JP4854733B2 - 紙を生産するために使用されるリサイクルされた繊維からの有機析出物の除去 - Google Patents

Description

この発明は、紙を生産するための製紙工場において絶えずますます使用される、リサイクルされた古紙の原料及び結果として生じる紙の製品に由来した紙のパルプから、有機の析出物を制御すると共に部分的に取り除く方法に向けられたものである。

増加するエネルギーのコストと一緒に森林伐採によって引き起こされた近年の環境的な損害における成長する認識は、古紙を含む多数の製品のリサイクリングにおける増加に帰着してきたものである。古紙のリサイクリングが、商業的に存立可能なものであると共に樹木（即ち、未使用の繊維）及びエネルギー資源の自然保護に顕著な有益な影響力を提供することは、周知のことである。古紙のリサイクリングは、製紙工業用に二次的な又はリサイクルされた繊維の供給品を発生させるための古紙の収集及び加工を伴う商業的な慣習である。リサイクルされた紙における繊維は、それらの物理的な及び機械的な性質によって未使用のパルプにおける繊維及び元来のセルロース繊維と異なるだけでなく、非セルロースの、合成の汚染物質の存在のおかげのみならず、乾燥、経時変化、及び繰り返されたリサイクリングの工程によって引き起こされた繊維のマトリックス内の変化の理由のために、それらの化学的な組成においてもまた異なる。

合成の汚染物質の、化学的な汚染物質は、紙を作る工程の間に不動態化する、制御する、及び／又は、ひょっとしたら取り除くことが最も困難なものである。それらは、感圧性の接着剤（例．アクリル系のもの、ビニル＝アセタート、ホットメルト、及び同様のもの）、インク、着色剤、特殊なコーティング、内部添加剤、コーティングのバインダー、及びプラスチックフィルムの残留物、並びに同様のものを含む。許容可能な質のリサイクルされた紙への古紙の原料の転換のために、上記のもののような化学的な汚染物質は、小さい粒子として徹底的に分散させられると共に取り除かれるのでなければならない。よって、リサイクルされた紙の原料から調製されたパルプは、しばしば、工業において、“脱インクされたパルプ（de-inked pulp）（ＤＩＰ）”と称されるものである。

リサイクルされた紙の工業は、繊維のタイプ及び汚染の程度によって定義されるものである、多くのはっきりした階級の古紙と呼ばれた紙の原料を開発してきた。これらは、−
新聞用紙の階級（標準的なもの、改善されたもの、電話帳の本）、
雑誌の階級（オフセット及び輪転グラビア用の、木材を含有するコートされてない、又は木材を含有するコートされた紙）、
印刷及び書き込みの階級（木材を含有するコートされてない及びコートされた紙のいずれか）、及び、
多層の厚紙の階級（脱インクされた又はされない様々な層を備えた箱の厚紙）
：を含む。

各々の階級についての市場における価値は、それらの汚染物質の含有率の関数として顕著に変動する。古紙の原料の階級は、適切なリサイクルされた紙の生産に先立つ汚染物質の取り除きについての実質的な加工を要求する。リサイクルされたパルプの要求された純度の程度は、調製される紙のタイプ、例．個人の衛生用のティッシュ、工業の衛生及びクリーニング用のティッシュ、印刷用のオフィスの紙、新聞紙、又は包装用の厚紙に依存して、変動する。作られる紙のタイプに関係なく、結果として生じる紙は、（リサイクルされた紙の精製方法の選びにおける影響を有する）“微塵”の取り除き、白色度、及び／又は軟度についての要望を必然的に伴い得る適当な質の水準を満たすことを、要求されるものである。

従来の紙をリサイクルする方法においては、紙の原料（即ち、古紙）は、リサイクルされた紙の調製を開始すると共に原料の源に依存性のもので、接着剤（例．アクリル系のもの、ビニル＝アセタート、ホットメルト、及び同様のもの）及びインクを含むことになる古紙の原料に存在する汚染物質の取り除きを開始するためには、水性の媒体における典型的には機械的なかき混ぜによって、パルプにされる（即ち、砕解される）ものである。古紙の初期のパルプ化の結果は、おおよそ０．１から１０００μｍまでの粒子におけるスラリーのいたるころに分散させられたインク及び接着剤のような、汚染物質を含有する、紙の繊維の水性のスラリーの形成である。結果として生じるパルプは、汚染物質を取り除くための多種多様の処理の工程をこうむる。生産されるものである最終的な紙の質の要件に依存性のもので、これらは、他のステップの間で、後に続くもの：−
クリーニング；
ふるい分け（例．メッシュ又は同様のものを通じた物理的な濾過による大きい大きさに作られた汚染物質の物理的な取り除き）；
浮揚（それにおいて、パルプが、有機変性されたシロキサンの構成成分を使用する浮揚に頼るものである国際公開第２００４／０１１７１７号パンフレット（特許文献１）に記載された工程のような、いずれの適切な脱インクする工程によっても、典型的には、脱インクされたものである）；
分散；
沈降；及び
乾燥及び／又は脱水
の各々の一つの又はより多くのステップを含むことがある。

