JP2005240228A - 中質書籍用紙 - Google Patents
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Abstract
嵩高(低密度)であり、かつ剛度の低下が小さく、更に摩擦係数が高く、印刷作業性に優れた中質書籍用紙を提供することにある。
【解決手段】
天然系カチオン性ポリマー(A)と、少なくともビニルモノマー由来の構成単位を含有するポリマー粒子(B)とを含むポリマーエマルションからなる内添用紙質向上剤、を含有する紙料を抄紙して、動摩擦係数が0.20〜0.60の範囲にある中質書籍用紙を製造することにより、本発明の課題を解決できる。
Description
本発明において使用される天然系カチオン性ポリマー(A)は、天然物より抽出や精製等の操作で得られるポリマー及びそのポリマーを化学的に修飾したものである。ポリマー骨格にグルコース残基を有するもの(澱粉残基やセルロース残基等)が好ましく、例えば、カチオン性澱粉若しくはカチオン性セルロース(特に水溶性でカチオン基が4級アンモニウムカチオン基であるものが好ましい)などが挙げられ、一種以上を単独で用いてもよいし、二種以上の混合物として用いてもよい。
A:澱粉残基又はセルロース残基、
R:アルキレン基又はヒドロキシアルキレン基、
R1、R2、R3:同じか又は異なって、アルキル基、アリール基、アラルキル基又は式中の窒素原子を含んで複素環を形成してもよい。
X-:アンモニウム塩の対イオンを示す。
i:正の整数を示す。)
本発明で用いられるポリマー粒子(B)は、ガラス転移温度(Tg)が90℃以下が好ましく、80℃以下が更に好ましい。ポリマーのTgが90℃以下であると、紙の製造工程において、紙に含有された内添用紙質向上剤の一部ないし全量が溶融するため、剛度向上性能の点から好ましい。Tgの下限は特に制限ないが、−10℃以上が好ましい。
(2)酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル及びピバリン酸ビニル等の炭素数1〜18、好ましくは炭素数1〜6の直鎖又は分岐鎖の脂肪酸とビニルアルコールとのエステルからなる脂肪酸ビニルエステル類;
(3)(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、2−(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸等の重合性不飽和基を有するアニオン性モノマー又はその塩が挙げられる。マレイン酸、フマル酸、イタコン酸のようなポリカルボン酸は、酸無水物、部分エステル及び部分アミド又はそれらの混合物を含む。「塩」としては、例えば、アルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩等)、アンモニウム塩(第四級アンモニウム塩、第四級アルキルアンモニウム塩等)等が挙げられる。中でもナトリウム塩が最も安価であり、好ましい。
上記のビニルモノマー中、脂肪酸ビニルエステル類を用いるのが、紙の剛度を向上させるのに最も好ましい。本発明に用いられるポリマー粒子の製造方法としては、乳化重合、懸濁重合又は分散重合により得ることが出来る。
本発明において、エマルションには、前述のポリマー粒子(B)を、取り扱い易さの点から、固形純分(固形分濃度)で、好ましくは5〜60重量%、より好ましくは10〜60重量%、更に好ましくは15〜55重量%含有する。ポリマー粒子(B)の平均粒子径は、エマルションの安定性、パルプへの吸着性等の点から0.01〜50μmが好ましく、0.1〜30μmが更に好ましく、特に0.2〜20μmが好ましい。
以下に示すエマルション1〜15(EM-1〜EM-15)の組成と物性値を表1に示した。
・エマルション1(EM-1)
還流冷却器、滴下ロート、温度計、窒素吹き込み口、攪拌機を備えた2Lフラスコに、カチオン性澱粉A〔N%=0.6%、7%水溶液粘度260mPa・s(50℃、B型粘度計、ローターNo.2、60rpm)〕48.2g、イオン交換水695.0gを仕込み、90℃に加熱し溶解した。冷却後、エマルゲン150(非イオン性界面活性剤、20%水溶液、花王(株)製)29.3gと、予めイオン交換水17.2gに75%リン酸水溶液1.9gと4%水酸化ナトリウム45.0gを混合した水溶液を添加した後、120rpmで攪拌し、窒素を吹き込みながら、60℃に昇温し、30分間保持した。次いで、酢酸ビニル(信越酢酸ビニル(株)製)20.4g、開始剤(V-50、アゾ系開始剤、和光純薬(株)製)1.1gをイオン交換水29.6gに溶解したものを添加し、15分間保持した。次いで、77℃に昇温した後、酢酸ビニル409.3g、メタクリル酸(三菱レイヨン(株)製)11.0gの混合物、及び開始剤(V-50)0.9gをイオン交換水210gに溶解したものを、それぞれ別々の滴下ロートから3時間かけて滴下し、重合を行った。次いで、82℃に昇温し、1時間熟成した後、冷却し、取り出した。固形分濃度30.8%、平均粒子径2.63μmのカチオン性エマルション1を得た。
