JP2004052216A - 抄紙用紙質向上剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 溶解パラメーターが20.5(MPa)1/2以下で非イオン性のモノマーの一種以上に由来する構成単位と、アニオン性又はカチオン性モノマーの一種以上に由来する構成単位とを有する共重合体(A)と界面活性剤(B)とを特定の重量比で含有し、且つ(i)標準嵩向上度が0.02g/cm3以上、(ii)標準不透明度向上度が1.0ポイント以上、(iii)標準白色度向上度が0.5ポイント以上の何れか一つ以上の紙質向上効果をもたらす抄紙用紙質向上剤。
【選択図】 なし
Description
(i)標準嵩向上度が0.02g/cm3以上
(ii)標準不透明度向上度が1.0ポイント以上
(iii)標準白色度向上度が0.5ポイント以上
(1)ブナ由来の広葉樹晒パルプ(以後、LBKPという)を5cm×5cmに裁断後、25±3℃で一定量をビーターにて離解そしてカナダ標準濾水度(JIS P 8121)で410±20mlに叩解してパルプ濃度が0.4重量%のLBKPスラリーを得る。
抄紙速度:800m/分
噴射圧:0.1MPa
噴射ノズル:小
噴射ノズル角度:85°
噴射ノズル距離:40mm
脱水速度:500r/分
脱水時間:30秒
坪量(g/m2)=シート重量/0.0225 (3)
次に調湿されたシートの厚さは、紙用マイクロメータを用いて、圧力53.9±4.9kPaで、5ヶ所以上測定し、得られる平均値を厚さ(mm)とする。
d=坪量/厚さ/1000 (4)
また、抄紙用紙質向上剤となる化合物を添加しないで同様にシートを調製し、同様にして求めた緊度をd0とする。
標準嵩高向上度(g/cm3)=d0−d (5)
(1)標準嵩向上度の測定方法の(1)と同じ。
(2)調湿されたシートはJIS P 8123ハンター白色度により白色度Bを測定する。また、抄紙用紙質向上剤を添加しないで同様にシートを調製し、同様にして得られた白色度をB0とする。
(3)上記で求めた白色度B、B0から、下式(6)より標準白色度向上度を求める。
標準白色度向上度(ポイント)=B−B0 (6)
(1)標準嵩向上度の測定方法の(1)と同じ。
(2)調湿されたシートはJIS P 8138Aにより不透明度Pを測定する。また、抄紙用紙質向上剤を添加しないで同様にシートを調製し、同様にして求めた不透明度をP0とする。
(3)上記で求めた不透明度P、P0から、下式(7)より標準不透明度向上度を求める。
標準不透明度向上度(ポイント)=P−P0 (7)
(1)標準嵩向上度の測定方法の(1)と同じ。
(2)調湿されたシートはJIS P 8112により比破裂強さsを測定する。また、抄紙用紙質向上剤を添加しないで同様にシートを調製し、同様にして求めた比破裂強さをS0とする。また、それぞれのシートについて前記の方法で標準嵩向上度を測定する。
(3)標準嵩向上度が0g/cm3以下の場合は、標準比破裂強さ向上指数は定義不能とする。また、標準嵩向上度が0g/cm3を超える場合は、下記式(8)により標準比破裂強さ向上指数を求める。
標準比破裂強さ向上指数=(s/S0×100−100)/標準嵩向上度 (8)
δ=((H−R×298.15)/V)1/2 〔単位:(cal/m3)1/2又は×2.046(MPa)1/2〕
H:蒸発エンタルピー 〔単位:(cal/mol)又は(×4.186J/mol)〕
R:気体定数 〔単位:(1.98719cal/K・mol)又は(1.98719×4.186J/K・mol)〕
V:mol体積(cm3/mol)
で計算される値である。なお、本明細書においては、Hは、
H=−2950+23.7Tb+0.020Tb 2 〔単位:(cal/mol)又は(×4.186J/mol)〕
Tb:標準沸点〔単位:K〕
で経験的にあらわされることを利用して、標準沸点Tbより求めた。モノマーの標準沸点TbはAldrich(2000−2001:JAPAN)試薬カタログ記載の値を使用し、沸点が減圧下で記載されている場合は同書の付表の圧力−温度計算表より常圧での沸点を求めた。また同書に記載ないモノマーおよび沸点の記載がないモノマーについてはGroup Contrbution法を用い下式により25℃での溶解パラメーターδを求めた。
F:モル吸引定数 〔単位:(cal/m3)1/2cm3/mol又は×2.046(MPa)1/2cm3/mol〕
なお、本明細書においてFはHoyの値を用い求めた。以下に、モノマーの溶解パラメーターδの計算例を示す。
モノマー:アクリルアミド(分子量:71.08、Tb:235℃、比重:1.12)
H=−2950+23.7×508.15+0.020×(508.15)2=14257.9
V=71.08/1.12=63.4
δ=((H−1.98719×298.15)/V)1/2=14.7(cal/m3)1/2=30.1(MPa)1/2
モノマー:ターシャリーオクチルアクリルアミド(分子量:183.3、比重:0.86)
カラム:α−M×2(東ソー)
溶離液:50mM LiBr、1%酢酸/エタノール=70/30(体積比)
流速:1mL/min
カラム温度:40℃
