(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールの剥離特性の改善方法であって、以下の工程を特徴とする方法：
（ａ）ミクロエマルジョンの形態にある剥離剤を水で希釈してミクロエマルジョンを壊し、９８．５〜９９．９重量％の水を含有する組成物を生成させ、この希釈により、透明な分散液であったミクロエマルジョンが濁った組成物になり、そして
（ｂ）この組成物をロールに適用する。
【請求項２】
剥離剤が、油、水不溶性界面活性剤、水不溶性ポリマー、ワックス、およびこれらの混合物からなる群から選択される剥離活性成分を含有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ロールが製紙系の加圧ロールである請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ロール用の剥離剤およびロールの剥離特性の改善方法に関する。特に本発明は、製紙における加圧ロールのようなロールのための剥離剤およびこのようなロールの剥離特性を改善するための方法に関する。
多くの工業的過程において、フィルム、ウェブなどの連続材料がロール上を通過する。その条件（温度、圧力、含水量など）に依存して、連続材料は多かれ少なかれロールに接着し、そのため、ロールから連続材料を取り去るためにある剥離力が必要になる。従って、このようなロールを剥離剤で処理して剥離力を低下させ、ロールからの連続材料の除去を容易にすることが多い。このような剥離剤の組成は、ロール上を通過する連続材料の性質、ロールの材料および表面状態、ならびに加工条件に依存して大きく異なる。一般的に言うと、このような剥離剤は剥離活性な物質（潤滑剤と呼ばれることも多い）を含有する。通常、このような物質は純粋な形態またはエマルジョンの形態で使用される。
ロール上を連続材料が通過する際にしばしば起こる問題は、連続材料の成分または不純物に起因する堆積がロール表面に形成されることである。このような堆積は、ロールの性能に悪影響を及ぼし、最後には、工程を停止させてロールを清浄にすることになる。このような清浄化を回避するため、または少なくともこのような清浄化中断の間隔を大きくするために、堆積防止剤が使用される。その組成は特定の過程に依存するが、一般にポリマー物質を包含する。
既知の剥離剤および堆積防止剤は完全に満足できるものではないことが多い。従って、本発明の目的は、改良されたロール用の剥離剤、およびロールの剥離特性の改善のために該剥離剤を使用する方法を提供することである。本発明の別の目的は、ロール上の堆積を防止するために使用する物質の有効性を改善することである。
即ち、本発明は、１またはそれ以上の剥離活性成分を含有し、水で希釈したときに製紙系における加圧ロールのための剥離剤として有用であり、水で希釈したときにミクロエマルジョンが壊れることを特徴とする、ミクロエマルジョンの形態にある組成物に関する。
また本発明は、１またはそれ以上の剥離活性成分を含有し、適当量の水を添加したときにミクロエマルジョンを生成し、さらに水で希釈したときに製紙系における加圧ロールのための剥離剤として有用であり、水で希釈したときにミクロエマルジョンが壊れることを特徴とする組成物に関する。
さらに本発明は、製紙における加圧ロールなどのロールの剥離特性を改善するための方法であって、本発明のミクロエマルジョンを水で希釈してミクロエマルジョンを壊し、この希釈したミクロエマルジョンをロールに適用することを特徴とする方法に関する。
本発明の好ましい態様および利点は、以下の本発明の詳細な説明および請求の範囲から明らかになるであろう。
本発明は、連続材料が通過するあらゆる種類のロールに広く適用することができるが、製紙ミルにおいて特に適している。従って、以下においては特に製紙に関連して、および製紙において発生する特定の問題に関連して説明する。
製紙におけるロール、特に加圧ロールのための既知の剥離活性物質または潤滑物質（これらは本発明においても有用である）は、油、水不溶性界面活性剤、水不溶性ポリマーおよびワックスであり、これらは、例えば噴霧によってロールに適用される。これら剥離活性物質の一部は純粋なままで適用することができるが、これらの大部分は、エマルジョン（マクロエマルジョン）の形態で使用される。これは、適用の容易性およびロール表面におけるより良好な分布のため、さらには純粋物質の使用と比較して比較的少量の活性物質が必要とされるためである。しかし、これらの物質は大きな有機堆積問題を有しており、この有機堆積を防ぐことができないことが知られている。
