(57)【要約】一つ以上の揮発性デボンダーを含む、製紙のための製剤及び方法を本明細書へ開示し、前記デボンダーは紙前駆体中で水と、溶液又はエマルジョンを形成し、製紙中に紙シートを形成するために前記紙前駆体が完全に乾燥される前に、前記揮発性デボンダーが揮発可能である。異なる沸点を有する二つの揮発性デボンダーを使用することが可能であり、それらは、お互いに水中で混和性であり、一方の揮発性デボンダーは高分子量を有し、他方の揮発性デボンダーは低沸点を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性デボンダーを含む製紙で使用するための製剤であって、前記揮発性デボンダーは、紙前駆体中で水と溶液又はエマルジョンを形成し、前記揮発性デボンダーは、製紙の間に紙シートを形成するために前記紙前駆体が完全に乾燥される前に、前記紙前駆体から蒸発可能である、揮発性デボンダーを含む製紙で使用するための製剤。
【請求項２】
前記揮発性デボンダーが水と共沸混合物を形成する、請求項１に記載の製剤。
【請求項３】
前記共沸混合物は、正の共沸混合物である、請求項２に記載の製剤。
【請求項４】
前記揮発性デボンダーが疎水性分子を含む、請求項１に記載の製剤。
【請求項５】
前記揮発性デボンダーが、水とエマルジョンを形成する、請求項１に記載の製剤。
【請求項６】
前記揮発性デボンダーが、前記紙前駆体を紙シートへ形成するために、乾燥温度よりも低い沸点を有する分子を含む、請求項１に記載の製剤。
【請求項７】
前記揮発性デボンダーがグリコールエーテルを含む、請求項１に記載の製剤。
【請求項８】
前記グリコールエーテルが、脂肪族及び芳香族側鎖の内の少なくとも一つを含む、請求項７に記載の製剤。
【請求項９】
第一の揮発性デボンダー及び第二の揮発性デボンダーを含む、製紙の間に紙前駆体へ加えられる製剤であって、前記第一及び第二の揮発性デボンダーがお互いに水に可溶であり、前記第一及び第二のデボンダーが、乾燥後紙前駆体中で残留物を残すことなく、前記紙前駆体から蒸発し、前記第一及び第二の揮発性デボンダーが異なる沸点を有する、製剤。
【請求項１０】
第一及び第二の揮発性デボンダーの内の一方が、低分子量デボンダーであり、前記第一及び第二の揮発性デボンダーの内の他方が高分子量デボンダーである、請求項９に記載の製剤。
【請求項１１】
前記第一及び第二の揮発性デボンダーが、前記紙前駆体へ加えられる水溶液中で一緒に混合される、請求項９に記載の製剤。
【請求項１２】
前記第一及び第二の揮発性デボンダーの内の一方が水と混合され、前記他方の揮発性デボンダーから切り離して前記紙前駆体へ加えられる、請求項９に記載の製剤。
【請求項１３】
前記第一及び第二の揮発性デボンダーの内のどちらも、水と共沸混合物を形成しない、請求項９に記載の製剤。
【請求項１４】
揮発性デボンダーを含む、製紙プロセスにおいて使用するための製剤であって、前記揮発性デボンダーは、紙前駆体上の分散のために、水溶液又はエマルジョン中で配合され、前記揮発性デボンダーは、紙シートを形成するために前記紙前駆体が完全に乾燥される前に、前記紙前駆体から蒸発可能である、製剤。
【請求項１５】
前記揮発性デボンダーは、前記紙シート中に残留物を残さずに、前記紙前駆体から蒸発する、請求項１４に記載の製剤。
【請求項１６】
前記揮発性デボンダーが、前記紙先駆体上に噴霧することにより分散するために、水溶液又はエマルジョン中において配合される、請求項１４に記載の製剤。
【請求項１７】
前記紙シートを形成するために前記紙前駆体が完全に乾燥される前に、前記紙前駆体から蒸発可能な第二の揮発性デボンダーを更に含む、請求項１４に記載の製剤。
【請求項１８】
離解した紙シートを製造する方法であって、
揮発性デボンダー製剤が、少なくとも一つの揮発性デボンダー製剤を含む、紙前駆体の前記水性環境と互換性のある前記揮発性デボンダー製剤を調整することと、
離解した紙前駆体を形成するために、前記水性環境へ前記揮発性デボンダー製剤を適用することと、
前記製紙プロセスがその最終段階として乾燥ステップを有し、前記乾燥ステップの間に、前記離解した紙前駆体から、前記少なくとも一つの揮発性デボンダーが蒸発する、製紙プロセス全体を通して前記離解した紙前駆体を処理することと
を含む、方法。
【請求項１９】
前記揮発性デボンダー製剤が、少なくとも二つの揮発性デボンダーを含み、それぞれが異なる沸点を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも二つの揮発性デボンダーが、高分子量を有する第一の揮発性デボンダー及び、低分子量を有する第二の揮発性デボンダーを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記揮発性デボンダー製剤を調製するステップが、水環境中に前記揮発性デボンダー製剤を分散させるエマルジョンを調製することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記揮発性デボンダー製剤を前記水性環境へ適用するステップが、前記乾燥ステップの前に、前記紙前駆体と前記揮発性デボンダー製剤を混合物することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記揮発性デボンダー製剤と前記紙前駆体を混合する前記ステップが、共沸混合物を形成することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記揮発性デボンダー製剤を前記水性環境へ適用する前記ステップが、前記紙ウェブへ前記揮発性デボンダーを噴霧又は局所的に適用することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
デボンダー残留物無しで、離解した紙シートを製造するための方法であって、
