JPH0849191A - サイジングの方法及び水性サイジング分散液 - Google Patents

サイジングの方法及び水性サイジング分散液

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JPH0849191A JP7204018A JP20401895A JPH0849191A JP H0849191 A JPH0849191 A JP H0849191A JP 7204018 A JP7204018 A JP 7204018A JP 20401895 A JP20401895 A JP 20401895A JP H0849191 A JPH0849191 A JP H0849191A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 填料として沈降炭酸カルシウムを含むサイズ
紙及び同様のセルロース製品においてサイズ反転及び一
過性と関連する問題を軽減または排除するサイジングの
方法を提供するである。 【解決手段】 パルプの水性懸濁液をロジン成分とロジ
ン系サイジング剤を基準として5〜75重量%のロジン
エステル成分とを含むロジン系サイジング剤の水性分散
液、及びセルロース反応性サイジング剤の水性分散液
(この場合、ロジン系サイジング剤対セルロース反応性
サイジング剤の重量比は1:1〜20:1である)の存
在下で脱水し、乾燥させることを特徴とする填料として
沈降炭酸カルシウムを含む紙、板紙、ボール紙及び同様
のセルロース繊維をベースとする製品のサイジング法お
よび該方法に使用されるサイジング剤の水性分散液。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は填料として沈降炭酸カル
シウムを含む紙及び同様のセルロース製品のサイジング
の方法並びに水性サイジング分散液に関する。
【0002】
【従来の技術】沈降炭酸カルシウム(PCC)は、その
低コスト並びに不透明度、白色度及び嵩を付与する能力
のためにアルカリ紙中の填料として専ら使用される。中
性及びアルカリ性のpH値で有効である内部サイジング
剤の開発が、内部サイジングされたPC 入りの紙を製
造することを可能にし、この目的に広く使用されるサイ
ジング剤はアルキルケテンダイマー(AKD)及びアル
ケニル無水コハク酸(ASA)である。これらのサイジ
ング剤はセルロースのヒドロキシル基と反応し、それら
が一般に少ない添加量で高い初期サイジング応答を与え
る。しかしながら、近年、AKDまたはASAで初期に
得られたサイジング応答は経時維持されないことが経験
されていた。この現象はサイズ反転と称され、即ち、サ
イジングされた紙はリールで規格内であるが、エージン
グ後に、サイジング応答は、それがその後一定に留まる
レベルまで低下する。加えて、一過性と称される、経時
のサイジングの完全損失をもたらす規格内のサイジング
の例があった。PCC入りの紙におけるサイズ反転及び
一過性の実際の結果が不十分な経済性、加工問題及び最
終使用問題に関して見られた。
【0003】サイズ反転に対処するために、製紙業者は
内部添加されるサイジングのレベルを増加し、または表
面サイジング剤を更に添加する必要があった。これはし
ばしばサイジング劣化の遅延をもたらしたが、使用され
るサイジングの増加レベルが加工問題及び最終使用問題
を生じることがわかった。例えば、AKDの増加レベル
は滑りの問題及び不十分なトナー接着をもたらした。或
る銘柄の上級紙、例えば、フォームボンド、封筒、加算
器用テープ及び幾つかの断裁寸法銘柄の加工中に、正確
な制御が高速取扱い中に必要である。ここで、紙の滑り
は、例えば、低下した折り、目打ちのミスレジスタ及び
低下したプレス速度をもたらした。
【0004】内部サイジングまたは紙料サイジングのた
めのロジン分散液の使用が当業界で公知である。そのロ
ジン材料はアルミニウム化合物による沈殿によりセルロ
ース繊維に定着される。しかしながら、有効であるため
には、ロジン分散液によるサイジングは4〜6の酸性p
H値で行われるべきである。紙料が中性またはアルカリ
性のpHを有する場合、ロジンによるサイジングは制御
するのに不規則、かつ非常に困難になる。加えて、紙料
中に存在する炭酸塩填料はサイジング系の成分と相互作
用して、サイジング有効性に悪影響することがある。こ
うして、アルミニウム及びロジン化学に関するアルカリ
度及び炭酸カルシウムの影響は、従来、ロジン分散液を
填料としてPCCを含む製紙系に適用することを経済的
に不利にしただけでなく、技術的に不利にした。
【0005】更に広く有益なサイジング剤を得るために
ロジンとセルロース反応性サイジング剤を組み合わせる
ことが更に知られている。欧州特許出願第74544号
明細書は、セルロース反応性サイジング剤の分散粒子及
び強化ロジンの分散粒子の陽イオン分散液を使用するサ
イジングの方法を開示している。米国特許第4,74
3,303号明細書は、分散粒子がセルロース反応性サ
イジング剤とロジン及び強化ロジンの形態のロジン材料
の混合物を含む陰イオン分散液及び陽イオン分散を使用
するサイジングの方法を開示している。米国特許第4,