ここに驚くべきことに、剥離剤が、ロールへの適用前に水で希釈されるミクロエマルジョンの形態にあるときに、上記の問題を克服しうるかまたは少なくとも大きく減少させうることを見いだした。ミクロエマルジョンは、大きさが１００nm未満の粒子を含む透明な分散液であり、大部分が油成分、界面活性剤、助界面活性剤および水を含有する。ある場合には、油成分と助界面活性剤が同一であることもできる。通常、ミクロエマルジョンは低粘度である。個々の成分は、少なくとも室温で安定な液体の単一相の系が形成されるような量で存在する。ミクロエマルジョンに適する成分およびその製造、ならびに、ミクロエマルジョンの性質は既知であり、文献に数多く記載されている［例えば、「エマルジョン技術の事典」、1983、Marcel Dekker,Inc.;「Milton J.Rosen、界面活性剤と界面現象」、第２版、1989、John Wiley & Sons,Inc.;およびM.Bourrel and R.S.Schlechter、「ミクロエマルジョンおよび関連の系−配合、溶解力および物理的性質」、界面活性剤の科学シリーズ、第30巻、1988、Marcel Dekker,Inc.を参照]。
理論に拘束されるものではないが、本発明に関連する改善は、マクロエマルジョンの形態にある既知の剥離剤を希釈したときには剥離活性成分を含むエマルジョン小滴は物理的に変化しないが、対照的に、ミクロエマルジョンは未希釈のときにのみ安定であり、希釈すると濁った状態になる、即ち剥離活性成分が溶液から遊離した状態になるということに基づくと考えられる。換言すると、マクロエマルジョンの希釈は主に連続相の量を増加させるが、安定なままであり、従って、エマルジョン小滴がロール表面に堆積する傾向は比較的影響を受けない。対照的に、希釈したときにミクロエマルジョン中に現れる粒子は、ロール表面に堆積する傾向が非常に高い。即ち、希釈時のミクロエマルジョンの不安定性が、本発明の利点を得るために必要である。
本発明における希釈時に得られるミクロエマルジョン中の活性成分の大きさは、対応するマクロエマルジョンの粒子サイズと同等であるかまたは好ましくはそれよりも大きい。粒子が大きくなるにつれて、粒子を安定に保つのがより困難になるが、剥離性能がより良好になる。希釈時のミクロエマルジョンと同等の粒子サイズを有するマクロエマルジョンを安定に保つ（６カ月の貯蔵寿命）のは極めて困難であろう。従って、このようなマクロエマルジョンを適当な安定剤の添加によって十分に安定化することが必要になるが、これは油成分が水相に留まる強い傾向を有することを意味する。従って、これはその機能を失うことになる（上記を参照）。対照的に、ミクロエマルジョンは安定な６カ月の貯蔵寿命が可能であり、顧客がそれを使用するとき、即ち希釈するときにのみ不安定になるように誘発される。希釈したミクロエマルジョンの粒子サイズが大きすぎる（例えば、１５０μｍまたはそれ以上である）ときには、ロール表面を被覆するに十分な粒子が存在しないので、表面被覆の減少はもはや剥離の改善に釣り合うことはない（実施例４を比較）。即ち、通常、ミクロエマルジョンは、希釈時に得られる粒子が１０〜１５０μｍ、好ましくは２０〜１００μｍの範囲内の大きさ［クールター・カウンター（Coulter Counter）、実施例４を参照]を有する組成を持つのが好ましい。
さらに、本発明の剥離剤は、蓄積抑制剤として使用することが周知である水溶性ポリマーを添加したときに、蓄積防止を与えることがわかった。特に適しているのは、例えば、ジシアンジアミド−ホルムアルデヒド縮合物である。適当なポリマーのさらに広範囲の総覧については、EP 0 599 440 A1が挙げられる（この文献の開示は本明細書の一部を構成する）。
剥離活性成分および蓄積防止成分の他に、本発明の剥離剤は、ミクロエマルジョンの安定性ならびに剥離活性成分および蓄積防止成分の有効性に悪影響を及ぼさないものであれば、酸、清浄用界面活性剤、塩などの通常の添加剤を含有することができる。
製紙における加圧ロールなどのロールの剥離特性を改善するための方法において、ミクロエマルジョン剥離剤を水で希釈してミクロエマルジョンを壊し、この希釈したミクロエマルジョンをロールに適用する。実際的には、適用濃度は、０．１〜１．５重量％、好ましくは０．２〜１．０重量％の範囲内であるのが普通である。即ち、実際にロールに適用される組成物が、０．１〜１．５重量％、好ましくは０．２〜１．０重量％の元のミクロエマルジョンを含有するところまで、ミクロエマルジョンを水で希釈する。
