JP2656830B2 - 紙のサイジングを改良する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、紙サイジング方法に関するものであり、よ
り詳しくは、比較的高いpH値でロジンを基材とするサイ
ズ剤組成物を用いる紙のサイジングに関するものであ
る。本発明は、また、かかる方法を実施するのに用いら
れるサイズ剤組成物それ自身及びその結果としてサイジ
ングされた紙製品に関するものである。

［従来の技術］ ロジンをエマルジョン化された形で又は石鹸の形で用
いる通常の紙サイジング法は、ロジンを基材とするサイ
ズ剤組成物及びアルミニウム塩を、抄紙機のウエットエ
ンドの１個又は２個以上の選ばれた点に別々に添加する
ことを必要とする。この方法は、一般的に４から６の範
囲にあるpH値では十分満足に働く。pHが約６よりかなり
の程度高いとき、例えば胡粉（チョーク）が紙パルプに
加えられる場合には、この方法によるサイジングは不安
定になり、制御するのが非常に困難となる。これらの困
難を考慮して、通常の４ないし６の範囲を越えるpH値を
用いてサイジングされた紙を作り、或いは既に作られた
紙を表面サイジング処理しようと試みるときには、アル
キルケテンダイマーを基材とするサイズ剤のようなロジ
ン不含のサイズ剤の使用に頼るのが通例である。

一般に、中性又はアルカリ性のpH値でサイジングす
る、或いは特定のアルミニウム塩（例えばポリ塩化アル
ミニウム）をツウーショット方式（two−shot mode）で
胡粉の存在下で使用する試みは非常に悪い結果しか与え
なかった。

ワンショット方式（one−shot mode）の操作が用いら
れるならば、即ち、製紙機に添加するかなり前に作られ
た、ロジンとアルミニウム塩のプレミックスを使用する
とすれば、アルカリ雰囲気でのサイジング制御は再び間
断的にしか行えないことはまた知られている。これらの
困難を回避するように操作される、このようなワンショ
ット方式が、例えば我々の出願（欧州特許公開第029311
9号）及び米国特許第4,333,795号に開示されている。

［課題を解決するための手段］ ロジンを基材とするサイズ剤とアルミニウム塩とのプ
レミックスが、抄紙機への添加直前にライン内で作られ
れば、原料が胡粉を含むか又はそうでなくとも、中性か
アルカリpH値であるときにも、より改善された且つより
制御されたサイジングが、ロジンを用いて得られること
が見出だされたのは驚くべきことである。それ故、本発
明は、ロジンとアルミニウム塩とのプレミックスが、そ
れが実際に使われるとき又はその直前に作られれば、そ
の使用前にかなりの時間を要する公知の方法に比較し
て、挙動に違いがあるという予期されない発見に基づく
ものである。

それ故、本発明の一面によれば、紙が胡粉を含む、又
はそうでなければ中性かアルカリ性、それ故高いpH値を
有するパルブ系から作られる紙サイジング法が提供さ
れ、その方法においては、ロジンを基材とするサイズ剤
とアルミニウム化合物を含む、前混合された組成物が用
いられ、或いはロジンを基材とするサイズ剤組成物とア
ルミニウム化合物が、別々か同時に加えられ、並びに抄
紙機のウエットエンドの適当な点で丁度添加前に前混合
される。

本発明の他の面によれば、ロジンを基材とするサイズ
剤及びアルミニウム化合物から成る、前混合された紙サ
イズ剤組成物であって、そのまま、或いはその配合後直
ちに使用するのに適当であるものが提供される。本発明
の提案されたワンショットの紙サイズ剤組成物の、とり
わけ随意ではあるが好ましい特徴は、アルミニウム塩の
通常の量より高いもの、ロジンを基材とするサイズ剤の
通常の量より高いもの、或いは少なくとも１種の多価電
解質を含む組成物との併用を含むものである。

本発明の方法及び組成物のそれ以上の好ましい特徴に
よれば、この方法を実施するのに用いられ且つ従ってワ
ンショット組成物において存在する、アルミニウム化合
物に対するロジンサイズ剤の重量比は、乾燥基準で、1:
0.01−５の割合にある。本発明のそれ以上の好ましい特
徴によれば、本発明の方法の実施において、抄紙機のウ
エットエンドに操作中又はワンショットのプレミックス
として加えられる成分は少なくとも１種の尿素を基材と
する増量剤を含む。

紙の原料サイジングの他に、本発明によれば、別の面
は、前混合された組成物の使用及び既に製造された紙の
表面サイジングにおいて、ロジンを基材とするサイズ剤
組成物がその工程迄の製造に用いられているか否かを問
わず、上に述べられた種類の方法から成る。本発明のそ
れ以上の面は、本発明による方法により作られた或いは
本発明による紙サイズ剤組成物を用いて作られた、何ら
かの紙又は紙状製品から成る。

