JP2605330B2

JP2605330B2 - 紙力増強方法

Info

Publication number: JP2605330B2
Application number: JP5859788A
Authority: JP
Inventors: 信幸松田; 則男近藤
Original assignee: 住友化学工業株式会社
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JPS6461596A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、パルプスラリーに薬剤を添加して紙力を増
強する方法に関する。より詳細には、パルプスラリーに
硫酸アルミニウムと両性の水溶性共重合体を添加して紙
力を増強する方法に関する。

〈従来の技術〉従来から製紙工業において、アクリルアミド系重合体
をパルプスラリーに添加することにより紙力を増強する
ことは、広く行われている。この場合、アクリルアミド
系重合体の定着剤として、硫酸アルミニウムが広く用い
られている。一方で近年、省エネルギー対策や環境対策
等を考慮して、硫酸アルミニウムを使用しない、いわゆ
る中性抄紙が行われるようになってきているが、この中
性抄紙は、安価なロジン系サイズ剤が使用できないこ
と、パルプへのフィラーの定着が悪いこと、フィラーと
して用いる炭酸カルシウムの添加量を増すと紙の強度が
低下することなど、性能面での短所や、ワイヤーの汚
れ、毛布汚れ、スライムの発生など、抄造面での問題が
あるため、硫酸アルミニウムを用いた抄紙も、今なお広
く行われている。

また、紙力増強用のアクリルアミド系重合体として、
一分子内にカチオン性の官能基とアニオン性の官能基を
同時に有する両性の水溶性共重合体（以下、両性共重合
体という）が知られている。両性共重合体は、高度の紙
力増強効果を発現し、また排水負荷を低減できるという
特徴を有することから、広く検討されている。そして、
例えば特開昭54−30913号公報、特開昭58−60095号公
報、特開昭58−91897号公報、特開昭60−94697号公報等
には、アクリルアミドと、アクリル酸のようなα，β−
不飽和カルボン酸と、ジアルキルアミノアルキルアクリ
レートのようなカチオン性モノマーとからなる両性共重
合体を用いて、紙力増強を図ることが記載されている。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、硫酸アルミニウムを用いた抄紙におい
て、上記のような従来の両性共重合体を用いて抄紙して
も、未だ紙力増強効果は不十分であり、より一層の効果
を示す薬剤の開発が望まれていた。

本発明者らは、かかる要望に応えるべく検討した結
果、（メタ）アクリルアミド系の両性共重合体であっ
て、ジアリルアミン誘導体モノマーを共重合体の必須成
分としたものを用いることにより、一層優れた紙力増強
効果が発現することを見出し、本発明を完成した。

〈課題を解決するための手段〉すなわち本発明は、（ａ）（メタ）アクリルアミド98〜60モル％、（ｂ） α，β−不飽和モノカルボン酸、α，β−不飽
和ジカルボン酸及びこれらの塩類からなる群より選ばれ
た１又は２以上の化合物１〜20モル％、並びに（ｃ）一般式（１）（式中、R₁及びR₂は水素又はメチル基を、HXは有機酸又
は無機酸を表す）で示されるジアリルアミン誘導体モノマー１〜20モル％を共重合して得られる共重合体を有効成分とする紙力増
強剤と硫酸アルミニウムとを、パルプスラリーに添加し
て抄紙することを特徴とする紙力増強方法を提供するも
のである。

共重合体を構成する成分（ａ）の（メタ）アクリルア
ミドとは、アクリルアミド又はメタクリルアミドをい
い、それぞれ単独で用いてもよいし、両者を併用しても
よい。工業的にはアクリルアミドが好ましく用いられ
る。

共重合体を構成する成分（ｂ）の化合物としては、例
えば、アクリル酸、メタクリル酸のような不飽和モノカ
ルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸のような
不飽和ジカルボン酸、これらのナトリウム塩やカリウム
塩のようなアルカリ金属塩類又はアンモニウム塩類等が
挙げられる。また、これらの混合物を用いることもでき
る。

共重合体を構成する成分（ｃ）の一般式（１）で示さ
れるジアリルアミン誘導体モノマーは、ジアリルアミン
及びビス（イソブテニル）アミンに代表される２級アミ
ンの無機又は有機酸塩である。また、これらの混合物を
用いることもできる。

