JP3713243B2

JP3713243B2 - ２−オキセタノンサイズ剤を含むサイズ剤

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Publication number: JP3713243B2
Application number: JP2002021165A
Authority: JP
Inventors: カイル・ジェイ・ボットーフ; クレメント・リナス・ブランガート; デイヴィッド・ハワード・ダマス; スーザン・マーリック・アーハート; ジョン・チャールズ・ガスト; ジャン・ジャン・ツァン
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1994-02-07
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: DE69510243T2; BR9500467A; EP0666368B1; AU688828B2; KR100354236B1; FI950496A0; US6197417B1; FI950496A7; FI950496L; EP0902124A2; AU1160295A; FI20002113A7; DE69510243D1; ES2107979T3; DE666368T1; ATE181382T1; CA2141519A1; JP2002302892A; ES2107979T1; ZA95979B

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、セルロース繊維に共有結合している反応性官能基及び繊維から離れて配向された疎水性の尾部を有する紙用のアルカリ性サイズ剤を含む紙；該紙を使用する方法；並びに新しいサイズ剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ性の条件下で製造される上級紙の量は、経費節約、沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）を使用する能力、改善された紙耐久性及び白色度にたいする増大した要求、並びに抄紙機のウエット−エンド（ｗｅｔ−ｅｎｄ）を閉じる増大した傾向によって助長されて急速に増加してきている。
【０００３】
上級紙についての最近の用途は、高速フォトコピー、封筒、コンピュータープリンタ紙を含むフォームボンド（ｆｏｒｍｓｂｏｎｄ）及び加算機紙のような、加工または最終用途の前のサイズに特別の注意を必要とする。アルカリ性の条件下で製造される上級紙用の最も慣用のサイズ剤はアルケニル無水コハク酸（ＡＳＡ）及びアルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）である。双方のタイプのサイズ剤はセルロース繊維に共有結合している反応性の官能基、及び繊維から離れて配向している疎水性尾部を有する。これらの疎水性の尾部の性質及び配向は繊維が水をはじく原因となる。
【０００４】
１つのβラクトン環を含む商業的なＡＫＤは、２つの飽和直鎖脂肪酸塩化物の二量化によって製造され、最も広く使用されているものはパルミチン酸及び／またはステアリン酸から製造される。アルケニルを基本としたケテンダイマー（ハーキュリーズインコーポレーテッドのアクアペル（登録商標）４２１）のような他のケテンダイマーも商業的に使用されてきている。１より多くのそのようなβ−ラクトン環を含むケテンマルチマーが日本公開１６８９９２／８９に記述されており、その開示は参照によって本明細書中に組み込まれる。ＡＳＡを基本としたサイズ剤は無水マレイン酸とオレフィン（Ｃ₁₄〜Ｃ₁₈）との反応によって製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＳＡ及びＡＫＤサイズ剤は商業的に成功しているが、それらは不利点を有する。両タイプのサイズ剤、特にＡＫＤタイプはアルカリ性条件下に製造される上級紙（アルカリ性上級紙という。）の最近の用途のために必要とされる典型的な高速加工操作における取扱いの問題と関連している。この問題はフォームプレス（ｆｏｒｍｓｐｒｅｓｓ）及び他の加工機における減じられた操作速度、高速複写機における二重供給または閉塞、高速で動作する印刷及び封筒ホルダーの位置合わせ誤差を含む。
【０００６】
これらの問題は酸性条件下で製造される上級紙（酸性上級紙）と通常関係しない。アルカリ性上級紙を造るのに使用される充填剤のタイプ及び充填剤の添加レベルは酸性上級紙を造るのに使用されるものとは大きく異なり、紙の取扱いに影響する剛性及び摩擦係数のような紙の特性における差異を生ずる。シート導電率及び静電荷の散逸に寄与するアルカリ性上級紙中のミョウバン添加水準も、酸性上級紙において使用されるものと大きく異なる。このことは、紙の電気的特性がその取扱い性能に影響するので重要である。塩化ナトリウムが、その最終用途における性能を改善するためにアルカリ性上級紙の表面にしばしば加えられる。
