JP2537038B2 - 紙力増強剤 - Google Patents
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Description
〔産業上の利用分野〕 本発明は、多量の電解質物質が共存する抄紙系におい
て紙力増強効果が優れる紙力増強剤に関する。 〔従来の技術〕 近年、紙の原料である森林資源が不足し、その代替と
して古紙の使用比率が高まっている。このような古紙を
製紙原料に用いると、各種電解質物質が抄紙用水に溶解
し、その抄紙用水が製紙プロセスのクローズド化に伴っ
て循環使用されることによりその電解質物質が次第に蓄
積され、抄紙用水に多量の電解質物質が含まれることが
ある。 また、海水や多量の電解質物質を含んだ河川水、工業
用水を抄紙用水に用いなければならない場合がある。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このような多量の電解質物質を含んだ
水を用いて抄紙するときに、乾燥紙力を増加させる乾燥
紙力増強剤の有効成分として一般に広く用いられている
ポリアクリルアミド系ポリマーを含有する紙力増強剤を
用いた場合、十分な紙力増強効果が得られないという問
題があった。 本発明の目的は、多量の電解質物質を含む水を用いた
抄紙系においても優れた紙力増強効果を発揮する紙力増
強剤を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、上記課題を解決するために、 (a) 下記一般式〔I〕で表される単量体0.5〜10モ
ル%、 (式中、R1はHまたはCH3、R2およびR3は各々炭素原子
数1〜2のアルキル基、nは2、3または4の整数、X
はアニオン性対イオンを表わす。) (b) α,β−不飽和ジカルボン酸およびその塩類か
らなる群の少なくとも1つの単量体0.2〜5モル%、 (c) アクリルアミドおよび/またはメタクリルアミ
ド85〜99.3モル% を含有する単量体成分から得られる水溶性共重合体を有
効成分とすることを特徴とする紙力増強剤を提供するも
のである。 この際、上記(a)の一般式〔I〕の単量体が下記化
学式〔II〕であることが好ましい。 また、上記の場合において、上記(b)のα,β−不
飽和ジカルボン酸がイタコン酸であることが好ましい。 次に本発明を詳細に説明する。 本発明の紙力増強剤は、上記(a)、(b)、(c)
を含有する単量体成分から得られる水溶性共重合体を有
効成分とするものである。 上記(a)の上記一般式〔I〕で表される単量体はエ
ステル系のカチオン性の単量体であるが、この一般式
〔I〕に属する具体的物質としては、ジメチルアミノエ
チルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレー
ト、ジメチルアミノプロピルアクリレート、ジエチルア
ミノエチルアクリレート等の塩化ベンジルによる4級化
物が挙げられる。これらの内でも、上記化学式〔II〕で
表されるジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化ベ
ンジルによる4級化物が好ましい。 上記(b)の単量体としてはマレイン酸、フマル酸、
イタコン酸、シトラコン酸などのα,β−不飽和ジカル
ボン酸およびそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アン
モニウム塩等が挙げられるが、これらの内でもイタコン
酸およびその塩類が最も優れた効果を有している。勿
論、これらは組合わせて併用してもよい。 上記(a)、(b)のほかに上記(c)のアクリルア
ミドおよび/またはメタクリルアミドが共重合成分とし
て用いられるが、これら三成分以外に、ジメチルアミノ
エチルメタクリレート等のカチオン性単量体を上記
(a)成分と併用して用いても良く、また、これらのほ
かに得ようとする水溶性共重合体の水溶性を害しない程
度の量のスチレン、アクリロニトリル、アクリル酸エチ
ル等の疎水性単量体を共重合成分に用いても良い。 上記(a)、(b)、(c)を含有する単量体成分か
ら得られる水溶性共重合体を製造するには、これら単量
体および必要に応じて上記した他の単量体を仕込んだ水
溶液にイソプロピルアルコール、アリルアルコール、ア
リルスルホン酸ナトリウム、次亜リン酸ナトリウムの如
き公知慣用の連鎖移動剤を適宜使用し、単量体濃度5〜
30重量%、重合開始pH3〜6にて過硫酸アンモニウム、
過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等のラジカル重合開
始剤、あるいはこれらの過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウ
ムの如き還元剤とを組合わせたレドックス系開始剤を加
えて不活性ガス存在下に35〜95℃で1〜10時間加温撹拌
することにより製造する。 このようにして得られる水溶性共重合体は、15重量%
溶液において、300〜100,000cps(25℃、ブルック・フ
ィールド粘度)の粘度を有するものが良く、特に800〜3