本発明の好ましい態様によれば、本発明を実施するの
に用いられる、前混合されたロジンを基材とするサイズ
剤組成物は、ロジン及びアルミニウム化合物の他に、紙
を製造するのに有用な、例えばロジンを基材とする成分
自身のサイジング機能を最適化するための、１種又は２
種以上の他の添加剤を含んでもよい。かかる、付加的且
つ任意の添加剤は、カチオン性及びアニオン性の多価電
解質及びカチオン性の澱粉も含む。例えば、プレミック
スは１種又は２種以上のカチオン性及びアニオン性のポ
リアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリジアルキ
ルジメチルアンモニウムクロライド（DADMAC）又はポリ
アミド／エピクロロヒドリン縮合物、並びにジシアンジ
アミド／ホルムアルデヒド縮合生成物を含み得る。

本発明のそれ以上の面によれば、化学会社により製造
されて供給される製品の形で、商業的に入手し得るよう
な前混合されたワンショットのサイズ剤組成物は、特に
中性又はアルカリ性の雰囲気で用いるのが難しいという
事実にも拘わらず、本発明の別の面によれば、所望によ
り、更にアルミニウム塩及び／又はポリマーを添加し
て、上述されたインラインでの混合方法について、かか
るワンショット製品を用いて従来可能であったよりも、
より制御し易い且つ能率的にする本発明の原理により、
かかる前混合された市販品が使用出来るように変更する
ことが可能である。

実際の条件で本発明の方法を実施するためには、サイ
ジング効率の最適化と共に、紙繊維中の分散に影響する
アルミニウム塩及びロジンサイズ剤の分散の分散度を制
御するような、或る型の混合装置を用いることが必要で
ある。

混合装置は、抄紙機のウエットエンドに適当に接合し
ており、それを適切に用いると、分散がパルプ中の繊維
の凝集の程度を制御するのを助ける。

本発明を実施する際、アルミニウム化合物と共にプレ
ミックスへ配合することにより用いられるロジンを基材
とするサイズ剤成分は、安定なエマルジョンの形に変換
する前に、ロジン又はロジン変性品を基材とするもので
ある。それ故、この目的のために、ガムロジン、ホルム
アルデヒド処理されたガムロジン若しくはトール油ロジ
ン、フマール酸処理されたガムロジン若しくはトール油
ロジン、不均化ロジン、無水マレイン酸処理されたガム
ロジン若しくはトール油ロジン又は前述された種類の化
合物のような未処理若しくは処理されたロジンの何れか
の組合せを用い得る。その上、前述した形のロジンの何
れかと直鎖又は多価のアルコールを用いて生成されたエ
ステル又は部分エステルも用い得る。第三の可能性は、
不均化されたロジン及びトール油ロジンを含む前述の未
処理又は処理された形のロジンの何れかと前記のエステ
ル又は部分エステルの１種又は２種以上との何れか適当
な混合物を用いることである。

本発明のそれ以上の面として、ロジン自身又は化学的
に変性されたロジン化合物以外の樹脂状物質を用いるこ
とも可能である。例えば、炭化水素樹脂、芳香族及び脂
肪族の種類の両方共、本発明の紙を製造する方法を実施
するために、適当に配合されるとき使用することが出来
る。

パラフィンワックス及びミクロクリスタリンワックス
は、前述のロジン又はサイズ剤組成物のロジンを基材と
するタイプの何れかと共に用いられる。可能なワックス
の１つ又は他の特別な使用は、最終の紙製品に要求され
る性質に大いに依存する。

更に前述の物質の１種又は２種以上から誘導される、
何れか適当なロジンを基材とするサイズ剤エマルジョン
は、１種又は２種以上の増量剤と合体してもよい。例と
して、尿素を基材とする増量剤がこの目的に用いられ
る。かかる増量剤は米国特許第4,022,634号、第4,093,7
79号、第4,141,750号、4,025,354号、第4,437,894号及
び第4,605,445号に開示されている。何れかの適当なロ
ジンエマルジョンは、アルミニウム化合物との前混合の
前かそれに続き、アルキルケテンダイマーのエマルジョ
ンで増量されてもよい。アルキルケテンダイマーのエマ
ルジョンは、カチオン性澱粉又はカチオン性若しくはア
ニオン性ポリマーで安定化される。

本発明の他の面によれば、本発明のワンショットプレ
ミックスに包含される又はさもなければ本発明による紙
サイジング法を実施するのに用いられるアルミニウム化
合物はポリ塩化アルミニウム、アルミニウムクロロハイ
ドレート、硫酸アルミニウム（製紙メーカーアラム）及
び前記の２種又はそれ以上の何れか混合物から選ばれ
る。

