説明

プリントスルーの低下を示す製紙配合物用炭酸カルシウム/顔料の組成物

本発明は、2つの別個の多孔質の安定な凝集物でかなり粗いPCC(沈降)炭酸カルシウム顔料の混合物、例えば2つのグレードBまたはグレードC PCCの1つと第2の特定のS−PCC(S=偏三角面体型PCC)顔料を90/10から10/90乾燥重量%、具体的には80/20から20/80から適当に選択される比で含むブレンドまたはミックス及びより粗い第3成分を含む組成物に関し、前記第3成分は天然(重質)炭酸カルシウムまたは(最も好ましくは)PCC(沈降炭酸カルシウム)のような顔料及び/または填料であり得、2つの細かいPCCの粒度分布に応じて第3のより粗い成分を省略してもよい。「より粗い」顔料を選択するための主基準は、PCCグレードB(または、PCCグレードC)とS−PCCのブレンドと混合したとき、前記ブレンドの粒度分布データの最細部分に顕著に影響を与えない粒度分布の特徴を有していなければならず、特に粒子<0.2μmの量に殆ど寄与してはならず、好ましくは<0.3μmの粒子の量、より好ましくは<0.5μmの粒子の量、最も好ましくは<1μmの粒子の量に全く寄与してはならないことである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、2つの別個の多孔質の安定な凝集物でかなり粗いPCC(沈降)炭酸カルシウム顔料とより粗い第3成分の混合物に関し、前記第3成分は顔料または填料、例えば天然(重質)炭酸カルシウムまたは(最も好ましくは)PCC(沈降炭酸カルシウム)、或いは任意選択により余り好ましくないがタルク、カオリン、酸化チタンTiO、クレー、及び製紙業界で使用されており、通常当業者に公知の他の顔料または充填材料であり得る。2つのPCCの粒度分布に応じて、第3のより粗い成分を省略してもよい。
【背景技術】
【0002】
製紙業界では、新聞用紙、軽量紙または上質紙、スーパー仕上げ雑誌等のような紙用途において最終用紙の複雑なまたは微妙に調整されるデリケートな技術的特性、例えば「プリントショースルー」または「プリントストライクスルー」を改善するために炭酸カルシウムを特定の組合せで、可能ならば他の顔料または填料と組み合わせて含む顔料組成物に対して明確な要求がある。
【0003】
上記特性は当業者に公知であり、詳細は新聞用紙の分野における添付の付属文書Aに記載されている。
【0004】
特に、上記特性を改善した配合物を可能ならば低コストで業界に提供することはかなり興味深い。
【発明の概要】
【0005】
(発明の好ましい様式の要旨)
第1の実施形態では、本発明は、2つのグレードBまたはグレードC PCCと称される多孔質の安定な凝集物でかなり粗い(2−10μm)PCCの1つと下記する第2の特定のS−PCC(S−PCC=偏三角面体型PCC)顔料のブレンドまたはミックスを含む組成物に関する。
【0006】
R−またはA−PCC及び第3成分を使用することも可能である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本発明によれば、前記比は、乾燥重量基準で90/10から10/90部/100部(%)、具体的には80/20から20/80の範囲で適切に選択され得る。
【0008】
最良の代表例を以下に例示する:
PCCグレードC/S−PCC(比=50/50);
PCCグレードB/S−PCC(比=70/30);及び
PCCグレードB/S−PCC(比=50/50)
(比は乾燥重量%である)。
【0009】
本明細書及び特許請求の範囲において、「を含む」は、別段の記載がない限り、組成物、配合物、混合物またはブレンドが本発明で使用される必須成分の機能に対して顕著な影響を持たない一般的な添加剤を含んでいてもよいことを意味する。
【0010】
本発明の配合物の各々はこの製紙業界で公知であり、結果に対して顕著に悪影響を及ぼさずに使用されている一般的添加剤を含み得る。
【0011】
前記した慣用されている添加剤のリストは当業者に公知である。
【0012】
最も好ましいモードで、本発明は、乾燥重量基準で90/10から10/90の比のPCCグレードAまたはPCCグレードBと上記した第2の顔料S−PCCを第3のより粗い特定顔料と一緒に含む組成物に関する。
