JPH08302590A - ２−オキセタノンのサイズ剤並びにその製造及び使用 - Google Patents

２−オキセタノンのサイズ剤並びにその製造及び使用

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JPH08302590A
JPH08302590A JP8113705A JP11370596A JPH08302590A JP H08302590 A JPH08302590 A JP H08302590A JP 8113705 A JP8113705 A JP 8113705A JP 11370596 A JP11370596 A JP 11370596A JP H08302590 A JPH08302590 A JP H08302590A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 典型的な加工及びリプログラフィー操作にお
いて改善された取扱い性能を与える紙のためのサイズ組
成物を提供する。 【解決手段】 約１０〜８５モル％の飽和脂肪酸及び約
９０〜１５モル％の不飽和脂肪酸を含む脂肪酸混合物の
反応生成物である２−オキセタノン化合物の混合物を含
んで成る、３５℃において固体でない上級紙用のサイズ
組成物、並びにその製造及び使用。本サイズ剤で製造さ
れた紙は高速加工及びリプログラフィー操作において機
械−供給物の問題に遭遇しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ性条件下で製造
された紙のためのサイズ組成物、該サイズ組成物でサイ
ズされた紙、及び該紙を使用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルカリ性の条件下で製造される上級紙
の量は、経費節約、沈降炭酸カルシウムを使用するため
の能力、紙の改善された耐久性及び白色度にたいする増
大した要求、並びに抄紙機のウエットエンドを閉じる増
大した傾向によって助長されて急速に増加している。
【０００３】高速フォトコピー、封筒、コンピューター
プリンタ紙を含むフォームボンド（ｆｏｒｍｓ ｂｏｎ
ｄ）及び加算機紙のような、上級紙についての現在の用
途は、加工または最終用途の前のサイジングに特別の注
意を必要とする。アルカリ性の条件下で製造される上級
紙用の最も普通のサイズ剤は無水アルケニルコハク酸
（ＡＳＡ）及びアルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）であ
る。両タイプのサイズ剤はセルロース繊維に共有結合す
る反応性の官能基及び繊維から離れて配列している疎水
尾を有する。これらの疎水尾の性質及び配列は繊維が水
をはじく原因となる。
【０００４】１つのβラクトン環を含む商業的なＡＤＫ
は、２つの飽和直鎖脂肪酸塩化物の二量化によって製造
され、最も広く使用されているものはパルミチン酸また
はステアリン酸から製造される。アルケニルに基づくケ
テンダイマー（米国デラウェア州ウイルミントンのハー
キュリーズインコーポレーテッドから入手できるアクア
ペル（登録商標）４２１）のような他のケテンダイマー
も商業的に使用されている。１個より多くのβ−ラクト
ン環を含むケテンマルチマーが日本公開１６８９９２／
８９中に記述され、その開示はその全体における参照に
よって組み込まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＡＫＤサイズ剤は商業
的に成功しているが、それらは不利点を有する。このタ
イプのサイズ剤はアルカリ性条件下に製造される上級紙
（アルカリ性上級紙という。）の現在の用途のために必
要とされる典型的な高速加工操作における取扱いの問題
と関連している。この問題はフォームプレス（ｆｏｒｍ
ｓ ｐｒｅｓｓ）及び他の加工機における減じられた操
作速度、高速コピー機における二重供給または閉塞、高
速で動作する印刷及び封筒折りたたみ装置の紙の結合
（ｗｅｌｄｉｎｇ）及び位置合わせ誤差を含む。
【０００６】これらの問題は酸性条件下で製造される上
級紙（酸性上級紙）と通常関係しない。アルカリ性上級
紙を造るのに使用される充填剤のタイプ及び充填剤の添
加レベルは酸性上級紙を造るのに使用されるものとは大
きく異なり、紙の取扱いに影響する剛性及び摩擦係数の
ような紙の性質における差異を生ずる。シートの導電率
及び静電荷の散逸に寄与するアルカリ性上級紙中のミョ
ウバン添加レベルも、酸性上級紙中に使用されるものと
かなり異なる。このことは、紙の電気的性質がその取扱
い性能に影響するので重要である。塩化ナトリウムが、
アルカリ性上級紙の最終用途におけるその性能を改善す
るために、その表面にしばしば加えられる。
【０００７】アルカリ性上級紙の加工及び最終用途取扱
いに際して遭遇する典型的問題は、 １．完成紙料の組成に関連する紙の性質； ２．紙が形成される間に発現する紙の性質；及び ３．サイジングについての問題 を含む。
【０００８】アルカリ性条件下の製紙によって影響され
る、加工及び最終用途に影響を与え得る紙の性質は ・カール ・摩擦係数の変化 ・湿分含量 ・湿分分布 ・剛性 ・寸法安定性 ・ＭＤ／ＣＤ強度比 を含む。
【０００９】１つのそのような問題は「ＩＢＭレーザー
プリンタ上のアルカリ性上級紙の性能の改善」ＴＡＰＰ