【０００７】
アルカリ性上級紙の加工及び最終用途取扱いに際して遭遇する典型的問題は、
１．完成紙料の組成に関する紙の特性；
２．紙形成の間に発現する紙の特性；及び
３．サイズに関する問題
を含む。
【０００８】
アルカリ性条件下の製紙によって影響される、加工及び最終用途の性能に影響を与え得る紙の特性は
・カール
・摩擦係数における変化
・水分含量
・水分分布
・剛性
・寸法安定性
・ＭＤ／ＣＤ強度比を含む。
【０００９】
１つのそのような問題は「ＩＢＭレーザープリンタ上のアルカリ性上級紙の性能の改善」ＴＡＰＰＩペーパーメーカーズカンファレンスプロシーディングス（１９９１）（この開示は本明細書中に参照によって組み込まれる。）に記述されるように、同定されそして測定される。その問題はアルカリ性上級紙の取り扱いを容易にすることを意図した特別の改良を有しない、ＩＢＭ３８００高速連続フォーム（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｆｏｒｍｓ）レーザープリンタを使用したときに起こる。従って、この商業的に重要なレーザープリンタは、種々のタイプのサイズされた紙の現状の加工装置上での加工性及びそれに引き続く最終用途を定義するための有効な試験装置として役立つことができる。特に、「ビローイング（ｂｉｌｌｏｗｉｎｇ）」の現象はヒューザー（ｆｕｓｅｒ）を越えた非被動ロールとスタッカーの上の被動ロールとの間のＩＢＭ３８００プリンタ上の滑り度の測定可能な指標を与える。
【００１０】
そのようなビローイングはロール間の真っすぐなラインからの紙路（ｐａｐｅｒｐａｔｈ）の開きを含み、その開きはベースプレートの上２インチであり、スタッカーの位置合わせ誤差及び落とし折り目（ｄｒｏｐｐｅｄｆｏｌｄ）の原因となる。定常状態の間のビローイング率は、６００秒の運転時間の後の直線紙路の上のインチでのビローイング高さとして測定され、そして１００００を乗ぜられる。
【００１１】
典型的なアルカリ性ＡＫＤでサイズされた、２．２ｌｂｓ．／トンの紙のサイズ完成紙料を使用した上級紙は、受容できないビローイング率（典型的に２０〜８０のオーダー）を示す。ハミルトン−スティーブンス連続フォームプレス、またはウィンクラーアンドデュネビー（Ｄｕｎｎｅｂｉｅｒ）ＣＨ封筒ホルダーのような他の高速加工機上での紙処理速度も転換性の数値の尺度を与える。
【００１２】
典型的な加工及びリプログラフィー操作において改善された取扱い性能を提供するアルカリ性上級紙への必要性が存在する。同時に、サイズ発現のレベルが、アルカリ性上級紙用の最近の完成紙料水準のＡＫＤまたはＡＳＡで得られるものに匹敵する必要がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明はアルカリ性の条件で製造されかつ２−オキセタノン（2-oxetanone）を基本としたサイズ剤（本明細書中で２−オキセタノンサイズ剤と呼ぶ）で処理された紙を含む。このサイズ剤は３５℃において固体ではない（実質的に結晶質でも、半結晶質でも、ワックス状の固体でもなく、すなわち加熱により融解熱なしに流れる。）。
【００１４】
さらに適切には、本発明に従うサイズ剤は２５℃または２０℃においてさえ液体である。（「液体」という呼称はもちろんサイズ剤そのものに適用され、そしてエマルジョンまたは他の組合せに適用されない。）本発明に従う紙は高速の加工機及びリプログラフィー操作において機械−供給の有意な問題に遭遇しない。もしそのような問題が以下に論ずるように商業的に受容できない程度に誤供給、貧弱な位置合わせ、または閉塞を引き起こすか、または機械速度を減少させると、それらの問題は全ての特定の加工またはリプログラフィー用途において重大であると定義される。
【００１５】
２−オキセタノンサイズ剤の好ましい構造は：
【００１６】
【化２】

【００１７】
（式中、ｎは０〜６、さらに好ましくは０〜３、そして最も好ましくは０であることができ、Ｒ及びＲ”（同じでも異なっていてもよい）は直線若しくは分枝のアルキル若しくはアルケニル鎖であるが、その全てが直線アルキル鎖ではないことを条件とし、そして好ましくはサイズ剤の少なくとも２５重量％が、Ｒ及びＲ”の少なくとも１つが直鎖アルキルでない２−オキセタノン構造から成る。）である。
【００１８】
Ｒ及びＲ”は実質的に本来疏水性であり、非環式であり、そして長さにおいて少なくとも６個の炭素原子である。ｎ＞０のときは本物質は２−オキセタノンマルチマーと呼ばれる。
【００１９】
Ｒ’は好ましくは直鎖のアルキル、さらに好ましくはＣ₅〜Ｃ₁₆の直鎖アルキル、最も好ましくはＣ₈ 〜Ｃ₁₂の直鎖アルキルである。
好ましくは、本発明は本発明に従う２−オキセタノンを基本としたサイズ剤で処理され、そしてアルカリ金属、好ましくはＮａＣｌの水溶性無機塩並びにミョウバン及び沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）を含むアルカリ紙を含む。しかし、本発明の紙はしばしばＮａＣｌなしで製造される。