典型的には、上記段階のいずれもが１００％の成功のものであることはない。例えば、接着剤、インク、及び関連させられた汚染物質は、浮揚の方法によって部分的に取り除かれたもののみであると共に、そのようなものとして、結果として生じる調製された紙は、パルプを加工する間に徹底的に汚染物質を取り除くことの不能のおかげで、ある程度の汚染物質を含有することになる。

古紙の原料から紙を生産する粉砕機は、しばしば、形成ワイヤー、印刷機、及び、乾燥の及び／又は脱水の装置における気筒及び／又はワイヤーのような、紙を加工する機械類に使用された設備の様々な部品における、特に、有機の汚染物質、の析出物の形成によって引き起こされた問題に直面する。このような析出物と関連させられた問題は、結果として生じる紙における破損、紙の欠陥（例．スポット及び穴）、並びに、例．形成ワイヤー及び脱水の設備並びに他の装置への汚染物質の付着によるフェルトの目詰まり及び表面の汚染のせいによる、乾燥の及び／又は脱水の装置における効率の喪失を含む。その結果として、これらの問題は、紙を作る機械類の多数の運転停止、及び、典型的には化学的なクリーニング用の溶媒又はの析出物の機械的な取り除きのためのドクターブレードデバイスを使用する目詰まりさせられた設備の規則的なクリーニングについての要望、を引き起こす。これらの運転停止及び紙の質の問題は、生産性及びリサイクルされたパルプを使用する厚紙の、紙及びティッシュの生産者の全体的な経済性における直接的な効果を有する。

より大きい大きさに作られた汚染物質が、通常、ふるい分けによってパルプを加工する間に首尾良く取り除かれるものである一方で、リサイクルされた紙を調製するために使用された、パルプにする工程の最終的な乾燥の及び／又は脱水のセクションにおいて析出物を引き起こす汚染物質は、典型的には、ふるい分け及び／又はパルプを加工する間に行われた他の汚染除去のステップによって除去されなかった、結果として生じる加工されたパルプの懸濁液に存在するマイクロメートルサイズの及び／又はコロイド状の汚染物質に源を発する。紙を作る機械類（湿式の及び乾式のセクション）に収集された析出物は、一般には、リサイクルされた繊維に存在するミクロンサイズの及びコロイド状の汚染物質の合体の結果として形成された重合体、特に圧力に敏感な接着剤のラベル、本のバインダー、及び厚紙の組み立て体に由来したものを含む上で議論したような接着剤に基づいた材料、特にポリアクリラート、ホットメルト接着剤、及びポリビニル＝アセタートの残留物、である。ポリアクリラート、ポリビニル＝アセタート、及びホットメルトの汚染物質は、しばしば、紙を作る工程の乾燥の及び／又は脱水のセクションに伴った設備で析出させられた汚染物質の主要な構成成分である。

有害な汚染物質の析出物の形成は、“粘着物”として、工業において一般に知られたものである。粘着物は、三つのカテゴリー、即ち、“巨視的な粘着物”、“微視的な粘着物”、及び“コロイド状の粘着物”に分類されたものであることがある。巨視的な粘着物は、１００μｍの穴が付けられたふるいによって拒否された固体の且つ粘着性の汚染物質である。その結果として、巨視的な粘着物は、等価な直径において１００μｍよりも大きいものであると考慮されると共に、機械的なふるい分けによって相対的に容易に取り除かれるものである。微視的な粘着物は、また、粘着性の粒子であるが、しかし、１μｍと１００μｍとの間の大きさを有する。１００μｍの穴が付けられたふるいに保持されるものである、巨視的な粘着物とは違って、微視的な粘着物は、このようなふるいを通過すると共にその結果として選択的に単離することが困難なものである。コロイド状の粘着物は、１μｍよりも小さいものであると共に、従って、汚染物質の“溶解させられた及びコロイドのフラクション”に属すると考慮される。コロイド状の粘着物は、ときどき、“潜在的な粘着物”と称されるものである。それらの大きさの理由のために、コロイド状の粘着物は、それらがコロイド状の形態で残留する一方で、有害な影響力を有するものではない。しかしながら、コロイド状の粘着物は、水性のパルプの媒体（例．陽イオン性の重合体の存在、及び／又は、カルシウムイオン等のような金属のイオン）のイオンの強さにおける変化によって不安定化をこうむることがあるが、それらの沈殿に、及び“二次的な粘着物”として工業において一般に知られた粘着性の沈殿のいくつかの事例における形成に、帰着する。

