JP2003027394A

JP2003027394A - 製紙用内添サイズ剤、該サイズ剤の製造方法および当該サイズ剤を用いた製紙方法

Info

Publication number: JP2003027394A
Application number: JP2001221827A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Adachi; 善男足立; Kunio Takeuchi; 邦雄竹内
Original assignee: Seiko Kagaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Seiko Kagaku Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】置換コハク酸無水物系サイズ剤を使用する際に
問題となる抄紙系の汚れを低減させると共に、サイズ効
果を向上させる。【解決手段】置換コハク酸無水物と水溶性ジルコニウム
化合物を有効成分とする製紙用内添サイズ剤を用いて製
紙することにより、抄紙系の汚れが軽減され、サイズ効
果の優れた紙および板紙を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、安定性に優れ、抄
紙系における汚れを軽減し、かつ優れたサイズ効果を発
揮する製紙用内添サイズ剤および該製紙用内添サイズ剤
を使用した製紙方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、紙の保存性向上などを目的として
中性抄紙が広く行われており、中性抄紙に用いられる内
添サイズ剤としては、中性ロジン系エマルジョンサイズ
剤と、アルキルケテンダイマー系サイズ剤（以下、「Ａ
ＫＤサイズ剤」という）や置換コハク酸無水物系サイズ
剤（以下、「ＡＳＡサイズ剤」という）などの反応性サ
イズ剤とが知られている。

【０００３】中性ロジン系エマルジョンサイズ剤は、ｐ
Ｈ７．０以上、填料として炭酸カルシウムを用いる中性
抄紙系では強サイズが得にくいので、添加量を増やすな
どの対応が取られているが、その結果、経済面で不利が
生じるだけでなく、抄紙系における汚れによる操業性悪
化の原因にもなっている。このため中性抄紙において
は、少量の添加でサイズ効果を発揮するＡＫＤサイズ剤
やＡＳＡサイズ剤などの反応性サイズ剤が内添サイズ剤
として使用される傾向にある。

【０００４】しかし、反応性サイズ剤のうちＡＫＤサイ
ズ剤は製紙原料パルプに対する反応性が緩やかなために
サイズ性の立ちあがりが遅く、サイズ度の管理が困難で
あり、また、抄紙直後に塗工剤を塗工する場合には吸液
量が定まらないなどの問題を来す。さらに、ＡＫＤサイ
ズ剤を内添した紙は滑りやすく、裁断や印刷時には重送
などの問題が発生し、操業性悪化の原因にもなってい
る。

【０００５】一方、ＡＳＡサイズ剤は、製紙原料パルプ
との反応性が高く、抄紙直後に充分なサイズ度を紙に付
与することができ、さらに、ＡＫＤサイズ剤を使用した
紙のような滑りの問題も起こらない。しかし、ＡＳＡサ
イズ剤の特徴である反応性の速さが原因となり、ＡＳＡ
サイズ剤がパルプと反応する前に分解反応が起こり、こ
の分解物が抄紙系における汚れの原因となる場合があ
る。

【０００６】このＡＳＡサイズ剤由来の抄紙系における
汚れの問題を解決するため、従来よりいくつかの提案が
なされている。

【０００７】ＡＳＡサイズ剤を抄紙系に添加する場合に
は、水乳化物にして使用されており、汚れを低減させる
目的で特定の乳化分散剤を併用することによって乳化物
の安定性を向上させる方法が提案されている。例えば、
特許第３０９５９０６号公報には、架橋型両性アクリル
アミド系ポリマーで界面活性剤を配合したアルケニルコ
ハク酸無水物を乳化する方法が開示されており、特開平
９−１１１６９２号公報には、グラフト化カチオン澱粉
を分散剤として用いる方法が開示されている。しかしな
がら、これら乳化分散剤の使用は、抄紙系における汚れ
を低減させる効果が充分ではなく、かえってＡＳＡサイ
ズ剤の効果を阻害する場合もある。

【０００８】また、ＡＳＡサイズ剤自体の改良により、
汚れを低減させる方法も提案されている。例えば、特許
第２９１５２４１号公報には、炭素数１７以下が５重量
％未満、炭素数１８以上が９５重量％以上の直鎖状内部
オレフィンと無水マレイン酸との反応物が開示されてお
り、特許第３００２０２３号公報には直鎖状内部オレフ
ィンと無水マレイン酸の１：２（モル）付加物を含有す
るＡＳＡサイズ剤が開示されている。しかし、これらＡ
ＳＡサイズ剤は、抄紙系における汚れを低減させる効果
が充分ではない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、抄紙
系の汚れを軽減し、かつ優れたサイズ効果を発揮する製
紙用内添サイズ剤、該製紙用内添サイズ剤の製造方法、
および該製紙用内添サイズ剤を使用した製紙方法を提供
することを技術的課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、以下
の構成からなる。