Ｉペーパーメーカーズカンファレンスプロシーディング
ス（１９９１）に記述されるように、確認されそして測
定される。この問題は、アルカリ性上級紙の取り扱いを
容易化することを意図した特別の改良を有しないＩＢＭ
３８００高速連続フォーム（ｆｏｒｍｓ）レーザープリ
ンタを使用したときに起こる。従って、この商業的に重
要なレーザープリンタは、種々のタイプのサイズされた
紙の技術の現状の加工装置上での加工性及びそれに引き
続く最終用途性能を定義するための有効な試験装置とし
て役立つことができる。特に、「ビローイング（ｂｉｌ
ｌｏｗｉｎｇ）」の現象はヒューザー（ｆｕｓｅｒ）の
向こう側の非被動ロールとスタッカーの上の被動ロール
との間のＩＢＭ３８００プリンタ上の滑り度の測定可能
な指標を与える。
【００１０】このようなビローイングはロール間の直線
からの紙路（ｐａｐｅｒ ｐａｔｈ）の開き（ｄｉｖｅ
ｒｇｅｎｃｅ）を含み、その開きはベースプレートの上
２インチであり、スタッカーにおいて位置合わせ（ｒｅ
ｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）誤差及び落とし折り目（ｄｒｏ
ｐｐｅｄ ｆｏｌｄ）を起こす。定常状態運転時間中の
ビローイングの速度は、運転時間６００秒後の直線紙路
の上のインチでのビローイング高さとして測定され、そ
して１００００を乗ぜられる。
【００１１】２．２ ｌｂｓ．／トン（０．９メートル
法トンあたり１ｋｇ）の紙のサイズ完成紙料を使用した
典型的なアルカリ性ＡＫＤサイズ上級紙は、受容できな
いビローイング率（典型的に２０〜８０のオーダー）を
示す。ハミルトン−スチーブンス連続フォームプレス、
またはウィンクラーアンドデュネビアーＣＨ封筒折りた
たみ機のような他の高速加工機上での紙取扱い割合も加
工性の数値尺度を与える。
【００１２】ＪＰ４−３６２５８及びＪＰ４−３６２５
９は飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸及びそれらの混合物を基
にした脂肪酸塩化物から製造された２−オキセタノン
（ｏｘｅｔａｎｏｎｅ）化合物を開示するが、不飽和化
合物またはそれらの混合物を使用した特定の実施例を与
えていない。さらに、脂肪酸は天然の物質であって、し
ばしばそれらは純粋ではない。
【００１３】ＥＰ出願公開番号０６６６３６８は、３５
℃で固体でない２−オキセタノンダイマー及びマルチマ
ーから成る紙のサイズ剤を開示する。好ましいサイズ剤
はペンダント炭化水素鎖中に不飽和または鎖分岐を含
む。ＥＰ出願公開０６２９７４１はダイマーとマルチマ
ーの混合物から成る２−オキセタノンサイズ剤を開示
し、そこでは混合物中の少なくとも５０％の化合物がマ
ルチマーである。両出願は、標準的なアルキルケテンダ
イマーで得られたサイジングと比較して、高速加工及び
リプログラフィー機における改善された性能を主張して
いる。
【００１４】アルカリ性上級紙が、典型的な加工及びリ
プログラフィー操作において改善された取扱い性能を提
供する必要性がいまだに存在する。同時に、サイジング
の発現のレベルが、アルカリ性上級紙について、現在の
ＡＤＫの完成紙料水準で得られるものに匹敵する必要が
ある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明はセルロースウエ
ブ、最も明白にはアルカリ性条件下に製造された紙のた
めに適切なサイズ組成物に関する。
【００１６】本発明のサイズ組成物は３５℃において固
体ではなく、そして約１０〜８５モル％の飽和脂肪酸及
び９０〜１５モル％の不飽和脂肪酸を含む混合物の反応
生成物である２−オキセタノン化合物の混合物を含んで
成る。
【００１７】１つの好ましい態様に従い、２−オキセタ
ノン化合物は（ａ）主として不飽和脂肪酸から成る供給
原料と（ｂ）主として飽和脂肪酸から成る供給原料との
反応生成物である。
【００１８】１つの好ましい態様において、この２−オ
キセタノン化合物は２−オキセタノンダイマーである。
他の好ましい態様において、成分（ｃ）のアルキルジカ
ルボン酸が反応混合物中に存在する。もし、（ｃ）が存
在すると、２−オキセタノン化合物はダイマーとマルチ
マーとの混合物である。
【００１９】好ましくは、脂肪酸は約２０〜６０モル％
の飽和脂肪酸及び約８０〜４０モル％の不飽和脂肪酸を
含み、さらに好ましくは脂肪酸は約３０〜５５モル％の
飽和脂肪酸及び約７０〜４５モル％の不飽和脂肪酸を含
む。
【００２０】好ましくは２−オキセタノンサイズ組成物
は２５℃で固体でなく、さらに好ましくは２０℃で固体
でない。好ましくはこの組成物は３５℃で液体であり、
さらに好ましくは２５℃で液体であり、最も好ましくは
２０℃で液体である。
【００２１】好ましくは、脂肪酸は６〜２６個の炭素原
子を有するモノカルボン酸またはモノカルボン酸ハライ
ドであり、さらに好ましくは１２〜２２個の炭素原子、
最も好ましくは１６〜１８個の炭素原子を有するモノカ
ルボン酸またはモノカルボン酸ハライドである。
【００２２】好ましくは、飽和脂肪酸は、ステアリン
酸、イソステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、
マーガリン酸、ペンタデカン案、デカン酸（カプリン
酸）、ウンデカン酸、ドデカン酸（ラウリン酸）、トリ
