JP2001123394A - 製紙サイズプレス工程における消泡方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製紙工業のサイズプレス工程における消
泡方法に関するものであり、粘性が高く泡の抜け難いサ
イズプレス液に対し泡をなくし、かつ成紙欠点など紙へ
の影響を抑える消泡方法を提供する。 【解決手段】 アルキレングリコールジ脂肪酸エステル
化合物とビスアミド化合物を組み合せてサイズプレス液
に添加することよりなるサイズプレス工程における消泡
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製紙工業のサイズ
プレス工程における消泡方法に関するものであり、粘性
が高く泡の抜け難いサイズプレス液に対し効率よく作用
し、該工程の泡障害を大幅に軽減するものである。

【０００２】

【従来の技術】製紙工業のサイズプレス工程は、製紙さ
れた紙に耐水性を付与したり、インキや水に対する浸透
抵抗性を付与するために、澱粉やポリビニルアルコール
などを主成分とし、さらに必要により二酸化チタン、ク
レー、炭酸カルシウムなどの填料等を含んだサイズプレ
ス液を紙に塗布する工程である。

【０００３】サイズプレス液は、液の攪拌・循環や、サ
イズプレス工程でのロールの回転により液中に泡が出来
易く、また泡ができると液の粘性が高いために外部に抜
け難くい。サイズプレス液に泡があると、その泡が紙の
表面に残り紙に欠損部分を発生させ、製品の品質を低下
させる原因となるので、泡をなくすことは工程上極めて
重要なことである。

【０００４】製紙工業、塗料工業、化学工業などの製造
工程、あるいは廃水処理工程などで消泡剤は広く用いら
れており、灯油やスピンドル油などの鉱油系消泡剤、オ
クチルアルコールやオレイルアルコールなどの液体アル
コール系消泡剤、固体高級アルコールを微細に分散した
消泡剤（特公昭４９−２７７５１公報）、動植物油から
得られる脂肪酸系消泡剤（特開平０９−３０８８０４号
公報）、高級アルコールや高級脂肪酸にアルキレンオキ
サイドを付加させたポリグリコール系消泡剤（特公平３
−４９６０５、特公平３−６８４０１、特公平４−２９
７３５、特開平０９−３１３８０８号公報、特開平１１
−０１９４０７号公報、特開平１０−０１５３０５号公
報）、高級アルコールまたは高級アルコールのアルキレ
ンオキサイド付加体とビスアミド化合物とを組み合わた
消泡剤（特許２５１９４７９号公報）、ジメチルポリシ
ロキサンなどのシリコーン系消泡剤（特開平６−３９２
０７号公報、特開平７−２８９８０３号公報、特開平８
−１９２００１号公報、特開平３−１５１００４号公
報）などが提案されている。

【０００５】サイズプレス工程では、鉱油系消泡剤は製
紙された紙にオイルスポットを生じ、製品品質の低下を
招くことがあり、また脂肪酸系消泡剤は安価であるが、
液中のアルミニウムイオン、カルシウムイオンなど多価
金属イオンと反応して水不溶性の金属石鹸を形成しスカ
ムとなり、消泡効果が低下するだけでなく生じたスカム
が成紙に付着して品質の低下をもたらすことがある等、
製品である紙の品質上使用が制限されるものがあった。
従来はポリグリコール系消泡剤を添加するなどの方法で
対処されてきたが、充分な消泡効果が得られず、そのた
め泡に由来する成紙欠点も多かった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、粘度の高い
サイズプレス液中の泡を少なくし、かつ成紙欠点など紙
への影響を抑える製紙サイズプレス工程における消泡方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、サイズプ
レス工程における消泡方法につき鋭意研究を重ねた結
果、特定のアルキレングリコールジ脂肪酸エステルと特
定のビスアミド化合物を組み合せて添加することによ
り、サイズプレス液に対し優れた消泡効果を示し、かつ
成紙欠点を大幅に少なくできることを見出し本発明をな
すに至った。

