JP2003138497A - 湿潤紙力増強剤 - Google Patents
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-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
- D21H21/18—Reinforcing agents
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/08—Processes
- C08G18/0804—Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups
- C08G18/0809—Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups containing cationic or cationogenic groups
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製紙機械のドライヤーセクションで遭遇する
乾燥条件で脱ブロッキングするブロック剤でブロックし
た熱反応型水溶性ウレタンプレポリマーの抄紙ストック
中のセルロース繊維への吸着・保持率を高める。 【解決手段】 (a)親水基および熱処理により解離す
るブロック剤でブロックしたイソシアネート基を持って
いる水溶性熱反応型ウレタンプレポリマーと、(b)該
ウレタンプレポリマーの水溶液中のカチオン性を高める
ためのカチオン性化合物を含んでいることを特徴とする
湿潤紙力増強剤。
乾燥条件で脱ブロッキングするブロック剤でブロックし
た熱反応型水溶性ウレタンプレポリマーの抄紙ストック
中のセルロース繊維への吸着・保持率を高める。 【解決手段】 (a)親水基および熱処理により解離す
るブロック剤でブロックしたイソシアネート基を持って
いる水溶性熱反応型ウレタンプレポリマーと、(b)該
ウレタンプレポリマーの水溶液中のカチオン性を高める
ためのカチオン性化合物を含んでいることを特徴とする
湿潤紙力増強剤。
Description
【0001】
【技術分野】本発明は、湿潤紙力増強剤、特に製紙機械
において紙に抄造されるストックへ添加されるタイプの
湿潤紙力増強剤に関する。
において紙に抄造されるストックへ添加されるタイプの
湿潤紙力増強剤に関する。
【0002】
【先行技術と課題】紙はセルロース繊維のほかに種々の
添加剤、例えば填料、紙力増強剤などを含んでいる。湿
潤紙力増強剤は湿潤状態にある紙の強度を増強する添加
剤であり、尿素樹脂、メラミン樹脂、ジアルデヒドデン
プン、ポリエチレンイミン、エポキシ化ポリアミドなど
が使用されている。
添加剤、例えば填料、紙力増強剤などを含んでいる。湿
潤紙力増強剤は湿潤状態にある紙の強度を増強する添加
剤であり、尿素樹脂、メラミン樹脂、ジアルデヒドデン
プン、ポリエチレンイミン、エポキシ化ポリアミドなど
が使用されている。
【0003】近年ウレタン樹脂をこの目的に使用するこ
とについていくつかの提案がなされている。特開平6−
173196号公報では、ブロックされていないイソシ
アネート基と3級アミノ基または4級アンモニウム塩基
を含んでいるウレタンプレポリマーを湿潤紙力増強剤と
して使用することを提案している。このものは水分散液
(エマルション)として抄紙ストックへ添加するか、ま
たはサイジング剤のように抄造後のウエブへ塗布され
る。GB2068034Aでは、ウレタンプレポリマー
のイソシアネート基をケトオキシムでブロックし、次い
でこれを多官能アミンとの反応によってアミン結合ブロ
ック化ウレタンプレポリマーとし、これを酸塩の形で水
に溶解し、抄紙ストックへ添加するかまたは抄造後のウ
エブへ塗布している。本出願人の特開平5−51896
号公報は、ブロック化ウレタンプレポリマーを水溶性化
するためにブロック剤として酸性亜硫酸ナトリウムを使
用するか、またはオキシム等の他のブロック剤でブロッ
クする場合は例えばジメチロールプロピオン酸との反応
によって親水基を導入したウレタンプレポリマーをブロ
ックすることを開示する。このものは抄紙後のウエブま
たは紙へ塗布、含浸等により添加される。
とについていくつかの提案がなされている。特開平6−
173196号公報では、ブロックされていないイソシ
アネート基と3級アミノ基または4級アンモニウム塩基
を含んでいるウレタンプレポリマーを湿潤紙力増強剤と
して使用することを提案している。このものは水分散液
(エマルション)として抄紙ストックへ添加するか、ま
たはサイジング剤のように抄造後のウエブへ塗布され
る。GB2068034Aでは、ウレタンプレポリマー
のイソシアネート基をケトオキシムでブロックし、次い
でこれを多官能アミンとの反応によってアミン結合ブロ
ック化ウレタンプレポリマーとし、これを酸塩の形で水
に溶解し、抄紙ストックへ添加するかまたは抄造後のウ
エブへ塗布している。本出願人の特開平5−51896
号公報は、ブロック化ウレタンプレポリマーを水溶性化
するためにブロック剤として酸性亜硫酸ナトリウムを使
用するか、またはオキシム等の他のブロック剤でブロッ
クする場合は例えばジメチロールプロピオン酸との反応
によって親水基を導入したウレタンプレポリマーをブロ
ックすることを開示する。このものは抄紙後のウエブま
たは紙へ塗布、含浸等により添加される。
【0004】遊離イソシアネート基を含んでいるウレタ
ンプレポリマーは一般に水の存在下では不安定である。
他方ブロックされたウレタンプレポリマーは脱ブロック
のために加熱を必要とし、特に抄紙ストックへ添加され
る場合は製紙機械のドライヤーパートにおいて遭遇する
温度と時間(最高130℃数分以内)で脱ブロックされ
なければならない。さらにプレポリマーがストック中の
繊維へ効率よく吸着・保持されることも重要である。
ンプレポリマーは一般に水の存在下では不安定である。
他方ブロックされたウレタンプレポリマーは脱ブロック
のために加熱を必要とし、特に抄紙ストックへ添加され
る場合は製紙機械のドライヤーパートにおいて遭遇する
温度と時間(最高130℃数分以内)で脱ブロックされ
なければならない。さらにプレポリマーがストック中の
繊維へ効率よく吸着・保持されることも重要である。
【0005】そこで本発明は、ストック中の繊維へ効率
よく吸着保持され、しかも製紙機械のドライヤーパート
で通常遭遇する条件で脱ブロックするブロック化水溶性
ウレタンプレポリマーを湿潤紙力増強剤として使用する
ことに関する。
よく吸着保持され、しかも製紙機械のドライヤーパート
で通常遭遇する条件で脱ブロックするブロック化水溶性
ウレタンプレポリマーを湿潤紙力増強剤として使用する
ことに関する。
【0006】
【課題の解決方法】本発明は、(a)親水基および熱処
理により解離するブロック剤でブロックしたイソシアネ
ート基を持っている水溶性熱反応型ウレタンプレポリマ
ーと、(b)該ウレタンプレポリマーの水溶液中でのカ
チオン性を高めるカチオン性化合物を含んでいる湿潤強
度増強剤を提供する。
理により解離するブロック剤でブロックしたイソシアネ
ート基を持っている水溶性熱反応型ウレタンプレポリマ
ーと、(b)該ウレタンプレポリマーの水溶液中でのカ
チオン性を高めるカチオン性化合物を含んでいる湿潤強
度増強剤を提供する。
【0007】好ましい具体例においては、前記ブロック
剤はオルト位またはパラ位に電子吸引基、特に遊離もし
くはエステル化されたカルボキシル基を持っているフェ
ノールである。p−ヒドロキシ安息香酸およびそのエス
テル、サリチル酸およびそのエステルがその例である。
これらのブロック剤は製紙機械のドライヤーパートで通
常遭遇する乾燥条件で脱ブロックされる。さらにp−ヒ
ドロキシ安息香酸およびそのエステル、サリチル酸およ
びそのエステルは食品添加物として認められている保存
剤や医薬品原料であり、人体に対する安全性が高い。従
って脱ブロックしたこれらの化合物が紙に残ったとして
も安全であり、また工場から排水に含まれることになっ
ても生態系への悪影響は少ないと考えられる。
剤はオルト位またはパラ位に電子吸引基、特に遊離もし
くはエステル化されたカルボキシル基を持っているフェ
