JP7278219B2 - ピッチ制御および/または粘質物制御のための被覆炭酸カルシウム - Google Patents
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Description
製紙時のピッチおよび/または粘質物の制御のために、例えば、タルクおよび/もしくはベントナイトなどの鉱物剤、または酵素および菌類などの生物剤の添加などの数多くの方法を採用することができる。製紙プロセス中のピッチおよび/または粘質物を制御するための改善された方法および/または代替的な方法ならびに薬剤を提供することが望ましい。
本発明の第2の態様によると、セルロースパルプ中の溶存および/またはコロイド状ピッチおよび/または粘質物を低減する方法であって、セルロースパルプを、1種もしくは複数のロジン酸および/またはその1種もしくは複数の誘導体で被覆された粒子状鉱物と接触させることを含む方法が提供される。方法は、例えば、製紙用パルプを製造する方法の一部であってもよい。方法は、例えば、紙を製造する方法の一部であってもよい。
本発明の第3の態様によると、1種もしくは複数のロジン酸および/またはその1種もしくは複数の誘導体の被膜を有する粒子状鉱物が提供される。被覆粒子状鉱物は、例えば、本発明の何れかの態様または実施形態に記載されているものであってもよい。
本発明の第5の態様によると、本発明における何れかの態様または実施形態による被覆粒子状鉱物を製造する方法が提供される。
本発明の第6の態様によると、1種もしくは複数のロジン酸および/またはその1種もしくは複数の誘導体の被膜を有する粒子状鉱物を含む紙製品が提供される。
本発明の第7の態様によると、本発明の何れかの態様または実施形態による組成物または方法から得ることができるおよび/または得られる紙製品が提供される。
本発明のいずれかの態様の特定の実施形態は、下記の利点の1つまたは複数を提供し得る:
・製紙機械上でのピッチおよび/または粘質物付着物の形成を低減または防止する;
・ピッチおよび/または粘質物の付着による紙の品質欠陥を低減または防止する;
・セルロースパルプ組成物中の溶存および/またはコロイド状ピッチおよび/または粘質物の量(例えばUV吸光度により測定)の低下;
・グスタフソン(Gustafsson)試験に従い測定したピッチおよび/または粘質物の付着低減;
・セルロースパルプ組成物の表面張力上昇。
「粘質物」という用語は、製紙粘質物を指し、これは、再生紙から調製された紙パルプ中に存在する合成(人工)粘着性物質である。粘質物は、例えば、印刷用インク、被覆バインダー(例えば合成ラテックス)、ワックス、ホットメルト接着剤および感圧接着剤、プラスチック、湿潤強度樹脂ならびに製紙添加剤のうちの1種または複数を含み得る。特定の実施形態において、粘質物は主として、例えば、1種または複数のポリアセテートであり得る感圧接着剤を含む。粘質物はまた一般に、水に懸濁したコロイド状液滴を形成する。
紙という用語は、本明細書において使用した場合、例えば、白板紙およびライナーボード、ボール紙、厚紙、塗工板紙などの板紙を含むあらゆる形態の紙を意味するものと理解すべきである。紙は、被覆されていてもいなくてもよく、必要に応じてカレンダ処理またはスーパーカレンダ処理されていてもよい。
セルロースパルプと被覆粒子状鉱物は、任意適切な時点で接触させてもよい。例えば、セルロースパルプと被覆粒子状鉱物は、製紙用パルプを製造する方法および/または紙を製造する方法における任意適切な時点で接触させてもよい。
被覆粒子状鉱物は、例えば、タルクなどの公知の無機ピッチ制御剤および/または粘質物制御剤と同じ方法で使用してもよい。被覆粒子状鉱物は、例えば、ある段階で他の鉱物フィラー粒子と共にセルロースパルプに添加してもよい。例えば、鉱物フィラー粒子は、水と混合して水性懸濁液を形成してもよく、鉱物フィラー粒子の懸濁液をパルプまたは製紙原料懸濁液と混合するタンクで混合してもよい。
