(57)【要約】  本発明の目的は、水に本質的に難溶性の、二糖類のエステル誘導体類である、有機紙用顔料である。本発明は、本発明による二糖類のエステル誘導体類が紙用顔料として使用される紙製品の製造方法にも関する。本発明の別の目的は、これらの二糖類の有機エステル誘導体類が紙用顔料として使用される紙製品である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙用顔料が、粒径が０.１５〜５０μｍである水に本質的に不溶性の二糖類のエステル誘導体であることを特徴とする紙用顔料。
【請求項２】
該紙用顔料の粒径が、０.１５〜８μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の紙用顔料。
【請求項３】
該紙用顔料の粒径が、０.５〜２μｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の紙用顔料。
【請求項４】
該紙用顔料の融点が７５℃超、好ましくは８５℃超、そして最も好ましくは１００℃超であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の紙用顔料。
【請求項５】
該エステル誘導体の該二糖類が、任意の立体配置の、ラクトース、ショ糖、マルトースもしくはセロビオース、またはこれらの二糖類および／もしくはそれらの立体配置の混合物であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の紙用顔料。
【請求項６】
該紙用顔料が、該二糖類のＣ２〜Ｃ１８カルボン酸エステル、好ましくはＣ２〜Ｃ８カルボン酸エステル、そして最も好ましくはＣ２〜Ｃ６カルボン酸エステルであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の紙用顔料。
【請求項７】
該紙用顔料が、ラクトースオクタアセテートまたはショ糖オクタアセテートであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の紙用顔料。
【請求項８】
水に本質的に不溶性の、二糖類のエステル誘導体が、紙用顔料として使用されることを特徴とする、紙製品の製造方法。
【請求項９】
該二糖類のエステル誘導体の融点が、７５℃超、好ましくは８５℃超、そして最も好ましくは１００℃超であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
該エステル誘導体の二糖類が、任意の立体配置の、ラクトース、ショ糖、マルトースもしくはセロビオース、またはこれらの二糖類および／もしくはこれらの立体配置の混合物、であることを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
該エステル誘導体が、該二糖類またはショ糖オクタアセテートのＣ２〜Ｃ７カルボン酸エステル、好ましくはＣ２〜Ｃ４カルボン酸エステル、そして最も好ましくはＣ２〜Ｃ３カルボン酸エステルであることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
該紙用顔料が、ラクトースオクタアセテートまたはショ糖オクタアセテートであることを特徴とする、請求項８〜１１に記載の方法。
【請求項１３】
該紙用顔料が、粒径が０.１５μｍ〜５０μｍ、好ましくは０.５μｍ〜８μｍ、そして最も好ましくは１μｍ〜２μｍであるフィラーであることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
該紙用顔料が、粒径が０.１５μｍ〜２μｍ、好ましくは０.５μｍ〜１.５μｍであるプレコート顔料であることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
該紙用顔料が、粒径が０.１５μｍ〜２μｍ、好ましくは０.５μｍ〜１.０μｍである表面被膜顔料であることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
粒径が０.１５〜５０μｍである紙用顔料として該紙用顔料が使用されることを特徴とする紙製品の製造における、水に本質的に不溶性の二糖類のエステル誘導体の使用。
【請求項１７】
該二糖類のエステル誘導体の融点が、７５℃超、好ましくは８５℃超、そして最も好ましくは１００℃超であることを特徴とする請求項１６に記載の使用。
