JPH11229291A - 製紙工程における空気閉込めの制限方法 - Google Patents
製紙工程における空気閉込めの制限方法Info
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- JPH11229291A JPH11229291A JP10325442A JP32544298A JPH11229291A JP H11229291 A JPH11229291 A JP H11229291A JP 10325442 A JP10325442 A JP 10325442A JP 32544298 A JP32544298 A JP 32544298A JP H11229291 A JPH11229291 A JP H11229291A
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Abstract
供する。 【構成】 白水に少なくとも1つのエーテル又はアルコ
ール酸素を伴うSi−C結合置換基を有するポリシロキ
サンを付加する工程を含む方法。好ましくは、ある種の
シロキサンオキシアルキレンコポリマー又はある種のシ
ロキサンオキシアルコールを使用する。
Description
空気閉込めを制限するための、特に前記工程で用いられ
る白水中の閉込めを制限することによる方法に関する。
適に分散するよう水中で攪拌される加圧ヘッドボックス
に入る工程を包含する。次に、パルプ分散液はヘッドボ
ックスのスリットを通って、連続ウェブを生成する可動
ワイヤスクリーン上に分取される。ウェブは重力排水法
により一部脱水され、さらに水を除去する吸引を施され
る。ウェブ構造物は次に、さらに水が除去される一連の
ロールプレス上で固められる。ウェブはさらに、残存水
分が蒸発されて乾燥紙シートを生成する蒸気加熱シリン
ダー上で乾燥される。この工程を実行する当業界で公知
である機械の一つが、Foudrinier型製紙ミルである。
ドボックス内でのパルプ攪拌中、及び遊離排水−これも
白水と呼ばれる−が収集トレー中に落ちる排水中に、こ
の工程で使用される水に閉じ込められる。これらの収集
トレーは白水を、一般的に可動ワイヤスクリーンの下に
置かれるワイヤピット中に注ぎ入れる。ワイヤピット内
の白水中の空気を放出するためには、白水を開放溝の相
対的に長い部分を通して流すのが望ましい。結果として
生じた水を次に、製紙工程で、即ち、一般的にはヘッド
ボックス内でパルプ混合物を希釈するために、再循環さ
せる。
例えば界面活性剤、脂肪石鹸、セルロース誘導体、イン
ク及び加工化学物質、例えばサイジング助剤を含有し得
る。これらの物質の多くは、空気の存在下で攪拌される
と、白水の発泡を引き起こす。この発泡は、このような
物質の濃度が各再循環時に増大するために、白水が本工
程で再利用される場合に一層問題になる。しばしば、白
水の温度は着実に増大し、白水は50〜70℃の温度に
なることがある。
られる水中に閉じ込められる。乾燥紙シートが均一な品
質を有するように、この空気閉込めを制御することは重
要である。特に、白水中の空気閉込めが制限されなけれ
ば、湿潤ウェブの強度は低下し、紙シートは多孔性が増
大し、平滑性が減少して、強度が低減される。
いくつかの方法が、当業界で提案されている。例えば、
閉じ込められた空気の量を制限するための、又は閉じ込
められた後に空気を逃がすための機械的手段の使用が提
案された。同様に、化学的発泡制御剤、例えばC7〜C
22アルコール、ポリアルキレングリコール、脂肪酸、
脂肪酸エステル、アミド及び有機リン酸の使用が提案さ
れている。しかしながら、これらのアプローチは、依然
として改良の必要がある。
ースの発泡制御剤が製紙工程に用いられてきた。しかし
ながら、これらの物質の使用は、それらが乾燥紙シート
に斑点発生を起こすおそれがあるため、限定される。さ
らに、ポリシロキサンは紙の物理的特性を妨げ、そして
それらは紙の印刷及びコーティング工程を妨害する。
8,929号は、鉱油、疎水性薬剤及びアルコキシシリ
コンクロリドの混合物中に分散される微細シリカを包含
する発泡制御組成物を記載している。この組成物は、製