816,073号明細書は、ポリアルミニウム化合物を
更に含む上記の陰イオン分散液及び陽イオン分散を使用
するサイジングの方法を開示している。欧州特許出願第
333368号明細書は、必要によりAKDエマルショ
ンで増量されていてもよいロジン、及びアルミニウム化
合物を含む予備ブレンドされた組成物がチョークを含む
製紙紙料に添加される紙サイジング方法を開示してい
る。しかしながら、上記の刊行物のいずれもがPCCの
存在下のサイジングを記載しておらず、またPCCを填
料としてサイズ紙に入れることにより生じる特別な問題
があることを示していない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、填料
として沈降炭酸カルシウムを含むサイズ紙及び同様のセ
ルロース製品においてサイズ反転及び一過性と関連する
問題を軽減または排除するサイジングの方法を提供する
ことである。本発明の更に別の目的は、本発明の方法の
サイジングを行うのに使用し得るサイジング剤の水性分
散液を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、特許請
求の範囲に更に特定されたサイジングの方法及びサイジ
ング剤の水性分散液により達成される。更に詳しくは、
本発明は、パルプの水性懸濁液をロジン成分とロジン系
サイジング剤を基準として5〜75重量%のロジンエス
テル成分とを含むロジン系サイジング剤の水性分散液、
及びセルロース反応性サイジング剤の水性分散液存在下
で脱水し、乾燥させることを特徴とする填料として沈降
炭酸カルシウムを含む紙、板紙、ボール紙及び同様のセ
ルロース繊維をベースとする製品のサイジングの方法に
関する。
【0008】本発明によれば、サイジングがセルロース
反応性サイジング剤と組み合わせてロジン成分及びロジ
ンエステル成分を含むロジン系サイジング剤により行わ
れる場合に、PCCを含むサイズ紙におけるサイズ反転
及び一過性の問題及び制限を解決することが可能である
ことがわかった。本発明によれば、非常に良好な初期サ
イジング応答を得ることが可能であるだけでなく、その
サイジング応答が従来技術のサイジング方法で達成でき
るよりも高いレベルで維持し得る。また、本発明によれ
ば、初期の良好なサイジング応答が製造された紙の貯蔵
の際に更に改良し得ることがわかった。ロジン系サイジ
ング剤をセルロース反応性サイジング剤と組み合わせて
使用することの有利な効果は予測されない。なぜなら
ば、ロジン分散液はアルカリ性サイジング、特に、炭酸
カルシウム、特にPCCが填料として紙料中に含まれる
場合のアルカリ性サイジングに使用されるのではなく、
酸性サイジングに使用されることが好ましいことが当業
界で公知であるからである。
【0009】種々の型の粉末炭酸カルシウム、例えば、
チョーク、粉砕石灰石及び沈降炭酸カルシウムが紙の製
造に使用される。チョーク及びその他の粉砕炭酸塩は機
械的処理、例えば、天然産材料の圧潰及び粉砕により製
造され、一方、沈降炭酸カルシウムは化学沈降方法、通
常、炭酸化方法で合成により製造された異なる材料であ
り、この場合、水酸化カルシウムが二酸化炭素との反応
により炭酸カルシウムに変換される。その反応条件が結
晶の型、粒子のサイズ及び生じたサイズ分布を決定す
る。乾式または湿式の粉砕炭酸塩と較べて、市販の沈降
炭酸カルシウムは一層微細な粒子サイズ、一層狭い粒子
サイズ分布、及び一層高い比表面積により区別される。
【0010】一層微細な粒子サイズ及び一層高い比表面
積はサイズに関する更なる要望を生じ、こうしてPCC
を含むパルプスラリーを、粉砕炭酸塩を含むパルプスラ
リーよりも更にサイジングし難くすることが当業界で知
られている。加えて、PCC填料は、紙料及び製造され
た紙の両方において、その他の炭酸カルシウム填料より
も高いpH値を生じることが示された。サイズ反転及び
一過性と関連する問題がPCC填料、特に偏三角面体の
PCCを含む用途において経験されたが、これらの欠点
はその他のアルカリ性鉱物填料を使用する用途では殆ど
観察されなかった。
【0011】本発明によれば、紙料は、菱面体形態、柱
状形態、管状形態、立方形態及び偏三角面体形態の方解
石並びに針状形態のアラレ石を含む存在する種々の結晶
形または形態の一種または混合物を有するPCCを含む
ことができる。偏三角面体PCC及び菱面体PCCが使
用されることが好ましい。PCCは約0.02μmから
約7μmまでの範囲の平均粒子サイズ及び約2m2/g
から約20m2/gまでの範囲の比表面積を有すること
ができる。
【0012】本発明に従って脱水され、乾燥される紙料
は、乾燥セルロース繊維に対する乾燥分として計算して
約35重量%まで、好適には5重量%から30重量%ま
で、好ましくは10重量%から25重量%までの量でP
CCを含むことができる。PCCの他に、紙料は、例え
ば、チョーク、石灰石、粉砕炭酸カルシウム、カオリン
(チャイナクレー)、タルク、二酸化チタン、ベントナ
イト、ウォラストナイト、ガラス繊維、発泡パーライ
ト、等を含む当業界で知られている填料のいずれかの如
き填料を更に含むことができ、この場合、紙料中に含ま