【請求項１８】
該エステル誘導体の該二糖類が、任意の立体配置の、ラクトース、ショ糖、マルトースもしくはセロビオース、またはこれらの二糖類および／もしくはそれらの立体配置の混合物であることを特徴とする、請求項１６または１７に記載の使用。
【請求項１９】
該エステル誘導体が、該二糖類のＣ２〜Ｃ７カルボン酸エステル、好ましくはＣ２〜Ｃ４カルボン酸エステル、そして最も好ましくはＣ２〜Ｃ３カルボン酸エステルであることを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２０】
該二糖類のエステル誘導体が、ラクトースオクタアセテートまたはショ糖オクタアセテートであることを特徴とする、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２１】
該二糖類のエステル誘導体が、粒径が０.１５μｍ〜５０μｍ、好ましくは０.５μｍ〜８μｍ、そして最も好ましくは１μｍ〜２μｍであるフィラーであることを特徴とする、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２２】
該二糖類のエステル誘導体が、粒径が０.１５μｍ〜２μｍ、好ましくは０.５μｍ〜１.５μｍであるプレコート顔料であることを特徴とする、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２３】
該二糖類のエステル誘導体が、粒径が０.１５μｍ〜２μｍ、好ましくは０.５μｍ〜１.０μｍである表面被膜顔料であることを特徴とする、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２４】
粒径が０.１５μｍ〜５０μｍである、水に難溶性の、二糖類のエステル誘導体が、該紙製品の紙用顔料として使用されたことを特徴とする紙製品。
【請求項２５】
該二糖類のエステル誘導体の融点が、７５℃超、好ましくは８５℃超、そして最も好ましくは１００℃超であることを特徴とする、請求項２４に記載の紙製品。
【請求項２６】
該エステル誘導体の該二糖類が、任意の立体配置の、ラクトース、ショ糖、マルトースもしくはセロビオース、またはこれらの二糖類および／もしくはそれらの立体配置の混合物であることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の紙製品。
【請求項２７】
該エステル誘導体が、該二糖類のＣ２〜Ｃ７カルボン酸エステル、好ましくはＣ２〜Ｃ４カルボン酸エステル、そして最も好ましくはＣ２〜Ｃ３カルボン酸エステルであることを特徴とする、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の紙製品。
【請求項２８】
該二糖類のエステル誘導体が、ラクトースオクタアセテートまたはショ糖オクタアセテートであることを特徴とする、請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の紙製品。
【請求項２９】
該二糖類のエステル誘導体が、粒径が０.１５μｍ〜５０μｍ、好ましくは０.５μｍ〜８μｍ、そして最も好ましくは１μｍ〜２μｍであるフィラーであることを特徴とする、請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の紙製品。
【請求項３０】
該二糖類のエステル誘導体が、粒径が０.１５μｍ〜２μｍ、好ましくは０.５μｍ〜１.５μｍであるプレコート顔料であることを特徴とする、請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の紙製品。
【請求項３１】
該二糖類のエステル誘導体が、粒径が０.１５μｍ〜２μｍ、好ましくは０.５μｍ〜１.０μｍである表面被膜顔料であることを特徴とする、請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の紙製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、新規な有機紙用顔料、紙製品の製造方法、紙製品の製造における本発明による紙用顔料の使用、および新規な紙製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙の製造におけるフィラーおよび顔料