0,000cpsのものが好ましい。 300cps未満の極度に低粘度(低分子量)の場合には、
その水溶性共重合体を有効成分とする紙力増強剤は紙力
増強効果が劣り、また、100,000cpsより大きい極度に高
粘度(高分子量)の場合には、その水溶性共重合体が過
度の凝集を起こして抄紙した紙の地合を乱すためこの水
溶性共重合体を有効成分とする紙力増強剤は紙力低下等
の悪影響をもたらす。 本発明に係わる上記(a)、(b)、(c)を含有す
る単量体成分から得られる水溶性共重合体を得る際のこ
の(a)成分の単量体の量は、0.5〜10モル%が好まし
い。これが0.5モルより少ないとその水溶性共重合体の
パルプへの定着力が不十分であり、また、10モル%より
多いとカルバモイル基を提供する(メタ)アクリルアミ
ドの共重合比率が減少するだけでなく、この(a)成分
のベンジル基による多量の疎水基が存在することとなる
ためその水溶性共重合体とセルロース繊維との水素結合
を阻害するので却って紙力を低下させることになる。 また、上記(b)成分のα,β−不飽和ジカルボン酸
及びその塩の少なくとも1種は、得られる水溶性共重合
体を有効成分とする紙力増強剤中に存在するその共重合
体等のカチオン部位あるいは抄紙薬品として多用されて
いる硫酸アルミニウム(硫酸バンド)のアルミニウムイ
オンとイオン結合を形成するアニオン部位を提供するも
のであり、その使用量は0.2〜5モル%が好ましく、0.2
モル%より少ないとこのイオン結合を形成するには不十
分であり、5モル%より多いと得られた水溶性共重合体
を用いた紙力増強剤はパルプ、特に微細繊維状のパルプ
を分散させパルプの歩留り等に悪影響を及ぼす傾向が見
られ好ましくない。α,β−不飽和ジカルボン酸の中で
もイタコン酸が最も好ましい。 上記(a)、(b)、(c)を含有する単量体成分か
ら得られる水溶性共重合体を有効成分とする本発明の紙
力増強剤は、パルプの水性分散液のパルプ乾燥重量に対
して、0.05〜4重量%添加して使用される。その添加場
所は、抄紙工程においてパルプが水に良く分散している
状態である所であればいずれでも良い。抄造時に公知の
サイズ剤、紙力増強剤、濾水性向上剤等を併用すること
は何ら支障ない。 〔作用〕 本発明に係わる水溶性共重合体はカチオン部位とアニ
オン部位の両方を持ち、そのカチオン部位が負に帯電し
ているパルプとの静電的イオン結合をすることにより、
パルプへの定着力が優れ、また、その共重合体同士がそ
のカチオン部位とアニオン部位間のイオン結合により強
く結合し、また、抄紙系に硫酸アルミニウムを用いた場
合にはパルプに定着されるアルミニウムイオンとその水
溶性共重合体のアニオン部位が結合し、さらには(メ
タ)アクリルアミド成分による構成量のカルバモイル基
のパルプのセルロース繊維との水素結合形成能力により
紙力増強効果を示すと考えられる。この際、抄紙系に多
量の電解質物質が存在すると、上記のイオン結合が妨げ
られ、このイオン結合によるその水溶性共重合体のパル
プへの定着が妨げられるが、上記(a)成分の疎水的な
ベンジル基がパルプのセルロース繊維の疎水部へ吸着し
易くなるため、紙力増強効果が発揮されるものと考えら
れる。 この際、上記(b)成分としてα,β−不飽和ジカル
ボン酸を用いると、得られる水溶性共重合体同士におけ
るカチオン部位とのイオン結合や、硫酸アルミニウムを
併用する場合にはアルミニウムイオンとのイオン結合が
一層強固になり、また、2官能性の酸であるのでその水
溶性共重合体に占める共重合比率をα,β−不飽和モノ
カルボン酸より少なくしても同じ数のアニオン部位を得
ることができ、その少ない分だけ上記した水素結合形成
能力のある(メタ)アクリルアミドの共重合比率を高め
ることができるので、α,β−不飽和モノカルボン酸を
用いるよりも紙力増強効果が優れると考えられる。この
優れる性能を害さない範囲であればアクリル酸、メタク
リル酸などのα,β−不飽和モノカルボン酸を併用して
も良い。 〔実施例〕 以下に本発明の紙力増強剤の実施例及び応用例を示す
が、本発明はこの実施例のみに限定されるものではな
い。以下において%とあるのは特に断りのない限りすべ
て重量%である。 実施例1 撹拌機、温度計、還流冷却管及び窒素ガス導入管を付
した1四つ口フラスコに脱イオン水663.1g、50%アク
リルアミド水溶液243.2g,β−メタクロイルオキシエチ
ルジメチルベンジルアンモニウムクロライドの80%水溶
液19.16g,イタコン酸4.68g,2%次亜リン酸ナトリウム水
溶液12.95gを仕込み、次いで15%水酸化ナトリウム水溶
液にてpH4.0に調整した後、窒素ガス導入下で60℃に昇
温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液4.11gを加え重合
反応を開始した。その後75℃に3時間保温して重合反応
を完了させた。かくして得られた重合体は不揮発分15.5
%,25℃ブルック・フィールド粘度7200cps,pH4.3の透明
な水溶液であった。これを共重合体Aとする。