本発明の別の態様によれば、水以外の上記成分の全てを含有する剥離剤を製造することもできる。個々の成分は、水を添加したときにミクロエマルジョンが生成する量で存在する。換言すると、本発明のこの態様は、一種の「濃縮物」または「潜在的ミクロエマルジョン」に関する。即ち、これは適当な量の水を添加したときにミクロエマルジョンを生成することができる。実際には大過剰の水を用いるので（上記を参照）、本発明のこの態様においては、ミクロエマルジョン状態は正に中間的な状態であり、ミクロエマルジョンは直ちに壊れて剥離活性成分が遊離状態になる。勿論、ミクロエマルジョンが実際に生成し、一定期間中は存在するように、水の添加を段階的に行うこともできる（ロールに剥離剤を移送するときに水を添加する２またはそれ以上の地点）。
以下に実施例を挙げて本発明の原理に従って本発明を説明するが、これらは、添付した請求の範囲に示したものを除き、いかなる意味においても本発明を限定するものと考えるべきではない。全ての部数および割合（％）は、他に示すことがなければ重量に基づくものである。
実施例１
ミクロエマルジョン、マクロエマルジョン、陽イオン性ポリマーを含有する水溶液、および陰イオン性ポリマーを含有する水溶液の形態にある剥離剤のシート剥離を、希釈度合に依存する必要な剥離力を測定することによって調べた。この試験において、新たに調製した湿ハンドシートを、試料ロール材料の表面に接着する４０％一定（４０％繊維および６０％水）のシートが得られるまで、試料ロール材料上でプレスした。次いで、試料ロール材料から紙を剥離するのに必要な力を測定した。
結果を図１に示すが、ここで、１００％濃度は未希釈の剥離剤を表し、０．１％濃度は９９．９重量％の水と０．１重量％の元の未希釈の剥離剤からなる組成物を表す。
マクロエマルジョンは、２０重量％の改変獣油、７．５重量％の２つの非イオン性界面活性剤の混合物、および７２．５重量％の水からなっていた。ミクロエマルジョンは、８．７重量％の改変獣油、１１．１重量％の陽イオン性ポリマー、１３．７重量％の２-ブトキシエタノール、１７．２重量％の非イオン性界面活性剤、１．３重量％の陽イオン性界面活性剤、および４８重量％の水からなっていた。陽イオン性ポリマーの水溶液は、２．５重量％の陽イオン性ポリマー、５重量％の非イオン性界面活性剤、０．０２重量％のリン酸、および９２．４８％の水からなっていた。陰イオン性ポリマーの水溶液は、５重量％の陰イオン性ポリマー、１０重量％の陰イオン性界面活性剤の５０％水溶液、および８５重量％の水からなっていた。
図１から、剥離性能がマクロエマルジョンの希釈により比例的に低下することがわかる。ミクロエマルジョンの希釈により、１００％のものと比較して１０％ミクロエマルジョンの剥離性能の増加が観察される。この性能は、さらに約１％まで希釈したときに、実質的に一定のままである。即ち、少量の油が、マクロエマルジョンに配合された大量の同一油よりも、ミクロエマルジョンにおいてより良好な性能を発揮する。
実施例２
実験室および現場での剥離試験を行って、本発明のミクロエマルジョンと、通常の水溶液およびマクロエマルジョン型製品とを比較した。実験室剥離試験は実施例１の記載のように行った。現場剥離試験においては、製品を噴霧バーにより加圧ロールに適用した。ロールからの紙ウェブの剥離地点をｃｍで測定した。結果を下表に示す。
0004118332.tif 000002
陽イオン性Ｉ水溶液は市販の製品であり、２０重量％の陽イオン性ポリマー、５重量％の非イオン性界面活性剤、５重量％のリン酸、および７０重量％の水からなっていた。陽イオン性II水溶液は、実施例１で使用したものと同一の製品であった。非イオン性マクロエマルジョンは、２０重量％の改変獣油、７．５重量％の２つの非イオン性界面活性剤の混合物、１重量％の陽イオン性界面活性剤、２．２３重量％のリン酸、および６９．２７重量％の水からなっていた。本発明の陽イオン性ミクロエマルジョンは、８重量％の改変獣油、２重量％の陽イオン性ポリマー、１９重量％の非イオン性界面活性剤、１９重量％の２-ブトキシエタノール、および５２重量％の水からなっていた。
最良の結果は、本発明のミクロエマルジョンが最低の剥離力を与えることを示す。この結果と一致して、それは最高の剥離地点を与える。
実施例３
別の現場試験において、異なるミクロエマルジョンを試験し、通常の水溶液およびマクロエマルジョン型製品と比較した。この試験においては、加圧ロールから除去した紙ウェブのシート幅を測定した。このシート幅は、ロールから紙ウェブを除去するのに必要な剥離力が増加するにつれて減少する。シートが広いほど、必要な剥離力が小さい。この現場試験の結果を図２に示す。