紙用顔料は、フィラー顔料またはフィラー、およびプレコート、および表面被膜顔料に分けることができる。何種類かの特殊な表面被膜顔料を除き、紙用顔料は、構造において無機鉱物性粒子である。表面仕上げに使用される顔料は、フィラー顔料より一般的にさらに微細に分けられるが、しかし両者の粒径は、とりわけ反射表面の増加に寄与するようになっている。紙用顔料は、光散乱材料である。
【０００３】
顔料での努力の最も重要な特徴の一つは、従って最終製品、すなわち紙またはボードの不透明性および光沢性、および多孔性までも等の光学特性の改善である。より良好な表面特性にもかかわらず、印刷特性が改善し、印刷インクの分布がさらに均一になり、そして光沢はカレンダー加工によってさらに微調整される。より良い特徴に加えて、紙用顔料の使用は、また最終製品の価格に影響する。高価な繊維の１％をフィラーを置き換えると、最終製品の価格は、２.５ＵＳドル/トン下がる、Ｂａｋｅｒ、Ｃ．  ａｎｄ  Ｎａｚｉｒ、Ｂ．、Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  ｗａｙｓ  ｆｏｒ  ａｃｈｉｅｖｉｎｇ  ｈｉｇｈｅｒ  ｆｉｌｌｅｒ  ｃｏｎｔｅｎｔ  ｐａｐｅｒｓ、Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ  ｉｎ  Ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ、Ｐｉｒａ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、  Ｓｕｒｒｅｙ、Ｕ．Ｋ．、（１９８８）、ｐｐ．８３〜９２。
【０００４】
木材繊維の入手可能性には、いくらか制限があり、そしてそれ故に紙用顔料の使用は、また環境の保護において有意義である。紙用顔料の使用が増加すると、従って木材の使用を増加させる必要無く、紙製品の製造を増加させる可能性が開かれる。
【０００５】
紙用顔料の使用にももちろん限界がある。ある限界を超える場合、紙の張力特性は、劇的に低下し、そして例えば高価な追加の薬品を使用する必要度が高まる。さらに、鉱物性顔料は、構造において硬質材料であり、抄紙機、加工機および印刷機に容易に損耗を生じさせる。過剰量の鉱物性粒子も、印刷の間に毛羽立ちを生じさせる。
【０００６】
紙用顔料は、典型的には、ファインペーパーおよび雑誌印刷紙で比較的大量に使用されるが、それらの使用は、通常の新聞印刷紙、およびに包装紙でも増加している。ラミネート加工紙、聖書用紙、タバコ用紙など等の特殊製品は、４０％の紙用顔料を容易に包含する。新聞印刷紙では、紙用顔料の量は、今や０〜１０％（カオリン、タルク、特殊顔料）、非コート雑誌（ＳＣ）で２０〜３０％（カオリン、タルク）、ファインペーパー（カオリン、タルク、チョーク、ＴｉＯ２）で０〜２５％、そして包装紙（カオリン、タルク、チョーク、ＴｉＯ２）で０〜１０％である。
【０００７】
現在の紙用顔料の必須特性のいくつかは：
・それらが化学的に不活性且つ水不溶性でなければならないこと、
・抄紙機中での高い保持性、
・良好な不透明性を達成する高屈折率、
・高光散乱係数、
・低密度、
・柔軟構造、
・低価格、
である。
【０００８】
紙用顔料ための最適な粒径は、０.２〜０.３μｍ、すなわち平均光波長の約半分で、このように最大の不透明性を作り出す粒径であろう。精製コストを経済的に妥当なレベルにするためには、フィラー用途における紙用顔料の典型的な粒径は、例えば、約０.４〜５μｍである。
【０００９】
現在の鉱物ベースの紙用顔料は、天然材料および合成材料に分類できる。前者は、もちろん高価でなく、後者は、多くの場合上記の所望特性のいくつかを有する。典型的な鉱物ベースの紙用顔料は、二酸化チタン、カオリン、焼成カオリン、タルク、石こう、チョーク、重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）、沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）、硫酸バリウム、Ｎａ  Ａｌシリケート（Ｚｅｏｌｅｘ）、Ｃａ  Ａｌシリケート、酸化アルミニウム、珪藻土、酸化亜鉛、等を含む。さらに、最終製品の灰含有量を多少減少させ、そしてより低密度を有する、さらに進んだシュウ酸カルシウムベースの紙用顔料が市場に導入されてきた。
【００１０】