本発明を実施に移す際には、紙サイズ剤組成物に、そ
れがワンショットの形で用いられるときには、１種又は
２種以上の界面活性剤の形を取る少なくとも１種の安定
剤を包含することが望ましい。アニオン性、ノニオン
性、カチオン性又は両性である得るかかる物質の性質に
関しては、非常に広い範囲の可能性が利用出来る。

一つの特別な種類の安定化されたエマルジョンは、本
質的にロジン石鹸と保護コロイドから成る。ロジンを基
材とする成分、即ち、ロジン石鹸は、ロジン又は変性ロ
ジンのアミン塩、例えばモノ−、ジ−又はトリエタノー
ルアミンを用いて生成したアミン塩に加えて、ロジン又
は変性ロジンのナトリウム、カリウム又はアンモニウム
石鹸であり得る。これらの安定剤は、別々に添加するこ
とも出来るし、又ロジンを基材とするエマルジョン組成
物を調製するときに、その中で生成させることも出来
る。最終製品を安定化させるのに用いることの出来るコ
ロイドは、カゼイン、澱粉、大豆蛋白及びセルロース誘
導体、前者は最も好ましいものであるが、並びに、ポリ
ビニルビロリドン又はポリビニルアルコール（PVA）の
ような、或る種のポリマーを含む。安定化エマルジョン
の好ましい形態は、ロジン又はロジン誘導体のカリ又は
ナトリウム石鹸と、安定化コロイドとしてのカゼインと
から本質的になる。

本発明のそれ以上の特徴によれば、本発明の組成物を
配合するのに用いることの出来る界面活性剤は次のもの
を含む： （ｉ） 次の一般式を有するスルホン酸塩： 式中、Ｒ′は炭素数４−18の炭化水素残基を表わし、
ｍは１又は２の整数で、ｎは４ないし25の整数で、Ｘは
水素原子又は水酸基を表わし且つＭは一価のカチオンを
表わす。

（ii） 次の一般式を有する硫酸の半エステル塩： 式中、R²は水素原子又は１から４の炭素数を有するア
ルキル基を表わし、Ａは２又は３の直鎖又は分岐鎖のア
ルキレン基を表わし、ｐは４ないし25の整数で且つＱは
一価のカチオンで、米国特許第4,309,388号に記載され
た全てのこれらの化合物を含む。

（iii） アルカリ置換基が８から24の炭素原子から成
り、米国特許第4,157,982号に記載された全てのこれら
の化合物を含む、アルキルベンゼンスルホン酸塩。

（iv） 次式を有する強化ロジンのスルホコハク酸半エ
ステル： H(_3-m).R.[(CH_２CH_２O)n-OC.C_２H_３SO_３Na.-COONa]m 式中、Ｒは強化ロジン酸のトリカルギン酸エステル
基、ｍは1.5ないし３の平均値を有し且つｎは４から25
の平均値を有し、欧州特許公開第159794号に記載された
ものを全て含む。

（ｖ） 次式の一方か他方かを有する化合物： 及び ［Ｒ′−Ｏ［CH₂CH₂O）ｎ−SO₃］Ｍ＋ 式中、Ｒは炭素数４から18のアルキル基を表わし、且
つＲ′は４から18の炭素原子から成るアルキル又はアル
ケニル基を表わし且つｎは４ないし25の整数で、米国特
許第4,199,367号に記載されているものを全て含む。

（vi） 次式を有する酸化エチレン縮合物のスルホコハ
ク酸塩： 式中、Ｒは炭素数４から18のアルキル基を表わし且つ
ｎは４から25の整数で、米国特許第4,203,776号に記載
された全てのこれらの化合物を含む。

（vii） 次式の一方か他方を有する有機燐酸エステ
ル： 及び 及びこれらの混合物 式中、Ｒは炭素数５から20のアルキル又はアルキル−
フェノール、アルケニル又はアルクアリル基、ｎは５な
いし20の数且つＸは一価のカチオン又は水素を表わす。

カチオン性樹脂分散剤系もまた本発明のロジン分散液
を安定化するのに用いられる。適当な物質の例は水溶性
のポリアミノポリアミド／エピクロロヒドリン樹脂、水
溶性のアルキレン−ポリアミン／エピクロロヒドリン樹
脂及びポリ（ジアリルアミン）／エピクロロヒドリン樹
脂を含む。

本発明が十分に理解され且つ評価されるために、本発
明の紙サイジング方法及び紙サイズ剤組成物の利用に関
する実施例が例証としてのみ与えられる。実施例におい
ては、特に断りのない限り、全ての量は重量％で与えら
れている。実施例１においては、Ａ部は本発明の利用を
表わし、一方Ｂ部は従来技術による利用を表わす。