紙工程中の脱気及び排水を援助すると教示されている。
しかしながら、シリカは紙および/または製紙ミルに有
害な作用を及ぼす。したがって、製紙工程における白水
中の空気閉込めを制限し、そして従来技術の方法の問題
点を取り除く方法を提供することが望ましい。ある種の
シロキサンベースの物質は、ポリシロキサンについての
前記の事柄にもかかわらず、製紙工程での発泡制御剤と
して特に有用であるということを、意外なことに我々は
見出した。
つにおいて、製紙工程の白水中の空気閉込めを制限する
ための方法であって、前記白水に少なくとも1つのエー
テル又はアルコール酸素を伴うSi−C結合置換基を有
するポリシロキサンを付加する工程を包含することを特
徴とする方法を提供する。
上の排水の改良、排水速度の促進、乾燥工程でのエネル
ギー節約の増大、及び製造率の増大による加工処理改良
を提供し得る。さらに、本方法により生成される紙シー
トの品質は、改良され得る。本発明の工程に有用なポリ
シロキサンは、ポリシロキサン主鎖及び、少なくとも1
つのエーテル又はアルコール酸素を伴う少なくとも1つ
のSi−C結合置換基を包含する。エーテル酸素は2つ
の炭素原子と一緒に結合し、一方、アルコール酸素は、
本明細書中で用いられる場合には、水素原子及び炭素原
子と結合し、したがってC−OHアルコール基を生成す
る。次式:
iO)kSiR1 2Q(1)
般的に好ましい。この構造中、R1は1〜30個の炭素
原子を有する一価炭化水素基である。ハロゲン含有基の
使用は上記の製紙工程では望ましくない傾向があるの
で、好ましくは、R1は非ハロゲン化炭化水素基であ
る。R1として適切な基の例としては、アルキル基、例
えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オ
クチル及びデシルが挙げられる;アルケニル基は、例え
ばビニル、アリル及びヘキセニルである;シクロ脂肪族
基は、例えばシクロヘキシルであり;アリール基は、例
えばフェニル、トリル及びキシリルであり;アリールア
ルキル基は、例えばベンジル及びフェニルエチルであ
る。好ましいR1基としては、メチル及びフェニルが挙
げられる。最も好ましくは、実質的に全てのR1基がメ
チル基である。上記の式(1)中で、QはR1又はGで
ある。Gは以下のような平均的構造を有する:
原子を有する二価炭化水素基である。適切な基Dの例と
しては、アルキレン基、例えばメチレン、エチレン、イ
ソ−プロピレン、ブチレン、イソ−ブチレン、フェニレ
ン、トリメチレン、2−メチルトリメチレン、ペンタメ
チレン、ヘキサメチレン、3−エチル−ヘキサメチレ
ン、オクタメチレン及び−(CH2)18−;シクロア
ルキレン含有基、例えばシクロへキシレン;アルケニレ
ン基、例えばプロペニレン、ビニレン、ヘキセニレン;
アリーレン基、例えばフェニレン;二価炭化水素基の組
合せ、例えばベンジレン(−C6H4CH2−)が挙げ
られる。好ましくは、Dは、2〜20個の炭素原子を有
する二価炭化水素基である。最も好ましくは、Dはトリ
メチレン基である。
子を有する三価又は多価炭化水素基であり、R’及びZ
は式(2)と同様であり、zは炭化水素基D’の原子価
数を表す。適切な基D’の例としては、−C−CH=、
−C=C=、−C−C≡が挙げられる。しかしながら、
構造式(2)を有する基Gが好ましい。
0個までの炭素原子を、好ましくは2〜10個の炭素原
子を有するアルキレン基である。R’の例としては、メ
チレン、エチレン、プロピレン、イソプロピレン、ブチ
レン、イソブチレン、へキシレン、オクチレン又はデシ
レン基が挙げられる。最も好ましくは、R’は2〜4個
の炭素原子を含有する。多数の(OR’)基が分子中に
存在する場合、その基はアルキレンオキシド基の組合
せ、例えばエチレンオキシドとプロピレンオキシド単位
の組合せであり得る、ということが注目される。上記の
式(2)及び(3)中のpは、0〜50の値を有する
が、但し、pが0である場合、式(2)のキャッピング
基Zは必要なエーテル又はアルコール酸素を含有する。
3から成る群から選択されるキャッピング基である。R