【０００８】すなわち、本発明請求項１は、一般式
（Ｉ）〔式中、Ｒ¹、Ｒ²は、炭素数８〜２２の脂肪酸残
基であり、Ｒ¹、Ｒ²は同一であっても異なっていてもよ
く、ＥＯはオキシエチレン基、ｎはオキシエチレン基の
数で１０〜２０の正数であり、ＰＯはオキシプロピレン
基、ｍはオキシプロピレン基の数で２０〜４０の正数で
あり、オキシエチレン基とオキシプロピレン基はブロッ
ク又はランダムに結合している。〕で示されるアルキレ
ングリコールジ脂肪酸エステル化合物から選ばれる少な
くとも１種と、一般式（II）〔式中、Ｒ³、Ｒ⁴は炭素数
５〜３０の脂肪酸残基であり、Ｒ³、Ｒ⁴は同一であって
も異なっていてもよく、ｒは１〜６の正数である。〕で
示されるビスアミド化合物から選ばれる少なくとも１種
を添加することを特徴とする製紙サイズプレス工程にお
ける消泡方法であり、本発明請求

【化２】 項２は、アルキレングリコールジ脂肪酸エステル化合物
とビスアミド化合物の組成比（重量比）が、９９．５：
０．５〜８０：２０であることを特徴とする請求項１記
載の製紙サイズプレス工程における消泡方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の消泡方法は、一般式
（Ｉ）のアルキレングリコールジ脂肪酸エステル化合物
と、一般式（II）のビスアミド化合物をサイズプレス液
に添加することからなっている。

【００１０】本発明で使用する一つの成分は一般式
（Ｉ）で示されるアルキレングリコールジ脂肪酸エステ
ル化合物から選ばれる一種以上である。一般式（Ｉ）に
おけるＲ ¹、Ｒ²は、炭素数８〜２２、好ましくは１２〜
２０の飽和脂肪酸あるいは不飽和脂肪酸残基であり、Ｒ
¹、Ｒ²は同一であっても異なっていてもよい。炭素数７
以下、炭素数２３以上のカルボン酸では消泡効果が十分
でない。Ｒ¹、Ｒ²の脂肪酸を具体的に例示すると、ドデ
カン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカ
ン酸、エイコサン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレ
ン酸、とうもろこし油やオリブ油から得られる食用植物
脂肪酸、やし油やパーム油から得られるやし油脂肪酸、
ひまし油やあまに油から得られる工業用脂肪酸、豚脂や
牛脂から得られる動物脂肪酸、ニシン油やメンヘーデン
油から得られる魚油脂肪酸、トール油等から得られる脂
肪酸等である。ＥＯはオキシエチレン基、ｎはオキシエ
チレン基の数で８〜２０、好ましくは１０〜１５であ
る。ＰＯはオキシプロピレン基、ｍはオキシプロピレン
基の数で２０〜４０、好ましくは２５〜３５である。オ
キシエチレン基とオキシプロピレン基の結合はブロック
でもよく又ランダムでもよい。これらｎとｍ、すなわち
オキシエチレン基とオキシプロピレン基の数は消泡効果
の上から選ばれたものであり、この範囲の外では効果が
小さくなる。

【００１１】アルキレングリコールジ脂肪酸エステル化
合物は、窒素雰囲気で苛性アルカリ存在下、相当する脂
肪酸にエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドを
付加させモノエステル化した後、更に脂肪酸を追加して
ジエステル化を行うことにより得ることができる。（特
開平９−８７３８０号公報、特開平１１−１９４０７号
公報）

【００１２】脂肪酸に付加したエチレンオキサイドやプ
ロピレンオキサイドの数は、例えば該化合物にアセチル
−ｐ−トルエンスルホン酸を反応させてエーテル結合を
開烈し、生成した脂肪酸、エチレングリコールジアセテ
ート、プロピングリコールジアセテートをガスクロマト
グラフィー分析して脂肪酸、エチレングリコール、プロ
ピングリコールそれぞれの量から求めることができる。
〔北原文雄、早野茂夫、原一郎編「界面活性剤の分析と
試験法」２４５頁、（株）講談社発行（１９８４年）参
照〕