炭酸カルシウムは、アルカリ性紙用顔料であり、そしてそれ故にｐＨ６.５でも水に完全に溶解する。したがってその用途は、中性およびアルカリ性条件のみに限定される。この理由で、炭酸エステルの使用が木材を含まない紙の製造で、大いに強調される。
【００１１】
結晶構造等の無機紙用顔料の特性が、例えば密度を減少させるために開発されてきたにもかかわらず、それらは"石材料"のように依然として比較的重い。さらに、無機紙用顔料は、とりわけ紙製品の発熱値を減少させ、そして使用後の、例えば燃焼によるエネルギー源としての利用可能性を妨げ、またはかなり減少させる。
【００１２】
脱インキ化にもかかわらず、毎年ヨーロッパだけで、２４百万トンの紙製品が、廃棄エリアに運ばれると推定されている。そうした量の紙製品のエネルギー含有量は、約８Ｍｔｏｅ（百万トンの油当量）である。
【００１３】
二糖類
二糖類は２つの単糖単位からなる任意の糖と定義できる。一部は天然でありそして一部は合成されているそれらのヒドロキシル官能性により、水に非常に良く溶解する結晶性炭水化物類である。大部分の通常の二糖類は、天然ショ糖（ショ糖およびビート起源（ｒｏｏｔ）糖）およびラクトース（乳糖）、並びにマルトース（でんぷんの加水分解生成物）およびセロビオース（セルロースの加水分解生成物）である。最大の生産量はショ糖に見出され、約１３４.１百万トン/年（２００２年度）生産される。その大量の生産量により、特にショ糖、しかしラクトースも、牛乳加工産業の廃棄フローにおいて生産され、世界的に、そして一年中入手可能な安価な生成物である。
【００１４】
二糖類は、光学的活性化合物であり、すなわちキラル炭素原子を含む。例えば、ショ糖は、２つの光学的活性単糖、すなわちＤ−グルコースおよびＤ−フルクトースからなる。振り返ってラクトースは、Ｄ−ガラクトースおよびＤ−グルコースからなる。これら２つの単糖は、グルコース結合を介して共に結合される。この結合は、さらにα−またはβ−の立体配置を有してもよく、そして二糖類は、これらの２つの異なる結合の立体配置を含んで成る二糖類の混合物であってもよい。マルトースおよびセロビオースは、このグルコースの結合に関する構造のみにおいて互いに異なり；両者は、α−マルトース中のグルコシド結合とセロビオース中のβ−グルコシド結合とを結合させた２つのグルコース単位を有する。
【００１５】
したがって、二糖類の中で、ショ糖は、食品として、そして食品の成分として使用される。ショ糖は、ラクトースのように、例えばその良好な保存可能性および無害性により、医薬品用添加成分としても使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
それらは、それらの好ましさにより、例えばエステル、典型的にはアセテートとしてのちの選択的な分解ために、二糖類のヒドロキシル基を保護することが可能であった医薬品合成の出発材料として使用されてきた。そうした生成物の化学的および物理的特性は、二糖類のタイプおよびその立体化学によって大きく影響される。例えば、ショ糖、ラクトース、マルトースおよびセロビオースオクタアセテートの融点は、以下のように、構造的なより小さい相違により変化する：α−ショ糖オクタアセテート：約８２〜８３℃、β−ラクトースオクタアセテート：約１３６〜１３７℃、β−マルトースオクタアセテート：約１５９〜１６０℃、およびα−セロビオースオクタアセテート約２２５℃。例えば、二糖類の酢酸エステルは、不活性分子であるため、したがって、それらのための他の注目すべき用途は見出されていない。したがって、より長いアルキルまたはアルキルアリールエステル鎖を含んで成る二糖類誘導体の製造は、重要でなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明の目的は、水に難溶性の、粒径が０.１５〜５０μｍである、二糖類のエステル誘導体類からなる有機紙用顔料である。
【００１８】
さらに、この発明の目的は、紙用顔料として使用される、水に本質的に難溶性の、二糖類のエステル誘導体を加工する紙製品の製造方法である。
【００１９】
本発明の別の目的は、紙製品の製造における、紙用顔料としての、本質的に不溶性の二糖類の使用である。
【００２０】
さらに、この発明の目的は、水に難溶性の、０.１５〜５０μｍの粒径を有する、二糖類のエステル誘導体が、紙用顔料として使用されてきた紙製品である。
【００２１】
