JP2003508652A - 高分子量水溶性陰イオン性又は非イオン性分散ポリマーを使用する、製紙に於ける定着及び脱水の増加方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 製紙完成紙料に於ける定着及び脱水の増加方法であって、完成紙料に、有効凝集量の高分子量水溶性の陰イオン性又は非イオン性ポリマーを添加することを含む方法に係るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、高分子量水溶性陰イオン性又は非イオン性分散ポリマーを使用する
、製紙に於ける定着及び脱水の増加方法に関する。

【０００２】 （発明の背景） 紙の製造において、製紙用完成紙料は紙シートに形成される。製紙用完成紙料
は、抄紙機の前で、約４重量％（完成紙料中の固体の乾燥重量％）以下、一般的
に１．５％付近以下、しばしば１．０％未満の繊維含有量を有するセルロース性
繊維の水性スラリーであり、一方、仕上げられたシートは典型的に６重量％より
少ない水を有する。それゆえに製紙の脱水及び定着に関する面は、製造の効率及
びコストのために極めて重要である。

【０００３】 重力脱水は、そのコストが比較的低いことから好ましい脱水方法である。重力
脱水の後で、より費用がかかる方法、例えば、真空、圧搾、フェルトブランケッ
ト吸い取り及び圧搾、蒸発等々を、脱水のために使用する。実際に行われる場合
には、このような方法の組合せを使用して、シートを所望の水含有量にまで脱水
するか又は乾燥させる。重力脱水は、使用される最初の脱水方法であると共に最
も安価なものでもあるので、この脱水工程の効率に於ける向上は、他の方法によ
って除去することが必要な水の量を減少させて、脱水の全体的な効率を向上させ
、そのコストを減少させるであろう。

【０００４】 製紙にとって効率及びコストのために極めて重要である他の面は、繊維マット
上の又はその中の完成紙料成分の定着である。製紙完成紙料は、コロイド力によ
って安定化された顕著な量の小さい粒子を含有する系となっている。製紙完成紙
料には、一般的に、セルロース性繊維に加えて、例えば、セルロース性微細物、
鉱物填料（不透明度、白色度及びその他の紙特性を向上させるために使用される
）及び他の小さい粒子からなる、約５から約１０００ｎｍのサイズ範囲の粒子を
含有しており、これらは一般的に、１種又は２種以上の定着助剤を含有させない
と、抄紙機でセルロース性繊維によって形成されるマットの間の空間（細孔）を
、かなりの部分が通過する。

【０００５】 完成紙料の微細物、填料及びその他の成分の一層大きい定着によって、所定グ
レードの紙について、このような紙のセルロース性繊維含有量を減少させること
が可能になる。製紙コストを下げるために低品質のパルプを使用するとき、製紙
の定着に関する面は、このような低品質パルプの微細物含有量は一般的に一層大
きいので、一層重要になってくる。より大きい定着によって、また、白水の方に
失われるこのような物質の量が減少するので、材料コストの量、廃棄物処分のコ
スト及びそれらから招来する環境的悪影響が減少する。求められる結果を縮小さ
せることなく、所定の目的のために製紙工程において使用される材料の量を減少
させることが、一般的に望ましい。このような添加量の減少によって、材料コス
ト節約並びに取り扱い及び処理利点の両方を実現することができる。

【０００６】 所定の製紙工程の他の重要な特徴は、製造される紙シートの地合いである。地
合いは紙シート内の光透過に於ける変動によって決定することができ、高い変動
は劣った地合いを示す。定着が高いレベル、例えば、８０又は９０％の定着レベ
ルまで上昇するとき、地合いパラメーターは一般的に低下する。

【０００７】 種々の化学的添加物が、形成されたシートから水が排出する速度を増加させる
ための、そしてシート上に保持される微細物及び填料の量を増加させるための試
みにおいて利用されてきた。高分子量水溶性ポリマーの使用は、紙の製造に於け
る顕著な改良である。これらの高分子量ポリマーは、シート上に析出する大きな
フロックを形成する凝集剤として作用する。これらはまた、シートの脱水におい
て補助になる。有効であるために、従来の単一及び二重ポリマー定着及び脱水プ
ログラムは、プログラムの一部として高分子量成分を含有させることが求められ
る。これらの従来のプログラムにおいて、高分子量成分は、抄紙機のヘッドボッ
クスに至る紙料フローシステムに於ける高剪断点の後で添加される。このことは
、フロックが主として橋架け機構によって形成され、これらの破壊はおおむね非
可逆的プロセスであるので必須である。この理由のために、凝集剤の定着及び脱
水性能の大部分は、それを高剪断点の前に供給することによって失われる。これ
らの不利益のために、高分子量ポリマーを高剪断点の後で供給すると、しばしば
、地合い問題を引き起こす。改良された定着を与える高分子量ポリマー及びコポ
リマーのこの供給必要条件は、しばしば、定着と地合いとの間の妥協に至る。

【０００８】 成功した高分子量凝集剤プログラムは、いわゆる無機「微粒子」の添加によっ
て改良される。定着と脱水との改良された組合せをもたらすために使用される一
つのこのようなプログラムは、米国特許第４，７５３，７１０号及び同第４，９
１３，７７５号（これらは参照してここに組み込まれる）に記載されており、そ
こでは、高分子量線状陽イオン性ポリマーが、水性セルロース性製紙懸濁液に、
剪断が懸濁液に適用される前に添加され、続いて剪断が適用された後にベントナ
イトが添加されている。剪断は、一般的に、製紙工程のクリーニング、混合及び
輸送段階の１個又は２個以上によって与えられ、剪断によって、高分子量ポリマ
ーにより形成された大きなフロックが微小フロックに崩壊される。次いで、更な
る塊状集積が、ベントナイトクレー粒子の添加によって確実になる。

【０００９】 前記のように、微粒子は、典型的には凝集剤の後で且つ少なくとも１個の剪断
帯域の後で完成紙料に添加されるけれども、微粒子効果は、微粒子を凝集剤及び
剪断帯域の前に添加した場合にも観察できる（米国特許第４，３０５，７８１号
）。

【００１０】 添加物を凝集剤の前に注入する他のプログラムは、いわゆる「エンハンサー（
ｅｎｈａｎｃｅｒ）／凝集剤」処理である。エンハンサープログラムには、フェ
ノールホルムアルデヒド樹脂のようなエンハンサーを完成紙料に添加し、続いて
ポリエチレンオキシドのような高分子量非イオン性凝集剤を添加することが含ま
れる（米国特許第４，０７０，２３６号）。このようなシステムにおいて、エン
ハンサーによって凝集剤の性能が改良される。

【００１１】 単一ポリマー／微粒子定着及び脱水補助プログラムにおいて、凝集剤、典型的
には陽イオン性ポリマーは、微粒子と共に添加される唯一のポリマー材料である
。微粒子を使用して繊維マット上のセルロース性微細物、鉱物填料及び他の完成
紙料成分の凝集を改良する他の方法は、微粒子に加えて、凝析剤及び凝集剤シス
テムを使用する二重ポリマープログラムと組合わさっている。このようなシステ
ムにおいて、凝析剤、例えば、低分子量合成陽イオン性ポリマー又は陽イオン性
デンプンが最初に添加される。凝析剤は、また、ミョウバン又はポリ塩化アルミ
ニウムのような無機凝析剤であってもよい。この添加は、これらに限定されない
が、濃厚紙料、白水システム又は抄紙機の希薄紙料を含む、完成紙料形成システ
ム内の１個又は数個の点で行うことができる。この凝析剤は、一般的に、セルロ
ース性微細物及び鉱物填料のような完成紙料中の粒子上に存在する負の表面電荷
を減少させ、それによってこのような粒子の塊状集積の程度を達成する。しかし
ながら、他の有害な陰イオン性種の存在下で、凝析剤は、続く凝集剤の添加によ
る凝集を可能にする妨害種を中和する機能を果たす。このような凝集剤は、一般
的に、粒子及び／又は凝集塊を、一方の表面から他方の表面に橋架けし、粒子を
より大きい凝集塊に結合する高分子量合成ポリマーである。完成紙料中にこのよ
うな大きい凝集塊が存在することによって、紙シートの繊維マットが形成される
とき、定着が増加する。この凝集塊は水から繊維ウエブの上に濾別され、一方、
凝集しなかった粒子は、かなりの程度まで、このような紙ウエブを通過するであ
ろう。このようなプログラムにおいて、微細粒子及び凝集剤の添加順序を逆にす
ることを成功させられる。