【００１３】もう一方の成分は一般式（II）で示される
ビスアミド化合物から選ばれる一種以上である。一般式
（II）におけるＲ³、Ｒ⁴は、炭素数５〜３０、好ましく
は１２〜２０の飽和脂肪酸あるいは不飽和脂肪酸残基で
あり、Ｒ³、Ｒ⁴は同一であっても異なっていてもよい。
炭素数４以下の脂肪酸では消泡効果が十分大きくなく、
炭素数３１以上の脂肪酸では消泡効果はあるが該脂肪酸
の入手が容易でなく経済的でない。Ｒ³、Ｒ⁴の脂肪酸を
具体的に例示すると、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘ
キサデカン酸、オクタデカン酸、エイコサン酸、オレイ
ン酸、リノール酸、リノレン酸、とうもろこし油やオリ
ブ油から得られる食用植物脂肪酸、やし油やパーム油か
ら得られるやし油脂肪酸、ひまし油やあまに油から得ら
れる工業用脂肪酸、豚脂や牛脂から得られる動物脂肪
酸、ニシン油やメンヘーデン油から得られる魚油脂肪
酸、トール油等から得られる脂肪酸等である。ｒはメチ
レン基の数で１〜６、好ましくは１〜２である。ｒが７
以上では、ビスアミド化合物の入手の困難さの割に得ら
れる効果は高くなく、経済的に不利である。ビスアミド
化合物の具体例としては、メチレンビスラウリン酸アミ
ド、メチレンビスミリスチン酸アミド、メチレンビスパ
ルミチン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、
メチレンビスベヘニン酸アミド、エチレンビスラウリン
酸アミド、エチレンビスパルミチン酸アミド、エチレン
ビスステアリン酸アミド、プロピレンステアリン酸アミ
ド、ヘキシレンステアリン酸アミド等が挙げられ、一部
は市販されている。

【００１４】アルキレングリコールジ脂肪酸エステル化
合物とビスアミド化合物をサイズプレス工程へ適用する
にあたり、アルキレングリコールジ脂肪酸エステル化合
物とビスアミド化合物の組成比（重量比）は、９９．
５：０．５〜８０：２０、好ましくは９９：１〜９０：
１０である。この組成比はアルキレングリコールジ脂肪
酸エステル化合物とビスアミド化合物を組合せて相乗的
な消泡作用を示す範囲から定められたものである。ビス
アミド化合物がこの範囲より少ないと消泡作用が小さく
なり、またこの範囲より大きいと消泡作用は充分あるが
成紙欠点が多くなることがあり好ましくない。

【００１５】アルキレングリコールジ脂肪酸エステル化
合物とビスアミド化合物の添加量は、泡の発生度合等工
程条件により決められるものであるが、アルキレングリ
コールジ脂肪酸エステル化合物とビスアミド化合物の合
計量をサイズプレス液に対して、好ましくは３０〜１５
０ｐｐｍ、さらに好ましくは５０〜１００ｐｐｍであ
る。

【００１６】添加に際して、アルキレングリコールジ脂
肪酸エステル化合物とビスアミド化合物はそれぞれ別個
に添加してもよいが、工程の煩雑さや添加量を安定化さ
せることを考慮すると両者を予め混合しておくのが望ま
しい。

【００１７】アルキレングリコールジ脂肪酸エステル化
合物は液体であり、灯油、軽油、スピンドル油、ギヤ油
などの鉱物油やパラフィン系炭化水素油、アルキルベン
ゼン、ナフタレン、メチルナフタレンなど炭化水素油中
に溶解することができる。

【００１８】ビスアミド化合物は常温で固体であり、か
つ多くの有機溶剤に対し溶解度が充分高くないので、適
当な溶剤中に微細分散液とするのがよい。微細分散液の
調製は、例えば、パラフィン油、ナフテン油等の炭化水
素油にビスアミド化合物を０．５〜１０．０重量％とな
るように加え、該ビスアミド化合物の融点以上に加熱し
て溶解した後、急冷却してビスアミド化合物を析出さ
せ、次いでホモジナイザーで粒子径を０．５〜５０．０
μｍ、好ましくは１．０〜２０．０μｍになるように分
散させる。

【００１９】アルキレングリコールジ脂肪酸エステル化
合物と、ビスアミド化合物を混合して一液に調製するに
は、上記ビスアミド化合物の分散液にアルキレングリコ
ールジ脂肪酸エステル化合物を攪拌しつつ混合すること
で達せられる。

【００２０】また、ビスアミド化合物の炭化水素油中の
微細分散液にアルキレングリコールジ脂肪酸エステル化
合物を混合した液に、高圧ホモジナイザー、パイプライ
ンホモジナイザー等のホモジナイザーを用い乳化剤の存
在下に水と混合して水中油型エマルションとして用いる
こともができる。

【００２１】添加の方法は特に限定されるものではな
く、サイズプレス液に連続的に添加しても、あるいは適
当に分割して間欠添加してもよい。

【００２２】添加場所は、特に限定されるものではな
く、発泡しているサイズプレス液にポンプで直接添加す
る方法や、サイズプレス液のサービスタンクに添加する
方法などがあり、任意に選ばれる。