デカン酸、ノナデカン酸、アラキジン酸、及びベヘニン
酸、並びにこれらの酸塩化物、並びにこれらの混合物よ
り成る群から選択され、不飽和脂肪酸は、オレイン酸、
リノール酸、ドデセン酸、テトラデセン酸（ミリストオ
レイン酸）、ヘキサデセン酸（パルミトレイン酸）、オ
クタデカジエン酸（リノールエライジン酸）、オクタデ
カトリエン酸（リノレン酸）、エイコセン酸（ガドレイ
ン酸）、エイコサテトラエン酸（アラキドン酸）、ドコ
セン酸（エルシン酸）、ドコセン酸（ブラシジン酸）及
びドコサペンタエン酸（いわし酸）並びに酸塩化物、並
びにこれらの混合物より成る群から選択される。
【００２３】好ましくは、飽和脂肪酸供給原料は少なく
とも８０モル％の飽和脂肪酸を含み、そして不飽和脂肪
酸供給原料は少なくとも７０モル％の不飽和脂肪酸を含
むが、さらに好ましくはそれぞれ少なくとも約９５モル
％の飽和脂肪酸及び少なくとも約９０モル％の不飽和脂
肪酸を含む。
【００２４】好ましくは、不飽和脂肪酸供給原料の飽和
脂肪酸供給原料に対するモル比は１：１〜４：１、好ま
しくは約１：１、約１：４または約７：３である。
【００２５】好ましくは、一態様に従い、生成物は２−
オキセタノンダイマーである。好ましくは、他の態様に
従い、反応混合物はさらに（ｃ）６〜４４個の炭素原子
を有するアルキルジカルボン酸を含む。好ましくはジカ
ルボン酸は８〜３６、さらに好ましくは９〜１０個の炭
素原子を有する。
【００２６】他の態様に従い、本発明は、約１０〜８５
モル％の飽和脂肪酸と約９０〜１５モル％の不飽和脂肪
酸を含む脂肪酸である不飽和及び飽和脂肪酸を与えるこ
と、並びにこれらを反応させて３５℃で固体でない２−
オキセタノンサイズ剤を形成することを含んで成る２−
オキセタノンサイズ剤の製造方法に関する。
【００２７】本発明はさらに（ｉ）（ａ）主として不飽
和脂肪酸から成る少なくとも１種の供給原料、（ｂ）主
として飽和脂肪酸から成る少なくとも１種の供給原料を
与えること、及び（ｉｉ）それらを反応させて、３５℃
で固体ではない２−オキセタノンサイズ組成物を形成す
ることを含んで成る、２−オキセタノンサイズ剤の製造
方法に関する。
【００２８】一つの好ましい態様において、本生成物は
２−オキセタノンダイマーである。他の好ましい態様に
おいて、さらに（ｃ）８〜４４個の炭素原子を有する少
なくとも１種のジカルボン酸を反応させる。
【００２９】本発明はさらに、水と、１〜６０重量％、
好ましくは６〜５０重量％、そしてさらに好ましくは１
０〜３０重量％のサイズ組成物とを含んで成る水性エマ
ルジョンに関する。
【００３０】本発明はまた、アルカリ性条件下で製造さ
れ、かつ前述のサイズ組成物でサイズされた紙に関す
る。１つの好ましい態様において、この紙はアルカリ金
属の水溶性無機塩、好ましくはＮａＣｌをも含む。本発
明はまた、高速加工またはリプログラフィー操作におい
て紙を使用することに関する。
【００３１】本発明に従う紙は高速加工機上またはリプ
ログラフィー操作中に重大な機械−供給の問題に遭遇せ
ずに動作できる。高速加工機上またはリプログラフィー
操作中の機械−供給物の問題は、もしそれらが誤供給、
乏しい位置合わせまたは閉塞を、以下に論じるような商
業的に受容できない程度にまで起こすかまたは機械速度
をかなり減じさせるのであれば、どのような特定の加工
またはリプログラフィー用途においても重大であると定
義される。
【００３２】本明細書中で、「脂肪酸」は便宜上脂肪酸
及び脂肪酸ハライドを示すためにしばしば使用される。
本技術分野における当業者は、２−オキセタノン化合物
の製造の第１工程において脂肪酸が酸ハライドに転化さ
れるので、サイズ組成物の製造における使用について脂
肪酸が参照されるときに本明細書中でこれが使用される
こと、並びに本発明が脂肪酸またはすでにハライドへと
転化された脂肪酸によって開始されることによって実施
され得ることを認識するであろう。さらに、本技術分野
における当業者は、脂肪酸は一般に天然材料から誘導さ
れ、かつ通常それらはブレンドまたは混合物なので、
「脂肪酸」は脂肪酸若しくは脂肪酸ハライドのブレンド
若しくは混合物のことを一般にいうことを容易に認識す
るだろう。
【００３３】現在の商業的ＡＫＤサイジング技術で得ら
れるものに匹敵するレベルのサイジングを与え、そして
典型的な最終用途及び加工操作における改善された取扱
性能を与える本発明のアルカリ性サイズ剤は少なくとも
１つの反応性２−オキセタノン基及びペンダント疏水性
炭化水素基を有する。
【００３４】２−オキセタノン化合物のこの混合物は３
５℃において固体ではない（実質的に結晶質、半結晶
質、またはロウ状固体でなく、すなわちそれは加熱時に
融解熱なしに流れない。）。好ましくは２−オキセタノ
ン化合物の混合物は２５℃、さらに好ましくは２０℃に
おいてさえ固体ではない。さらに好ましくは、本発明に
従うサイズ剤は３５℃、さらに好ましくは２５℃、そし
て最も好ましくは２０℃において液体である。「液体」
との呼称はもちろんサイズ剤そのものに適用され、そし
てエマルジョンまたはその他の組成物には適用されな
い。
【００３５】２−オキセタノン化合物の混合物は標準的
なケテンダイマーの製造のために既知の方法を使用して
製造される。第１段階において、酸塩化物が飽和及び不
飽和脂肪酸の混合物、または脂肪酸とジカルボン酸の混