実施例１ Ａ部 試験用のフールドリニア抄紙機が用いられた。これは
10％の胡粉を充填した軟材／堅材クラフトファーニッシ
ュから16kg/時間で85g/m²の紙を製造するように運転さ
れた。

ロジンサイズ剤とアルミニウム塩とのプレミックスが
実験室ミキサーを用いて作られて、フローボックスの直
前で計量された。

表１の結果が得られた。以下の各表において、コブ
（cobb）とは、コブ法吸水度試験法（TAPPI標準試験法
Ｔ−441）における吸水度を示す。

Ｂ部 Ａ部で実証された実例と比較するために、10％の胡粉
を含むクラフトパルプを用いてシートが作られた。サイ
ズ剤及びポリ塩化アルミニウムがパルプに別々に加えら
れて、シートが作られる前の30分間保持された。

表２の結果が得られた： 実施例２ 工業用の抄紙機を用いて、胡粉含量を5.8から7.8％迄
変えて、6.8T/時間の速度でエンベロツプ紙を製造し
た。これはロジンを含まないサイズ剤と明バンを前混合
し、次いで、このプレミックスを濃厚原料のヘッドボッ
クスの前方側に添加することにより、サイジングされ
た。

全工程を通じて、用いられたサイズ剤の量（乾燥基
準）は0.45％であって、用いられた明バンの量（乾燥基
準）は1.93％であった。

表３の結果が得られた。

［発明の効果］ 上の実施例１を参照すると、Ｂ部においては、コブ値
は、シートが殆ど飽和に近かったことを示していること
が示される。実施例１のＢ部における最後の３つの結果
を参照すると、ロジンサイズ剤の量は最初の３つに比較
して固型分／繊維基準の％で２倍用いられた。しかしこ
れは得られたコブ値に対して非常に僅かな違いしかなか
った。そしてＢ部で得られた値の何れも、実施例１のＡ
部により本発明を実施することにより達成されたサイジ
ングの水準から見た、よりよい結果の近傍に達していな
い。サイジングの非常に満足すべき範囲は、特にＡ部の
実施例１の最後の２つ及び実施例２の全てに亙っての結
果により与えられている。これらの実施例において、ポ
リ塩化アルミニウムに関する“受け入れたまま”とはそ
れが10％のAl₂O₃を含んでいたことを意味している。従
って、本発明は従来の紙サイジング方法及び組成物に対
して実質的な驚くべき進歩を表わしている。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロジンを基材とし又は樹脂を基材とするサ
   イズ剤とアルミニウム化合物を抄紙機のウエットエンド
   の選ばれた点で製紙原料に添加して、フィラーとして胡
   粉（チョーク）を含有する紙のサイジングを改良する方
   法において、エマルジョン状態のサイズ剤とアルミニウ
   ム化合物は、製紙原料への添加の直前に前混合され、か
   つ、該製紙原料は６以上のpHを生ずるのに十分な量の胡
   粉を含有すること、を特徴とする紙のサイジングを改良
   する方法。
2. 【請求項２】アルミニウム化合物がポリ塩化アルミニウ
   ムまたはアルミニウムクロロハイドレートであることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】アルミニウム化合物が硫酸アルミニウムで
   あることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の方
   法。
4. 【請求項４】アルミニウム化合物に対するサイズ剤の重
   量比が、乾燥基準で、1:0.01ないし５の範囲にあること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れ
   か１項に記載の方法。
5. 【請求項５】製紙原料に添加する前に前混合されるプレ
   ミックスが、少なくとも１種の尿素を基材とする増量剤
   を含有することを特徴とする、特許請求の範囲第１項乃
   至第４項の何れか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】製紙原料に添加する前に前混合されるプレ
   ミックスが、カチオン性澱粉、カチオン性及びアニオン
   性のポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリジ
   アルキルジメチルアンモニウムクロライド、ポリアミド
   ／エピクロロヒドリン縮合物及びジシアンジアミド／ホ
   ルムアルデヒド縮合生成物からなる群から選ばれる添加
   剤を含有することを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   乃至第５項の何れか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】サイズ剤が、ロジンあるいはガムロジン、
   ホルムアルデヒド処理されたガムロジン若しくはトール
   油ロジン、フマール酸処理されたガムロジン若しくはト
   ール油ロジン、不均化ロジン、無水マレイン酸処理され
   たガムロジン若しくはトール油ロジン、ロジン若しくは
   ロジン変性物の直鎖若しくは多価アルコールとのエステ
   ル若しくは部分エステルからなる群から選ばれる変性ロ
   ジンを基材としていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項乃至第６項の何れか１項に記載の方法。