JP2012502193A - プリントスルーの低下を示す製紙配合物用炭酸カルシウム／顔料の組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、２つの別個の多孔質の安定な凝集物でかなり粗いＰＣＣ（沈降）炭酸カルシウム顔料の混合物、例えば２つのグレードＢまたはグレードＣ ＰＣＣの１つと第２の特定のＳ−ＰＣＣ（Ｓ＝偏三角面体型ＰＣＣ）顔料を９０／１０から１０／９０乾燥重量％、具体的には８０／２０から２０／８０から適当に選択される比で含むブレンドまたはミックス及びより粗い第３成分を含む組成物に関し、前記第３成分は天然（重質）炭酸カルシウムまたは（最も好ましくは）ＰＣＣ（沈降炭酸カルシウム）のような顔料及び／または填料であり得、２つの細かいＰＣＣの粒度分布に応じて第３のより粗い成分を省略してもよい。「より粗い」顔料を選択するための主基準は、ＰＣＣグレードＢ（または、ＰＣＣグレードＣ）とＳ−ＰＣＣのブレンドと混合したとき、前記ブレンドの粒度分布データの最細部分に顕著に影響を与えない粒度分布の特徴を有していなければならず、特に粒子＜０．２μｍの量に殆ど寄与してはならず、好ましくは＜０．３μｍの粒子の量、より好ましくは＜０．５μｍの粒子の量、最も好ましくは＜１μｍの粒子の量に全く寄与してはならないことである。
Description
本発明は、２つの別個の多孔質の安定な凝集物でかなり粗いＰＣＣ（沈降）炭酸カルシウム顔料とより粗い第３成分の混合物に関し、前記第３成分は顔料または填料、例えば天然（重質）炭酸カルシウムまたは（最も好ましくは）ＰＣＣ（沈降炭酸カルシウム）、或いは任意選択により余り好ましくないがタルク、カオリン、酸化チタンＴｉＯ２、クレー、及び製紙業界で使用されており、通常当業者に公知の他の顔料または充填材料であり得る。２つのＰＣＣの粒度分布に応じて、第３のより粗い成分を省略してもよい。
製紙業界では、新聞用紙、軽量紙または上質紙、スーパー仕上げ雑誌等のような紙用途において最終用紙の複雑なまたは微妙に調整されるデリケートな技術的特性、例えば「プリントショースルー」または「プリントストライクスルー」を改善するために炭酸カルシウムを特定の組合せで、可能ならば他の顔料または填料と組み合わせて含む顔料組成物に対して明確な要求がある。
上記特性は当業者に公知であり、詳細は新聞用紙の分野における添付の付属文書Ａに記載されている。
特に、上記特性を改善した配合物を可能ならば低コストで業界に提供することはかなり興味深い。
（発明の好ましい様式の要旨）
第１の実施形態では、本発明は、２つのグレードＢまたはグレードＣ ＰＣＣと称される多孔質の安定な凝集物でかなり粗い（２−１０μｍ）ＰＣＣの１つと下記する第２の特定のＳ−ＰＣＣ（Ｓ−ＰＣＣ＝偏三角面体型ＰＣＣ）顔料のブレンドまたはミックスを含む組成物に関する。
第１の実施形態では、本発明は、２つのグレードＢまたはグレードＣ ＰＣＣと称される多孔質の安定な凝集物でかなり粗い（２−１０μｍ）ＰＣＣの１つと下記する第２の特定のＳ−ＰＣＣ（Ｓ−ＰＣＣ＝偏三角面体型ＰＣＣ）顔料のブレンドまたはミックスを含む組成物に関する。
Ｒ−またはＡ−ＰＣＣ及び第３成分を使用することも可能である。
本発明によれば、前記比は、乾燥重量基準で９０／１０から１０／９０部／１００部（％）、具体的には８０／２０から２０／８０の範囲で適切に選択され得る。
最良の代表例を以下に例示する：
ＰＣＣグレードＣ／Ｓ−ＰＣＣ（比＝５０／５０）；
ＰＣＣグレードＢ／Ｓ−ＰＣＣ（比＝７０／３０）；及び
ＰＣＣグレードＢ／Ｓ−ＰＣＣ（比＝５０／５０）
（比は乾燥重量％である）。
ＰＣＣグレードＣ／Ｓ−ＰＣＣ（比＝５０／５０）；
ＰＣＣグレードＢ／Ｓ−ＰＣＣ（比＝７０／３０）；及び
ＰＣＣグレードＢ／Ｓ−ＰＣＣ（比＝５０／５０）
（比は乾燥重量％である）。
本明細書及び特許請求の範囲において、「を含む」は、別段の記載がない限り、組成物、配合物、混合物またはブレンドが本発明で使用される必須成分の機能に対して顕著な影響を持たない一般的な添加剤を含んでいてもよいことを意味する。