検出器:RI
試料濃度:4mg/mL
注入量:100μL
HLB=Σ(hydrophilic group number)+ Σ(lipophilic group number)+ 7
水溶性高分子(C)の重量平均分子量は、下記の条件でGPCにて測定した。換算分子量にはプルランを用いた。
[測定条件]
カラム:α−M×2(東ソー)
溶離液:0.15M Na2SO4/1%酢酸
流速:1mL/min
カラム温度:40℃
検出器:RI
試料濃度:2mg/mL
注入量:100μL
水溶性高分子(C)の1重量%水溶液を調製し、B型粘度計(東京計器製)にて25℃の条件下で測定した。回転数は60r/minとし、粘度に応じて、80mPa・s以下はNo.1ローター、80mPa・s超400mPa・s以下はNo.2ローター、400mPa・s超1600mPa・s以下はNo.3ローター、1600mPa・s超8000mPa・s以下はNo.4ローターのローターを使用した。
<共重合体(A)の製造例>
(I)共重合体No.A−1製造例
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管、及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器にエタノール592.3重量部、水14.5重量部、ジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロライド四級化物(QDM)58.0重量部およびメトキシポリアルキレングリコールメタクリレート(酸化エチレン/酸化プロピレン=5/10モル、ランダム付加物)(MEPAGMA)240重量部を仕込み窒素置換を行った。続いて窒素雰囲気下で67℃まで昇温した後、2%−2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(V-65)エタノール溶液84.8重量部を90分かけて滴下した。次に同温で1時間熟成した後、4%−2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)エタノール溶液10.4重量部を30分かけて滴下し、滴下後同温で2時間熟成させたのち、冷却し重量平均分子量(ポリアクリルアミド換算)140000の共重合体No.A−1溶液を得た。
共重合体No.A−2は共重合体No.A−1製造例の重合方法に準じて製造した。
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管、及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器にエタノール203.9重量部および水167.6重量部を仕込み窒素置換を行った。続いて窒素雰囲気下で67℃まで昇温した後、75%−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのメチルクロライド四級化物(DMAPAA-Q)水溶液を72.9重量部、ターシャリーオクチルアクリルアミド(t-OAAm)72.8重量部、アクリルアミド(AAm)144.1重量部、エタノール161.1重量部および水107.4重量部を混合した液と2%−2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)二塩酸塩(V-50)水溶液73.2重量部の2液を同時に滴下し、2液とも90分かけて滴下を終了させた。次に同温で3時間熟成した後、冷却し重量平均分子量(ポリアクリルアミド換算)30000の共重合体No.A−3溶液を得た。
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管、及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器にエタノール375重量部、310.4重量部、75%DMAPAA-Q水溶液を67.8重量部、t-OAAm67.7重量部、AAm131.2重量部を仕込み窒素置換を行った。続いて窒素雰囲気下で62℃まで昇温した後、同温にて0.7%V−50水溶液48重量部を90分かけて滴下した。次に同温で6時間熟成した後、冷却し重量平均分子量(ポリアクリルアミド換算)180000の共重合体No.A−4溶液を得た。
表1の共重合体(A)、表2の界面活性剤(B)、表3の水溶性高分子の有効分1重量%の水溶液をそれぞれ調製し、それらを所定比率となるように用いた。なお、界面活性剤(B)が水溶性でない場合および共重合体(A)と界面活性剤(B)混合物の1重量%水溶液が水溶性でない場合は、共重合体(A)の1重量%水溶液に界面活性剤(B)を添加し、界面活性剤(B)の固形分濃度が1重量%となるように水を加え、80℃で30分撹拌混合し、その後撹拌を維持しながら室温まで放冷して分散液として用いた。
・2EHA:2-エチルヘキシルアクリレート(溶解パラメーター:16.0)
・t-OAAm:ターシャリーオクチルアクリルアミド(溶解パラメーター:16.6)
・BMA:n-ブチルメタクリレート(溶解パラメーター:16.8)