合物（マルチマーの場合）から、ＰＣｌ3 あるいは他の
塩素化剤を使用して形成される。酸塩化物は次に第３ア
ミン（トリアルキルアミン及び環式アミンを含む）、好
ましくはトリエチルアミンの存在下に二量化されて、ケ
テンダイマーまたはマルチマーを形成する。これらのサ
イズ剤の安定なエマルジョンは標準的なＡＫＤエマルジ
ョンと同じ方法で製造できる。
【００３６】本発明の２−オキセタノン化合物を製造す
るために使用される脂肪酸は上に記述した。
【００３７】１種以上の飽和または不飽和脂肪酸が使用
できる。飽和及び不飽和脂肪酸の混合物は別々の供給原
料（その１つは主として飽和脂肪酸を含み、他は主とし
て不飽和脂肪酸を含む）から得ることができ、、あるい
は飽和及び不飽和脂肪酸の混合物から成る供給原料が使
用できる。主として不飽和脂肪酸から成る適切な供給原
料は、例えばオハイオ州シンシナティのヘンケル−エメ
リから入手できるＥｍｅｒｓｏｌ ２２１脂肪酸を含
む。Ｅｍｅｒｓｏｌ ２２１は主としてオレイン酸と他
の不飽和脂肪酸、及び少量の飽和脂肪酸の混合物であ
る。主として飽和脂肪酸を含む適切な供給原料は例えば
ヘンケル−エメリから入手できるＥｍｅｒｙ１３５脂肪
酸を含む。Ｅｍｅｒｙ １３５は、主としてパルミチン
酸及びステアリン酸及び少量の他の脂肪酸の混合物であ
る。
【００３８】もし望まれるなら、２−オキセタノン化合
物は２以上の２−オキセタノン環を含むことができる。
これらの化合物はこの出願において「２−オキセタノン
マルチマー」と呼ばれる。日本の公開された出願１６８
９９２／８９及び欧州特許出願公開番号０６６６３６８
号及び０６２９７４１号に記述されるように、これらの
化合物は飽和及び不飽和の脂肪酸供給原料及び少なくと
も１種のアルキルジカルボン酸の混合物の酸クロライド
から製造される。
【００３９】２−オキセタノンマルチマーを製造するた
めに使用されるアルキルジカルボン酸は８〜４４個、好
ましくは９〜１０、２２または３６個の炭素原子を有す
る。９〜１０個の炭素原子のジカルボン酸が最も好まし
い。そのようなジカルボン酸は、例えばセバシン酸、ア
ゼライン酸、１，１０−ドデカン二酸、スベリン酸、ブ
ラジル（ｂｒａｚｙｌｉｃ）酸及びドコサン二酸を含
む。１種以上のこれらのジカルボン酸が使用できる。
【００４０】本発明のサイズ組成物における２−オキセ
タノン化合物は好ましくは式：
【化１】 （式中、ｎは０〜６、さらに好ましくは０〜３、そして
最も好ましくは０であり；Ｒ及びＲ”は同じでも異なっ
ていてもよく、そして少なくとも４個、好ましくは４〜
２４個の炭素原子、さらに好ましくは１０〜２０個の炭
素原子、そして最も好ましくは１４〜１６個の炭素原子
を有する直鎖または分岐のアルキルまたはアルケニル基
より成る群から選択され；Ｒ’は直鎖アルキル基、好ま
しくは２〜４０炭素原子の直鎖アルキル基、さらに好ま
しくは４〜３２炭素原子の直鎖アルキル基、最も好まし
くは５〜８炭素原子の直鎖アルキル基である）を有す
る。ｎ＞０のときは、この化合物は２−オキセタノンマ
ルチマーと呼ばれる。
【００４１】本発明の２−オキセタノンサイズ組成物の
製造において、全脂肪酸供給原料を基準として、少なく
とも２０モル％、好ましくは約２０〜７５％、そして最
も好ましくは３０〜５０モル％が飽和脂肪酸である。好
ましくは、全脂肪酸供給原料を基準として、少なくとも
２０モル％、好ましくは約８０〜２５％、そして最も好
ましくは７０〜５０モル％が不飽和脂肪酸である。
【００４２】好ましくは、本発明に従って製造されたア
ルカリ性紙はアルカリ金属の水溶性無機塩、好ましくは
塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、並びにミョウバン（硫酸
アルミニウム）及び沈降炭酸カルシウムを含む。しか
し、本発明はしばしばアルカリ金属塩なしで製造され
る。
【００４３】本発明のサイズ剤は内部サイズ剤として適
用でき、これは好ましくはシート形成前にパルプスラリ
ーへ添加される。
【００４４】本発明の紙は一般に少なくとも０．５ ｌ
ｂ（０．２ｋｇ）、好ましくは少なくとも約１．５ ｌ
ｂ（０．８ｋｇ）、さらに好ましくは少なくとも約２．
２ｌｂ／トン（１ｋｇ／０．９メートル法トン）以上の
サイズ剤添加率でサイジングされる。典型的な商業的サ
イズ剤は０．５ ｌｂ／トン〜７ ｌｂ／トン、好まし
くは１ ｌｂ／トン〜４ ｌｂ／トン、そして最も好ま
しくは１．５ ｌｂ／トン〜３ ｌｂ／トンの範囲であ
る。それは、例えば、連続フォームボンド紙、ミシン目
入り連続フォーム紙（ｆｏｒｍｓ ｐａｐｅｒ）、加算
機用紙、または封筒製造用紙並びにコピー紙、封筒紙、
または封筒の形態であることができる。
【００４５】本発明の紙は、技術の現状の加工装置上の
加工性及び最終用途の高速機械上の性能を測定する試験
において有効に動作することができる。特に、約１５〜
約２４ ｌｂ／１３００ｆｔ2 （６. ８〜１０. ９ｋｇ
／１２１ｍ2 ）の基本重量を有する連続フォームボンド
紙のロールへと作り上げることができる、本発明に従う
紙は、高速連続フォームレーザープリンタ上で走行する
ことができる。この紙が約１．５ ｌｂ／トン（０．６
８ｋｇ／０. ９メートル法トン）の添加率でサイズされ
ているとき、紙はＩＢＭモデル３８００高速連続フォー
ムレーザプリンタ上で、１０分間の走行後に、インチで