本発明は、二糖類のエステル誘導体類からなる粒子が、紙用顔料として使用可能であるという、驚くべき観察に基づいて見いだされた。このタイプの紙用顔料は水に難溶性であり、そして有機材料の高い発熱値を有する。さらに、それらは非常に軽量であり、そして紙用顔料として使用されるための、良好な明度および充分に高い融点を有する。その特性は、例えば二糖類およびエステル化基質の選択によって、およびエステル化度の選択によって調整可能である。さらに、紙用顔料の立体化学構造、そして特性は、エステル化触媒の選択によって調整可能である。
【００２２】
本発明による紙用顔料は、フィラー、プレコート顔料および被膜顔料として驚くほど使用できる。紙用顔料は、それぞれの目的ために好適なサイズに精製可能である。
【００２３】
本発明による紙用顔料が使用されてきた紙製品は、驚くほど優れた光学特性を示した。本発明による紙用顔料を使用すると、例えば対応する目的のために開発された高い不透明度の鉱物性顔料を有するものより、より良好な不透明および光散乱係数が達成される。さらに、紙製品の張力特性は、驚くほど同じレベルにある。
【００２４】
本発明による紙用顔料は、有機物であるため、製造される紙製品の発熱値は、鉱物ベースの紙用顔料を含有する対応する紙製品におけるより著しく高い。これは、紙製品または例えば燃焼プラントにおけるバイオエネルギーとして脱インキを通して、紙製品から分離されたこのスラリーを後で使用するための可能性を開く。
【００２５】
本発明により製造される紙製品は、また軽量である。坪量を最終製品の作業特性を損なうことなく減らすことができる。これは、例えば輸送コストをとりわけ減らす。
【００２６】
本発明による紙用顔料はまた柔軟であるので、現在使用されている硬質の鉱物性顔料と同じような、抄紙機、同様にボード機、加工機および印刷機の損耗を生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、０.１５〜５０μｍの粒径を有する、水に本質的に難溶性の、二糖類のエステル誘導体である紙用顔料に関する。好ましくは、本発明による紙用顔料の粒径は、０.１５〜８μｍ、そしてさらに好ましくは０.５〜２μｍである。
【００２８】
二糖類のエステル誘導体は、本明細書では水に本質的に難溶性と見なすことができ、室温で水に最大２.５重量％、好ましくは１.５重量％未満；そしてさらに好ましくは１重量％未満溶解する。
【００２９】
本発明による二糖類のエステル誘導体のカルボン酸エステル鎖は、短い（Ｃ２すなわちアセテート）ので、二糖類のヒドロキシル官能基のエステルへの高度の転化、好ましくは定量的な程度の転化が、本発明による紙用顔料の水に対する難溶性を達成するために必須である。好ましい二糖類のＣ２カルボン酸エステル誘導体類は、例えばラクトース、ショ糖、マルトースおよびセロビオースオクタアセテートを含む。
【００３０】
カルボン酸エステル鎖で炭素原子の数が増加する場合、本発明による水に対する難溶性を達成するために、二糖類の全てのヒドロキシル官能基をエステルに転化させることは、もはや必要ではないだろう。本発明による紙用顔料は、二糖類のＣ２〜Ｃ１８カルボン酸エステルであってもよく、好ましくは二糖類のヒドロキシル官能基の定量的なまたは部分的なエステル化度のいずれかを有するＣ２〜Ｃ８カルボン酸エステルそしてさらに好ましくはＣ２〜Ｃ６カルボン酸エステルである。本発明により、Ｃ２〜Ｃ１８カルボン酸エステルの炭素原子は、直線または分枝アルキル鎖および飽和または不飽和環状構造を形成可能である。さらに、二糖類のエステル官能基は、相互に類似、あるいは互いに異なるかのいずれかであるＣ２〜Ｃ１８カルボン酸エステルであることができる。
【００３１】
本発明による紙用顔料の融点は、７５℃超であるのがよい。好ましくは８５℃超であり、そしてさらに好ましくはこの二糖類のエステル誘導体の融点は、１００℃超である。
【００３２】
本発明による二糖類のエステル誘導体の二糖類は、例えば任意の立体配置（ｓｔｅｒｅｏｆｏｒｍ）の、ラクトース、ショ糖、マルトースもしくはセロビオース、またはこれらの立体配置の混合物であることができる。本発明による二糖類のエステル誘導体は、また上記の二糖類の混合物、そしてさらにそれらの種々の立体配置の混合物であることができる。本発明は、エステル誘導体の二糖類として、他の二糖類の使用およびそれらの種々の立体配置を除外しない。
【００３３】
