(57)【要約】  製紙過程において水性媒体中に分散された１つ以上の有機物質の付着を向上した感度でモニタリングする方法であって、非膨張性エポキシ樹脂またはシリコン含有ポリマーを含有する層で被覆されている水性媒体と接触する上側と、水性媒体から隔離されている第２の底面とを有する水晶発振子微量天秤への、水性媒体からの有機物質の付着率を測定することを含む方法が開示される。加えて、製紙過程において有機物質の付着を減少させる抑制剤の効果を測定する方法もまた開示される。
2013542339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙過程において少なくとも１つの有機物質の付着率をモニタリングする方法であって、前記少なくとも１つの有機物質が水性媒体に分散し、前記モニタリングが増加された感度を有し、
前記水性媒体から、上面および底面を有する水晶発振子微量天秤への前記少なくとも１つの有機物質の付着率を測定することを含み、
前記上面が前記水性媒体と接触し、そして被覆材料で被覆されており、前記被覆材料が１平方センチメートルあたり約３４〜約４９ダインの範囲の表面エネルギーを有し、
前記底面が前記水性媒体から隔離されている、
方法。
【請求項２】
前記製紙過程が再生パルプ及び／または損紙を伴う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記有機物質が、疎水性有機物質、粘着物、粘着性物質、ホワイトピッチ、製紙過程における合成汚染物質、木材ピッチ、製紙過程における天然汚染物質、またはこれらの組み合わせである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記粘着物が微細粘着物である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記微細粘着物がおよそ０．１０〜０．１５ｍｍを超えない、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記粘着物および粘着性物質が、接着剤、被覆結合剤、スチレンブタジエンゴム、エチレン酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリブタジエン、ワックス、アルキド樹脂、アクリル酸ポリオール、およびサイジング薬品からなる群より選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記水晶発振子微量天秤の前記上面が、白金；チタン；銀；金；鉛；カドミウム；注入イオンを有するまたは有さないダイアモンド状薄膜電極；チタン、ニオブ、およびタンタルのケイ化物；鉛セレン合金；水銀アマルガム；ならびにシリコーンからなる群より選択される１つ以上の導電材料から作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記被覆材料が、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、アルキドエナメル、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリルポリマー、メラミン、ビニル樹脂、ナイロン、およびカプロンからなる群より選択される材料のうちの１つ以上から作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記モニタリングが、製紙過程における、パルプ処理、再利用、リファイナー、リパルパー、漂白チェスト、脱インク段階、水ループ、抄紙機またはティッシュマシンのヘッドボックス、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される場所で発生する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記水性媒体がパルプスラリーである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
製紙過程において少なくとも１つの有機物質の付着率を減少させる抑制剤の効果を測定する方法であって、
ａ．少なくとも１つの有機物質をモニタリングすることであって、前記少なくとも１つの有機物質は、水性媒体に分散されており、前記モニタリングは、前記水性媒体から水晶発振子微量天秤への前記少なくとも１つの有機物質の付着率を測定することを含み、前記水晶発振子微量天秤は、上面および底面を有することと、
ｂ．抑制剤を添加することと、
ｃ．前記水性媒体から前記水晶発振子微量天秤の被覆面への前記少なくとも１つの有機物質の付着率を再測定することと、