【００１２】 しかしながら、新規な定着助剤を開発するための及びパルプ又は紙製造の効率
を向上させるための要求が続いている。

【００１３】 本件特許出願人に譲渡された米国特許第５，６０５，９７０号には、ある種の
高分子量陰イオン性ポリマー分散系の製造方法が開示されている。本件特許出願
人に譲渡された米国特許第５，８３７，７７６号には、ある種の高分子量陰イオ
ン性凝集剤及びその製造方法が開示されている。分散剤の存在下での水溶性ポリ
マー分散系の製造方法であって、分散剤がポリ（２−アクリルアミド−２−メチ
ルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ））又は３０モルパーセント以上のＡＭＰＳを
有する共重合体であってよい製造方法が、ＥＰ第０ １８３ ４６６号に開示さ
れている。

【００１４】 （発明の概要） 本発明は、製紙完成紙料に於ける定着及び脱水の増加方法であって、完成紙料
に、有効凝集量の高分子量水溶性分散ポリマーを添加することを含み、分散ポリ
マーが、２５℃での約１０から約２５，０００ｃｐｓの体積ブルックフィールド
粘度を有し、安定剤が存在する水溶性塩の水溶液中においてフリーラジカル生成
条件下で、 ｉ．０から１００モルパーセントの少なくとも１種の陰イオン性モノマー及び ｉｉ．１００から０モルパーセントの少なくとも１種の非イオン性ビニルモノ
マー を重合することによって製造された水溶性ポリマーを約５から約５０重量％含み
、この安定剤が約０．１から１０ｄｌ／ｇの１Ｍ ＮａＮＯ₃中での極限粘度を
有する陰イオン性水溶性ポリマーであり、分散液の全重量基準で約０．１から約
５重量％を構成し、そして水溶性塩が、アンモニウム、アルカリ金属及びアルカ
リ土類金属のハロゲン化物、硫酸塩及びリン酸塩からなる群から選択され、分散
液の重量基準で約５から約４０重量％を構成する方法に指向している。

【００１５】 （発明の詳細な説明） 「モノマー」は、重合性のアリル、ビニル又はアクリル化合物を意味する。

【００１６】 「陰イオン性モノマー」は、実質的な負電荷（a net negative charge）を有
する、本明細書で定義されたようなモノマーを意味する。代表的な陰イオン性モ
ノマーには、アクリル酸、メタクリル酸、２−アクリルアミド−２−メチル−１
−プロパンスルホン酸、アクリルアミドメチルブタン酸、マレイン酸、フマル酸
、イタコン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルホスホン酸、ア
リルスルホン酸、アリルホスホン酸、スルホメチル化アクリルアミド、ホスホノ
メチル化アクリルアミド並びにこれらの水溶性アルカリ金属、アルカリ土類金属
及びアンモニウム塩が含まれる。陰イオン性モノマーの選択は、所望のコモノマ
ーと重合するモノマーの能力、製造されたポリマーの用途及びコストを含む幾つ
かの要因に基づく。好ましい陰イオン性モノマーはアクリル酸である。

【００１７】 或る例において、本発明の分散ポリマー中に含有される非イオン性モノマー成
分を、重合後に、陰イオン性官能基を得るように化学的に変性することが可能で
あり、例えば、含有されたアクリルアミドモノマー単位を対応するスルホン酸塩
又はホスホン酸塩に変性することが可能である。

【００１８】 「非イオン性モノマー」は、電気的に中性である、本明細書で定義されたよう
なモノマーを意味する。代表的な非イオン性モノマーには、アクリルアミド、メ
タクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド
、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジ
メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ
−（２−ヒドロキシプロピル）メタクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミ
ド、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチ
ルアセトアミド、ポリ（エチレングリコール）（メタ）アクリレート、ポリ（エ
チレングリコール）モノメチルエーテルモノ（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニル
−２−ピロリドン、グリセロールモノ（（メタ）アクリレート）、２−ヒドロキ
シエチル（メタ）アクリレート、ビニルメチルスルホン、酢酸ビニル等々が含ま
れる。好ましい非イオン性モノマーには、アクリルアミド、メタクリルアミド、
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド及びＮ−メチ
ロールアクリルアミドが含まれる。更に好ましい非イオン性モノマーには、アク
リルアミド及びメタクリルアミドが含まれる。アクリルアミドがなお更に好まし
い。

【００１９】 ＲＳＶは還元比粘度（Reduced Specific Viscosity）を表す。還元比粘度は、
ポリマー鎖長及び平均分子量の指標である。ポリマー鎖長及び平均分子量は、製
造中における重合の程度を示す。ＲＳＶは、与えられたポリマー濃度及び温度で
測定され、下記のように計算される： ＲＳＶ＝［（η／η₀）−１］／ｃ （式中、η＝ポリマー溶液の粘度、 η₀＝同じ温度での溶媒の粘度、 ｃ＝溶液中のポリマーの濃度） 本件特許出願において、濃度「ｃ」の単位は、（グラム／１００ｍｌ又はｇ／デ
シリットル）である。従って、ＲＳＶの単位はｄｌ／ｇである。本件特許出願に
おいて、ＲＳＶを測定するために、使用される溶媒は、１．０モル濃度の硝酸ナ
トリウム溶液である。この溶媒中のポリマー濃度は、０．０４５ｇ／ｄｌである
。ＲＳＶは、３０℃で測定される。粘度η及びη₀は、キャノン−ウッベローデ
セミミクロ希釈粘度計、サイズ７５を使用して測定される。この粘度計は、３０
±０．０２℃に調節された定温浴中で完全に垂直位置で装着されている。ＲＳＶ
の計算で固有の誤差は、約２ｄｌ／グラムである。同じ組成の２種のポリマーが
、同一の条件下で測定された類似のＲＳＶを有するとき、そのことは、これらの
ポリマーが類似の分子量を有することの指標である。

【００２０】 ＩＶは極限粘度を表し、ポリマー濃度の極限値がゼロのときのＲＳＶである。

【００２１】 「転相エマルジョンポリマー」及び「ラテックスポリマー」は、水相中に存在
する本発明によるポリマー、油相用の炭化水素油、油中水型乳化剤、及び、転相
界面活性剤を含有する自己転相油中水型ポリマーエマルションを意味する。転相
エマルションポリマーは、炭化水素マトリックス中にミクロンサイズの粒子とし
て分散された水溶性ポリマーに連続している炭化水素である。転相エマルション
ポリマーはそれから、せん断、希釈、及び一般的には別の界面活性剤を用いて、
粒子からポリマーを放出することによって使用のために“転相”されるか又は活
性化される。

【００２２】 転相エマルションポリマーは、用いたいモノマーを水相中に溶解し、油相中に
乳化剤を溶解し、油相中に水相を乳化させて油中水型エマルションを調製し、こ
の油中水型エマルションを均質化し、油中水型エマルションの水相中に溶解され
たモノマーを重合してポリマーを得て、それから自己転相界面活性剤を添加して
油中水型自己転相エマルションを得ることによって調製される。

【００２３】 “分散ポリマー”とは、１又はそれ以上の無機塩を含有する水溶性の連続相中
に分散された水溶性ポリマーを意味する。分散重合のプロセスにおいて、モノマ
ーと開始剤は重合媒体中に共に溶解できるが、生成されたポリマーにとってはそ
の媒体は貧溶媒である。従って、反応混合物は開始時には均質であり、重合は均
質な溶液中で開始される。生成されたオリゴマーやマクロラジカル及び巨大分子
にとっての媒体の溶解性に依存して、相分離が早い段階で起こる。これにより核
形成及び “プリカーサー”と呼ばれる一次粒子が形成されて、プリカーサーは
安定剤の吸着によりコロイド状に安定化される。その粒子は、重合媒体及び／又
はモノマーによって膨潤されて、約０．１〜１０．０ミクロンの大きさの球状粒
子を形成していくと考えられている。