れる填料の合計量は、乾燥セルロース繊維に対する乾燥
分として計算して約35重量%まで、好適には5重量%
から30重量%までであり得る。本発明の填料としての
PCCの使用は、約7から約10まで、特に7.5〜9
の範囲の紙料pHを生じ得る。
【0013】本発明の方法によれば、サイジング剤の水
性分散液が紙料に添加し得る。簡素化及び便宜の理由の
ために、本発明はこの分散液に関して記載されるが、分
散液の特徴がまた前記分散液を使用する本発明の方法に
適用し得ることが理解される。こうして、更に本発明は
サイジング剤の水性分散液に関するものであり、前記分
散液はロジン成分とロジンエステル成分とを含むロジン
系サイジング剤、及びセルロース反応性サイジング剤を
含む。
【0014】本明細書に使用されるロジンという用語
は、通例のロジン、例えば、ガムロジン、トール油ロジ
ン、ウッドロジンまたはこれらの混合物から、それらの
粗状態または精製状態で誘導し得るロジンを表す。ロジ
ン系サイジング剤中に存在するロジン成分はロジン、変
性ロジン、強化ロジン、及びこれらの混合物から選択し
得る。変性ロジンは、既知の方法で変性されたロジン、
例えば、不均化ロジン、水添ロジン、重合ロジン、ホル
ムアルデヒド処理ロジン、等である。ロジン成分は強化
ロジン、即ち、必要により上記のように変性されていて
もよいロジンと、α,β−不飽和カルボニル化合物、例
えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン
酸またはそれらの入手可能な酸無水物もしくはハーフエ
ステル、アクリル酸及びメタクリル酸との反応により既
知の方法により得られたディールス−アルダー付加物で
あることが好ましい。強化ロジンは、勿論、α,β−不
飽和カルボニル化合物、例えば、上記の化合物の混合物
から調製でき、また異なる強化ロジンの混合物が使用し
得る。強化ロジンは一般に強化ロジンの合計量を基準と
して約15重量%まで、好適には3〜12重量%の付加
されたα,β−不飽和カルボニル化合物を含む。
【0015】ロジン系サイジング剤中に存在するロジン
成分の量は、ロジン系サイジング剤の合計量を基準とし
て約25重量%から約95重量%までの範囲であること
が好ましい。ロジン成分はロジン系サイジング剤の合計
量を基準として好ましくは約35重量%から90重量%
まで、更に好ましくは約45重量%から85重量%まで
の量で存在する。
【0016】本発明の必須の特徴は、ロジン系サイジン
グ剤がロジンエステル成分を含むことである。ロジンエ
ステル成分は一価、二価及び多価のアルコール、並びに
これらの混合物から選ばれたアルコールのロジンエステ
ルであり得る。ロジンエステルは、必要により上記のよ
うに変性されていてもよいロジンと、一価、二価もしく
は多価のアルコールまたはこれらの混合物のエステル化
により通常の方法で調製されてエステルまたは部分エス
テルを生成し得る。エステル化方法は、例えば、参考に
される米国特許第4,842,691号明細書に記載さ
れている。一価、二価及び多価のアルコールは30個ま
での炭素原子を有することが好適である。好適な一価ア
ルコールの例として、5〜25個の炭素原子を有する環
状、分枝鎖及び直鎖のアルキルアルコール、好ましくは
長鎖の疎水性アルキルアルコールが挙げられる。その特
別な例として、オクチルアルコール、デシルアルコー
ル、ドデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ヘ
キサデシルアルコール、オクタデシルアルコール、エイ
コシルアルコール及びドコシルアルコールが挙げられ
る。二価アルコール及び多価アルコール、例えば、三価
アルコール及び四価アルコールから選ばれたアルコール
のロジンエステルが使用されることが好ましい。このよ
うなアルコールは、グリコール、例えば、エチレングリ
コール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル及びポリエチレングリコール、トリメチレングリコー
ル、グリセロール、ジグリセロール、トリメチロールエ
タン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトー
ル、ジペンタエリトリトール、アルカノールアミン、例
えば、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミ
ン、トリイソプロパノールアミン、及びこれらの混合物
から選択し得る。ロジンエステル成分は、エステル化が
強化の前後に行い得た場合には強化ロジンエステルを含
むことができる。
【0017】ロジンエステル成分は、更に別のエステル
化合物、例えば、脂肪酸と上記のような一価、二価及び
多価のアルコールから選ばれたアルコールとから調製さ
れた脂肪酸エステルで増量されてもよい。脂肪酸は8個
より多い炭素原子を含むことが好適であり、そして以下
に特定される有機酸のいずれかであり得る。増量脂肪酸
エステルの量はロジンエステル成分を基準として50重
量%未満であることが好適であり、10重量%から30
重量%までであることが好ましい。