を含み、
前記上面が、前記水性媒体と接触し、そして被覆材料で被覆されており、前記被覆材料が、非膨張性エポキシ樹脂またはシリコーン含有ポリマーを含有し、
前記底面が、前記水性媒体から隔離されており、
前記抑制剤が、前記水性媒体からの前記有機物質の付着を減少させる、
方法。
【請求項１２】
模擬製紙過程において少なくとも１つの有機物質の付着率を減少させる抑制剤の効果を測定する方法であって、
ａ．少なくとも１つの有機物質をモニタリングすることであって、前記少なくとも１つの有機物質は、模擬製紙過程において水性媒体に分散されており、前記モニタリングは、前記水性媒体から水晶発振子微量天秤への前記少なくとも１つの有機物質の付着率を測定することを含み、前記水晶発振子微量天秤は、上面および底面を有することと、
ｂ．抑制剤を添加することと、
ｃ．前記水性媒体から前記水晶発振子微量天秤の被覆面への前記少なくとも１つの有機物質の付着率を再測定することと、
を含み、
前記上面が、前記水性媒体と接触し、そして被覆材料で被覆されており、前記被覆材料が、非膨張性エポキシ樹脂またはシリコーン含有ポリマーを含有し、
前記底面が、前記水性媒体から隔離されており、
前記抑制剤が、前記水性媒体からの前記有機物質の付着を減少させる、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権情報
これは、米国特許出願第１１／８４６，９２０号、２００７年８月２９日出願の一部継続出願である。
技術分野
本発明は製紙の分野である。具体的には、本発明は、製紙過程における有機物付着形成をモニタリングする分野である。
【背景技術】
【０００２】
ピッチ、粘着物（ｓｔｉｃｋｉｅｓ）、および粘着性物質（ｔａｃｋｉｅｓ）のような有機物質は、これらの物質が製紙過程で遊離したときに製紙完成紙料の望ましくない成分にも、また摩砕設備にとって厄介なこと、例えばこれらの物質が機械部品に付着したときに機械部品の正常な稼働を妨げるものにもなり得るので、製紙過程において主要な障害物である。ホワイトピッチは、再生繊維（混合オフィス古紙（ｍｉｘｅｄ  ｏｆｆｉｃｅ  ｗａｓｔｅ）、使い古しの段ボール箱、古新聞）および被覆損紙を使用する紙およびティッシュの製造において特定の障害物である。紙等級において、これらの非極性の粘着性汚染物質は、再パルプ化の処理の際に遊離したとき、製紙完成紙料の望ましくない成分にも、摩砕設備、例えばティッシュマシンのワイヤへの厄介な付着物にもなり得る。
【０００３】
粘着物および粘着性物質は、正確な定義を有さない有機物質であり、これらは、抄紙機／ティッシュマシンの覆い、シリンダーおよび／またはロールに付着する、パルプおよび処理水系に含有される粘着性の物質である。これらは化学構造が異なり、天然木材ピッチは、脂肪酸、脂肪エステル、およびロジン酸からなるが、合成添加剤（接着剤、塗布結合剤、印刷インク）由来の粘着物およびホワイトピッチは、スチレンブタジエンゴム、酢酸ビニルエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリブタジエン、ワックス、アルキド樹脂、アクリル酸ポリオールなどを含有する。しかし、これらは全て金属表面に対して強い親和性を有さない疎水性物質であり、これが、従来の水晶発振子微量天秤（ＱＣＭ）を使用したそのような微粒子（微細粘着物（ｍｉｃｒｏ  ｓｔｉｃｋｉｅｓ）は、０．１０〜０．１５ｍｍスクリーニングスロットを通過できるものである）のモニタリングで問題を生じさせる。
【０００４】
米国特許出願公報第２００６／０２８１１９１号（Ｄｕｇｇｉｒａｌａら、Ｎａｌｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙに譲渡）は、有機付着物のモニタリングにおける水晶発振子微量天秤（ＱＣＭ）の使用を開示する。開示された方法は、普遍的ではなく、高度に疎水性の微細粘着物の特定の場合に使用することができず、それはこれらが金属表面に蓄積しないからである。
【０００５】
Ｔｓｕｊｉら（２００６年）による公報は、ＱＣＭ−Ｄ（散逸モニタリングを用いる水晶発振子微量天秤）技術を使用して脱インク過程において微細粘着物を測定する新たな方法を主張する。試料が、脱インク摩砕機における白濁水の浮選セルの入口および出口から取られた。白濁水における溶解したコロイド物質（ＤＣＳ）の、表面（親水性Ａｕおよび疎水性ポリスチレン）に対する吸着挙動がモニターされた。しかし、公開された結果は、センサーの極めて不十分な反応を実証しており、技術が特許出願で提案した時に観察されたものよりも数桁低い。Ｔｓｕｊｉらは、観察された変化が微細粘着物により引き起こされたものかを示していない。