【0013】
本発明の顔料ブレンドの全量の乾燥重量%は、最終紙製品の好ましくは0.3から5%、最も好ましくは0.5から3乾燥重量%、更により好ましくは1.0から2.0%の範囲から選択される。実験室試験では、%は実際上の理由でそれぞれ2及び4%で選択した。
【0014】
より粗い顔料vs.3種のPCCグレードBまたはグレードC+S−PCC+より粗い顔料の全量の比率は10w%(w%=重量%)以下でなければならず、好ましい範囲は0.1から10w%、好ましくは0.5から7−10w%、最も好ましくは2から7w%である。
【0015】
当業者はこれらの例を他の配合物に適用することができる。
【0016】
以下、特に表中、これらの例は再生紙を主成分とする新聞用紙完成紙料で実施され、新たに使用される填料であるので、本発明の2または3成分ブレンドを「一次」と称する。
【0017】
再生紙を主成分とする新聞用紙完成紙料より生ずる顔料の残り、例えば任意の種類の炭酸カルシウム、クレー等を「二次」と称する。
【0018】
本発明は、添付の表に要約されている以下の非限定的な実施例でより深く理解されるであろう。
【実施例】
【0019】
以下に説明するように、「より粗い」顔料を選択するための主基準は、PCCグレードB(または、PCCグレードC)とS−PCCのブレンドと混合したとき(すべては以下及び表1に例示されている)、前記ブレンドの粒度分布データの最細部分に明らかな影響を与えない粒度分布の特徴を有していなければならず、特に粒子<0.2μmの量に殆ど寄与してはならず、好ましくは<0.3μmの粒子の量、より好ましくは<0.5μmの粒子の量、最も好ましくは<1μmの粒子の量に全く寄与してはならないことである。
【0020】
上記基準に適合する填料または顔料が許容され得、製紙業界または類似業界で使用されているもの、例えばPCC、GCC(重質炭酸カルシウム、天然)、クレー、カオリン、ドロマイト、酸化チタン(TiO)等の中から当業者は日常的に試験することができる。
【0021】
表1は、実験において言及されている「顔料データ」を示す。
【0022】
左欄中、測定値及び特性はすべて当業者に公知の標準のものであり、例えばBET比表面積はISO標準9277に従って測定され、粒度分布はMicromeritics(商標)が製造しているSedigraph(商標)5100装置で証明されている。
【0023】
粘度Bは、ブルックフィールド粘度計を用いて25℃、適当なスピンドル及び速度で測定したブルックフィールド粘度を意味する。
【0024】
表面電荷は、公知方法に従って測定されるが、本発明を理解するために特に有用ではない。しかしながら、デフォルトにより水性インクジェットを(今日、新聞用紙のために頻用されており、当該インクを適用することもできる)フレクソグラフィーと結びつけたくない場合を除いて、帯電染料を含む水性インクを考えるとき表面電荷は非常に有用であり得ると当業者は認識している。
【0025】
白色度R−457も当業者に公知であり、白色度R−457は装置DATACOLOR ELREPHO(商標)3300を用いてDIN標準53140に従って測定される。
【0026】
分散剤は公知であり、製紙業界で使用されている一般的物質、例えばポリカルボキシレート等の中から選択される。分散剤は本発明を理解するために特に有用でない。しかしながら、ポリマーが特定のインク染料の吸収を促進する特定の表面電荷を与えるならば、理解するために非常に関連し得る。再び、上記コメントが当てはまる。
【0027】
吸油量は公知方法に従って測定され、本発明を理解するために特に有用でない。
【0028】
HYDREX(商標)Pは、公知標準に相当するケイ酸Naである市販品である。表、具体的には表1「顔料データ」を分析するとき、表から分かるように本発明の組成物はHYDREX Pよりもかなり低いBET値を有し、他の特性はより良好または類似であることは注目すべきことである。
【0029】
試験1は、固体含量が38重量%のHPOで処理した白亜に関する。
【0030】
試験2は、固体含量が38重量%のHPOで処理した大理石に関する。
【0031】
試験「C3」は、「PCCグレードC」製品に関する。
【0032】