ノールである。p−ヒドロキシ安息香酸およびそのエス
テル、サリチル酸およびそのエステルがその例である。
これらのブロック剤は製紙機械のドライヤーパートで通
常遭遇する乾燥条件で脱ブロックされる。さらにp−ヒ
ドロキシ安息香酸およびそのエステル、サリチル酸およ
びそのエステルは食品添加物として認められている保存
剤や医薬品原料であり、人体に対する安全性が高い。従
って脱ブロックしたこれらの化合物が紙に残ったとして
も安全であり、また工場から排水に含まれることになっ
ても生態系への悪影響は少ないと考えられる。
【0008】本発明の湿潤紙力増強剤に含まれるカチオ
ン性化合物は、水溶性ウレタンプレポリマーが抄紙スト
ック中のセルロース繊維へ効率よく吸着され、保持され
るのを助ける。抄紙ストック中のセルロース繊維は一般
に負に帯電している。このためストックへ添加される水
溶性ウレタンプレポリマーのカチオン性を、カチオン性
化合物の併用で高めることにより、ウレタンプレポリマ
ーの吸着率を高めることができる。高い吸着率は、所望
の湿潤紙力を得るために必要とする紙力増強剤の量が少
なくてすみ、また繊維へ吸着されなかった紙力増強剤の
白水中の濃度を低くし、白水処理システムへの負荷を減
らす。
ン性化合物は、水溶性ウレタンプレポリマーが抄紙スト
ック中のセルロース繊維へ効率よく吸着され、保持され
るのを助ける。抄紙ストック中のセルロース繊維は一般
に負に帯電している。このためストックへ添加される水
溶性ウレタンプレポリマーのカチオン性を、カチオン性
化合物の併用で高めることにより、ウレタンプレポリマ
ーの吸着率を高めることができる。高い吸着率は、所望
の湿潤紙力を得るために必要とする紙力増強剤の量が少
なくてすみ、また繊維へ吸着されなかった紙力増強剤の
白水中の濃度を低くし、白水処理システムへの負荷を減
らす。
【0009】
【好ましい実施態様】よく知られているように、ウレタ
ンプレポリマーはポリエーテルポリオールまたはポリエ
ステルポリオールにNCO/OH当量比過剰にポリイソ
シアネート化合物を反応させることにより製造される。
原料のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオー
ルおよびポリイソシアネート化合物の例はポリウレタン
工業の分野において周知であり、任意のものを使用し得
る。好ましいポリオール成分の例は分子量1,000〜
20,000のポリエーテルポリオールまたはポリエス
テルポリオールである。
ンプレポリマーはポリエーテルポリオールまたはポリエ
ステルポリオールにNCO/OH当量比過剰にポリイソ
シアネート化合物を反応させることにより製造される。
原料のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオー
ルおよびポリイソシアネート化合物の例はポリウレタン
工業の分野において周知であり、任意のものを使用し得
る。好ましいポリオール成分の例は分子量1,000〜
20,000のポリエーテルポリオールまたはポリエス
テルポリオールである。
【0010】三価以上のポリエーテルポリオールは、グ
リセリン、ヘキサントリオール、トリメチロールエタ
ン、トリメチロールプロパンなどのようなトリオール
類、またはトリエタノールアミン、トリプロパノールア
ミン、トリブタノールアミンのような3官能アルカノー
ルアミン、またはペンタエリスリトールに代表される4
官能アルコールを出発物質とし、これに塩基性触媒の存
在下、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブ
チレンオキサイドのようなアルキレンオキサイドを重付
加して製造される。
リセリン、ヘキサントリオール、トリメチロールエタ
ン、トリメチロールプロパンなどのようなトリオール
類、またはトリエタノールアミン、トリプロパノールア
ミン、トリブタノールアミンのような3官能アルカノー
ルアミン、またはペンタエリスリトールに代表される4
官能アルコールを出発物質とし、これに塩基性触媒の存
在下、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブ
チレンオキサイドのようなアルキレンオキサイドを重付
加して製造される。
【0011】ポリエステルポリオールは、2官能アルコ
ール成分とジカルボン酸成分との重縮合によって製造さ
れる。2官能アルコール成分の例は、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,
5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,
6−ヘキサジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジ
オール、シクロヘキサンジオールなどの脂肪族および脂
環族ジオールである。またビスフェノールA、ビスフェ
ノールF、ビスフェノールSのようなビスフェノールに
アルキレンオキサイドを付加したグリコールであっても
よい。ジカルボン酸成分の例は、シュウ酸、マロン酸、
コハク酸およびその無水物、グルタル酸、アジピン酸、
セバチン酸、マレイン酸およびその無水物、フマル酸、
フタル酸およびその酸無水物、イソフタル酸、テレフタ
ル酸を含む脂肪族飽和または不飽和ジカルボン酸および
芳香族ジカルボン酸である。またε−カプロラクトンの
ようなラクトンの開環重合物や、トリメチレンカーボネ
ートのような環状カーボネートの開環重合物もポリエス
テルポリオールに含まれる。ポリエステルポリオールは
一般に2官能であるが、3官能以上のポリエステルポリ
オールを望む場合にはアルコール成分の一部としてトリ
メチロールプロパンのような3官能以上の多価アルコー
ル、またはカルボン酸成分の一部として無水トリメリッ
ト酸のような3官能以上の多価カルボン酸をポリエステ
ルポリオールを合成する際に使用すればよい。
ール成分とジカルボン酸成分との重縮合によって製造さ
れる。2官能アルコール成分の例は、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,
5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,
6−ヘキサジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジ
オール、シクロヘキサンジオールなどの脂肪族および脂
環族ジオールである。またビスフェノールA、ビスフェ
ノールF、ビスフェノールSのようなビスフェノールに
アルキレンオキサイドを付加したグリコールであっても
よい。ジカルボン酸成分の例は、シュウ酸、マロン酸、
コハク酸およびその無水物、グルタル酸、アジピン酸、
セバチン酸、マレイン酸およびその無水物、フマル酸、
フタル酸およびその酸無水物、イソフタル酸、テレフタ
ル酸を含む脂肪族飽和または不飽和ジカルボン酸および
芳香族ジカルボン酸である。またε−カプロラクトンの
ようなラクトンの開環重合物や、トリメチレンカーボネ
ートのような環状カーボネートの開環重合物もポリエス
テルポリオールに含まれる。ポリエステルポリオールは
一般に2官能であるが、3官能以上のポリエステルポリ
オールを望む場合にはアルコール成分の一部としてトリ
メチロールプロパンのような3官能以上の多価アルコー
ル、またはカルボン酸成分の一部として無水トリメリッ
ト酸のような3官能以上の多価カルボン酸をポリエステ
ルポリオールを合成する際に使用すればよい。
【0012】ウレタンプレポリマーは、上記ポリエーテ
ルポリオールまたはポリエステルポリオールにポリイソ
シアネートをNCO/OH当量比過剰に反応させて製造
される。任意のポリイソシアネート化合物を使用し得
る。その例にはトリレンジイソシアネート(TDI)、
ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメ
リックMDI、ヘキサメチレンジイソシアネート(HM
DI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テト
ラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、
イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水添MDI
などがある。無黄性が要求される場合には、HMDI、
IPDI、XDI、TMXDI、水添MDIなどの無黄
変性ジイソシアネートを使用すれば良い。
ルポリオールまたはポリエステルポリオールにポリイソ
シアネートをNCO/OH当量比過剰に反応させて製造
される。任意のポリイソシアネート化合物を使用し得
る。その例にはトリレンジイソシアネート(TDI)、
ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメ
リックMDI、ヘキサメチレンジイソシアネート(HM
DI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テト
ラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、
イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水添MDI
などがある。無黄性が要求される場合には、HMDI、
IPDI、XDI、TMXDI、水添MDIなどの無黄
変性ジイソシアネートを使用すれば良い。
【0013】親水基導入およびブロッキングのための第
1の方法は、最初にポリマーポリオールとポリイソシア
ネートとの反応によってウレタンプレポリマーを製造
し、次いで遊離イソシアネート基の一部と親水基を導入
するための活性水素化合物(親水基プレカーサー)と反
応させ、残っている遊離イソシアネート基を前記ブロッ
ク剤でブロックする工程を含む。この方法は3官能以上
のポリエーテルポリオールをウレタンプレポリマーの原
料に使用する場合に適している。
1の方法は、最初にポリマーポリオールとポリイソシア
ネートとの反応によってウレタンプレポリマーを製造
し、次いで遊離イソシアネート基の一部と親水基を導入
するための活性水素化合物(親水基プレカーサー)と反
応させ、残っている遊離イソシアネート基を前記ブロッ
ク剤でブロックする工程を含む。この方法は3官能以上
のポリエーテルポリオールをウレタンプレポリマーの原
料に使用する場合に適している。
【0014】反応によって生成した最初のウレタンプレ
ポリマーは少なくとも0.5重量%以上、好ましくは1
〜8重量%の遊離イソシアネート基を含有する。このイ
ソシアネート基の一部は親水基を導入するための活性水
素化合物との反応に消費される。先に引用した特開平6
−17196号公報、GB2068034A、特開平5
−51896号公報には多数のそのような活性水素化合
物が例示されている。任意のそのような活性水素化合物
を使用し得るが、好ましいのはヒドロキシル基または1
級アミノ基のような活性水素含有基と3級アミノ基を有
する脂肪族化合物、例えばN,N−ジメチルエタノール
アミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン等である。
3級アミノアルコールが好ましい。これらの化合物は活
性水素含有基とイソシアネート基との反応によってウレ
タンプレポリマーへ結合し、残りのイソシアネート基を
ブロックした後4級化剤により結合した3級アミノ基を
4級化することによって水溶性のブロック化ウレタンプ
レポリマーを与える。4級化に代って3級アミノ基を適
当な酸により中和し、塩の形で水溶性化することもでき
る。4級アンモニウム塩の形で水溶性化するのが最も好
ましい。その理由は水溶化のために酸を必要とせず、中
性ないし弱塩基性領域においてストックを調成し得るか
らである。
ポリマーは少なくとも0.5重量%以上、好ましくは1
〜8重量%の遊離イソシアネート基を含有する。このイ
ソシアネート基の一部は親水基を導入するための活性水
素化合物との反応に消費される。先に引用した特開平6
−17196号公報、GB2068034A、特開平5
−51896号公報には多数のそのような活性水素化合
物が例示されている。任意のそのような活性水素化合物
を使用し得るが、好ましいのはヒドロキシル基または1
級アミノ基のような活性水素含有基と3級アミノ基を有
する脂肪族化合物、例えばN,N−ジメチルエタノール
アミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン等である。
3級アミノアルコールが好ましい。これらの化合物は活
性水素含有基とイソシアネート基との反応によってウレ
タンプレポリマーへ結合し、残りのイソシアネート基を
ブロックした後4級化剤により結合した3級アミノ基を
4級化することによって水溶性のブロック化ウレタンプ
レポリマーを与える。4級化に代って3級アミノ基を適
当な酸により中和し、塩の形で水溶性化することもでき
る。4級アンモニウム塩の形で水溶性化するのが最も好
ましい。その理由は水溶化のために酸を必要とせず、中
性ないし弱塩基性領域においてストックを調成し得るか
らである。
【0015】ウレタンプレポリマーに対する親水基導入
活性化合物の割合は、導入後プレポリマーを水溶性とす
るには十分であるが、しかし遊離イソシアネートが残っ
ているような割合でなければならない。この割合は当然
プレポリマーの原料ポリオールおよびポリイソシアネー
トの種類、親水基のタイプ等によって変動するが、一般
にプレポリマーイソシアネート含量の10〜50%当量
である。
活性化合物の割合は、導入後プレポリマーを水溶性とす
るには十分であるが、しかし遊離イソシアネートが残っ
ているような割合でなければならない。この割合は当然
プレポリマーの原料ポリオールおよびポリイソシアネー
トの種類、親水基のタイプ等によって変動するが、一般
にプレポリマーイソシアネート含量の10〜50%当量
である。
【0016】残りのイソシアネート基をブロックするた
めのブロック剤は、オルトまたはパラ位に電子吸引基を
有するフェノール類である。オルトまたはパラアミノフ
ェノールもオルトまたはパラ位に電子吸引基を有するフ
ェノールであるが、アミノ基がイソシアネート基と不可
逆的に反応して尿素結合するのでブロック剤には含まれ
ない。トリフルオロメチル、ニトロ、シアノ、アセチ
ル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、アルキルス
ルホニルなどの電子吸引基を有するフェノール類が使用
し得る。特に好ましい電子吸引基は遊離およびエステル
化されたカルボキシル基である。具体的にはp−ヒドロ
キシ安息香酸およびそのエステル、サリチル酸およびそ
のエステルである。これらの化合物は人体および環境に
対する安全性が高く、食品、化粧品、医薬品の保存剤と
して、または鎮痛剤などとして使用されている。そのた
め脱ブロック後紙に残存したり、工場からの排水に含ま
れることがあっても安全性に対する懸念は少ない。
めのブロック剤は、オルトまたはパラ位に電子吸引基を
有するフェノール類である。オルトまたはパラアミノフ
ェノールもオルトまたはパラ位に電子吸引基を有するフ
ェノールであるが、アミノ基がイソシアネート基と不可
逆的に反応して尿素結合するのでブロック剤には含まれ
ない。トリフルオロメチル、ニトロ、シアノ、アセチ
ル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、アルキルス
ルホニルなどの電子吸引基を有するフェノール類が使用
し得る。特に好ましい電子吸引基は遊離およびエステル
化されたカルボキシル基である。具体的にはp−ヒドロ
キシ安息香酸およびそのエステル、サリチル酸およびそ
のエステルである。これらの化合物は人体および環境に
対する安全性が高く、食品、化粧品、医薬品の保存剤と
して、または鎮痛剤などとして使用されている。そのた
め脱ブロック後紙に残存したり、工場からの排水に含ま
れることがあっても安全性に対する懸念は少ない。
【0017】親水基導入およびブロッキングのための第
2の方法は、ポリオール成分とポリイソシアネートとの
反応の際にポリオール成分の一部としてヒドロキシル基
に関し多官能の3級アミノアルコールを含めることを含
む。好ましい3級アミノアルコールの例はN−メチルジ