【００１１】本発明の第一は、置換コハク酸無水物と水
溶性ジルコニウム化合物を有効成分として含有している
ことを特徴とする製紙用内添サイズ剤である（発明
１）。

【００１２】本発明の第二は、水溶性ジルコニウム化合
物が置換コハク酸無水物に対して酸化ジルコニウム換算
で０．１〜１０重量％含まれている発明１の製紙用内添
サイズ剤である（発明２）。

【００１３】本発明の第三は、置換コハク酸無水物の水
乳化物と水溶性ジルコニウム化合物の水溶液とを混合す
ることを特徴とする発明１または発明２の製紙用内添サ
イズ剤の製造方法である（発明３）。

【００１４】本発明の第四は、発明１または発明２の製
紙用内添サイズ剤を製紙原料パルプスラリーに添加して
抄紙することを特徴とする製紙方法である（発明４）。

【００１５】本発明をさらに詳しく説明すると以下のよ
うになる。

【００１６】本発明に用いる置換コハク酸無水物として
は、炭素数１２〜２０のアルキル基またはアルケニル基
で置換されたコハク酸無水物を使用することができ、例
えば、オクタデセニルコハク酸無水物、オクタデシルコ
ハク酸無水物、ヘキサデセニルコハク酸無水物、ヘキサ
デシルコハク酸無水物、ペンタデセニルコハク酸無水
物、ペンタデシルコハク酸無水物、ドデセニルコハク酸
無水物、ドデシルコハク酸無水物などをあげることがで
き、これらの置換コハク酸無水物を単独もしくは二種以
上を混合して使用することができる。これらのうち、オ
クタデセニルコハク酸無水物とヘキサデセニルコハク酸
無水物が特に好適に使用される。

【００１７】本発明の実施にあたり使用する置換コハク
酸無水物の水乳化物は、前記置換コハク酸無水物を単独
または前記置換コハク酸無水物と界面活性剤とを混合し
たものを、水や水溶性高分子水溶液に分散させることに
よって得られる。

【００１８】前記界面活性剤としては、例えば、ポリオ
キシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレ
ンアルキルアリールエーテル、または相当するモノ又は
ジエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサル
フェート、ポリオキシエチレンアルキルフェニールリン
酸エステルなどをあげることができ、これらを単独もし
くは二種以上を混合して使用することができる。これら
のうち、ポリオキシエチレンアルキルフェニールリン酸
エステルが特に好適に使用される。界面活性剤の使用量
は、乳化方法や併用するポリマーの種類によって異なる
が、一般的には、置換コハク酸無水物に対し０．５〜１
０重量％使用するのが好ましい。

【００１９】前記水溶性高分子水溶液としては、例え
ば、澱粉糊液、水溶性重合体水溶液などがあり、例えば
カチオン澱粉およびその誘導体の水溶液、カチオン性重
合体の水溶液、両性重合体の水溶液などを使用すること
ができる。

【００２０】前記置換コハク酸無水物を水に分散する方
法としては、ベンチュリー乳化機による乳化分散方法な
どがあげられ、水溶性高分子水溶液に乳化分散させる場
合には、高速攪拌乳化法が適している。

【００２１】本発明に用いる水溶性ジルコニウム化合物
は、例えば、酢酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、炭
酸ジルコニルアンモニウム、炭酸ジルコニルカリウム、
ヒドロキシ塩化ジルコニウムなどを使用することができ
る。

【００２２】前記水溶性ジルコニウム化合物は、置換コ
ハク酸無水物に対し酸化ジルコニウム換算で０．１〜１
０重量％、好ましくは２〜５重量％混合して使用され
る。水溶性ジルコニウム化合物の酸化ジルコニウム換算
含有量が０．１重量％に満たない場合は効果が微弱であ
り、１０重量％を超えると効果が頭打ちとなる。

【００２３】本発明の製紙用内添サイズ剤は、置換コハ
ク酸無水物の水乳化物と水溶性ジルコニウム化合物の水
溶液とを混合することによって得ることができる。

【００２４】本発明の製紙用内添サイズ剤は、製紙原料
パルプスラリーに添加されて使用される。本発明の製紙
用内添サイズ剤の添加量は、使用するパルプの種類、抄
紙条件、および紙の用途により異なるが、一般的には、
乾燥パルプ重量に対して０．０１〜１重量％、好ましく
は０．０２〜０．１重量％添加する。添加量が０．０１
重量％に満たない場合は効果に乏しく、１重量％を超え
ると効果が頭打ちとなる。

