(57)【要約】  (a)50〜98部の炭化水素油、(b)1〜40部の乳化剤、および、(c)1〜10部の非硬化性炭化水素ポリマーを含む新規な組成物を開示する。また、紙製造または紙加工プロセスで用いる装置の表面に対する接着を低減する方法であって、開示する新規な組成物をその表面に施用することを含む方法も、開示する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)50〜98部の炭化水素油、
(b)1〜40部の乳化剤、および
(c)1〜10部の非硬化性炭化水素ポリマー
を含む、組成物。
【請求項２】
少なくとも1つの炭化水素油が、ホワイト油、鉱物油、石油蒸留物、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
【請求項３】
前記非硬化性炭化水素ポリマーが、以下の式：
【化１】
2013531713.tif 000007
（式中、R1〜R5は水素または-CH3であり、R1〜R4の少なくとも1つが-CH3であり、nは、前記炭化水素ポリマーの数平均分子量が50から3000となるような数である）
を有するかまたはその水素化物である、請求項1に記載の組成物。
【請求項４】
前記非硬化性炭化水素ポリマーが、イソブチレン/ブテンの共重合により得られるポリブテン、またはその水素化物である、請求項3に記載の組成物。
【請求項５】
前記非硬化性炭化水素ポリマーが、イソブチレン/ブテンの共重合により得られるポリブテン、またはその水素化物である、請求項1に記載の組成物。
【請求項６】
前記組成物のポリブテン含量が約8%未満である、請求項4に記載の組成物。
【請求項７】
紙匹をクレーピングする方法であって、
a)クレーピングシリンダーの表面に、請求項1に記載の組成物を施用する工程、
b)このドライヤ面に、前記紙匹を押し付けて、前記紙匹を前記ドライヤ面に接着させる工程、および
c)クレーピング器具を用いて前記ドライヤ面から前記紙匹を剥がして、前記紙匹をクレーピングする工程
を含む方法。
【請求項８】
少なくとも1つの炭化水素油が、ホワイト油、鉱物油、石油蒸留物、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記非硬化性炭化水素ポリマーが、以下の式：
【化２】
2013531713.tif 000008
（式中、R1〜R5は水素または-CH3であり、R1〜R4の少なくとも1つが-CH3であり、nは、前記炭化水素ポリマーの数平均分子量が50から3000となるような数である）
を有するかまたはその水素化物である、請求項7に記載の方法。
【請求項１０】
前記非硬化性炭化水素ポリマーが、イソブチレン/ブテンの共重合により得られるポリブテン、またはその水素化物である、請求項7または9に記載の方法。
【請求項１１】
前記組成物のポリブテン含量が約8%未満である、請求項10に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式紙製品（wet-laid paper product）のクレーピングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ティッシュペーパー、トイレットペーパー、またはペーパータオル等の、いくつかの湿式紙製品の製造においては、柔軟性および嵩等の望ましいテクスチャー特性を紙匹（paper web）に付与するために、紙匹にクレーピングプロセスを施すことが慣行となっている。このクレーピングプロセスは、典型的には、回転クレーピングシリンダー（例えば、ヤンキードライヤーとして知られている装置等）に紙匹を接着させること、および、その後に、接着させた紙匹をドクターブレードで剥がすことを含む。ドクターブレードに紙匹が衝突することにより、紙匹内の繊維間結合の一部が破壊され、それによって紙匹に皺または襞ができる。
【０００３】
このクレーピング作用の強度は、紙匹とクレーピングシリンダー表面との接着度を含む、複数の因子に応じて決まる。接着が強くなると、柔軟性が向上するが、一般に、強度がいくらか失われる。接着を増進するために、接着性クレーピング助剤(adhesive creping aid)を用いて、任意の自然発生的接着を強化する。この自然発生的接着は、紙匹がその前に乾燥された程度に応じて大幅に変動することになる紙匹の水分含量に依存して、紙匹が有し得る特性である。クレーピング助剤はまた、クレーピングの程度を制御するとともに、ドライヤー表面の磨耗を防ぎ、ドクターブレードとドライヤー表面との間に潤滑性を付与し、かつ、化学的腐食を低減するべきである。シートをドラムに接着させる塗膜により、良好なクレープが実現され、起こりうる紙力低下を最小限にしながら、吸収性および柔軟性が付与されよう。ドライヤードラムに対する接着が非常に強い場合には、シートが紙むけするか、または「詰まる(plug)」(すなわちドクダーブレードの下に入り込む)ことすらあり、ドライヤードラムに巻き付くことがある。接着が十分でない場合には、シートが非常に容易に離脱し、ごくわずかしかクレーピングされないであろう。クレーピング接着剤は、水溶液または分散液として、通常は、例えばヤンキードライヤー等のクレーピングシリンダーの表面に噴霧される。シートがヤンキードライヤーに接着することにより、熱伝導が向上し、シートの乾燥がより効率的となる。