て紙力増強効果が優れる紙力増強剤に関する。 〔従来の技術〕 近年、紙の原料である森林資源が不足し、その代替と
して古紙の使用比率が高まっている。このような古紙を
製紙原料に用いると、各種電解質物質が抄紙用水に溶解
し、その抄紙用水が製紙プロセスのクローズド化に伴っ
て循環使用されることによりその電解質物質が次第に蓄
積され、抄紙用水に多量の電解質物質が含まれることが
ある。 また、海水や多量の電解質物質を含んだ河川水、工業
用水を抄紙用水に用いなければならない場合がある。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このような多量の電解質物質を含んだ
水を用いて抄紙するときに、乾燥紙力を増加させる乾燥
紙力増強剤の有効成分として一般に広く用いられている
ポリアクリルアミド系ポリマーを含有する紙力増強剤を
用いた場合、十分な紙力増強効果が得られないという問
題があった。 本発明の目的は、多量の電解質物質を含む水を用いた
抄紙系においても優れた紙力増強効果を発揮する紙力増
強剤を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、上記課題を解決するために、 (a) 下記一般式〔I〕で表される単量体0.5〜10モ
ル%、 (式中、R1はHまたはCH3、R2およびR3は各々炭素原子
数1〜2のアルキル基、nは2、3または4の整数、X
はアニオン性対イオンを表わす。) (b) α,β−不飽和ジカルボン酸およびその塩類か
らなる群の少なくとも1つの単量体0.2〜5モル%、 (c) アクリルアミドおよび/またはメタクリルアミ
ド85〜99.3モル% を含有する単量体成分から得られる水溶性共重合体を有
効成分とすることを特徴とする紙力増強剤を提供するも
のである。 この際、上記(a)の一般式〔I〕の単量体が下記化
学式〔II〕であることが好ましい。 また、上記の場合において、上記(b)のα,β−不
飽和ジカルボン酸がイタコン酸であることが好ましい。 次に本発明を詳細に説明する。 本発明の紙力増強剤は、上記(a)、(b)、(c)
を含有する単量体成分から得られる水溶性共重合体を有
効成分とするものである。 上記(a)の上記一般式〔I〕で表される単量体はエ
ステル系のカチオン性の単量体であるが、この一般式
〔I〕に属する具体的物質としては、ジメチルアミノエ
チルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレー
ト、ジメチルアミノプロピルアクリレート、ジエチルア
ミノエチルアクリレート等の塩化ベンジルによる4級化
物が挙げられる。これらの内でも、上記化学式〔II〕で
表されるジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化ベ
ンジルによる4級化物が好ましい。 上記(b)の単量体としてはマレイン酸、フマル酸、
イタコン酸、シトラコン酸などのα,β−不飽和ジカル
ボン酸およびそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アン
モニウム塩等が挙げられるが、これらの内でもイタコン
酸およびその塩類が最も優れた効果を有している。勿
論、これらは組合わせて併用してもよい。 上記(a)、(b)のほかに上記(c)のアクリルア
ミドおよび/またはメタクリルアミドが共重合成分とし
て用いられるが、これら三成分以外に、ジメチルアミノ
エチルメタクリレート等のカチオン性単量体を上記
(a)成分と併用して用いても良く、また、これらのほ
かに得ようとする水溶性共重合体の水溶性を害しない程
度の量のスチレン、アクリロニトリル、アクリル酸エチ
ル等の疎水性単量体を共重合成分に用いても良い。 上記(a)、(b)、(c)を含有する単量体成分か
ら得られる水溶性共重合体を製造するには、これら単量
体および必要に応じて上記した他の単量体を仕込んだ水
溶液にイソプロピルアルコール、アリルアルコール、ア
リルスルホン酸ナトリウム、次亜リン酸ナトリウムの如
き公知慣用の連鎖移動剤を適宜使用し、単量体濃度5〜
30重量%、重合開始pH3〜6にて過硫酸アンモニウム、
過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等のラジカル重合開
始剤、あるいはこれらの過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウ
ムの如き還元剤とを組合わせたレドックス系開始剤を加
えて不活性ガス存在下に35〜95℃で1〜10時間加温撹拌
することにより製造する。 このようにして得られる水溶性共重合体は、15重量%
溶液において、300〜100,000cps(25℃、ブルック・フ
ィールド粘度)の粘度を有するものが良く、特に800〜3
0,000cpsのものが好ましい。 300cps未満の極度に低粘度(低分子量)の場合には、
その水溶性共重合体を有効成分とする紙力増強剤は紙力
増強効果が劣り、また、100,000cpsより大きい極度に高
粘度(高分子量)の場合には、その水溶性共重合体が過
