ値対充填材含量
のプロットである。
【図２】充填材を含有するハンドシートに対する、吸水
量対充填材含量のプロットである。
量対充填材含量のプロットである。
【図３】重合体処理した改質充填材を含有するハンドシ
ートに対する、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サ
イズ値対充填材含量のプロットである。
ートに対する、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サ
イズ値対充填材含量のプロットである。
【図４】種々のサイズ水準の充填材を含有するハンドシ
ートに対する、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サ
イズ値対充填材含量のプロットである。
ートに対する、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サ
イズ値対充填材含量のプロットである。
【図５】充填材を含有するハンドシートに対する、シー
ト不透明度対充填材含量のプロットである。
ト不透明度対充填材含量のプロットである。
【図６】充填材を含有するハンドシートについての、シ
ート不透明度対シートの引張り強さのプロットである。
ート不透明度対シートの引張り強さのプロットである。
【図７】充填材を含有するハンドシートについての、シ
ート白色度対充填材含量のプロットである。
ート白色度対充填材含量のプロットである。
【図８】パイロット抄紙機で作った充てん材含有シート
についての、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイ
ズ値対充填材含量のプロットである。
についての、ハーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイ
ズ値対充填材含量のプロットである。
【図９】パイロット抄紙機で作った充填材含有シートに
ついての、吸水量対充填材含量のプロットである。
ついての、吸水量対充填材含量のプロットである。
【図１０】パイロット抄紙機で作った充填材含有シート
についての、補正シート不透明度対充填材含量のプロッ
トである。
についての、補正シート不透明度対充填材含量のプロッ
トである。
【図１１】パイロット抄紙機で作った充填材含有シート
についての、充填材の分布を示す比較顕微鏡写真であ
る。
についての、充填材の分布を示す比較顕微鏡写真であ
る。
【図１２】ハンドシート中の８％充填材水準での、ハー
キュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ値対処理温度お
よびパーセント陽イオン重合体処理水準の３次元プロッ
トである。
キュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ値対処理温度お
よびパーセント陽イオン重合体処理水準の３次元プロッ
トである。
【図１３】ハンドシート中の１６％充填材水準での、ハ
ーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ値対処理温度
およびパーセント陽イオン重合体処理水準の３次元プロ
ットである。
ーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ値対処理温度
およびパーセント陽イオン重合体処理水準の３次元プロ
ットである。
【図１４】ハンドシート中の２４％充填材水準での、ハ
ーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ値対処理温度
およびパーセント陽イオン重合体処理水準の３次元プロ
ットである。
ーキュリース（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）サイズ値対処理温度
およびパーセント陽イオン重合体処理水準の３次元プロ
ットである。
【符号の説明】
Claims (6)
- 【請求項１】 製紙用充填材が、充填材の乾量を基にし
て約０．１ないし約１０．０重量パーセントの陽イオン
重合体で表面処理された、微粉砕された石灰石からの天
然炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、粘土、二酸化
チタン、滑石、シリカ／シリケートピグメント、および
上記物質の種々の組み合わせ物より成る群から選択さ
れ、ここで陽イオン重合体が、一般式 （式中、Ｒは、少なくとも８個の炭素原子をもつアルキ
ル基、少なくとも６個の炭素原子をもつシクロアルキル
基、アリール基、アラルキル基およびアルカリール基よ
り成る群から選択される炭化水素基である）の二量体で
あって、この二量体は、エポキシ化ハロヒドリン化合物
と反応したポリアミノ−アミドおよびエポキシ化ハロヒ
ドリン化合物と反応したポリアミン重合体の少なくとも
一方で処理して二量体表面上に第三および第四アミン基
を形成させることによって陽イオン性にされていること
を特徴とする組成物。 - 【請求項２】 二量体が、オクチル−、デシル−、ドデ
シル−、テトラデシル−、ヘキサデシル−、オクタデシ
ル−、エイコシル−、ドコシル−、テトラコシル−、フ
ェニル−、ベンジル−ベーターナフチル−、およびシク
ロヘキシル−二量体より成る群から選択され；鉱酸、ナ
フテン酸、デルタ−９，１０−デシレン酸、デルタ−
９，１０−ドデシレン酸、パルミトレイン酸、オレイン
酸、リシンオレイン酸、リノレエート、リノール酸、お
よびオレステアリン酸から生成され；および、ヤシ油、
ババス油、パーム種子油、パーム油、オリーブ油、落花
生油、菜種油、牛脂およびラード、および上記のものの
種々の混合物から得られるもののような天然の脂肪酸混
合物から製造されることを特徴とする、請求項１に記載
の組成物。 - 【請求項３】 エポキシ化ハロヒドリンがエピクロロヒ
ドリンであることを特徴とする、請求項１に記載の組成
物。 - 【請求項４】 一般式 （式中、Ｒは少なくとも８個の炭素原子をもつアルキル
基、少なくとも６個の炭素原子をもつシクロアルキル
基、アリール基、アラルキル基およびアルカリール基よ
り成る群から選択される炭化水素基である）の二量体で
あって、エポキシ化ハロヒドリン化合物と反応したポリ
アミノ−アミドおよびエポキシ化ハロヒドリン化合物と
反応したポリアミン重合体の少なくとも一方で処理して
二量体表面上に第三および第四アミンを形成させること
によって陽イオン性にされている、陽イオン重合体約
０．１ないし約１０．０重量パーセントを、約１％ない
し約７６％の固体を含有する充填材スラリーに添加し、
その間、このスラリーを充填材の性能を改善するため
に、かくはんしながら温度約５℃ないし約７０℃、ｐＨ
約１０未満に保持することを特徴とする、陽イオン重合
体で表面処理された製紙用充填材の製造方法。 - 【請求項５】 スラリーに添加する重合体の量が、充填
材の表面積に直接関係する、請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 要求されるサイズ剤の量を減少させるこ
と、時間に関してサイズ剤含量を保持すること、水解放
を含む形成された紙ウエブの取り扱い適性を改良するこ
と、充填材定着、充填材分布、引張強さ、および表面摩
擦係数を含む、得られる紙の物性を改良すること、およ
び白色度、不透明度およびピグメント散乱係数を含む、
得られる紙の光学的性質を改良することの成果の少なく
とも一つを達成することにより製紙を改良する方法であ
って、一般式 （式中、Ｒは少なくとも８個の炭素原子をもつアルキル
基、少なくとも６個の炭素原子をもつシクロアルキル
基、アリール基、アラルキル基およびアルカリール基よ
り成る群から選択される炭化水素基である）の二量体で
あって、エポキシ化ハロヒドリン化合物と反応したポリ
アミノ−アミドおよびエポキシ化ハロヒドリン化合物と
反応したポリアミン重合体の少なくとも一方で処理して
この二量体表面に第三および第四アミン基を形成するこ
とによって陽イオン性にされている、陽イオン重合体
を、充填材の乾量を基にして約０．１ないし約１０．０
重量パーセント用いて表面処理した充填材、約５ないし
約５０重量パーセントを、製紙用組成に添加することを
特徴とする方法。
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