本発明の配合物の各々はこの製紙業界で公知であり、結果に対して顕著に悪影響を及ぼさずに使用されている一般的添加剤を含み得る。
前記した慣用されている添加剤のリストは当業者に公知である。
最も好ましいモードで、本発明は、乾燥重量基準で９０／１０から１０／９０の比のＰＣＣグレードＡまたはＰＣＣグレードＢと上記した第２の顔料Ｓ−ＰＣＣを第３のより粗い特定顔料と一緒に含む組成物に関する。
本発明の顔料ブレンドの全量の乾燥重量％は、最終紙製品の好ましくは０．３から５％、最も好ましくは０．５から３乾燥重量％、更により好ましくは１．０から２．０％の範囲から選択される。実験室試験では、％は実際上の理由でそれぞれ２及び４％で選択した。
より粗い顔料ｖｓ．３種のＰＣＣグレードＢまたはグレードＣ＋Ｓ−ＰＣＣ＋より粗い顔料の全量の比率は１０ｗ％（ｗ％＝重量％）以下でなければならず、好ましい範囲は０．１から１０ｗ％、好ましくは０．５から７−１０ｗ％、最も好ましくは２から７ｗ％である。
当業者はこれらの例を他の配合物に適用することができる。
以下、特に表中、これらの例は再生紙を主成分とする新聞用紙完成紙料で実施され、新たに使用される填料であるので、本発明の２または３成分ブレンドを「一次」と称する。
再生紙を主成分とする新聞用紙完成紙料より生ずる顔料の残り、例えば任意の種類の炭酸カルシウム、クレー等を「二次」と称する。
本発明は、添付の表に要約されている以下の非限定的な実施例でより深く理解されるであろう。
以下に説明するように、「より粗い」顔料を選択するための主基準は、ＰＣＣグレードＢ（または、ＰＣＣグレードＣ）とＳ−ＰＣＣのブレンドと混合したとき（すべては以下及び表１に例示されている）、前記ブレンドの粒度分布データの最細部分に明らかな影響を与えない粒度分布の特徴を有していなければならず、特に粒子＜０．２μｍの量に殆ど寄与してはならず、好ましくは＜０．３μｍの粒子の量、より好ましくは＜０．５μｍの粒子の量、最も好ましくは＜１μｍの粒子の量に全く寄与してはならないことである。
上記基準に適合する填料または顔料が許容され得、製紙業界または類似業界で使用されているもの、例えばＰＣＣ、ＧＣＣ（重質炭酸カルシウム、天然）、クレー、カオリン、ドロマイト、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の中から当業者は日常的に試験することができる。
表１は、実験において言及されている「顔料データ」を示す。
左欄中、測定値及び特性はすべて当業者に公知の標準のものであり、例えばＢＥＴ比表面積はＩＳＯ標準９２７７に従って測定され、粒度分布はＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ（商標）が製造しているＳｅｄｉｇｒａｐｈ（商標）５１００装置で証明されている。
粘度Ｂは、ブルックフィールド粘度計を用いて２５℃、適当なスピンドル及び速度で測定したブルックフィールド粘度を意味する。
表面電荷は、公知方法に従って測定されるが、本発明を理解するために特に有用ではない。しかしながら、デフォルトにより水性インクジェットを（今日、新聞用紙のために頻用されており、当該インクを適用することもできる）フレクソグラフィーと結びつけたくない場合を除いて、帯電染料を含む水性インクを考えるとき表面電荷は非常に有用であり得ると当業者は認識している。
白色度Ｒ−４５７も当業者に公知であり、白色度Ｒ−４５７は装置ＤＡＴＡＣＯＬＯＲ ＥＬＲＥＰＨＯ（商標）３３００を用いてＤＩＮ標準５３１４０に従って測定される。
分散剤は公知であり、製紙業界で使用されている一般的物質、例えばポリカルボキシレート等の中から選択される。分散剤は本発明を理解するために特に有用でない。しかしながら、ポリマーが特定のインク染料の吸収を促進する特定の表面電荷を与えるならば、理解するために非常に関連し得る。再び、上記コメントが当てはまる。
吸油量は公知方法に従って測定され、本発明を理解するために特に有用でない。
ＨＹＤＲＥＸ（商標）Ｐは、公知標準に相当するケイ酸Ｎａである市販品である。表、具体的には表１「顔料データ」を分析するとき、表から分かるように本発明の組成物はＨＹＤＲＥＸ Ｐよりもかなり低いＢＥＴ値を有し、他の特性はより良好または類似であることは注目すべきことである。