のビローイング率×１００００を、５より大きくするこ
となく走行できる。
【００４６】さらに、約１５〜約２４ ｌｂ／１３００
ｆｔ2 （６. ８〜１０. ９ｋｇ／１２１ｍ2 ）の基本重
量を有する、８．５×１１インチ（２１．６ｃｍ×２８
ｃｍ）のリプログラフィーカット紙のシートへと作り上
げることができる本発明に従う好ましい紙は、高速レー
ザープリンタまたは複写機上で走行できる。紙が少なく
とも約１．５ ｌｂ／トン（０．６８ｋｇ／０. ９メー
トル法トン）、好ましくは少なくとも約２. ２ ｌｂ／
トン（１ｋｇ／０. ９メートル法トン）の添加率でサイ
ズされているとき、この紙はＩＢＭモデル３８２５高速
複写機上で１００００中５以下の率、好ましくは１００
００中１以下の率の、誤供給または閉塞を起こすことな
く走行できる。比較して、標準のＡＫＤでサイズされた
紙はＩＢＭ３８２５高速複写機上で非常に高い率の二重
供給を有する（１４２５０シート中１４の二重供給）。
慣用の複写機操作において１００００中１０の二重供給
は受容できない。機械製造業者は１００００シートにつ
いて１の二重供給は受容できないとみなす。
【００４７】約１５〜約２４ ｌｂ／１３００ｍ2
（６．８〜１０. ９ｋｇ／１２１ｍ2 ）の基本重量を有
する連続フォームボンド紙のロールの形態にある本発明
の紙は、連続フォームプレス上において約１３００〜約
２０００フィート（３９０ｍ〜６００ｍ）／分のプレス
速度で標準のミシン目入り連続フォームへ加工できる。
約１５〜約２４ ｌｂ／１３００ｆｔ2 （６. ８〜１
０. ９ｋｇ／１２１ｍ2 ）の基本重量を有しそして少な
くとも約２. ２ ｌｂ／トン（１ｋｇ／０. ９メートル
法トン）の添加率でサイズされている連続フォームボン
ド紙のロールの形態にある本発明に従う好ましい紙は、
ハミルトン−スティーブンス連続フォームプレス上にお
いて少なくとも約１７７５フィート（５４１ｍ）／分、
好ましくは少なくとも約１９００フィート（５７９ｍ）
／分のプレス速度で、標準のミシン目入り連続フォーム
へ加工できる。
【００４８】本発明の紙はまた、約１５〜約２４ ｌｂ
／１３００ｆｔ2 （６．８〜１０.９ｋｇ／１２１ｍ
2 ）の基本重量を有しそして少なくとも約２. ２ ｌｂ
／トン（１ｋｇ／０. ９メートル法トン）の添加率でサ
イズされている封筒紙のロールへと作り上げることがで
きる。この紙は、ウィンクラーアンドデュネビーＣＨ封
筒折りたたみ機上において毎分少なくとも約９００の封
筒、好ましくは少なくとも毎分約１０００の封筒に加工
できる。
【００４９】本発明の紙は、高速ＩＢＭ３８２５シート
供給複写機上において１００００あたり１未満の二重供
給または閉塞で、少なくとも約５８シート／分の速度で
走行できる。
【００５０】本発明の紙は、高速連続フォームレーザプ
リンタ上で、約１０分間の走行時間の後に、同じ基本重
量を有しかつステアリン酸及びパルミチン酸の混合物か
ら造られたＡＫＤサイズ剤で同水準でサイズされた連続
フォームボンド紙のロールを同じプリンタ上で走行した
ときに製造されるものよりも少なくとも約１０％少ない
（好ましくは約２０％少ない）ビローイングの率で走行
することができる。
【００５１】本発明の紙は、高速ＩＢＭ３８２５シート
供給複写機上で、同じ基本重量を有しかつステアリン酸
及びパルミチン酸の混合物から造られたＡＫＤサイズ剤
で同水準にサイズされた紙のシートを同じ複写機上で走
行したときに生じる二重供給または閉塞の数より少なく
とも約５０％少ない（好ましくは約７０％少ない）二重
供給または閉塞で、約５８シート／分の速度で走行でき
る。
【００５２】本発明の紙は、連続フォームプレス上で、
同じ基本重量を有しかつステアリン酸及びパルミチン酸
の混合物から造られたＡＫＤサイズで同水準でサイズさ
れた紙よりも少なくとも３％高い（好ましくは少なくと
も５％高い）プレス速度で標準のミシン目入り連続フォ
ームに加工されることができる。
【００５３】本発明の紙はまたウィンクラーアンドデュ
ネビーＣＨ封筒折りたたみ機上において、同じ基本重量
を有しかつステアリン酸及びパルミチン酸の混合物から
造られたＡＫＤサイズ剤で同水準でサイズされた同じ封
筒折りたたみ機上において加工できる紙よりも毎分少な
くとも３％より多い封筒へと加工できる、一定の基本重
量及び一定レベルでサイズされた封筒紙のロールへと作
り上げることができる。
【００５４】以下の実施例において、全ての百分率及び
比は他に示さない限りモルによる。
【００５５】
【実施例１】ＩＢＭ３８００上での評価のための紙はパ
イロット抄紙機上で製造した。
【００５６】典型的なフォームボンド製紙素材を造るた
めに、パルプ完成紙料（３部の南部硬木（ｓｏｕｔｈｅ
ｒｎ ｈａｒｄｗｏｏｄ）クラフトパルプ及び１部の南
部軟木（ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｓｏｆｔｗｏｏｄ）クラフ
トパルプ）を、ダブルディスクリファイナーを使用して
４２５ｍｌのカナダ標準ろ水度（Ｃ．Ｓ．Ｆ）に精製し
た。充填剤（１０％中等粒度沈降炭酸カルシウム）のパ
ルプ完成紙料への添加の前に、ｐＨ（７．８〜８．
０）、アルカリ度（１５０〜２００ ppm）、及び硬度
（１００ ppm）を適当な量のＮａＨＣＯ3 、ＮａＯＨ、
及びＣａＣｌ2 を使用して調整した。