【００２４】 「陰イオン性分散ポリマー」は、実質的な負電荷を有する、本明細書で定義さ
れたような分散ポリマーを意味する。

【００２５】 「非イオン性分散ポリマー」は、電気的に中性である、本明細書で定義された
ような分散ポリマーを意味する。

【００２６】 いずれの分散重合においても、通常制御される変数は、安定剤、モノマー及び
開始剤の濃度、分散媒体の溶解性、並びに反応温度である。これらの変数は、粒
子サイズ、最終的なポリマー粒子の分子量、及び重合プロセス速度論に重大な影
響を及ぼし得ることがわかっている。

【００２７】 いずれの安定剤もない分散重合によって製造された粒子は、十分な安定性がな
く、それらの形成後に凝析する場合がある。重合混合物に少量の適した安定剤を
加えることにより、安定した分散粒子が生成される。分散重合における粒子安定
化は、“立体的配置の安定化（steric stabilization）”と通常言われている。
分散重合にとってよい安定剤は、重合媒体中で低い溶解性であり且つポリマー粒
子に対して適度の親和力を有する、ポリマー又はオリゴマー化合物である。

【００２８】 安定剤の濃度が増大するにつれて、粒子サイズは小さくなり、それは安定剤濃
度の増大に伴って形成される核の数が増加することを意味する。吸着される安定
剤の濃度が高ければ高いほど凝析工程がゆっくりになるので、凝析核生成理論は
、安定剤濃度に対する粒子サイズの観測される依存性を非常にうまく説明する。
この結果、成熟した粒子になるプリカーサーをより多くもたらし、そのため生成
される粒子のサイズが小さくなる。

【００２９】 分散媒体の溶解性が増大するにつれて、（ａ）オリゴマーはそれらがプリカー
サー核になる前に大きな分子量に成長するであろうし、（ｂ）安定剤残基の固定
はおそらく減少するであろうし、（ｃ）粒子サイズは増大する。開始剤の濃度が
増加するにつれて、最終粒子サイズが大きくなることが観測されている。速度論
に関しては、分散媒体が形成されているポリマーにとって溶解性がなく、重合場
所が主として成長している粒子の中にあって、系が塊状重合速度論に従うときは
、ｎ（動力学的鎖長）＝Ｒ_ｐ／Ｒ_ｔで、Ｒ_ｐは伸長速度で、Ｒ_ｔは終了速度であ
ると報告されている。成長しているポリマー粒子にとって分散媒体の溶解性が増
大するにつれて、ポリマーの成長は溶液中で進行する。溶液中で形成される重合
ラジカルはそれから成長している粒子によって捕獲される。その結果、粒子の重
合プロセスの場所が変わって、重合の速度論においても付随した変化が見られる
。

【００３０】 本発明の分散ポリマーには、分散液の全重量基準で約０．１から約５重量％の
安定剤が含有されている。

【００３１】 本発明で使用されるような安定剤には、約１００，０００から約５，０００，
０００、好ましくは約１，０００，０００から約３，０００，０００の分子量を
有する、陰イオン性に帯電した水溶性ポリマーが含まれる。この安定剤ポリマー
は、塩溶液中に可溶性であるか又は僅かに可溶性でなくてはならず、水中に可溶
性でなくてはならない。この安定剤ポリマーは、一般的に、３０℃で、約０．１
から１０ｄｌ／ｇ、好ましくは約０．５から７．０ｄｌ／ｇ、更に好ましくは約
２．０から６．０ｄｌ／ｇの、１Ｍ ＮａＮＯ₃中での極限粘度を有する。

【００３２】 好ましい安定剤は、ポリアクリル酸、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（２−ア
クリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸）並びに２−アクリルアミ
ド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸とアクリル酸及びメタクリル酸から選
択された陰イオン性コモノマーとの共重合体である。

【００３３】 この安定剤ポリマーは、一般的な溶液重合技術を使用して製造され、油中水型
エマルジョン形態に調製されるか、又はここに記述された分散重合技術に従って
調製される。特定の安定剤ポリマーの選択は、製造されている特定のポリマー、
塩溶液中に含まれる特定の塩、ポリマー形成中に分散系がさらされるその他の反
応条件による。

【００３４】 全分散系又は完成生成物の重量基準で、好ましくは約０．１から約５重量％、
更に好ましくは約０．２５から約１．５重量％、なお更に好ましくは約０．４か
ら約１．２５重量％の安定剤が使用される。

【００３５】 安定剤成分の不存在下で製造されたポリマー分散系は、ペースト状スラリーに
なり、安定な分散系が形成されなかったことを示す。このペースト状生成物は、
一般的に、比較的短時間内に塊に濃縮され、この種のポリマーを使用する一般的
な応用内で、ポンプ輸送又は取り扱うことができなかった。

【００３６】 分散液の残りは、分散液の全重量基準で約２から約４０重量％の、アンモニウ
ム、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物、硫酸塩及びリン酸塩か
らなる群から選択された水溶性塩を含む水溶液からなる。

【００３７】 塩は、このような水溶性媒体中で生成されるポリマーが形成時において不溶性
にされること、及び、それに応じて適した攪拌がなされた場合に重合が水溶性ポ
リマーの粒子を生成することにおいて重要である。使用される特定の塩の選択は
生成される特定のポリマー及び使用される安定剤に依存する。塩の選択、及び存
在する塩の量は、生成されるポリマーが塩溶液に不溶であるようにされるべきで
ある。特に有効な塩には、水溶液を飽和させるような量の硫酸アンモニウムと硫
酸ナトリウムとの混合物がある。硫酸ナトリウムは単独で用いてもよいが、我々
はそれが重合中に沈殿プロセスを変えることを見出した。１価の陰イオン塩は一
定条件下で使用してもよいが、２又は３価の陰イオンを含む塩は、例えばアルカ
リ、アルカリ土類、又はアンモニウムハロゲン化塩に比べて水に対する溶解性が
小さいために好ましい。２又は３価の陰イオンを含む塩を使用すると、一般的に
１価の陰イオンを含む塩に比べて、塩物質が低い割合で含まれるポリマー分散系
をもたらす。

【００３８】 使用される特定の塩は、塩又は複数の塩の飽和溶液を調製し、使用したい安定
剤と使用したいポリマーの溶解性を決定することによって決定される。分散系の
総量に対して好ましくは約５〜約３０、さらに好ましくは約５〜約２５、一層さ
らに好ましくは約８〜約２０重量％の塩が用いられる。より多量のモノマーを用
いる時は、より少ない塩しか必要とされない。

【００３９】 上記に加えて、本発明のポリマー分散系を作る際に他の成分を使用してもよい
。これらの追加成分には、使用されるフリーラジカル触媒の活性を妨害する金属
不純物を除去させるキレート化剤、分子量を制御するための連鎖移動剤、核生成
剤、及び共分散剤物質が含まれる。核生成剤が用いられる時には、通常、核生成
剤は少量の生成される同様のポリマーを取り囲む。そのため、仮に７０モル％の
アクリル酸（又はその水溶性塩）と３０モル％のアクリルアミドを含有するポリ
マーが生成されるとしたら、核生成剤又は同じ若しくは同様のポリマー組成の“
種”が使用できる。分散系に含有されるポリマーに対して、一般的に約１０重量
％まで、好ましくは約０．１〜約５重量％、さらに好ましくは約０．５〜約４重
量％、及び、一層さらに好ましくは約０．７５〜約２重量％の核生成剤が用いら
れる。