度の凝集を起こして抄紙した紙の地合を乱すためこの水
溶性共重合体を有効成分とする紙力増強剤は紙力低下等
の悪影響をもたらす。 本発明に係わる上記(a)、(b)、(c)を含有す
る単量体成分から得られる水溶性共重合体を得る際のこ
の(a)成分の単量体の量は、0.5〜10モル%が好まし
い。これが0.5モルより少ないとその水溶性共重合体の
パルプへの定着力が不十分であり、また、10モル%より
多いとカルバモイル基を提供する(メタ)アクリルアミ
ドの共重合比率が減少するだけでなく、この(a)成分
のベンジル基による多量の疎水基が存在することとなる
ためその水溶性共重合体とセルロース繊維との水素結合
を阻害するので却って紙力を低下させることになる。 また、上記(b)成分のα,β−不飽和ジカルボン酸
及びその塩の少なくとも1種は、得られる水溶性共重合
体を有効成分とする紙力増強剤中に存在するその共重合
体等のカチオン部位あるいは抄紙薬品として多用されて
いる硫酸アルミニウム(硫酸バンド)のアルミニウムイ
オンとイオン結合を形成するアニオン部位を提供するも
のであり、その使用量は0.2〜5モル%が好ましく、0.2
モル%より少ないとこのイオン結合を形成するには不十
分であり、5モル%より多いと得られた水溶性共重合体
を用いた紙力増強剤はパルプ、特に微細繊維状のパルプ
を分散させパルプの歩留り等に悪影響を及ぼす傾向が見
られ好ましくない。α,β−不飽和ジカルボン酸の中で
もイタコン酸が最も好ましい。 上記(a)、(b)、(c)を含有する単量体成分か
ら得られる水溶性共重合体を有効成分とする本発明の紙
力増強剤は、パルプの水性分散液のパルプ乾燥重量に対
して、0.05〜4重量%添加して使用される。その添加場
所は、抄紙工程においてパルプが水に良く分散している
状態である所であればいずれでも良い。抄造時に公知の
サイズ剤、紙力増強剤、濾水性向上剤等を併用すること
は何ら支障ない。 〔作用〕 本発明に係わる水溶性共重合体はカチオン部位とアニ
オン部位の両方を持ち、そのカチオン部位が負に帯電し
ているパルプとの静電的イオン結合をすることにより、
パルプへの定着力が優れ、また、その共重合体同士がそ
のカチオン部位とアニオン部位間のイオン結合により強
く結合し、また、抄紙系に硫酸アルミニウムを用いた場
合にはパルプに定着されるアルミニウムイオンとその水
溶性共重合体のアニオン部位が結合し、さらには(メ
タ)アクリルアミド成分による構成量のカルバモイル基
のパルプのセルロース繊維との水素結合形成能力により
紙力増強効果を示すと考えられる。この際、抄紙系に多
量の電解質物質が存在すると、上記のイオン結合が妨げ
られ、このイオン結合によるその水溶性共重合体のパル
プへの定着が妨げられるが、上記(a)成分の疎水的な
ベンジル基がパルプのセルロース繊維の疎水部へ吸着し
易くなるため、紙力増強効果が発揮されるものと考えら
れる。 この際、上記(b)成分としてα,β−不飽和ジカル
ボン酸を用いると、得られる水溶性共重合体同士におけ
るカチオン部位とのイオン結合や、硫酸アルミニウムを
併用する場合にはアルミニウムイオンとのイオン結合が
一層強固になり、また、2官能性の酸であるのでその水
溶性共重合体に占める共重合比率をα,β−不飽和モノ
カルボン酸より少なくしても同じ数のアニオン部位を得
ることができ、その少ない分だけ上記した水素結合形成
能力のある(メタ)アクリルアミドの共重合比率を高め
ることができるので、α,β−不飽和モノカルボン酸を
用いるよりも紙力増強効果が優れると考えられる。この
優れる性能を害さない範囲であればアクリル酸、メタク
リル酸などのα,β−不飽和モノカルボン酸を併用して
も良い。 〔実施例〕 以下に本発明の紙力増強剤の実施例及び応用例を示す
が、本発明はこの実施例のみに限定されるものではな
い。以下において%とあるのは特に断りのない限りすべ
て重量%である。 実施例1 撹拌機、温度計、還流冷却管及び窒素ガス導入管を付
した1四つ口フラスコに脱イオン水663.1g、50%アク
リルアミド水溶液243.2g,β−メタクロイルオキシエチ
ルジメチルベンジルアンモニウムクロライドの80%水溶
液19.16g,イタコン酸4.68g,2%次亜リン酸ナトリウム水
溶液12.95gを仕込み、次いで15%水酸化ナトリウム水溶
液にてpH4.0に調整した後、窒素ガス導入下で60℃に昇
温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液4.11gを加え重合
反応を開始した。その後75℃に3時間保温して重合反応
を完了させた。かくして得られた重合体は不揮発分15.5
%,25℃ブルック・フィールド粘度7200cps,pH4.3の透明
な水溶液であった。これを共重合体Aとする。
【0010】 実施例2〜8 表1記載の構成単量体成分の配合にて、実施例1と同
様な重合反応を行ない共重合体水溶液B〜Hを得た。な
お同程度の粘度を得るために連鎖移動剤の量は適宜変え
て行った。 実施例で得られた共重合体の物性を表1に示した。 表1および表2(後述の比較例用)における各単量体