製品７３０６は市販の製品であり、陽イオン性ポリマーの水溶液であり、１７．０重量％の第１の陽イオン性ポリマー、２重量％の第２の陽イオン性ポリマー、０．５重量％の陽イオン性界面活性剤、５重量％のリン酸、および７５重量％のの水からなる。製品２７-５はマクロエマルジョンであり、１９．９重量％の改変獣油、２．４９重量％の非イオン性界面活性剤（エトキシル化ヒマシ油、ＨＬＢ１５）、４．９８重量％の別の非イオン性界面活性剤（エトキシル化脂肪酸、ＨＬＢ５）、１重量％のオレイル ビス（２-ヒドロキシエチル）アミン、０．５重量％のジアルキル（Ｃ8-Ｃ10）ジメチルアンモニウムクロリド、５．１重量％のリン酸（８５％）、および６６．０３重量％の水からなっていた。製品２７-１〜２７-４は、以下の組成を有するミクロエマルジョンであった。
２７-１：８重量％の改変獣油、２重量％のジシアンジアミド-ホルムアルデヒド縮合物（５０％水溶液）、２０重量％のエトキシル化（３ＥＯ）Ｃ13-脂肪アルコール、１６．８重量％のトリエチレングリコール モノブチルエーテル、２重量％のジアルキル（Ｃ8-Ｃ10）ジメチルアンモニウムクロリド、０．０４重量％のリン酸（８５％）、および５１．１６重量％の水。
２７-２：７重量％の改変獣油、２重量％のジシアンジアミド-ホルムアルデヒド縮合物、２０重量％のエトキシル化（３ＥＯ）Ｃ13-脂肪アルコール、１６．８重量％のトリエチレングリコール モノブチルエーテル、２重量％のジアルキル（Ｃ8-Ｃ10）ジメチルアンモニウムクロリド、０．０４重量％のリン酸（８５％）、１重量％のイソパラフィン、および５１．１６重量％の水。
２７-３：２．０１重量％の改変獣油、１．９９重量％のジシアンジアミド-ホルムアルデヒド縮合物、１９．９２重量％のエトキシル化（３ＥＯ）Ｃ13-脂肪アルコール、１３．９４重量％のトリエチレングリコール モノブチルエーテル、３．７８重量％のジアルキル（Ｃ8-Ｃ10）ジメチルアンモニウムクロリド、０．０２重量％のリン酸（８５％）、および６０．３４重量％の水。
２７-４：８重量％の改変獣油、２重量％の陽イオン性ポリマー、１９重量％の２-ブトキシエタノール、１９重量％のエトキシル化Ｃ9-Ｃ11-アルコール、および５２重量％の水。
図２に示す試験結果は、本発明のミクロエマルジョンがより収縮の少ない紙シートを与えることを明瞭に示し、より低い剥離力によるロールからのより容易な除去を示している。
実施例４
上で説明したように、最適な性能のためにはミクロエマルジョンは水で希釈したときに不安定であることが必要である。不安定なエマルジョンは、安定なものよりも良好な性能を発揮する。即ち、油小滴が水から「追い出され」、ロール表面により強固に吸着する。さらに、ミクロエマルジョンは希釈したときに、ロール表面を覆うに十分な粒子を供するものでなければならない。しかし、ミクロエマルジョンのための最適組成は、それを水で希釈し、希釈によって得られる濁った組成物の粒子サイズを測定することにより、容易に決定することができる。
下表にまとめた試験結果（試験条件の説明については実施例１を参照）は、ミクロエマルジョンを０．２％の濃度まで希釈することによって、即ち、９９．８重量％の水を加えることによって得た。粒子サイズは、クールター・カウンター（Coulter Counter）ＬＳ１３０を用いて測定した。得られた粒子サイズ分布（体積分布）の最大値を、粒子サイズとして挙げる。
0004118332.tif 000003
上記の表において、油Ｘは改変獣油であり、油Ｙはイソパラフィン油であり、疎水性界面活性剤はエトキシル化（３ＥＯ）Ｃ13-脂肪アルコールであり、Ａはジアルキル（Ｃ8-Ｃ10）ジメチルアンモニウムクロリドである。
上記の表にまとめた結果からわかるように、第１のミクロエマルジョンは安定でありすぎ、従って油粒子を遊離しなかった。即ち、このエマルジョンは、希釈時に透明なままであり、比較的高い剥離力を与えた。第３、第４、第５および第６のミクロエマルジョンは、油成分の組成の点でのみ異なっている。表からわかるように、最も低い剥離力は、３２μｍの粒子サイズを与えた第４のミクロエマルジョンに対して測定された。
【図１】
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【図２】
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