【0018】ロジンエステル成分は、上記のような二価
及び多価のアルコールから選ばれたアルコールの混合ロ
ジン−脂肪酸エステルを含んでいてもよい。好適な脂肪
酸は上記のものである。混合エステルはロジン及び脂肪
酸を通常の方法でアルコールと共反応させることにより
調製し得る。混合エステルはあらゆる割合でロジン及び
脂肪酸を含むことができ、そのロジン含量は混合エステ
ル中のロジン及び脂肪酸の量を基準として25重量%か
ら75重量%までであることが好適である。
【0019】ロジン系サイジング剤成分中に存在するロ
ジンエステル成分の量は、ロジン系サイジング剤の合計
量を基準として5重量%から75重量%までであり得
る。ロジンエステルはロジン系サイジング剤の合計量を
基準として10重量%から65重量%までの量で存在す
ることが好ましく、15重量%から55重量%までの量
で存在することが最も好ましい。
【0020】本発明のセルロース反応性サイジング剤
は、ケテンダイマー、酸無水物、有機イソシアネート、
カルバモイルクロリド及びこれらの混合からなる群から
選ばれたセルロース反応性サイジング剤、好ましくはケ
テンダイマー及び酸無水物であり得る。当業界で知られ
ているセルロース反応性サイジング剤のいずれもが使用
し得る。好適なケテンダイマーは式
【0021】
【化1】 (式中、R1及びR2は炭化水素基、通常、少なくとも8
個の炭素原子を有するアルキル、または少なくとも5個
の炭素原子を有するシクロアルキル、アリール、アラル
キル及びアルカリールを表す) を有する。好適なケテンダイマーの例として、オクチル
ケテンダイマー、デシルケテンダイマー、ドデシルケテ
ンダイマー、テトラデシルケテンダイマー、ヘキサデシ
ルケテンダイマー、オクタデシルケテンダイマー、エイ
コシルケテンダイマー、ドコシルケテンダイマー、テト
ラコシルケテンダイマー、フェニルケテンダイマー、ベ
ンジルケテンダイマー、β−ナフチルケテンダイマー及
びシクロヘキシルケテンダイマー、並びに有機酸、例え
ば、モンタン酸、ナフテン酸、Δ9,10−デシレン
酸、Δ9,10−ドデシレン酸、パルミトール酸、オレ
イン酸、リシノール酸、リノール酸、及びエレオステア
リン酸から、また脂肪酸の天然産混合物、例えば、ヤシ
油、ババス油、パーム核油、パーム油、オリーブ油、落
花生油、ナタネ油、牛脂、ラード及び鯨脂中に見られる
脂肪酸の天然産混合物から既知の方法により調製された
ケテンダイマーが挙げられる。また、上記のケテンダイ
マーのいずれかの混合物が使用し得る。
【0022】好適な酸無水物は一般式
【0023】
【化2】 (式中、R1及びR2は同じであってもよく、また異なっ
ていてもよく、8〜36個の炭素原子を有する飽和もし
くは不飽和炭化水素基(これは直鎖もしくは分枝鎖アル
キル、アラルキルまたはアルカリールであり得る)を表
し、またはR1及びR2は−C−O−C−部分と一緒にな
って5〜6員環(これはアルキル、アルケニル、アラル
キル及びアルカリールで更に置換されていてもよい)を
形成し得る) を特徴とし得る。好適な酸無水物の例として、無水ミリ
ストイル酸、無水パルミトイル酸、無水オレオイル酸、
及び無水ステアロイル酸、置換無水コハク酸、例えば、
無水イソオクタデセニルコハク酸、無水n−ヘキサデセ
ニルコハク酸、無水ドデシルコハク酸、無水デセニルコ
ハク酸及び無水オクテニルコハク酸、並びに置換無水グ
ルタル酸、例えば、無水ヘプチルグルタル酸が挙げられ
る。
【0024】好適なカルバモイルクロリドの例として、
米国特許第3,887,427号明細書に開示されたも
のが挙げられる。
【0025】ロジン系サイジング剤対セルロース反応性
サイジング剤の重量比は、1:1から20:1まで、好
適には2:1から15:1まで、好ましくは3:1から
10:1までの範囲内であり得る。その重量比は4:1
から7:1までであることが最も好ましい。
【0026】本発明の分散液の粒子は2種の活性サイジ
ング剤、即ち、ロジン系サイジング剤及びセルロース反
応性サイジング剤を含む。少量の不活性物質、例えば、
製造補助物質、例えば、炭化水素、パラフィン、ワック
スがまた勿論存在してもよい。しかしながら、このよう
な物質の量は活性サイジング剤を基準として25重量%
を越えないことが好ましい。本発明の分散液中の活性サ
イジング剤の合計量は5重量%から70重量%までの範
囲、好適には10重量%から50重量%までの範囲内で
あり得る。
【0027】本発明の分散液は、陰イオン分散剤及び陽
イオン分散剤からなる群から選ばれた一種または数種の
分散剤を使用して調製し得る。分散液は陰イオン性であ
ることが好ましい。分散剤の量は分散液に所望の電荷及
び貯蔵安定性を付与するのに充分であるべきであり、そ
れはサイジング剤の量を基準として通常少なくとも2重
量%であるべきである。通常、5重量%より多くを使用
することはめったに必要ではない。
【0028】分散剤に関する要件は、それらが所望の正
味の電荷を与えること、そしてそれらが分散液のサイジ
ング効果に悪影響しないことである。分散剤は水性サイ
ジング分散液またはエマルションの調製に通常使用され
るもののいずれであってもよい。陰イオン分散剤は、例