化学的な汚染物質の三つのファミリーは、古紙の原料に由来した（リサイクルされた）紙において見出されることができる微視的な粘着物及びコロイド状の粘着物の全体の占有率を実際にカバーする。これらは、−
（ｉ）封筒用の感圧性の接着剤としてしばしば使用された感圧性のアクリル系のものに基づいた接着剤（pressure sensitive acrylic based adhesive）（ＰＳＡ）；
（ｉｉ）包装の厚紙においてしばしば使用された、ポリビニルアセタート（polyvinylacetate）（ＰＶＡｃ）、及びエチレンビニルアセタート（ethylenevinylacetate）（ＥＶＡ）の残留物；並びに
（ｉｉｉ）本を綴じる際にしばしば使用されたホットメルトのスチレン＝ブタジエン＝スチレン（styrene-butadiene-sturene）（ＳＢＳ）共重合体
：からなる。

米国特許第５，５２７，４３１号明細書（特許文献２）（１９９６年６月１８日）、米国特許第５，５６０，８３２号明細書（特許文献３）（１９９６年１０月１日）、米国特許第５，５８９，０７５号明細書（特許文献４）（１９９６年１２月３１日）、米国特許第５，５９７，４９０号明細書（特許文献５）（１９９７年１月２８日）、米国特許第５，６２４，５６９号明細書（特許文献６）（１９９７年４月２９日）、及び米国特許第５，６７９，２６１号明細書（特許文献７）（１９９７年１０月２１日）は、廃水処理、脱インクされたパルプ（de-inked pulp）（ＤＩＰ）の調製から結果として生じる脱インクする処理水の浄化、濁度の低減、食品を加工する水の処理、及び油性の廃水の脱乳化におけるある一定のシラン類を含有する組成物の使用を記載するが、組成物は、水溶性の界面活性のケイ素を含有する高分子電解質の共重合体、特に、ビニルトリメトキシシランのようなビニルアルコキシシラン類と、ジアリルジメチルアンモニウム＝クロリドのようなジアリルジメチルアンモニウム＝ハリドを含む、ケイ素原子を含有しない親水性の及び疎水性の有機の単量体を反応させることによって作られたケイ素を含有する共重合体、である。
国際公開第２００４／０１１７１７号パンフレット 米国特許第５，５２７，４３１号明細書 米国特許第５，５６０，８３２号明細書 米国特許第５，５８９，０７５号明細書 米国特許第５，５９７，４９０号明細書 米国特許第５，６２４，５６９号明細書 米国特許第５，６７９，２６１号明細書

本発明は、リサイクルされた紙の製品に、及び、古紙の原料からそれを作るための方法に、向けられたものである。

リサイクルされた紙の製品の調製の間における及び前記の製品における、汚染物質の析出を低減する方法であって、
（ａ）水性の媒体において古紙の原料をパルプにすること、及び
（ｂ）リサイクルされた紙を形成するためにステップ（ａ）において生産されたパルプを加工すること、
のステップを含む方法において、
ステップ（ａ）及び／又はステップ（ｂ）の間に、
（ｉ）エポキシ及び／又はグリシドキシ官能性のシラン、及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合反応の生産物、
（ｉｉ）グリシドキシ及び／又はエポキシ官能性のシロキサン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合反応の生産物、
（ｉｉｉ）第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体、及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
（ｉｖ）有機エポキシドによって架橋された第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
（ｖ）アミノ官能性のシラン及び／又はアミノ官能性のシリコーン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
（ｖｉ）アルキル官能性のシラン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物
の群より選択された、有効な量の一つの又はより多くのケイ素を含有する材料が、添加されると共にパルプにおける前記の汚染物質と相互作用するが、それによって、パルプを加工する設備における及び結果として生じる紙の製品における前記の汚染物質の析出を低減するということで特徴付けられた、方法。

この発明の目的のために、紙の製品は、紙、ティッシュペーパー、及び／又は厚紙の材料を含むことがある。

添加剤の好適な量は、古紙の原料の乾燥重量に基づいた０．０１−１０重量パーセントである。二つの又はより多くのケイ素を含有する材料が、添加剤として利用される場合には、添加剤の累積的な量は、古紙の原料の乾燥重量に基づいた０．０１−１０重量パーセントの範囲にとどまると共に、好ましくは０．０２−１．０パーセントの範囲にある。

発明者等は、驚くべきことに且つ意外に、本発明に従ったケイ素を含有する材料の添加が、パルプの乾燥及び／又は脱水に使用されたワイヤーに析出させられた、以後“粘着物”と称された、汚染物質の表面の面積を顕著に低減することをつきとめてきた。上に言及された相互作用が、紙を作る工程における乾燥させるステップの間に使用されたもののような金属の基体における粘着物の付着の強さを顕著に低減するものであるかのようにみえる。

本発明のこれらの及び他の特徴は、詳細な説明の考察から明らかなものになると思われる。

本発明は、典型的には古紙の原料に存在する異なる接着剤及び／又はインクの構成成分に源を発する、以前に記載されたように、工業において一般に“粘着物”と称された付着性の汚染物質の全てのカテゴリー、例．巨視的な粘着物、微視的な粘着物、及びコロイド状の粘着物に関係する。好ましくは、汚染物質は、微視的な粘着物、コロイド状の粘着物、及びそれらの混合物である。