【００５７】２−オキセタノンサイズ剤は商業的なアル
キルケテンダイマーを製造するために慣用的に使用され
ている方法によって製造した。すなわち、飽和及び不飽
和脂肪酸の混合物からの酸塩化物を慣用の塩素化剤（３
塩化リン）を使用して形成し、そして酸塩化物を適切な
塩基（トリエチルアミン）の存在下に脱塩化水素した。
不飽和脂肪酸供給原料はＥｍｅｒｓｏｌ ２２１（オハ
イオ州シンシナティのヘンケル−エメリより入手でき
る）であり、飽和脂肪酸供給原料はＥｍｅｒｙ１３５
（これもヘンケル−エメリより入手できる）であった。
Ｅｍｅｒｓｏｌ ２２１は、７３％のオレイン酸、８％
のリノール酸、６％のパルミトレイン酸、３％のミリス
トオレイン酸、１％のリノレン酸及び９％の飽和脂肪酸
（重量％）の混合物である。Ｅｍｅｒｙ １３５は５０
％のパルミチン酸、４５．５％のステアリン酸、２．５
％のミリスチン酸、及び２％の他の脂肪酸（重量％）の
混合物である。
【００５８】２−オキセタノンサイズ剤のエマルジョン
は米国特許４，３１７，７５６の開示に従って、特にこ
の特許の実施例５を参照して製造した。
【００５９】次の添加順序を使用した。第４アミン置換
カチオン性スターチ（０. ７５％）を第２ミキサーにお
いて加えた。２−オキセタノンサイズ剤エマルジョンを
第３ミキサーにおいて加えた。２−オキセタノン化合物
の混合物は室温において主として液体であった。ミョウ
バン（０. ２％）をファンポンプの入口側で加えた。Ｒ
ｅｔｅｎ（登録商標）２３５歩留まり向上剤（０. ０２
５％）（デラウエア州ウイルミントンのハーキュリーズ
インコーポレーテッドから入手できる）をファンポンプ
の後に加えた。ヘッドボックス及び白水トレーでの素材
の温度を１１０°F （４３．３℃）に制御した。
【００６０】ウェットプレスを４０ p.s.i.ゲージにセ
ットした。サイズプレスにおいて１〜２％水分及びリー
ルにおける４〜６％水分を与えるドライヤー分布を使用
した（７７ f.p.m.（フィート／分）。ほぼ３５ ｌｂ
／トンの酸化されたコーンスターチ及び１ ｌｂ／トン
のＮａＣｌをサイズプレスにおいて加えた（１３０°F
（５４. ４℃），ｐＨ８）。カレンダー圧力及びリール
水分をリールでの１５０フロー単位のシェフィールド平
滑度を得るために調節した（カラム＃２、フェルト面
上）。
【００６１】それぞれの製紙条件からの３５ミニットロ
ール（ｍｉｎｕｔｅ ｒｏｌｌ）の紙（すなわち３５分
間、紙を集めることによってロールがつくられた）を集
め、そして商業的なフォームプレス上で２箱の標準の
８．５" ×１１" のフォームに加工した。また、試料
を、それぞれの３５ミニットロールの前後に自然老化
（ｎａｔｕｒａｌ ａｇｅｄ）サイズ試験、基本重量
（４６ ｌｂ／３０００ｆｔ2）、及び平滑度試験のた
めに集めた。
【００６２】加工した紙を評価の前に少なくとも１日
間、プリンター室において平衡させた。それぞれの箱の
紙をＩＢＭ３８００上で１０〜１４分間（２２０フィー
ト／分）評価した。全ての試料は二重反復で評価した。
標準の酸性上級紙をそれぞれの評価の間に少なくとも２
分間走行して、初期機械状態を回復した。試験結果の概
要を表１に示す。表において、Ｅ−２２１はＥＭＥＲＳ
ＯＬ ２２１、そしてＥ−１３５はＥＭＥＲＹ １３５
である。
【００６３】
【表１】
【００６４】ＩＢＭ３８００上の２つの定義されたロー
ル間のインチでのビローイング高さ及びビローイングが
起こる速度（１秒あたりのビローイングのインチでの増
加）をそれぞれのサイズ組成物の有効性を測定するため
に使用した。シートがより速くそしてより高くビローイ
ングする程、加工性能は悪い。飽和及び不飽和脂肪酸の
混合物から製造された２−オキセタノンサイズ剤は、飽
和脂肪酸から製造されたアルキルケテンダイマーよりも
はるかに良好な紙取扱い性能を与えた。飽和及び不飽和
脂肪酸の混合物から製造された２−オキセタノンサイズ
剤は、特に最も高いサイズ剤添加レベルにおいて、不飽
和脂肪酸から製造されたアルキルケテンダイマーと同じ
かまたはそれより良好な紙取扱い性能を与えた。
【００６５】
【実施例２】飽和及び不飽和脂肪酸供給原料の混合物か
ら製造された２−オキセタノンサイズ剤のサイジング効
率を第２パイロット抄紙機による評価において決定し
た。ＨＳＴのサイジングをサイジング効率を測定するた
めに使用した。ハーキュリーズサイズテスト（ＨＳＴ）
はサイジングの程度を測定するための工業における標準
試験である。この方法は、浸透剤として水性染料溶液を
使用することによってそれがシートの間を通って移動す
るので、液の前端の光学的検出を可能にする。本装置
は、浸透剤と接触していないシート表面の反射率が、前
以て決定されたそのオリジナルの百分率の反射率に低下
するために必要とされる時間を決定する。他に注記しな
い限り、報告するすべてのＨＳＴ試験データはナフトー
ルグリーンＢ染料と混合された１％ギ酸インキの８０％
反射への秒数を測定する。ギ酸インキの使用は中性イン
キよりもさらに厳しい試験であり、そしてより速い試験
時間を与える傾向がある。高いＨＳＴ値は低い値よりも
良好である。望まれるサイジングの量は作られる紙の種
類及びそれを作るのに使用される系に依存する。
【００６６】表２に示すように、飽和脂肪酸供給原料
（Ｅｍｅｒｙ １３５：パルミチン酸とステアリン酸と