2は、水素又は基R3であり、これは1〜18個の、好
ましくは1〜6個の炭素原子を有する一価炭化水素基、
例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル又はフェニル
であり、任意に1つ又はそれ以上のヒドロキシル基およ
び/またはアルコキシ基で置換され、6個までの炭素原
子を有する。適切な基Zの例としては、−OH、−O
(CH2)rOH、O(CH2(C6H10)CH2O
H)、−OCH3、− CH3、−C(CH2OH)2
−CH2CH3、−C6H4、m−OCH3、p−OH
及びCH(OH)−CH2)4−CH3(ここで、rは
整数を表す)が挙げられる。
の値を有するが、但しjが0である場合には、基Qの少
なくとも1つはGである。好ましくは、jは1〜30で
ある。上記の式において、kは0〜1,500又はそれ
以上の値を有する。好ましくは、kは1〜200であ
る。適切な基G(少なくとも1つのエーテル又はアルコ
ール酸素原子を含まなければならない)の例としては、
オキシアルキレン含有置換基、モノ−及び多−アルコー
ル官能置換基及びフェノール含有置換基が挙げられる。
とも1つのエーテル又はアルコール酸素を伴うSi−C
結合置換基を有するポリシロキサンは、ポリシロキサン
オキシアルキレンコポリマー又はポリシロキサンポリオ
キシアルキレンコポリマーである。これらの物質の多く
は公知であり、市販されている。それらは、G基中のア
ルキレンオキシド単位の存在を特徴とし、Gに関して下
記の構造式を有する最も好ましい物質が得られる:
好ましくは、Zは−OH又は−OC(O)R3基であ
る。最も好ましいZは、−OC(O)CH3である。−
(OCH2−CH2)単位の数を限定する記号mは、0
という低い値を有すことができ、50まで又はそれ以上
の範囲である。好ましくは、mは0〜20の平均値であ
る。(OCH2−CH(CH3))単位の数を限定する
記号nは、0という低い値を有すことができ、50まで
又はそれ以上の範囲である。好ましくは、nは0〜20
の平均値である。オキシアルキレン基が式(4)による
G中に存在する場合、m+nは少なくとも2の値を有さ
ねばならない。特に好ましい基Gは、以下の構造式を有
する:
も1つのエーテル又はアルコール酸素を伴うSi−C結
合置換基を有するポリシロキサンは、ポリシロキサンオ
キシアルコールポリマー又はポリシロキサンポリオキシ
アルコールコポリマーである。これらの物質はポリシロ
キサン上のオキシアルコール基の存在を特徴とし、Gは
構造式(2)又は(3)を有する(式中、D及びD’は
上記と同様であり、pは1であり、R’は−CH2であ
り、Zは炭素原子と結合した1つ又はそれ以上のヒドロ
キシル基を有する置換基である)。それは次式を有し得
る: −(CHOH)q(C(CH2OH)2)t(CH2)
v−R4 (5) (式中、q、t及びvは別々に0〜10の値を有し、R
4は水素、ヒドロキシル又は1〜6個の炭素原子を有す
る炭化水素基である)。q又はtが0の値を有し、q及
びtが0である場合には、R4は炭素結合ヒドロキシル
基であるのが好ましい。基(CHOH)、(C(CH2
OH)2)及び(CH2)は、あらゆる次数で存在し得
る。しかしながら、他の置換基も考え得ることは、当業
者には明らかである。Gの好ましい構造は、それがオキ
シアルコール基を表す場合は、以下の:
物質が当業界で公知であり、例えば、米国特許第5,2
62,155号に記載されている。式(1)の基Gは、
オキシアルコールと同一構造を有するアルコール基であ
るが、但しエーテル酸素基は除く。芳香族アルコール及
び置換アルコールも用い得る。後者の例としては、オイ
ゲノール置換シロキサンが挙げられる。本発明の方法に
有用なポリシロキサンは、公知の方法により作られる。
ポリシロキサンを製造するための適切な方法は、いくつ
かのケイ素結合水素原子を有するポリシロキサン物質と
アルケニル末端遮断アルコール、オキシアルコール、ポ
リオキシアルキレン及び上記のように存在するエーテル
又はアルコール酸素を有するその他の化合物との間のヒ
ドロシリル化反応である。
はアルコール酸素を伴うSi−C結合置換基を有するポ