試験１は、固体含量が３８重量％のＨ３ＰＯ４で処理した白亜に関する。
試験２は、固体含量が３８重量％のＨ３ＰＯ４で処理した大理石に関する。
試験「Ｃ３」は、「ＰＣＣグレードＣ」製品に関する。
試験「ＩＮＶ４」は、ＰＣＣグレードＣ／Ｓ−ＰＣＣ ５０／５０（乾燥重量％）のブレンドである本発明の好ましい組成物である。
試験「Ｂ５」は、「ＰＣＣグレードＢ」製品に関する。
試験「Ｓ６」は、「Ｓ−ＰＣＣ」（Ｓは「偏三角面体の」）に関する。
実験（実験）１及び２は、本発明に従って実施した実験である。
実験１は、本発明のＰＣＣグレードＢ／Ｓ−ＰＣＣの５０／５０乾燥重量％ブレンドに相当する。
実験２は、本発明のＰＣＣグレードＣ／Ｓ−ＰＣＣの７０／３０乾燥重量％ブレンドに相当する。
実験１は、本発明のＰＣＣグレードＢ／Ｓ−ＰＣＣの５０／５０乾燥重量％ブレンドに相当する。
実験２は、本発明のＰＣＣグレードＣ／Ｓ−ＰＣＣの７０／３０乾燥重量％ブレンドに相当する。
実験３は、ＰＣＣグレードＢ及び白亜の５０／５０重量％ブレンドである比較製品である。
試験７は、１００％ 白亜である天然（重質）炭酸カルシウムを用いて実施した比較験である。
試験８は、重質炭酸カルシウムを用いて実施した別の比較実験である。
表２ 試験条件
実験製紙試験の条件を表２に要約する。
ＤＩＰは、公知のような脱墨パルプを意味する。
歩留改良剤は、使用されているＰｏｌｙｍｉｎ（商標）とは異なり得、非限定的に一成分または所謂「二成分」系のいずれか、例えば特にアクリル酸（コ）ポリマー及び当業者に公知の二次歩留改良剤、例えばベントナイト、或いは澱粉または澱粉誘導体等であり得る。
表３ 填料含量（二次／一次）
二次（すなわち、基本的）顔料／填料ブレンドは、３．５重量％ ＣａＣＯ３及び７．５重量％ クレーの混合物であり、最小許容と見なされる１１％のＳレベルを形成する。
比較において、この１１重量％の基本的填料に加えて、表１の試験及び実験に相当する表の下に示す填料をブレンドの全量の２重量％（左側）または４重量％（右側）添加した。
表３中の％は、繊維パルプ＋填料の全量中の顔料の総重量％に関する。
繊維パルプまたはストックに填料を導入する方法に関して、添加順序は決定的でない。しかしながら、既に少なくとも１１％の最小Ｓレベル以上を含有しているパルプ中に本発明の２つまたは３つの顔料の「一次」ブレンドを導入することが好ましい。完全さについて言及するために、一次填料の影響は二次填料の量に関係なく、二次顔料を有していない１００％新鮮パルプで実施することも可能である。
本発明の顔料ブレンドを１つの操作または注入で、またラインの異なるポイントでの幾つかの注入で添加することが可能である。基本的（「二次」）填料の一部と本発明の（「一次」）填料の一部または全量のプレミックスを含めた各種填料のプレミックスを調製することもできる。幾つかのプレミックスをラインに沿った異なるポイントで導入してもよい。二次顔料がＤＩＰ繊維完成紙料内にあるので、一次填料をＤＩＰ中の二次填料とプレ混合することは余り実際的でないが、使用され得る。この業界では、当業者は既存の装置、所望の剪断度、接触時間等にてらして上記注入ポイントを適合することができる。
表４ 光学密度「プリントストライクスルー」
この表は、記載されている製紙試験において上記配合物を用いて得た結果を示す。
「プリントストライクスルー」は付属文書Ａ及びＥＰ １ ７１２ ５９７に詳記されている方法で測定される特性である。
表５ 「プリントショースルー」
この表は、記載されている製紙試験において上記配合物を用いて得た結果を示す。
「プリントショースルー」は、付属文書Ａの方法に従って測定される公知の特性である。
本発明は、製紙プラントで製紙するための繊維含有パルプまたはストックをも包含し、上記した本発明の顔料ブレンドの組成物を有効量、具体的には上記されている有効量含有していることを特徴とする。
本発明は、上記パルプまたはストックから製造される紙製品をも包含する。記載されているように、１００％機械的繊維、機械的繊維とＤＩＰ／ＤＩＰのブレンド、最も適当には１００％新鮮化学パルプを用いても作業される。
