JPH05222694A

JPH05222694A - サイジング方法

Info

Publication number: JPH05222694A
Application number: JP4256723A
Authority: JP
Inventors: John Stuart Cowman; スチュアートカウマンジョン
Original assignee: Sandoz AG
Current assignee: Sandoz AG
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1992-09-25
Publication date: 1993-08-31
Also published as: MX9205456A; AU2539492A; CA2079074A1; BR9203767A; EP0534906A1; FI924325A0; ZA927395B; FI924325L; FI924325A7; GB9120564D0

Abstract

(57)【要約】【目的】中性又はアルカリ性ｐＨでのセルロース繊維
材料のサイジング方法を提供する。【構成】シートの形成に用いられるに適したセルロー
ス繊維材料を６〜10のｐＨにおいてサイジングする方法
であって、ウェットエンド段階においてこの材料にサイ
ジング材料及びカチオン材料を加えることを含み、この
カチオン材料が粉末の水不溶性アルミニウム化合物であ
り、その表面に６〜10のｐＨにおいてカチオンである物
質が存在する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、シート製品に形成されるセルロ
ース繊維材料のサイジング方法に関し、より詳細には、
用いられるサイズ剤がロジンをベースとするものである
そのような方法に関する。

【０００２】紙、厚紙、板紙等のようなシート製品に形
成されるセルロース繊維材料は通常、最終製品が剛性を
有し、そしてプリントインクを容易に受け入れるように
サイジングされる。典型的な方法において、ロジン酸エ
マルジョンもしくは石鹸をベースとするサイズ剤が抄紙
機ウェットエンドにおいて加えられる。さらに、カチオ
ン物質が加えられる。これは通常アルミニウム塩である
（硫酸塩及び塩化物が最も一般的に用いられる）。これ
はロジン酸をセルロース繊維上に沈澱させ、ロジン錯体
を形成すると考えれらている。

【０００３】この方法には多くの欠点がある。好ましい
アルミニウム塩は酸性ｐＨ（典型的には４〜６）におい
てのみカチオンである。得られる紙はエージングに対し
安定ではない。他の欠点は、最終材料用の好ましい充填
剤がチョークであり、その安価及び白さのため好ましい
が、これは酸環境において反応し二酸化炭素を発生し、
発泡を引き起こす。結果として、より高価な（そしてあ
まり満足のいかない）クレーを充填剤として用いねばな
らない。

【０００４】６以上のｐＨにおいてこの方法を行う試み
がなされたが、サイジングが不安定であり、コントロー
ルが困難であり、特にチョークを用いた場合に顕著であ
ることがわかった。これは、少なくとも一部は高いｐＨ
におけるアルミニウムのカチオン特性の減少の結果とし
て生ずると考えられる。提案された解決法は、ロジンを
ベースとしないサイジング材料、例えばアルキルケトン
ダイマーをベースとするものの使用である。これはロジ
ンをベースとするサイズ剤と比較し、かなり高価であり
そしてよく機能しない、すなわち抄紙機においてすぐに
そのサイジング特性を表さず一定の硬化時間を必要とす
る、２つの欠点を有する。

【０００５】従って、当該分野において、中性−アルカ
リ性ｐＨ範囲（すなわちｐＨ６及びそれ以上）で実施で
きる安価なサイジング法に対する要求がある。

【０００６】そのような方法を提供することが可能であ
ることが発見された。従って、本発明により、シートの
形成に用いられるに適したセルロース繊維材料を６〜10
のｐＨにおいてサイジングする方法であって、ウェット
エンド段階においてこの材料にサイジング材料及びカチ
オン材料を加えることを含み、このカチオン材料が粉末
の水不溶性アルミニウム化合物であり、その表面に６〜
10のｐＨにおいてカチオンである物質が存在する方法が
提供される。