ここにおいてケイ素を含有する材料は、
（ｉ）エポキシ及び／又はグリシドキシ官能性のシラン、及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合反応の生産物、
（ｉｉ）グリシドキシ及び／又はエポキシ官能性のシロキサン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合反応の生産物、
（ｉｉｉ）第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体、及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
（ｉｖ）有機エポキシドによって架橋された第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
（ｖ）アミノ官能性のシラン及び／又はアミノ官能性のシリコーン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
（ｖｉ）アルキル官能性のシラン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物
−：の群よりから選択されたものである。

ケイ素を含有する材料が、紙のパルプのクリーニングの段階、即ち、粘着物の取り除き、及び／又は、結果として生じるリサイクルされた紙の製品の仕上げにおける粘着物の抑制、の間における凝集及び綿状化の工程の有効性を向上させることがあることは、出願人によって信じられたことである。粘着物の抑制は、粘着物の付着性の本性の取り除きを意味することが意図されたものであるが、それによって、それらが設備又は結果として生じる紙の製品へと析出することを予防する。

好ましくは、ケイ素を含有する材料は、ステップ（ａ）に使用された水性の媒体に可溶なものであると共に、（ケイ素を含有する材料が存在するとき）ステップ（ａ）の間に、及び、ステップ（ｂ）の間に、汚染物質と相互作用する。ステップ（ｂ）は、典型的には、後に続くクリーニング、ふるい分け、浮揚、分散、沈降、乾燥及び／又は脱水、及びいずれの他の標準的なパルプを加工する段階、の一つの又はより多くの段階を伴うことになる。

ケイ素を含有する材料は、ステップ（ａ）及び／又はステップ（ｂ）の間の時間におけるいずれの点でもパルプへと導入されたものであることがある、即ち、それは、好適なものとして且つ着手されるものである全体的な工程に依存性のもので、単独でステップ（ａ）の間に一つの若しくはより多くの回数で、若しくは、単独でステップ（ｂ）において一つの若しくはより多くの回数で、導入されることがあるか、又は、ステップ（ａ）及びステップ（ｂ）の両方の間に導入されることがある。好ましくは、ステップ（ｂ）の間に添加されたとき、ケイ素を含有する材料は、十分な剪断の混合が、不動態化が起こり得るためには、ケイ素を含有する材料と粘着物との間の相互作用を保証するために適用される添加の点で、添加されるものである。しかしながら、最も好ましくは、ステップ（ｂ）の間の添加は、パルプがシート又はローラーで延ばされた紙などが形成される抄紙機に入ることに先立ち、起こるべきである。

ケイ素を含有する材料は、単独で又は他の成分との組み合わせでパルプへと導入されることがある。ケイ素を含有する材料と一緒にか又はそれとは別個にかのいずれかで導入されることがある一つの好適な追加の成分は、滑石である。滑石は、ケイ素を含有する材料の導入に先立ち又はそれの後で、同時に導入されることがある。滑石は、いくつかのリサイクルされた紙を生産する工程において粘着物を制御するために先に使用されてきたものである。しかしながら、滑石は、粘着物を制御するための効力のみを限定してきたものであると共に、使用者にとって取り扱いの問題を引き起こす。

古紙に由来した且つ以前に記載したように加工されたパルプは、紙、ティッシュ、又は厚紙の製造のために未使用のパルプと組み合わせられることがある。本発明に従った工程は、国際公開第２００４／０１１７１７号パンフレットに記載された脱インクの工程、又は、事実上、紙の粉砕機によってすでに使用されたいずれの他の標準的な脱インクの補助の化学と併せて、実行されることがある。

本発明に従った工程は、おおよそ中性の条件ｐＨ７（＋又は−ｐＨ０．５）が、伝統的な脱インクの方法において使用される一方で処理水を汚染する水溶性の及び／又はコロイド状の固体及び微細に分散させられた固体、例．充填剤、微細な繊維、及び粘着物、を引き起こす、アルカリ性の条件にわたって特に好適なものであるとはいえ、いずれの適切なｐＨの、即ち、酸性の、塩基性の、及び中性の、条件でも、実行されることがある。

ここにおいて使用されることができる適切なエポキシ又はグリシドキシ官能性のシラン類（ｉ）のいくつかの例は、３−グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、及びエポキシヘキシルトリエトキシシランを含む。

ここにおいて使用されることができるエポキシ又はグリシドキシ官能性のシリコーン類（ｉｉ）のいくつかの例は、３−グリシドキシプロピルペンタメチルジシロキサン、エポキシプロポキシプロピルで終端したポリジメチルシロキサン類、及びエポキシプロポキシプロピルで終端したポリフェニルメチルシロキサン類を含む。