エタノールアミン、N−エチルジエタノールアミンなど
であるが、トリエタノールアミンを使用することもでき
る。この方法は、ウレタンプレポリマーのポリオール成
分としてポリエステルポリオールを使用する場合に特に
適している。もし親水基の導入のために2官能3級アミ
ノアルコールを使用し、ポリマーポリオール成分が2官
能ポリエステルポリオールを使用する場合は、3官能以
上のウレタンプレポリマーを得るためトリメチロールプ
ロパン、グリセリンなどの3官能以上の低分子量ポリオ
ールを反応系へ加えることができる。この場合ポリイソ
シアネート化合物はすべてのポリオール成分、すなわち
ポリエステルポリオール、多官能3級アミノアルコール
および3官能以上の低分子量ポリオールのOH基の合計
に対し、NCO/OH当量比過剰でなければならない。
かくして得られたウレタンプレポリマーはイソシアネー
ト基を0.5〜8重量%,特に2〜6重量%含むのが好
ましい。
2の方法は、ポリオール成分とポリイソシアネートとの
反応の際にポリオール成分の一部としてヒドロキシル基
に関し多官能の3級アミノアルコールを含めることを含
む。好ましい3級アミノアルコールの例はN−メチルジ
エタノールアミン、N−エチルジエタノールアミンなど
であるが、トリエタノールアミンを使用することもでき
る。この方法は、ウレタンプレポリマーのポリオール成
分としてポリエステルポリオールを使用する場合に特に
適している。もし親水基の導入のために2官能3級アミ
ノアルコールを使用し、ポリマーポリオール成分が2官
能ポリエステルポリオールを使用する場合は、3官能以
上のウレタンプレポリマーを得るためトリメチロールプ
ロパン、グリセリンなどの3官能以上の低分子量ポリオ
ールを反応系へ加えることができる。この場合ポリイソ
シアネート化合物はすべてのポリオール成分、すなわち
ポリエステルポリオール、多官能3級アミノアルコール
および3官能以上の低分子量ポリオールのOH基の合計
に対し、NCO/OH当量比過剰でなければならない。
かくして得られたウレタンプレポリマーはイソシアネー
ト基を0.5〜8重量%,特に2〜6重量%含むのが好
ましい。
【0018】このようにして得られた親水基またはその
プレカーサーを鎖中に持っているウレタンプレポリマー
の末端イソシアネート基の全部が先に述べたブロック剤
によってブロックされる。親水基のプレカーサー(3級
アミノ基)は同様に硫酸ジメチルのような4級化剤で4
級化するか、または適当な酸による中和により水溶性化
され、親水基とブロックイソシアネート基を持っている
水溶性ブロック化ウレタンプレポリマーが得られる。
プレカーサーを鎖中に持っているウレタンプレポリマー
の末端イソシアネート基の全部が先に述べたブロック剤
によってブロックされる。親水基のプレカーサー(3級
アミノ基)は同様に硫酸ジメチルのような4級化剤で4
級化するか、または適当な酸による中和により水溶性化
され、親水基とブロックイソシアネート基を持っている
水溶性ブロック化ウレタンプレポリマーが得られる。
【0019】上に述べたオルトまたはパラ置換フェノー
ルブロッキング剤は、抄紙ストックへ添加するタイプの
ウレタンプレポリマーの可逆的ブロッキングに適してい
るが、抄造した紙へ塗布する場合のように、熱処理条件
が既存の製紙機械のドライヤーパートによって制限され
ない場合にあっては、イミダゾール、2−メチルイミダ
ゾール、2−エチルイミダゾール、2−メチル−4−エ
チルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−
フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミ
ダゾールのようなイミダゾール系ブロック剤、および2
−ブタノンオキシム(メチルエチルケトオキシム)のよ
うなオキシム系ブロック剤を使用することができる。
ルブロッキング剤は、抄紙ストックへ添加するタイプの
ウレタンプレポリマーの可逆的ブロッキングに適してい
るが、抄造した紙へ塗布する場合のように、熱処理条件
が既存の製紙機械のドライヤーパートによって制限され
ない場合にあっては、イミダゾール、2−メチルイミダ
ゾール、2−エチルイミダゾール、2−メチル−4−エ
チルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−
フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミ
ダゾールのようなイミダゾール系ブロック剤、および2
−ブタノンオキシム(メチルエチルケトオキシム)のよ
うなオキシム系ブロック剤を使用することができる。
【0020】ポリマーポリオールとポリイソシアネート
をNCO/OH当量比過剰に反応させてウレタンプレポ
リマーを合成する反応は公知である。反応は一般に無溶
媒系で行われるが、反応系の粘度が高くなり過ぎる場合
はジオキサン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムア
ミド、テトラヒドロフラン、N−メチル−2−ピロリド
ン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
トのような活性水素を含まない水混和性の溶媒を使用す
ることができる。これらの溶媒は本発明の湿潤紙力増強
剤へヒンダードフェノール系またはセミカルバジド系な
どの酸化防止剤およびヒンダードアミン(HALS)
系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系などの光
安定剤を溶液もしくはエマルジョンとして添加する場合
の溶媒としても役立つ。
をNCO/OH当量比過剰に反応させてウレタンプレポ
リマーを合成する反応は公知である。反応は一般に無溶
媒系で行われるが、反応系の粘度が高くなり過ぎる場合
はジオキサン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムア
ミド、テトラヒドロフラン、N−メチル−2−ピロリド
ン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
トのような活性水素を含まない水混和性の溶媒を使用す
ることができる。これらの溶媒は本発明の湿潤紙力増強
剤へヒンダードフェノール系またはセミカルバジド系な
どの酸化防止剤およびヒンダードアミン(HALS)
系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系などの光
安定剤を溶液もしくはエマルジョンとして添加する場合
の溶媒としても役立つ。
【0021】本発明においては、前記した水溶性ブロッ
クウレタンプレポリマーのセルロース繊維の吸着率(歩
留り)を高めるためカチオン性化合物を併用する。カチ
オン性化合物の併用によってこれを用いない場合に比較
して、同じレベルの湿潤紙力を得るために必要な水溶性
ブロックウレタンプレポリマーのストックへの添加量を
大幅に減らすことができる。
クウレタンプレポリマーのセルロース繊維の吸着率(歩
留り)を高めるためカチオン性化合物を併用する。カチ
オン性化合物の併用によってこれを用いない場合に比較
して、同じレベルの湿潤紙力を得るために必要な水溶性
ブロックウレタンプレポリマーのストックへの添加量を
大幅に減らすことができる。
【0022】この目的に使用し得るカチオン性化合物
は、水溶液中においてカチオンに電離する基または部分
構造を持っている有機化合物である。多数のそのような
化合物が知られているが、好ましいいくつかの例の一つ
は長鎖脂肪族炭化水素基例えばオクチル、デシル、ラウ
リル、ミリスチル、ヘキサデシルまたはオクタデシル基
を持っている4級アンモニウム塩(ピリジニウム塩を含
む)である。カウンターアニオンがクロライドまたはブ
ロマイドイオンであるこれら4級アンモニウム塩はカチ
オン界面活性剤または殺菌剤として知られているが、製
紙工業においてはハライドイオン、特に塩素イオンの排
水への混入はその処理を困難にするためカウンターアニ
オンとしてアルキル硫酸のようなハライド以外のアニオ
ンを持つ4級アンモニウム塩、例えばオクチルトリエチ