a1 b1 b2 b3 c1 c2 d1 d2 d3は次の通りである。 a1・・・β−メタクリロイルオキシエチルジメチルベン
ジルアンモニウムクロライド(上記化学式〔II〕の化合
物) b1・・・イタコン酸 b2・・・マレイン酸 b3・・・アクリル酸 c1・・・アクリルアミド c2・・・メタクリルアミド d1・・・ジメチルアミノエチルメタクリレート d2・・・上記d1のCH3Clによる4級化物(β−メタクリ
ロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライ
ド) d3・・・ジメチルアミノプロピルアクリルアミド 比較例1〜7 表2記載の構成単量体成分の配合に従い、実施例1と
同様に重合反応を行ない、共重合体水溶液a〜gを得
た。 比較例8 (b)成分の代わりにb3のアクリル酸のみを用い、そ
の他の成分は表2記載の構成単量体成分の配合に従い、
実施例1と同様に重合反応を行ない、共重合体水溶液h
を得た。 上記比較例の場合も、連鎖移動剤の量は適宜変えて行
った。 比較例で得られた共重合体の物性を表2に示す。 応用例1 多量の電解質物質を含む抄紙系において、本発明の紙
力増強剤がどのような効果を呈するかを明らかにするた
めに抄紙用水として水道水/海水=8/2(電導度8200μ
/cm、硬度1300ppm)を使用し、カナディアン・スタン
ダード・フリーネス(以下CSFと略記する)399mlの段ボ
ール古紙の2.5%水性分散液に硫酸バンドを2.0%(対パ
ルプ乾燥重量基準,以下同様)加えた後、実施例および
比較例で得られた各々の共重合体をそれぞれ1.0%加え
た。このパルプスラリーを0.33%に希釈し、ノーブル・
アンド・ウッド製の手抄き装置にて、抄紙し(抄紙時pH
5.0)、次いでドラム・ドライヤーにて110℃,1.5分間乾
燥させ、坪量82±2g/m2の手抄き紙(I)および坪量165
±3g/m2の手抄き紙(II)を得た。得られた手抄き紙は2
0℃、相対湿度65%の条件下で24時間調湿した後、手抄
き紙(I)については「比破裂強さ」、手抄き紙(II)
については「比圧縮強さ」および「平面圧縮強さ」を測
定した。結果を表3に示す。なお各応用例における物性
の測定は下記の方法に準じて行った。なお、表中、「無
添加」は上記共重合体を添加しなかった場合である。 比破裂強さ・・・・JIS P−8112 比圧縮強さ・・・・JIS P−8126 比平面圧縮強さ・・Japan Tappi紙パルプ試験方法No.29
−78「段ボール用中芯の平面圧縮強さ試験方法」におい
て、段ぐり後相対湿度65%温度20℃の恒温恒湿室にて24
時間調湿した後測定を行った。 裂断長・・・・・・JIS P−8113 表3から本発明の紙力増強剤が多量に電解質物質を含
む系において優れた紙力増強効果を示すことが明らかで
ある。 応用例2 抄紙工程のクローズド化が進行し多量の電解質物質を
含む系における本発明の紙力増強剤がどのような効果を
呈するかを明らかにするために抄紙用水として各種の塩
(注1)を含む含塩水道水を調製してこれを使用し、CS
F 383mlの段ボール古紙を用いて応用例1と同様の方法
により紙を抄紙し、その測定を行った。結果を表4に示
す。同表より、塩が多く蓄積した抄紙系においても、本
発明の紙力増強剤が優れた紙力増強効果を示す事が明ら
かである。 注1)含塩水道水 水道水10中に以下の塩を含む。 Na2SO4 6.8g CaCl2 5.0g MgCl2 1.7g K2SO4 0.6g 電導度1900μ/cm,硬度630ppm 応用例3 流送未晒クラフトパルプを用いた抄紙系における本発
明の紙力増強剤がどのような効果を呈するかを明らかに
するためにCSF 532mlの流送未晒クラフトパルプの2.5%
水性分散液(スラリーpH10.5、電導度820μ/cm)に硫
酸バンドを0.3%、実施例および比較例で得られた各々
の共重合体をそれぞれ0.4%加えた。このパルプスラリ
ーを0.33%に希釈し、ノーブル・アンド・ウッド製の手
抄き装置にて抄紙し(抄紙時pH8.0)次いでドラムドラ
イヤーにて110℃,1.5分間乾燥させ、坪量75±2g/m2の手
抄き紙(I)および坪量150±2g/m2の手抄き紙(II)を
得た。 得られた手抄き紙は20℃、相対湿度65%の条件下で24
時間調湿した後、手抄き紙(I)については「裂断
長」、手抄き紙(II)については「比圧縮強さ」を測定
した。結果を表5に示す。同表によりリグニンソーダ等
を多量に含んでいる流送未晒クラフトパルプにおいても
本発明の紙力増強剤は優れた紙力増強効果を示すことが
明らかである。 応用例4 石膏ボード原紙における本発明の紙力増強剤がどのよ
うな効果を呈するかを明らかにするために、石膏ボード
原紙製造会社より入手したパルプ(注2)を用いてその
2.5%水性分散液にケン化ロジンサイズ剤(ディック・
ハーキュレス(株)製PFPP)を1.0%、硫酸バンドを2.5
%加え、次いで実施例および比較例で得られた各々の共
重合体をそれぞれ0.3%加えた。 このパルプスラリーを0.33%に希釈し、ノーブル・ア
ンド・ウッド製の手抄き装置にて抄紙し、(抄紙時pH5.