第一の揮発性デボンダーはデボンダー残留物を残さずに乾燥プロセスの間に蒸発可能である、前記第一の揮発性デボンダーを離解した紙前駆体を形成するために水性環境へ加えることと、
それによってデボンダー残留物を残さずに、前記揮発性デボンダーを蒸発させ、且つ、それによってデボンダー残留物を残さずに前記離解した紙シートを製造する、前記乾燥プロセス全体に渡って、前記離解した紙前駆体を処理することと
を含む、方法。
【請求項２６】
水性環境において、前記紙前駆体へ第二の揮発性デボンダーを加えることを更に含み、前記第二の揮発性デボンダーが、デボンダー残留物を残すことなく、前記乾燥プロセスの間に蒸発可能である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第一の揮発性デボンダー及び前記第二の揮発性デボンダーが異なる沸点を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第一の揮発性デボンダー及び前記第二の揮発性デボンダーの内の一方が低分子量を有し、前記第一の揮発性デボンダー及び前記第二の揮発性デボンダーの内の他方が高分子量を有する、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本発明は、２０１１年３月２５日に出願された、米国仮出願番号第６１／４６７，４２０号明細書の利益を主張する。上記出願の全教示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本出願は一般的に、パルプボードを離解するための、揮発性デボンダーに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
液体のための急速なウィッキングは、おむつ、個人衛生、生理用品などの、多くの商用製品において望ましい。急速なウィッキングは、急速なウィッキングを可能にするために、大きな表面積を有する、離解したフラッフパルプへ板紙製品を変換することによって、典型的に達成される。フラッフパルプは、次に、例えば、沈着の位置から離れて、丸ごと液体を移送することができるように、製品内に配置される。
【０００４】
フラッフパルプは、従来の製紙技術によって作られた板紙から形成される。例えば、ウェットレイドプロセスにより板紙シートを製造した後、それはハンマーミルなどの装置を用いて、機械的に離解される。離解されたフラッフパルプは、その後、超吸収性ポリマー又は他の超吸収性材料の粒子を用いて、エアレイドすることができる。水をそれ自身の１００倍の質量まで吸収することが可能なそのような粒子は、製品のための吸収性コアを形成するために、離解したフラッフパルプと混合する。
【０００５】
板紙からのフラッフパルプの形成は、製紙プロセスの間に近接するセルロース繊維間に形成する強力な分子間水素結合を破るために、一般的に機械的な手段を使用する。分子間結合の強さに打ち勝ち、個々の繊維へ板紙を破断するためには、かなりの量のエネルギーが必要とされる。機械的な破断法のために必要なエネルギーは高価であるため、製紙の間の水素結合の形成を減少させるために、別の技術が採用されている。
【０００６】
一例として、デボンダー化合物は、この目的のために、製紙の間に使用される。デボンダーは繊維の表面に結合し、隣接するセルロース分子及び繊維の間のスペーサーとして作用することによって、水素結合の形成を防止する。デボンダーについての典型的な構成は、第四級アンモニウム塩及び、長い疎水性鎖を含む。そのようなデボンダーにおいて、カチオン性アンモニウム基は、アニオン性繊維表面へデボンダー分子を取り付けることが可能であり、一方、その疎水性鎖は、セルロース繊維／分子間のスペーサーとして作用する。デボンダーを配置すると、少ない結合しかセルロース繊維間に形成されない。繊維間を保持する結合が少ないほど、繊維を破壊し、乖離するために必要となるエネルギーも少ない。
【０００７】
これらのデボンダーは、フラッフパルプを形成するために少ない機械的エネルギーを必要とする板紙を生成するが、デボンダー及びその疎水性部分は、紙製品の中に保存されている。最終生成物中の疎水性部分の保持は、望ましくない可能性がある。例えば、疎水性成分の存在は、得られるフラッフパルプのウィッキング特性を低下させる。したがって、容易にばらばらにすることができるが、得られるフラッフパルプの親水性には影響しないように、セルロース繊維間の水素結合を減少させるアプローチが必要とされている。望ましくは、適切なデボンダーは、離解のエネルギーを減少させ、且つ、同等又は改善したウィッキング速度を維持する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
概要
本明細書の実施形態において、揮発性デボンダーを含む、製紙へ使用するための製剤を開示し、前記揮発性デボンダーは、紙の前駆体中において水を用いて溶液又はエマルジョンを形成し、前記揮発性デボンダーは、製紙の間に、紙シートを形成するために完全に乾燥させる前に、紙前駆体を紙前駆体から蒸発可能である。実施形態において、揮発性デボンダーは、水との共沸混合物を形成することが可能である。共沸混合物は、正の共沸混合物であり得る。実施形態において、揮発性デボンダーは、疎水性分子を含み得る。実施形態において、揮発性デボンダーは、水とエマルジョンを形成し得る。実施形態において、揮発性デボンダーは、紙シートへ紙前駆体を形成するために、乾燥温度よりも低い沸点を有する分子を含み得る。実施形態において、揮発性デボンダーは、グリコールエーテルを含み、前記グリコールエーテルは、脂肪族及び芳香族側鎖の内の少なくとも一つを含み得る。また、本明細書に、揮発性デボンダーを含む、製紙プロセスにおいて使用するための製剤を開示し、前記揮発性デボンダーは、紙前駆体上における分散のために、水溶液又はエマルジョンで製剤化され、前記揮発性デボンダーは、前記紙前駆体が紙シートを形成するために完全に乾燥される前に、紙前駆体から蒸発可能である。実施形態において、揮発性デボンダーは、紙シート中に残留物を残すことなく、紙前駆体から蒸発する。揮発性デボンダーは、紙前駆体上に噴霧することにより、分散のために水溶液又はエマルジョンで製剤化することが可能である。実施形態において、製剤は更に、紙前駆体が紙シートを形成するために完全に乾燥される前に、紙前駆体から蒸発可能な第二の揮発性デボンダーを含む。