【００２０】
本発明の紙は一般に少なくとも０．５、好ましくは少なくとも約１．５、そして最も好ましくは２．２ポンド／トンまたはそれより大きいサイズ添加率でサイズされる。それは例えば、連続のフォームボンド紙、加算機用紙、または封筒製造用紙、並びに複写紙または封筒のような加工された製品であり得る。
【００２１】
さらに、本発明は好ましくは、アルカリ性の製紙条件で製造されかつそのペンダント（ｐｅｎｄａｎｔ）疏水性成分の化学構造中に不規則性を有する２−オキセタノンを基本としたサイズ剤でサイズされた紙を含んで成る。すなわち、前記化学構造が１つ以上の炭化水素鎖中に炭素−対−炭素二重結合または枝分かれのような不規則性を含む（慣用のＡＫＤは規則的で、飽和直鎖炭化水素を有する。）。
【００２２】
好ましくは本発明に従い、アルカリ性製紙条件下で製造された紙は２−オキセタノン官能価（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を含むサイズ剤でサイズされる。好ましくは２−オキセタノンサイズ剤は、オレイン、リノール酸またはリノレン酸若しくはパルミトレイン脂肪酸塩化物、またはそれらの混合物より成る群から選択される脂肪酸から製造される。さらに好ましくは、前記の群から選択される脂肪酸から製造される２−オキセタノンサイズ剤はサイズ剤の少なくとも２５％、さらに好ましくは少なくとも約５０％、そして最も好ましくは少なくとも約７０％である。また、好ましくはそれぞれのペンダント炭化水素鎖が６〜２２個、最も好ましくは１０〜２２個の炭素原子を有する。
【００２３】
好ましくは本発明に従う紙は現状の加工装置上の加工性及び最終用途の高速機械上の性能を測定する試験において有効に動作することができる。特に、３０〜６０ｌｂｓ．／３０００ｆt²、さらに詳細には約４０〜５０ｌｂｓ．／３０００ｆｔ² の基本重量を有する連続フォームボンド紙のロールへと造ることができかつ少なくとも約２. ２ポンド／トンの添加率でサイズされている本発明に従う紙はＩＢＭモデル３８００高速連続フォームレーザプリンタ上で、秒あたりの増加のインチでのビローイング率×１００００を、約５より大きくすることなく走行できる。
【００２４】
さらに、１５〜２４ポンド（ｌｂｓ．）／１３００フィート（ｆｔ）² の基本重量を有しかつ少なくとも約２．２ポンド／トンの添加率でサイズされている、８１／２×１１インチのリプログラフィーカット紙のシートへと造られることができる本発明に従う好ましい紙は、高速レーザープリンタまたは複写機上で１００００中５以下の率で誤供給または閉塞なしに走行できる。約１５〜２４ｌｂｓ．／１３００ｆｔ² の基本重量を有する本発明に従う好ましい紙は、ハミルトン−スティーブンス連続フォームプレス上において少なくとも約１７７５フィート／分のプレス速度で、標準のミシン目入り連続フォームへ加工できる。
【００２５】
本発明は、本発明に従う紙を連続フォームプレス上において約１３００〜２０００フィート／分のプレス速度で標準のミシン目入り連続フォームへ加工する方法を含む。
【００２６】
本発明に従う追加の方法は、約１５〜２４ｌｂｓ．／１３００ｆｔ² の基本重量を有する８１／２×１１インチのリプログラフィーカット紙を高速連続レーザープリンタまたは複写機上で１００００中５以下、好ましくは１００００中１以下の率で誤供給または閉塞を起こさずに走行することを含んで成る。比較により、標準的なＡＫＤでサイズされた紙はＩＢＭ３８２５高速複写機上でもっと高い二重供給率を有する（１４２５０シート中１４の二重供給）。慣用の複写機の操作において、１００００シート中１０の二重供給は受容できない。機械製造者は１００００中１の二重供給を受容できないとみなす。
【００２７】
本発明に従う他の方法は、本発明に従う紙を毎分少なくとも約９００の封筒、好ましくは少なくとも約１０００の封筒へ加工することを含んで成る。現行のＡＫＤ及びＡＳＡサイズ技術で得られるものに匹敵するサイズの水準及び典型的な末端用途及び加工操作において改善された取扱性能を与えるアルカリ性サイズ剤は、反応性２−オキセタノン基及びペンダントの疏水性炭化水素尾部を有する。この観点から、それらは伝統的なＡＫＤを基本としたサイズ剤に類似するが、慣用の固体のアルキルケテンダイマーを基本としたサイズ剤を製造するために使用される脂肪酸中の飽和直鎖と違い、この等級のサイズ剤を製造するのに使用される脂肪酸塩化物の１つまたは両方において炭化水素鎖は炭素−対−炭素二重結合及び／または鎖の枝分かれのようなペンダント炭化水素鎖の化学構造中に不規則性を含む。ペンダント炭化水素鎖中の不規則性によって、これらのサイズ剤は室温付近において固体ではなく、そして好ましくは液体である。
【００２８】
