JP5960378B1 - 汚染防止剤組成物 - Google Patents
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Abstract
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例えば、シリコーン系汚染防止剤組成物としては、所定の化学構造式を有するポリシロキサン化合物を含み、ポリシロキサン化合物1分子あたりのアミノ変性基の個数が0.5〜5個である汚染防止剤組成物が知られている(例えば、特許文献1参照)。
2m≦n
の関係を満たす汚染防止剤組成物が知られている(例えば、特許文献2参照)。
かかる汚染防止剤組成物においては、当該汚染防止剤組成物を付与したドライパートに高分子ポリシロキサン化合物が皮膜を形成する一方で、低分子ポリシロキサン化合物が湿紙に転移して、当該湿紙により運ばれ、湿紙が案内される下流側のドライパートに再転移されるため、ドライパートの広範囲に渡って、当該汚染防止剤組成物が付与され、ピッチ汚染を効果的に防止することが可能である。
すなわち、上記特許文献2記載の汚染防止剤組成物において、低分子ポリシロキサン化合物は、分子量が小さいため、湿紙に転移されると、湿紙の内部にまで浸透してしまう傾向にある。そうすると、湿紙の走行に対し下流側のドライパートに、低分子ポリシロキサン化合物を含む湿紙が当接されたとしても、十分な量の低分子ポリシロキサン化合物を再転移させることができないという欠点がある。
本発明は、(5)ゲル化物が、温められることにより液化し、更に、乾燥することにより皮膜が形成される上記(4)記載の汚染防止剤組成物に存する。
本発明は、(6)抄紙機のドライパートに付与することにより、ドライパートのピッチ汚染が防止される上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の汚染防止剤組成物に存する。
ここで、汚染防止剤組成物がゲル化剤によりゲル化される理由については定かではないが、ゲル化剤を、分子間水素結合を形成し易い構造とすると共に、汚染防止剤組成物を冷却してゲル化剤の分子の自由度を制限することにより、ゲル化が起こるものと考えられる。なお、理由はこれに限定されない。
したがって、本発明に汚染防止剤組成物においては、ドライパートにおいて、湿紙の走行に対して最も上流側のドライパートに汚染防止剤組成物を付与することにより、汚染防止剤組成物が上流側のドライパートから湿紙に転移され、当該湿紙から下流側のドライパートに再転移されることによって、上流側のドライパートのみならず、下流側のドライパートに対しても十分な量の汚染防止剤組成物を付与することが可能となる。その結果、ドライパートの広範囲に渡って、ピッチ汚染を防止することができる。
また、本発明の汚染防止剤組成物においては、汚染防止剤組成物をゲル化させることから、上述した引用文献2記載の汚染防止剤組成物のように、使用する変性シリコーン等の分子量が制限されない。
また、中和剤として、カルボキシル基や水酸基を有する酢酸又は乳酸を選択することにより、ゲル化剤と分子間水素結合を形成することも可能となるため、ゲル化を更に促進させることが可能となる。
その後、当該湿紙が下流側のドライパートに接触することにより、その接触したドライパートに汚染防止剤組成物が再転移される。
このとき、再転移されたドライパートがシリンダである場合はシリンダが加熱されているため、ゲル化していた汚染防止剤組成物が温められて液化し、更に、乾燥されて皮膜を形成することになる。なお、シリンダ以外のドライパートであっても一般に湿紙との摩擦熱により加熱されている。
こうして、ドライパートにおけるピッチ汚染を効果的に防止することが可能となる。
ここで、かかるドライパートには、シリンダ、カンバス、カンバスロール、カレンダーロール、ブレーカースタックロール等が含まれる。
皮膜形成剤は、水、変性シリコーン及び乳化剤からなるエマルジョンである。すなわち、皮膜形成剤は、変性シリコーンと水とを混合し、乳化剤により乳化させたものである。
ここで、変性シリコーンとしては、アミノ変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、アルキル変性シリコーン、カルボキシル変性シリコーン、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーン等が挙げられる。なお、これらは、単独で用いてもよく、複数を混合して用いてもよい。
これらの中でも、変性シリコーンは、汎用性の観点からアミノ変性シリコーンであることがより好ましい。
この場合、アミノ変性シリコーンが中和された塩となるため、アミノ変性シリコーン自体の極性を高くすることができる。これにより、アミノ変性シリコーンが水から分離することなく、ゲル化剤によって確実にゲル化されることになる。
これらの中でも、中和剤は安全性及び汎用性の観点から、酢酸又は乳酸であることが好ましい。
また、中和剤が酢酸又は乳酸である場合、これらは分子内にカルボキシル基や水酸基を有するため、後述するゲル化剤のカルボキシル基や水酸基と分子間水素結合を形成することも可能となるため、ゲル化を更に促進させることが可能となる。