【００１０】
また、第一及び第二の揮発性デボンダーが、お互いに水溶性であり、前記第一及び第二の揮発性デボンダーが、乾燥後紙前駆体中に残留物を残すことなく、前記紙前駆体から蒸発し、前記第一及び第二の揮発性デボンダーが異なる沸点を有する、第一の揮発性デボンダー及び第二の揮発性デボンダーを含む、製紙中に紙前駆体へ加えられる製剤も、本明細書に開示する。実施形態において、第一及び第二のデボンダーの内の一方は、低分子量デボンダーであり、第一及び第二の揮発性デボンダーの内の他方は、高分子量デボンダーである。第一及び第二の揮発性デボンダーは、紙前駆体へ加えられる水溶液中でお互いに混合することが可能であるか、又は、第一及び第二の揮発性デボンダーの内の一つは、他の揮発性デボンダーとは別に、水と混合され、紙前駆体へ加えられる。実施形態において、第一の揮発性デボンダーも第二の揮発性デボンダーも、水と共沸混合物を形成しない。
【００１１】
更に、揮発性デボンダー製剤が少なくとも一つの揮発性デボンダーを含む紙前駆体の水性環境と互換性のある揮発性デボンダー製剤を調製することと；離解した紙前駆体を形成するために前記水性環境へ前記揮発性デボンダーを適用することと；前記製紙プロセスがその最終段階として乾燥ステップを有し、前記少なくとも一つの揮発性デボンダーが、乾燥ステップの間に前記離解した紙前駆体から蒸発し、それによって離解した紙シートを形成する、製紙プロセスを通して離解した紙前駆体を処理することとを含む、離解した紙シートを製造する方法も、本明細書に開示する。実施形態において、揮発性デボンダー製剤は、少なくとも二つの揮発性デボンダーを含み、それぞれは異なる沸点を有する。実施形態において、少なくとも二つの揮発性デボンダーは、高分子量を有する第一の揮発性デボンダー及び、低分子量を有する第二の揮発性デボンダーを含む。揮発性デボンダー製剤の調製ステップは、揮発性デボンダー製剤を水性環境中へ分散するエマルジョンを調製することを含む。揮発性デボンダー製剤を水性環境へ適用するステップは、乾燥ステップの前に、揮発性デボンダー製剤と紙前駆体とを混合するステップを含み得る。揮発性デボンダー製剤と紙前駆体とを混合するステップは、共沸混合物を形成することを含み得る。揮発性デボンダー製剤を水性環境へ適用するステップは、揮発性デボンダー製剤をペーパーウェブへ噴霧又は局所的に塗布することを含み得る。
【００１２】
また、第一の揮発性デボンダーはデボンダー残留物を残すことなく乾燥プロセスの間に蒸発可能である、離解した紙前駆体を形成するために水性環境の紙前駆体へ第一の揮発性デボンダーを加えることと；それによってデボンダー残留物を残すことなく揮発性デボンダーを蒸発させ、それによってデボンダー残留物無しで離解した紙シートを作る、乾燥プロセスを通して離解した紙前駆体を処理することとを含む、デボンダー残留物無しで、離解した紙シートを製造する方法も、本明細書中に開示する。実施形態において、この方法は、第二の揮発性デボンダーがデボンダー残留物を残さずに乾燥プロセス中に蒸発可能である、水性環境中の紙前駆体へ前記第二の揮発性デボンダーを加えることを更に含む。実施形態において、前記第一の揮発性デボンダー及び前記第二の揮発性デボンダーは、異なる沸点を有する。実施形態において、前記第一の揮発性デボンダー及び前記第二の揮発性デボンダーの内の一方は、低分子量を有し、前記第一の揮発性デボンダー及び前記第二の揮発性デボンダーの内の他方は、高分子量を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、様々な揮発性デボンダーについての、親水性−親油性バランス値を示す。
【図２】図２は、様々な揮発性デボンダーで処理した紙片についての、最大引張負荷及びウィッキング速度を示す。
【図３】図３は、様々な揮発性デボンダーで処理したフラッフパルプについての、引張強度を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、異なる濃度の様々な揮発性デボンダーで処理したペーパーストリップについての、引張強度を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、異なる濃度の様々な揮発性デボンダーで処理したペーパーストリップについての、ウィッキング速度を示す。
【図５Ａ】図５Ａ及び図Ｂは、それぞれ、実施例７からの引張強度及びウィッキング結果を示す。
【図５Ｂ】図５Ａ及び図Ｂは、それぞれ、実施例７からの引張強度及びウィッキング結果を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、実施例８からの熱重量分析の結果を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施例８からの熱重量―質量分析の結果を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、実施例８からの熱重量―質量分析の結果を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、様々な揮発性デボンダー及びそれらの混合物で処理したペーパーストリップについての、引張強度及びウィッキング速度を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、様々な揮発性デボンダー及びそれらの混合物で処理したペーパーストリップについての、引張強度を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、様々な揮発性デボンダー及びそれらの混合物で処理したペーパーストリップについての、引張強度を示す。