この等級のサイズ剤の例はオレイン酸から製造される２−オキセタノンを基本とした物質、及びＰａｍａｋ−１またはＰａｍｏｌｙｎ３８０液体脂肪酸（ハーキュリーズインコーポレーテッドから入手できる脂肪酸混合物で主としてオレイン酸及びリノール酸から成る。）のいずれかから製造される２−オキセタノンを基本とした物質である。使用し得る脂肪酸の他の例は次の不飽和脂肪酸である：ドデセン酸、テトラデセン酸（ミリストオレイン酸）、ヘキサデセン酸（パルミトレイン酸）、オクタデカジエン酸（リノエライジン酸）、エイコセン酸（ガドレイン酸）、エイコサテトラエン酸（アラキドン酸）、ドコセン酸（エルカ酸）、ドコセン酸（ブラシジン酸）、及びドコサペンタエン酸（いわし酸）。
【００２９】
オレイン酸とセバシン酸との２．５：１混合物から製造される２−オキセタノンマルチマー、Ｐａｍａｋ−１脂肪酸とアゼライン酸との２．５：１混合物から製造される２−オキセタノンマルチマーを含む、これらの脂肪酸とジカルボン酸との混合物から形成される２−オキセタノンマルチマーも例である。好ましい例は、１：１〜３．５：１の範囲の脂肪酸対ジカルボン酸比を備えた２−オキセタノンマルチマーである。これらの反応性サイズ剤は、日本公開１６８９９２／８９からの公知の方法を用いて製造されると開示され、その開示は参照によって本明細書中に組み込まれる。最初の工程において、酸塩化物が、脂肪酸とジカルボン酸との混合物から３塩化リンまたは他の慣用の塩素化剤を使用して形成される。酸塩化物は次にトリエチルアミンまたは他の適切な塩基の存在下に、脱塩化水素されてマルチマー混合物を形成する。これらのサイズ剤の安定なエマルジョンは標準のＡＫＤエマルジョンと同じ方法で製造できる。
【００３０】
本発明に従う一つの新規なサイズ剤はリノール酸または少なくとも２５％、好ましくは少なくとも３５％のリノール酸を含む脂肪酸混合物からつくられる。好ましいサイズ剤は２５〜７５％、さらに好ましくは３５〜６５％のリノール酸及び７５〜２５％、さらに好ましくは６５〜３５％のオレイン酸を、Ｐａｍａｋ−１のように含む混合物からつくられる。
【００３１】
本発明の他の態様は以下の通りである：
・１高速加工またはリプログラフィー操作において紙を使用する方法であって、該紙がアルカリ性の条件下で製造されかつ３５℃において固体ではない２−オキセタノンサイズ剤でサイズされている、前記の方法。
・２アルカリ性の条件下で製造されかつ３５℃において固体ではない２−オキセタノンサイズ剤でサイズされている紙であって、高速加工機上またはリプログラフィー操作において有意の機械−供給の問題に遭遇しない、前記の紙。
・３サイズ剤が２５℃において固体ではない、１または２に記載の方法または紙。
・４サイズ剤が２０℃において固体ではない、３に記載の方法または紙。
・５サイズ剤が３５℃において液体である、１または２に記載の方法または紙。
・６サイズ剤が２５℃において液体である、５に記載の方法または紙。
・７サイズ剤が２０℃において液体である、６に記載の方法または紙。
・８高速加工またはリプログラフィー操作においてアルカリ性の条件下で製造された紙を使用する方法であって、該紙が２−オキセタノンサイズ剤でサイズされており、そして該サイズ剤が１以上のその炭化水素鎖の化学構造中に不規則性を有する、前記の方法。
・９アルカリ性の条件下で製造されかつ２−オキセタノンサイズ剤でサイズされている紙であって、該サイズ剤が１以上のその炭化水素鎖の化学構造中に不規則性を有し、そして高速加工機上またはリプログラフィー操作において有意の機械−供給の問題に遭遇しない、前記の紙。
・１０紙がアルカリ金属の水溶性無機塩を含む、１〜９のいずれかに記載の方法または紙。
・１１塩がＮａＣｌである、１０に記載の方法または紙。
・１２サイズ剤の少なくとも２５％が２−オキセタノンサイズ剤から成る、１〜１１のいずれかに記載の方法または紙。
・１３サイズ剤の少なくとも５０％が２−オキセタノンサイズ剤から成る、１２に記載の方法または紙。
・１４サイズ剤の少なくとも７０％が２−オキセタノンサイズ剤から成る、１３に記載の方法または紙。
・１５単一の２−オキセタノン環を有する２−オキセタノンサイズ剤でサイズされる、１〜１４のいずれかに記載の方法または紙。
・１６２−オキセタノンサイズ剤が２−オキセタノンマルチマーである、１〜１４のいずれかに記載の方法または紙。
・１７化学構造中の不規則性が炭素−対−炭素二重結合または鎖の枝分かれである、８〜１６のいずれかに記載の方法または紙。
・１８炭化水素鎖が炭素−対−炭素二重結合から成る不規則性を有する、１７に記載の方法または紙。
・１９炭化水素鎖が６以上の炭素原子を有する、１〜１８のいずれかに記載の方法または紙。
・２０炭化水素鎖が１０〜２２の炭素原子を有する、１９に記載の方法または紙。
・２１紙が、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、及びパルミトレイン脂肪酸、並びにこれらの混合物より成る群から選択される脂肪酸から製造される２−オキセタノンサイズ剤でサイズされる、１〜２０のいずれかに記載の方法または紙。