適切な第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体（ｉｉｉ）及びそれを作る方法は、米国特許第６，４８２，９６９号明細書及び米国特許第６，６０７，７１７号明細書においてのみならず米国特許第６，７８７，６０３号明細書において詳細に記載されたものである。これらの特許に記載されたもののように、一般に、乳濁物の形態における第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体は、
界面活性剤、の存在下で、
それの分子にアミノ基を有するシロキサンと、
それの分子にエポキシド基又はハロヒドリン基を有する有機第四級アンモニウム化合物
−：を反応させることによって、調製されたものである。そして、上記の三つの化合物は、水性の極性の相に分散させられるものである。

エポキシド基を有する有機第四級アンモニウム化合物のいくつかの例は、グリシジルトリメチルアンモニウム＝クロリド及びグリシジルトリメチルアンモニウム＝ブロミドである；及び、ハロヒドリン基を有する有機第四級アンモニウム化合物のいくつかの例は：
（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル）トリメチルアンモニウム＝クロリド、
（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル）ジメチルドデシルアンモニウム＝クロリド、
（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル）ジメチルオクタデシルアンモニウム＝クロリド、
（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル）トリメチルアンモニウム＝ブロミド、
（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル）ジメチルドデシルアンモニウム＝ブロミド、及び
（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル）ジメチルオクタデシルアンモニウム＝ブロミド
である。

有機エポキシドによって架橋された第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体（ｉｖ）、及びその重合体を作る方法は、国際公開第２００４／１０３３２６号パンフレットに、及び、国際公開第２００４／１０４０１３号パンフレットに、詳細に記載されたものである。国際公開第２００４／１０３３２６号パンフレット及び国際公開第２００４／１０４０１３号パンフレットに記載されたもののように、乳濁物の形態における有機エポキシドによって架橋された第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体は、架橋剤の添加と、第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体（Ｅ）のために上で使用された同じ構成成分を反応させることによって、調製されたものである。

国際公開第２００４／１０３３２６号パンフレット及び国際公開第２００４／１０４０１３号パンフレットにおいて注意したように、架橋剤は、エチレングリコールのジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールのジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールのジグリシジルエーテル、グリセリンのジグリシジルエーテル、トリグリシジルエーテル、プロピレングリコールのジグリシジルエーテル、ブタンジオールのジグリシジルエーテル；１，２，３，４−ジエポキシブタン；１，２，４，５−ジエポキシペンタン；１，２，５，６−ジエポキシヘキサン；１，２，７，８−ジエポキシオクタン；１，３−ジビニルベンゼンジエポキシド；１，４−ジビニルベンゼンジエポキシド；４，４’−イソプロピリデンジフェノールのジグリシジルエーテル、及びヒドロキノンのジグリシジルエーテルのような組成物を含む、少なくとも二つのエポキシ基を含有する有機エポキシド、即ち、ジエポキシド、である。アルカンポリオール類の他のポリグリシジルエーテル類、ポリ（アルキレングリコール）類のポリグリシジルエーテル類、ジエポキシアルカン類、ジエポキシアラルカン類、及びポリフェノールのポリグリシジルエーテル類は、また、使用されることができる。

後に続く系列の例は、より詳細に本発明を例証するために、述べられたものである。粘着物の析出を低減するための六つの添加剤の性能は、例１に示されたものである。
例１

この例においては、出発の材料は、粘着物として重量で約一パーセントの接着剤を含有する化学的な未使用のパルプであった。この材料は、３０分の間にパルプにされた。そして、パルプは、水において０．５パーセントの濃度まで希釈され、且つ、試験のタンクの中へ置かれた。粘着物の量を低減することが意図された添加剤の組成物は、添加され、且つ、パルプは、１０分の間にかき混ぜられた。そして、ワイヤーは、タンクに置かれ、且つ、パルプは、追加の３０分の間にかき混ぜられた。試験の完了の際に、ワイヤーは、ワイヤーに析出された粘着物の合計の表面の面積を評価するために、取り除かれ、乾燥させられ、秤量され、且つ、スキャンされた。試験の結果は、図面の単一の図において、グラフ式に示されたものである。グラフにおいて、段の高さが、より少ないほど、示された粘着物の不動態化の効果は、より良好なものである（即ち、粘着物は、ケイ素を含有する材料とのそれらの相互作用によって、ワイヤーへと析出することが予防されたものである）。

グラフ式の表現で示された六つの添加剤Ａ−Ｆは、それぞれ、滑石（Ａ）；アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン（Ｂ）；３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（Ｃ）；有機エポキシドによって架橋された第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体を含有する乳濁物（Ｄ）；第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体を含有する乳濁物（Ｅ）；及びカルボキシル官能性のシリコーン重合体を含有する乳濁物（Ｆ）である。