【００１４】
詳細な説明
１  製紙における揮発性デボンダー
実施形態において、板紙における分子間力を低下させるためにセルロースパルプと相互反応することが可能であるが、また、板紙を最終的な形態へ押し出されたときに、ほとんどデボンダーが残らないように、処理温度未満で蒸発することも可能である、揮発性デボンダーを、本明細書に開示する。従って、離解した板紙は、フラッフパルプへの処理を容易にする機械的特性を有するが、一方、得られたフラッフパルプは、製品のウィッキング特性に影響を与えるデボンダー残留物を含んでいない。
【００１５】
本明細書において開示する揮発性デボンダーは、紙シートを形成するためにペーパーウェブを完全に乾燥させる前に、製紙プロセスの任意の時点で加えることが可能である。当業者によって理解されるように、乾燥の初期段階で、セルロース繊維はお互いに結合していない。本明細書に開示するように、この乾燥の初期段階で又は、この乾燥の初期段階の前に、紙前駆体へ揮発性デボンダーを加えることは、セルロース繊維を離間させたままに維持し、それらの効果的な結合を防ぐために、役立つことができる。乾燥プロセスとして、紙前駆体中のセルロース繊維は、通常お互いに引かれ、結合が開始する。揮発性デボンダーの存在は、この結合の形成を妨害する。最初に、デボンダーが存在しない場合には、表面張力は、お互いに紙前駆体材料中のセルロース繊維を引き付けるが、しかしその後、分子間力は、紙シートを形成するために、最終的な結合をもたらすために引き継ぐ。紙前駆体は乾燥するため、揮発性デボンダーの存在はこの結合の形成を妨害する。本明細書で使用する、用語「紙前駆体」は、紙シートを形成するためにセルロース繊維がお互いに結合し始める、臨界乾燥期の前の任意の時点における、水分含有パルプ混合物又は紙形成材料を指す。
【００１６】
例として、揮発性デボンダーは、製紙プロセスのウェットエンド、ヘッドボックスの後の湿潤なウェブ上、プレスセクションの前の湿潤なウェブ上又は、プレスセクションの後であるがドライヤーの前へ加えることができる。完全な乾燥の前の任意のこれらの段階において、紙形成材料を「紙前駆体」と呼ぶことができる。実施形態において、揮発性デボンダーを、例えば、乾燥セクションの開始の際に、噴霧又は局所的に適用することによって加えることができるが、但し、セルロース繊維の吸引及び結合がそうでなければ発生し得る場合に、臨界乾燥点に達する前に、揮発性デボンダーが前駆体へ適用されることを条件とする。
【００１７】
実施形態において、離解剤が水溶性であるが、しかしながら、水及び活性デボンダー成分が、水及びデボンダーの両方が製紙プレスについての作業温度で一緒に蒸発することができる共沸点混合物を形成できる場合に、製剤が調製される。共沸混合物は、その組成が蒸留によっては変化しない、二つ以上の液体の混合物である。そのような液体混合物は、前記液体と同じ組成を有する液体の部分的な蒸発によって、蒸気が生成されるという点で、単一物質のように振舞う。従って、一定温度で組成を変えずに蒸留し、通常の蒸留によって分離することができない。
【００１８】
実施形態において、活性なデボンダー成分は、特定の親水性又は疎水性特性を有するが、依然として水溶性であり、製紙プロセスについての作業温度で蒸発することができるものから選択することができる。一旦シートが＞９０℃の温度で乾燥されると、デボンダー分子は蒸発し、未処理のパルプ繊維に近いウィッキング特性を有する残留物及び離解シートを、非常に少量残すか、又は、全く残さない。
【００１９】
実施形態において、選択されたデボンダーは、水との共沸混合物を形成することができる。実施形態において、正の共沸混合物を形成することができ、例えば、それは、水の沸点よりも低い一定の沸点を有する。他の実施形態において、負の共沸混合物を形成することができる。有利なことに、水及び揮発性デボンダーによって形成された共沸混合物は、それらが分子間力を有する可能性が低いように、紙繊維を十分に分離されたままに維持するために作用する揮発性デボンダーの存在下で約１１０〜１８０℃の製紙の乾燥段階の間のパルプの処理温度で、両製剤は蒸発するように設計される。特定のそのような揮発性デボンダー化合物は、紙処理／乾燥温度よりも高い温度で沸騰するが、それらが共沸混合物を形成するという事実は、製紙プロセスで発生した乾燥温度の間にそれらを除去することに役立つ。
【００２０】
理論に束縛されるべきではなく、製紙における乾燥プロセスの初期段階の間に、パルプは約６０％の水を含み有るミルの乾燥セクションへ入ることが理解されている。パルプ中の遊離水はキャピラリー誘引物として機能し、お互いに向かってセルロース繊維を引く。遊離水は乾燥時に追い出されるため、繊維は、分子間力が発生するために、お互いにより近くに引かれる。この通常の製紙プロセスは、前述したように、その後機械的にフラッフパルプを形成するために離解される、強い紙シートをもたらす。いくつかの場合において、従来の有機デボンダーは、乾燥プロセスの前及び間にセルロース繊維を離間したまま維持するために使用することが可能であり、従って、最終生成物は機械的に離解しやすくなる。これらの有機デボンダーは、しかしながら、水性材料のウィッキングが所望される場合に、フラッフパルプの使用についての問題を提起する紙製品へ、疎水性を付与する。
【００２１】