試験「INV4」は、PCCグレードC/S−PCC 50/50(乾燥重量%)のブレンドである本発明の好ましい組成物である。
【0033】
試験「B5」は、「PCCグレードB」製品に関する。
【0034】
試験「S6」は、「S−PCC」(Sは「偏三角面体の」)に関する。
【0035】
実験(実験)1及び2は、本発明に従って実施した実験である。
実験1は、本発明のPCCグレードB/S−PCCの50/50乾燥重量%ブレンドに相当する。
実験2は、本発明のPCCグレードC/S−PCCの70/30乾燥重量%ブレンドに相当する。
【0036】
実験3は、PCCグレードB及び白亜の50/50重量%ブレンドである比較製品である。
【0037】
試験7は、100% 白亜である天然(重質)炭酸カルシウムを用いて実施した比較験である。
【0038】
試験8は、重質炭酸カルシウムを用いて実施した別の比較実験である。
【0039】
表2 試験条件
【0040】
実験製紙試験の条件を表2に要約する。
【0041】
DIPは、公知のような脱墨パルプを意味する。
【0042】
歩留改良剤は、使用されているPolymin(商標)とは異なり得、非限定的に一成分または所謂「二成分」系のいずれか、例えば特にアクリル酸(コ)ポリマー及び当業者に公知の二次歩留改良剤、例えばベントナイト、或いは澱粉または澱粉誘導体等であり得る。
【0043】
表3 填料含量(二次/一次)
【0044】
二次(すなわち、基本的)顔料/填料ブレンドは、3.5重量% CaCO及び7.5重量% クレーの混合物であり、最小許容と見なされる11%のSレベルを形成する。
【0045】
比較において、この11重量%の基本的填料に加えて、表1の試験及び実験に相当する表の下に示す填料をブレンドの全量の2重量%(左側)または4重量%(右側)添加した。
【0046】
表3中の%は、繊維パルプ+填料の全量中の顔料の総重量%に関する。
【0047】
繊維パルプまたはストックに填料を導入する方法に関して、添加順序は決定的でない。しかしながら、既に少なくとも11%の最小Sレベル以上を含有しているパルプ中に本発明の2つまたは3つの顔料の「一次」ブレンドを導入することが好ましい。完全さについて言及するために、一次填料の影響は二次填料の量に関係なく、二次顔料を有していない100%新鮮パルプで実施することも可能である。
【0048】
本発明の顔料ブレンドを1つの操作または注入で、またラインの異なるポイントでの幾つかの注入で添加することが可能である。基本的(「二次」)填料の一部と本発明の(「一次」)填料の一部または全量のプレミックスを含めた各種填料のプレミックスを調製することもできる。幾つかのプレミックスをラインに沿った異なるポイントで導入してもよい。二次顔料がDIP繊維完成紙料内にあるので、一次填料をDIP中の二次填料とプレ混合することは余り実際的でないが、使用され得る。この業界では、当業者は既存の装置、所望の剪断度、接触時間等にてらして上記注入ポイントを適合することができる。
【0049】
表4 光学密度「プリントストライクスルー」
【0050】
この表は、記載されている製紙試験において上記配合物を用いて得た結果を示す。
【0051】
「プリントストライクスルー」は付属文書A及びEP 1 712 597に詳記されている方法で測定される特性である。
【0052】
表5 「プリントショースルー」
【0053】
この表は、記載されている製紙試験において上記配合物を用いて得た結果を示す。
【0054】
「プリントショースルー」は、付属文書Aの方法に従って測定される公知の特性である。
【0055】
本発明は、製紙プラントで製紙するための繊維含有パルプまたはストックをも包含し、上記した本発明の顔料ブレンドの組成物を有効量、具体的には上記されている有効量含有していることを特徴とする。
【0056】
本発明は、上記パルプまたはストックから製造される紙製品をも包含する。記載されているように、100%機械的繊維、機械的繊維とDIP/DIPのブレンド、最も適当には100%新鮮化学パルプを用いても作業される。
【0057】
新聞用紙のプリントスルー [付属文書A]
【0058】
新聞用紙のプリントスルーの原因は紙の不透明度、多孔度、灰分、粗さ及び見掛重量(surface weight)に関連している。
【0059】