5)次いでドラムドライヤーにて110℃,1.5分間乾燥さ
せ、坪量160±2g/m2の手抄き紙を得た。得られた手抄き
紙は20℃、相対湿度65%の条件下で24時間調湿した後
「裂断長」、「比破裂強さ」を測定した。結果を表6に
示す。 同表より石膏ボード原紙においても本発明の紙力増強
剤は優れた紙力増強効果を示すことが明らかである。 (注2) パルプは新聞古紙と雑誌古紙(CSF 160ml)
が混合されておりこのパルプスラリーの性状分析値は次
の通りである。 pH 6.6 電導度 770 μ/cm 全硬度 430 ppm 全酸度 25 ppm 全アルカリ度 290 ppm 硫酸イオン 510 ppm 塩素イオン 27 ppm ナトリウムイオン 64 ppm カルシウムイオン 130 ppm カリウムイオン 22 ppm 応用例5 抄紙工程をクローズド化した実際の系における本発明
の紙力増強剤がどのような効果を呈するかを明らかにす
るために、クローズド化の進んだ都市近郊の板紙製造会
社より入手したパルプ(注3)を用いてその2.5%水性
分散液に硫酸バンド1.0%加え、次いで、実施例および
比較例で得られた各々の共重合体をそれぞれ0.4%加え
た。このパルプスラリーを0.33%に希釈し、ノーブル・
アンド・ウッド製の手抄き装置にて抄紙し(抄紙時pH4.
5)、次いでドラムドライヤーにて、110℃,1.5分間乾燥
させ坪量80±2g/m2の手抄き紙(I)および坪量160±2g
/m2の手抄き紙(II)を得た。得られた手抄き紙は20
℃、相対湿度65%の条件下で24時間調湿した後、手抄き
紙(I)については「比破裂強さ」、手抄き紙(II)に
ついては「比圧縮強さ」を測定した。結果を表7に示
す。 同表より製紙会社で使用されている電解質物質を多量
に含んでいるパルプを用いても、本発明の紙力増強剤が
優れた紙力増強効果を示すことは明らかである。 注3) パルプは段ボール古紙(CSF 416ml)であり、
このパルプスラリーの性状分析値は次の通りである。 pH 4.4 電導度 3340 μ/cm 全硬度 1250 ppm 全酸度 555 ppm 全アルカリ度0 ppm 硫酸イオン 440 ppm 塩素イオン 38 ppm ナトリウムイオン 42 ppm カルシウムイオン 68 ppm 上記表3〜7の表から本発明の実施例の紙力増強剤が
多量に電解質物質を含む系において優れた紙力増強効果
を示すことが明らかであり、(b)成分の代わりにアク
リル酸を用いた場合よりも優れることが分かる。 〔発明の効果〕 本発明の紙力増強剤は、上記(a)〜(c)を含有す
る単量体成分から得られる水溶性共重合体を有効成分と
しているので、多量の電解質物質が含まれている抄紙系
において優れた紙力増強効果を与えることができ、
(b)成分の代わりにα,β−不飽和モノカルボン酸を
用いて同様にして得られる水溶性共重合体を有効成分と
する場合よりも優れた紙力増強効果を発揮できる。
様な重合反応を行ない共重合体水溶液B〜Hを得た。な
お同程度の粘度を得るために連鎖移動剤の量は適宜変え
て行った。 実施例で得られた共重合体の物性を表1に示した。 表1および表2(後述の比較例用)における各単量体
a1 b1 b2 b3 c1 c2 d1 d2 d3は次の通りである。 a1・・・β−メタクリロイルオキシエチルジメチルベン
ジルアンモニウムクロライド(上記化学式〔II〕の化合
物) b1・・・イタコン酸 b2・・・マレイン酸 b3・・・アクリル酸 c1・・・アクリルアミド c2・・・メタクリルアミド d1・・・ジメチルアミノエチルメタクリレート d2・・・上記d1のCH3Clによる4級化物(β−メタクリ
ロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライ
ド) d3・・・ジメチルアミノプロピルアクリルアミド 比較例1〜7 表2記載の構成単量体成分の配合に従い、実施例1と
同様に重合反応を行ない、共重合体水溶液a〜gを得
た。 比較例8 (b)成分の代わりにb3のアクリル酸のみを用い、そ
の他の成分は表2記載の構成単量体成分の配合に従い、
実施例1と同様に重合反応を行ない、共重合体水溶液h