ルアンモニウムエトキシサルフェート、ラウリルトリエ
チルアンモニウムエトキシサルフェート、ラウリルピリ
ジニウムエトキシサルフェートなどが好ましい。
は、水溶液中においてカチオンに電離する基または部分
構造を持っている有機化合物である。多数のそのような
化合物が知られているが、好ましいいくつかの例の一つ
は長鎖脂肪族炭化水素基例えばオクチル、デシル、ラウ
リル、ミリスチル、ヘキサデシルまたはオクタデシル基
を持っている4級アンモニウム塩(ピリジニウム塩を含
む)である。カウンターアニオンがクロライドまたはブ
ロマイドイオンであるこれら4級アンモニウム塩はカチ
オン界面活性剤または殺菌剤として知られているが、製
紙工業においてはハライドイオン、特に塩素イオンの排
水への混入はその処理を困難にするためカウンターアニ
オンとしてアルキル硫酸のようなハライド以外のアニオ
ンを持つ4級アンモニウム塩、例えばオクチルトリエチ
ルアンモニウムエトキシサルフェート、ラウリルトリエ
チルアンモニウムエトキシサルフェート、ラウリルピリ
ジニウムエトキシサルフェートなどが好ましい。
【0023】カチオン性化合物の他の好ましい例は、4
級アンモニウム基を分子内に持つ水溶性ポリウレタンで
ある。このものはウレタンプレポリマーへ親水基導入お
よびイソシアネート基のブロッキングについて先に述べ
た方法を修飾して合成することができる。すなわちウレ
タンプレポリマーの末端イソシアネート基の一部を親水
基(3級アミノ基)の導入に消費し、残ったイソシアネ
ート基をブロックする最初に述べた方法に準じて、ウレ
タンプレポリマーの末端イソシアネートの一部を3級ア
ミノアルコールと反応させ、次いで導入した3級アミノ
基をジメチル硫酸、ジエチル硫酸などにより4級化した
後、残ったイソシアネート基を水と反応させてプレポリ
マー分子間を架橋することによって合成する。ポリエス
テルポリオール、多官能3級アミノアルコールおよび3
官能以上の低分子量ポリオールのOH基の合計に対しN
CO/OH当量比過剰で反応させてウレタンプレポリマ
ーを合成する第2法でも、導入された3級アミノ基をハ
ロゲンを含まない4級化剤で4級化した後、上のように
ウレタンプレポリマーを水架橋して合成することができ
る。
級アンモニウム基を分子内に持つ水溶性ポリウレタンで
ある。このものはウレタンプレポリマーへ親水基導入お
よびイソシアネート基のブロッキングについて先に述べ
た方法を修飾して合成することができる。すなわちウレ
タンプレポリマーの末端イソシアネート基の一部を親水
基(3級アミノ基)の導入に消費し、残ったイソシアネ
ート基をブロックする最初に述べた方法に準じて、ウレ
タンプレポリマーの末端イソシアネートの一部を3級ア
ミノアルコールと反応させ、次いで導入した3級アミノ
基をジメチル硫酸、ジエチル硫酸などにより4級化した
後、残ったイソシアネート基を水と反応させてプレポリ
マー分子間を架橋することによって合成する。ポリエス
テルポリオール、多官能3級アミノアルコールおよび3
官能以上の低分子量ポリオールのOH基の合計に対しN
CO/OH当量比過剰で反応させてウレタンプレポリマ
ーを合成する第2法でも、導入された3級アミノ基をハ
ロゲンを含まない4級化剤で4級化した後、上のように
ウレタンプレポリマーを水架橋して合成することができ
る。
【0024】さらに他の好ましい例は、ジシアンジアミ
ド・ポリアルキレンポリアミン・ホルムアルデヒド縮合
体、例えばジシアンジアミド・ジエチレントリアミン・
ホルムアルデヒド縮合物である。この縮合物はメチロー
ル化された2級および/または3級アミノ基の多数を含
み、電荷調節剤としての機能を果たすばかりでなく、尿
素樹脂やメラミン樹脂のように紙の湿潤強度の増強にも
役立つ。
ド・ポリアルキレンポリアミン・ホルムアルデヒド縮合
体、例えばジシアンジアミド・ジエチレントリアミン・
ホルムアルデヒド縮合物である。この縮合物はメチロー
ル化された2級および/または3級アミノ基の多数を含
み、電荷調節剤としての機能を果たすばかりでなく、尿
素樹脂やメラミン樹脂のように紙の湿潤強度の増強にも
役立つ。
【0025】カチオン性化合物は、固形分として一般に
水溶性ウレタンプレポリマーの1〜10重量%の量で使
用するのが適当である。
水溶性ウレタンプレポリマーの1〜10重量%の量で使
用するのが適当である。
【0026】本発明の湿潤紙力増強剤は、サイジング剤
のように抄造後のウエブへ塗布等の方法によって適用す
ることも可能であるが、填料等の他の添加剤と共に抄紙
ストックへ添加し、常法によりワイヤーセクション、プ
レスセクション、ドライヤーセクション等を経て抄造さ
れる紙へ添加するのに適している。製紙機械のドライヤ
ーセクションにおいては、紙は通常最高130℃まで加
熱されるシリンダー列の間を通って加熱乾燥される。本
発明の紙力増強剤はこの加熱条件において十分に脱ブロ
ックされ、再生されたウレタンプレポリマーがバインダ
ーとなって紙繊維間の結合を強化する。
のように抄造後のウエブへ塗布等の方法によって適用す
ることも可能であるが、填料等の他の添加剤と共に抄紙
ストックへ添加し、常法によりワイヤーセクション、プ
レスセクション、ドライヤーセクション等を経て抄造さ
れる紙へ添加するのに適している。製紙機械のドライヤ
ーセクションにおいては、紙は通常最高130℃まで加
熱されるシリンダー列の間を通って加熱乾燥される。本
発明の紙力増強剤はこの加熱条件において十分に脱ブロ
ックされ、再生されたウレタンプレポリマーがバインダ
ーとなって紙繊維間の結合を強化する。
【0027】本発明の紙力増強剤の添加量は、紙力に関
し所望の紙品質に大きく依存し、繊維(パルプ)の乾燥
重量の0.05〜2%の範囲を変動し得る。特別の場合
は2重量%をこえる量を添加することもできる。
し所望の紙品質に大きく依存し、繊維(パルプ)の乾燥
重量の0.05〜2%の範囲を変動し得る。特別の場合
は2重量%をこえる量を添加することもできる。
【0028】
【実施例】以下に実施例によって本発明を具体例に説明
する。これらにおいて「部」および「%」は特記しない
限り重量基準による。
する。これらにおいて「部」および「%」は特記しない
限り重量基準による。
【0029】実施例1
グリセリンを出発物質としたアルキレンオキサイド重付
加物(平均分子量3,000、エチレンオキサイド/プ
ロピレンオキサイド(以降EO/POとする)重量比7
0/30)300部にヘキサメチレンジイソシアネート
50.4部を添加し、100℃×2時間反応を行い、遊
離イソシアネート基4重量%を有するウレタンプレポリ
マーを得た。次いで系の温度を一旦70℃まで下げ、
N,N−ジメチルエタノールアミン8.9部を加え、7
0℃×100分反応させた。このときの遊離イソシアネ
ート基含有量は2.5%であった。次に、系の温度を5
0℃とし、パラヒドロキシ安息香酸29.5部を添加
し、内温を70℃まで上げ120分間反応させた。遊離
イソシアネート基の反応が消失したことを確認後、硫酸
ジメチル12.6部を添加し、55℃×30分間四級化
反応を行い、さらにラウリルトリエチルアンモニムエト
キシサルフェートを40部添加し、水1560部で希釈
し、固形分20%の透明粘調な熱反応型ブロック化ウレ
タンプレポリマー水溶液Aを得た。
加物(平均分子量3,000、エチレンオキサイド/プ
ロピレンオキサイド(以降EO/POとする)重量比7
0/30)300部にヘキサメチレンジイソシアネート
50.4部を添加し、100℃×2時間反応を行い、遊
離イソシアネート基4重量%を有するウレタンプレポリ
マーを得た。次いで系の温度を一旦70℃まで下げ、
N,N−ジメチルエタノールアミン8.9部を加え、7
0℃×100分反応させた。このときの遊離イソシアネ
ート基含有量は2.5%であった。次に、系の温度を5
0℃とし、パラヒドロキシ安息香酸29.5部を添加
し、内温を70℃まで上げ120分間反応させた。遊離
イソシアネート基の反応が消失したことを確認後、硫酸
ジメチル12.6部を添加し、55℃×30分間四級化
反応を行い、さらにラウリルトリエチルアンモニムエト
キシサルフェートを40部添加し、水1560部で希釈
し、固形分20%の透明粘調な熱反応型ブロック化ウレ