【０００７】「粉末」とは、アルミニウム化合物が細か
い、さらさらの粉末の粒子の形状を有することを意味す
る。そのような粉末の使用が本発明に重要である。水酸
化アルミニウムのとても細かいゼラチン状の沈澱の分散
液を現場で製造することが提案された。そのような分散
液は、(a) 出発化合物がアルミニウム塩、通常硫酸塩で
あり、これはシステムに望ましくないイオンを導入す
る、(b) ゼラチン状材料の分散液は残留酸性を有し、炭
酸カルシウムの提案された使用に対し問題を有する、
(c) この粒子はそのゼラチン状表面に電解質の層を有
し、以下に記載のようにその表面へのカチオン物質の付
着を困難にする、を含む多くの理由のため本発明には適
さない。

【０００８】本発明の実施において有効なアルミニウム
化合物は水不溶性であるか又はわずかに水溶性である。
好適な化合物は、酸化物、水酸化物、ジアセテート、カ
ーボネート及びオキサレートであり、好ましい材料は水
酸化物（Al(OH)₃)である。そのような化合物を２種以上
用いることも差し支えない。これらの化合物はすべてさ
らさらな粉末である。

【０００９】用いられるアルミニウム化合物は0.5 〜10
μm 、好ましくは１〜10μm 、より好ましくは１〜５μ
m 、最も好ましくは１〜２μm の粒度を有する。市販入
手可能な粉末はこれより粗いが、ビーズミルのような従
来の湿潤粉砕装置の使用により適当な大きさが容易に達
成される。

【００１０】アルミニウム化合物粒子の表面上に存在す
るカチオン物質は、ｐＨ６〜10、より好ましくは６〜
９、最も好ましくは７〜８においてカチオンであり、そ
してアルミニウム化合物粒子の表面に結合しているあら
ゆる好適な物質より選んでよい。また、そのような物質
を２種もしくはそれ以上用いてもよい。アルミニウム化
合物粒子にカチオン物質を結合させるあらゆる公知の方
法を用いてよい。１つの結合方法は簡単な吸着であり、
多くのカチオン物質はこのカチオン物質と粒子を混合し
た際に粒子に吸着する。また、粒子及びカチオン物質を
互いに結合する中間体化合物を用いてもよい。しかし、
これは比較的高価であり、製造においてさらに段階を加
え、吸着は、吸着されたカチオン材料により達成される
優れた結果及びその簡単さのため好ましい。好ましいカ
チオン物質は高分子であり、多くの化学物質をベースと
していてよく、カチオンポリアクリルアミド、ポリエチ
レンイミン、ポリジアルキルジメチルアンモニウムクロ
リド、ポリアミド及びアミン／エピクロロヒドリン並び
にジシアンジアミド／ホルムアルデヒド縮合体を含む。
最も好ましいカチオン物質はポリt-アミン及びポリ４級
アンモニウム化合物である。好適なカチオン材料の典型
的な例は、Sandoz Ltd. のCartafix（商標）、例えばCa
rtafix TE 及びCartafix DPRにみられる。

【００１１】好ましくは、本発明に係る方法において、
カチオン物質に対する不溶性アルミニウム化合物の比は
１：0.001 〜１：0.2(両方の物質の乾燥重量基準）、よ
り好ましくは１：0.001 〜１：0.1 である。

【００１２】本発明に用いられるサイジング材料はあら
ゆる公知のサイジング材料より選ばれ、それは天然又は
合成である。好適なサイジング材料は、ロジン、動物性
サイズ剤、カゼイン、スターチ、ワックス、脂肪酸及び
タル樹脂を含む。合成サイズ剤のうち、特に好適なもの
はケトンダイマー、ポリビニルアルコール又はポリ酢酸
ビニルをベースとするものである。例えばロジンをジエ
ノフィル酸（dienophilic acid) と反応させることによ
り得られるような改質樹脂サイズ剤も用いてよい。その
ような生成物の典型的例は商標RLE 30(Roe Lee Paper C
hemicals) として市販入手可能である。しかし、本発明
の大きな利点の１つは、中性及びアルカリ性環境におい
てロジンをベースとするサイズ剤の使用を可能とするこ
とである。公知のすべてのロジンをベースとするサイジ
ング材料を用いてよく、例えばロジネート石鹸、ロジン
酸エマルジョン並びにカチオン及び非イオンロジン配合
物である。

