JP2580654B2 - 製紙用サイズ剤 - Google Patents

製紙用サイズ剤

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は製紙用サイズ剤、特にサイズ効果を短時間の
うちに発現させうる製紙用サイズ剤に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
製紙用サイズ剤としては、従来より、ロジン系などの
種々のものが用いられているが、最近では中和サイズ剤
として知られる脂肪酸を原料としたケテン二量体が特に
賞用されている。
このケテン二量体は、脂肪酸を酸クロリド化し三級アミ
ンを加えて脱塩酸反応を行わせることにより得られる、
分子内に2−オキセタノン構造の四員環を含む特異な分
子構造を有するものである。サイズ処理に際しては、こ
のケテン二量体を予め適宜の分散剤を用いて水に乳化分
散させた乳化液とし、これを製紙用のパルプ液に添加す
ることによりパルプ繊維に均一に定着させるようにして
いる。
上記の乳化液に関し、たとえば特開昭57−101095号公
報、特開昭57−112497号公報、特開昭57−139596号公
報、特開昭60−88196号公報、特開昭60−99097号公報、
特開昭60−104599号公報などには、ケテン二量体の原料
である脂肪酸の種類や分散剤の種類を選択することによ
り、乳化液の分散安定性やサイズ効果の向上を図ること
などが開示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕 しかるに、この種のケテン二量体を用いた製紙用サイ
ズ剤は、サイズ処理の効果が速やかに発現されない、つ
まりサイズ効果の立ち上がりが悪いという欠点がある。
このため、製紙後数日間保存したうえでなければ出荷で
きない、塗工紙の場合抄紙後の塗工を連続的に行いにく
いなど、生産性や品質管理上などの多くの問題を招いて
いる。このことから、前記の各公報に開示のサイズ剤に
おいても、かかる問題を克服することを技術的課題のひ
とつとしているのである。
本発明は、このような事情に鑑み、分子的に2−オキ
セタノン構造の四員環を有する化合物として上記従来の
ケテン二量体とは異なるものを用いることにより、上記
の如き問題点のない、サイズ効果の立ち上がりの良好な
製紙用サイズ剤を得ることを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、分子内に2−オキセタノン構造の四員環を有
する化合物として、脂肪族ジカルボン酸を原料として製
造されたケテン多量体を用いることにより、サイズ効果
の立ち上がりの良好な製紙用サイズ剤が得られるもので
あることを知り、本発明を完成するに至つた。
すなわち、本発明は、脂肪族ジカルボン酸を原料とし
て製造されたケテン多量体と分散剤を有効成分として含
有することを特徴とする製紙用サイズ剤に係るものであ
る。
〔発明の構成・作用〕
本発明において原料として用いられる脂肪族ジカルボ
ン酸としては、コハク酸、ダルタル酸、アジピン酸、ピ
メリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸など
の脂肪族飽和ジカルボン酸のほか、ジグリコール酸の如
き炭素鎖中にエーテル結合を有する脂肪族ジカルボン酸
などがある。
本発明のケテン多量体は、上記の脂肪族ジカルボン酸
を原料として用いる以外、従来公知の方法に準じて合成
できる。たとえば上記の脂肪族ジカルボン酸の一種また
は二種以上を三塩化リンやホスゲンなどを用いて酸クロ
リドにしたのち、トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、トリプロピルアミンなどの三級アミンを用いて脱塩
酸反応を行うことにより、本発明のケテン多量体を得る
ことができる。
得られるケテン多量体は、原料である脂肪族ジカルボ
ン酸が1分子内に2子のカルボキシル基を含んでいるた
め、従来の脂肪酸を原料として製造されるケテン二量体
とは異なつて、2−オキセタノン構造の四員環を1分子
内に1個または2個含むケテン二量体を主体とし、さら
に上記四員環を2個またはそれ以上含むケテン三量体な
どの各種多量体を含む構成となっており、これが本発明