えば、ケン化ロジン誘導体、硫酸アルキル、硫酸アルキ
ルアリール、スルホン酸アルキル、スルホン酸アルキル
アリール、等から選択し得る。特に好適な陰イオン分散
剤は硫酸アルキル及びスルホン酸アルキル、例えば、ラ
ウリル硫酸ナトリウムである。陽イオン分散剤は、例え
ば、窒素含有分散剤、例えば、四級アンモニウム化合
物、三級アミンの塩、陽イオン澱粉、水溶性ポリアミノ
ポリアミド/エピクロロヒドリン樹脂、水溶性アルキレ
ンポリアミン/エピクロロヒドリン樹脂、ポリ(ジアリ
ルアミン)/エピクロロヒドリン樹脂、等から選択し得
る。特に好適な陽イオン分散剤は四級アンモニウム化合
物である。また、本発明の分散液は、当業界で知られて
いるような保護コロイドのいずれかの如き保護コロイ
ド、例えば、ポリビニルアルコール、陽イオン澱粉、カ
ゼイン、及びセルロース誘導体を含み得る。更に安定な
分散液を得るために、分散液中にノニオン性または両性
の表面活性剤を含むことが有利であり得る。
【0029】本発明の分散液は、ロジン系サイジング剤
の分散粒子及びセルロース反応性サイジング剤の分散粒
子、またはロジン系サイジング剤とセルロース反応性サ
イジング剤の混合物を含む分散粒子、または上記の分散
粒子の組み合わせを含み得る。ロジン系サイジング剤と
セルロース反応性サイジング剤の不連続粒子を含む分散
液は、ロジン系サイジング剤の予備生成分散液をセルロ
ース反応性サイジング剤の予備生成分散液と混合するこ
とにより調製し得る。本発明のこのような分散液は予備
生成陰イオンサイジング分散液または予備生成陽イオン
サイジング分散液を混合することにより調製されること
が好ましい。しかしながら、それらはまた、得られる本
発明の分散液が望ましい電荷及び貯蔵安定性を示す限
り、反対の電荷の予備生成サイジング分散液を混合する
ことにより調製し得る。
【0030】ロジン系サイジング剤の水性分散液は市販
されており、またそれ自体通常の方法で、例えば、高剪
断力及びかなり高い温度を使用して活性物質を分散剤の
存在下で水中で均一にすることにより調製でき、その結
果、一般に約1.0μm以下のサイズを有する微粒子が
分散相として得られる。均一にされる活性物質はロジン
成分、ロジンエステル成分または、好ましくは、これら
の均一な混合物である。その均一な混合物は溶融された
ロジン成分及びロジンエステル成分の強力混合により調
製されることが好ましい。しかしながら、溶媒中の夫々
の成分の溶液から出発して均一な混合物を得ることがま
た可能である。活性物質は、例えば、スタチックミキサ
ーまたはウルトラ・タラックス装置の使用により、充分
な攪拌下で分散剤の存在下で水中で分散される。次いで
温かい分散相が均一にされ、冷却される。また、ロジン
系サイジング剤の分散液は、反転方法により調製でき、
即ち、分散剤の水溶液が溶融された活性物質、好適には
ロジン成分とロジンエステル成分の混合物に連続攪拌に
より添加されて油中水エマルションを生成する。次いで
エマルションが水中油エマルションに反転するまで熱水
が激しく攪拌して添加され、このエマルションが冷却さ
れてロジン系分散液を生成する。また、ロジン系サイジ
ング剤の分散液は、勿論、ロジン成分の予備生成分散液
をロジンエステル成分の予備生成分散液と混合すること
により調製し得る。
【0031】セルロース反応性サイジング剤の水性分散
液またはエマルションは当業界で知られており、また市
販されており、このような分散液はそれ自体通常の方法
で、例えば、セルロース反応性サイジング剤を分散剤ま
たは乳化剤の水溶液と混合し、その混合物をホモジナイ
ザーに通すことにより調製し得る。セルロース反応性サ
イジング剤の水性分散液並びにロジン系サイジング剤の
水性分散液の更に別の調製方法が当業者により認められ
るであろう。
【0032】本発明の分散液はロジン系サイジング剤と
セルロース反応性サイジング剤の混合物を含む分散粒子
を含み得る。ロジン及びセルロース反応性サイジング剤
から同様の分散液を調製する方法が米国特許第4,74
3,303号明細書に開示されており、これが参考とし
て本明細書に含まれる。本発明の分散液は、ロジン系サ
イジング剤がロジンエステル成分を含むという改良を受
けるその方法に従って調製し得る。
【0033】本発明の分散液は、填料として沈降炭酸カ
ルシウムを含む紙、板紙、ボール紙及び同様のセルロー
ス繊維製品のサイジングに特に適している。その分散液
は内部サイジング及び表面サイジングに使用でき、内部
サイジングに使用されることが好ましい。
【0034】本発明によれば、サイジング剤の分散液は
通常の方法で紙料、即ち、パルプの水性懸濁液に添加さ
れることが好適であり、製紙時に通常使用される薬品、
例えば、歩留り助剤、アルミニウム化合物、湿潤強力樹
脂、等が、勿論、本発明の分散液と共に使用し得る。ア
ルミニウム化合物の例として、ミョウバン及びポリアル
ミニウム化合物、例えば、ポリアルミニウムクロリド及
びポリアルミニウムスルフェートが挙げられる。歩留り
助剤の如き紙用薬品がまた、所望により、実際の分散液
に混入し得る。分散液は乾燥セルロース繊維に対する乾
燥分として計算して0.01〜5重量%のサイジング剤