これらの中でも、乳化剤は、ノニオン性界面活性剤であることが好ましい。
かかるノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルチオエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノ脂肪酸エステル、グリセリンモノ脂肪酸エステル等が挙げられる。なお、これらは、単独で用いてもよく、複数を混合して用いてもよい。
これらの中でも、ノニオン性界面活性剤は、変性シリコーンの乳化安定性の観点から、ポリオキシエチレンアルキルエーテルであることが好ましく、更には、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンウンデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル又はポリオキシエチレンステアリルエーテルであることがより好ましい。
ここで、R1は、それぞれ独立している。すなわち、分子内にR1を複数含んでいる場合は、隣り合うR1同士が同じであっても異なっていてもよい。
なお、R1において、置換基を有していてもよい炭化水素基の置換基としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン基、水酸基、アミノ基、イミノ基、ニトロ基、アゾ基、オキソ基、カルボキシル基、フェニル基等が挙げられる。
R1が水素原子である場合、水素原子は立体障害にならないため、ゲル化剤の分子同士の分子間水素結合を妨げない。
また、R1が水酸基又はカルボキシル基である場合、それ自体が他の分子の水酸基又はカルボキシル基と分子間水素結合を形成することになる。
このとき、R1の少なくとも1つが水酸基であることが好ましい。この場合、分子間水素結合が形成され易くなるため、ゲル化を促進させることができる。
繰り返し数mが5を超えると、R1が水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基である場合、疎水性が高くなるため、汚染防止剤組成物の保存安定性が低下するという欠点がある。
R2は、それぞれ独立して、水酸基又はカルボキシル基である。
これらの中でも、R2は、水酸基であることが好ましい。この場合、分子間水素結合がより形成され易くなるため、ゲル化をより促進させることができる。
繰り返し数nが5を超えると、ゲル化し過ぎるため、ドライパートに対して均一な付与ができなくなる恐れがある。
ちなみに、nが0の場合、ゲル化剤は、下記式(2)に示すような化合物となる。なお、式(2)中、R1、R3及びmは、式(1)中のR1、R3及びmと同義である。
(化3)
繰り返し数nが1〜5の整数である場合、ゲル化を促進させることができる。すなわち、ゲル化剤が水酸基又はカルボキシル基であるR2を必ず有することになるため、分子間水素結合が形成され易くなり、ゲル化も促進されることになる。
これらの中でも、R3は、水酸基又はカルボキシル基であることが好ましい。この場合、分子間水素結合がより形成され易くなるため、ゲル化をより促進させることができる。
具体的には、水酸基の数は、カルボキシル基の数の2倍以上であることが好ましく、2〜5倍であることがより好ましい。なお、5倍を超えると効果の向上が認められ難くなる
これらの中でも、ゲル化剤は、グルコン酸、リンゴ酸及びクエン酸からなる群より選ばれる少なくとも1つであることが好ましく、グルコン酸であることが更に好ましい。この場合、汚染防止剤組成物を確実にゲル化することができる。また、汚染防止剤組成物の保存安定性にも優れる。
変性シリコーン10質量%に対するゲル化剤の配合割合が0.1質量%未満であると、ゲル化剤の配合割合が上記範囲内にある場合と比較して、ゲル化が十分とはいえず、再転移される汚染防止剤組成物の量が少なくなるという欠点があり、変性シリコーン10質量%に対するゲル化剤の配合割合が20質量%を超えると、ゲル化剤の配合割合が上記範囲内にある場合と比較して、保存条件によっては、汚染防止剤組成物がゲル化してしまう場合があり、保存安定性に優れるとはいえない。
そして、エマルジョンにゲル化剤を加え、必要であれば添加剤を加えて再び撹拌混合することにより汚染防止剤組成物が得られる。
かかる撹拌混合は、ハンドミキサー、ホモジナイザー等が好適に用いられる。なお、サンドミル、ビーズミル、ボールミル等の分散機で分散させてもよい。
こうして、汚染防止剤組成物が得られる。
図1の(a)〜(e)は、本発明に係る汚染防止剤組成物の作用を説明するための説明図である。
図1の(a)に示すように、汚染防止剤組成物1は、シリンダ10に付与される。
このとき、シリンダ10は、湿紙Wを乾燥させるドライパートであるので、高温となっている。このため、付与された汚染防止剤組成物1は、高温(約65℃以上)になると共に、水の一部が蒸発し、濃縮されることになる。なお、シリンダ10以外のドライパートも湿紙の走行による摩擦により高温となっている。
このとき、汚染防止剤組成物1がゲル化物1aとなっているので、湿紙Wの表面に留まり、内部に浸透することが防止される。
なお、シリンダ10においては、残存する汚染防止剤組成物1が皮膜化することにより、ピッチ汚染が防止される。