を得た。 上記比較例の場合も、連鎖移動剤の量は適宜変えて行
った。 比較例で得られた共重合体の物性を表2に示す。 応用例1 多量の電解質物質を含む抄紙系において、本発明の紙
力増強剤がどのような効果を呈するかを明らかにするた
めに抄紙用水として水道水/海水=8/2(電導度8200μ
/cm、硬度1300ppm)を使用し、カナディアン・スタン
ダード・フリーネス(以下CSFと略記する)399mlの段ボ
ール古紙の2.5%水性分散液に硫酸バンドを2.0%(対パ
ルプ乾燥重量基準,以下同様)加えた後、実施例および
比較例で得られた各々の共重合体をそれぞれ1.0%加え
た。このパルプスラリーを0.33%に希釈し、ノーブル・
アンド・ウッド製の手抄き装置にて、抄紙し(抄紙時pH
5.0)、次いでドラム・ドライヤーにて110℃,1.5分間乾
燥させ、坪量82±2g/m2の手抄き紙(I)および坪量165
±3g/m2の手抄き紙(II)を得た。得られた手抄き紙は2
0℃、相対湿度65%の条件下で24時間調湿した後、手抄
き紙(I)については「比破裂強さ」、手抄き紙(II)
については「比圧縮強さ」および「平面圧縮強さ」を測
定した。結果を表3に示す。なお各応用例における物性
の測定は下記の方法に準じて行った。なお、表中、「無
添加」は上記共重合体を添加しなかった場合である。 比破裂強さ・・・・JIS P−8112 比圧縮強さ・・・・JIS P−8126 比平面圧縮強さ・・Japan Tappi紙パルプ試験方法No.29
−78「段ボール用中芯の平面圧縮強さ試験方法」におい
て、段ぐり後相対湿度65%温度20℃の恒温恒湿室にて24
時間調湿した後測定を行った。 裂断長・・・・・・JIS P−8113 表3から本発明の紙力増強剤が多量に電解質物質を含
む系において優れた紙力増強効果を示すことが明らかで
ある。 応用例2 抄紙工程のクローズド化が進行し多量の電解質物質を
含む系における本発明の紙力増強剤がどのような効果を
呈するかを明らかにするために抄紙用水として各種の塩
(注1)を含む含塩水道水を調製してこれを使用し、CS
F 383mlの段ボール古紙を用いて応用例1と同様の方法
により紙を抄紙し、その測定を行った。結果を表4に示
す。同表より、塩が多く蓄積した抄紙系においても、本
発明の紙力増強剤が優れた紙力増強効果を示す事が明ら
かである。 注1)含塩水道水 水道水10中に以下の塩を含む。 Na2SO4 6.8g CaCl2 5.0g MgCl2 1.7g K2SO4 0.6g 電導度1900μ/cm,硬度630ppm 応用例3 流送未晒クラフトパルプを用いた抄紙系における本発
明の紙力増強剤がどのような効果を呈するかを明らかに
するためにCSF 532mlの流送未晒クラフトパルプの2.5%
水性分散液(スラリーpH10.5、電導度820μ/cm)に硫
酸バンドを0.3%、実施例および比較例で得られた各々
の共重合体をそれぞれ0.4%加えた。このパルプスラリ
ーを0.33%に希釈し、ノーブル・アンド・ウッド製の手
抄き装置にて抄紙し(抄紙時pH8.0)次いでドラムドラ
イヤーにて110℃,1.5分間乾燥させ、坪量75±2g/m2の手
抄き紙(I)および坪量150±2g/m2の手抄き紙(II)を
得た。 得られた手抄き紙は20℃、相対湿度65%の条件下で24
時間調湿した後、手抄き紙(I)については「裂断
長」、手抄き紙(II)については「比圧縮強さ」を測定
した。結果を表5に示す。同表によりリグニンソーダ等
を多量に含んでいる流送未晒クラフトパルプにおいても
本発明の紙力増強剤は優れた紙力増強効果を示すことが
明らかである。 応用例4 石膏ボード原紙における本発明の紙力増強剤がどのよ
うな効果を呈するかを明らかにするために、石膏ボード
原紙製造会社より入手したパルプ(注2)を用いてその
2.5%水性分散液にケン化ロジンサイズ剤(ディック・
ハーキュレス(株)製PFPP)を1.0%、硫酸バンドを2.5
%加え、次いで実施例および比較例で得られた各々の共
重合体をそれぞれ0.3%加えた。 このパルプスラリーを0.33%に希釈し、ノーブル・ア
ンド・ウッド製の手抄き装置にて抄紙し、(抄紙時pH5.