・QDM:ジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロライド四級化物
・MOEDES:ジメチルアミノエチルメタクリレートのジエチル硫酸四級化物
・DMAPAA-Q:ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのメチルクロライド四級化物
・DMAAm:ジメチルアクリルアミド(溶解パラメーター:21.7)
・AAm:アクリルアミド(溶解パラメーター:30.1)
・MBAAm:メチレンビスアクリルアミド
・TAC:イソシアヌル酸トリアリル
〔パルプ原料〕
パルプ原料としては下記に示される古紙パルプ及びヴァージンパルプを用いた。
古紙パルプは市中回収された原料古紙(新聞紙/チラシ=70/30%)100部に対し、60℃の温水及び水酸化ナトリウム1部、珪酸ソーダ3部、30%過酸化水素水3部、脱墨剤として、DI−767(花王製)0.3部を加え、離解後フロテーション処理、水洗、濃度調整を行い得た0.4%の脱墨パルプスラリーを用いた。このもののカナダ標準濾水度(JIS P 8121)は200mLであった。
化学パルプLBKP(広葉樹晒パルプ)を、25℃で叩解機にて離解、叩解して0.4%のLBKPスラリーとしたものを用いた。このもののカナダ標準濾水度(JISP 8121)は410mLであった。
古紙パルプスラリーを抄紙後のシートのパルプ坪量が55g/m2になるように計り取ってから硫酸アルミニウムでpHを6.5に調整した。次いで表5に示す種々の抄紙用紙質向上剤をパルプに添加し、以降、標準嵩向上度の測定方法の(1)と同じ条件で抄紙しシートを得た。表5の添加量は、対パルプの重量%である。得られたシートの緊度、白色度、不透明度及び比破裂強さを以下の方法で測定した。結果を表5に示す。
LBKPを抄紙後のシートのパルプ坪量が84g/m2になるように計り取る。次いで表6に示す種々の抄紙用紙質向上剤をパルプに添加し、以降、標準嵩向上度の測定方法の(1)と同じ条件で抄紙しシートを得た。表6の添加量は、対パルプの重量%である。以下、抄紙方法−1と同様の評価を行った。結果を表6に示す。
・緊度
調湿されたシートの坪量(g/m2)と厚み(mm)を測定し、下記計算式により緊度(g/cm3)を求めた。
緊度=(坪量)/(厚み)×0.001
緊度は小さいほど嵩が高く、また緊度の0.02の差は有意差として十分に認識されるものである。
JIS P 8123ハンター白色度による。白色度の0.5ポイントの差は有意差として十分に認識されるものである。
JIS P 8138A法による。不透明度の0.5ポイントの差は有意差として十分に認識されるものである。
測定項目としてJIS P 8112法により破裂強度を測定し値を坪量で除し比破裂強さを求めた。
Claims (10)
- 溶解パラメーターが20.5(MPa)1/2以下で非イオン性のモノマーの一種以上に由来する構成単位と、アニオン性又はカチオン性モノマーの一種以上に由来する構成単位とを有する共重合体(A)と界面活性剤(B)とを(A)/(B)=99/1〜1/99(重量比)の範囲で含有し、且つ下記(i)、(ii)、(iii)の何れか一つ以上の紙質向上効果をもたらす抄紙用紙質向上剤。
(i)標準嵩向上度が0.02g/cm3以上
(ii)標準不透明度向上度が1.0ポイント以上
(iii)標準白色度向上度が0.5ポイント以上 - 共重合体(A)が、溶解パラメーターが26.6(MPa)1/2以上で非イオン性の不飽和モノマーの少なくとも一種に由来する構成単位を更に有する請求項1記載の抄紙用紙質向上剤。
- 共重合体(A)の構成モノマーの割合が、溶解パラメーターが20.5(MPa)1/2以下で非イオン性の不飽和モノマー5〜84重量%、アニオン性モノマーとカチオン性モノマーの合計で1〜80重量%、溶解パラメーターが26.6(MPa)1/2以上で非イオン性の不飽和モノマー15〜94重量%である請求項1又は2記載の抄紙用紙質向上剤。
- 共重合体(A)の構成モノマーに架橋性の構成モノマーを有する請求項1〜3の何れか1項記載の抄紙用紙質向上剤。
- 界面活性剤(B)のHLBが−5〜15の範囲内である請求項1〜4の何れか1項記載の抄紙用紙質向上剤。
- 界面活性剤(B)が、アルコール及び該アルコール1モル当たり平均で0モル超150モル未満の炭素数2〜4のアルキレンオキサイド基を有するアルキレンオキサイド付加物から選ばれる請求項1〜5何れか記載の抄紙用紙質向上剤。
- さらに、重量平均分子量が1000〜1000万又は25℃での1%水溶液の粘度が1〜4000mPa・sの少なくとも何れかを満たす水溶性高分子(C)を含有する請求項1〜6何れか記載の抄紙用紙質向上剤。
- 標準比破裂強さ向上指数が−3000以上の効果をもたらす請求項1〜7何れか1項記載の抄紙用紙質向上剤。
- 抄紙工程以前の何れかにおいて請求項1〜8何れか記載の抄紙用紙質向上剤を添加し、且つ抄紙速度200m/分以上で抄造するパルプシートの製造方法。
- 請求項1〜8何れか記載の抄紙用紙質向上剤を含有するパルプシート。
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