新聞用紙のプリントスルー ［付属文書Ａ］
新聞用紙のプリントスルーの原因は紙の不透明度、多孔度、灰分、粗さ及び見掛重量（ｓｕｒｆａｃｅ ｗｅｉｇｈｔ）に関連している。
新聞印刷インクは完全に物理的方法により乾き、曲面オフセット印刷の場合のような酸化、或いはロールオフセット／加熱オフセット印刷の場合のような揮発性物質の蒸発によっては乾かないので、鉱油や植物油のような移動性物質は紙に移行し、これらは紙繊維及び填料により吸収される。移行する油の割合が余りに多く（印刷インクの割合が余りに高く）、紙の内表面層が余りに薄いならば、油の一部が紙の他面に達し、透明性が高くなる（１）。
この試験方法により、製紙の製造コントロールがなされ得る。インク量及び印刷圧が非常に高いと、印刷物の明らかなプリントスルーが目に見えるようになるはずであり、よって弱いまたは強いプリントスルーも認識され得るので、製造の変化の良好な目安を得ることができる。
この方法は、製造品質をコントロールしたいのではなく、各種業者からの異なる見掛重量を有する紙を相互にできるだけ客観的に比較したいので、我々の試験実験室で標準試験として使用され得ない。加えて、我々は最も一般的に実施されているインク量及び印刷圧で作業しなければならない（２）。
我々は各種新聞に対する一般的なプラクティスに対する最も正確な目安を得たいので、この方法は一般的に実施されている印刷圧に従ってインク量を必要な光学密度に設定する。
このようにして、プリントスルーは使用した紙の結果であり、インク量の結果ではない。
余りに多いインク量及び余りに高い印刷圧を使用すると、見掛重量がより低い紙は自動的に不利となる。
条件：インク：Ｓｔｅｈｌｉｎ ＆ Ｈｏｓｔａｇ，Ｌａｃｈｅｎ製のＲｏｌｌｏ−Ｔｅｍｐ Ｂｌａｃｋ“Ｈｉｔ”２９Ｃ０２６２．０００新聞印刷インク
スプリング荷重張力：７０ｋｇｆ（３５ｋｐ／ｃｍ２）
印刷側に実験用紙を用いた３個の試験ストリップ
各側に一般的な新聞紙を用いた３個の試験ストリップ。
スプリング荷重張力：７０ｋｇｆ（３５ｋｐ／ｃｍ２）
印刷側に実験用紙を用いた３個の試験ストリップ
各側に一般的な新聞紙を用いた３個の試験ストリップ。
サンプリング：各サンプル紙（特に実験用紙）の個々の重量を測定した後、この試験は見掛重量の点で相互に最も近くなる紙のみを使用した。これは、試験しようとするすべての範囲の紙に適用可能であった。
試験のランニング：
１．０ｃｍ３のインクを置く；
インクを８分間擦りこむ；
インクを圧力ディスクに１分間入れる；
２枚の印刷物（１つの上面、１つの下面）を作る；
更に０．０６０ｃｍ３のインクを加える；
４分間擦る；
インクを圧力ディスクに１分間入れる；
１２枚印刷し続けた後、インクを再び入れる。
１．０ｃｍ３のインクを置く；
インクを８分間擦りこむ；
インクを圧力ディスクに１分間入れる；
２枚の印刷物（１つの上面、１つの下面）を作る；
更に０．０６０ｃｍ３のインクを加える；
４分間擦る；
インクを圧力ディスクに１分間入れる；
１２枚印刷し続けた後、インクを再び入れる。
印刷したストリップの反対側に現れるプリントスルーのみを少なくとも６時間後デンシトメトリーにより調べる。
１８ｃｍの印刷面後ストリップの幅全体を調べる。３つの個々のスポットの測定値の平均を求める。
結果：ストリップの上面及び下面（実験用試験シートを除いて、１つの面でのみ測定）からの３つの測定値の平均。結果を光学密度値として示し、測定した面（上面「Ｏ」または下面「Ｕ」）も示す。
特記事項：試験装置（印刷ドラム）を各印刷後にペトロリウムスピリットを用いて十分に洗浄しなければならない。張力スプリングを外さなければならない。
透明性の測定：１００／密度プリント×密度プリントスルー＝プリントショースルー。
評価：＜５：良好、
＞５：限界。
＞５：限界。
余りに多いインク量及び余りに高い印刷圧を使用すると、見掛重量のより低い紙は自動的に不利となる。
注：
（１）しかしながら、この文献は水性であり得、酸化的プロセスも採用できるフレキソグラフィーを用いて今日印刷されている大量の新聞用紙を考慮していない。
