JP2679978B2 - ロジン系エマルジヨンサイズ剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規で有用なロジン系エマルジョンサイズ剤
に関するものである。 〔従来技術とその問題点〕 近年、製紙業界では中性系での抄紙を指向する動きが
強まっており、硫酸バン土の使用量を減少させることに
より、抄紙系のpHをより中性へと近づけた系が増加し始
めている。また古紙の回収率の増大、或いは抄紙用水の
クローズドシステム化の進行により、水の硬度が著しく
高くなる場合（古紙中に填料としてCaCO₃が含まれてい
る場合等）、或いは抄紙温度が上昇する場合も多くなっ
ている。従来のロジン系エマルジョンサイズ剤は主とし
てアニオン性界面活性剤を用いて分散安定化したもので
あり、上記のような系では、そのサイズ効果は著しく低
下する。この場合、所定のサイズ度を得るためには、サ
イズ剤の使用量を増加させる以外に方策はない。そのた
め、過剰のサイズ剤が使用され、コストが上昇するばか
りではなく、さらに抄紙系における発泡、ピッチの生成
等の操業上の不都合が生じ、また紙質にも重大な悪影響
を及ぼすことになる。 カチオン性のロジン系エマルジョンサイズ剤に関する
技術は、米国特許3,966,654（特公昭58−34509）、特開
昭53−12951に開示されているが、エマルジョンの保存
安定性、機械的安定性及びサイズ効果の点で満足のいく
ものではない。 〔問題解決の手段〕 本発明の目的は従来のロジン系エマルジョンサイズ剤
が有する上記のような欠点を克服し、且つそれ自体エマ
ルジョンとして極めて安定な新規で有用なロジン系エマ
ルジョンサイズ剤を提供することにある。本願発明者等
はこの目的を達成すべく、鋭意研究を行った結果、（メ
タ）アクリル酸アルキルアミノアルキルエステル、また
は（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキルアミドと
（メタ）アクリル酸アルキルエステルおよび／またはス
チレン化合物の共重合体の部分または完全四級化物（以
下カチオン性（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキ
ルエステルまたはアミド誘導体系共重合体と略記する。
「（メタ）アクリル」の語は「アクリルおよび／または
メタクリル」を意味する。 「スチレン化合物」なる語はスチレンおよびその誘導体
を意味する。）を分散安定剤として含んで成るロジン系
エマルジョンサイズ剤がエマルジョンの安定性に極めて
優れており、且つ酸性から中性付近までのいかなるpHの
抄紙系に添加した場合にも優れたサイズ効果を示し、特
に従来のロジン系エマルジョンサイズ剤がサイズ効果を
発揮し難い系、すなわち硫酸バン土の添加率が低く、pH
が中性に近く、水の硬度が高く、抄紙温度が高いといっ
たような系において優れたサイズ効果を発現し得ること
を見出した。 〔発明の構成〕 かくして本発明により、良好なサイズ効果の面ならび
にエマルジョンとしての良好な安定性の面及び経済性の
面から規定された量である20〜50重量％の強化ロジン
と、良好な乳化分散性の面、保存安定性ないしは機械的
安定性の面、並びに良好なサイズ効果の面から規定され
た量である１〜30重量％のカチオン性（メタ）アクリル
酸アルキルアミノアルキルエステルまたはアミド誘導体
系共重合体と残部水から成るロジン系エマルジョンサイ
ズ剤が提供される。 このような構成より成る本発明のサイズ剤は特公昭54
−36242号明細書、特開昭52−77206号明細書及び特公昭
53−32380号明細書などに記載されたような方法を用い
て製造される。 例えば、本発明サイズ剤は、水に不溶な有機溶媒に強
化ロジンを溶解し、さらにカチオン性（メタ）アクリル
酸アルキルアミノアルキルエステルまたはアミド誘導体
系共重合体及び水を添加し、撹拌混合し、次いでこの混
合液をホモジナイザーで約70〜600kg/cm²程度の圧力下
で少なくもと一回処理して安定なエマルジョンを調製
し、その後エマルジョン中の有機溶媒を減圧下で留去す
ることによって製造することができる。この際他の後述
のようなカチオン性または非イオン性の界面活性剤を併
用することも可能である。 本発明サイズ剤は、また転相乳化法によって、すなわ
ち溶融強化ロジンに、これが安定な油中水型エマルジョ
ンを形成するに足る量のカチオン性（メタ）アクリル酸
アルキルアミノアルキルエステルまたはアミド誘導体系
共重合体水溶液を混合した後、得られたエマルジョンに
水を添加して転相させる方法によって製造することがで
きる。この際、カチオン性（メタ）アクリル酸アルキル
アミノアルキルエステルまたはアミド誘導体系共重合体
と共に後述のようなカチオン性または非イオン性の少量
の界面活性剤を併用することも可能である。 本発明のサイズ剤は、さらに強化ロジン、カチオン性
（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキルエステルま
たはアミド誘導体系共重合体及び水を、高温加圧下に混
合し、該混合物を高圧下にホモジナイザーで処理して均
質化した後、急冷することによって製造することができ
る。この際、他の後述のようなカチオン性または非イオ
ン性の界面活性剤を併用することも可能である。 本発明のサイズ剤を構成する強化ロジンとは、良好な
サイズ効果及び乳化性を得るために 含有酸性化合物をロジンに対して１〜20重量％、さらに
好ましくは３〜15重量％付加反応させた生成物である。
この強化ロジンの製造に用いられるロジンとして代表的
なものは、ガムロジン、トール油ロジンまたはウッドロ
ジンなどであり、これらは単独で、或いは２種以上の混
合物として用いられる。そしてかかるロジンは水素化さ
れたものでも、或いは重合化されたものでも、さらには
ホルムアルデヒド等で変性されたものであってもよい。
また酸性化合物の代表的な例としては、フマル酸、マレ
イン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン
酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、アクリル酸また
はメタアクリル酸などが挙げられる。 なお、強化ロジンを水素化し、或いはホルムアルデヒ
ドで変性したものも、本発明で使用することができる。
また強化ロジンと共に非強化ロジンを併用することもで
きる。 本発明のサイズ剤を構成する前記カチオン性（メタ）
アクリル酸アルキルアミノアルキルエステルまたはアミ
ド誘導体系共重合体は良好な乳化分散性及び保存安定性
もしくは機械的安定性の面から数平均分子量1,000〜50
0,000、好ましくは1,000〜100,000、より好ましくは1,0
00〜50,000であり、部分的または完全に四級化されてお
り、そのイオン性はカチオン性である。 該カチオン（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキ
ルエステルまたはアミド誘導体系共重合体の構成成分の
一つである（メタ）アクリル酸アルキルエステル系単量
体としては、一般式 （但し、式中のR¹はＨまたはCH₃を、R²はCnH_2n+1（ｎ＝
１〜18）、例えばCH₃、C₂H₅、C₃H₇、C₄H₉、C₈H₁₇、C₁₂H
₂₅、C₁₈H₃₇を各々表わす。）で示される少なくとも一つ
の単量体が挙げられ、スチレン化合物としては一般式 （但し、式中のR³はＨまたはCH₃を、R⁴はＨ、低級アル
キル、例えばCH₃、CH（CH₃）_２またはＣ（CH₃）_３を各
々表わす。）で示される少なくとも一つの単量体が挙げ
られる。また四級化することによってカチオン性が付与
される（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキルエス
テルまたはアミド誘導体系単量体としては、一般式 （但し、式中のR⁵はＨまたはCH₃を、R⁶は低級アルキル
アミノ低級アルコキシ、または低級アルキルアミノ低級
アルキルアミノ基、例えば Ｏ（CH₂）nN（CH₃）_２、Ｏ（CH₂）nN（C₂H₅）_２、NH（C
H₂）nN（CH₃）_２またはNH（CH₂）nN（C₂H₅）_２（ｎ＝１
〜６の整数）を各々表わす。）で示される少なくとも一
つの単量体が挙げられる。 また、所望により、一般式 （但し、式中のR⁷はＨまたはCH₃を、R⁸はCN、OCOCH₃、O
COC₂H₅、OCOC₃H₇、OCOC₄H₉、CONH₂、CONHCH₃、CON（C
H₃）_２またはCOOCH₂CH₂OHを表わす）で示される第４の
単量体も該カチオン性（メタ）アクリル酸アルキルアミ
ノアルキルエステルまたはアミド誘導体系共重合体の構
成成分として使用できる。 本発明のサイズ剤の成分（２）の共重合体において
（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキルエステルま
たはアミド成分は共重合体全体に対して20〜80重量％、
好ましくは25〜75重量％、最も好ましくは30〜70重量％
含まれる。本発明のサイズ剤の共重合体のうちで、この
成分は本発明のサイズ剤の中心成分であり、したがって
中心的機能を果すものであって、四級化することによっ
て共重合体にロジン系物質に対する乳化分散機能を付与
し、さらに生成したエマルジョンの保存安定性および機
械的安定性の向上にも大きく貢献する。この成分の共重
合体中に占める割合は、これらの機能ならびに性能に重
大な影響を与え、前述の範囲外では乳化分散剤としては
使用できない。また四級化されたこれら成分はエマルジ
ョンにカチオン性を付与するが、このカチオン性付与に
より従来のアニオン性ロジン系エマルジョンサイズ剤の
サイズ効果が大巾に低下してしまう諸条件、例えば硫酸
バン土の添加率が低い抄紙系、すなわちpHが中性に近い
抄紙系）高硬度抄紙系高温抄紙系においても本発明にも
とづいて製造されたカチオン性ロジン系エマルジョンサ