【０００６】
水晶発振子微量天秤センサーの表面への有機物質の付着は、知られている。しかし、疎水性有機物質に対する標準的な表面の低い親和性に起因して、付着率は通常低い。
【０００７】
ＱＣＭ表面を被覆して付着率に影響を与えることは、一般に知られている概念である。更に、エポキシ樹脂を含むポリマー被覆組成物（本特許出願の好ましい被覆）が記載されているが、異なる目的である。しかし、ＱＣＭを使用する粘着物のモニタリングのために増感被覆を効果的に提供する、本明細書で開発された被覆の特別の方法、ならびに特別に設計されたポリマーおよびポリマーの部類の用途が、ここで確認される。
【０００８】
加えて、パルプスラリーの疎水性物質（バージンパルプのピッチ、再生完成紙料の粘着物）は、比較的低い表面エネルギーを有することが知られており、粘着物では、３０〜４５ダイン／ｃｍ２の範囲であり、例えば感圧接着剤（ＰＳＡ）の粘着力は表面エネルギーに依存している。表面エネルギーは、表面が作り出されたときに生じる分子間結合の分裂を定量化する。表面エネルギーは、嵩と比較した材料の表面における過剰エネルギーとして定義することができる。
【０００９】
したがって、有機物質の付着をモニタリングする有効な向上した方法が望ましい。更に、製紙過程において有機物質の付着を防止／低減する抑制剤の効果をモニタリングする方法も望ましい。更には、ＱＣＭ技術を使用して脱インク過程において微細粘着物を測定する方法が、最終的に望ましい。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、液体またはスラリーから疎水性物質の付着をモニタリングする方法であって、被覆水晶発振子微量天秤への付着率を測定することを含む方法を提供する。
【００１１】
本発明は、更に、水晶発振子微量天秤への水性媒体に分散された有機物質の付着をモニタリングする方法を提供する。水晶発振子微量天秤は、特定の範囲の表面エネルギーを有する材料を含有する層で被覆された、水性媒体と接触する上面を有する。水晶発振子微量天秤は、水性媒体から隔離された底面も有する。
【００１２】
本発明は、製紙過程における粘着物および関連する疎水性付着物制御処理の評価方法も提供する。モニタリングは、水性媒体から水晶発振子微量天秤への少なくとも１つの有機物質の付着率を測定する工程、水性媒体からの少なくとも１つの有機物質の付着を減少させる抑制剤を添加する工程、水性媒体から水晶発振子微量天秤の被覆面への少なくとも１つの有機物質の付着率を再測定する工程を含む。水晶発振子微量天秤は、水性媒体と接触する上面を有し、上面は、非膨張性エポキシ樹脂またはシリコーン含有ポリマーを含有する層で被覆されている。結晶石英（ｃｒｙｓｔａｌ  ｑｕａｒｔｚ）発振子微量天秤は、水性媒体から隔離された底面も有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の利益および利点は、以下の詳細な記載および添付の図面を検討した後、当業者により容易に明らかになる。
【図１】実施例１に関するグラフである。
【図２】実施例１に関するグラフである。
【図３】実施例１に関するグラフである。
【図４】実施例１に関するグラフである。
【図５】実施例１に関するグラフである。
【図６】実施例２に関するグラフである。
【図７】実施例３に関するグラフである。
【図８】実施例３に関するグラフである。
【図９】実施例３に関するグラフである。
【図１０】実施例３に関するグラフである。
【図１１】実施例４および比較の目的で実施例６に関するグラフである。
【図１２】実施例５に関するグラフである。
【図１３】実施例６に関するグラフである。
【図１４】実施例７に関するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ａ．定義
「製紙過程」は、パルプから任意の種類の紙製品（例えば、紙、ティッシュ、板紙など）を作製する方法であって、水性セルロース製紙完成紙料を形成すること、完成紙料を水切りしてシートを形成することおよびシートを乾燥することを含む方法を意味する。製紙完成紙料を形成する工程、水切りする工程および乾燥する工程は、当業者に一般に既知である任意の従来の方法により実施することができる。製紙過程は、パルプ化工程、すなわち木材原材料からパルプを作製することおよび漂白工程、すなわち白色度改善ためのパルプの化学処理を含むこともできる。
「ＱＣＭ］は、水晶発振子微量天秤を意味する。