【００１３】製紙工程における使用において、サイジン
グ材料及びカチオン材料はウェットエンドの適当な段階
で加えられる。このことに関し、本発明の方法は公知の
方法と何ら変わらず、あらゆる好適な段階を選んでよ
い。カチオン材料は粒子の水性分散液として加えられ、
分散される。本発明は新奇組成物としてカチオン化合物
の固体及び水性分散液の両者を包含する。サイジング材
料に対するカチオン材料の好ましい比は、乾燥アルミニ
ウム化合物の重量及び乾燥サイジング材料の重量を基準
として、１：0.1 〜１：10.0、好ましくは１：0.1 〜
１：5.0 である。しかし、この比の範囲外でもよく作用
することが可能な場合がある。用いられる正確な量は、
繊維セルロース材料の特性、並びに存在する他の成分の
タイプ及び量によってきまるが、一般的には、サイジン
グ材料は、乾燥セルロース繊維の0.1〜2.0 重量％、好
ましくは0.2 〜0.5 重量％の割合で加えられる。

【００１４】サイジング材料及びカチオン材料はどのよ
うな順で加えてもよいが、好ましい順はサイジング材料
が最初であり、次にカチオン材料である。

【００１５】通常用いられる他の材料も用いてよい。そ
のような材料のとても重要なものは顔料及び充填剤であ
る。紙の製造に従来用いられているすべての充填剤及び
顔料を本発明に係る方法に用いてよく、例えばカオリ
ン、珪酸アルミニウム、珪酸カルシウム、アルミニウム
のオキシヒドレート、タルク、サテンホワイト、ジプシ
ム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、マグネサイト、酸
化亜鉛、二酸化チタン、である。しかし、微粉砕形状の
天然炭酸カルシウム又は沈澱した炭酸カルシウムである
炭酸カルシウムが好ましい。それはその白色度が例えば
カオリンよりも優れており、その好ましい流動性が特に
高度の紙内の充填を可能にするからである。このように
して、紙の特性は好影響を受け、不透明度は増加し、白
色度は改良され、エージングに対する耐性は増加し、そ
して機械特性が改良される。

【００１６】本発明の興味深い及び予想外の特徴の１つ
は、ウェットエンドにおいて存在するアニオン物質の悪
影響を抑制することである。これは技術用語において、
トラッシュクエンチャー（trash quencher) として作用
する。本発明のサイジング材料と共に用いた場合、又は
単独で用いた場合、この作用を有する。前記場合、サイ
ジング材料に対するカチオン材料の好ましい比を広げる
ことが可能である。過剰のカチオン材料はトラッシュク
エンチャーとして作用する。従って、本発明は、抑制を
行うに十分な量のカチオン材料の水性スラリーを加える
ことを含む、セルロース繊維パルプ内に存在する望まし
くないアニオン物質の悪影響を抑制する方法を提供す
る。

【００１７】本発明の方法はいくつかの利点を有する。
これは公知のそして安価なロジンをベースとするサイズ
剤及びチョーク充填剤の使用を許容するが、中性又はア
ルカリ性ｐＨにおいて行われる方法である。結果は良好
な外観及び印刷性を有し、より長く持続する。従って、
本発明は、上記方法により製造された、セルロース繊維
材料のサイジングされたシートを提供する。この方法は
高レベルの望ましくないアニオン物質を含むパルプに実
施できる利点も有する。本発明の方法に用いるカチオン
化合物は安価な材料より容易に製造される。