本明細書に開示した揮発性デボンダーが使用されると、紙製品における分子間のプロセスは異なっており、そのまま最終的な結果である。実施形態において、本明細書に開示するような水溶性揮発性デボンダーは、セルロース繊維を分離するスペーサーとして機能することができ、従って、それらは、乾燥中に水素結合を形成するのに十分に近くに引きつけない。伝統的な有機デボンダーで発生するのと同様に、デボンダーによって生成されたパルプ繊維間の間隔は、分子間力結合のための繊維の能力を低下させる。デボンダー分子及び水分子の共存は、結合を形成するためのセルロース繊維の能力を損なう。更に、本明細書に開示する揮発性デボンダーは、乾燥中に水とともに蒸発するため、最終生成物は、フラッフパルプに使用される場合の製品の親水性及びウィッキングを損ない得る有機残留物を含まない。実施形態において、デボンダー及び水は共沸混合物を形成し、蒸発プロセス全体を通して共存を保証する。
【００２２】
２  例示的な揮発性デボンダー
水と混和性である、ＨＬＢ値（「ＨＬＢ」は、親水性−親油性バランスの略であり、０の値は完全に疎水性の分子を意味し、２０に近い値は親水性分子を示す）を有する特定のクラスの分子を、この開示による揮発性デボンダーとして使用することができる。実施形態において、これらの分子は、変化する沸点を有し、それらが一時的な方法で表面エネルギー（ひいては、表面の湿潤性又は非湿潤性）を変更するように、基礎となる表面への引力へ応じて選択することができる。実施形態において、揮発性デボンダーとして有用な分子は、水混和性である。実施形態において、揮発性デボンダー分子は、製紙プロセスの操作温度に対応する沸点を有する共沸混合物を形成することができる。実施形態において、揮発性デボンダー及び水の間で形成された共沸混合物は、乾燥の間に蒸発する。実施形態において、揮発性デボンダー化合物を、製紙プロセスの間にペーパーウェブ上へ噴霧することができる。
【００２３】
そのような分子の一つのクラスは、脂肪族及び又は芳香族側鎖を有するグリコールエーテルを含む。例として、揮発性デボンダーとして有利な特性を有する多数のグリコールエーテルは、ＤＯＷＡＮＯＬ（登録商標）ライン（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｐ、ミッドランド  ＭＩ）の溶媒中に含まれている。実施形態において、有利な特性を有するグリコールエーテルは、ＬｙｏｎｄｅｌｌＢａｓｅｌｌ（ヒューストン、テキサス、米国）からのＡｃｒｏｓｏｌｖ製品として又は、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（キングスポート、テネシー、米国）からのイーストマン溶媒として製造されたものを含む。
【００２４】
他の有用な分子は、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテルなどのグリコールエーテル類、及び、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどの他のグリコールエーテルを含む。比較的高い分子量の分子は、比較的高い沸点を有し、製紙用揮発性デボンダーとしての選択に影響を及ぼし得る要因である。実施形態において、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル及びトリプロピレングリコールメチルエーテル（特定の他のグリコールエーテルよりも両方共高い分子量である）は、揮発性デボンダーとしての有利な特性を有する。他の実施形態において、プロピレングリコールｎ−ブチルエーテル及びジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル（ＨＬＢスケールで両方とも疎水性である）は、揮発性デボンダーとしての有利な特性を有する。他の適切な分子は、Ｍａｓｕｒｆ  ＮＲＷ−Ｎ  （Ｍａｓｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  ＩＬ）などの分岐鎖アルキルアルコールを含む。
【００２５】
離解の程度は、湿潤ペーパーウェブへ加えられたデボンダーの量及び、疎水性ＨＬＢ値を有するデボンダーの選択によって制御することができる。実施形態において、揮発性デボンダー化合物は、１００℃〜２９０℃で変化する沸点を有する。これらの分子を、システム中の白水の０．００１〜１重量％で変化する濃度で、ウェットエンド白水システムへ加えることができる。揮発性デボンダーを、０．００１重量％〜０．１重量％の範囲で有利に加えることができる。実施形態において、揮発性デボンダー化合物を、より詳細に以下に説明するように、湿潤な移動するウェブ上に水溶液なかで噴霧するか、又は、エマルジョンとして加えることができる。
【００２６】
比較的低いＨＬＢ値の分子もまた使用することができ、速い蒸発が望ましくあり得る場合に、紙プロセスの乾燥温度よりも低い沸点を有する。例として、プロピレングリコールメチルエーテルは、この目的のために有用である。そのような分子が、繊維重量による高負荷を有する揮発性デボンダーとして使用されるように、より疎水性グリコールエーテルは典型的には、水への低い溶解性を有し、それは水性混合物中で揮発性デボンダーの分散を促進するためにそれらを乳化するために、有用であり得ることが理解されている。例えば、適切なカチオン性界面活性剤又は他の乳化剤を、製紙プロセスのウェットエンドにおいて、アニオン性セルロース繊維への疎水性グリコールエーテルの結合を可能にするために、使用することができる。
【００２７】
例として、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル（ＤＯＷＡＮＯＬ（登録商標）ＴＰｎＢ）は、〜２．５重量％の溶解限度を有する。３％よりも高い負荷が必要な場合には、この濃度で水中において、ＴＰｎＢの安定な懸濁液を作成するために乳化を行うことができる。これらの目的のための適切な乳化剤は、ポリエーテルなどの界面活性剤を含み得る。例として、ジェファーミンＸＴＪ５０２化合物などのジェファーミンポリエーテルアミンを、３重量％よりも高い負荷が望ましい場合、ＤＯＷＡＮＯＬ  ＴＰｎＢの乳化のために使用することができる。