「ＤＲＭ」は、Ｓｈｅｖｃｈｅｎｋｏ，Ｓｅｒｇｅｙ  Ｍ．；Ｌｕ，Ｙｕ−Ｍｅｉ；Ｍｕｒｃｉａ，Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｊ．；Ｒｉｃｅ，Ｌａｕｒａ  Ｅ．；Ｍｉｔｃｈｅｌｌ，Ｃａｒｌ；Ｎｏｖｅｌ  ｃｏｎｃｅｐｔｓ  ｆｏｒ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｄｅｐｏｓｉｔｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｐｕｌｐ  ａｎｄ  ｐａｐｅｒ  ｍｉｌｌｓ；Ｐｒｏｃ．６４ｔｈ  Ａｐｐｉｔａ  Ａｎｎｕａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ（２０１０），２６７−２７２およびＳｈｅｖｃｈｅｎｋｏ，Ｓｅｒｇｅｙ  Ｍ．；Ｄｕｇｇｉｒａｌａ，Ｐｒａｓａｄ  Ｙ．；Ｄｅｐｏｓｉｔ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｂｌｅａｃｈ  ｐｌａｎｔ；ＩＰＰＴＡ  Ｊｏｕｒｎａｌ（２０１０），２２（１），１３５−１４０に記載されている付着率モニター（Ｎａｌｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ）を意味する。ＤＲＭは、ＱＣＭを含有する。両文書は共に参照により本明細書に組み込まれる。
「ＳＲＭ」は、スケールレートモニター（ｓｃａｌｅ  ｒａｔｅ  ｍｏｎｉｔｏｒ）である。米国特許第６，３７５，８２９号および米国特許第６，９４２，７８２号は、Ｎａｌｃｏのスケールレートモニターを記載し、参照により本明細書に組み込まれる。ＳＲＭは、ＱＣＭを含有する。
「ＲＱＣＭ」は、研究用の水晶発振子微量天秤を意味し、Ｍａｘｔｅｋ，Ｉｎｃ．，Ｃｙｐｒｅｓｓ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから市販されている。
【００１５】
ｂ．好ましい実施形態
ＱＣＭは製紙の分野において知られている。ＤＲＭ、ＳＲＭおよびＲＯＣＭは、ＱＣＭを使用する機器の種類の例である。１つの実施形態において、水晶発振子微量天秤の上面は、白金；チタン；銀；金；鉛；カドミウム；注入イオンを有する、または有さないダイアモンド状薄膜電極；チタン、ニオブおよびタンタルのケイ化物；鉛セレン合金；水銀アマルガム；およびシリコーンからなる群より選択される１つ以上の伝導性材料から作製される。
【００１６】
非膨張性エポキシ樹脂またはシリコーン含有ポリマーを含有する層で水晶発振子微量天秤の上面を被覆することは、水晶発振子微量天秤の表面への有機付着物の接着を促進する。
【００１７】
水晶発振子微量天秤に塗布される非膨張性エポキシ樹脂は、水性環境、例えば製紙過程の水性媒体において実質的に膨張しない特徴を有する。当業者は、樹脂が非膨張性であるかを必要以上に実験を行うことなく決定することができる。
【００１８】
センサーおよび標的物質の表面の相互接着は、ＱＣＭモニタリングにとって重要である。再生完成紙料における粘着物のようなパルプスラリーの疎水性物質は、高度に疎水性であり、低い表面エネルギーを有し、したがって非常に疎水性で低表面エネルギーの表面を収集のために使用しなければならないことが一般的に考えられる。この概念は、大型粘着物（ｍａｃｒｏｓｔｉｃｋｉｅｓ）の幾つかの従来のクーポン法（ｃｏｕｐｏｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ）およびＴｓｕｊｉらにより使用された方法の背後にあるものである。事実、そのような物質は金属表面に対して非常に低い親和性を有する。しかし、ＱＣＭ被覆にとってより良好な材料選択は、最も疎水性のものではなく、ピッチおよび粘着物自体の表面エネルギーと類似した中間の疎水性を有する材料である。ＱＣＭ被覆にとってより良好な材料は、３４〜４９ダイン／ｃｍ2の範囲の表面エネルギーを有する。
【００１９】
１つの実施形態において、樹脂は、クレゾール−ノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノールＦ（４，４’−、２，４’−もしくは２，２’−ジヒドロキしジフェニルメタンまたはこれらの混合物）エポキシ樹脂、多核フェノール−グリシジルエーテル誘導樹脂、テトラグリシジルメチレンジアニリン誘導樹脂、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール誘導樹脂、トリアジン誘導樹脂、およびヒダントインエポキシ樹脂からなる群より選択される。
【００２０】