の混合物）及び不飽和脂肪酸供給原料（Ｅｍｅｒｓｏｌ
２２１）の混合物から製造した２種類の２−オキセタ
ノンサイズ剤を、不飽和脂肪酸供給原料から製造した２
−オキセタノンサイズ剤に対するサイジング効率につい
て評価した。評価した混合脂肪酸供給原料は、２０％飽
和脂肪酸供給原料、８０％不飽和脂肪酸供給原料、及び
５０％飽和脂肪酸供給原料、５０％不飽和脂肪酸供給原
料である。２−オキセタノンサイズ剤及びそのエマルジ
ョンを実施例１に記述したように製造した。
【００６７】サイジング効率試験のための紙を小さなパ
イロット抄紙機上で製造した。典型的な上級製紙素材を
つくるために、パルプ完成紙料（３部の硬木クラフトパ
ルプと１部の軟木クラフトパルプ）をダブルディスクリ
ファイナーを使用して４２５ｍｌのカナダ標準ろ水度
（Ｃ．Ｓ．Ｆ）に精製した。充填剤（２０％中等粒度沈
降炭酸カルシウム）のパルプ完成紙料への添加の前に、
製紙素材のｐＨ（７．８〜８．０）、アルカリ度（１５
０〜２００ p.p.m.）、及び硬度（１００ p.p.m.）を適
当な量のＮａＨＣＯ3 、ＮａＯＨ、及びＣａＣｌ2 を使
用して調整した。
【００６８】次の添加順序を使用した。２−オキセタノ
ンサイズ剤をカチオン性スターチ（０. ４％）と組合
せ、そしてスタッフボックスの後に抄紙機に加え、続い
て充填剤（２０％）、ミョウバン（０. １％）及び高分
子量アニオン性ポリアクリルアミド歩留まり向上剤
（０. ０１％）を別々に加えた。白水トレーでの素材の
温度を４３℃に制御した。リールにおいて５〜６％水分
を与えるドライヤー分布を使用した（３．０ｍ／分の抄
紙機速度）。この方法で製造した紙の機械上及び自然老
化サイジング試験の結果を表２に示す。
【００６９】明らかに、飽和脂肪酸の、完全に不飽和脂
肪酸供給原料への添加は高められたサイジング効率を有
する２−オキセタノンサイズ剤を与える。ＩＢＭ３８８
試験の結果に基づき、このサイジング効率の増加は良好
またはより良好な紙操作性能において得られた。
【００７０】
【表２】
【００７１】実施例１及び２のデータから、本発明は、
主として不飽和脂肪酸から製造された比較のためのサイ
ズ剤と同等かまたはそれより良好な走行性及びより高い
サイジング効率（同じレベルの添加におけるより大きい
ＨＳＴサイジング）を与えることが分かる。さらに、実
施例１のデータは本発明が主として不飽和脂肪酸からつ
くられた比較のためのサイズ剤よりも、良好な加工性能
を与えることを示す。結果として、本発明はサイジング
効率と加工性能の最良のバランスを与える。
【００７２】
【実施例３】本実施例は不飽和脂肪酸と１６重量％〜６
０重量％で変化する飽和脂肪酸を含む脂肪酸源との混合
物からつくった２−オキセタノンサイズ剤の製造を示
す。
【００７３】２−オキセタノンサイズ剤を商業的なアル
キルケテンダイマーを製造するために常用される方法に
よって製造した。すなわち、飽和脂肪酸の混合物から酸
塩化物を慣用の塩素化剤（３塩化リン）を使用して製造
し、そして酸塩化物を適切な塩基（トリエチルアミン）
の存在下に脱塩化水素した。不飽和脂肪酸供給原料はハ
ーキュリーズインコーポレーテッドから入手できるＰａ
ｍａｋ（登録商標）１３１であり、そして飽和脂肪酸を
含む脂肪酸源はハーキュリーズインコーポレーテッドか
ら入手できるＰａｍｏｌｙｎ（登録商標）サチュレーツ
であった。Ｐａｍｏｌｙｎサチュレーツは、平均２５重
量％の飽和脂肪酸（主としてステアリン酸）及び７５重
量％の不飽和脂肪酸（典型的に４２重量％のオレイン酸
及び３３重量％のリノール酸）を含む。Ｐａｍｏｌｙｎ
サチュレーツとＰａｍａｋ１３１とを混合することによ
って、得られるブレンドが１０重量％の飽和脂肪酸を含
むように、２−オキセタノン対照サイズ剤を製造した。
他の２−オキセタノンサイズ剤はＰａｍｏｌｙｎサチュ
レーツから製造した。２つの対照２−オキセタノンサイ
ズ剤を製造したが、１つはＥｍｅｒｓｏｌ ２２１、他
はＰａｍａｋ１３１を使用して製造した。
【００７４】２−オキセタノンサイズ剤エマルジョンは
米国特許４，３１７，７５６（参照によって本明細書に
組み込まれる）の開示に従って、特にこの特許の実施例
５を参照して製造し、そして試料を内部サイズ物として
評価した。
【００７５】実験室の試験はＰａｍｙｌｏｎサチュレー
トそれ自身から製造した２−オキセタノンサイズ剤が最
良のサイジング性能を与えることを示した。Ｐ−１３１
及びＰａｍｙｌｏｎサチュレーツのブレンドは他の対照
試料に匹敵するサイジングを有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・シー・ガスト アメリカ合衆国デラウェア州19707，ホッ ケシン，チャーター・オークス，キング ズ・グラント・ロード 10 (72)発明者 ジャン−ジャン・ツァン アメリカ合衆国デラウェア州19807，ウィ ルミントン，フォックス・ヒル・レーン 22

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 約１０〜８５モル％の飽和脂肪酸及び９
    ０〜１５モル％の不飽和脂肪酸を含む脂肪酸混合物の反
    応生成物である２−オキセタノン化合物の混合物を含ん
    で成る、３５℃において固体でないサイズ組成物。
  2. 【請求項２】 （ａ）主として不飽和脂肪酸から成る供