（１）しかしながら、この文献は水性であり得、酸化的プロセスも採用できるフレキソグラフィーを用いて今日印刷されている大量の新聞用紙を考慮していない。
（２）実験室でのこの試験は絶対標準であると意図されないが、公知の許容される性能及び許容されない性能を持つ紙と性能を比較するために設計されている。よって、インク量及び印刷圧は紙の重量及び適用基準に従って調節されるが、実際に使用されるものにできるだけ近く維持される。
Claims (13)
- 「プリントショースルー」または「プリントストライクスルー」のようなプリントスルーの低下を示す製紙配合物用炭酸カルシウム、顔料及び／または填料を含む組成物であって、２つのグレードＢまたはグレードＣ ＰＣＣと称される多孔性の安定な凝集物でかなり粗いＰＣＣの１つと第２の特定のＳ−ＰＣＣ（Ｓ＝偏三角面体型ＰＣＣ）顔料のブレンドまたはミックスを含むことを特徴とする、前記組成物。
- 前記２つの別個のＰＣＣ（沈降）炭酸カルシウム顔料ＰＣＣグレードＢまたはＰＣＣグレードＣとＳ−ＰＣＣの混合物が顔料または填料であり得るより粗い第３成分を含むことを特徴とする、請求項１に記載の製紙配合物用炭酸カルシウム、顔料または填料の組成物。
- 前記第３のより粗い成分は天然（重質）炭酸カルシウムまたは（最も好ましくは）ＰＣＣ（沈降炭酸カルシウム）、或いは任意選択によりタルク、カオリン、酸化チタンＴｉＯ２、クレーまたはドロマイトから選択されることを特徴とする、請求項２に記載の組成物。
- ＰＣＣグレードＢまたはＰＣＣグレードＣ／Ｓ−ＰＣＣ比は９０／１０から１０／９０乾燥重量％、具体的には８０／２０から２０／８０の範囲から選択されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の組成物。
- 前記比は
ＰＣＣグレードＣ／Ｓ−ＰＣＣ（比＝５０／５０）、
ＰＣＣグレードＢ／Ｓ−ＰＣＣ（比＝７０／３０）、及び
ＰＣＣグレードＢ／Ｓ−ＰＣＣ（比＝５０／５０）
（比は乾燥重量％である）
の中から選択されることを特徴とする、請求項４に記載の組成物。 - 本発明の顔料のブレンドの全量の乾燥重量％は好ましくは０．３から５％、最も好ましくは０．５から３％／最終紙製品の乾燥重量、更により好ましくは１．０から２．０％の範囲から選択されることを特徴とする、請求項２から５のいずれかに記載の組成物。
- 前記％は２．０％であることを特徴とする、請求項６に記載の組成物。
- 前記％は４．０％であることを特徴とする、請求項６に記載の組成物。
- 「より粗い」顔料を選択するための主基準は、ＰＣＣグレードＢ（または、ＰＣＣグレードＣ）とＳ−ＰＣＣのブレンドと混合したときに前記ブレンドの粒度分布データの最細部分に顕著に影響を与えない粒度分布の特徴を有していなければならず、特に粒子＜０．２μｍの量に殆ど寄与してはならず、好ましくは＜０．３μｍの粒子の量、より好ましくは＜０．５μｍの粒子の量、最も好ましくは＜１μｍの粒子の量に全く寄与してはならないことであることを特徴とする、請求項２から８のいずれかに記載の組成物。
- より粗い顔料ｖｓ．３種（ＰＣＣグレードＢまたはグレードＣ）＋（Ｓ−ＰＣＣ）＋（より粗い顔料）の全量の比率は１０重量％以下でなければならず、好ましい範囲は０．１から１０重量％、好ましくは０．５から７−１０重量％、最も好ましくは２から７重量％であることを特徴とする、請求項２から９のいずれかに記載の組成物。
- 表１の試験ＩＮＶ４、実験２または実験１に詳記されている粒度分布を示すことを特徴とする、請求項１、４及び５のいずれか一項に記載の組成物。
- 有効量、具体的には０．３から５％、最も好ましくは０．５から３％／最終紙製品の乾燥重量、更により好ましくは１．０から２．０％の請求項１から１１のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とする、製紙用繊維含有パルプまたはストック。
- 請求項１２に記載のパルプまたはストックから製造される紙製品。
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