別の実施形態において、樹脂は、エピクロロヒドリン、ならびに４，４’−ジヒドロキシ−２，２−ジフェニルプロパン（ビスフェノールＡ；２，４’−および／または２，２’−異性体も含有し得る）から誘導される。
【００２１】
別の実施形態において、樹脂は、芳香族主鎖、脂肪族主鎖、脂環式主鎖または複素環式主鎖を含有する。
シリコーン含有ポリマーを水晶発振子微量天秤の表面に塗布することもできる。
【００２２】
１つの実施形態において、シリコーン含有ポリマーは、シリコーンゴムおよび室温加硫シリコーンゴムからなる群より選択される。
セルロース被覆を水晶発振子微量天秤の表面に塗布することもできる。
カップリング剤を利用して、樹脂とＱＣＭ表面の接着を促進することができる。
【００２３】
１つの実施形態において、カップリング剤を利用は、３−グリシドキシプロピルトリメトキス−シランであり、ＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ  Ｚ−６０４０（登録商標）ＳＩＬＡＮＥとしてＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である。ＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ  Ｚ−６０４０（登録商標）ＳＩＬＡＮＥは、ヘテロ二官能性カップリング剤である。
【００２４】
更なる実施形態において、ＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ  Ｚ−６０４０（登録商標）ＳＩＬＡＮＥを、酸性水中の０．１〜０．５％溶液として調製し、結晶の活性面に塗布し、次にシランを塗布した後、結晶を１０４℃〜１２１℃で乾燥して、水晶と共有結合しているエポキシ官能化表面をもたらす。次に表面をエポキシの薄層で被覆する。
エポキシ樹脂およびシリコーン含有ポリマーを、当業者に明白である多様な方法によりＱＣＭ表面に塗布することができる。
【００２５】
１つの実施形態において、エポキシ樹脂またはシリコーン含有ポリマーは、ドロップ塗布（ｄｒｏｐ  ｃｏａｔｉｎｇ）法またはスピン塗布法によりＱＣＭ表面に塗布される。
エポキシ樹脂またはシリコーン含有ポリマーがＱＣＭ表面に塗布され後、エポキシ樹脂およびシリコーン含有ポリマーは固化／硬化される。
エポキシ樹脂は、硬化剤により固化／硬化される。利用される硬化剤の種類は、必要以上に実験を行うことなく当業者にとって明らかであり、樹脂が硬化／固化非膨張樹脂となるように選択される。
シリコーン含有ポリマーは、硬化剤を必要としない。シリコーン含有ポリマーは、ＱＣＭ表面への塗布の後に固化されるように選択されるべきである。このことは、必要以上に実験を行うことなく決定することができる。
【００２６】
１つの実施形態において、硬化剤は、短鎖脂肪族ポリアミン、オキシアルキル化短鎖ポリアミン、長鎖ポリアミン付加物、芳香族ポリアミン、ポリアミノアミド、およびポリチオールからなる群より選択される。
多様な種類および組み合わせの有機物質が製紙過程に存在する。本開示において具現化される方法論は、１つ以上の有機物質／有機物質の組み合わせの付着をモニターするために役立つ。
【００２７】
１つの実施形態において、有機物質は疎水性である。
製紙過程において、有機物質は天然および／または合成汚染物質を含む。合成汚染物質を装うものには、粘着物および粘着性物質がある。ホワイトピッチは、粘着物および粘着性物質と相関する一般的用語である。
別の実施形態において、粘着物は微細粘着物である。
別の実施形態において、微細粘着物は０．１０〜０．１５ｍｍの大きさを超えない。
別の実施形態において、粘着物および粘着性物質は印刷インクの成分である。
【００２８】
別の実施形態において、粘着物および粘着性物質は、接着剤、被覆結合剤、スチレンブタジエンゴム、酢酸ビニルエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリブタジエン、ワックス、アルキド樹脂、アクリル酸ポリオール、およびサイジング薬品からなる群より選択される。
天然の汚染物質を装うものには、天然木材ピッチがある。
１つ以上の有機物質の付着を製紙過程の多様な場所でモニターすることができる。
【００２９】
１つの実施形態において、モニタリングは、パルプ処理、再利用、リファイナー（ｒｅｆｉｎｅｒ）、リパルパー（ｒｅｐｕｌｐｅｒ）、漂白チェスト、脱インク段階、水ループ；抄紙機またはティッシュマシンのヘッドボックスおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される場所における製紙過程で発生する。
本発明に包含される製紙過程には、板紙製造、ならびに再生パルプおよび／または損紙を伴う製紙過程が含まれるが、これらに限定されない。