新聞印刷インクは完全に物理的方法により乾き、曲面オフセット印刷の場合のような酸化、或いはロールオフセット/加熱オフセット印刷の場合のような揮発性物質の蒸発によっては乾かないので、鉱油や植物油のような移動性物質は紙に移行し、これらは紙繊維及び填料により吸収される。移行する油の割合が余りに多く(印刷インクの割合が余りに高く)、紙の内表面層が余りに薄いならば、油の一部が紙の他面に達し、透明性が高くなる(1)
【0060】
この試験方法により、製紙の製造コントロールがなされ得る。インク量及び印刷圧が非常に高いと、印刷物の明らかなプリントスルーが目に見えるようになるはずであり、よって弱いまたは強いプリントスルーも認識され得るので、製造の変化の良好な目安を得ることができる。
【0061】
この方法は、製造品質をコントロールしたいのではなく、各種業者からの異なる見掛重量を有する紙を相互にできるだけ客観的に比較したいので、我々の試験実験室で標準試験として使用され得ない。加えて、我々は最も一般的に実施されているインク量及び印刷圧で作業しなければならない(2)
【0062】
我々は各種新聞に対する一般的なプラクティスに対する最も正確な目安を得たいので、この方法は一般的に実施されている印刷圧に従ってインク量を必要な光学密度に設定する。
【0063】
このようにして、プリントスルーは使用した紙の結果であり、インク量の結果ではない。
【0064】
余りに多いインク量及び余りに高い印刷圧を使用すると、見掛重量がより低い紙は自動的に不利となる。
【0065】
条件:インク:Stehlin & Hostag,Lachen製のRollo−Temp Black“Hit”29C0262.000新聞印刷インク
スプリング荷重張力:70kgf(35kp/cm
印刷側に実験用紙を用いた3個の試験ストリップ
各側に一般的な新聞紙を用いた3個の試験ストリップ。
【0066】
サンプリング:各サンプル紙(特に実験用紙)の個々の重量を測定した後、この試験は見掛重量の点で相互に最も近くなる紙のみを使用した。これは、試験しようとするすべての範囲の紙に適用可能であった。
【0067】
試験のランニング:
1.0cmのインクを置く;
インクを8分間擦りこむ;
インクを圧力ディスクに1分間入れる;
2枚の印刷物(1つの上面、1つの下面)を作る;
更に0.060cmのインクを加える;
4分間擦る;
インクを圧力ディスクに1分間入れる;
12枚印刷し続けた後、インクを再び入れる。
【0068】
印刷したストリップの反対側に現れるプリントスルーのみを少なくとも6時間後デンシトメトリーにより調べる。
【0069】
18cmの印刷面後ストリップの幅全体を調べる。3つの個々のスポットの測定値の平均を求める。
【0070】
結果:ストリップの上面及び下面(実験用試験シートを除いて、1つの面でのみ測定)からの3つの測定値の平均。結果を光学密度値として示し、測定した面(上面「O」または下面「U」)も示す。
【0071】
特記事項:試験装置(印刷ドラム)を各印刷後にペトロリウムスピリットを用いて十分に洗浄しなければならない。張力スプリングを外さなければならない。
【0072】
透明性の測定:100/密度プリント×密度プリントスルー=プリントショースルー。
【0073】
評価:<5:良好、
>5:限界。
【0074】
余りに多いインク量及び余りに高い印刷圧を使用すると、見掛重量のより低い紙は自動的に不利となる。
【0075】
注:
(1)しかしながら、この文献は水性であり得、酸化的プロセスも採用できるフレキソグラフィーを用いて今日印刷されている大量の新聞用紙を考慮していない。
【0076】
(2)実験室でのこの試験は絶対標準であると意図されないが、公知の許容される性能及び許容されない性能を持つ紙と性能を比較するために設計されている。よって、インク量及び印刷圧は紙の重量及び適用基準に従って調節されるが、実際に使用されるものにできるだけ近く維持される。
【0077】
【表1】

【0078】
【表2】

【0079】
【表3】

【0080】
【表4】

【0081】
【表5】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