【００４０】 使用される共分散剤物質には、水溶性の糖、約２０００〜約５０，０００の分
子量を有するポリエチレングリコール、及びその他の多価アルコールタイプの物
質からなる群からの分散剤が含まれる。２〜１２の炭素原子を有するアミン及び
ポリアミンもまた、しばしば共分散剤物質として有効であるが、それらは重合中
に連鎖移動剤としても作用する場合があるので注意して用いる必要がある。共分
散剤の機能は、重合の早い段階でコロイド安定剤として作用することである。共
分散剤物質の使用は任意であって、本発明のポリマー分散系を得るのに必ずしも
必要ではない。使用時には、共分散剤は分散系に対して約１０重量％まで、好ま
しくは約０．１〜４重量％、さらに好ましくは約０．２〜２重量％のレベルで存
在する。

【００４１】 分散液中の陰イオン性及び非イオン性水溶性モノマーから製造された水溶性ポ
リマーの全量は、分散系の全重量の約５から約５０重量％、好ましくは分散液の
約１０から約４０重量％で変化し得る。最も好ましくは、分散系には、約１５か
ら約３０重量％の非イオン性及び陰イオン性水溶性モノマーから製造されたポリ
マーが含有される。

【００４２】 ここで記述された重合反応は、適当なフリーラジカルの生成をもたらすいずれ
かの手段によって開始される。アゾ、過酸化物、ヒドロパーオキシド、及び過エ
ステル化合物の熱によるホモリティック開裂からもたらされたラジカル種である
、熱誘導ラジカルが好ましい。特に好ましい開始剤は、２，２’−アゾビス（２
−アミジノプロパン）ジヒドロクロライド、２，２’−アゾビス［２−（２−イ
ミダゾリン−２−ニル）プロパン］ジヒドロクロライド、２，２’−アゾビス（
イソブチロニトリル）（ＡＩＢＮ）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバ
レロニトリル）（ＡＩＶＮ）等を含むアゾ化合物である。

【００４３】 モノマーは、重合前に水、塩及び安定剤と共に混合されるか、又はその代わり
に、合成された分散ポリマーにモノマーが適切に組み込まれるように、１つ又は
両方のモノマーが重合中に徐々に添加される場合もある。本発明の重合は、−１
０℃〜採用されるモノマーの沸点と同じ高さまでの温度範囲で実行されても良い
。好ましくは、分散重合は約−１０℃〜約８０℃で行われる。さらに好ましくは
、分散重合は約３０℃〜約４５℃で行われる。

【００４４】 本発明の分散ポリマーは、約３から約８のｐＨで調製される。重合後の分散系
のｐＨは、分散された性質を維持するようにポリマーが不溶性のままである限り
、いずれかの所望の値に調節されても良い。好ましくは、重合は分散系を維持す
るために十分な攪拌をして不活性雰囲気下で行われる。

【００４５】 本発明の分散ポリマーは、典型的には２５℃で（ブルックフィールドで）約２
５，０００ｃｐｓより小さい、さらに好ましくは５，０００ｃｐｓより小さい、
いっそう更に好ましくは約２，０００ｃｐｓより小さい体積溶液粘度を有する。
これらの粘度では、ポリマー分散系は通常の重合設備で容易に取り扱われる。

【００４６】 本発明の分散ポリマーは、典型的には約５０，０００〜ポリマーが水溶性であ
る限界までの範囲の分子量を有する。好ましくは、分散系は約１００万〜約５０
００万の分子量を有する。

【００４７】 本発明の好ましい態様において、安定剤は分散系の総量の約０．２５〜約２重
量％の濃度、及び１モルの硝酸ナトリウム中で約０．５〜７．０ｄｌ／ｇの固有
粘度を有する。

【００４８】 本発明の別の好ましい態様において、安定剤はポリ（アクリル酸）、ポリ（２
−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸）、約３〜約６０重量
％の２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸と約９７〜約４
０重量％のアクリル酸から構成される２−アクリルアミド−２−メチル−１−プ
ロパンスルホン酸とアクリル酸のフリーラジカル重合によって形成された陰イオ
ン性の水溶性共重合体、約１１〜約９５．５重量％の２−アクリルアミド−２−
メチル−１−プロパンスルホン酸と約８９〜約４．５重量％のメタクリル酸から
構成される２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸とメタク
リル酸のフリーラジカル重合によって形成された陰イオン性の水溶性共重合体で
ある。

【００４９】 本発明のさらに好ましい態様において、水溶性ポリマーは、アクリル酸：アク
リルアミドの重量比が７：９３であるポリ（アクリル酸／アクリルアミド）であ
り、且つ、安定剤が２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸
：アクリル酸の重量比が１３：８７であるポリ（２−アクリルアミド−２−メチ
ル−１−プロパンスルホン酸／アクリル酸）である。

【００５０】 本発明の別のさらに好ましい態様において、水溶性ポリマーは、アクリル酸：
アクリルアミドの重量比が７：９３であるポリ（アクリル酸／アクリルアミド）
であり、且つ、前記安定剤が２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンス
ルホン酸：メタクリル酸の重量比が５１：４９であるポリ（２−アクリルアミド
−２−メチル−１−プロパンスルホン酸／アクリル酸）である。

【００５１】 本発明の別のさらに好ましい態様において、水溶性ポリマーは、アクリル酸：
アクリルアミドの重量比が３０：７０であるポリ（アクリル酸／アクリルアミド
）であり、且つ、安定剤が２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスル
ホン酸：メタクリル酸の重量比が８４．７：１５．３であるポリ（２−アクリル
アミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸／メタクリル酸）である。

【００５２】 本発明のさらに好ましい態様において、水溶性ポリマーは、アクリル酸：アク
リルアミドの重量比が３０：７０であるポリ（アクリル酸／アクリルアミド）で
あり、且つ、安定剤が２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン
酸：メタクリル酸の重量比が９０．６：９．４であるポリ（２−アクリルアミド
−２−メチル−１−プロパンスルホン酸／メタクリル酸）である。

【００５３】 本発明の他の更に好ましい態様において、約０．０２ポンドポリマー／トンか
ら約２０ポンドポリマー／トン、好ましくは約１ポンドポリマー／トンから約１
５ポンドポリマー／トン、更に好ましくは約１ポンドポリマー／トンから約４ポ
ンドポリマー／トンの高分子量水溶性分散ポリマーが、製紙完成紙料に添加され
る。

【００５４】 「ポンドポリマー／トン」は、スラリー中に存在する固形分２０００ポンド当
たりの実際のポリマーのポンドを意味する。スラリー中に存在する固形分２００
０ポンド当たりの実際のポリマーのポンドのための略語は、「ｌｂｓポリマー／
トン」である。

【００５５】 本発明の他の更に好ましい態様において、微粒子がパルプに添加される。

【００５６】 「微粒子」は、天然及び合成巨大分子と一緒に使用するとき凝集を向上させる
、高度に帯電した材料を意味する。これらは、それらのサブミクロンサイズによ
って主として規定される定着及び脱水化学薬品の一群を構成する。三次元構造、
イオン性表面及びサブミクロンサイズが、有効な微粒子のための一般的な必要条
件である。「微粒子」は、ポリケイ酸塩ミクロゲル、構造化シリカ、コロイド状
アルミナ、ポリマー等を含む、広範な一群の化学品を包含する。

【００５７】 微粒子プログラムは、現在の定着プログラムを増強し、ウエットエンド化学（
wet end chemistry）、紙品質及び抄紙機効率を最適化する。微粒子は、単独処
理として使用するようには設計されていない。むしろ、これらは、他のウエット
エンド添加物と組み合わせて使用されて、抄紙機の定着及び脱水を向上させる。

【００５８】 一般的に使用される微粒子には、 ｉ）アクリル酸とアクリルアミドとの共重合体、 ｉｉ）ベントナイト及びその他のクレー、 ｉｉｉ）分散シリカベースの材料並びに ｉｖ）ナフタレンスルホン酸塩／ホルムアルデヒド縮合物ポリマー が含まれる。

【００５９】 微粒子として有用であるアクリル酸とアクリルアミドとの共重合体には、アク
リル酸とアクリルアミドとの代表的共重合体である、ナルコ・ケミカル社（Ｎａ
ｌｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）、米国イリノイ州ナパヴィル（Ｎ
ａｐｅｒｖｉｌｌｅ）から入手できるナルコ（登録商標）８６７７プラスが含ま
れる。アクリル酸とアクリルアミドとの他の共重合体は、米国特許第５，０９８
，５２０号（参照してここに組み込まれる）に記載されている。