本発明で用いる両性共重合体において、各構成モノマ
ー成分の割合は、成分（ａ）が98〜60モル％、好ましく
は96〜70モル％の範囲、成分（ｂ）が１〜20モル％、好
ましくは２〜15モル％の範囲、そして成分（ｃ）が１〜
20モル％、好ましくは２〜15モル％の範囲である。また
この共重合体には、上記した必須の構成モノマー成分
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の他に、これらと共重合可能
なモノマー、例えば、（メタ）アクリロニトリル、（メ
タ）アクリル酸メチル、ヒドロキシエチル（メタ）アク
リレート、スチレン、酢酸ビニルのようなノニオン性モ
ノマー、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、
ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、それ
らの４級化物のようなカチオン性モノマー、エチレング
リコールジ（メタ）アクリレート、メチレンビス（メ
タ）アクリルアミドのような二官能性モノマー等を、紙
力増強効果及び共重合体の水溶性を害しない程度に導入
することもできる。

本発明で用いる両性共重合体は、上記の各モノマー成
分を共重合することにより、得ることができる。この共
重合体の製造には、公知の方法が適用でき、重合形式は
限定されないが、水中又は水と水溶性の溶媒との混合溶
媒中で、重合開始剤の存在下に重合反応を行うのが好ま
しい。

重合開始剤としては通常のものが使用できる。例え
ば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムのような過硫
酸塩、2,2′−ジアミジノ−2,2′−アゾジプロパンジ塩
酸塩、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合
物、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパ
ーオキサイド、過酸化水素のような過酸化物等が挙げら
れる。また公知のレドックス系開始剤、例えば過硫酸カ
リウムと亜硫酸水素ナトリウム又は３級アミンとの組合
せ等も使用できる。

さらには必要に応じて、イソプロピルアルコールやア
リルアルコールのような公知慣用の連鎖移動剤を用いる
こともできる。

重合は、通常10〜100℃、好ましくは40〜90℃で、１
〜20時間行われる。この重合は、酸素存在下で行うこと
もできるが、窒素ガスのような不活性ガスの雰囲気中で
行うのが好ましい。

共重合体の製造にあたり、必須成分（ａ）、（ｂ）及
び（ｃ）、あるいは必要に応じて用いられるこれら必須
成分と共重合可能なモノマーは、全成分を一括して仕込
んでから重合を開始してもよく、あるいは、ある成分の
一部若しくは全部又はすべての成分の一部を仕込んで重
合を開始し、その後残りのモノマーを連続的に又は分割
して添加し、重合を継続してもよい。

このようにして得られる共重合体のなかでも、その15
重量％濃度の水溶液の25℃における粘度が10〜1000ポイ
ズのもの、特に20〜200ポイズのものが好ましい。共重
合体水溶液の粘度は、紙力増強剤としての特性に影響
し、粘度があまり低いと、その紙力増強効果が低下し、
また粘度があまり高いと、紙の地合をくずす傾向にある
ので、10〜1000ポイズの粘度範囲を外れるものはあまり
好ましくない。

本発明で用いる硫酸アルミニウムは、製紙業界で俗に
alumといわれているものであって、Al₂（SO₄）_３で表さ
れるが、通常は結晶水を16〜18分子有している。

本発明の方法は、従来公知の硫酸アルミニウムを使用
した抄紙方法に準じて行うことができる。すなわち、パ
ルプの水性分散液に、パルプの乾燥重合を基準として、
本発明に従う紙力増強剤を0.05〜３重量％添加し、硫酸
アルミニウムの存在下に抄紙する。ここでのパルプは、
紙の製造に通常用いられるものであることができ、各種
のパルスに対して、本発明の方法は優れた結果を与え
る。また、紙力増強剤と硫酸アルミニウムは、いずれを
先に添加してもよく、もちろん同時に添加してもよい。
硫酸アルミニウムの添加量は、パルプの乾燥重量を基準
として、通常0.05〜５重量％であり、好ましくは0.1〜
４重量％、より好ましくは0.2〜1.5重量％である。また
この際、通常の内添サイズ剤あるいは、クレー、タル
ク、酸化チタンのようなフィラーを添加することもでき
る。

〈実施例〉以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。例
中にある％は、特にことわりのないかぎり重量％を表
す。

合成例１撹拌機、温度計、還流冷却器及び窒素ガス導入管を備
えた四つ口フラスコに、成分（ｃ）として、ジアリルア
ミン2.9gを36％塩酸水溶液3.0g及びイオン交換水178.2g
とともに仕込み、28％水酸化ナトリウム水溶液にてpHを
4.5に調節し、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去
した。