エマルション1の製造法に準じ、同様の装置を用い、カチオン性澱粉A〔N%=0.6%、7%水溶液粘度260mPa・s(50℃、B型粘度計、ローターNo.2、60rpm)〕48.2g、ポリビニルアルコール(GL-05、重合度500、鹸化度88mol%、日本合成化学(株)製)8.1g、イオン交換水585.2gを仕込み、90℃に加熱し溶解した。冷却後、エマルゲン150(非イオン性界面活性剤、20%水溶液、花王(株)製)29.3gと、予めイオン交換水17.2gに75%リン酸水溶液1.9gと4%水酸化ナトリウム45.0gを混合した水溶液とを添加した後、120rpmで攪拌し、窒素を吹き込みながら、60℃に昇温し、30分間保持した。次いで、酢酸ビニル(信越酢酸ビニル(株)製)20.4g、開始剤(V-50、アゾ系開始剤、和光純薬(株)製)1.1gをイオン交換水29.6gに溶解したものを添加し、15分間保持した。次いで、77℃に昇温した後、酢酸ビニル205.0g、メタクリル酸(三菱レイヨン(株)製)5.5g、ジメチルアクリルアミド(試薬、和光純薬(株)製)6.6gの混合物、及び開始剤(V-50)0.35gをイオン交換水101gに溶解したものを、それぞれ別々の滴下ロートから3時間かけて滴下し、重合を行った。次いで、82℃に昇温し、1時間熟成した後、冷却し、取り出した。固形分濃度23.5%、平均粒子径0.52μmのカチオン性エマルション2を得た。
エマルション2に準じ、カチオン性ポリマー及びポリマー粒子(B)のモノマー組成を表1、表2に示すように変更しそれぞれを合成した(なお、ポリビニルアルコールはカチオン性ポリマー100重量部に対して16.8重量部の比率で用い、イオン交換水の量は適宜変更した)。
エマルション1の製造法に準じ、同様の装置を用い、カチオン性澱粉A〔N%=0.6%、7%水溶液粘度260mPa・s(50℃、B型粘度計、ローターNo.2、60rpm)〕28.9g、ポリビニルアルコール(GL-05、重合度500、鹸化度88mol%、日本合成化学(株)製)4.8g、イオン交換水539.7gを仕込み、90℃に加熱し溶解した。冷却後、エマルゲン150(非イオン性界面活性剤、20%水溶液、花王(株)製)21.3gと、予めイオン交換水10.2gに75%リン酸水溶液1.1gと4%水酸化ナトリウム26.6gを混合した水溶液とを添加した後、120rpmで攪拌し、窒素を吹き込みながら、60℃に昇温し、30分間保持した。次いで、酢酸ビニルZ(信越酢酸ビニル(株)製)10.7g、開始剤(V-50、アゾ系開始剤、和光純薬(株)製)1.0gをイオン交換水9.0gに溶解したものを添加し、15分間保持した。次いで、77℃に昇温し、1時間熟成した後、冷却し、取り出した。固形分濃度7.9%、平均粒子径0.20μmのカチオン性エマルション14を得た。
エマルション1の製造法に準じ、同様の装置を用い、カチオン性澱粉A〔N%=0.6%、7%水溶液粘度260mPa・s(50℃、B型粘度計、ローターNo.2、60rpm)〕28.9g、ポリビニルアルコール(GL-05、重合度500、鹸化度88mol%、日本合成化学(株)製)4.8g、イオン交換水539.7gを仕込み、90℃に加熱し溶解した。冷却後、エマルゲン150(非イオン性界面活性剤、20%水溶液、花王(株)製)21.3gと、予めイオン交換水10.2gに75%リン酸水溶液1.1gと4%水酸化ナトリウム26.6gを混合した水溶液とを添加した後、120rpmで攪拌し、窒素を吹き込みながら、60℃に昇温し、30分間保持した。次いで、酢酸ビニル(信越酢酸ビニル(株)製)10.7g、開始剤(V-50、アゾ系開始剤、和光純薬(株)製)1.0gをイオン交換水9.0gに溶解したものを添加し、15分間保持した。次いで、77℃に昇温した後、酢酸ビニル54.3g、メタクリル酸(三菱レイヨン(株)製)1.6g、ジメチルアクリルアミド(試薬、和光純薬(株)製)1.9gの混合物、及び開始剤(V-50)0.85gをイオン交換水130gに溶解したものを、それぞれ別々の滴下ロートから3時間かけて滴下し、重合を行った。次いで、82℃に昇温し、1時間熟成した後、冷却し、取り出した。固形分濃度13.1%、平均粒子径0.43μmのカチオン性エマルション15を得た。
1)各カチオン性ポリマーは以下の通りである。
・カチオン化HEC:和光純薬(株)製
・カチオン化セルロース:和光純薬(株)製
・エースK-36、K-100、K-250、K-500:カチオン化澱粉(王子コーンスターチ(株)製)
・カチオン化澱粉B:N%=0.8%、7%水溶液粘度2000mPa・s
・PVA−1:メルカプト変性ポリビニルアルコール(M-115、重合度1500、クラレ(株)製)
・PVA−2:カチオン化ポリビニルアルコール(C-506、重合度600、クラレ(株)製)
2)各モノマーは以下の通りである。
・VAc:酢酸ビニル
・St:スチレン
・MAA:メタクリル酸
・AA:アクリルアミド
・GMAC:メタクリル酸ヒドロキシプロピルメチルアンモニウムクロライド
・DMAAm:ジメチルアクリルアミド
・MMA:メタクリル酸メチル
・BMA:メタクリル酸ブチル