・２２少なくとも２５％のオレイン酸を含む脂肪酸混合物から製造される２−オキセタノンサイズ剤でサイズされる、１または２に記載の方法または紙。
・２３少なくとも２５％のリノール酸を含む脂肪酸混合物から製造される２−オキセタノンサイズ剤でサイズされる、１または２に記載の方法または紙。
・２４少なくとも約０．５ポンド／トンのサイズ添加率でサイズされる、１〜２３のいずれかに記載の方法または紙。
・２５約２．２〜約８ポンド／トンのサイズ添加率でサイズされる、２４に記載の方法または紙。
・２６紙が約１５〜２４ｌｂｓ．／１３００ｆｔ² の基本重量を有する連続フォームボンド紙のロールの形態にあり、そして高速、連続−フォームレーザープリンタ上で走行する、１、３〜８及び１０〜２５のいずれかに記載の方法。
・２７紙が約１６〜２４ｌｂｓ．／１３００ｆｔ² の基本重量を有し、かつ少なくとも２．２ポンド／トンの添加率でサイズされている、８１／２×１１インチのリプログラフィーカット紙の形態にあり、そして高速レーザープリンタまたは複写機上で走行する、１、３〜８及び１０〜２５のいずれかに記載の方法。
・２８連続フォームプレス上で少なくとも約１７７５フィート／分のプレス速度で、紙を標準的なミシン目入り連続フォームに加工することを含んで成る、１、３〜８及び１０〜２５のいずれかに記載の方法。
・２９紙を少なくとも毎分９００の封筒へと加工することを含んで成る、１、３〜８または９〜２５のいずれかに記載の方法。
・３０１、３〜８、９〜２４または２９のいずれかに記載の方法によって製造された封筒。
・３１約３０〜６０ｌｂｓ／３０００ｆｔ² の基本重量を有する連続フォームボンド紙のロールへとつくられることができ、かつ少なくとも約２．２ポンド／トンの添加率でサイズされており、そしてＩＢＭモデル３８００高速連続−フォームレーザープリンタ上で１０分間の走行時間の後で，約３より大きい秒あたりの増加のインチ数でのビローイング率×１００００を生じることなく、走行可能な、２〜７または９〜１２のいずれかに記載の紙。
・３２約１６〜２４ｌｂｓ．／１３００ｆｔ² の基本重量を有する８１／２×１１インチのリプログラフィーカット紙へとつくることができ、かつ少なくとも約２．２ポンド／トンの添加率でサイズされており、そしてＩＢＭモデル３８２５高速レーザープリンタまたは複写機上で１００００中約１以下の割合で、誤供給または閉塞を起こすことなく走行できる、２〜７または９〜２５のいずれかに記載の紙。
・３３約２０〜２４ｌｂｓ．／３０００ｆｔ² の基本重量を有する連続フォームボンド紙のロールへとつくられることができ、かつ少なくとも約２．２ポンド／トンの添加率でサイズされており、そしてハミルトン−スティーブンス連続フォームプレス上で少なくとも約１７７５フィート／分のプレス速度で標準のミシン目入り連続フォームに加工できる、２〜７及び９〜２５のいずれかに記載の紙。
・３４約１８〜２８ｌｂｓ．／１３００ｆｔ² の基本重量を有する封筒紙のロールへとつくられることができ、かつ少なくとも約２ポンド／トンの添加率でサイズされており、そしてウィンクラーアンドデュネビーＣＨ封筒ホルダー上で毎分少なくとも約９５０の封筒へと加工できる、２〜７及び９〜２５のいずれかに記載の紙。
・３５フォトコピー機において少なくとも約５８シート／分の速度で加工される、２〜７及び９〜２５のいずれかに記載の紙。
・３６商業的な抄紙機において、少なくとも約３０ｌｂ／１３００ｆｔ² の基本重量で、少なくとも約３１００ｆ．ｐ．ｍ．で製造される、リプログラフィーグレードの、請求項２〜７及び９〜２５のいずれかに記載の紙。
・３７与えられた基本重量を有しかつ与えられたレベルでサイズされており、高速連続フォームレーザープリンタ上で１０分間の走行時間の後に、同じ基本重量を有しかつステアリン酸とパルミチン酸との混合物から造られたＡＫＤサイズで同じレベルでサイズされた連続フォームボンド紙のロールを同じプリンタ上で走行したときに生じるビローイング率より少なくとも１０％少ないビローイング率で走行できる、２〜７及び９〜２５のいずれかに記載の紙。
・３８与えられた基本重量を有しかつ与えられたレベルでサイズされており、そして高速ＩＢＭ３８２５シート供給複写機上で、前記基本重量を有しかつステアリン酸及びパルミチン酸の混合物から造られたＡＫＤサイズで前記レベルにサイズされた紙のシートを同じ複写機上で走行したときに生じる二重供給または閉塞の数より少なくとも約５０％少ない二重供給または閉塞で、約５８シート／分の速度で走行できる、２〜７及び９〜２５のいずれかに記載の紙。
・３９与えられた基本重量を有しかつ与えられたレベルにサイズされており、そして連続フォームプレス上で、前記基本重量を有しかつステアリン酸とパルミチン酸との混合物から造られたＡＫＤサイズ剤で前記レベルにサイズされた紙よりも少なくとも３％高いプレス速度で、標準ミシン目入り連続フォームに加工できる、２〜７及び９〜２５のいずれかに記載の紙。