【００６０】 本発明の方法のために微粒子として有用であるベントナイトには、ベントナイ
ト又はベントナイト型クレー、即ち、セピアライト、アタパルジャイト及びモン
モリロナイトのような陰イオン性膨潤クレーと商業的に呼ばれている材料の全て
が含まれる。更に、米国特許第４，３０５，７８１号に記載されているベントナ
イトが適している。好ましいベントナイトは、水中の粉末化ベントナイトの水和
懸濁液である。粉末化ベントナイトは、ナルコ・ケミカル社からナルブライト（
登録商標）として入手できる。

【００６１】 代表的分散シリカは、約１から約１００ナノメートル（ｎｍ）、好ましくは約
２から約２５ｎｍ、更に好ましくは約２から約１５ｎｍの平均粒子サイズを有す
る。この分散シリカは、粒子サイズ又は極限粒子サイズが上記の範囲内である限
り、コロイド、ケイ酸、シリカゾル、ヒュームドシリカ、凝集ケイ酸、シリカゲ
ル、沈殿シリカ及び特許協力条約特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９８／１９３３９号に
記載されている全ての材料の形態であってよい。４ｎｍの典型的な粒子サイズを
有する、水中の分散シリカは、ナルコ・ケミカル社からナルコ（登録商標）８６
７１として入手できる。他の種類の分散シリカは、ナルコ・ケミカル社からナル
コ（登録商標）８６９２として入手できる、水中のホウケイ酸塩である。

【００６２】 微粒子として有用である代表的ナフタレンスルホン酸塩／ホルムアルデヒド縮
合物ポリマーは、ナルコ・ケミカル社からナルコ（登録商標）８６７８として入
手できる。

【００６３】 添加される微粒子の量は、約０．０５から約５．０ポンド微粒子／トン、好ま
しくは約１．５から約４．５ポンド微粒子／トン、更に好ましくは約２から約４
．５ポンド微粒子／トンである。

【００６４】 「ポンド微粒子／トン」は、スラリー中に存在する固形分２０００ポンド当た
りの実際の微粒子のポンドを意味する。スラリー中に存在する固形分２０００ポ
ンド当たりの実際の微粒子のポンドのための略語は、「ｌｂｓ微粒子／トン」で
ある。

【００６５】 微粒子は、分散ポリマーを完成紙料に添加する前又は後に、製紙完成紙料に添
加される。微粒子をポリマーの前に添加するか又は後に添加するかの選択は、製
紙完成紙料の必要条件及び仕様に基づいて、当業者によって行うことができる。

【００６６】 本発明の他の好ましい態様において、凝析剤が、陰イオン性又は非イオン性分
散ポリマーの添加の前に、完成紙料に添加される。

【００６７】 他の好ましい態様において、凝析剤は水溶性陽イオン性ポリマーである。

【００６８】 他の好ましい態様において、水溶性陽イオン性ポリマーは、エピクロロヒドリ
ンジメチルアミン又はポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドである。

【００６９】 他の好ましい態様において、凝析剤はミョウバン又はポリ塩化アルミニウムか
ら選択される。

【００７０】 他の好ましい態様において、凝析剤は陽イオン性デンプンである。

【００７１】 上記のことは、単に例示のために示される下記の実施例を参照することによっ
てより良く理解することができる。特許請求の範囲に定義された通りの本発明の
概念及び範囲から逸脱することなく、本発明の組成、運転及び配置における変更
を行うことができる。

【００７２】 ＡＡ／ＡＭＰＳ及びＭＡＡ／ＡＭＰＳ共重合体安定剤の調製 （実施例１） 攪拌機、温度調節器及び水冷凝縮器を取り付けた１．５リットルの樹脂反応器
に、９０６．７９ｇの脱イオン水、２００ｇのアクリル酸、２２０．３４ｇの、
水酸化ナトリウムの５０％溶液（ｐＨ＝７．０）及び０．２０ｇのＥＤＴＡを添
加する。得られた溶液を１０００ｃｃ／分の窒素で噴霧し、４５℃に加熱し、１
．００ｇの、重亜硫酸ナトリウムの１２％溶液及び５．００ｇの、２，２’−ア
ゾビス（Ｎ，Ｎ’−２−アミジノプロパン）二塩酸塩（Ｖ−５０、米国バージニ
ア州リッチモンド（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ）のワコー・ケミカルス米国社（Ｗａｋｏ
Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＵＳＡ）から入手可能）の１０％溶液を添加する。重合
が５分以内に始まり、２０分後に溶液は粘稠になり、反応物の温度は８０℃に上
昇する。この反応を合計１６時間、７８から８２℃で続ける。得られるポリマー
は、２５℃で６００００ｃｐｓのブルックフィールド粘度を有し、１．０モル濃
度のＮａＮＯ₃中で２．０８ｄｌ／ｇの極限粘度を有するアクリル酸のホモポリ
マーを１５％含有する。

【００７３】 （実施例２） 攪拌機、温度調節器及び水冷凝縮器を取り付けた１．５リットルの樹脂反応器
に、９１０．７５ｇの脱イオン水、４９．４５ｇの、２−アクリルアミド−２−
メチル−１−プロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）のナトリウム塩の５８％溶液、１
７１．３２ｇのアクリル酸、１８７．１７ｇの、水酸化ナトリウムの５０％溶液
（ｐＨ＝７．０）及び０．２０ｇのＥＤＴＡを添加する。得られた溶液に１００
０ｃｃ／分で窒素を噴霧し、４５℃に加熱し、１．００ｇの、重亜硫酸ナトリウ
ムの２５％溶液及び５．００ｇの、Ｖ−５０の１０％溶液を添加する。重合が５
分以内に始まり、１５分後に溶液は粘稠になり、反応物の温度は８０℃に上昇す
る。この反応を合計１６時間、７８から８２℃で続ける。得られるポリマー溶液
は、２５℃で１５１００ｃｐｓのブルックフィールド粘度を有し、１．０モル濃
度のＮａＮＯ₃中で１．９５ｄｌ／ｇの極限粘度を有するアクリル酸／ＡＭＰＳ
の８７／１３ｗ／ｗ共重合体を１５％含有する。

【００７４】 実施例１から８において調製したＡＡ、ＡＭＰＳ及びＡＡ／ＡＭＰＳ安定剤の
特性を表１に要約する。安定剤３から７は、実施例２に記載したようにして調製
する。安定剤８は、米国特許第５，８３７，７７６号に記載されたようにして調
製する。

【００７５】

【表１】

【００７６】 （実施例９） 攪拌機、温度調節器及び水冷凝縮器を取り付けた１．５リットルの樹脂反応器
に、９４５．５９ｇの脱イオン水、１４１．９６ｇの、２−アクリルアミド−２
−メチル−１−プロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）のナトリウム塩の５８％溶液、
１２６．１８ｇの９９％メタクリル酸、１１４．９ｇの、水酸化ナトリウムの５
０％溶液（ｐＨ＝７．０）及び０．２０ｇのＥＤＴＡを添加する。得られた溶液
に１０００ｃｃ／分で窒素を噴霧し、４５℃に加熱し、０．５０ｇのＶ−５０を
添加する。重合が１５分以内に始まり、６０分後に溶液は粘稠になり、反応物の
温度は５０℃に上昇する。この反応を合計７２時間、４８から５２℃で続ける。
得られるポリマー溶液は、２５℃で６１３００ｃｐｓのブルックフィールド粘度
を有し、１．０モル濃度のＮａＮＯ₃中で４．２６ｄｌ／ｇの極限粘度を有する
メタクリル酸／ＡＭＰＳの６２．５／３７．５ｗ／ｗ（８０／２０Ｍ／Ｍ）共重
合体を１５％含有する。