製紙過程の水性媒体には、液体およびスラリーが含まれる。１つの実施形態において、水性媒体はパルプスラリーである。
【００３０】
製紙過程において有機物質の付着を低減するために、多様な種類の抑制剤が製紙過程に添加される。抑制剤は、製紙過程における不要な有機物質の付着を低減／排除するために役立つ。例えば、有機物質の付着を低減するのに現在用いられている多くのピッチ防止または粘着物防止処理がある。したがって、本発明のプロトコールを使用することによって、これらの抑制剤の効力を決定することができる。より詳細には、紙化学プログラムを、本発明のモニタリング手順から得た情報に基づいて開発することができる。更に、フィードバックプロトコールを開発して、モニタリングを提供することのみならず、過程が、高費用効率がより高くなり、効力がより高くなり、より良好な紙製品を製造するように、製紙過程に添加される化学薬品を制御することもできる。
【実施例】
【００３１】
実施例
以下の技術が、下記に考察される実験に利用された。ＤＲＭ、ＳＲＭおよびＲＱＣＭ実験に使用された結晶を被覆する方法は、センサーから取り外された結晶にエポキシ樹脂をスピン塗布することに基づいていた。結晶は、アセトンにより、続いて０．５Ｎ  ＨＣｌおよび脱イオン水（「ＤＩ」）水で洗浄してあらゆる有機汚染物質を清浄した。清浄結晶を窒素流下で乾燥し、スピン塗布機に取り付けた。２成分エポキシ樹脂を、アセトンまたはテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）において１０重量％の濃度で均質化した。エポキシ溶液を結晶の上面に付着させ、全面を覆った。結晶を、１分間あたり２５００回転（ＲＰＭ）で５０秒間回転させて、薄層のエポキシを得て、それを室温で３日間かけて硬化させた。
【００３２】
結晶を機器に固定した場合、異なる手法を使用してエポキシ被覆を塗布した。結晶の表面をＤＲＭ、ＳＲＭおよびＲＱＣＭでの結晶と同じ方法で清浄したが、均質化された２成分エポキシをアセトンまたはＴＨＦにより５重量％に更に希釈した。この溶液のほぼ１００マイクロリットルを、結晶表面のおよそ６インチ上方から結晶の表面に滴下して、溶液の拡散を促進した。アセトンが急速に蒸発した後、結晶表面に付着したエポキシの得られた薄層を、室温で３日間かけて硬化させた。
【００３３】
プロトコールＡ
付着を模擬するため、乳化アクリレート微小球からなる粘着物懸濁液モデルを０．３〜３％の稠度でパルプ懸濁液に加えた。付着率に対する試験系のパルプ稠度の効果は、摩砕機適用におけるモニタリング技術の開発に関連した重要な問題である。磁気撹拌機を用いる標準的なＤＲＭまたはＳＲＭバッチ系は、パルプが非常に低い稠度で存在する場合は良好に稼働するが、高稠度スラリーを分析するには適していない。この系は、モーターに連結された幅広プロペラ撹拌機を使用することに変更した。セルをスタンドにしっかりと取り付け、撹拌機を、通常は加熱ロッドが使用する蓋の中のスロットを通してセルに到達させた。この系は、５％までの稠度のパルプに４００ＲＰＭで均一の撹拌を提供した。
【００３４】
アクリル接着剤からなる微細粘着物質のエマルションを、スラリーの０．２５重量％の濃度で撹拌パルプスラリーと予備混合した。次に、結晶表面への付着物質量をＳＲＭにより時間の関数としてモニターした。進行中の実験の間に接着剤エマルションが系をスパイキングする（ｓｐｉｋｉｎｇ）効果も記録した。付着物制御化学薬品の効果を観察するため、アクリル接着剤と共に投与されたスラリーも、粘着物抑制剤で前処理して、未処理実験と同じ方法でモニターした。
【００３５】
プロトコールＢ
特別に設計されたフローセルをこれらの実験に使用した。このセルは、製紙工場に設置された場合にセンサーが受ける条件を模倣するために、浮揚パルプスラリーに対して行われる測定を可能にする。これは、モーターに連結された幅広プロペラ撹拌機および排水弁を取り付けた反応がまの中のパルプスラリーの貯蔵から構成される。弁は、紙料の流れを、３つの個別のＱＣＭセンサーおよび温度センサーを収容する付属品を有する長さが５５ｃｍで内径が２．６ｃｍの管状セルの中を通して上方に駆動する遠心ポンプに連結している。フローセルに存在するとき、スラリーは、再循環のためにホースを通して貯蔵反応がまに戻される。付着および温度は、Ｍａｘｔｅｋ  ＲＱＣＭ機器を使用して３つの結晶全てにおいて連続的に記録した。この系によって、データを、ヘッドボックスの稠度（０．１〜０．５％）と比較した稠度についてパルプスラリーから収集した。同じ流動性パルプ懸濁液に曝された３つのセンサーによって、微細粘着物を誘引する異なる被覆の有効性について直接評価することができた。