二糖類のエステル化を、例えば、天然カルボキシル酸、または無水物もしくは酸クロライド等のそれらの誘導体類を使用することによって、行うことができる。特に好ましい基質は、無水酢酸等の無水物である。作られた生成物の立体化学は、例えば触媒の選択によって調製可能である。合成エステル化基質を使用することもできる。
【００３４】
特に好ましい本発明による紙用顔料は、ラクトースオクタアセテートである。別の好ましい本発明による紙用顔料は、ショ糖オクタアセテートである。
【００３５】
本発明の目的は、また紙用顔料として使用される、水に本質的に難溶性の、二糖類のエステル誘導体を加工する紙製品の製造方法である。本発明による紙用顔料は、上記のように定義される。
【００３６】
本発明による方法の一実施態様では、水に本質的に難溶性の、二糖類のエステル誘導体によって生成される紙用顔料粒子は、粒径が０.１５μｍ〜５０μｍ、好ましくは０.５μｍ〜８μｍ；そして最も好ましくは１μｍ〜２μｍであるフィラーであることができる。
【００３７】
本発明による方法の別の好ましい態様では、水に本質的に難溶性の、二糖類のエステル誘導体によって生成される紙用顔料粒子は、粒径が０.１５μｍ〜２μｍ、好ましくは０.５μｍ〜１.５μｍであるプレコート顔料であることができる。
【００３８】
さらに、本発明の別の好ましい態様において、水に本質的に難溶性の、二糖類のエステル誘導体によって生成される紙用顔料粒子は、粒径が０.１５μｍ〜２μｍ、好ましくは０.５μｍ〜１.０μｍである表面被膜顔料であることができる。
【００３９】
本発明は、またこの二糖類のエステル誘導体が紙用顔料として使用され、粒径が０.１５μｍ〜５０μｍである、紙製品の製造において水に本質的に難溶性の、二糖類のエステル誘導体の使用に関する。本発明による紙用顔料は上記のように定義される。
【００４０】
本明細書中で使用される'紙製品'とは、任意のタイプの、または任意の重量の、白色または着色した、紙またはボードをいう。
【００４１】
本発明による紙用顔料は、紙製品の製造においてフィラーとして使用可能である。この場合は水に本質的に難溶性の二糖類のエステル誘導体類の粒径は、０.１５μｍ〜５０μｍ、好ましくは０.５μｍ〜８μｍ、そして最も好ましくは１μｍ〜２μｍである。
【００４２】
さらに、本発明による紙用顔料は、紙製品の製造におけるプレコート顔料として使用可能である。この場合は、水に本質的に難溶性の二糖類のエステル誘導体類の粒径は、０.１５μｍ〜２μｍ、好ましくは０.５μｍ〜１.５μｍである。
【００４３】
また本発明の別の好ましい態様において、本発明による紙用顔料は、紙製品の製造で表面被膜顔料として使用可能である。この場合は、水に本質的に難溶性の二糖類のエステル誘導体類の粒径は、０.１５μｍ〜２μｍ、好ましくは０.５μｍ〜１.０μｍである。
【００４４】
好ましくは本発明による紙用顔料は、良好な明度を有する；しかし、より低い明度を有する顔料も使用可能であり、明度が重要な基準でない紙製品において不透明性を提供する。
【００４５】
本発明は、水に難溶性の二糖類のエステル誘導体で、粒径が０.１５μｍ〜５０μｍであり、紙用顔料として使用されてきた紙製品にも関する。紙製品に種々の好ましい特性を与える本発明による紙用顔料および粒径は、上記のように定義される。
【００４６】
本発明による紙製品において、最終製品の全質量に対し、水に難溶性の二糖類のエステル誘導体の部分は、１〜５５重量％、好ましくは３〜４０重量％、そして最も好ましくは５〜３５重量％の範囲にあることができる。
【００４７】
発見された本発明の主な利点は、以下の事実および特徴を含む：
・以下を有する有機紙用顔料、
□非常に低い密度□
□優れた光学特性
□高い難水溶性
□高い明度
□高い発熱値
□柔軟な構造および好適な粒径への容易な加工特性
□酸性紙の製造工程における耐性
・以下の二糖類を使用した紙用顔料の製造
□二糖類が、世界中でおよび一年中入手可能な原料であることと、
□特にショ糖およびラクトースが日用品であることと、
□エステル化剤が、典型的には天然のカルボキシル酸またはそれらの誘導体類であること、
□安価な原料および製造方法と、
□紙用顔料の特性が、原料糖類およびエステル化官能性を変化させることによって調節されること、
・それらの柔軟性によって、紙用顔料が抄紙機、加工機および印刷機を損耗しないこと
・新規で環境フレンドリーな紙製品
□高い発熱値を有し、従ってバイオエネルギーとして使用可能であること、