タンプレポリマー水溶液Aを得た。
【0030】実施例2
グリセリンを出発物質としたアルキレンオキサイド重付
加物(平均分子量3,000、EO/PO重量比70/
30)300部にOH末端ポリヘキシレンアジペート
(MW1000)100部添加し、さらにヘキサメチレ
ンジイソシアネート67.2部を添加し、100℃×2
時間反応を行い、遊離イソシアネート基3重量%を有す
るウレタンプレポリマーを得た。次いで系の温度を一旦
70℃まで下げ、N,N−ジメチルエタノールアミン
8.9部を加え、70℃×100分反応させた。このと
きの遊離イソシアネート基含有量は1.8%であった。
次に、系の温度を50℃とし、パラヒドロキシ安息香酸
ブチル41.5部を添加し、内温を70℃まで上げ12
0分間反応させた。遊離イソシアネート基の反応が消失
したことを確認後、硫酸ジエチル15.4部を添加し、
55℃×30分間四級化反応を行い、さらにラウリルト
リエチルアンモニムエトキシサルフェートを43部添加
し、水1690部で希釈し、固形分20%の透明粘調な
熱反応型ブロック化ウレタンプレポリマー水溶液Bを得
た。
加物(平均分子量3,000、EO/PO重量比70/
30)300部にOH末端ポリヘキシレンアジペート
(MW1000)100部添加し、さらにヘキサメチレ
ンジイソシアネート67.2部を添加し、100℃×2
時間反応を行い、遊離イソシアネート基3重量%を有す
るウレタンプレポリマーを得た。次いで系の温度を一旦
70℃まで下げ、N,N−ジメチルエタノールアミン
8.9部を加え、70℃×100分反応させた。このと
きの遊離イソシアネート基含有量は1.8%であった。
次に、系の温度を50℃とし、パラヒドロキシ安息香酸
ブチル41.5部を添加し、内温を70℃まで上げ12
0分間反応させた。遊離イソシアネート基の反応が消失
したことを確認後、硫酸ジエチル15.4部を添加し、
55℃×30分間四級化反応を行い、さらにラウリルト
リエチルアンモニムエトキシサルフェートを43部添加
し、水1690部で希釈し、固形分20%の透明粘調な
熱反応型ブロック化ウレタンプレポリマー水溶液Bを得
た。
【0031】実施例3
トリメチロールプロパンを出発物質としたアルキレンオ
キサイド重付加物(平均分子量3000、EO/PO重
量比10/90)300部にヘキサメチレンジイソシア
ネート50.4部を添加し、100℃×2時間反応を行
い、遊離イソシアネート基4重量%を有するウレタンプ
レポリマーを得た。次いで系の温度を一旦70℃まで下
げ、N,N−ジメチルエタノールアミン8.9部を加
え、70℃×100分反応させた。このときの遊離イソ
シアネート基含有量は1.2%であった。次に、系の温
度を50℃とし、パラヒドロキシ安息香酸15部を添加
し、内温を70℃まで上げ120分間反応させた。遊離
イソシアネート基の反応が消失したことを確認後、硫酸
ジエチル15.4部を添加し、55℃×30分間四級化
反応を行い、さらにジシアンジアミド・ジエチレントリ
アミン・ホルムアルデヒド重縮合物(分子量5000)を3
9部添加し、水1520部で希釈し、固形分20%の透
明粘調な熱反応型ブロック化ウレタンプレポリマー水溶
液Cを得た。
キサイド重付加物(平均分子量3000、EO/PO重
量比10/90)300部にヘキサメチレンジイソシア
ネート50.4部を添加し、100℃×2時間反応を行
い、遊離イソシアネート基4重量%を有するウレタンプ
レポリマーを得た。次いで系の温度を一旦70℃まで下
げ、N,N−ジメチルエタノールアミン8.9部を加
え、70℃×100分反応させた。このときの遊離イソ
シアネート基含有量は1.2%であった。次に、系の温
度を50℃とし、パラヒドロキシ安息香酸15部を添加
し、内温を70℃まで上げ120分間反応させた。遊離
イソシアネート基の反応が消失したことを確認後、硫酸
ジエチル15.4部を添加し、55℃×30分間四級化
反応を行い、さらにジシアンジアミド・ジエチレントリ
アミン・ホルムアルデヒド重縮合物(分子量5000)を3
9部添加し、水1520部で希釈し、固形分20%の透
明粘調な熱反応型ブロック化ウレタンプレポリマー水溶
液Cを得た。
【0032】実施例4
ポリエステルポリオール(3−メチル−1,5−ペンタ
ジオール/テレフタル酸の重縮合物;平均分子量100
0)100部、トリメチロールプロパン6.7部、N−
メチルジエタノールアミン21部、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート79部を65℃で120分間反応させた。
このときの遊離イソシアネート基含有量は5.0%であ
った。次に系の温度を50℃とし、パラヒドロキシ安息
香酸51部を添加し、内温を70℃まで挙げ120分間
反応させた。遊離イソシアネート基の反応が消失したこ
とを確認後、硫酸ジエチル22.2部を添加し、55℃
×30分間四級化反応を行い、さらにオクチルトリエチ
ルアンモニムエトキシサルフェート13部添加し、水1
020部で希釈し、固形分20%の透明粘調な熱反応性
ブロック化ウレタンプレポリマー水溶液Dを得た。
ジオール/テレフタル酸の重縮合物;平均分子量100
0)100部、トリメチロールプロパン6.7部、N−
メチルジエタノールアミン21部、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート79部を65℃で120分間反応させた。
このときの遊離イソシアネート基含有量は5.0%であ
った。次に系の温度を50℃とし、パラヒドロキシ安息
香酸51部を添加し、内温を70℃まで挙げ120分間
反応させた。遊離イソシアネート基の反応が消失したこ
とを確認後、硫酸ジエチル22.2部を添加し、55℃
×30分間四級化反応を行い、さらにオクチルトリエチ
ルアンモニムエトキシサルフェート13部添加し、水1
020部で希釈し、固形分20%の透明粘調な熱反応性
ブロック化ウレタンプレポリマー水溶液Dを得た。
【0033】実施例5
ポリエステルポリオール(ビスフェノールAのエチレン
オキサイド2モル付加物/マレイン酸の重縮合物;平均
分子量1000)200部、トリメチロールプロパン5
部、N−メチルジエタノールアミン20部と、ヘキサメ
チレンジイソシアネート96部を65℃で120分間反
応させ、遊離イソシアネート基含有量3.6%のプレポ
リマーを得た。系の温度を30℃にまで下げ、p−ヒド
ロキシ安息香酸ブチル55部を添加し、60℃で90分
間反応した。遊離イソシアネート基の反応が焼失したこ
とを確認後、硫酸ジメチル46.2部を添加し、55℃
で30分間4級化反応を行い、さらにジシアンジアミド
・ジエチレントリアミン・ホルムアルデヒド重縮合物
(分子量5000)42部添加し、水1650部で希釈し、
固形分20%の透明粘調な熱反応型ブロック化ウレタン
プレポリマー水溶液Eを得た。
オキサイド2モル付加物/マレイン酸の重縮合物;平均
分子量1000)200部、トリメチロールプロパン5
部、N−メチルジエタノールアミン20部と、ヘキサメ
チレンジイソシアネート96部を65℃で120分間反
応させ、遊離イソシアネート基含有量3.6%のプレポ
リマーを得た。系の温度を30℃にまで下げ、p−ヒド
ロキシ安息香酸ブチル55部を添加し、60℃で90分
間反応した。遊離イソシアネート基の反応が焼失したこ
とを確認後、硫酸ジメチル46.2部を添加し、55℃
で30分間4級化反応を行い、さらにジシアンジアミド
・ジエチレントリアミン・ホルムアルデヒド重縮合物
(分子量5000)42部添加し、水1650部で希釈し、
固形分20%の透明粘調な熱反応型ブロック化ウレタン
プレポリマー水溶液Eを得た。
【0034】実施例6
その1.テレフタル酸と3−メチル1,5ペンタジオー
ルのポリエステルポリオール(分子量1500)300
部にヘキサメチレンジイソシアネート100.8部を添
加し、100℃×2時間反応を行い、遊離イソシアネー
ト基8.4重量%を有するウレタンプレポリマーを得
た。次いで系の温度を一旦50℃まで下げ、N−メチル
ジエタノールアミン35.7部を添加し、65℃で60
分間攪拌を行った後、遊離イソシアネート基2.0重量
%を有するウレタンプレポリマーを得た。次いで系の温