に相当する量、好適には0.025〜1重量%のサイジ
ング剤に相当する量で使用し得る。
【0035】沈降炭酸カルシウムは水性パルプ懸濁液に
通常の方法で添加されることが好適である。それはサイ
ジング剤の分散液の添加の前、後または同時に添加し得
る。サイジング剤の分散液は、精砕が完結した後、かつ
シート形成の前のあらゆる時点で紙料に添加し得る。し
かしながら、本発明の目的を達成するために、分散液を
前もって調製することは必要ではないが、これはその場
で生成し得る。こうして、ロジン系サイジング剤の予備
生成分散液及びセルロース反応性サイジング剤の予備生
成分散液、またはこれらの一部は、同時に、または異な
る時点で紙料に別々に添加でき、続いて紙料の脱水及び
乾燥の前に分散液を紙料と混合し得る。予備生成サイジ
ング分散液の別々の添加は、セルロース反応性サイジン
グ剤が酸無水物である場合に有利であり得る。通常、酸
無水物は加水分解に対して低い安定性を有し、その分散
液またはエマルションは、通常、紙料への添加の直前に
製紙工場で現場で調製される。こうして、サイジング剤
の別々の添加は操作上有利にし得る。
【0036】本発明が以下の実施例において更に説明さ
れるが、これらの実施例は本発明を限定することを目的
とするものではない。部及び%は、特にことわらない限
り、夫々重量部及び重量%に関する。
【0037】
【実施例】
実施例1 ロジン系サイジング剤を基準として20重量%のロジン
エステル成分を含むロジン系サイジング剤の陰イオン分
散液を、以下に従って調製した。
【0038】無水マレイン酸で強化したトール油ロジン
80部を、グリセロール12部及びロジン100部から
調製したロジンのグリセロールエステル20部と150
−170℃で混合した。強化ロジンとロジンエステルの
得られる混合物を水性水酸化カリウムと反応させて利用
可能な酸性度の約5%を中和し、次いで水で100−1
03℃に冷却した。カゼインの水性陰イオン分散液を迅
速に添加して粘稠な水中油エマルションを生成した。こ
れを5分間激しく混合し、次いで80℃で水で徐々に希
釈し、次いで更に迅速に冷水で希釈した。最後に、スラ
イム防止剤を添加し、そのエマルションを30℃以下に
急冷した。最終分散液は0.5μm未満の平均粒子サイ
ズ及び40%の全固形分を有していた。
【0039】実施例2 本発明のサイジング剤の陰イオン分散液を、実施例1の
陰イオンロジン系サイジング剤分散液を5:1のロジン
系サイジング剤対セルロース反応性サイジング剤の重量
比に相当する量の米国、エカ・ノーブル社から入手し得
る予備生成陰イオンケテンダイマー分散液、キーダイム
A(商標)と混合することにより調製した。ロジンエス
テル成分の含量はロジン系サイジング剤を基準として2
0重量%であった。
【0040】実施例3 本発明のサイジング剤の水性分散液のサイジング性能を
評価し、それらが調製された基準AKD分散液及びロジ
ン系分散液と比較した。
【0041】陰イオン分散液を使用してパイロット抄紙
機で内部サイジングされたPCC入りの紙を調製した。
その紙を漂白された広葉樹及び針葉樹クラフト(ラップ
パルプ)の60:40のパルプブレンドからつくり、4
00のカナダ標準ろ水度までこう解し、7.6−8.2
のヘッドボックスpHで80g/m2の基本重量を有す
るシートに成形した。シートをリールで4.5−5.0
%の水分まで乾燥させた。
【0042】沈降炭酸カルシウムを乾燥セルロース繊維
に対する乾燥分として計算して12重量%の量で添加し
た。その白水系を密閉し、新鮮な水を厚紙料メークダウ
ン及びシャワーのみにより供給した。夫々の試験は少な
くとも12〜15分間続いて白水系を平衡にした。
【0043】夫々の分散液をファンポンプで希釈直前に
厚紙料に添加した。PCCをファンポンプ入口に添加し
た。下記の薬品を乾燥セルロース繊維を基準として特定
量で更に添加した。米国、エカ・ノーブル社から入手し
得るポリアルミニウムクロリド、エコフロック(商標)
10kg/トンを分散液と同時に添加し、0.5 kg
/トンをトレー(AKD分散液を使用した場合には、ト
レーのみに)に添加した。
【0044】陽イオン澱粉及び無機シリカゾルを含む、
米国、エカ・ノーブル社から入手し得る保持、脱水系、
コンポジル(商標);6kg/トンの陽イオン澱粉をフ
ァンポンプで希釈直前に厚紙料に添加し、1kg/トン
のシリカゾルを薄紙料に添加した。
【0045】PCC入りのシートを、試験溶液No.2
(1%のギ酸)を用いてハーキュレスサイジング試験
(HST)を使用して80%の反射率まで試験した。シ
ート試料をリールでその機械から、また室温及び50%
の相対湿度で1週間の自然エージング後に採取した。結
果を下記の表1に示す。サイジングレベルは乾燥セルロ
ース繊維を基準としてサイジング剤のレベル(単位:重
量%)を表す。
【0046】
【表1】 表から明らかなように、本発明の実施例2の分散液はサ
イズ反転の兆候を示さなかったが、高い初期サイジング
応答の顕著な改良を1週間のエージング後に得た。本発
明の分散液で得たサイジング応答は、それが調製された
基準AKD分散液及びロジン系分散液で得られたサイジ
ング応答よりも極めて高かった。