【００１８】本発明を以下の実施例を参照しさらに説明
する。ここで部はすべて重量基準である。

【００１９】例１ (a) カチオン材料の製造 243 部の脱イオン水を12部のCartafix TE(商標)(アミン
／エピクロロヒドリンをベースとする市販入手可能な20
％活性カチオンポリ４級アミンポリマー）と混合する。
45部の粉末水酸化アルミニウム（乾燥したゲル、Al₂O₃
として50〜57.5％）をこの混合物に混合する。15％の水
酸化アルミニウム粉末を含む得られるスラリー１mmのガ
ラス粉砕ビーズを有するビーズミルに移す。このスラリ
ーを3000rpm の速度で20分間粉砕し、その後平均粒度は
２〜５μm であり、粘度は560mPa（ブルックフィールド
粘度計、スピンドル３、速度100rpm) である。収量は30
0部である。

【００２０】(b) 本発明による使用 50％スルフェート軟材及び50％スルフェート硬材を含む
漂白したセルロースパルプを４％コンシステンシーにお
いて35°SRの濾水度に精製し、水で２％（乾燥重量）に
希釈する。３部（乾燥重量）のこのパルプスラリーに種
々のレベルのロジン酸（REL 30) を加え、60秒後、異な
る量のカチオン材料（この製造は上記した）を加える。
このスラリーのｐＨを希水酸化ナトリウムにより7.5 に
調整する。

【００２１】５分攪拌後、Rapid-Kothenシート形成機上
で処理したパルプより紙のシートを製造する。プレス
し、Schroter乾燥機中で90℃において５分間乾燥後、シ
ートをコンディショニングし、German Industrial Stan
dard DIN 53133によってCobbテスト(60 秒) を用いサイ
ジング度を測定する。

【００２２】対照として、本発明のカチオン化合物のか
わりにみょうばんを用いていくつかのシートを製造す
る。結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】この結果は明らかに本発明の利点を示して
いる。Cobb値が低いほど良好であり、20〜25がとても良
好であると考えられる。本発明に係る組成物はこれを達
成できる。当該分野に係る典型的組成物を用いるシート
No.10 〜12はより高いCobb値を示す。

【００２５】例２以下の方法によりカチオン材料を製造する。186 部の脱
イオン水を24部のCartafix TE と混合し、90部の市販入
手可能な微粒度の三水酸化アルミニウム（平均粒度＝１
ミクロン）をこの溶液に攪拌し、スラリーを形成する。
このスラリーの収量は300 部である。

【００２６】種々の比の例１のロジンサイズ材及び上記
スラリーを用いて、例１(b) の方法によりハンドシート
を製造する。得られたCobb値は以下のとうりである。

【００２７】

【表２】

【００２８】Cobb値はすべてほぼとても良好の範囲内に
ある。

【００２９】例３ 138 部の脱イオン水を72部のCartafix DPR（市販入手可
能な20％活性アミン／エピクロロヒドリンベースカチオ
ンポリt-アミンポリマー）と混合する。例２で用いた90
部の三水酸化アルミニウムを混合し、300 部の収量を得
る。

【００３０】例１(b) に記載のようにしてハンドシート
を製造し、サイズ材のレベルを0.2%に保ち、カチオン化
合物の量を変える。得られるCobb値は以下のとうりであ
る。

【００３１】

【表３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シートの形成に用いられるに適したセル
ロース繊維材料を６〜10のｐＨにおいてサイジングする
方法であって、ウェットエンド段階においてこの材料に
サイジング材料及びカチオン材料を加えることを含み、
このカチオン材料が粉末の水不溶性アルミニウム化合物
であり、その表面に６〜10のｐＨにおいてカチオンであ
る物質が存在する方法。
【請求項２】物質が６〜９のｐＨにおいてカチオンで
ある、請求項１記載の方法。
【請求項３】粉末の水不溶性アルミニウム化合物であ
り、その表面に６〜10のｐＨにおいてカチオンである物
質が存在する、カチオン材料。
【請求項４】請求項３記載のカチオン材料の水分散
液。
【請求項５】セルロース繊維パルプに存在する望まし
くないアニオン物質の悪影響を抑える方法であって、請
求項３記載のカチオン材料の水性スラリーを前記抑制に
有効な量加えることを含む方法。