度を一旦50℃まで下げジメチル硫酸37.8部を滴下
し、50℃×20分間4級化反応を行った。次いで水1
897部で希釈し、固形分25%の粘調なカチオン性ウ
レタンポリマー水溶液を合成した。
ルのポリエステルポリオール(分子量1500)300
部にヘキサメチレンジイソシアネート100.8部を添
加し、100℃×2時間反応を行い、遊離イソシアネー
ト基8.4重量%を有するウレタンプレポリマーを得
た。次いで系の温度を一旦50℃まで下げ、N−メチル
ジエタノールアミン35.7部を添加し、65℃で60
分間攪拌を行った後、遊離イソシアネート基2.0重量
%を有するウレタンプレポリマーを得た。次いで系の温
度を一旦50℃まで下げジメチル硫酸37.8部を滴下
し、50℃×20分間4級化反応を行った。次いで水1
897部で希釈し、固形分25%の粘調なカチオン性ウ
レタンポリマー水溶液を合成した。
【0035】その2.ポリエステルポリオール(1,4
−ブタンジオールとアジピン酸を重縮合させたもの;平
均分子量1000)200部、トリメチロールプロパン
5部、N−メチルジエタノールアミン20部と、ヘキサ
メチレンジイソシアネート96部を50℃で120分間
反応させ、遊離イソシアネート基含有量3.6%のプレ
ポリマーを得た。系の温度を30℃にまで下げ、p−ヒ
ドロキシ安息香酸ブチル55部を添加し、60℃で90
分間反応した。遊離イソシアネート基の反応が消失した
ことを確認後、20%マロン酸水溶液87.5部を添加
し、さらにその1で得たカチオン性ウレタンポリマー7
9部添加し、水1420部で希釈し、固形分20%の透
明粘調な熱反応型ブロック化ウレタンプレポリマー水溶
液Fを得た。
−ブタンジオールとアジピン酸を重縮合させたもの;平
均分子量1000)200部、トリメチロールプロパン
5部、N−メチルジエタノールアミン20部と、ヘキサ
メチレンジイソシアネート96部を50℃で120分間
反応させ、遊離イソシアネート基含有量3.6%のプレ
ポリマーを得た。系の温度を30℃にまで下げ、p−ヒ
ドロキシ安息香酸ブチル55部を添加し、60℃で90
分間反応した。遊離イソシアネート基の反応が消失した
ことを確認後、20%マロン酸水溶液87.5部を添加
し、さらにその1で得たカチオン性ウレタンポリマー7
9部添加し、水1420部で希釈し、固形分20%の透
明粘調な熱反応型ブロック化ウレタンプレポリマー水溶
液Fを得た。
【0036】比較例1
グリセリンを出発物質としたアルキレンオキサイド重付
加物(平均分子量3,000、EO/PO重量比70/
30)300部にヘキサメチレンジイソシアネート5
0.4部を添加し、100℃×2時間反応を行い、遊離
イソシアネート基4重量%を有するウレタンプレポリマ
ーを得た。次いで系の温度を一旦70℃まで下げ、N,
N−ジメチルエタノールアミン8.9部を加え、70℃
×100分反応させた。このときの遊離イソシアネート
基含有量は2.5%であった。次に、系の温度を50℃
とし、フェノール20部を添加し、内温を80℃まで上
げ120分間反応させた。遊離イソシアネート基の反応
が消失したことを確認後、硫酸ジメチル12.6部を添
加し、70℃×180分間四級化反応を行い、水157
0部で希釈し、固形分20%の透明粘調な熱反応型ブロ
ック化ウレタンプレポリマー水溶液Gを得た。
加物(平均分子量3,000、EO/PO重量比70/
30)300部にヘキサメチレンジイソシアネート5
0.4部を添加し、100℃×2時間反応を行い、遊離
イソシアネート基4重量%を有するウレタンプレポリマ
ーを得た。次いで系の温度を一旦70℃まで下げ、N,
N−ジメチルエタノールアミン8.9部を加え、70℃
×100分反応させた。このときの遊離イソシアネート
基含有量は2.5%であった。次に、系の温度を50℃
とし、フェノール20部を添加し、内温を80℃まで上
げ120分間反応させた。遊離イソシアネート基の反応
が消失したことを確認後、硫酸ジメチル12.6部を添
加し、70℃×180分間四級化反応を行い、水157
0部で希釈し、固形分20%の透明粘調な熱反応型ブロ
ック化ウレタンプレポリマー水溶液Gを得た。
【0037】比較例2
ポリエーテルポリオール(平均分子量1000、EO/
PO重量比10/90)200部、トリメチロールプロ
パン5部、N−メチルジエタノールアミン20部と、ヘ
キサメチレンジイソシアネート96部を50℃で120
分間反応させ、遊離イソシアネート基含有量3.6%の
プレポリマーを得た。系の温度を30℃にまで下げ、p
−ヒドロキシ安息香酸ブチル55部を添加し、60℃で
90分間反応した。遊離イソシアネート基の反応が焼失
したことを確認後、硫酸ジメチル46.2部を添加し、
55℃で30分間4級化反応を行い、水1690部で希
釈し、固形分20%の透明粘調な熱反応型ブロック化ウ
レタンプレポリマー水溶液Hを得た。
PO重量比10/90)200部、トリメチロールプロ
パン5部、N−メチルジエタノールアミン20部と、ヘ
キサメチレンジイソシアネート96部を50℃で120
分間反応させ、遊離イソシアネート基含有量3.6%の
プレポリマーを得た。系の温度を30℃にまで下げ、p
−ヒドロキシ安息香酸ブチル55部を添加し、60℃で
90分間反応した。遊離イソシアネート基の反応が焼失
したことを確認後、硫酸ジメチル46.2部を添加し、
55℃で30分間4級化反応を行い、水1690部で希
釈し、固形分20%の透明粘調な熱反応型ブロック化ウ
レタンプレポリマー水溶液Hを得た。
【0038】比較例3
グリセリンを出発物質としたプロピレンオキサイド重付
加物(平均分子量3,000、PO含有量100%)1
00部にヘキサメチレンジイソシアネート16.8部を
添加し、100℃×2時間反応を行い、遊離イソシアネ
ート基3.6重量%を有するウレタンプレポリマーを得
た。次いで30%重亜硫酸ソーダ水溶液40.5部を添
加し、45℃×60分間攪拌した後、水427部で希釈
し、固形分20%の半透明粘調なアニオン性熱反応型ブ
ロック化ウレタンプレポリマー水溶液Iを調整した。
加物(平均分子量3,000、PO含有量100%)1
00部にヘキサメチレンジイソシアネート16.8部を
添加し、100℃×2時間反応を行い、遊離イソシアネ
ート基3.6重量%を有するウレタンプレポリマーを得
た。次いで30%重亜硫酸ソーダ水溶液40.5部を添
加し、45℃×60分間攪拌した後、水427部で希釈
し、固形分20%の半透明粘調なアニオン性熱反応型ブ
ロック化ウレタンプレポリマー水溶液Iを調整した。
【0039】比較例4
グリセリンを出発物質としたアルキレンオキサイド重付
加物(平均分子量3,000、EO/PO重量比70/
30)300部にヘキサメチレンジイソシアネート5
0.4部を添加し、100℃×2時間反応を行い、遊離
イソシアネート基4重量%を有するウレタンプレポリマ
ーを得た。次いで系の温度を一旦70℃まで下げ、N,
N−ジメチルエタノールアミン8.9部を加え、70℃
×100分反応させた。このときの遊離イソシアネート
基含有量は2.5%であった。次に、系の温度を50℃
とし硫酸ジメチル12.6部を添加し、70℃×180
分間四級化反応を行い、水1570部で希釈し、さらに
エチレンジアミンを6.4部添加して遊離イソシアネー
ト基を架橋させ、固形分20%の透明粘調のウレタンポ
リマー水溶液Jを得た。
加物(平均分子量3,000、EO/PO重量比70/
30)300部にヘキサメチレンジイソシアネート5
0.4部を添加し、100℃×2時間反応を行い、遊離
イソシアネート基4重量%を有するウレタンプレポリマ
ーを得た。次いで系の温度を一旦70℃まで下げ、N,
N−ジメチルエタノールアミン8.9部を加え、70℃
×100分反応させた。このときの遊離イソシアネート
基含有量は2.5%であった。次に、系の温度を50℃
とし硫酸ジメチル12.6部を添加し、70℃×180
分間四級化反応を行い、水1570部で希釈し、さらに
エチレンジアミンを6.4部添加して遊離イソシアネー
ト基を架橋させ、固形分20%の透明粘調のウレタンポ
リマー水溶液Jを得た。
【0040】抄紙試験
抄紙試験はJIS P 8209−1961に準じて行
った。
った。
【0041】NBKP(針葉樹硫酸塩パルプ)135.