【0047】実施例4 本発明のサイジング剤の水性分散液のサイジング性能
を、乾燥セルロース繊維に対する乾燥分として計算して
24重量%のPCCを使用した以外は実施例3と同様の
方法で評価した。15kg/トンのエコフロック(商
標)を、0.6%のサイジング剤を含む実施例2の分散
液と共に添加した。全てのその他の添加は同じであり、
添加の時点を変えなかった。結果を表2に示す。
【0048】
【表2】 明らかなように、本発明の実施例2の分散液は全てのサ
イジングレベルで改良されたサイジングをもたらした。
本発明の組み合わされたサイジング成分で得られたサイ
ジング応答は、いずれかの成分単独で予測されるよりも
高かった。
【0049】実施例5 この実施例において、ロジンエステル成分対ロジン成分
の種々の比を有するサイジング剤の水性陰イオン分散液
を、ロジン系サイジング剤の予備生成陰イオン分散液を
実施例2に使用したのと同じ予備生成陰イオンケテンダ
イマー分散液と混合することにより調製した。得られる
分散液は、ロジン系サイジング剤を基準として0重量
%、20重量%、50重量%、及び80重量%のロジン
のグリセロールエステルを含み、ロジン系サイジング剤
対アルキルケテンダイマーの重量比は5:1であった。
【0050】ロジン系サイジング剤の陰イオン分散液
を、ロジンのグリセロールエステルのレベルを変えて使
用してロジンエステルの望ましい含量を得た以外は実施
例1と同様の方法で調製した。分散液は約0.5μmの
粒子サイズ(80%の分散液は0.87μmの粒子サイ
ズを有していた)及び約40重量%の乾燥固形分を有し
ていた。
【0051】実施例6 ロジンエステル成分対ロジン成分の種々の比を有するサ
イジング剤の水性陽イオン分散液を、ロジン系サイジン
グ剤の予備生成陽イオン分散液を米国、エカ・ノーブル
社から入手し得る予備生成陽イオンケテンダイマー分散
液、キーダイムE(商標)と混合することにより調製し
た。分散液は、ロジン系サイジング剤を基準として0重
量%、20重量%、50重量%、及び80重量%のロジ
ンのグリセロールエステルを含み、ロジン系サイジング
剤対アルキルケテンダイマーの重量比は5:1であっ
た。
【0052】ロジン系サイジング剤の陽イオン分散液
を、最初にロジン系サイジング剤を有機溶媒に溶解し、
得られた溶液を50℃でエピクロロヒドリン−ポリアミ
ドアミン樹脂の水溶液と予備混合することにより調製し
た。粗分散液を、得られる分散液が約0.5−0.6μ
mの粒子サイズを有するまでホモジナイザーに通し、最
後にロータリー・エバポレーターを使用して溶媒をスト
リッピングして除いた。ロジン系サイジング剤の得られ
た陽イオン分散液は約19重量%の乾燥固形分及び約1
7重量%のロジン系サイジング剤含量を有していた。
【0053】実施例7 実施例5の陰イオン分散液のサイジング性能を、実験手
すき紙を調製することにより評価した。100g/m2
の基本重量を有する紙シートを、実施例3に使用したの
と同じ薬品を使用して同パルプから調製した。手すき紙
をプレスして50%の含水量を得、4分間の滞留期間に
わたって80℃で乾燥させた。
【0054】薬品を0.5%のコンシステンシーで薄紙
料に添加した。添加順序及び乾燥セルロース繊維を基準
とする添加した薬品のレベルは以下のとおりであった
(0秒における薄紙料) 10秒で0.5%の陽イオン澱粉、20秒で2.0%
(入手したまま)のポリアルミニウムクロリド、30秒
で0.25%のサイジング剤の陰イオン分散液、40秒
で10%のPCC、50秒で0.7%(入手したまま)
のシリカゾル、そして75秒でシート成形。
【0055】サイジング応答を実施例3のようにして測
定した。試験を24時間の自然エージング後及び一定の
室温及び50%の相対湿度で1週間のエージング後にシ
ートにつき行った。試験結果を下記の表3に示す。ロジ
ンエステル(%)はロジン系サイジング剤中に存在する
ロジンエステル成分の量(単位:重量%)である。
【0056】
【表3】 その表は、組み合わされたサイジング剤の分散液にロジ
ンエステル成分を入れることの利点を明らかに示す。2
0重量%及び50重量%のロジンエステル成分を含む分
散液は、高い初期サイズ応答、貯蔵時の高いサイズ応答
及び少ないサイズ反転を与えた。
【0057】実施例8 実施例6の水性陽イオン分散液のサイジング性能を実施
例7と同様の方法で評価した。また、それらが調製され
た陽イオンAKD分散液(これは乾燥セルロース繊維を
基準として夫々0.09重量%及び0.1 重量%のA
KDに相当する量で添加された)と比較した。本発明の
組み合わされたサイジング剤の陽イオン分散液をセルロ
ース繊維を基準として0.35重量%の組み合わされた
サイジング剤に相当するレベルで使用した。全てのその
他の添加は同じであり、添加の時点を変えなかった。結
果を下記の表4に示す。RE(%)は実施例7のように
ロジンエステル(%)である。
【0058】
【表4】 20重量%及び50重量%のロジンエステル成分を含む
本発明の分散液は高い初期サイズ応答及び貯蔵時の高い
サイズ応答を示した。