上で注意したように、添加剤（Ｄ）は、国際公開第２００４／１０３３２６号パンフレット及び国際公開第２００４／１０４０１３号パンフレットに記載されたものである。添加剤（Ｅ）は、米国特許第６，７８７，６０３号明細書、米国特許第６，４８２，９６９号明細書、及び米国特許第６，６０７，７１７号明細書に詳細に記載されたものである。

添加剤Ｃ、Ｄ、及びＥが、乾燥の紙の重量の一パーセントの濃度で、他の添加剤Ａ、Ｂ、及びＦと比較して、粘着物を抑制する際に最も効率的な添加剤であったことは、以下の表１から明らかなことであるはずである。例が、同じ接着剤の存在下でリサイクルされた繊維と共に繰り返されたとき、再度より少ない析出物が、生じたが、リサイクルされた繊維における無機質の充填剤、インク、及び他の生産物の存在が、また、粘着物の不動態化に帰着するものであったことを確認するものである。
表１

例２ − パルプからのワイヤーの析出の試験

この系列の例においては、粘着物の析出の試験は、後に続く方法を使用することで、実行されるものであった：。

アクリル系のものに基づいた圧力に敏感な接着剤（pressure sensitive adhesive）（ＰＳＡ）は、モデルの接着剤として使用された（Ｊａｃｋｓｔａｄ（Ｒ） Ｅ１１５）。接着剤は、独占的に未使用の繊維を含む紙へ塗布された。塗布されたＰＳＡの量は、乾燥した繊維の含有率の１％に等しくされた（例．１ｇのＰＳＡ／１００ｇの紙）。そして、処理された紙は、紙の原料を形成するために小さい断片へと切断されたと共に、水における繊維の濃度が３５ｇ／ｌであった（３．５％のパルプの密度）ように予備加熱された脱塩された水（４５℃）が後に続けられたパルプ製造機（Ｌｈｏｍａｒｇｙパルプ製造機）へと導入された。そして、添加剤は、表２に示唆された量で導入され、且つ、パルプにする工程は、約４５℃に混合物の温度を維持する一方で、２０分の時間の間に着手された。パルプにする工程の完了以後に、結果として生じるパルプは、追加の熱い脱塩された水（４５℃）で１０ｇ／ｌの濃度（１％パルプの密度）まで希釈され、且つ、“Ｒｅｃｅｎｔ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｐａｐｅｒ Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ − Ｓｔｉｃｋｉｅｓ”， Ｍａｈｅｎｄｒａ Ｒ Ｄｏｓｈｉ Ｅｄ． Ｐｕｂ． ２００２ ｂｙ Ｄｏｓｈｉ ＆ ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ Ｉｎｃ．， ｐａｇｅ １３５においてＤｅｌａｇｏｕｔｔｅ等によって記載されたタイプの析出の試験器へと注入された。

そして、適切なパドルに固定された、ワイヤーは、２０分の時間の間に結果として生じる希釈されたパルプのかき混ぜられた混合物において動かされたが、それの後にワイヤーは、取り除かれ、すすがれ、及び乾燥させられ、且つ、それにおける汚染物質の析出物について分析された。ワイヤーにおける汚染物質の析出物は、使用された呈色の方法の結果として、黒い色のものであることが観察され、且つ、存在する量は、画像の分析によって決定された。表２における結果は、ワイヤーの平方メートル（ｍ^２）当たりの平方ミリメートル（ｍｍ^２）における、汚染物質（粘着物）によって覆われたワイヤーの表面の面積として提供されたものである。表２は、比較例として与えられた１．０％の滑石との比較においてワイヤーにおける汚染物質（粘着物）の析出を低減するための、有機シラン類、特にグリシドキシプロピルトリアルコキシ官能性のシラン類、の有効性を明りょうに示す。
表２

例３ − 紙のシートの形成の間におけるワイヤーの析出の試験

例２に記載されたものと同じ方法が、パルプを調製するために実行された。その後、結果として生じるパルプは、脱塩された水（４５℃）で１ｇ／ｌまで希釈された。そして、ある系列の紙のハンドシート（１０−１５枚）は、各々のシートについて同じワイヤーを使用することで、調製された。汚染物質（粘着物）のワイヤーで収集された析出物は、生産されるものであるハンドシートから移行した。パルプの排液は、重量測定のもの又は水ポンプを使用することで支援されたもののいずれかであることができる。表３にみられることになるように、添加されたシラン（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）の量は、様々な量で追加されたものであったと共に、二つの用量の滑石の添加剤を使用する比較の例は、提供されたものである。
表３

汚染物質によって覆われたワイヤーの表面の面積及びグリシドキシプロピルトリメトキシシランを使用する各々の例における顕著な低減が、比較の例と比較されたときワイヤーの表面の被覆率における等しい又は向上させられた低減を与えた、即ち、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランがパルプにおける乾燥させられた繊維の含有率に対して０．０５−０．４％の間における濃度で添加されるときワイヤーにおける汚染物質（粘着物）の析出の大きい減少がある、ことは、認められることであると思われる。