【０００４】
紙匹がクレーピングシリンダーに対して強く粘着しすぎる場合には、剥離剤をシリンダーに噴霧することができる。この剥離剤は、クレーピングブレードでのティッシュ紙匹の剥離を促進し、潤滑性を付与し、ブレードを過度の磨耗から保護し、かつ、接着剤の特性を調整して塗膜厚さを制御することを可能にする。剥離剤には、乳化性油、ポリリン酸塩、および、様々な界面活性剤型化学物質等の材料が含まれ得る。剥離剤は、ウェットエンドに添加されるか、接着剤と混合されて単一の施用システムを用いてドライヤーに噴霧されるか、または、専用の施用システムによって接着剤とは別に噴霧されてもよい。剥離剤は、塗膜の形成を意図的に妨害するような様式で作用する。典型的には、添加する剥離剤の量を増加させるにつれて、接着の程度は減少し続ける。
【０００５】
典型的には水性エマルションの形態である、ある種の疎水性化学物質が、製紙機械装置に施用され、剥離剤として作用する。例えば、Gloverによる米国特許第5658374号では、アルコール、脂肪酸または油、および、水溶性または水分散性の界面活性剤で乳化させたレシチンを含む、水中油型エマルションを用いて、製紙における、プレスロール、ヤンキーロールおよびクーチロールの表面の粘着性付着物を制御できることが教示されている。別の例として、Siebottらによる米国特許第5863385号では、プレス部を含む製紙機械部品上の付着物を、水中油型エマルションでその表面を処理することによって、取り除き、防ぐ方法が教示されている。油相は、飽和炭化水素、脂肪族アルコール、脂肪酸、脂肪酸エステル、パラフィン油、鉱物油またはポリアルファオレフィンを含む数種類の化合物のいずれかとすることができる。別の例として、Vanheckeらによる米国特許第6139911号では、プレスロールの剥離特性を改善するために、油相が油、非水溶性界面活性剤、非水溶性ポリマー、およびワックスから選択される水性マイクロエマルションを用いることが教示されている。このマイクロエマルションは、最初に、過剰水によって希釈するか、または、過剰水の存在下で直接施用することによって、施される。このいずれかの希釈方式でプレスロールにマイクロエマルションを施用すると、エマルションが分解し、それによって、剥離成分が、より効率的に剥離に作用する、マクロエマルションのサイズがより大きい(すなわちより大きな)粒子として、ロール表面に付着する。
【０００６】
Peaseらによる米国特許第6558513号では、プレスロール、または他の製紙装置もしくは加工装置の表面からの紙匹の剥離を改善するために、ポリブテン等の非硬化性炭化水素ポリマーを用いることが教示されている。この組成物は、装置表面に水なしで直接施用される。このことから、既に硬化したクレーピング接着剤塗膜に施用することがが必要とされ、単一の施用システムで接着剤と剥離剤とが混合されてドライヤーへ噴霧されるシステムでの使用は、除外されるであろう。さらに、この組成物は、少なくとも20%のポリブテンを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第5658374号
【特許文献２】米国特許第5863385号
【特許文献３】米国特許第6139911号
【特許文献４】米国特許第6558513号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、接着剤の塗膜形成を妨害すること、ドクターブレードとドライヤー表面との間にさらなる潤滑性を付与すること、ならびに、接着剤の特性を変更して塗膜厚さおよび接着度を制御することを可能とすることによって、プレスロールまたは他の紙加工装置からの紙匹の剥離を改善する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、驚くべきことに、ポリブテン等の非硬化性炭化水素ポリマーを比較的少量含む、炭化水素油ベースの組成物が、非硬化性炭化水素ポリマーを含まない組成物、および、非硬化性炭化水素ポリマーをより多量に含む組成物に比べて、より優れた剥離効率を示すことを見出した。
【００１０】
本方法は装置表面に組成物を施用することを含み、この組成物は、(a)1種以上の乳化性炭化水素油、(b)1種以上の乳化剤、および(c)1種以上の非硬化性炭化水素ポリマーを含む。本発明の実施に用いる非硬化性炭化水素ポリマーは、以下の式：
【００１１】
【化１】
2013531713.tif 000002
【００１２】
（式中、R1からR5は水素または-CH3であり、R1からR4の少なくとも1つが-CH3であり、nは、炭化水素ポリマーの数平均分子量が50から3000となるような数である）