・４０与えられた基本重量を有しかつ与えられたレベルでサイズされており、そしてウィンクラーアンドデュネビーＣＨ封筒ホルダー上で、前記基本重量を有しかつステアリン酸とパルミチン酸との混合物から造られたＡＫＤサイズで前記レベルにサイズされた、同じ封筒ホルダー上で加工できる紙よりも、毎分少なくとも３％より多くの封筒へ加工できる、２〜７及び９〜２５のいずれかに記載の紙。
・４１紙が最初に２−オキセタノンサイズ剤でサイズされる、請求項１〜４０のいずれかに記載の方法または紙。
・４２リノール酸または少なくとも２５％のリノール酸を含む脂肪酸混合物から製造される２−オキセタノンサイズ剤。
・４３脂肪酸混合物から製造され、該混合物がリノール酸３５〜６５％及びオレイン酸６５％〜３５％から成る脂肪酸を含んで成る、請求項４２に記載のサイズ剤。
【００３２】
【実施例】
ＩＢＭ３８００上での評価用の紙をウエスタンミシガン大学で実験抄紙機上で製造した。
【００３３】
典型的なフォームボンド紙−作成紙料を造るために、パルプ完成紙料（３部のサザンハードウッドクラフトパルプ及び１部のサザンソフトウッドクラフトパルプ）を、ダブルディスクリファイナーを使用して４２５ｍｌのカナダ標準ろ水度（Ｃ．Ｓ．Ｆ）に精製した。充填剤のパルプ完成紙料への添加の前に製紙紙料の（１０％中等粒度沈降炭酸カルシウム）、ｐＨ（７．８〜８．０）、アルカリ度（１５０〜２００ p.p.m）、及び硬度（１００ p.p.m）を適当な量のＮａＨＣＯ₃ 、ＮａＯＨ、及びＣａＣｌ₂ を使用して調整した。
【００３４】
マルチマーを含む２−オキセタノンサイズ剤の混合物は商業的なＡＫＤを製造するために慣用的に使用されている方法によって製造した。すなわち、脂肪酸とジカルボン酸との混合物からの酸塩化物は慣用の塩素化剤を使用して形成し、そして酸塩化物を適切な塩基の存在下に脱塩化水素した。２−オキセタノンサイズ剤のエマルジョンは米国特許４，３１７，７５６の開示（本明細書中に参照によって組み込まれる。）に従って、特に特許の実施例５を参照して製造した。サイズ剤、第４級アミン置換カチオン性スターチ（０. ７５％）、ミョウバン（０. ２％）、及び歩留まり向上剤（０. ０２５％）のウェットエンド添加を行った。ヘッドボックス及び白水トレイにおける紙料温度は１１０°Fに制御した。
【００３５】
ウェットプレスを４０p.s.i.ゲージにセットした。サイズプレスにおいて１〜２％湿分及びリールにおける４〜６％湿分を与えるドライヤー分布を使用した（７７ｆ．ｐ．ｍ．）。サイズプレスの前に、ハーキュリーズサイズテスト（ＨＳＴ）を使用してシートの端から引き裂かれた紙の試料上でサイズレベルを測定した。ハーキュリーズテストＩｎｋ＃２で、反射率は８０％であった。ほぼ３５ｌｂ／トンの酸化されたコーンスターチ及び１ｌｂ／トンのＮａＣｌをサイズプレスにおいて加えた（１３０°F ，ｐＨ８）。カレンダー圧力及びリール湿分をリールでの１５０フロー単位のシェフィールド平滑度を得るために調節した（カラム＃２、フェルト面上）。
【００３６】
それぞれの製紙条件からのＡ３５ミニットロール（ｍｉｎｕｔｅｒｏｌｌ）の紙を集め、そして商業的なフォームプレス上で２箱の標準の８１／２" ×１１" のフォームに加工した。また、試料をそれぞれの３５ミニットロールの前後に自然老化（ｎａｔｕｒａｌａｇｅｄ）サイズ試験、基本重量（４６＃／３０００ｆｔ² ）、及び平滑度試験のために集めた。
【００３７】
加工した紙を評価の前に少なくとも１日間、プリンター室において平衡させた。それぞれの箱の紙をＩＢＭ３８００上で１０〜１４分間評価した（２２０ｆ．ｐ．ｍ．）。全ての紙料は２回評価した。標準の酸性上級紙をそれぞれの評価の間に少なくとも２分間走行して、初期機械状態を回復した。
【００３８】
走行の端におけるインチでのビローイングの高さ、及びビローイングが起こる割合（秒あたりのビローイングの増加のインチ数）をそれぞれのアプローチの効率を測定するために使用した。
【００３９】
実施例１
多数のサイズ剤について、加工困難なグレードのアルカリ性上質紙のＩＢＭ３８００上の走行能力（ｒｕｎｎａｂｉｌｉｔｙ）への影響を試験した。上記の試験手順を続けた。
【００４０】
ＩＢＭ３８００高速プリンタ上での紙のビローイング率を紙のそれぞれの試料の加工性能を評価するために使用した。この試験の結果の概要を表１に示す。比較目的のためにつくった標準的なＡＫＤサイズ剤よりもＩＢＭ３８００上でのサイズと走行能力とのより良好なバランス（例えば、同様のレベルのサイズにおけるより少ないビローイング）を与えるいくつかのアルカリ性サイズ剤を示す。標準的なＡＫＤサイズ剤はステアリン酸とパルミチン酸との混合物からつくった。これは、そのペンダント炭化水素鎖中に二重結合または枝分かれのような全ての不規則性を欠いたタイプの標準的なサイズ剤である。サイズと取扱性能の最良のバランスは次の剤の一つによって得られる：ヘンケル−エメリからＥｍｅｒｓｏｌＮＦの名称で入手できる、オレイン酸約７３％、リノール酸約８％、及びパルミトレイン酸約７％で残りが飽和及び不飽和の脂肪酸混合物である混合物からつくられる２−オキセタノンを基本としたサイズ材料（オレイン酸を基本とした同様のサイズ剤と共に本明細書中でオレイン酸サイズ剤と呼ぶ。）