【００２５】本発明の製紙用内添サイズ剤を使用する際
に用いられるパルプの種類は特に限定されず、また、本
発明の製紙用内添サイズ剤は各種の紙および板紙を製造
する場合に適用することができる。

【００２６】本発明の製紙用内添サイズ剤は、他の製紙
用薬品と併用することができ、例えば、乾燥紙力増強
剤、湿潤紙力増強剤、濾水剤、歩留剤、定着剤、填料、
染料、ピッチコントロール剤、消泡剤などの、製紙に使
用されている各種薬品を併用することができる。また、
本発明の製紙用内添サイズ剤以外のサイズ剤の併用も可
能である。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の代表的な実施の形
態を説明する。なお、以下に示す数値は特に断りのない
限り重量基準である。

【００２８】＜製紙用内添サイズ剤の製造方法＞炭素数
１６のアルケニル基を持つ置換コハク酸無水物１００部
とポリオキシエチレンアルキルフェニールリン酸エステ
ル５部との混合物２．１ｇと５％カチオン澱粉（Ｎ値
０．３３％）糊液１００ｇを混合し、ホモミキサー（特
殊機化工業（株）製）にて８０００ｒｐｍで２分間高速
攪拌乳化、得られた乳化液に酢酸ジルコニウム水溶液
（酸化ジルコニウム換算濃度２０％品）０．０５ｇを添
加し、撹拌混合して、製紙用内添サイズ剤であるＳ１を
得た。

【００２９】＜紙の製造方法＞Ｌ−ＢＫＰ（ＣＳＦ４８
０ｍＬ）の２％パルプスラリーに、パルプ固形分に対
し、軽質炭酸カルシウム２％、カチオン澱粉（Ｎ値０．
３３％）０．５％、Ｓ１（置換コハク酸成分換算）０．
１％、軽質炭酸カルシウム１０％を順次混合し、ＴＡＰ
ＰＩスタンダードシートマシンにより常法に従って抄紙
した。得られた湿紙をステンレスプレートに載せたまま
３．５ｋｇ／ｃｍ^２で５分間プレスし、その後、湿紙を
ステンレスプレートから剥がし取り、回転ドライヤーに
て９０℃で１分間乾燥して坪量６０ｇ／ｍ^２の紙を得
た。

【００３０】＜評価試験方法＞・安定性試験方法：前記製紙用内添サイズ剤の製造方法
により得られたＳ１を４０℃で２４時間放置した後に分
離や沈降の様子を目視にて比較し、分離や沈降が顕著な
場合は×、分離や沈降が認められる場合は△、分離や沈
降がない場合は○と評価した。その結果を表１に示す。

【００３１】・汚れ試験方法：前記紙の製造方法におい
て、プレス後に湿紙を剥がし取った際にステンレスプレ
ートに付着する紙粉量を目視にて比較し、付着量が多い
場合は×、付着が認められる場合は△、ほとんど付着し
ていない場合は○と評価した。その結果を表１に示す。

【００３２】・サイズ効果試験方法：前記紙の製造方法
により得られた紙を、ＪＩＳ−Ｐ−８１２２の「紙のス
テキヒトサイズ度試験方法」に準じて評価を行った。そ
の結果を表１に示す。

【００３３】実施例１〜５＜製紙用内添サイズ剤の製造方法＞水溶性ジルコニウム
化合物の種類と添加量を表１のように変えた以外は、前
出発明の実施の形態と同様に行い、製紙用内添サイズ剤
であるＳ２〜Ｓ６を得た。

【００３４】＜紙の製造方法＞Ｓ１をＳ２〜Ｓ６に変え
た以外は前出発明の実施の形態と同様に行った。

【００３５】＜評価試験方法＞安定性試験方法はＳ１を
Ｓ２〜Ｓ６に変えた以外は前出発明の実施の形態と同様
に行った。その結果を表１に示す。

【００３６】汚れ試験方法およびサイズ効果試験方法は
前出発明の実施の形態と同様に行った。その結果を表１
に示す。

【００３７】実施例６＜製紙用内添サイズ剤の製造方法＞炭素数１８のアルケ
ニル基を持つ置換コハク酸無水物１００部とポリオキシ
エチレンアルキルフェニールリン酸エステル５部との混
合物２．１ｇと５％カチオン澱粉（Ｎ値０．３３％）糊
液１００ｇを混合し、ホモミキサー（特殊機化工業
（株）製）にて８０００ｒｐｍで２分間高速攪拌乳化、
得られた乳化液に酢酸ジルコニウム水溶液（酸化ジルコ
ニウム換算濃度２０％品）０．０５ｇを添加し、撹拌混
合して、製紙用内添サイズ剤であるＳ７を得た。