【００２８】
実施形態において、低いＨＬＢ値を有する乳化されたデボンダーを、製紙ラインのウェットエンドへ加えることができる。例えば、ジェファーミンなどのポリエーテルアミンを乳化剤として使用する場合、ジェファーミン分子中の第一級アミンは、セルロースセに表面へ結合するアンカーとして機能し得る。他の実施形態において、ジェファーミン乳化剤中に存在するような第一級アミンは、それによってデボンダーを繊維表面へ結合するアンカー基として機能し得る。他の実施形態において、揮発性デボンダー分子はまた、移動するウェブ上に噴霧することができる。それらの揮発性のために、製紙の乾燥段階の間に離解効果を発揮することができるが、それらは、次に蒸発し、最終紙製品の親水性を損なうような残留物を残さない。
【００２９】
３．離解混合
高分子量の揮発性デボンダーは、低分子量のものよりも、パルプを離解するのにより効果的であることが理解されている。比較的高い分子量デボンダーはまた、比較的高い沸点を有する。本明細書中で説明する、例示的な比較的高い分子量のデボンダーは、約３００〜５００ダルトンの範囲の分子量を有するデボンダーである。本明細書中で説明する、例示的な比較的低い分子量のデボンダーは、約３０（例えば、メタノール＝３２）〜約１５０ダルトンの範囲の分子量を有するデボンダーである。本明細書に開示のシステム及び方法によると、離解したパルプ中の高いウィッキング速度は、製紙機械の乾燥セクションにおける揮発性デボンダーを全て除去することによって、最適化される。比較的低い沸点のそれらのデボンダーは除去するのが比較的容易であり、それらを追い出すために比較的少ない熱を必要とし、望ましくないことに、しかしながら、比較的低い沸点（比較的低い分子量）デボンダーは、離解での効果が低い。比較的低い分子量のデボンダーなどのあまり効果的ではないデボンダーについて、パルプは完全に離解されていない。結果として、比較的高い濃度又は比較的多い量の、あまり効果的ではないデボンダー（比較的低い分子量のデボンダーなど）を、良好な離解効果を達成するために使用する必要があり、より効果的なデボンダーを使用するよりも、あまり経済的でも効果的でもない可能性がある状況である。しかしながら、比較的効果的で比較的高い分子量のデボンダーが使用される場合、より多い熱又は蒸気がそれらの完全な除去を可能にするために、特に、水と共沸混合物を形成しないそれらのデボンダーについて、製紙機の乾燥セクションで必要とされるであろう。
【００３０】
追加の乾燥熱又は蒸気の必要性を最小限に抑えながら、離解を最適化するためには、高沸点及び低沸点の揮発性デボンダーを、調整可能な離解混合物を形成するために、混合することができる。実施形態において、調整可能な離解今王仏を、比較的高い分子量のデボンダー及び比較的低い分子量のデボンダーを、指定の割合で水と混合させることによって、形成することができる。実施形態において、成分デボンダーは、水と共沸混合物を形成しないものから選択される。デボンダーデ又は他の共沸混合物を形成する剤は、この分野において既に知られていること、又は、所与の分子についてのこの傾向は、ルーチンの実験を用いて実証することができることは、通常の技術を有する当業者によって理解されるであろう。
【００３１】
デボンダーは、お互いに及び水と完全に混和性であるために、混合物への成分の順序は重要ではない。成分デボンダーは、お互いに、及び／又は水と予混合することができるか、又は、それらを処理の間にパルプへ任意の順番で加えることができる。混合物中の成分デボンダーの割合は、異なるレベルの離解及びウィッキング速度を得るために最適化することができるか、又は、それを、離解され、且つ、高いウィッキングのパルプを得る一方で、製紙機械の乾燥セクション中におけるエネルギー需要を低減するために最適化することができる。高い分子量及び低い分子量のデボンダーの混合物を、選択された性能特性（例えば、離解レベル、ウィッキング速度、エネルギー消費など）を最適化するために、調整することができる。
【００３２】
一実施例として、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル（沸点、２７４℃）（ＴＰｎＢ）などの高い分子量デボンダーと、プロピレングリコールプロピルエーテル（沸点、１７１℃）（「ＰｎＰ」）又はプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル（沸点、１４９℃）（ＰｎＢ）などの低い分子量デボンダーを組み合わせた５０：５０の混合物であり得る。図７Ａは、ＴＰｎＢを含む低い分子量のデボンダーの様々な混合物を用いて処理した紙についての、結合強度及び、ウィッキング速度への影響の減少を示す。図７Ｃは、高い分子量のデボンダー（ＴＰｎＢ）を、調整可能な離解強度及びウィッキング速度を得るために、１５％及び３５％などの異なる重量比率で、低い沸点のデボンダーと混合することができることを示す。
【００３３】
有利なことに、比較的高い分子量及び比較的低い分子量のデボンダーの混合物は、完成した離解された製品についてのウィッキング特性を維持しながら、大幅に離解を向上させることができる。そのような混合物において、比較的低い沸点のデボンダーの存在は、比較的高い分子量の剤のみを用いた場合に、必要とされるだろうよりも少ないエネルギー消費で、それを追い出すことができる。実施形態において、実質的に少ない量の、比較的分子量の高い揮発性剤を、離解と付随するエネルギーの節約とを達成するために、用いることができる。実施形態において、比較的高い分子量の揮発性デボンダー及び比較的低い分子量の揮発性デボンダーの混合物は、比較的高い分子量の剤の単独での使用と同じ量の、離解効果を達成することができる。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