    給原料、及び（ｂ）主として飽和脂肪酸から成る供給原
    料から成る反応混合物の反応生成物である２−オキセタ
    ノン化合物の混合物を含んで成る、請求項１に記載のサ
    イズ組成物。
  3. 【請求項３】 不飽和及び飽和脂肪酸を与えること、並
    びにそれらを反応させて２−オキセタノンサイズ剤を形
    成することを含んで成る、請求項１に記載の２−オキセ
    タノンサイズ剤の製造方法。
  4. 【請求項４】 （ａ）主として不飽和脂肪酸から成る少
    なくとも１種の供給原料、（ｂ）主として飽和脂肪酸か
    ら成る少なくとも１種の供給原料を与えること、及びそ
    れらを反応させて、３５℃で固体ではない２−オキセタ
    ノンサイズ組成物を形成することを含んで成る、請求項
    ２に記載の２−オキセタノンサイズ剤の製造方法。
  5. 【請求項５】 脂肪酸が約２０〜６０モル％の飽和脂肪
    酸及び約８０〜４０モル％の不飽和脂肪酸から成る、請
    求項１〜４のいずれかに記載の組成物または方法。
  6. 【請求項６】 脂肪酸が約３０〜５５モル％の飽和脂肪
    酸及び約７０〜４５モル％の不飽和脂肪酸から成る、請
    求項５に記載の組成物または方法。
  7. 【請求項７】 組成物が２５℃で液体である、請求項１
    〜６のいずれかに記載の組成物または方法。
  8. 【請求項８】 組成物が２０℃で液体である、請求項７
    に記載の組成物または方法。
  9. 【請求項９】 脂肪酸が、６〜２６個の炭素原子を有す
    るモノカルボン酸またはモノカルボン酸ハライドであ
    る、請求項１〜８のいずれかに記載の組成物または方
    法。
  10. 【請求項１０】 脂肪酸が、１６〜１８個の炭素原子を
    有するモノカルボン酸またはモノカルボン酸ハライドで
    ある、請求項９に記載の組成物または方法。
  11. 【請求項１１】 飽和脂肪酸が、ステアリン酸、イソス
    テアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マーガリン
    酸、ペンタデカン酸、デカン酸（カプリン酸）、ウンデ
    カン酸、ドデカン酸（ラウリン酸）、トリデカン酸、ノ
    ナデカン酸、アラキジン酸及びベヘニン酸並びにこれら
    の酸塩化物、並びにこれらの混合物より成る群から選択
    され、不飽和脂肪酸が、オレイン酸、リノール酸、ドデ
    セン酸、テトラデセン酸（ミリストオレイン酸）、ヘキ
    サデセン酸（パルミトレイン酸）、オクタデカジエン酸
    （リノールエライジン酸）、オクタデカトリエン酸（リ
    ノレン酸）、エイコセン酸（ガドレイン酸）、エイコサ
    テトラエン酸（アラキドン酸）、ドコセン酸（エルシン
    酸）、ドコセン酸（ブラシジン酸）及びドコサペンタエ
    ン酸（いわし酸）並びに酸塩化物、並びにこれらの混合
    物より成る群から選択される、請求項１〜８のいずれか
    に記載の組成物または方法。
  12. 【請求項１２】 飽和脂肪酸供給原料が、少なくとも８
    ０モル％の飽和脂肪酸を含み、そして不飽和脂肪酸供給
    原料が少なくとも７０モル％の不飽和脂肪酸を含む、請
    求項１〜１１のいずれかに記載の組成物または方法。
  13. 【請求項１３】 飽和脂肪酸供給原料が、少なくとも約
    ９５モル％の飽和脂肪酸を含み、そして不飽和脂肪酸供
    給原料が少なくとも約９０モル％の不飽和脂肪酸を含
    む、請求項１〜１１のいずれかに記載の組成物または方
    法。
  14. 【請求項１４】 不飽和脂肪酸供給原料の飽和脂肪酸供
    給原料に対するモル比が約１：１〜４：１である、請求
    項１〜１３のいずれかに記載の組成物または方法。
  15. 【請求項１５】 反応混合物がさらに（ｃ）６〜４４個
    の炭素原子を有するアルキルジカルボン酸を含む、請求
    項１〜１４のいずれかに記載の組成物または方法。
  16. 【請求項１６】 ジカルボン酸が８〜３６個の炭素原子
    を有する、請求項１５に記載の組成物または方法。
  17. 【請求項１７】 ジカルボン酸が９〜１０個の炭素原子
    を有する、請求項１５に記載の組成物または方法。
  18. 【請求項１８】 ２−オキセタノン化合物が２−オキセ
    タノンダイマーである、請求項１〜１４のいずれかに記
    載の組成物また方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１〜１８のいずれかに記載のサ
    イズ組成物１〜６０重量％及び水を含んで成る、水性エ
    マルジョン。
  20. 【請求項２０】 アルカリ性条件下で製造され、かつ請
    求項１〜１９のいずれかに記載のサイズ組成物または水
    性エマルジョンでサイズされた紙。
  21. 【請求項２１】 紙がさらにアルカリ金属の水溶性無機
    塩を含む、請求項２０に記載の紙。
  22. 【請求項２２】 高速加工またはリプログラフィー操作
    において請求項２０または２１に記載の紙を使用する方
    法。
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