3gを約3cm角にちぎり、水1668.7gに一夜浸
漬した後、標準離解機にて3時間離解し、パルプ濃度
7.5%、濾水度527mL(カナダ標準フリーネス、
20℃,0.3%)のパルプスラリーとした。
3gを約3cm角にちぎり、水1668.7gに一夜浸
漬した後、標準離解機にて3時間離解し、パルプ濃度
7.5%、濾水度527mL(カナダ標準フリーネス、
20℃,0.3%)のパルプスラリーとした。
【0042】このパルプスラリー400gと、非イオン
性消泡剤(アンチフロスF−120)1.0gと、1%
ポリエチレングリコール(分子量1,000,000)
水溶液5.0gと、あらかじめ固形分2%に調整した実
施例および比較例の溶液1.5g(パルプ乾燥重量の
0.1%に相当)を水593gに添加してパルプ濃度3
%とし、ストックとした。
性消泡剤(アンチフロスF−120)1.0gと、1%
ポリエチレングリコール(分子量1,000,000)
水溶液5.0gと、あらかじめ固形分2%に調整した実
施例および比較例の溶液1.5g(パルプ乾燥重量の
0.1%に相当)を水593gに添加してパルプ濃度3
%とし、ストックとした。
【0043】このようにして調成したストック32gを
分取し、シートマシンにより抄紙し、プレスマシン
(3.5g/m2 ×5分)にかけ、20℃,65%RH
で一夜風乾し、最終的に120℃×5分で加熱乾燥し、
坪量50g/m2 のテスト用紙に抄造した。これを長さ
11cm×幅1.5cmの紙片に切断し、オートグラフ
標準引張り試験機へチャック間距離5cmに装着し、中
央部を刷毛で湿らせて引張り強度を測定した。また比較
例5として市販のポリアミドエピクロルヒドリン系樹脂
湿潤紙力増強剤をパルプ濃度3%のストックへ5%水分
散液として1.8g(パルプ乾燥重量の0.3%に相
当)を添加した。結果を表1に示す。
分取し、シートマシンにより抄紙し、プレスマシン
(3.5g/m2 ×5分)にかけ、20℃,65%RH
で一夜風乾し、最終的に120℃×5分で加熱乾燥し、
坪量50g/m2 のテスト用紙に抄造した。これを長さ
11cm×幅1.5cmの紙片に切断し、オートグラフ
標準引張り試験機へチャック間距離5cmに装着し、中
央部を刷毛で湿らせて引張り強度を測定した。また比較
例5として市販のポリアミドエピクロルヒドリン系樹脂
湿潤紙力増強剤をパルプ濃度3%のストックへ5%水分
散液として1.8g(パルプ乾燥重量の0.3%に相
当)を添加した。結果を表1に示す。
【0044】
表 1
──────────────────────────────────
湿潤紙力増強剤 添加量(%) 湿潤引張り
(ストック中のパルプ 強度(Kg/cm)
乾燥重量に対する純
分として)
──────────────────────────────────
実施例1溶液A 0.10 1.91
実施例2溶液B 0.10 1.951
実施例3溶液C 0.10 1.90
実施例4溶液D 0.10 2.05
実施例5溶液E 0.10 2.15
実施例6溶液F 0.10 2.18
──────────────────────────────────
比較例1溶液G 0.10 0.43
比較例2溶液H 0.10 1.10
比較例3溶液I 0.10 0.48
比較例4溶液J 0.10 0.51
比較例5溶液K 0.30 1.85
──────────────────────────────────
【0045】上の結果から、本発明の湿潤紙力増強剤は
従来用いられているポリアミドエピクロルヒドリン系樹
脂湿潤紙力増強剤に少なくとも匹敵する性能を有するこ
とが明らかである。これに対し、比較例1および3の溶
液は、上の熱処理(乾燥)条件では脱ブロッキングが発
生しないため湿潤紙力増強効果は殆ど認められない。比
較例2の溶液はカチオン性化合物を含まないため繊維へ
の吸着量が少なく、そのため紙力増強効果が十分でな
い。比較例4のウレタンポリマー溶液は熱反応型ブロッ
ク化ウレタンプレポリマーを含まないため湿潤紙力増強
効果を殆ど示さない。
従来用いられているポリアミドエピクロルヒドリン系樹
脂湿潤紙力増強剤に少なくとも匹敵する性能を有するこ
とが明らかである。これに対し、比較例1および3の溶
液は、上の熱処理(乾燥)条件では脱ブロッキングが発
生しないため湿潤紙力増強効果は殆ど認められない。比
較例2の溶液はカチオン性化合物を含まないため繊維へ
の吸着量が少なく、そのため紙力増強効果が十分でな
い。比較例4のウレタンポリマー溶液は熱反応型ブロッ
ク化ウレタンプレポリマーを含まないため湿潤紙力増強
効果を殆ど示さない。
─────────────────────────────────────────────────────
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Fターム(参考) 4J002 CK031 CK041 EN046 ET006
FD006 GK04
4J034 AA06 BA03 DB05 DB07 DC02
DC12 DF01 DF02 DF12 DF16
DF17 DF20 DF21 DF22 DG03
DG04 DG05 DG14 DG23 HA01
HA07 HC12 HC22 HC52 HC61
HC64 HC67 HC71 HC73 JA02
JA42 KB03 LA06 MA14 QA03
QC05 RA09 SA02 SB04 SB05
4L055 AA02 AC06 AG34 AG80 AG85
AH17 AH18 AH50 EA32 FA13
Claims (8)
- 【請求項1】(a)親水基および熱処理により解離する
ブロック剤でブロックしたイソシアネート基を持ってい
る水溶性熱反応型ウレタンプレポリマーと、(b)該ウ
レタンプレポリマーの水溶液中でのカチオン性を高める
カチオン性化合物を含んでいることを特徴とする湿潤紙
力増強剤。 - 【請求項2】前記イソシアネート基のブロック剤は、オ
ルト位またはパラ位に電子吸引基を有するフェノールで
ある請求項1の湿潤紙力増強剤。 - 【請求項3】前記電子吸引基は、カルボキシル基または
エステル化されたカルボキシル基である請求項2の湿潤
紙力増強剤。 - 【請求項4】前記イソシアネート基のブロック剤は、パ
ラヒドロキシ安息香酸およびそのエステル、サルチル酸
およびそのエステルから選ばれる請求項2の湿潤紙力増
強剤。 - 【請求項5】前記親水基は、酸中和または4級化された
3級アミノ基である請求項1の湿潤紙力増強剤。 - 【請求項6】前記カチオン性化合物は、長鎖脂肪族炭化
水素基を有する4級アンモニウム塩、4級アンモニウム
基を有する水溶性ポリウレタンまたは水溶性ジシアンジ
アミド・ポリアルキレンポリアミン・ホルムアルデヒド
縮合物から選ばれる請求項1の湿潤紙力増強剤。 - 【請求項7】請求項1ないし6のいずれかの湿潤紙力増
強剤を抄紙ストックへ添加し、ウエブに形成した後前記
ブロック剤が解離する条件でウエブを乾燥することより
なる製紙方法。 - 【請求項8】湿潤紙力増強剤の添加量は、ストック中の
繊維重量を基準として固形分として0.05〜2%であ
る請求項7の製紙方法。
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