を有するかまたはその水素化物である。
【００１３】
好ましい炭化水素油は、ホワイト油、鉱物油もしくは石油蒸留物から、単独で、または組み合わせて選択される。
【００１４】
好ましい乳化剤は、非イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤および陽イオン性界面活性剤から、単独で、または組み合わせて選択される。
【００１５】
好ましい非硬化性炭化水素ポリマーは、イソブチレン/ブテンコポリマー(すなわちポリブテン)、またはその水素化物である。
【００１６】
この組成物は、接着剤と混合して、単一の施用システムを用いてドライヤーに噴霧すること、または、接着剤とは別に、専用の施用システムによって噴霧すること等の、任意の手段によって、施用することができる。
【００１７】
本発明の組成物によって、さらなる利点ももたらされる。ポリブテンは効果的な潤滑剤として知られており、したがって、本発明で記述される組成物は、クレーピングブレードおよびドクターブレードの磨耗を低減するという、潤滑によるさらなる利点をもたらすことが期待される。ポリブテンは、組成物全体の10%未満といった比較的少ない分量で、驚異的に効果的な剥離剤となることが判明しており、フッ素ポリマーおよびシリコーン油等の他の潜在的な剥離剤よりも安価である。
【００１８】
さらに、本発明は、剥離の強化または潤滑性の向上が重要である、製紙または紙加工プロセスにおける他の装置表面に用いることもできよう。そのような装置表面の例には、砕塊ロール(lump-breaker roll)、クーチロール、ユールボックスカバー、ドライヤー缶、カレンダーロール、波形加工ロール(corrugating fluting roll)、エアドライヤーで用いられるものを含む製紙用布帛、搬送用布帛ロール(fabric carrier roll)、および印刷機が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、クレーピング力を、配合物中のポリブテンの関数として示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
一態様では、本発明によって、(a)50〜98部の炭化水素油、(b)1〜40部の乳化剤、および、(c)1〜10部の非硬化性炭化水素ポリマーを含む組成物が提供される。
【００２１】
別の態様では、本発明によって、紙製造または紙加工プロセスで用いる装置の表面に対する接着を低減する方法が提供され、前記方法は、1種以上の乳化性炭化水素油、1種以上の乳化剤、および、1種以上の非硬化性炭化水素ポリマーを含む組成物を、そのような表面に施用することを特徴とする。
【００２２】
好ましい炭化水素油は、ホワイト油、鉱物油もしくは石油蒸留物から、単独で、または組み合わせて選択される。好ましい乳化剤は、非イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤から、単独で、または組み合わせて選択される。好ましい非硬化性炭化水素ポリマーは、以下の式：
【００２３】
【化２】
2013531713.tif 000003
【００２４】
（式中、R1からR5は水素または-CH3であり、R1からR4の少なくとも1つが-CH3であり、nは、炭化水素ポリマーの数平均分子量が50から3000となるような数である）
を有するかまたはその水素化物である。好ましい非硬化性炭化水素ポリマーは、イソブチレン/ブテンコポリマー(すなわちポリブテン)、またはその水素化物である。
【００２５】
別の態様では、本発明によって、紙製造または紙加工プロセスで用いる装置の表面に対する接着を低減する方法が提供され、前記方法は、乳化性炭化水素油と、乳化剤と、イソブチレン/ブテンの共重合により得られる1種以上の非硬化性ポリブテンもしくはその水素化物とを含む組成物を、そのような表面に施用することを特徴とする。
【００２６】
本発明ではポリブテンを用いて配合物を作製したが、ポリエチレン、ポリプロピレンおよび他の類似の炭化水素ポリマーを用いて作製する配合物でも、本発明が有用であることが想定される。
【００２７】
炭化水素油の例には、ホワイト鉱物油のBlandol(登録商標) White Mineral Oil(Sonneborn、Mahwah、NJ、USA)、ナフテン系石油蒸留物のHygold 100(Ergon Refining、Jackson、MS、USA)、重質パラフィン系石油のSunpar(登録商標) 150(Holly Corporation、Dallas、TX、USA)、および、溶剤精製パラフィン系蒸留物のUnipar(登録商標) 100OM(UniSource Energy、West Chicago、IL、USA)が含まれるが、これらに限定されない。
【００２８】