の目的とするサイズ効果の立ち上がりの改良に好結果を
もたらしているものと思われる。
このようなケテン多量体の合成に際し、原料成分とし
て脂肪族ジカルボン酸とともに炭素数が4〜30の脂肪酸
を併用し、両者の混合物を酸クロリド化したのち、三級
アミンにより脱塩酸反応を行うようにしてもよい。この
場合、脂肪族ジカルボン酸と上記脂肪酸との混合比率
は、両者の合計量中脂肪族ジカルボン酸が1重量%以
上、好ましくは10重量%以上となるようにするのがよ
い。脂肪族ジカルボン酸が少なくなりすぎると本発明の
効果が損なわれるため、好ましくない。
また、脂肪族ジカルボン酸のケテン多量体と上記同様
の脂肪酸のケテン二量体とを別々に合成したのち、両者
を混合して用いてもよい。この場合の混合比率は両者の
合計量中脂肪族ジカルボン酸のケテン多量体が1重量%
以上、好ましくは10重量%以上となるようにするのがよ
い。脂肪族ジカルボン酸のケテン多量体が少なくなりす
ぎると上記同様の問題を生じるため、やはり好ましくな
い。
本発明においては、上記のケテン多量体とともに、こ
のケテン多量体を水に乳化分散させるための分散剤が用
いられる。この分散剤としては、ケテン多量体と反応し
たり、サイズ効果に悪影響を与えないものならなんでも
よいが、通常はパルプ繊維への吸着性を考慮して、カチ
オン性の分散剤を用いるのが好ましい。
このカチオン性の分散剤としては、前記従来のケテン
二量体に対し好適なものとして知られる各種の分散剤を
いずれも使用でき、その代表的な例として、つぎのイ〜
ホの分散剤を挙げることができる。
イ)コーンや馬鈴薯を原料とした澱粉を2−ジエチルア
ミノエチルクロリドや2・3−エポキシプロピルトリメ
チルアンモニウムクロリドなどを用いて三級化または四
級化したカチオン澱粉。
ロ)水溶性長鎖アミノポリアミドとエピハロヒドリンと
の反応生成物。
ハ)ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートの
ホモポリマーまたはこれとアクリルアミドとのコポリマ
ーのアルキルハライドによる四級化物。
ニ)塩化ジメチルアリルアンモニウムのホモポリマーま
たはこれとスチレンとのコポリマーや、これらのエピハ
ロヒドリン変性物。
ホ)ジエチレントリアミンの如き1分子内に2個以上の
一級アミノ基と1個以上の二級または三級アミノ基とを
有するポリアミンと、ジシアンジアミドまたはシアナミ
ドを縮合させたのち、これにエピハロヒドリンを反応さ
せた反応生成物。
これらの分散剤の使用量は、ケテン多量体との合計量
中通常1〜50重量%、好ましくは5〜30重量%とするの
がよい。この使用量が少なくなりすぎると充分な分散効
果が得られず、またあまりに多くなりすぎてもサイズ効
果を損なうおそれがあり、いずれも好ましくない。
本発明の製紙用サイズ剤は、上記のケテン多量体と分
散剤とを必須成分とし、通常は前記従来のケテン二量体
の場合と同様に、ケテン多量体を分散剤によつて予め水
に乳化分散させた乳化液として使用に供される。この乳
化液には、必要に応じて分散助剤として種々の界面活性
剤や高分子系分散剤などを添加してもよい。このような
乳化液の有効成分(上記の全構成成分)の濃度は通常10
〜40重量%程度である。
本発明の製紙用サイズ剤を用いてサイズ処理するに
は、たとえばパルプ繊維を含む製紙用のパルプ液に前記
乳化液からなるサイズ剤を添加したうえで、常法により
抄紙すればよい。このときのサイズ剤の使用量は、パル
プに対して前記有効成分が通常005〜0.5重量%となるよ
うな割合とすればよい。
なお、サイズ処理に際し、上記サイズ剤のパルス繊維
への定着性を良くするために、パルプ液中に従来用いら
れているのと同様の定着剤、たとえばカチオン澱粉、カ
チオン化セルロース、ポリアミド−エピハロヒドリン系
ポリマー、ポリエチレンイミン、ポリビニルピリジンま
たはその四級化物、ポリジメチルアミノエチルメタクリ
レートまたはその四級化物、あるいはこれらカチオン性
モノマーとアクリルアミドとの共重合物などを添加でき
ることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の製紙用サイズ剤は、脂肪族ジ
カルボン酸を原料として製造されたケテン多量体を有効