他の２−オキセタノンサイズ剤は主としてオレイン酸及びリノール酸から成り、ハーキュリーズインコーポレーテッドから入手できるＰａｍｏｌｙｎ３８０から製造されるもの、及びイソステアリン酸から製造される２−オキセタノンサイズ剤である。これらの全てのサイズ剤は２５℃において液体であり、そして特に等しいサイズレベルにおいて、ステアリン酸及びパルミチン酸の混合物からつくられた対照よりもＩＢＭ３８００上でのより良好な加工性能を与える。
【００４１】
【表１】

【００４２】
実施例２
他のサイズ剤を２組目の試験においてＩＢＭ３８００の紙走行能力への影響について試験した。上記の試験手順を続けた。
【００４３】
ＡＫＤエマルジョン及びアルケニル無水コハク酸（ＡＳＡ）エマルジョンを対照として評価した。ＡＳＡエマルジョンを「紙のサイズ（第２版）」「アルケニル無水コハク酸によるサイズ」、第５１頁（１９９１年）において、Ｆａｒｌｅｙ及びＷａｓｓｅｒが記述しているように製造した。これらの研究において測定した性能パラメーターは自然老化サイズ及びＩＢＭ３８００上の走行能力である。これらの評価の結果の概要を表２に示した。
【００４４】
試験した物質は、対照として使用した商業的なＡＳＡまたはＡＫＤサイズ剤のいずれよりもサイズと加工性能とのより良好なバランスを与えた（同じレベルのサイズにおけるより小さいビローイング）。サイズと取扱性能との最良のバランスは、Ｐａｍａｋ−１脂肪酸（主としてオレイン酸及びリノール酸を含む混合物）から製造したサイズ剤並びにオレインとセバシン酸との２．５：１混合物から製造された２−オキセタノンマルチマーによって得られた。両方のサイズ剤は、ＡＳＡ及びＡＫＤの対照によって得られるものに匹敵するレベルのサイズを与えた。両方のサイズ剤は、ＡＳＡまたはＡＫＤの対照のいずれでサイズした紙よりもＩＢＭ３８００上でのより良好な走行能力を備えた紙を与えた。
【００４５】
【表２】

【００４６】
実施例３アゼライン酸とオレイン酸との混合物、及びアゼライン酸とオレイン／リノール脂肪酸との混合物から製造した２種の２−オキセタノンマルチマーを試験した。試験用の紙は試験手順に記述した条件を使用して実験抄紙機上で製造した。商業的なＡＫＤサイズ分散物でサイズした標準的な紙を対照として評価した。これらの評価の結果の概要を表３に示す。
【００４７】
両方のタイプの２−オキセタノンマルチマーは標準的なＡＫＤ対照で得られるものと類似したレベルのＨＳＴサイズを与えた。両方のマルチマーのサイズ剤はＩＢＭ３８００上で対照よりも低いレベルのビローイングを与えた。
【００４８】
【表３】

【００４９】
実施例４一連の、１．５：１〜３．５：１の脂肪酸対ジカルボン酸比のＰａｍａｋ−１脂肪酸：アゼライン酸の２−オキセタノンマルチマーを４組目の試験で評価した。試験用の紙は再び実施例１に記述した条件を使用してウエスタンミシガン大学において実験抄紙機上で製造した。これらの試験で測定した性能パラメータは、自然老化サイズ効率（酸インキ）及びＩＢＭＷ３８００上での走行能力である。標準のＡＫＤ及びＡＳＡでサイズした紙を対照として評価した。これらの研究の結果の概要を表４に示す。
【００５０】
全てのＰａｍａｋ−１：アゼライン酸の２−オキセタノンマルチマーは商業的な対照のいずれよりもサイズとＩＢＭ３８００走行能力とのより良好なバランスを与えた。
【００５１】
【表４】

【００５２】
実施例５
オレイン酸からつくった２−オキセタノンサイズ剤の、パルミチン酸とステアリン酸との混合物からつくった商業的なサイズ剤との比較における評価は高速の商業的な上質紙抄紙機（３０００ｆ．ｐ．ｍ．、時間あたり２０トンの紙を製造、１５ｌｂ／１３００ｆｔ² ）上で実施した。実施例１において使用したものと類似した典型的なフォームボンド紙製造紙料を使用した。２つのサイズ剤の添加レベルはＨＴＳサイズの匹敵レベルを与えるように調整した（２０〜３０秒、８５％反射率、ハーキュリーズテストＩｎｋ＃２）。抄紙機上で堆積は観察されなかった。
【００５３】
これらの条件下で製造された紙を次に高速ハミルトン連続フォームプレス上で評価した。ハミルトンプレスは紙を標準のミシン目入り連続フォームに加工する。ＡＫＤ対照の２種の試料をオレイン酸を基本としたサイズ剤でサイズした紙の評価前及び後に試験した。結果を表５に示す。オレイン酸サイズ剤でサイズした紙は明らかに、ＡＫＤ対照でサイズした紙よりも有意により速いプレス速度で加工できる。
【００５４】
【表５】

【００５５】