リシロキサンは、所望により、適切な溶媒中に希釈し得
る。一般的には、それらが未希釈でもちいられるのが好
ましい。最も好ましい方法では、ポリシロキサンは白水
への唯一の付加物として用いられる。その種の充填剤は
紙のセルロース性繊維上に沈積されて、このようにして
生成される紙の品質を低下させるので、ポリシロキサン
は、あらゆる無機充填剤、例えばシリカの非存在下で、
用いられるのが特に好ましい。しかしながら、上記のよ
うな1つ又はそれ以上の公知の発泡制御剤、例えばC
7〜22アルコール、ポリアルキレングリコール、脂肪
酸、脂肪酸エステル、アミド及び有機リン酸塩と一緒に
本発明の方法で適切なポリシロキサンを用いることがで
きる。ポリシロキサンは、単独で用いるか又はその他の
発泡制御剤とともに用いるかにかかわらず、乳濁液形態
で提供される。ポリシロキサン及びその他の発泡制御剤
を包含する乳濁液を提供することは、好ましくはないけ
れども、可能ではある。
テル又はアルコール酸素を伴うSi−C結合置換基を有
するポリシロキサンが、製紙工程で白水に付加される。
本明細書中で用いる場合、白水は、白水の再循環経路を
含めた製紙工程のあらゆる段階に存在する遊離排水を包
含する。好ましくは、少なくとも1つのエーテル又はア
ルコール酸素を伴うSi−C結合置換基を有するポリシ
ロキサンは、白水がワイヤピットに入る直前に白水に付
加される。少なくとも1つのエーテル又はアルコール酸
素を伴うSi−C結合置換基を有するポリシロキサン
は、あらゆる便利な手段により、そして空気閉込めを制
限するのに十分な濃度で、白水のあらゆるこれらの供給
源に付加され得る。一般に、十分な濃度は、白水の重量
を基礎にして、約0.001重量%〜約1重量%、好ま
しくは約0.01〜約0.1重量%の範囲である。
良、排水速度促進、乾燥工程でのエネルギー節約の増大
及び製造率の増大の1つ又はそれ以上を含めた加工処理
の改良を提供し得る。さらに、生産される紙シートの品
質が改良される。
明を説明する多数の実施例を示すが、本発明はこれらに
限定されない。部及びパーセンテージは全て、別記しな
い限り、重量で示される。実施例1 本発明による空気閉込めを制限する方法を例示するため
に、次式:
2((CH3)2SiO)22Si(CH3)3
(B) (式中、G=−CH2− CH2−CH2− (OCH2
−CH2)12OC(O)CH3)
を伴うSi−C結合置換基を有するポリシロキサン
(B)を、白水中に0.01重量%の濃度で実験室Foue
rinier製紙系に付加した。これを、本発明の方法に用い
るためのポリシロキサンではない比較用ポリジメチルシ
ロキサン(A)(Antaphron NE4561の
商品名でHuelsから販売されている)と比較した。少な
くとも1つのエーテル酸素を伴うSi−C結合置換基を
有するポリシロキサン(B)及び匹敵物(A)はとも
に、乾燥ライン試験を施された。
rinier製紙系で可動編地の上部に存在するラインを測定
する。乾燥ラインは、製紙工程の湿潤最終操作の指標で
あり、排水中に閉じ込められる気泡の量に影響される。
比較用ポリジメチルシロキサン(A)及びポリシロキサ
ン(B)を白水に付加すると、その結果、乾燥ラインの
移動が観察された。結果を、白水に何も付加せずに得ら
れた乾燥ラインのパーセンテージ値として、表1に報告
する。乾燥ライン移動%が大きいほど、有効な工程であ
ることを示す。
場合、乾燥ライン移動の改良が認められることは、結果
から明らかである。
るための方法を、以下の構造式(6)(式中、パラメー
ターj及びkは表2に記載したものと同様である)を有
するポリシロキサンオキシアルコールポリマーを用いて
例示する。
白墨5gと混合し、紙混合物を水道水700mlに浸漬
して、それを2〜3分間放置し、その後混合物をWarrin
g Blenderミキサーで10分間攪拌することにより、実
験室で調製した紙スラリーによるポンプ試験を用いた。
結果的に生じた紙スラリーを次に水道水800mlを用
いて3リットルビーカー中で希釈し、温度を48〜50
℃に上げた。水に溶解した10%アビエチン酸溶液30
ml及び水に溶解した14%硫酸アルミニウム溶液1.