【００３８】＜紙の製造方法＞Ｓ１をＳ７に変えた以外
は前出発明の実施の形態と同様に行った。

【００３９】＜評価試験方法＞安定性試験方法はＳ１を
Ｓ７に変えた以外は前出発明の実施の形態と同様に行っ
た。その結果を表１に示す。

【００４０】汚れ試験方法およびサイズ効果試験方法は
前出発明の実施の形態と同様に行った。その結果を表１
に示す。

【００４１】比較例１＜内添サイズ剤の製造方法＞炭素数１６のアルケニル基
を持つ置換コハク酸無水物１００部とポリオキシエチレ
ンアルキルフェニールリン酸エステル５部の混合物２．
１ｇと５％カチオン澱粉（Ｎ値０．３３％）糊液１００
ｇを混合し、ホモミキサー（特殊機化工業（株）製）に
て８０００ｒｐｍで２分間高速攪拌乳化して、内添サイ
ズ剤であるＣ１を得た。

【００４２】＜紙の製造方法＞Ｌ−ＢＫＰ（ＣＳＦ４８
０ｍＬ）の２％パルプスラリーに、パルプ固形分に対
し、軽質炭酸カルシウム２％、カチオン澱粉（Ｎ値０．
３３％）０．５％、Ｃ１（置換コハク酸成分換算）０．
１％、軽質炭酸カルシウム１０％を順次混合し、ＴＡＰ
ＰＩスタンダードシートマシンにより常法に従って抄紙
した。得られた湿紙をステンレスプレートに載せたまま
３．５ｋｇ／ｃｍ^２で５分間プレスし、その後、湿紙を
ステンレスプレートから剥がし取り、回転ドライヤーに
て９０℃で１分間乾燥して坪量６０ｇ／ｍ^２の紙を得
た。

【００４３】＜評価試験方法＞安定性試験方法はＳ１を
Ｃ１に変えた以外は前出発明の実施の形態と同様に行っ
た。その結果を表１に示す。

【００４４】汚れ試験方法およびサイズ効果試験方法は
前出発明の実施の形態と同様に行った。その結果を表１
に示す。

【００４５】比較例２＜紙の製造方法＞Ｌ−ＢＫＰ（ＣＳＦ４８０ｍＬ）の２
％パルプスラリーに、パルプ固形分に対し、軽質炭酸カ
ルシウム２％、カチオン澱粉（Ｎ値０．３３％）０．５
％、酢酸ジルコニウム（酸化ジルコニウム換算）５ｐｐ
ｍ（対内添サイズ剤０．５％）、Ｃ１（置換コハク酸成
分換算）０．１％、軽質炭酸カルシウム１０％を順次混
合し、ＴＡＰＰＩスタンダードシートマシンにより常法
に従って抄紙した。得られた湿紙をステンレスプレート
に載せたまま３．５ｋｇ／ｃｍ^２で５分間プレスし、そ
の後、湿紙をステンレスプレートから剥がし取り、回転
ドライヤーにて９０℃で１分間乾燥して坪量６０ｇ／ｍ
^２の紙を得た。

【００４６】＜評価試験方法＞汚れ試験方法およびサイ
ズ効果試験方法は前出発明の実施の形態と同様に行っ
た。その結果を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【作用】表１に示すように、置換コハク酸無水物と水溶
性ジルコニウム化合物を有効成分とする本発明の製紙用
内添サイズ剤は安定性に優れており、該製紙用内添サイ
ズ剤を使用して製紙する場合にはステンレスプレートに
付着する紙粉が少なくなるため、本発明の製紙用内添サ
イズ剤を用いることにより抄紙系における汚れも軽減さ
れる。また、本発明の製紙用内添サイズ剤を使用し製紙
して得られた紙はサイズ効果に優れている。

【００４９】

【発明の効果】本発明の製紙用内添サイズ剤を用いて製
紙することにより、抄紙系の汚れが軽減され、サイズ効
果の優れた紙および板紙を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】置換コハク酸無水物と水溶性ジルコニウム
化合物を有効成分として含有していることを特徴とする
製紙用内添サイズ剤。
【請求項２】水溶性ジルコニウム化合物が置換コハク酸
無水物に対して酸化ジルコニウム換算で０．１〜１０重
量％含まれている請求項１記載の製紙用内添サイズ剤。
【請求項３】置換コハク酸無水物の水乳化物と水溶性ジ
ルコニウム化合物の水溶液とを混合することを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の製紙用内添サイズ剤の
製造方法。
【請求項４】請求項１または請求項２記載の製紙用内添
サイズ剤を製紙原料パルプスラリーに添加して抄紙する
ことを特徴とする製紙方法。