【００２３】本発明の消泡剤組成物には、本発明の効果
が損なわれない限りにおいて他の公知の消泡成分、例え
ば脂肪酸、脂肪酸エステル、アルコールあるいはそのポ
リアルキレングリコール誘導体などのポリグリコール系
消泡剤、シリコーン系消泡剤などを加えても何ら構わな
い。

【００２４】また、水中油型エマルション型とした場合
には、エマルションの防腐を目的に防腐剤を添加した
り、エマルションの分離抑制・経時安定性を得るために
天然あるいは合成の高分子増粘剤を加えたり、さらに本
発明のアルキレングリコールジ脂肪酸エステル化合物や
ビスアミド化合物がサイズプレス液中での分散性を向上
させるために高分子系分散剤等の拡展剤を配合すること
もあるが、本発明はこれらの添加に対し制限を加えるも
のではない。

【００２５】

【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

【００２６】〔試験に用いた化合物〕 １．アルキレングリコールジ脂肪酸エステル化合物 １）実施例に用いた化合物 Ｉ−１： ポリプロピレングリコール（重合度２９）−
ポリエチレングリコール（重合度１３）のブロック共重
合体のジオレイン酸エステル〔オレイン酸と水酸化ナト
リウムを水に溶解し、窒素雰囲気で、エチレンオキサイ
ドとプロピレンオキサイドを順次付加させ、モノエステ
ル化した後、更にオレイン酸を反応させてジエステル体
とした。〕 Ｉ−２： ポリプロピレングリコール（重合度３８）−
ポリエチレングリコール（重合度１９）ブロック共重合
体のジオレイン酸エステル。〔エチレンオキサイドとプ
ロピレンオキサイドの付加量を変えた以外はＩ−１と同
様にして合成した。〕 Ｉ−３： ポリプロピレングリコール（重合度２２）−
ポリエチレングリコール（重合度１０）ブロック共重合
体のジ椰子油脂肪酸エステル。〔椰子油脂肪酸からＩ−
１と同様にして製造した。〕 Ｉ−４： ポリプロピレングリコール（重合度２８）−
ポリエチレングリコール（重合度２０）ブロック共重合
体のジベヘニン酸エステル。〔ベヘニン酸からＩ−１と
同様にして製造した。〕 ２）比較例に用いた化合物 Ｉ−５：ポリプロピレングリコール（重合度２３）ジオ
レイン酸エステル〔オレイン酸にプロピレンオキサイド
を付加させた後、更にオレイン酸を反応させてジエステ
ル体とした。〕

【００２７】２．ビスアミド化合物 １）実施例に用いた化合物 II−１：エチレンビスステアリン酸アミド〔東京化成
（株）製試薬〕 II−２：エチレンビスラウリン酸アミド〔東京化成
（株）製試薬〕 II−３：エチレンビスベヘニン酸アミド〔東京化成
（株）製試薬〕 II−４：メチレンビス牛脂脂肪酸アミド〔脂肪酸組成：
ステアリン酸７０重量％、パルミチン酸３０重量％）：
日本化成（株）製「ダイヤミット２００ビス」（商品
名） ２）比較例に用いた化合物 II−５：メチレンビス酪酸アミド〔東京化成（株）製試
薬〕

【００２８】３．その他比較に用いた化合物 III−１：オキソ法合成高級アルコール（平均分子量１
９４）−プロピレンオキサイド３モル付加体〔三菱化学
（株）「ドバノール２３」（商品名）〕 III−２：二量化一級アルコール（平均分子量３９０）
〔三菱化学（株）「ドバノール２４６」（商品名）〕

【００２９】〔アルキレングリコールジ脂肪酸エステル
化合物炭化水素溶液の調製〕アルキレングリコールジ脂
肪酸エステル化合物のそれぞれをそのまま試験液に添加
した。

【００３０】〔ビスアミド化合物微細分散液の調製〕５
００ｍＬ三口フラスコにパラフィン系鉱物油[出光興産
（株）製、粘度１００ｃＳｔ(３８℃)のスピンドル油]
４００ｇを入れ、ビスアミド化合物１００ｇを加え、撹
拌下に１６０℃に加熱して均一に溶解させた。又、別途
１０００ｍＬステンレス製ビーカーに上と同じパラフィ
ン系鉱物油５００ｇを入れ、室温にて攪拌機〔ＨＥＩＤ
ＥＮＮ製、「スリーワンモータＢＬ３００」（商品
名）〕で５００ｒｐｍで撹拌しながら、上記の加熱溶解
したビスアミド化合物溶液を加えた。溶液は冷却されて
結晶が析出し分散液となった。これを出来るだけ速やか
にホモジナイザー[特殊機化工業(株)製、「Ｔ．Ｋ．ホ
モミクサーＭＡＲＫII２．５」（商品名）]で１３００
０ｒｐｍに攪拌して分散させ、ビスアミド化合物１０重
量％の微細分散液とし試験に供した。