被覆粒子状鉱物は、例えば、最終紙製品が被覆粒子状鉱物を含むように、製紙組成物中に残存してもよい。
被覆粒子状鉱物によって吸着されるピッチおよび/または粘質物の量は、例えば、回収したピッチおよび/または粘質物の質量を使用し、使用した被覆鉱物ピッチ制御剤および/または粘質物制御剤の質量と比較する本明細書に記載のグスタフソン試験を用いて計算してもよい。
本発明において使用される粒子状炭酸カルシウムは、粉砕によって天然源から得ても、沈殿(PCC)によって合成的に調製してもよく、この2種の組合せ、即ち、天然由来の粉砕材料と合成沈降材料の混合物であってもよい。PCCも粉砕してもよい。
炭酸カルシウムの湿式粉砕は、炭酸カルシウムの水性懸濁液の形成を伴い、次いでこれを粉砕してもよく、粉砕は、適切な分散剤の存在下で行ってもよい。炭酸カルシウムの湿式粉砕に関する更なる情報については、例えば、EP-A-614948(その内容全体が参照により組み込まれる)を参照することができる。
粒子状鉱物を天然に存在する供給源から得る場合、幾分かの鉱物不純物が粉砕した材料を汚染することが避けられない可能性がある。例えば、天然に存在する炭酸カルシウムは、他の鉱物と共存して発生する。また、状況次第では、他の鉱物が追加で微量に含まれていることがあり、例えば、カオリン、焼成カオリン、珪灰石、ボーキサイト、タルクまたは雲母のうちの1種または複数も存在する可能性がある。ただし、一般に、本発明において使用する粒子状鉱物は、5質量%未満、例えば2質量%未満、例えば1%質量%未満の他の鉱物不純物を含有する。
PCCを製造するプロセスは、非常に純粋な炭酸カルシウム結晶と水をもたらす。結晶は、使用される特定の反応プロセスに応じて様々な異なる形状およびサイズで生成される可能性がある。PCC結晶の3つの主な形態は、アラゴナイト、菱面体および偏三角面体であり、これらは、その混合物も含め、何れも本発明での使用に適している。
粒子状鉱物は、例えば、約1μm~約10μmの範囲のd90を有してもよい。例えば、粒子状鉱物は、約1μm~約9μmまたは約1μm~約8μmまたは約1μm~約7μmまたは約1μm~約6μmの範囲のd90を有してもよい。例えば、粒子状鉱物は、約2μm~約10μmまたは約2μm~約9μmまたは約2μm~約8μmまたは約2μm~約7μmまたは約2μm~約6μmの範囲のd90を有してもよい。
粒子状鉱物は、例えば、約20~約70の範囲の勾配係数を有してもよい。例えば、粒子状鉱物は、約20~約65または約20~約60または約25~約55または約30~約50または約35~約45または約30~約40の範囲の勾配係数を有してもよい。
特定の実施形態において、粒子状鉱物(例えばGCCなどの炭酸カルシウム)は、約0.5μm~約1.5μmの範囲のd50、約4μm~約5μmの範囲のd98、および約0.1μm~約0.4μmの範囲のd10を有する。粒子状鉱物はまた、例えば、約2μm~約3μmの範囲のd90を有してもよい。粒子状鉱物はまた、例えば、約40~約50の範囲の勾配係数を有してもよい。
特定の実施形態において、粒子状鉱物(例えばGCCなどの炭酸カルシウム)は、約1μm~約2μmの範囲のd50、約5μm~約7μmの範囲のd98、および約0.4μm~約0.6μmの範囲のd10を有する。粒子状鉱物はまた、例えば、約2.5μm~約4μmの範囲のd90を有してもよい。粒子状鉱物はまた、例えば、約45~約55の範囲の勾配係数を有してもよい。
粒子状鉱物の表面積は、BET法に従い、前記粒子の表面に前記表面を完全に覆う単分子層を形成するように吸着される窒素の量により判定することができる(BET法AFNOR基準X11-621および622またはISO9277に従う測定)。特定の実施形態において、比表面積はISO9277、またはそれに相当する任意の方法に従い判定する。本明細書において言及する表面積特性は、被膜を含まない粒子状鉱物の表面に関するものである。