本明細書に記載されているエポキシ被覆を、未被覆結晶およびＴｓｕｊｉ  ｅｔ  ａｌ．ｅｔ  ａｌ．，Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｔｉｃｋｉｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ  Ｗｉｔｈ  Ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，Ｋａｍｉ  Ｐａｒｕｐｕ  Ｋｅｎｋｙｕ  Ｈａｐｐｙｏｋａｉ  Ｋｏｅｎ  Ｙｏｓｈｉｓｈｕ  ７３，１２６−１２９（２００６）により提案されたポリスチレン被覆と比較するために、フローセルにこれらの３つのセンサーを取り付け、流動性パルプスラリーからの粘着物の付着を経時的にモニターした。この実験は、文献に記載されたものよりも提案された方法が有意に有利であることを実証した。別の比較研究において、同じ３つの結晶を使用して、流動性パルプスラリーの代わりに白濁水からの付着をモニターした。
【００３６】
プロトコールＣ
この適用では、ＲＱＣＭにプロトコールＢで記載されたセルを取り付け、パルプラインまたは抄紙機／ティッシュマシンに設置（側流連結）して、スラリー（摩砕水）の連続流を確実にした。パルプスラリーが１分間あたり２．０〜３．０ガロン（ｇｐｍ）の速度でセンサー面を流れる際の付着が連続して記録される。
【００３７】
実施例１
プロトコールＡに従ってＳＲＭを使用し、エポキシ被覆結晶を、Ｎａｌｃｏ化学薬品の存在下および不在下で人工粘着物（アクリル接着剤）への親和性についてスクリーニングした。処理をしないと、人工粘着物はエポキシ被覆結晶に蓄積した。図１および図２に示されているように、Ｎａｌｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，ＩＬから入手可能な界面活性剤であるＤＶＰ６Ｏ００２の存在下では、人工粘着物はエポキシ被覆結晶に対して親和性を有さない。
【００３８】
エポキシの可能な代替案である図３に示されているように、結晶を、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な、人工粘着物に対する親和性について陽性であることが検査済みの室温加硫（ＲＴＶ）シリコーンで被覆した。界面活性ＤＶＰ６Ｏ００２を含有する希釈パルプスラリーのブランク実験において、質量は図４に示されているように経時的に増加した。界面活性剤を用いないと、質量の増加は観察されず、そのため疎水性ＲＴＶシリコーン被覆結晶は、スラリーから界面活性剤を引き出すと思われる。
【００３９】
異なる組成物の粘着物に対する親和性について結晶被覆で試験しようと試み、人工粘着物完成紙料を、Ｐｏｓｔ−Ｉｔ（登録商標）Ｎｏｔｅｓ，３Ｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎおよび接着ラベルと無地コピー用紙とを再パルプ化することにより作り出した。再パルプ化完成紙料を０．５％の稠度に希釈し、ＲＱＣＭを使用してエポキシ被覆および未被覆結晶で試験した。図５に示されているように、エポキシ被覆結晶は、有意の多量な質量（「粘着物」）を集めた。測定値は、試料がリパルパーから出た直後に取り、結晶上の質量の大部分は、最初の３０分間に蓄積した。このことが、再パルプ化による高剪断力の後の粘着物の不安定性に起因するかを試験するため、エポキシ被覆結晶で測定する前に、スラリーを再パルプ化の後で１．５時間撹拌した。同様の傾向の付着が観察され、溶液中で安定している粘着物を検出するエポキシ被覆結晶の能力を実証した。
【００４０】
実施例２
プロトコールＢを使用して、水性環境におけるポリマー被覆の膨張の効果を、ＲＱＣＭおよび再循環フローセルを使用して脱イオン水およびＫｒａｆｔスラリー（０．５％稠度）で試験した。図６に示されているように、結果は、膨張の信号が、微細粘着物で観察された付着と比較して最小限であることを明確に示す。
【００４１】
実施例３
プロトコールＢを使用して、被覆を、微細粘着物を誘引する有効性についてスクリーニングした。結果を図７、８、および９に示す。ＰＶＣおよびポリスチレンは、スラリーにおいても、摩耗性の低い白濁水においても、微細粘着物を誘引する被覆として有意な反応を示さない。
【００４２】
図１０に示されているように、測定前にスラリーを界面活性剤で前処理すると、エポキシ被覆結晶への付着を９５％低減する。
【００４３】
実施例４