【００３１】〔消泡試験−１〕下記試験液を、製紙工場
の模擬サイズプレス液として消泡試験を行った。 試験液−１：酸化デンプン〔日本食品化工（株）製「日
食ＭＳ♯３８００」（商品名）〕の６重量％水溶液 試験液−２：ポリビニルアルコール〔信越化学工業
（株）製、重合度約１７００、ケン化度８６％〕の４重
量％水溶液 試験液−３：試験液１と試験液２とを重量比１：１で混
合した水溶液

【００３２】２５０ｍＬ共栓付メスシリンダーに試験液
１００ｍＬをそれぞれ採り、本発明または比較の化合物
を添加し、１０秒間激しく振り混ぜた後、５分間静置
し、液面からの泡の高さ（ｍｍ）を測定した。結果を表
１に示す。この結果から、本発明のアルキレングリコー
ルジ脂肪酸エステル化合物とビスアミド化合物を組み合
わせて用いることにより、優れた消泡効果が得られた。
比較例に特許２５１９４７９号に記載されている高級ア
ルコールとビスアミド化合物の組み合わせ、および高級
アルコールとビスアミド化合物の組み合わせを示した
が、本発明のアルキレングリコールジ脂肪酸エステル化
合物を用いることで消泡効果に大幅な改善が見られた。

【００３３】

【表１】

【００３４】〔消泡試験−２〕上質紙を製造している製
紙工場において、酸化澱粉６重量％のサイズプレス液を
使用しているサイズプレス工程に本発明または比較の化
合物を添加し消泡効果を比較した。

【００３５】アルキレングリコールジ脂肪酸エステル化
合物とビスアミド化合物は、予めビスアミド化合物微細
分散液にアルキレングリコールジ脂肪酸エステル化合物
を所定の割合で混合しておき、サイズプレス液サービス
タンクに添加した。消泡効果の判定は、サービスタンク
での液面からの泡の高さ、及び成紙６ｍ幅×１０００ｍ
において成紙欠点の数の測定を行った。結果を表２に示
す。この結果から、本発明のアルキレングリコールジ脂
肪酸エステル化合物とビスアミド化合物の組み合わせを
用いることにより、消泡効果は高くなった。また、比較
例では発泡によって成紙欠点が多く発生したが、本発明
では成紙欠点も大幅に改良されることが認められた。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【発明の効果】本発明のアルキレングリコールジ脂肪酸
エステル化合物とビスアミド化合物を組み合わせてサイ
ズプレス工程に適用することにより、優れた消泡効果が
得られ、かつ成紙欠点も大幅に少なくなった。これはサ
イズプレス工程の安定運転、および製品品質の向上に大
きく寄与するものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式（Ｉ）〔式中、Ｒ¹、Ｒ²は、炭素数
   ８〜２２の脂肪酸残基であり、Ｒ¹、Ｒ²は同一であって
   も異なっていてもよく、ＥＯはオキシエチレン基、ｎは
   オキシエチレン基の数で１０〜２０の正数であり、ＰＯ
   はオキシプロピレン基、ｍはオキシプロピレン基の数で
   ２０〜４０の正数であり、オキシエチレン基とオキシプ
   ロピレン基はブロック又はランダムに結合している。〕
   で示されるアルキレングリコールジ脂肪酸エステル化合
   物から選ばれる少なくとも１種と、一般式（II）〔式
   中、Ｒ³、Ｒ⁴は炭素数５〜３０の脂肪酸残基であり、Ｒ
   ³、Ｒ⁴は同一であっても異なっていてもよく、ｒは１〜
   ６の正数である。〕で示されるビスアミド化合物から選
   ばれる少なくとも１種を添加することを特徴とする製紙
   サイズプレス工程における消泡方法。 【化１】
2. 【請求項２】アルキレングリコールジ脂肪酸エステル化
   合物とビスアミド化合物の組成比（重量比）が、９９．
   ５：０．５〜８０：２０であることを特徴とする請求項
   １記載の製紙サイズプレス工程における消泡方法。