フロントページの続き (72)発明者 イアン アール. ヒスケンス 英国、ブリストル ビーエス16 6ディー ティー、ドウネンド、オークデール アベ ニュー、19 (72)発明者 ニコラス エス. モーガン 英国、ブリストル ビーエス5 9ディー ジェイ、レッドフィールド、ジョージ ス トリート、1 (72)発明者 カレン ジェイ. スミス 米国、ジョージア州 30188、ウッドスト ック、ローズ クリーク ラン、959

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルプの水性懸濁液をロジン成分とロジ
    ン系サイジング剤を基準として5〜75重量%のロジン
    エステル成分とを含むロジン系サイジング剤の水性分散
    液、及びセルロース反応性サイジング剤の水性分散液
    (この場合、ロジン系サイジング剤対セルロース反応性
    サイジング剤の重量比は1:1〜20:1である)の存
    在下で脱水し、乾燥させることを特徴とする填料として
    沈降炭酸カルシウムを含む紙、板紙、ボール紙及び同様
    のセルロース繊維をベースとする製品のサイジングの方
    法。
  2. 【請求項2】 ロジン成分が、ロジン、不均化ロジン、
    水添ロジン、ホルムアルデヒド処理ロジン、強化ロジ
    ン、及びこれらの混合物から選ばれることを特徴とする
    請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 ロジンエステル成分が一価、二価及び多
    価のアルコール、並びにこれらの混合物から選ばれたア
    ルコールのロジンエステルであることを特徴とする請求
    項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 セルロース反応性サイジング剤がケテン
    ダイマーもしくは酸無水物、またはこれらの混合物であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 ロジン系サイジング剤対セルロース反応
    性サイジング剤の重量比が3:1〜10:1であること
    を特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 サイジング剤が水性陰イオン分散液中に
    存在することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 サイジング剤が水性陽イオン分散液中に
    存在することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 サイジング剤が、ロジン系サイジング剤
    とセルロース反応性サイジング剤の混合物を含む分散粒
    子を含む水性分散液中に存在することを特徴とする請求
    項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 水性パルプ懸濁液が乾燥セルロース繊維
    に対する乾燥分として計算して35重量%までの量の沈
    降炭酸カルシウムを含むことを特徴とする請求項1に記
    載の方法。
  10. 【請求項10】 サイジング剤の水性分散液がロジン成
    分とロジン系サイジング剤を基準として5〜75重量%
    のロジンエステル成分とを含むロジン系サイジング剤、
    及びセルロース反応性サイジング剤を含み、ロジン系サ
    イジング剤対セルロース反応性サイジング剤の重量比が
    1:1〜20:1であることを特徴とするサイジング剤
    の水性分散液。
  11. 【請求項11】 ロジン成分が、ロジン、不均化ロジ
    ン、水添ロジン、ホルムアルデヒド処理ロジン、強化ロ
    ジン、及びこれらの混合物から選ばれることを特徴とす
    る請求項10に記載の分散液。
  12. 【請求項12】 ロジンエステル成分が一価、二価及び
    多価のアルコール、並びにこれらの混合物から選ばれた
    アルコールのロジンエステルであることを特徴とする請
    求項10に記載の分散液。
  13. 【請求項13】 セルロース反応性サイジング剤がケテ
    ンダイマーもしくは酸無水物、またはこれらの混合物で
    あることを特徴とする請求項10に記載の分散液。
  14. 【請求項14】 ロジン系サイジング剤対セルロース反
    応性サイジング剤の重量比が3:1〜10:1であるこ
    とを特徴とする請求項10に記載の分散液。
  15. 【請求項15】 分散液がロジン系サイジング剤とセル
    ロース反応性サイジング剤の混合物を含む分散粒子を含
    むことを特徴とする請求項10に記載の分散液。
  16. 【請求項16】 分散液が少なくとも一種の陰イオン分
    散剤を含むことを特徴とする請求項10または15に記
    載の分散液。
  17. 【請求項17】 分散液が少なくとも一種の陽イオン分
    散剤を含むことを特徴とする請求項10または15に記
    載の分散液。
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