□以下の優れた光学特性を有する高い品質生成物であること、
不透明性
光散乱係数
光沢等
□軽量であることで、
輸送コストを下げること、
ユーザーフレンドリーであること、
□良好な強度特性を有すること。
【実施例】
【００４８】
本発明による紙用顔料および紙製品を製造するためのその使用、およびそのように製造される紙製品は、本発明を制限しないが、説明する例で記載する。
【００４９】
例１
ラクトースオクタアセテート
（立体化学構造を考慮していない）式１のように、紙用顔料として使用されるラクトースオクタアセテート（β−ラクトースオクタアセテート）を、触媒として酢酸ナトリウムを使用して等モル量（８当量）の無水酢酸でα−Ｄ−ラクトース（Ａ.Ｃ.Ｓ  試薬、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）のカチオンをエステル化する標準の手順を用いて、幾つかのバッチで製造した。反応工程をＨＰＬＣでモニターし、反応の転化は、実質的に定量的であった。反応を行わせた後、水で沈殿させることによって反応混合物から生成物を分離した。この生成物を水で洗浄した後、加熱チャンバー（１０５〜１１５℃）で乾燥した。生成物の非常に高い純度を、シート試験においてそれらを使用する前に、ＨＰＬＣでさらに確認した。
【化１】
2008544096.tif 000002
【００５０】
生成したβ−ラクトースオクタアセテートの水溶解度を（Ｄｌ−水、ｐＨ５.４５）室温で決定し、そして水溶解性を、約４５ｐｐｍと規定した。従って調製された生成物は、極度に水に難溶性である。
【００５１】
調製されたβ−ラクトースオクタアセテートの融点を測定し、そして結果は１３５.５〜１３７℃であった。
【００５２】
紙用顔料としてβ−ラクトースオクタアセテートを使用する前に、生成物をＤｙｎｏ  ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｍｉｌｌを使用して精製した。粒径分布をＳＥＭおよび粒径分布（Ｍａｌｖｅｒｎ）用測定器で確認した。
【００５３】
例２
８０ｇ／ｍ２の坪量を有する幾つかのシートを、Ｅｒｎｓｔ  Ｈａａｇｅ  ｓｈｅｅｔ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ｕｎｉｔを使用してシート試験で製造した。シート試験において、７０％の漂白針葉樹パルプおよび３０％の漂白樺材パルプ（Ｍ−Ｒｅａｌ）を含む原料混合物を使用した。原料の初期濃度は、広葉樹パルプで３.９％および樺材パルプで４.０％であった。原料の自由度ＣＳＦ（Ｃａｎａｄｉａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｆｒｅｅｎｅｓｓ）は、広葉樹パルプで約５００、そして樺材パルプで約４５０であった。使用された歩留向上剤は、Ｆｅｎｎｏｐｏｌ  Ｋ３４００Ｒ  （Ｋｅｍｉｒａ）であった。
【００５４】
あらかじめ調製されたラクトースオクタアセテートを、約５％および約９％の濃度でフィラーとして使用した。使用された参照フィラーは、市販されている濃度に応じて高度に不透明なＰＣＣフィラー（Ａｌｂａｃａｒ  ＨＯ）であった。フィラーの技術上の特徴を表１に記載する。シート試験で使用されたＬＯＡおよびＰＣＣを、図１および図２のＳＥＭ（走査電子顕微鏡法）でスキャンした。使用したフィラーの平均粒径は２μｍ未満である。表中でラクトースオクタアセテートの密度が、参照顔料として使用されたＰＣＣの密度のわずか４７％であることに、注目すべきである。
【００５５】
【表１】
2008544096.tif 000003
*Ｒ４５７は、ＩＳＯ明度を示す。ＩＳＯ明度または青色拡散反射率因子は、最大の受容体感度が４５７ｎｍの波長と一致するデバイスで決定される反射率因子である。
【００５６】
フィラーとしてラクトースオクタアセテートを使用する場合、フィラー（Ａｅｒｏｔｅｃｈ  １６３０Ｖ、  Ｋｅｍｉｒａ；  ２  ｍｌ／シートモールド）の低密度および疎水性により、水ベースの消泡剤が使用された。
【００５７】
シート試験の結果を表２および図３〜６に示す。図３はフィラー含有量（％）の関数としての張力インデックス（Ｎｍ/ｇ）を示し、図４は不透明（％）を示し、図５は光沢（％）を示し、そして図６はフィラー含有量（％）の関数としての光散乱係数（ｍ２/ｋｇ）を示す。
【００５８】
【表２】