成分のひとつとして用いていることにより、サイズ効果
の立ち上がりが良好で、サイズ処理後短時間のうちに実
用的なサイズ効果を発現させることができるから、前記
従来の如き生産性や品質管理上などの問題を回避するこ
とができる。
〔実施例〕
つぎに、本発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。なお、以下において%とあるは重量%を意味す
る。
実施例1〜7 第1表に示す7種のケテン多量体と分散剤A〜Dとを
所定重量比で組み合わせ、これらを両者の合計濃度が20
重量%(サイズ処理時の使用濃度)となるように水に添
加し乳化分散させて、本発明の7種の製紙用サイズ剤を
調製した。
なお、第1表に示すケテン多量体のうち、実施例1の
アゼライン酸のケテン多量体は下記の方法で合成した。
また、実施例2,4,6,7の各ケテン多量体は原料成分の種
類を変えた以外は上記と同様にして合成した。実施例3,
5では上記同様にして合成したケテン多量体と脂肪酸の
ケテン二量体との混合物を使用した。また、第1表に示
す分散剤A〜Dは下記の市販品または合成品を使用し
た。
<アゼライン酸のケテン多量体> 1の四つ口フラスコに、アゼライン酸564gを入れ、
温度を50〜60℃に調整しながら三塩化リンを343.5g(ア
ゼライン酸のカルボキシル基1個に対して塩素が1.25倍
当量)滴下し、そのまま撹拌して1時間熟成した。その
後、撹拌を止め、加温も止めて、3時間静置したのち、
上層のアゼライン酸クロリド68gを得た。
つぎに、5のの四つ口フラスコに、上記のアゼライ
ン酸クロリド563gとトルエン1,000gを入れ、冷却しつつ
20〜25℃でトリエチルアミン556g(アゼライン酸クロリ
ドに対して2.2倍当量)とトルエン500gとの混合物を2.5
時間かけて滴下したのち、35℃に昇温してさらに2.5時
間熟成した。
つぎに、50℃に昇温して塩化水素19gを含む50℃の希
塩酸水溶液1,500gを加え、10分間撹拌後1時間静置し、
下層のトリエチルアミン塩酸塩水溶液を分離した。上層
のトルエン溶液からトルエンを留去してアゼライン酸の
ケテン多量体360gを得た。
<分散剤A> カチオン澱粉;王子ナシヨナル(株)製の商品名CATO15 <分散剤B> ジエチレントリアミン1モルとジシアンジアミド1モル
との縮合物にエピクロルヒドリンを1.2モル反応させた
反応物 <分散剤C> アクリルアミドとメタクリル酸2−ジエチルアミノエチ
ルとの重量比7:3のコポリマー <分散剤D> カチオン澱粉(分散剤Aのものと同じ)とリグニンスル
ホン酸との重量比10:1の混合物 比較例1〜3 第1表に示す3種のケテン二量体と分散剤C,Dとを所
定重量比で組み合わせ使用した以外は、実施例1〜7と
同様にして3種の製紙用サイズ剤を調製した。
以上の実施例1〜7および比較例1〜3の各製紙用サ
イズ剤を用いて、以下の方法でサイズ効果試験を行つ
た。その結果は、後記の第2表に示されるとおりであつ
た。
<サイズ効果試験> 供紙パルプとしてLBKP(カナデイアン・スタンダード
・フリーネス380ml)を用い、また定着剤としてカチオ
ン澱粉(市販品)をパルプに対し0.2%使用し、各サイ
ズ剤の添加量(有効成分)をパルプに対し0.1%とし
て、以下の条件で抄造した。得られた抄紙につき、ステ
キヒト法(JIS P−8122)により、抄紙直後と1日後の
サイズ度(秒)を調べた。
抄造:タツピー丸型手抄き機 プレス:3.5kgw/cm2×5分間 乾燥:回転式ドライヤー、100℃×90秒間 秤量:60g/m2 上記の第2表から、比較例1〜3の製紙用サイズ剤
は、サイズ効果の立ち上がりが悪く、最終的なサイズ度
も低いが、実施例1〜7の本発明の製紙用サイズ剤は、
サイズ効果の立ち上がりが良好で、最終的なサイズ度も
上記比較例のものに比してはるかにすぐれていることが
判る。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】脂肪族ジカルボン酸を原料として製造され
    たケテン多量体と分散剤を有効成分として含有すること
    を特徴とする製紙用サイズ剤。
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