実施例
材料
以下の実施例において、以下の材料を使用した。
・針葉樹パルプ
・加工したパルプシート（６７０ＧＳＭ（登録商標）基本重量）
・Ｍａｓｕｒｆ  ＮＲＷ−Ｎ（Ｍａｓｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ、イリノイ州）（分岐鎖アルキルアルコールを含む水性界面活性剤）
・以下の表１に記載されている、ＤＯＷＡＮＯＬ（登録商標）化合物
【表１】
2014514468.tif 000002
【００３５】
これらの生成物についてのＨＬＢを、図１に記載する。
【００３６】
特に断らない限り、実施例中に記載の百分率は、重量百分率である。
【００３７】
実施例１：引張試験
引張試験を、Ｉｎｓｔｒｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  ３３４３を用いてサンプルに対して行った。サンプルを、ペーパーカッターを用いて、１広幅ストリップへ切断した。ゲージ長領域を４インチに設定し、クロスヘッド速度は１インチ／分であった。サンプルの重量データを正規化することができるような重量として、応力データを提供するために、厚さを測定した。サンプルは、適切なロードセルを破断するために試験した。各サンプルから少なくとも三つのストリップを試験し、値を一緒に平均化した。
【００３８】
実施例２：垂直ウィッキング速度試験
サンプルについてウィッキング速度を決定するために、紙の「１広幅ストリップ」を調製した。ストリップを垂直に吊り下げられるように、取付具へ固定した。５００ｍＬのビーカーを１００ｍＬの水で充填し、昇降できるステージの上の紙ストリップの下へ配置した。ステージを、紙ストリップの底部の５ｍｍが水中に入るように、ステージを上げた。ストリップを、水位上の１０ｃｍまで１ｃｍ刻みで、鉛筆の線でマークした。ウィッキング速度を、異なる高さに水位が到達するのに要する時間によって決定した。
【００３９】
実施例３：手すき紙の調製
平方メートル当たり〜２００ｇ（ＧＳＭ（登録商標））の手すき紙を調製するために、０．５％フラッフパルプスラリーを、オーバーヘッドミキサーを用いて、完全に分散させた。これへ、適切な量の２％ＤＯＷＡＮＯＬ溶液を、以下の実施例で説明するように、水中で特定の濃度のＤＯＷＡＮＯＬ溶液を作成するために、加えた。これらの成分を３０秒間混合した後、手すき紙型へ入れた。１１００ｒｐｍで５秒間、７００ｒｐｍで５秒間、４００ｒｐｍで５秒間、オーバーヘッドスターラーを用いてせん断を適用した。これに続いて、型中のサンプルをドレインさせ、真空を余分な水分を除去するために適用した。得られたシートは、ブロットし、プレスし、１４分間１１０℃でオーブン中のリング中で乾燥させた。
【００４０】
実施例４：機械的強度及びウィッキング試験
破断時の引張負荷を、ストリップが飽和するまで、１重量％〜０．０１重量％の濃度で、脱イオン水中にＤＯＷＡＮＯＬ化合物を含む溶液を含む５０ｍＬの遠心管中で、約３０秒間、１×６ストリップの６７０ＧＳＭ（登録商標）秤量の紙ストリップを浸漬することにより、揮発性デボンダーで処理した紙ストリップについて測定した。得られたサンプルを次にプレスし、２０分間１１０℃で乾燥させた。実施例１の手順を、エネルギー及び最大負荷値を決定するために使用した。対応するウィッキング速度を、実施例２に記載のプロトコルを用いて測定した。この実験では、サンプルを表１に記載の化合物を用いて調製し、未処理のサンプルを対照として用いた。図２は、紙ストリップ上で、水が５ｃｍの垂直距離まで吸い上げられるのに要する時間を用いて測定されたウィッキング速度とともに、破断時の最大引張負荷を示す。図２中に示すように、試験した揮発性デボンダーは、０．０１％と低い溶液濃度で効果的な剥離を示す。引張強度の低下は約５０％であり、一方ウィッキング速度の損失は、＜１５％である。
【００４１】
実施例５：揮発性デボンダーの種類
１×６ストリップの乾燥したフラッフパルプを、水中（対照）及び、ＨＬＢ特性の範囲で様々な揮発性デボンダーの１％溶液中へ、２分間浸漬した。得られたサンプルを、５０分間１１０℃で乾燥させた。その後、実施例１のようにインストロン試験を、どのサンプルが強度の最大減少を提供したかを確認するために、行った。結果を図３に示す。図３に示すように、ＤＯＷＡＮＯＬＴＰｎＢは、引張強度の減少は最も高かったが、処理したパルプのウィッキングへの影響は最も低かった。
【００４２】
実施例６：揮発性デボンダーのウェットエンドの追加
手すき紙サンプルを、実施例３の方法を用いて調製した。ＤＯＷＡＮＯＬ  ＴＰＭ及びＤＯＷＡＮＯＬ  ＴＰｎＢを、０．０１％、０．０２５％、０．０４９％及び０．０８％の濃度で、手すき紙へ適用した。手すき紙サンプルを、引張強度及びウィッキングについて、実施例１及び２の方法を用いて試験した。これらの試験の結果を、表４Ａ及び４Ｂに示す。これらの図に示すように、ＴＰｎＢは、対照と比較して、強度において最大４０％というより大きな減少、約２０％のウィッキングの減少を示した。図に示すように、増加濃度を有する傾向は明らかである。
【００４３】
実施例７：再循環水
サンプルを実施例３の手順を用いて調製し、前記手順は変更形を用い、それによってＤＯＷＡＮＯＬを第一のサンプルに加える。次のサンプルについて、手すき紙プロセスから流失した白水を収集し、パルプスラリーを調製するために、希釈水として再利用した。特定の場合において、最小量の追加の水を収集した水を補完するために加えた。ＤＯＷＡＮＯＬ  ＴＰｎＢの初期濃度を測定し、他の濃度を推定した。試験を、実施例１及び２の方法を用いて行った。引張強度及びウィッキング速度の結果をそれぞれ、図５Ａ及び５Ｂに示す。これらの図に示すように、負荷／重量における一般的な減少傾向は、ＴＰｎＢ濃度が増加するに連れて見られ、一方、ウィッキングは、濃度全体で比較的一定のままであり、パルプを乾燥するために使用される温度範囲での効果的な溶媒蒸発を示している。