次いで内温を70℃に上げ、重合開始剤として過硫酸ア
ンモニウム0.45gを投入した後、成分（ａ）の50％アク
リルアミド水溶液61.8gと成分（ｂ）の80％アクリル酸
水溶液3.2gの混合物を、内温を70℃に保ったまま、２時
間かけて滴下した。滴下終了後、内温70℃で４時間保温
した。

冷却後、pH2.7、濃度15％で、25℃における粘度61ポ
イズの両性共重合体水溶液を得た。この両性共重合体を
重合体Ａとし、その性状値を第１表に示す。

合成例２〜７構成モノマー成分（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の種類並
びにその組成を第１表に示すようにした以外は、合成例
１と同様の操作を繰り返した。各合成例で得られた両性
共重合体をそれぞれ重合体Ｂ〜Ｇとし、それぞれの性状
値を第１表に示す。

比較合成例１撹拌機、温度計、還流冷却器及び窒素ガス導入管を備
えた四つ口フラスコに、成分（ａ）として50％アクリル
アミド水溶液61.1g、成分（ｂ）として80％アクリル酸
水溶液3.6g、成分（ｃ）としてジメチルアミノエチルメ
タクリレート4.7g、及びイオン交換水184.5gを仕込み、
20N硫酸水溶液にてpHを4.5に調節し、窒素ガスを通じて
反応系内の酸素を除去した。

次いで撹拌しつつ昇温し、内温が55℃になったところ
で、重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.10g及び亜
硫酸水素ナトリウム0.04gを投入した。その後60分かけ
て内温を90℃まで上げ、90℃で４時間保温した。

冷却後、pH4.0、濃度15％で、25℃における粘度56ポ
イズの共重合体水溶液を得た。この共重合体を重合体ａ
とし、その性状値を第１表に示す。

比較合成例２〜６構成モノマー成分（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の種類並
びにその組成を第１表に示すようにした以外は、比較合
成例１と同様の操作を繰り返した。各比較合成例で得ら
れた共重合体をそれぞれ重合体ｂ〜ｆとし、それぞれの
性状値を第１表に示す。

なお、第１表中のモノマーの略号は次のとおりであ
る。

成分（ａ）の欄： AM……アクリルアミド MAM……メタクリルアミド成分（ｂ）の欄： AA……アクリル酸 MAA……メタクリル酸 IA……イタコン酸 MA……マレイン酸成分（ｃ）の欄： DAA……ジアリルアミン DMM……ジメチルアミノエチルメタクリレートＱ−DM……メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモ
ニウムクロライド DP……ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド実施例１〜７及び比較例１〜６カナディアン・スタンダード・フリーネス400mlのパ
イプ（段ボール故紙）の３％濃度スラリーに、硫酸アル
ミニウムを0.5％（対パルプ乾燥重量基準、以下同様）
添加混合し、次いで合成例１〜７及び比較合成例１〜６
で得られた重合体Ａ〜Ｇ及びａ〜ｆのいずれかを、それ
ぞれ固形分換算で0.8％添加混合した。１分間撹拌した
後、パルプスラリー濃度を１％に希釈し、TAPPI標準型
手抜き装置で抄紙し、脱水プレス後110℃で４分間乾燥
して、米坪量125±2g/m²の手抜き紙を作成した。

各試料につき、JIS P−8112に従って比破裂強さを、
またJIS P−8126に従って比圧縮強さを測定した。それ
らの結果を第２表に示す。

実施例８〜10及び比較例７〜９実施例１又は比較例１と同様の手法によるが、硫酸ア
ルミニウム添加量を0.3％、0.5％及び1.0％に変更し、
重合体Ａ又は重合体ａをそれぞれ固形分換算で0.8％添
加して抄紙し、同様の測定を行った。結果を第３表に示
す。

〈発明の効果〉第２表及び第３表からも明らかなように、本発明の方
法は、紙に対して優れた紙力増強効果を与える。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）（メタ）アクリルアミド98〜60モ
ル％、（ｂ） α，β−不飽和モノカルボン酸、α，β−不飽
和ジカルボン酸及びこれらの塩類からなる群より選ばれ
た１又は２以上の化合物１〜20モル％、並びに（ｃ）一般式（１）（式中、R₁及びR₂は水素又はメチル基を、HXは有機酸又
は無機酸を表す）で示されるジアリルアミン誘導体モノマー１〜20モル％を共重合して得られる共重合体を有効成分とする紙力増
強剤と硫酸アルミニウムとを、パルプスラリーに添加し
て抄紙することを特徴とする紙力増強方法。