発明者等は、パルプにする工程の間におけるシラン及び／又はポリシロキサンの添加剤の添加が、汚染物質のワイヤーの析出を低減するために好適なものであることを見出してきた。乾燥の紙の原料の含有率の重量で０．０２−０．２％の間の添加剤の用量の水準は、十分なものである。本発明の一つの主要な利点は、０．２重量％のものが、汚染物質の、顕著により高い率の低減を、即ち、１００％の低減に近いものを、与える一方で、本発明に従った０．０５重量％の添加剤が、１．０％の滑石がするのと類似の率の汚染物質の低減を提供することである。典型的には、利用された且つワイヤーに収集されなかった汚染物質及びケイ素を含有する材料は、結果として生じる紙に残留するか、又は、廃棄物をパルプにする水において取り除かれたものであるか、のいずれかである。
例４ − 紙のシートの形成の間におけるワイヤーの析出の試験：ＤＩＰ処理水の効果

この例において、同じ工程は、例２において上に記載されるように、利用された。しかしながら、パルプにすることは、純粋な蒸留された水の代わりに、脱インクされたパルプ（de-inked pulp）（ＤＩＰ）処理水を使用することで、実行された。表４にみることができるように、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（乾燥させられた紙の原料の重量で０．２％）の使用は、ワイヤーに収集された汚染物質の析出を低減するために、なお非常に有効なものであった。
表４

例５ − パルプからのワイヤーの析出の試験：シラン＋滑石を組み合わせる効果
おおよそ１．０％の滑石の添加は、未使用のパルプ及び古紙の原料から由来したパルプの両方に存在する汚染物質を制御するために紙を製造する工業において共通の慣行である。後に続く例（表５）において、我々は、滑石（乾燥させられた紙の原料の重量で１％）の組み合わせでγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（乾燥させられた紙の原料の重量で０．１％）の使用が、ワイヤーに集まる汚染物質の析出をさらに低減するために、有効なものであったことを示した。
表５

例６ − 紙のシートの形成の間におけるワイヤーの析出の試験：パルプにする間のｐＨの効果
パルプにする間のｐＨの変動は、ある一定の状況において観察されることがある。しかしながら、好ましくは、紙を作る工程は、おおよそ中性のｐＨの条件で行われる。ある系列の例（表６）において、我々は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（乾燥させられた紙の原料の重量で０．２％）の使用が、ｐＨが正常な中性の（ｐＨ ７）条件に対して比較されたとするとパルプにする段階の間に酸性のもの（酢酸塩の緩衝剤，ｐＨ ４．６）又は塩基性のもの（炭酸塩の緩衝剤，ｐＨ ９．８）のいずれかになされたものであったときワイヤーに集まる汚染物質の析出を低減するために、なお有効なものであったことを示してきた。
表６

他の変動は、本発明の本質的な特徴から逸脱することなく、ここに記載された化合物、組成物、及び方法になされることがある。ここに具体的に例証された本発明の実施形態は、単に例示的なものであると共に、添付された特許請求の範囲において定義されたようなものを除いて、それらの範囲に対する限定として意図されたものではない。

図１は、試験の結果をグラフ式に示す図である。

Claims (22)