・BA:アクリル酸ブチル
3)(A)の添加量は、ポリマー粒子(B)のモノマー組成におけるビニルモノマーに対する重量%である。
[実施例1]
パルプ分としてNBKP(ろ水度 CSF450ml)を5重量%、晒RGP(ろ水度 CSF100ml)を70重量%、CTMP(ろ水度 CSF100ml)を25重量%使用し、これに対パルプ当たり紙質向上剤EM−8を1.0固形分重量%、硫酸バンドを1.5重量%(50固形分重量の硫酸バンド製品)となるようにそれぞれ添加して紙料を調製した。そしてツインワイヤー抄紙機を用いて、ジェット/ワイヤー比101%、抄紙速度500m/minで坪量80g/m2の中質書籍用紙を得た。1番プレス(以下、1Pと記す)の線圧は60kgf/cm、2Pは60kgf/cm、3Pは70kgf/cmである。酸化澱粉を表面処理剤として両面にそれぞれ0.20 g/m2塗布し、キャレンダーは解放(バイパス)とした。
紙質結果等を表2に示す。
<紙質の測定>
・密度:JIS P 8118に準拠して測定した。
・剛度:純曲げ特性試験機(エスエムテー社製)を用いて、MD方向の剛度を測定し、紙厚の影響を避けるために、次の計算式で求めた値を剛度とした。
剛度=105×純曲げ剛度測定値/(紙厚)3
ここで、純曲げ剛度測定値の単位はμN・m2/m、紙厚の単位はμmである。
・動摩擦係数:JIS P 8147に準拠して測定した。製造した中質書籍用紙の表面と裏面を重ね合わせ、MD方向について測定した。
・製造した中質書籍用紙をオフセット印刷機で印刷テストを行い、紙の走行不良と紙替え時のテンション変動を評価した。評価は1(問題なし)、2(やや不良)、3(不良)の段階とした。
紙質向上剤EM−8の添加量を5.0固形分重量%とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤EM−8の添加量を10固形分重量%とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤EM−8の添加量を20固形分重量%とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−1とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−2とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−3とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−4とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−5とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−6とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−7とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−9とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−10とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−11とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−12とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−13とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−14とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤をEM−15とした以外は、実施例1と同様に行った。
紙質結果等を表2に示す。
パルプ分としてNBKP(ろ水度 CSF450ml)を5重量%、晒RGP(ろ水度 CSF100ml)を70重量%、CTMP(ろ水度 CSF100ml)を25重量%使用し、これに対パルプ当たり、多価アルコールと飽和脂肪酸のエステル体である紙質向上剤KB115(花王(株)製)を1.0固形分重量%、硫酸バンドを1.5重量%(50固形分重量の硫酸バンド製品)となるようにそれぞれ添加して紙料を調製した。そしてツインワイヤー抄紙機を用いて、ジェット/ワイヤー比101%、抄紙速度500m/minで坪量80g/m2の中質書籍用紙を得た。1番プレス(以下、1Pと記す)の線圧は60kgf/cm、2Pは60kgf/cm、3Pは70kgf/cmである。酸化澱粉を表面処理剤として両面にそれぞれ0.20 g/m2塗布し、キャレンダーは解放(バイパス)とした。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤KB115(花王(株)製)を5.0固形分重量%とした以外は、比較例1と同様に行った。
紙質結果を表2に示す。