【００７７】 （実施例１０） 攪拌機、温度調節器及び水冷凝縮器を取り付けた１．５リットルの樹脂反応器
に、９３９．２１ｇの脱イオン水、１９１．９２ｇの、２−アクリルアミド−２
−メチル−１−プロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）のナトリウム塩の５８％溶液、
９９．５ｇの９９％メタクリル酸、９２．０ｇの、水酸化ナトリウムの５０％溶
液（ｐＨ＝７．０）及び０．２０ｇのＥＤＴＡを添加する。得られた溶液に１０
００ｃｃ／分で窒素を噴霧し、４５℃に加熱し、０．５０ｇのＶ−５０を添加す
る。重合が１５分以内に始まり、６０分後に溶液は粘稠になり、反応物の温度は
５０℃に上昇する。この反応を１８時間、４８から５２℃で続ける。次いで、こ
の反応混合物を８０℃に加熱し、７８から８２℃で２４時間維持する。得られる
ポリマー溶液は、２５℃で４３２００ｃｐｓのブルックフィールド粘度を有し、
１．０モル濃度のＮａＮＯ₃中で４．２８ｄｌ／ｇの極限粘度を有するメタクリ
ル酸／ＡＭＰＳの４９／５１ｗ／ｗ（７０／３０Ｍ／Ｍ）共重合体を１５％含有
する。

【００７８】 実施例９から１９において製造したＭＡＡ／ＡＭＰＳ安定剤の特性を表２に要
約する。安定剤１１から１９は、実施例９及び１０に記載したようにして調製す
る。

【００７９】

【表２】

【００８０】 陰イオン性分散ポリマーの調製 （実施例２０） 攪拌機、温度調節器及び水冷凝縮器を取り付けた１．５リットルの樹脂反応器
に、４４２．４４ｇの脱イオン水、１２６ｇの硫酸ナトリウム、８４ｇの硫酸ア
ンモニウム、０．４０ｇのギ酸ナトリウム、４０ｇの、アクリル酸／ＡＭＰＳの
８７／１３ｗ／ｗ共重合体の１５％溶液、２８０．９９ｇの、アクリルアミド（
１３９．３６ｇ）の４９．６％溶液、１０．６４ｇのアクリル酸、１１．６５ｇ
の５０％水酸化ナトリウム水溶液、０．４０ｇのギ酸ナトリウム及び０．２５ｇ
のＥＤＴＡを添加する。この混合物を３５℃に加熱し、０．３０ｇの、２，２’
−アゾビス（Ｎ，Ｎ’−ジメチレンイソブトリルアミジン）二塩酸塩（ＶＡ−０
４４、日本大阪市の和光純薬工業株式会社から入手可能）の４％溶液を添加する
。得られた溶液に１０００ｃｃ／分で窒素を噴霧する。３０分後に、重合が始ま
り、溶液は粘稠になる。２時間後に、この混合物は乳白色の分散液であり、これ
に０．３０ｇのＶＡ−０４４の４％溶液を添加する。４時間後に、０．３０ｇの
ＶＡ−０４４の４％溶液を添加する。５時間後に、１．２０ｇのＶＡ−０４４の
４％溶液を添加する。８時間後に、２．９０ｇのＶＡ−０４４の４％溶液を添加
する。この反応を合計１６時間、３４から３６℃で続ける。得られるポリマー分
散液は、２９５０ｃｐｓのブルックフィールド粘度を有する。得られる分散ポリ
マーに、６ｇの硫酸ナトリウム及び４ｇの硫酸アンモニウムを添加する。得られ
るポリマー分散液は、１２００ｃｐｓのブルックフィールド粘度、７．０のｐＨ
を有し、１．０Ｎ ＮａＮＯ₃中で０．０４５％で、２３．１ｄｌ／ｇの還元比
粘度を有するアクリルアミド／アクリル酸の９３／７共重合体を１５％含有する
。

【００８１】 （実施例２１） 攪拌機、温度調節器及び水冷凝縮器を取り付けた１．５リットルの樹脂反応器
に、４４３．４２ｇの脱イオン水、１２６ｇの硫酸ナトリウム、８４ｇの硫酸ア
ンモニウム、０．４０ｇのギ酸ナトリウム、４０ｇの、メタクリル酸／ＡＭＰＳ
の６２．５／３７．５ｗ／ｗ共重合体の１５％溶液、２８０．９９ｇの、アクリ
ルアミド（１３９．３６ｇ）の４９．６％溶液、１０．６４ｇのアクリル酸、１
１．８ｇの５０％水酸化ナトリウム水溶液及び０．２５ｇのＥＤＴＡを添加する
。この混合物を３５℃に加熱し、０．３０ｇの、ＶＡ−０４４の１％溶液を添加
する。得られた溶液に１０００ｃｃ／分で窒素を噴霧する。３０分後に、重合が
始まり、溶液は粘稠になる。２時間後に、この混合物は乳白色の分散液であり、
これに０．３０ｇのＶＡ−０４４の１％溶液を添加する。４時間後に、０．３０
ｇのＶＡ−０４４の１％溶液を添加する。５時間後に、１．２ｇのＶＡ−０４４
の１％溶液を添加する。６時間後に、２．９ｇのＶＡ−０４４の１％溶液を添加
する。７時間後に、５．０ｇのＶＡ−０４４の１％溶液を添加する。この反応を
合計１６時間、３４から３６℃で続ける。得られる分散ポリマーに、６ｇの硫酸
ナトリウム及び４ｇの硫酸アンモニウムを添加する。得られるポリマー分散液は
、８２５ｃｐｓのブルックフィールド粘度、７．０のｐＨを有し、１．０Ｎ Ｎ
ａＮＯ₃中で０．０４５％で、２２．９ｄｌ／ｇの還元比粘度を有するアクリル
アミド／アクリル酸の９３／７共重合体を１５％含有する。

【００８２】 （実施例２２） 攪拌機、温度調節器及び水冷凝縮器を取り付けた１．５リットルの樹脂反応器
に、５３５．８１ｇの脱イオン水、７１．２７ｇの硫酸ナトリウム、９２．７８
ｇの硫酸アンモニウム、０．８０ｇのギ酸ナトリウム、４０ｇの、メタクリル酸
／ＡＭＰＳの２９．４／７０．６ｗ／ｗ共重合体の１５％溶液、２１０．８１ｇ
の、アクリルアミド（１０４．５６ｇ）の４９．６％溶液、４５．４４ｇのアク
リル酸、１．５０ｇの５０％水酸化ナトリウム及び０．２５ｇのＥＤＴＡを添加
する。この混合物を３５℃に加熱し、１．０ｇの、ＶＡ−０４４の２％溶液を添
加する。得られた溶液に１０００ｃｃ／分で窒素を噴霧する。１．５時間後に、
この混合物は乳白色の分散液である。４時間後に、１．０ｇのＶＡ−０４４の２
％溶液を添加する。７時間後に、３．０ｇのＶＡ−０４４の２％溶液を添加する
。この反応を合計２７時間、３４から３６℃で続ける。得られるポリマー分散液
は、１００００ｃｐｓのブルックフィールド粘度、３．６２のｐＨを有し、１．
０Ｎ ＮａＮＯ₃中で０．０４５％で、１８．７８ｄｌ／ｇの還元比粘度を有す
るアクリルアミド／アクリル酸の７０／３０共重合体を１５％含有する。

【００８３】 代表的陰イオン性ポリマー分散液の特性を表３に記載する。表３において、適
切な安定剤を使用して、ポリマーＩは実施例２０に記載したようにして調製され
、ポリマーＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶは実施例２１に記載したようにして調製され、
そしてポリマーＶ、ＶＩ、ＶＩＩ、ＶＩＩＩ、ＩＸ、Ｘ及びＸＩは実施例２２に
記載したようにして調製される。