【００４４】
実施例８：熱重量測定（ＴＧ）及びＴＧ−質量分析（ＴＧ−Ｍｓ）試験
サンプルを、０％、０．０４９％、及び０．０９％のＤＯＷＡＮＯＬＴＰｎＢを用いて、実施例３の方法を用いて調製した。他のサンプルは、同じ濃度を用いるが、実施例３から乾燥ステップを飛ばして調製した。湿ったサンプルを、重量損失プロファイルの変化を調べるために熱重量分析を用いて試験し、乾燥したサンプルを、繊維上の残留デボンダーの量を決定するために、熱質量分析を用いて試験した。これらの試験の結果を、図６Ａ〜Ｃに示す。図６Ａにおいて、ＴＧ％は重量損失を表し、ＤＴＧは誘導体重量損失を表す。図６Ｂ及び６Ｃにおいて、ＴＧ％軸は重量損失を表し、ＯＭＩＤ／Ａ軸は、質量分析計によって測定された断片の質量／充填比を表す（アンペアで、ＱＭＩＤ（準多重イオン検出）で表される）。図に示されるように、揮発性デボンダーの使用は、湿潤サンプルの重量損失に著しく影響を与えなかったことが観察された。また、図は、残留デボンダーは乾燥サンプルでは検出されなかったことを示す（プロファイルは、対照及び処理したサンプルについて同じである）。図６Ａについて、ＴＧ曲線は、ＤＤＸ１は対照（０％  ＴＰｎＢ）であり、ＤＤＸ２は０．０４９％ＴＰｎＢを有し、ＤＤＸ３は０．０９５％ＴＰｎＢを有するように示される。図６Ｂは、０％ＴＰｎＢを含むサンプルについての選択された質量数についての、対照サンプルＴＧ−ＭＳサンプルを表す。図６Ｃは、０．０９５％のＤＯＷＡＮＯＬＴＰｎＢを含むサンプルについての選択された質量数についてのＴＧ−ＭＳ曲線を表す。尚、図６Ｂ及び６Ｃ中の曲線は、おおよそ重ね合わさり、０．０９５％ＴＰｎＢを含む離解されたパルプサンプルは、離解剤の残留物を含まないことを示している。
【００４５】
実施例９：排水時間試験
サンプルを、標準ＴＡＰＰＩ試験法を用いて、０〜０．１％の範囲のＴＰｎＢの濃度を用いて、ＴＡＰＰＩ手すき紙メーカーを使用して、調製した。パルプを、〜６５０ＣＳＦ（カナダ標準型ろ水度）単位のろ水度まで精製した。スクリーン上の紙シートの排水を、」ＴＡＰＰＩ標準Ｔ２２１を用いて試験した。表２に示すように、結果は、紙シートのその排水は、水中への揮発性デボンダーの混入による影響を受けなかったことを示した。
【表２】
2014514468.tif 000003
【００４６】
実施例１０：混合した揮発性デボンダー
１×５インチストリップの乾燥したフラッフパルプを、水中（対照）及び、５０：５０、３５：６５又は１５：８５の比率で、一つの高沸点揮発性デボンダー（ＴＰｎＢ又はＤＰｎＢ）及び、一つの低沸点デボンダー（ＤＰｎＰ、ＰＧＤＡ、ＰｎＢ又はＰｎＰ）から成る混合した揮発性デボンダーの０．０５％溶液中へ浸漬した。サンプルを０．０５％ＴＰｎＢで処理し、０．０５％のＤＰｎＢもまた、実施例中の対照として使用した。得られたサンプルを２５分間１１０度で乾燥させた。その後、実施例１のインストロン試験を、各サンプルについて強度の低下を測定するために実施した。ウィッキング速度を、実施例３に説明するようにして測定し、図７Ａに記載した。これらの実験の結果を、図７Ａ、７Ｂ及び７Ｃに示す。図７Ａに示すように、選択された５０：５０混合物の引張強度は、ＴＰｎＢ単独のものと類似しており、ウィッキング速度もまた変わっていないようである。図７Ｂについて、引張強度は、選択されたデボンダー又はデボンダー混合物によって変化する。ＴＰｎＢ単独は、最も引張強度が減少し、一方、ＤＰｎＢ及びＤＰｎＢを含む混合物は、デボンダーとして同等に有効であるようである。図７Ｃにおいて、引張強度は、デボンダー混合物の関数として変化する。３５：６５の割合でモノプロピレングリコールジアセテート（ＢＰ２１３Ｃ）（ＰＧＤＡ）と混合されたＴＰｎＢは、ＴＰｎＢと同じ程度に引張負荷を減少させ；ＰＧＤＡの優位性（低沸点）は、所定の固形百分率へパルプを乾燥させるための熱／蒸気必要量又はエネルギー必要量が実質的に増加しないであろうという事実と相関している。
【００４７】
均等
本発明の特定の実施形態を議論してきたが、上記の明細書は例示であって限定的なものではない。本発明の多くの変化形が、本明細書を検証することによって当業者に明らかになるであろう。特に断らない限り、明細書及び特許請求の範囲において使用される成分、反応条件などの量を表す全ての数字は、用語「約」によって、全ての場合において修飾されると理解されるべきである。従って、特に明記しない限り、本明細書に記載される数値パラメーターは、本発明によって得られることが求められる所望の特性に応じて変化し得る近似値である。
【００４８】
本発明は、その好ましい実施形態を参照して、具体的に示し記載したが、その形態及び詳細における様々な変更が、添付の特許請求の範囲によって包含される本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることは、当業者によって理解されるであろう。
【図１】
2014514468.tif 000004
【図２】
2014514468.tif 000005
【図３】
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【図４Ａ】
2014514468.tif 000007
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2014514468.tif 000012
【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
2014514468.tif 000014
【図７Ｂ】
2014514468.tif 000015
【図７Ｃ】
2014514468.tif 000016
【国際調査報告】
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