粒子状鉱物は、1種もしくは複数のロジン酸および/またはその1種もしくは複数の誘導体で被覆される。ロジン酸という用語は、植物(例えば樹木)樹脂から得られる2種以上のカルボン酸の混合物を指す。カルボン酸は、例えば、3つの縮合環を含み、実験式C19H29COOHを有してもよい。
各ロジン酸の正確な成分は、例えば、元になる供給源に応じて変化し得る。各ロジン酸は、例えば、1種もしくは複数のアビエチン型酸および/または1種もしくは複数のピマル(primaric)型酸を含んでもよい。
各アビエチン型酸は、例えば、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、パルストリン酸およびレボピマル酸から独立して選択されてもよい。各ピマル型酸は、例えば、ピマル酸およびイソピマル酸から独立して選択されてもよい。
本明細書において使用する「被膜」という用語は、広く理解すべきであり、例えば、均一な被膜または粒子の表面積全体をカバーする被膜に限定されない。表面の不連続領域が被膜で改質された粒子は、本発明の特定の実施形態の条件の範囲内で被覆されているものと理解される。
本明細書において、例えば本明細書に記載の任意の態様または実施形態による、本明細書に記載の被覆粒子状鉱物を製造する方法が更に提供される。
脱水した被覆粒子状鉱物は、例えば、例えば重力供給バスケット押出機、即ち、スクリュー押出機、例えば共回転2軸押出機などを使用して押し出してもよい。
被覆粒子状鉱物は、例えば、例えば約5質量%以下の水、例えば約4質量%以下の水、例えば約3質量%以下の水、例えば約2質量%以下の水、例えば約1質量%以下の水を含有するように、脱水および/または乾燥させてから繊維源および/またはセルロースパルプと接触させてもよい。
乾燥は、例えば、約30℃~約150℃の範囲の温度で、例えば、ガス流(例えば、空気または窒素などの不活性ガス)を使用して行ってもよい。例えば、乾燥は、エプロンドライヤで行ってもよい。
本明細書において、1種もしくは複数のロジン酸および/または1種もしくは複数のロジン酸誘導体で被覆された粒子状鉱物が更に提供される。粒子状鉱物とロジン酸および/またはその誘導体は、例えば、例えば本明細書に記載の任意の態様または実施形態による、本明細書に記載されているものであってもよい。
本明細書において、セルロースパルプと1種もしくは複数のロジン酸および/または1種もしくは複数のロジン酸誘導体で被覆された粒子状鉱物とを含む組成物が更に提供される。粒子状鉱物とロジン酸および/またはその誘導体は、例えば、例えば本明細書に記載の任意の態様または実施形態による、本明細書に記載されているのものであってもよい。組成物は、例えば、水性懸濁液であってもよい。組成物は、例えば、乾燥状態であってもよい。
セルロースパルプを含む組成物における被覆粒子状鉱物の使用は、例えば、組成物の表面張力を変化させて水に近づけるようなものであってもよい。被覆粒子状鉱物は、例えば、組成物の表面張力を、被覆粒子状鉱物を組み込む前の組成物と比較して上昇させてもよい。
表面張力は、Fibro System ABの動的吸収テスタ(Dat1100)をDat3ソフトウェアと併用して測定する。
上記のグスタフソン試験を使用して、表1に記載の鉱物のピッチ制御能力の試験を行った。
使用した人工ピッチは、ロジン樹脂混合物A(80℃の環球式軟化点と150mgKOH/gの酸価を有するロジン樹脂)、ロジン樹脂混合物B(65℃の環球式軟化点と150mgKOH/gの酸価を有するロジン樹脂)またはロジン樹脂混合物C(70℃で1000mPa.sの粘度と150mgKOH/gの酸価を有するロジン樹脂)(Lawter(商標)提供)(30g)をアセトン(500cm3)に溶解させて人工ピッチ溶液(0.06gcm-3)としたものである。これは、保存中日光から保護した。