「プリントショースルー」または「プリントストライクスルー」のようなプリントスルーの低下を示す製紙配合物用炭酸カルシウム、顔料及び/または填料を含む組成物であって、2つのグレードBまたはグレードC PCCと称される多孔性の安定な凝集物でかなり粗いPCCの1つと第2の特定のS−PCC(S=偏三角面体型PCC)顔料のブレンドまたはミックスを含むことを特徴とする、前記組成物。
【請求項2】
前記2つの別個のPCC(沈降)炭酸カルシウム顔料PCCグレードBまたはPCCグレードCとS−PCCの混合物が顔料または填料であり得るより粗い第3成分を含むことを特徴とする、請求項1に記載の製紙配合物用炭酸カルシウム、顔料または填料の組成物。
【請求項3】
前記第3のより粗い成分は天然(重質)炭酸カルシウムまたは(最も好ましくは)PCC(沈降炭酸カルシウム)、或いは任意選択によりタルク、カオリン、酸化チタンTiO、クレーまたはドロマイトから選択されることを特徴とする、請求項2に記載の組成物。
【請求項4】
PCCグレードBまたはPCCグレードC/S−PCC比は90/10から10/90乾燥重量%、具体的には80/20から20/80の範囲から選択されることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の組成物。
【請求項5】
前記比は
PCCグレードC/S−PCC(比=50/50)、
PCCグレードB/S−PCC(比=70/30)、及び
PCCグレードB/S−PCC(比=50/50)
(比は乾燥重量%である)
の中から選択されることを特徴とする、請求項4に記載の組成物。
【請求項6】
本発明の顔料のブレンドの全量の乾燥重量%は好ましくは0.3から5%、最も好ましくは0.5から3%/最終紙製品の乾燥重量、更により好ましくは1.0から2.0%の範囲から選択されることを特徴とする、請求項2から5のいずれかに記載の組成物。
【請求項7】
前記%は2.0%であることを特徴とする、請求項6に記載の組成物。
【請求項8】
前記%は4.0%であることを特徴とする、請求項6に記載の組成物。
【請求項9】
「より粗い」顔料を選択するための主基準は、PCCグレードB(または、PCCグレードC)とS−PCCのブレンドと混合したときに前記ブレンドの粒度分布データの最細部分に顕著に影響を与えない粒度分布の特徴を有していなければならず、特に粒子<0.2μmの量に殆ど寄与してはならず、好ましくは<0.3μmの粒子の量、より好ましくは<0.5μmの粒子の量、最も好ましくは<1μmの粒子の量に全く寄与してはならないことであることを特徴とする、請求項2から8のいずれかに記載の組成物。
【請求項10】
より粗い顔料vs.3種(PCCグレードBまたはグレードC)+(S−PCC)+(より粗い顔料)の全量の比率は10重量%以下でなければならず、好ましい範囲は0.1から10重量%、好ましくは0.5から7−10重量%、最も好ましくは2から7重量%であることを特徴とする、請求項2から9のいずれかに記載の組成物。
【請求項11】
表1の試験INV4、実験2または実験1に詳記されている粒度分布を示すことを特徴とする、請求項1、4及び5のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項12】
有効量、具体的には0.3から5%、最も好ましくは0.5から3%/最終紙製品の乾燥重量、更により好ましくは1.0から2.0%の請求項1から11のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とする、製紙用繊維含有パルプまたはストック。
【請求項13】
請求項12に記載のパルプまたはストックから製造される紙製品。

【公表番号】特表2012−502193(P2012−502193A)
【公表日】平成24年1月26日(2012.1.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−525642(P2011−525642)
【出願日】平成21年9月8日(2009.9.8)
【国際出願番号】PCT/IB2009/006777
【国際公開番号】WO2010/029403
【国際公開日】平成22年3月18日(2010.3.18)
【出願人】(505018120)オムヤ・デイベロツプメント・アー・ゲー (31)
【Fターム(参考)】