乳化剤の例には、脂肪酸のポリエチレングリコールモノエステルおよびジエステル、直鎖および分岐アルコールエトキシレート、アルキルフェノールエトキシレート、直鎖および分岐アルコールエトキシレートのリン酸エステル、ならびに四級アンモニウム界面活性剤が含まれるが、これらに限定されない。乳化剤は、油と水の界面において界面張力を低減するため、ならびに、施用に先立って、および施用に際して組成物のエマルションを安定化するために、存在する。
【００２９】
非硬化性ポリブテンの例には、Indopol(登録商標)(Ineos、League City、TX、USA)、およびDynapak Poly(商標)(Univar、Redmond、WA、USA)が含まれるが、これらに限定されない。
【００３０】
本発明は、50から98重量パーセント、好ましくは62から97パーセントの乳化性炭化水素油を含む。
【００３１】
本発明は、1から40重量パーセント、好ましくは2から30パーセント、さらにより好ましくは5から25%の乳化剤を含み、かつ、1から10重量パーセント、好ましくは1から8パーセント、さらにより好ましくは1から5.5パーセントの非硬化性炭化水素ポリマーを含む。好ましい非硬化性炭化水素ポリマーは、イソブチレン/ブテンの共重合により得られるポリブテン、またはその水素化物である。
【００３２】
本発明の組成物の一実施形態では、(a)50から98重量パーセントの乳化性炭化水素油、(b)1から40重量パーセントの乳化剤、および、(c)1から10重量パーセントの、イソブチレン/ブテンの共重合により得られる非硬化性ポリブテンまたはその水素化物が含まれる。この非硬化性ポリブテンの数平均分子量は、50から3000である。
【００３３】
ポリマー分散剤等の他の添加剤を少量含めることにより、配合物の安定性を増進することができよう。
【実施例】
【００３４】
本実施例において評価した化学組成を表1に記す。用いた界面活性剤は、ポリエチレングリコールジエステルPEG400DOであった。ポリブテンはIndopol L-14であった。
【００３５】
【表１】
2013531713.tif 000004
【００３６】
(実施例1)
金属基材と繊維材料との間で硬化させた、クレーピング接着剤と剥離剤との組み合わせからなる接着剤溶液の接着特性を、剥離試験によってシミュレートし、測定する。標準不織布を上記溶液に浸し、飽和させた後、予熱した金属パネル上に置き、乾燥させる。細片を板から剥がすための平均力を、Zwick Z005万能試験機(Zwick GmbH & Co. KG、Ulm、Germany)を用いて測定した。用いたクレーピング接着剤のCA-1は、陽イオン性アミンポリマー-エピクロルヒドリン付加物Crepetrol 5318(Hercules Incorporated、Wilmington、Delaware、USA)の水溶液であった。用いたベンチマーク剥離剤のRA-1は、炭化水素溶媒溶液中の界面活性剤である。
【００３７】
【表２】
2013531713.tif 000005
【００３８】
表2は、比較的少量(この場合にはRA-3全組成物の2.5重量%)のポリブテンを添加することにより、接着力に打ち勝つのに必要な剥離力が有意に低減されることを示している。
【００３９】
(実施例2)
モデルヤンキーに接着させた紙シートをクレーピングするのに必要な力を、クレーピングシミュレーター試験によってシミュレートし、測定する。使用の際には、クレーピングされていないシートを移送ロールに当て、シートに水を噴霧することにより、所望の水分含量にする。クレーピング接着剤と剥離剤との組み合わせからなる接着剤溶液を、ヤンキーへ噴霧する。制御された硬化時間の後に、移送ロールを上記ヤンキーに押し付け、シートをヤンキーへ移送する。ヤンキーの回転速度を、所望のクレーピング速度まで増加させる。適切なクレーピング速度に達した時に、クレーピングブレードをロールに接触させ、ロールからシートをクレーピングするのに必要な力を測定する。ヤンキーの温度、およびクレーピングブレードの形状を変えて、様々な機械的条件をシミュレートすることができる。用いたクレーピング接着剤のCA-1は、陽イオン性アミンポリマー-エピクロルヒドリン付加物Crepetrol 5318(Hercules Incorporated、Wilmington、Delaware、USA)の水溶液であった。用いたベンチマーク剥離剤のRA-1は、炭化水素溶媒溶液中の非イオン性界面活性剤である。
【００４０】
【表３】
2013531713.tif 000006
【００４１】
表3は、比較的少量(この場合にはRA-1全組成物の1.0重量%)のポリブテンを添加することにより、クレーピングブレードで測定するクレーピング力が有意に低減される一方、組成物にポリブテンをより多く添加すると、クレーピング力がかえって増加することを示している。
【図１】
2013531713.tif 000009
【国際調査報告】
2013531713.tif 000010
2013531713.tif 000011