被覆粒子状鉱物は、JKミルで被覆した。粒子状鉱物を乾燥させ(110℃)、適量(例えば1%被覆粒子状鉱物100gの場合は99g)に計量し、炉に戻して温度(110℃)を維持した。被覆物も容器に計り入れた(例えば1%被覆粒子状鉱物100gの場合は1g)。次いで、加熱した粒子状鉱物は、被覆物を上に載せてJKミルに入れ、ミルを10秒ごとに振とうしながら2分間作動させた。
表面張力およびUV吸光度テスト
グスタフソン試験を行う際に取り出したパルプを保持し、表面張力とUV吸光度テストを遂行した。
Claims (15)
- 1種もしくは複数のロジン酸および/またはその誘導体で被覆された粒子状鉱物の、セルロースパルプを含む組成物におけるピッチ制御剤および/または粘質物制御剤としての使用であって、粒子状鉱物が、炭酸カルシウムなどのアルカリ土類金属炭酸塩である、前記使用。
- セルロースパルプ中の溶存ピッチおよび/または粘質物、および/または、セルロースパルプ中のコロイド状ピッチおよび/または粘質物を低減する方法であって、セルロースパルプを、1種もしくは複数のロジン酸および/またはその誘導体の被膜を有する粒子状鉱物と接触させることを含み、粒子状鉱物が、炭酸カルシウムなどのアルカリ土類金属炭酸塩である、前記方法。
- 粒子状鉱物が、沈降炭酸カルシウム(PCC)または重質炭酸カルシウム(GCC)などの炭酸カルシウムである、請求項1又は2に記載の使用または方法。
- 各ロジン酸誘導体が、ロジンエステル、ロジンアミン、ロジンアミド、ロジンアシルクロリド、ロジン無水物、ロジンカルボキシレート、ロジンチオエステルおよびロジンアシルホスフェートからなる群から選択される、請求項1から3までのいずれか1項に記載の使用または方法。
- 各ロジン酸が、1種もしくは複数のアビエチン型酸および/または1種もしくは複数のピマル型酸を含む、請求項1から4までのいずれか1項に記載の使用または方法。
- 各アビエチン型酸が、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、パルストリン酸およびレボピマル酸から選択される、請求項5に記載の使用または方法。
- 各ピマル型酸が、ピマル酸およびイソピマル酸から選択される、請求項5に記載の使用または方法。
- 粒子状鉱物が、粒子状鉱物の質量を基準として0.1質量%~5質量%のロジン酸および/またはその誘導体で被覆されており、例えば、粒子状鉱物が、0.5質量%~2質量%のロジン酸および/またはその誘導体で被覆されている、請求項1から7までのいずれか1項に記載の使用または方法。
- 粒子状鉱物が、0.5μm~5μmの範囲のd50を有する、請求項1から8までのいずれか1項に記載の使用または方法。
- 粒子状鉱物が、1~15m2/gの範囲のBET表面積を有する、請求項1から9までのいずれか1項に記載の使用または方法。
- 被覆粒子状鉱物が、グスタフソン試験により測定して、対照の60%以下のピッチ付着をもたらす、請求項1から10までのいずれか1項に記載の使用または方法。
- 被覆粒子状鉱物が、乾燥セルロースパルプの総質量を基準として0.25質量%~2.50質量%の量で使用される、請求項1から11までのいずれか1項に記載の使用または方法。
- セルロースパルプと被覆粒子状鉱物とを含む組成物が、60mMm-1以上の表面張力を有する、請求項1から12までのいずれか1項に記載の使用または方法。
- 製紙用パルプを製造する方法の一部である、請求項2から13までのいずれか1項に記載の方法。
- 紙を製造する方法の一部である、請求項2から14までのいずれか1項に記載の方法。
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