実施例６パルミチン酸とステアリン酸との混合物からつくった商業的なサイズ剤との比較におけるオレイン酸２−オキセタノンサイズ剤の評価を、ゼログラフィーグレードの紙を製造する商業的抄紙機上で実施した（３１００ｆ．ｐ．ｍ．、４２ｌｂ／３０００ｆｔ² ）。実施例５のように、それぞれのサイズ剤の添加レベルを、匹敵する自然老化後のＨＳＴサイズを与えるように調整した（ＨＳＴサイズ１００〜２００秒、８０％反射率、ハーキュリーステストＩｎｋ＃２）。抄紙機上で堆積は観察されなかった。オレイン酸２−オキセタノンサイズ剤で製造された紙は高速ＩＢＭ３８２５シート供給複写機上で全く閉塞も二重供給もなしに走行した（１４２５０シート中で二重供給なし）。ＡＫＤ対照で製造した紙はＩＢＭ３８２５上で、より高い率の二重供給を起こした（１４２５０シート中１４回の二重供給）。
【００５６】
実施例７２−オキセタノンサイズ剤を公知の方法でオレイン酸から製造した。サイズ用エマルジョンを次にオレイン酸を基本としたサイズ剤から公知の方法により製造した。オレイン酸を基本としたサイズ用エマルジョンでサイズした紙をを商業的な上質紙抄紙機上でつくった（３１００ｆ．ｐ．ｍ．、時間あたり紙４０トンを製造、２０＃／１３００ｆｔ² 、１０％沈降炭酸カルシウム、トンあたり１＃の塩化ナトリウムをサイズプレスにおいて添加）。標準的なＡＫＤ（パルミチン酸とステアリン酸との混合物から製造）サイズ用エマルジョンでサイズした複写紙を対照としてつくった。それぞれのサイズ剤の添加レベルは５０〜１００秒のＨＴＳサイズ（標準的な商業的ＡＫＤ１．４＃、紙トンあたりオレイン酸サイズ剤１．９〜２．１＃、反射率８０％、ハーキュリーステストＩｎｋ＃２）を与えるように調整した。
【００５７】
オレイン酸サイズ剤で製造された複写紙は高速ＩＢＭ３８２５シート供給複写機上で全く閉塞も二重供給もなしに走行した（９９０００シート中で二重供給なし）。ＡＫＤ対照で製造した紙はＩＢＭ３８２５上でより高い率の二重供給を起こした（２７０００シート中１４回の二重供給）。
【００５８】
実施例８２−オキセタノンを基本としたサイズ剤の２種の試料をオレイン酸及びＰａｍａｋ−１脂肪酸（主としてリノール酸とオレイン酸とから成る混合物）から公知の方法で製造した。サイズ用エマルジョンを両方のサイズ剤から製造した。Ｐａｍａｋ−１脂肪酸を基本としたサイズ剤及びオレイン酸を基本としたサイズ剤でそれぞれサイズしたフォームボンド紙を商業的な上質紙抄紙機上でつくった（ほぼ３１００ｆ．ｐ．ｍ．、１６ｌｂ／１３００ｆｔ² 、ミョウバン５ｌｂ／トン、第４アミン置換デンプン１０ｌｂ／トン）。商業的なＡＫＤ（パルミチン酸とステアリン酸との混合物から製造）サイズ用エマルジョンでサイズしたフォームボンド紙を対照としてつくった。それぞれのサイズ剤の添加レベルはリールにおいて匹敵するＨＴＳサイズ（反射率７０％、ハーキュリーズテストＩｎｋ＃２）を与えるように調整した。
【００５９】
これらの条件下で製造した紙を高速ハミルトン連続フォームスプレス上で加工した。ハミルトンプレスは紙を標準的なミシン目入り連続フォームへ加工する。プレス速度を紙性能の目安として使用した。結果を次の表６に列挙する。それぞれのプレス速度は６種の異なる紙ロールで行った測定の平均である。オレイン酸を基本としたサイズ剤でサイズした紙及びＰａｍａｋ−１脂肪酸を基本としたサイズ剤でサイズした紙は、ＡＫＤ対照でサイズした紙よりも有意に高いプレス速度で加工された。
【００６０】
【表６】

【００６１】
【実施例９】
２−オキセタノンを基本としたサイズ剤をオレイン酸から公知の方法で製造した。サイズ用エマルジョンを次にオレイン酸を基本としたサイズ剤から公知の方法によって製造した。オレイン酸を基本としたサイズ用エマルジョンでサイズし、そして沈降炭酸カルシウム１６％を含む封筒紙を商業的な上質紙抄紙機上で２種の基本重量、２０ｌｂ及び２４ｌｂ／１３００ｆｔ² でつくった。標準的な商業的ＡＫＤ（パルミチン酸とステアリン酸との混合物から製造）及び商業的な表面サイズ剤（０．５ｌｂ／トンのＧｒａｐｈｓｉｚｅＡ）のサイズ用エマルジョンでサイズした封筒紙を対照としてつくった。それぞれのサイズ剤の添加レベルはリールにおいて匹敵するＨＴＳサイズ（１００〜１５０秒、反射率８０％、ハーキュリーズテストＩｎｋ＃２）を与えるように調整した。
【００６２】
この２種のサイズ剤のそれぞれでサイズした紙をウィンクラーアンドデュネビーＣＨ封筒ホルダー上で封筒へ加工した。２０ｌｂの紙を「チャーチ」封筒へ加工した。２４ｌｂの紙を標準の＃１０封筒へ加工した。封筒製造速度（封筒数／分）を紙加工速度の目安として使用した。結果を次の表７に列挙する。オレイン酸を基本としたサイズ剤でサイズされた紙はＡＫＤ対照でサイズした紙よりも有意に高い速度で加工された。
【００６３】
【表７】

Claims

式（１）：

［式中、Ｒ及びＲ”（同じでも異なっていてもよい）は、炭素原子数６〜２２の、分枝鎖のアルキル基または分枝鎖のアルケニル基である］の２−オキセタノンサイズ剤（３５℃において液体である）を少なくとも２５重量％含むサイズ剤。