1. リサイクルされた紙の製品の調製の間における及び該製品における、粘着物の析出を低減する方法であって、
   （ａ）水性の媒体において古紙の原料をパルプにすること、及び
   （ｂ）リサイクルされた紙を形成するためにステップ（ａ）において生産されたパルプを加工すること、
   のステップを含む方法において、
   ステップ（ａ）及び／又はステップ（ｂ）の間に、
   （ｉ）エポキシ及び／又はグリシドキシ官能性のシラン、及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合反応の生産物、
   （ｉｉｉ）第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体、及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
   （ｉｖ）有機エポキシドによって架橋された第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
   （ｖ）アミノ官能性のシラン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
   （ｖｉ）アルキル官能性のシラン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物
   の群より選択された、有効な量の一つの又はより多くのケイ素を含有する材料が、添加されると共に該パルプにおける該粘着物と相互作用するが、それによって、パルプを加工する設備における及び結果として生じる紙の製品における該粘着物の析出を低減することを特徴とする、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記ケイ素を含有する材料は、
   ３−グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、
   ３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、
   ３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、
   ３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、
   ３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
   エポキシシクロヘキシルエチルトリエトキシシラン、
   エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、及び
   エポキシヘキシルトリエトキシシラン
   からなる群より選択されたエポキシ又はグリシドキシ官能性のシラン（ｉ）を含む、方法。
3. 請求項２に記載の方法において、
   前記エポキシ又はグリシドキシ官能性のシラン（ｉ）は、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランである、方法。
4. 請求項１に記載の方法において、
   前記ケイ素を含有する材料は、水性の極性の相に分散させられた、界面活性剤の存在下で、それの分子にアミノ基を有するシロキサンと、それの分子にエポキシド基又はハロヒドリン基を有する有機第四級アンモニウム化合物を反応させることによって調製されたものである第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体（ｉｉｉ）を含む、方法。
5. 請求項１に記載の方法において、
   前記ケイ素を含有する材料は、水性の極性の相に分散させられた、界面活性剤及び架橋剤の存在下で、それの分子にアミノ基を有するシロキサンと、それの分子にエポキシド基又はハロヒドリン基を有する有機第四級アンモニウム化合物を反応させることによって調製されたものである、有機エポキシドによって架橋された前記第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体（ｉｖ）を含む、方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の方法において、
   前記粘着物の析出を低減するために使用された前記ケイ素を含有する材料の量は、前記紙の原料の乾燥重量に基づいた０．０１−１０重量パーセントである、方法。
7. 請求項６に記載の方法において、
   少なくとも二つのケイ素を含有する材料が、粘着物の析出を低減するために利用されると共にシランの合計の量が、紙の原料の乾燥重量に基づいた０．０１−１０重量パーセントの範囲にあることになることを特徴とする、方法。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の方法において、
   前記ケイ素を含有する材料は、パルプにする（ステップ（ａ））間に導入されたものである、方法。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の方法において、
   前記ケイ素を含有する材料は、前記パルプを加工する（ステップ（ｂ））間に導入されたものである、方法。
10. 請求項９に記載の方法において、
    前記ケイ素を含有する材料は、パルプを加工する（ステップ（ｂ））際の後に続く段階、クリーニング、ふるい分け、浮揚、分散、沈降、乾燥、及び／又は、脱水、及び、いずれの他の標準的なパルプを加工する段階の一つの又はより多くのものの間に導入されたものである、方法。
11. 請求項９又は１０に記載の方法において、
    前記ケイ素を含有する材料は、十分な剪断の混合が、不動態化が起こるような前記ケイ素を含有する材料と粘着物との間における相互作用を可能とするために適用される添加の点で段階（ｂ）において添加されたものであることを特徴とする、方法。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法において、
    脱インクの補助剤が、浮揚の段階の間にインクを取り除くために使用されることを特徴とする、方法。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法において、
    水が、純粋な脱塩された水、又は脱インクの間に抽出された処理水のいずれかであることを特徴とする、方法。
14. 請求項１乃至１３のいずれかに記載の方法において、
    前記粘着物は、コロイド状の、及び／又は、例．０．１から１０００μｍまでの間のいずれの大きさの微視的な及び／又は巨視的な、粘着物を含む、方法。
15. 紙の繊維及び有効な量の
    （ｉ）エポキシ及び／又はグリシドキシ官能性のシラン、及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合反応の生産物、
    （ｉｉｉ）第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体、及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
    （ｉｖ）有機エポキシドによって架橋された第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
    （ｖ）アミノ官能性のシラン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
    （ｖｉ）アルキル官能性のシラン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物
    の群より選択されたケイ素を含有する材料を含む古紙の原料に由来した紙のパルプ組成物。
16. 請求項１５に記載の紙のパルプ組成物において、
    前記ケイ素を含有する材料は、
    ３−グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、
    ３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、
    ３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、
    ３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、
    ３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
    エポキシシクロヘキシルエチルトリエトキシシラン、
    エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、及び
    エポキシヘキシルトリエトキシシラン
    からなる群より選択されたエポキシ又はグリシドキシ官能性のシランを含む、紙のパルプ組成物。
17. 請求項１６に記載の紙のパルプ組成物において、
    前記エポキシ又はグリシドキシ官能性のシランは、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランである、紙のパルプ組成物。
18. 請求項１５乃至１７のいずれか一つに記載の紙のパルプ組成物において、
    前記パルプにおける前記添加剤の量は、紙の原料の乾燥重量に基づいた０．０１−１０重量パーセントである、紙のパルプ組成物。
19. 請求項１５乃至１８のいずれかに記載の紙のパルプ組成物より作られた紙の製品。
20. 請求項１乃至１４のいずれか一つに記載の紙の原料より紙及び／又はティッシュを作る方法。
21. 請求項１乃至１４のいずれか一つに記載の工程に従って得ることが可能な紙及び／又はティッシュの製品。
22. リサイクルされた紙の製品の調製の間における及び前記製品における粘着物の析出を低減するための、有効な量の、
    （ｉ）エポキシ及び／又はグリシドキシ官能性のシラン、及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合反応の生産物、
    （ｉｉｉ）第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体、及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
    （ｉｖ）有機エポキシドによって架橋された第四級アンモニウム官能性のシリコーン重合体及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
    （ｖ）アミノ官能性のシラン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、及び／又は
    （ｖｉ）アルキル官能性のシラン及び／又は水でのそれの加水分解された又は縮合させられた反応の生産物、
    の使用。

Images