プロトコールＡに従ってＳＲＭを使用して、合成ピッチ蓄積をベンチトップ（ｂｅｎｃｈｔｏｐ）実験でモニターした。１％合成ピッチ溶液を、５ｇの合成軟材ピッチ（５０％のアビエチン酸、１０％のオレイン酸、１０％のパルミチン酸、１０％のトウモロコシ油、５％のオレイルアルコール、５％のステアリン酸メチル、５％のベータ−シトステロール、および５％のカプロリン酸コレステリルの均質混合物）を６３３ｍｌのイソプロパノールで混合することにより調製した。１ｍｌのこの溶液を１０Ｌの脱イオン水にｐＨ７．３で加えた。塩化カルシウムの溶液（Ｃａイオンとして５０００ｐｐｍ、５０ｍｌ）を加えた。
【００４４】
図１１に示されているように、研磨金表面の未被覆結晶と比較して、エポキシ被覆結晶は、水性環境において木材ピッチを検出するのに増加した感度を有する。合成ピッチの濃度を、この実験では意図的に非常に低いレベルに維持した。木材ピッチは高濃度でＱＣＭを使用してモニターすることができるが、低濃度ではモニターできない。実験は、本主張方法が方法の感度を改善し、したがってそのようなモニタリングを可能にすることを示す。
【００４５】
実施例５
プロトコールＡに従ってＳＲＭを使用して、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）も、再生完成紙料から微細粘着物を誘引する結晶被覆として試験した。仮説は、疎水性微細粘着物が高度に疎水性のＬＤＰＥ被覆結晶に誘引されるということであった。図１２の結果は、これが当てはまらないことを示す。
【００４６】
実施例６
合成ピッチ蓄積は、ＤＲＭ設定を使用するベンチトップ実験でモニターした。１％合成ピッチ溶液を、５ｇの合成軟材ピッチ（５０％のアビエチン酸、１０％のオレイン酸、１０％のパルミチン酸、１０％のトウモロコシ油、５％のオレイルアルコール、５％のステアリン酸メチル、５％のベータ−シトステロール、および５％のカプロリン酸コレステリルの均質混合物）を６３３ｍｌのイソプロパノールで混合することにより調製した。
【００４７】
実施例４および図１１に示されているように、研磨金表面の未被覆結晶と比較して、エポキシ被覆結晶は、水性環境において木材ピッチを検出するのに増加した感度を有する。合成ピッチの濃度を、この実験では意図的に非常に低いレベルに維持した。木材ピッチを高濃度ではＱＣＭを使用してモニターすることができるが、低濃度ではできない。実験は、本主張の方法が方法の感度を改善し、したがってそのようなモニタリングを可能にすることを示す。
【００４８】
実施例６では１０００ｍｌの０．５％軟材ｋｒａｆｔパルプスラリーをＤＲＭ機器のベンチトップセルに設置した（Ｓｈｅｖｃｈｅｎｋｏ，Ｓｅｒｇｅｙ  Ｍ．；Ｄｕｇｇｉｒａｌａ，Ｐｒａｓａｄ  Ｙ．；Ｄｅｐｏｓｉｔ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｂｌｅａｃｈ  ｐｌａｎｔ；ＩＰＰＴＡ  Ｊｏｕｒｎａｌ（２０１０），２２（１），１３５−１４０の図３ａを参照すること）。混合しながら、化学薬品（試料に３００ｐｐｍの生成物濃度をもたらす３ｍｌ）および５分後に、１００ｍｌの、イソプロパノール中の合成軟材ピッチ（Ｎａｌｃｏ配合物ＴＸ−６２２６）１％溶液を加えた。均質化し、５ｍｌの、塩化カルシウム５０００ｐｐｍ（Ｃａ＋＋イオンとして）溶液を加え、ｐＨを希塩酸で３．５に調整した。付着物蓄積は、付着率モニターを連続モードで使用して記録した。同じ試験を、被覆未研磨、未被覆未研磨および未被覆研磨Ａｕ／Ｔｉセンサー結晶で実施した。
【００４９】
図１３は、未被覆および被覆結晶を使用する標準的なベンチトップ実験における合成ピッチの蓄積を例示する。このグラフは、提案されている表面と、より高い表面エネルギーを有する表面との差を例示する。図１３の線により例示されている率は以下である：被覆：未被覆未研磨１７：１、被覆：未被覆研磨２１：１、未被覆未研磨：未被覆研磨１．２５：１。試験は、被覆が疎水性付着物に対する感度にほぼ２０倍の増加をもたらすことを示す。これはピッチの試験であるが、粘着物に対する効果も同様であることを合理的に想定することができる。
【００５０】
実施例７
この適用では、稼働中のＤＲＭ機器が側流連結を介してパルプラインまたは抄紙機に直接連結され、水性パルプスラリーの連続流を確実にする。パルプスラリーが１分間あたり５．０ガロン（ｇｐｍ）の速度でセンサー面を流れる際の付着を連続して記録した。図１４は、提案されている表面と、より低い表面エネルギーを有する表面との差を例示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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