2008544096.tif 000004
*不透明度は、紙製品の不透明明性の尺度である。完全に不透明な材料の不透明度は、１００％であり、そして完全に透明な材料の不透明度は、０％である。
**光散乱係数は、どれだけ良好に無制限に薄い材料層が光を拡散するかを示す尺度である。
【００５９】
表２および図３〜６に示すように、紙用顔料として使用されたラクトースオクタアセテート（ＬＯＡ）は、参照として使用されたＰＣＣに対応する量で、現在調製された紙シートに、より驚くほど高い光散乱係数および不透明性の両方を提供する。これらの優れた光学特性は、張力インデックスまたは引っ張り強度を著しく損なうこと無く達成された。参照顔料として使用されたＰＣＣが、特異的に高い不透明品質を有するのに対し、ＬＯＡは、有機顔料であるので、結果は驚くべきものであった。このように、とりわけ最終製品の強度を損なうことなしに、最終製品の光学特性を維持するだけでなく、同時に改善することことによって、紙製品中の低密度有機材料の量を増加できた。
【００６０】
例３
シート試験において、１３μｍの粒径を有し市販されているショ糖オクタアセテート（Ａｌｄｒｉｃｈ）を、紙用顔料として使用した。参照テストにおいて、０.７μｍの粒径を有する沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）を、フィラーとして使用した。テストの設定を例２に示す。シート試験の結果を表３に示す。
【００６１】
【表３】
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【００６２】
フィラーとしてショ糖オクタアセテートを使用する場合、顔料が使用されなかったシートに比べて、シートの全密度が明らかに減少することが観察された。無機顔料を用いて得た結果と比較した結果では、全密度の減少は、目視でさらに明らかである。紙を製造する場合には好ましい面である、シートの全密度低下にもかかわらず、ＳＯＡで処理されたシートの引っ張り強度は、とりわけ無機顔料で処理されたシートと比較して、変動しなかった。
【００６３】
同様に、無機顔料、特に１０％（テスト４および２）のフィラー含有量の無機顔料で処理されたシートと比較して、不透明性において違いは見出されなかった。注意すべきは使用されたフィラーの粒径が、通常使用されるフィラーの粒径に比較して、異常に大きいことである。参照材料として使用される炭酸カルシウムの粒径は、フィラー適用ために最適であった。
【００６４】
好まくない粒径にかかわらず、シート試験４および５で達成された光学特性を、無機充填剤を使用して得られた結果と比較できる。
【００６５】
より小さい粒径を有するショ糖オクタアセテートがフィラーとして使用される場合、得られた紙の特性は、このテストで得られたものに比べて、本質的に改善するようである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、シート試験で使用され、２μｍ未満の平均粒径を有する、精製されたラクトースオクタアセテート（ＬＯＡ）のＳＥＭ画像である。
【図２】図２は、参照フィラーとして使用され、２μｍ未満の平均粒径を有する、高不透明性ＰＣＣフィラー（Ａｌｂａｃａｒ  ＨＯ）のＳＥＭ画像である。
【図３】図３は、ラクトースオクタアセテート（ＬＯＡ）またはＰＣＣがフィラーとして使用されたテストシートためのフィラー含有量（％）の関数として、張力インデックス（Ｎｍ／ｇ）を示す。
【図４】図４は、ラクトースオクタアセテート（ＬＯＡ）またはＰＣＣがフィラーとして使用されたテストシートためのフィラー含有量（％）の関数として、不透明（％）を示す。
【図５】図５は、ラクトースオクタアセテート（ＬＯＡ）またはＰＣＣがフィラーとして使用されたテストためのフィラー含有量（％）シートの関数として、光沢（％）を示す。
【図６】図６は、ラクトースオクタアセテート（ＬＯＡ）またはＰＣＣがフィラーとして使用されたテストシートためのフィラー含有量（％）の関数として、光散乱係数（ｍ２/ｋｇ）を示す。
【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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【国際調査報告】
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