そして、図1の(d)に示すように、ゲル化物1aが転移された湿紙Wが下流側のシリンダ11に接触すると、ゲル化物1aは下流側のシリンダ11により加熱され、図1の(e)に示すように、一部が液体化する。
これにより、湿紙Wから下流側のシリンダ11に汚染防止剤組成物1が再転移されることになる。なお、このとき、ゲル化物1aは、下流側のシリンダ11と接触している面から順に液化されるため、全てが液化されるわけではない。
また、例えば、湿紙Wの走行に対して最も上流側のドライパートに汚染防止剤組成物を付与すると、当該上流側のドライパートのみならず、下流側のドライパートに対しても十分な量の汚染防止剤組成物を付与することができる。
その結果、ドライパートの広範囲に渡って、ピッチ汚染を防止することができる。
図2は、本発明に係る汚染防止剤組成物を用いるドライパートを示す概略図である。
図2に示すように、汚染防止剤組成物は、ドライパートDで用いられる。
ドライパートDは、湿紙Wと、該湿紙Wを加熱乾燥するための複数の円筒状のシリンダD1,D2,D3,D4,D5,D6,D7及びD8(以下「D1〜D8」という。)と、湿紙をシリンダD1〜D8に押し付けるカンバスK1,K2と、カンバスK1,K2を案内するカンバスロールKRと、乾燥した湿紙Wの平滑性と紙厚を緩やかに調整するブレーカースタックロールBと、乾燥した湿紙Wの平滑性と紙厚を調整するカレンダーロールCと、を備える。
その後、湿紙Wは、ブレーカースタックロールBに挟持され、次いで、湿紙Wは、カレンダーロールCにより高密度化される。
なお、汚染防止剤組成物の付与方法は特に限定されず、例えば、散布ノズル等を用いたシャワー方式や噴霧方式等が用いられる。
そして、汚染防止剤組成物が湿紙により運ばれ、湿紙が案内される下流側のドライパートに再転移される。
これにより、各装置に対し、全体的に汚染防止剤組成物が付与され、ピッチ汚染を防止することが可能となる。
散布量が0.02mg/m2未満であると、散布量が上記範囲内にある場合と比較して、汚染防止剤組成物が十分に各装置の表面に付着せず、ピッチ汚染を十分に防止できない場合がある。また、散布量が2.0mg/m2を超えると、散布量が上記範囲内にある場合と比較して、汚染防止剤組成物が汚染の原因となる虞がある。
アミノ変性シリコーン10質量部と、下記表1に示す配合割合のゲル化剤とを混合し、100℃に加熱したサンプルAを作製した。
40℃に加熱したステンレス板上に乾燥した紙を載置した。
そして、紙の上方から、10μLのサンプルAを垂らして、該サンプルAが紙に浸透するまでの時間を測定した。なお、浸透したか否かは目視により判断した。
得られた結果を表1に示す。なお、紙への浸透時間は、遅いほうが好ましい。
実施例3及び比較例1のサンプルAそれぞれに水を90質量部加え、サンプルBとした。
そして、実機に対する汚染防止剤組成物の効果を調査した。
具体的には、抄紙機を稼働させると共に、図2に示すシリンダD1〜D8において、矢印Aの位置に、散布ノズルを用いてサンプルBを付与した。
3時間後、シリンダD2,シリンダD4,シリンダD6の汚れ具合を目視にて確認した。
得られた結果を表2に示す。なお、表2中、「○」はピッチ汚染が無い状態を意味し、「×」はピッチ汚染が認められた状態を意味する。
また、実機を用いて試験を行った結果、本発明の汚染防止剤組成物によれば、下流側のシリンダに対しても十分にピッチ汚染を防止できることが確認された。
1a・・・ゲル化物
10,11・・・シリンダ
B・・・ブレーカースタックロール
C・・・カレンダーロール
D・・・ドライパート
D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8・・・シリンダ
K1,K2・・・カンバス
KR・・・カンバスロール
KR1・・・アウトロール
W・・・湿紙
Claims (6)
- 抄紙機におけるドライパートに付与され、
皮膜形成剤と、ゲル化剤とからなり、
前記皮膜形成剤が、水、変性シリコーン及び乳化剤からなるエマルジョンであり、
前記ゲル化剤が、グルコン酸、リンゴ酸及びクエン酸からなる群より選ばれる少なくとも1つである汚染防止剤組成物。 - 前記変性シリコーンが、アミノ基を有するアミノ変性シリコーンであり、
該アミノ変性シリコーンを中和するための中和剤を更に含み、
該中和剤が、酢酸又は乳酸である請求項1記載の汚染防止剤組成物。 - 前記変性シリコーン10質量%に対する前記ゲル化剤の配合割合が0.1〜20質量%である請求項1又は2に記載の汚染防止剤組成物。
- 前記ドライパートに付与した後、湿紙と接触することにより冷却されて、ゲル化したゲル化物となり、該ゲル化物が該湿紙に転移するものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の汚染防止剤組成物。
- 前記ゲル化物が、温められることにより液化し、更に、乾燥することにより皮膜が形成される請求項4記載の汚染防止剤組成物。
- 前記抄紙機のドライパートに付与することにより、ドライパートのピッチ汚染が防止される請求項1〜5のいずれか1項に記載の汚染防止剤組成物。
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