7mlを付加して、希釈紙スラリー500mlをサイジ
ングした。このサイジングの付加後、スラリーのpH値
は5.8〜6.2となった。
lを目盛付シリンダーに入れて、ポンプで攪拌した。温
度を50℃に保持し、容積を空気閉込めにより約600
mlにした。表2による少なくとも1つのエーテル酸素
を伴うSi−C結合置換基を有するポリシロキサン10
μlを次にシリンダーに入れて、ポンプを1分間回し
た。発泡レベルを記録した。少なくとも1つのエーテル
酸素を伴うSi−C結合置換基を有するポリシロキサン
をさらに毎分付加して、試験を5分間継続し、容積レベ
ルをさらに記録した。結果を表3に報告する。比較用シ
ロキサンベースの発泡制御乳濁液(「^Dow Cor
ning® 2−1517EU発泡防止エマルジョ
ン」の名称で市販されている)を用いて比較試験を実施
した。結果を表3に示したが、これは、オキシアルコー
ル含有ポリシロキサンの各々に関して、1分後、2分
後、3分後、4分後及び5分後に併合した空気及び紙ス
ラリーの容積を示す。
が比較用物質より良好に働くことは、表5の結果から明
らかである。
質を、公知の手法により調製した(構造の詳細は表4に
示す)。
験に導入したが、但し、温度は53℃で、新聞30gを
使用したが、雑誌は用いず、10%アビエチン酸溶液2
0ml及び14%硫酸アルミニウム溶液1mlを用い
た。使用したポリシロキサンの量は5mgであった。結
果を表5に示す。
れNafol®20+A(平均鎖長が炭素原子20
個の脂肪アルコール)と混合し、乳化して、それぞれ3
0%水中油乳濁液X、Y及びZを生成した。実施例1の
ポリシロキサンBをブチルジグリコール中で希釈して、
50%溶液AAを生成した。乳濁液及び溶液を、前記と
同一のポンプ試験に用いたが、但し、試験は63℃で実
施し、活性発泡防止剤 5mgを用いた(即ち、ポリシ
ロキサン及び脂肪アルコール又はグリコールの総重
量)。結果を、AfranilRHTO(Nafol
20+Aの30%乳濁液)の結果とともに、表6に示
す。
た。詳細を表7に示す。
に用いたが、但し、温度は60℃で、活性シロキサン2
5mgを2%紙スラリー500ml中に用いた。結果
は、初期気泡高、ポリシロキサン付加後15秒(ノック
ダウン)で得られた最初の読取値、次に1分後及び3分
後の値と比較した相対的変化をcm(発泡レベルが増大
した場合は+、低減した場合は−)で示す。結果を表8
に示す。
Claims (6)
- 【請求項1】 製紙工程の白水中の空気閉込めを制限す
るための方法であって、前記白水に少なくとも1つのエ
ーテル又はアルコール酸素を伴うSi−C結合置換基を
有するポリシロキサンを添加する工程を含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項2】 少なくとも1つのエーテル又はアルコー
ル酸素を伴うSi−C結合置換基を有するポリシロキサ
ンが平均的一般式: 【化1】QR1 2SiO(R1GSiO)j(R1 2S
iO)kSiR1 2Q (式中、R1は1〜30個の炭素原子を有する一価炭化
水素基であり、QはR1又はGであって、Gは以下の平
均的構造を有する: 【化2】−D(OR’)PZ 又は −D’((O
R’)PZ)Z−1 (式中、Dは1〜30個の炭素原子を有する二価炭化水
素基であり、D’は1〜30個の炭素原子を有する三価
又は多価炭化水素基であり、R’は10個までの炭素原
子を有するアルキレン基であり、Zは−OR2、R3及
び−OC(O)R3(ここで、R2は水素又は基R3で
あり、R3は1〜18個の炭素原子を有する一価炭化水
素基で、任意に6個までの炭素原子を有する1つ又はそ
れ以上のヒドロキシル基および/またはアルコキシ基で
置換される)から成る群から選択されるキャッピング基
であり、pは0〜50の値を有するが、但しpがゼロで
ある場合には、Zは必要なエーテル又はアルコール酸素
を含有し、jは0〜150の値であるが、但しjが0で
ある場合には基Qの少なくとも1つがGであり、kは0
〜1,500の値を有し、zは炭化水素D’の原子価数
を表す))を有することを特徴とする請求項1に記載の
方法。 - 【請求項3】 前記ポリシロキサンにおいて、kが1〜
200であり、jが1〜30であり、QがR1であり、
D又はD’が2〜20個の炭素原子を有し、そしてR’
が2〜10個の炭素原子を有することをさらに特徴とす
る請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 Gは、平均的構造式: 【化3】 (式中、m及びnは独立に0〜20の値を有し、m+n
は少なくとも2である)を有するオキシアルキレン含有
基であることをさらに特徴とする請求項2または3に記
載の方法。 - 【請求項5】 Zは、炭素原子と結合した1つ又はそれ
以上のヒドロキシル基を有し、式: 【化4】−(CHOH)q(C(CH2OH)2)
t(CH2)v−R4 (式中、q、t及びvは独立に0〜10の値を有し、R
4は水素、ヒドロキシル又は1〜6個の炭素原子を有す
る炭化水素基である)を有する置換基であることをさら
に特徴とする請求項2または3に記載の方法。 - 【請求項6】 前記ポリシロキサンは、白水の重量を基
礎にして約0.001重量%〜約1重量%の範囲の濃度
で使用され、そしてそれが白水がワイヤピットに入る直
前に白水に添加されることをさらに特徴とする請求項1
ないし5のいずれか1項に記載の方法。
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