【００８４】

【表３】

【００８５】 非イオン性分散ポリマーの調製 （実施例２３） 攪拌機、温度調節器及び水冷凝縮器を取り付けた１．５リットルの樹脂反応器
に、４０３．７５ｇの脱イオン水、１３１．２５ｇの硫酸ナトリウム、８７．５
ｇの硫酸アンモニウム、６４ｇの、８０／２０モル／モルのアクリル酸／ＡＭＰ
Ｓ共重合体（ＩＶ＝１．９４ｄｌ／ｇ）の１５％溶液、４８１．７２ｇの、アク
リルアミド（２３４．１ｇ）の４８．６％溶液、０．６０ｇのギ酸ナトリウム及
び０．３３ｇのＥＤＴＡを添加する。この混合物を３５℃に加熱し、０．３０ｇ
の、ＶＡ−０４４の２％溶液を添加する。得られた溶液に１０００ｃｃ／分で窒
素を噴霧する。６０分後に重合が始まり、溶液は粘稠になる。２．７５時間後に
、この混合物は乳白色の軟塊であり、これに０．３０ｇのＶＡ−０４４の２％溶
液を添加する。３．７５時間後に、０．３０ｇのＶＡ−０４４の２％溶液を添加
する。４．７５時間後に、この混合物は乳白色の分散液であり、１．２ｇのＶＡ
−０４４の２％溶液を添加する。６．５時間後に、２．９０ｇのＶＡ−０４４の
２％溶液を添加する。この反応を合計２４時間、３４から３６℃で続ける。反応
の終わりに、この分散液（４４８４−０３９）は２７７０ｃｐｓのブルックフィ
ールド粘度を有する。この分散液に、１５ｇの硫酸ナトリウム及び１０ｇの硫酸
アンモニウムを添加する。得られる分散液は、４８７．５ｃｐｓのブルックフィ
ールド粘度を有し、１．０モル濃度のＮａＮＯ₃中で１５．２６ｄｌ／ｇの極限
粘度を有するアクリルアミドのホモポリマーを２０％含有する。

【００８６】 代表的な非イオン性分散ポリマーの特性を表４に示す。表４に示すポリマーは
、実施例２３の方法に従って調製される。

【００８７】

【表４】

【００８８】 ＊ これらの分散液は最終的にゲル化した。

【００８９】 定着試験 この定着試験では、ニューヨーク州立大学のＫ．Ｗ．Ｂｒｉｔｔによって開発
されたブリットＣＦ動的脱水ジャーを使用する。このブリットジャーは、一般的
に、約１リットル容量の上部チャンバー及び下部脱水チャンバーからなり、チャ
ンバーは支持スクリーン及び脱水スクリーンによって分離されている。脱水チャ
ンバーの下には、閉止のためのクランプが取り付けられている、下方に延びてい
るフレキシブルチューブがある。上部チャンバーには、上部チャンバー内に制御
された剪断条件を作るための、２インチの３枚羽根プロペラが取り付けられた可
変速高トルクモータが設けられている。この試験は、セルロース性スラリーを上
部チャンバー内に置き、次いでこのスラリーを下記の連続操作に付すことによっ
て行われる。

【００９０】

【表５】

【００９１】

【表６】

【００９２】 ブリットジャーから排水された材料（「濾液」）を集め、水でその最初の体積
の５倍に希釈する。次いで、このような希釈した濾液の、ホルマジン濁度単位又
はＦＴＵで測定した濁度を決定する。このような濾液の濁度は、製紙定着性能に
逆比例し；濁度値が低いほど、填料及び／又は微細物の定着が高い。濁度値は、
ハク（Ｈａｃｈ）分光光度計、モデルＤＲ２０００を使用して決定する。

【００９３】 決定される濁度値（ＦＴＵで）を、式： 改良パーセント＝１００×（濁度ｕ−濁度ｔ）／濁度ｕ （式中、濁度ｕは、ポリマー又は微粒子を含有しないブランクについての濁度読
み結果であり、濁度ｔは、ポリマー又はポリマーと微粒子とを使用する試験の濁
度読み結果である） を使用して（改良パーセント）値に転換する。

【００９４】 定着試験で使用したセルロース性スラリーは、下記の通りである。

【００９５】 試験スラリー１は、酸性上級紙を製造する中西部の製紙工場からのものである
。スラリー中の固形分は、約９０重量％の化学繊維（漂白広葉樹クラフト及び漂
白針葉樹クラフトの５０／５０重量ブレンド物）、約２重量％の損紙（又は工場
自体からのリサイクルペーパー）及び約８重量％の填料（二酸化チタン）から作
られている。陽イオン性デンプンが、固形分１トン当たり２３ポンドのレベルで
存在し、ミョウバンが固形分１トン当たり約２５ポンドのレベルで存在している
。スラリー中の固形分の総濃度は約０．９パーセントであり、ｐＨはほぼ４．８
である。

【００９６】 試験スラリー２は、アルカリ性上級紙を製造する中西部の製紙工場からのもの
である。スラリー中の固形分は、約７０重量％の化学繊維（漂白広葉樹クラフト
及び漂白針葉樹クラフトの６０／４０重量ブレンド物）、約２５重量％の損紙（
又は工場自体からのリサイクルペーパー）及び約５重量％の填料（二酸化チタン
及び炭酸カルシウムの混合物）から作られている。陽イオン性デンプンが、固形
分１トン当たり２４ポンドのレベルで存在している。スラリー中の固形分の総濃
度は約０．５５パーセントであり、ｐＨはほぼ８．０である。

【００９７】 試験スラリー３は、約８０重量％の繊維及び約２０重量％の填料から作られた
固形分を含み、配合水で０．５パーセントの総濃度に希釈されている。この繊維
は、漂白広葉樹クラフト（硫酸塩化学パルプ）及び漂白針葉樹クラフト（硫酸塩
化学パルプ）の６０／４０重量ブレンド物である。このスラリーに、鉱物填料を
添加する。この填料は、乾燥形で供給される市販の炭酸カルシウムである。この
配合水には、６０ｐｐｍのカルシウム硬度（ＣａＣｌ₂として添加される）、１
８ｐｐｍのマグネシウム硬度（ＭｇＳＯ₄として添加される）及び１３４ｐｐｍ
の重炭酸塩アルカリ度（ＮａＨＣＯ₃として添加される）が含まれていた。最終
希薄紙料（セルロース性スラリープラス填料及びその他の添加物は、「紙料」に
等しい）のｐＨは、約７．５から約８．０である。

【００９８】 試験スラリー４は、酸性上級紙を製造する南部の製紙工場からのものである。
スラリー中の固形分は、約９０重量％の化学繊維（漂白広葉樹クラフト及び漂白
針葉樹クラフトの５０／５０重量ブレンド物）及び約１０重量％の填料（二酸化
チタン及びクレーの混合物）から作られている。陽イオン性デンプンが、固形分
１トン当たり４ポンドのレベルで存在し、ミョウバンが固形分１トン当たり約７
ポンドのレベルで存在している。スラリー中の固形分の総濃度は約０．５パーセ
ントであり、ｐＨはほぼ４．８である。

【００９９】 改良パーセントとして表される定着データ 本発明に係る代表的な分散ポリマーについての定着データを、表７から１４に
示す。このデータは、本明細書に記載したようにして計算した、改良パーセント
の項目で表す。全てのポリマー、凝析剤及び微粒子添加量は、スラリー中の固形
分１トン当たりのポンド基準である。

【０１００】

【表７】

【０１０１】 ^aポリマーＸＸＩＩＩは、米国イリノイ州ナパヴィルのナルコ・ケミカル社か
らナルコ（登録商標）６２３として入手できる、約３０ｄｌ／ｇのＲＳＶを有す
る、約７モル％のアクリル酸ナトリウム及び約９３モル％のＡｃＡｍを含む陰イ
オン性ラテックス共重合体である。

【０１０２】

【表８】

【０１０３】

【表９】

【０１０４】 ^aポリマーＸＸＩＶは、米国イリノイ州ナパヴィルのナルコ・ケミカル社から
ナルコ（登録商標）６２５として入手できる、約３０ｄｌ／ｇのＲＳＶを有する
、約３０モル％のアクリル酸ナトリウム及び約７０モル％のＡｃＡｍを含む陰イ
オン性ラテックス共重合体である。