パルプ分としてNBKP(ろ水度 CSF450ml)を5重量%、晒RGP(ろ水度 CSF100ml)を70重量%、CTMP(ろ水度 CSF100ml)を25重量%使用し、これに対パルプ当たり、飽和脂肪酸アミド系である紙質向上剤PT-205(日本PMC(株)製)を1.0固形分重量%、硫酸バンドを1.5重量%(50固形分重量の硫酸バンド製品)となるようにそれぞれ添加して紙料を調製した。そしてツインワイヤー抄紙機を用いて、ジェット/ワイヤー比101%、抄紙速度500m/minで坪量80g/m2の中質書籍用紙を得た。1番プレス(以下、1Pと記す)の線圧は60kgf/cm、2Pは60kgf/cm、3Pは70kgf/cmである。酸化澱粉を表面処理剤として両面にそれぞれ0.20 g/m2塗布し、キャレンダーは解放(バイパス)とした。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤PT-205(日本PMC(株)製)を5.0固形分重量%とした以外は、比較例3と同様に行った。
紙質結果を表2に示す。
パルプ分としてNBKP(ろ水度 CSF450ml)を5重量%、晒RGP(ろ水度 CSF100ml)を70重量%、CTMP(ろ水度 CSF100ml)を25重量%使用し、これに対パルプ当たり、不飽和脂肪酸アミド系である紙質向上剤DZ2220(日本油脂(株)製)を1.0固形分重量%、硫酸バンドを1.5重量%(50固形分重量の硫酸バンド製品)となるようにそれぞれ添加して紙料を調製した。そしてツインワイヤー抄紙機を用いて、ジェット/ワイヤー比101%、抄紙速度500m/minで坪量80g/m2の中質書籍用紙を得た。1番プレス(以下、1Pと記す)の線圧は60kgf/cm、2Pは60kgf/cm、3Pは70kgf/cmである。酸化澱粉を表面処理剤として両面にそれぞれ0.20 g/m2塗布し、キャレンダーは解放(バイパス)とした。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤DZ2220(日本油脂(株)製)を5.0固形分重量%とした以外は、比較例5と同様に行った。
紙質結果を表2に示す。
パルプ分としてNBKP(ろ水度 CSF450ml)を5重量%、晒RGP(ろ水度 CSF100ml)を70重量%、CTMP(ろ水度 CSF100ml)を25重量%使用し、これに対パルプ当たり、アルコールアルキレンオキサイド付加物である紙質向上剤KB08W(花王(株)製)を1.0固形分重量%、硫酸バンドを1.5重量%(50固形分重量の硫酸バンド製品)となるようにそれぞれ添加して紙料を調製した。そしてツインワイヤー抄紙機を用いて、ジェット/ワイヤー比101%、抄紙速度500m/minで坪量80g/m2の中質書籍用紙を得た。1番プレス(以下、1Pと記す)の線圧は60kgf/cm、2Pは60kgf/cm、3Pは70kgf/cmである。酸化澱粉を表面処理剤として両面にそれぞれ0.20 g/m2塗布し、キャレンダーは解放(バイパス)とした。
紙質結果等を表2に示す。
紙質向上剤KB08W(花王(株)製)を5.0固形分重量%とした以外は、比較例6と同様に行った。
紙質結果を表2に示す。
紙質向上剤を添加しない以外は比較例1と同様にして中質書籍用紙を得た。
紙質結果等を表2に示す。
Claims (8)
- 天然系カチオン性ポリマー(A)と少なくともビニルモノマー由来の構成単位を含有するポリマー粒子(B)とを含むポリマーエマルションからなる内添用紙質向上剤を含有する紙料を抄紙して得られる、動摩擦係数が0.20〜0.60であることを特徴とする中質書籍用紙。
- 内添用紙質向上剤の配合量が原料パルプに対して0.1〜20固形分重量%であることを特徴とする請求項1記載の中質書籍用紙。
- 機械パルプの含有率が5〜95重量%であることを特徴とする請求項1又は2記載の中質書籍用紙。
- 天然系カチオン性ポリマー(A)が、カチオン化澱粉及び/又はカチオン化セルロースであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の中質書籍用紙。
- ビニルモノマー由来の構成単位を含有するポリマー粒子(B)のガラス転移温度(Tg)が90℃以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の中質書籍用紙。
- ビニルモノマーが脂肪酸ビニルエステル類であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の中質書籍用紙。
- 天然系カチオン性ポリマー(A)の窒素含有率が0.05〜1重量%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の中質書籍用紙。
- 天然系カチオン性ポリマー(A)の比率が、ポリマー粒子(B)100重量部に対して5〜500重量部であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の中質書籍用紙。
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