5)次いでドラムドライヤーにて110℃,1.5分間乾燥さ
せ、坪量160±2g/m2の手抄き紙を得た。得られた手抄き
紙は20℃、相対湿度65%の条件下で24時間調湿した後
「裂断長」、「比破裂強さ」を測定した。結果を表6に
示す。 同表より石膏ボード原紙においても本発明の紙力増強
剤は優れた紙力増強効果を示すことが明らかである。 (注2) パルプは新聞古紙と雑誌古紙(CSF 160ml)
が混合されておりこのパルプスラリーの性状分析値は次
の通りである。 pH 6.6 電導度 770 μ/cm 全硬度 430 ppm 全酸度 25 ppm 全アルカリ度 290 ppm 硫酸イオン 510 ppm 塩素イオン 27 ppm ナトリウムイオン 64 ppm カルシウムイオン 130 ppm カリウムイオン 22 ppm 応用例5 抄紙工程をクローズド化した実際の系における本発明
の紙力増強剤がどのような効果を呈するかを明らかにす
るために、クローズド化の進んだ都市近郊の板紙製造会
社より入手したパルプ(注3)を用いてその2.5%水性
分散液に硫酸バンド1.0%加え、次いで、実施例および
比較例で得られた各々の共重合体をそれぞれ0.4%加え
た。このパルプスラリーを0.33%に希釈し、ノーブル・
アンド・ウッド製の手抄き装置にて抄紙し(抄紙時pH4.
5)、次いでドラムドライヤーにて、110℃,1.5分間乾燥
させ坪量80±2g/m2の手抄き紙(I)および坪量160±2g
/m2の手抄き紙(II)を得た。得られた手抄き紙は20
℃、相対湿度65%の条件下で24時間調湿した後、手抄き
紙(I)については「比破裂強さ」、手抄き紙(II)に
ついては「比圧縮強さ」を測定した。結果を表7に示
す。 同表より製紙会社で使用されている電解質物質を多量
に含んでいるパルプを用いても、本発明の紙力増強剤が
優れた紙力増強効果を示すことは明らかである。 注3) パルプは段ボール古紙(CSF 416ml)であり、
このパルプスラリーの性状分析値は次の通りである。 pH 4.4 電導度 3340 μ/cm 全硬度 1250 ppm 全酸度 555 ppm 全アルカリ度0 ppm 硫酸イオン 440 ppm 塩素イオン 38 ppm ナトリウムイオン 42 ppm カルシウムイオン 68 ppm 上記表3〜7の表から本発明の実施例の紙力増強剤が
多量に電解質物質を含む系において優れた紙力増強効果
を示すことが明らかであり、(b)成分の代わりにアク
リル酸を用いた場合よりも優れることが分かる。 〔発明の効果〕 本発明の紙力増強剤は、上記(a)〜(c)を含有す
る単量体成分から得られる水溶性共重合体を有効成分と
しているので、多量の電解質物質が含まれている抄紙系
において優れた紙力増強効果を与えることができ、
(b)成分の代わりにα,β−不飽和モノカルボン酸を
用いて同様にして得られる水溶性共重合体を有効成分と
する場合よりも優れた紙力増強効果を発揮できる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−299599(JP,A) 特開 昭58−60095(JP,A) 特開 昭61−6397(JP,A) 特開 昭55−137298(JP,A) 特公 昭32−1353(JP,B1) 特公 平1−49839(JP,B2)
Claims (3)
- 【請求項1】(a) 下記一般式〔I〕で表される単量
体0.5〜10モル%、 (式中、R1はHまたはCH3、R2およびR3は各々炭素原子
数1〜2のアルキル基、nは2、3または4の整数、X
はアニオン性対イオンを表わす。) (b) α,β−不飽和ジカルボン酸およびその塩類か
らなる群の少なくとも1つの単量体0.2〜5モル%、 (c) アクリルアミドおよび/またはメタクリルアミ
ド85〜99.3モル% を含有する単量体成分から得られる水溶性共重合体を有
効成分とすることを特徴とする紙力増強剤。 - 【請求項2】(a)の一般式〔I〕で表される単量体が
下記化学式〔II〕で表されることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の紙力増強剤。 - 【請求項3】(b)のα,β−不飽和ジカルボン酸がイ
タコン酸であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
又は第2項に記載の紙力増強剤。
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1986
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