【０１０５】

【表１０】

【０１０６】 ^a凝析剤Ａは、米国イリノイ州ナパヴィルのナルコ・ケミカル社からソルビト
ースＮ（Ｓｏｌｖｉｔｏｓｅ Ｎ）（登録商標）として市販されている、陽イオ
ン性ジャガイモデンプンである。

【０１０７】

【表１１】

【０１０８】 ^a凝析剤Ｂは、米国イリノイ州ナパヴィルのナルコ・ケミカル社からナルコ（
登録商標）７６０７として市販されている、エピクロロヒドリン−ジメチルアミ
ンのポリマー溶液である。

【０１０９】

【表１２】

【０１１０】

【表１３】

【０１１１】 ^a微粒子レッドは、ナルコ・ケミカル社からナルコ（登録商標）８６７８とし
て入手できる、水中のナフタレンスルホン酸塩／ホルムアルデヒド縮合物ポリマ
ーである。

【０１１２】 ^b微粒子ブルーは、ナルコ・ケミカル社からナルコ（登録商標）８６９２とし
て入手できる、水中のホウケイ酸塩である。

【０１１３】

【表１４】

【０１１４】

【表１５】

【０１１５】 表７から１５に示されるデータは、本明細書に記載した分散ポリマーが、製紙
工程に於ける有効な定着補助剤であることを示している。更に、本明細書に記載
した陰イオン性分散ポリマーは、予想外に、対応するラテックスポリマーよりも
、製紙工程において定着を改良する上で一層有効である。また、この改良は、分
散ポリマーを微粒子定着補助剤と一緒に使用する時にも観察される。

【手続補正書】

【提出日】平成１４年８月１２日（２００２．８．１２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ， ＺＷ (72)発明者 マルテッシュ，チャイダムバラム アメリカ合衆国，60562 イリノイ州，ナ パヴィル，ウエストミンスター ドライブ ＃106 1631 (72)発明者 ハーロック，ジョーン，アール． アメリカ合衆国，60457 イリノイ州，ヒ コリー ヒルズ，サウス 84ティーエイチ アベニュー 8913 Ｆターム(参考） 4L055 AG08 AG48 AG71 AG72 AG80 AH09 AH18 EA25 EA32 FA10 FA22

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製紙完成紙料に於ける定着及び脱水の増加方法であって、完
   成紙料に、有効凝集量の高分子量水溶性分散ポリマーを添加することを含み、前
   記分散ポリマーは、２５℃での約１０から約２５，０００ｃｐｓの体積ブルック
   フィールド粘度を有し、且つ、安定剤が存在する水溶性塩の水溶液中においてフ
   リーラジカル生成条件下で、 ｉ．０から１００モルパーセントの少なくとも１種の陰イオン性モノマー及び ｉｉ．１００から０モルパーセントの少なくとも１種の非イオン性ビニルモノ
   マー を重合することによって製造された水溶性ポリマーを約５から約５０重量％含み
   、安定剤は約０．１から１０ｄｌ／ｇの１Ｍ ＮａＮＯ₃中での極限粘度を有す
   る陰イオン性水溶性ポリマーであり、分散液の全重量基準で約０．１から約５重
   量％を構成し、そして水溶性塩はアンモニウム、アルカリ金属及びアルカリ土類
   金属のハロゲン化物、硫酸塩及びリン酸塩からなる群から選択され、分散液の重
   量基準で約５から約４０重量％を構成する方法。
2. 【請求項２】 陰イオン性モノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、２−ア
   クリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸、アクリルアミドメチルブ
   タン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスル
   ホン酸、ビニルホスホン酸、アリルスルホン酸、アリルホスホン酸、スルホメチ
   ル化アクリルアミド、ホスホノメチル化アクリルアミド並びにこれらの水溶性ア
   ルカリ金属、アルカリ土類金属及びアンモニウム塩からなる群から選択され、且
   つ、非イオン性モノマーが、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−イソプロ
   ピルアクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド及びＮ−メチロールアクリ
   ルアミドからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 陰イオン性モノマーが、アクリル酸、メタクリル酸並びにこ
   れらのアルカリ金属、アルカリ土類金属及びアンモニウム塩から選択され、且つ
   、非イオン性モノマーがアクリルアミドである、請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 安定剤が全分散系の重量基準で約０．２５から約２重量％の
   濃度及び１Ｍ ＮａＮＯ₃中において約０．５から７．０ｄｌ／ｇの極限粘度を
   有する、請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 安定剤が、ポリアクリル酸、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ
   （２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸）；ポリ（２−ア
   クリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸／アクリル酸）及びポリ（
   ２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸／メタクリル酸）か
   ら選択された陰イオン性ポリマーである、請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 水溶性ポリマーが、約７から約３０重量％のアクリル酸及び
   約９３から約７０重量％のアクリルアミドを含むポリ（アクリル酸／アクリルア
   ミド）である、請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 水溶性ポリマーが、アクリル酸対アクリルアミドが７：９３
   の重量比を有するポリ（アクリル酸／アクリルアミド）であり、且つ、安定剤が
   、２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸：アクリル酸が１
   ３：８７の重量比を有するポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパ
   ンスルホン酸／アクリル酸）である、請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 水溶性ポリマーが、アクリル酸対アクリルアミドが７：９３
   の重量比を有するポリ（アクリル酸／アクリルアミド）であり、且つ、安定剤が
   、２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸：メタクリル酸が
   ３７．５：６２．５の重量比を有するポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−
   １−プロパンスルホン酸／メタクリル酸）である、請求項６に記載の方法。
9. 【請求項９】 水溶性ポリマーが、アクリル酸対アクリルアミドが７：９３
   の重量比を有するポリ（アクリル酸／アクリルアミド）であり、且つ、安定剤が
   、２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸：メタクリル酸が
   ５１：４９の重量比を有するポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロ
   パンスルホン酸／アクリル酸）である、請求項６に記載の方法。
10. 【請求項１０】 水溶性ポリマーが、アクリル酸対アクリルアミドが３０：
    ７０の重量比を有するポリ（アクリル酸／アクリルアミド）であり、且つ、安定
    剤が、２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸：メタクリル
    酸が８４．７：１５．３の重量比を有するポリ（２−アクリルアミド−２−メチ
    ル−１−プロパンスルホン酸／メタクリル酸）である、請求項６に記載の方法。
11. 【請求項１１】 水溶性ポリマーが、アクリル酸対アクリルアミドが３０：
    ７０の重量比を有するポリ（アクリル酸／アクリルアミド）であり、且つ、安定
    剤が、２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸：メタクリル
    酸が９０．６：９．４の重量比を有するポリ（２−アクリルアミド−２−メチル
    −１−プロパンスルホン酸／メタクリル酸）である、請求項６に記載の方法。
12. 【請求項１２】 約０．０２ポンドポリマー／トンから約２０ポンドポリマ
    ー／トンの高分子量水溶性分散ポリマーを完成紙料に添加する、請求項１に記載
    の方法。
13. 【請求項１３】 更に、微粒子を完成紙料に添加することを含む、請求項１
    に記載の方法。
14. 【請求項１４】 微粒子が、アクリル酸とアクリルアミドとの共重合体、ベ
    ントナイト、ナフタレンスルホン酸塩／ホルムアルデヒド縮合物ポリマー及び分
    散シリカから選択される、請求項１３に記載の方法。
15. 【請求項１５】 更に、高分子量水溶性分散ポリマーを添加する前に、凝析
    剤を完成紙料に添加することを含む、請求項１に記載の方法。
16. 【請求項１６】 凝析剤が水溶性陽イオン性ポリマーである、請求項１５に
    記載の方法。
17. 【請求項１７】 水溶性陽イオン性ポリマーが、エピクロロヒドリン−ジメ
    チルアミン又はポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドである、請求項１６
    に記載の方法。
18. 【請求項１８】 凝析剤がミョウバン又はポリ塩化アルミニウムから選択さ
    れる、請求項１５に記載の方法。
19. 【請求項１９】 凝析剤が陽イオン性デンプンである、請求項１５に記載の
    方法。