イズ剤は十分にサイズ効果を発現し得る。 共重合体中の（メタ）アクリル酸アルキルエステルと
スチレン化合物成分は、使用される場合にはこれらの成
分の合計が20〜80重量％、好ましくは25〜75重量％、最
も好ましくは30〜70重量％の範囲内で使用される。各々
の成分の割合は任意に設定できる。どちらか一方の成分
のみでも良い。これらの成分はカチオン性（メタ）アク
リル酸アルキルアミノアルキルエステルまたはアミド誘
導体系共重合体をロジン系物質に対する乳化分散剤とし
て機能させ得るための、該共重合体中における疎新性部
分を形成するものであり、20重量％よりも少ない使用量
では、該共重合体は新水性が強くなり過ぎ、乳化分散剤
としての機能を果たすことは出来ない。（メタ）アクリ
ル酸アルキルエステル成分とスチレン化合物成分の使用
割合は、カチオン性（メタ）アクリル酸アルキルアミノ
アルキルエステルまたはアミド誘導体系共重合体全体に
占める疎水性部分の疎水性の大小を考慮して任意に設定
することができる。どちらかの成分を単独で使用しても
乳化分散剤として十分に機能するカチオン性（メタ）ア
クリル酸アルキルアミノアルキルエステルまたはアミド
誘導体系重合体を得られることはもちろんである。 またカチオン性（メタ）アクリル酸アルキルアミノア
ルキルエステルまたはアミド誘導体系共重合体中に占め
るこれら疎水性部分の割合は生成したエマルジョンの保
存安定性、機械的安定性にも重大な影響を与え、これら
の面からも（メタ）アクリル酸アルキルエステル及び／
またはスチレン化合物の使用範囲は前述のように規定さ
れなくてはならない。さらにこれら疎水性部分の存在は
サイズ効果の向上にも寄与していると考えられる。 共重合体の第４のビニル化合物成分はカチオン性（メ
タ）アクリル酸アルキルアミノアルキルエステルまたは
アミド誘導体系共重合体の乳化分散性を改良するもので
あって、使用される場合は四級化反応前の共重合体の全
重量の５〜20重量％、好ましくは５〜15重量％、最も好
ましくは５〜10重量％含まれる。この成分はカチオン性
（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキルエステルま
たはアミド誘導体共重合体の疎水性−親水性バランスに
対して微妙な影響を与え、その乳化分散性を改良するも
のであって、そのためには少くとも５重量％必要である
が、逆に20重量％を越えると、該共重合体の乳化分散機
能は低下する。 共合重体の分子量は、先に言及したように1,000ない
し500,000である。この分子量が低すぎても、高すぎて
も、四級化して得られるカチオン性（メタ）アクリル酸
アルキルアミノアルキルエステルまたはアミド誘導体系
共重合体の乳化分散能力は極めて低い。この分子量は好
ましくは1,000〜100,000、最も好ましくは1,000〜50,00
0である。 本発明のサイズ剤の構成成分である前記のカチオン性
（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキルエステルま
たはアミド誘導体系共重合体は上記種々の単量体を共重
合させて得られる共重合体とエピハロヒドリン、ハロゲ
ン化アルキル、ジアルキル硫酸、ラクトンなどの四級化
試薬により四級化することによって製造することができ
る。共重合に際して（メタ）アクリル酸アルキルアミノ
アルキルエステルまたはアルキルアミノアルキルアミド
の代わりにその一部または全部を予め四級化した単量体
を用いることもできる。共重合体四級化率はカチオン性
（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキルエステルま
たはアミド誘導体系共重合体の乳化分散能力、ロジン系
エマルジョンサイズ剤に要求される保存安定性、サイズ
効果及び使用する抄紙系のpH、硬度、温度などを考慮し
ながら、以下の範囲で任意に設定することができる。四
級化率の範囲は50〜100％で、好まくは60〜100％、最も
好ましくは70〜100％である。また硫酸バン土の添加率
の低い抄紙系すなわちpHが中性に近い抄紙系）、高硬度
の抄紙系、高温の抄紙系で優れたサイズ効果を示すため
には四級化率が高い方が良い。 共重合反応はトルエン、イソプロピルアルコールなど
を溶媒とする溶液重合によって行われる。その際カチオ
ン性（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキルエステ
ルまたはアミド誘導体系共重合体の分子量を調節する目
的で四塩化炭素、四臭化炭素、クメン、チオグリコール
酸エステル類及びメルカプタン類などから反応条件に応
じて選ばれる少なくとも１つの連鎖移動剤を単量体混合
物に対し、５モル％までの量で使用することができる。
重合開始剤としてはベンゾイルペルオキシドのような過
酸化物、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合
物といった油溶性開始剤を単量体混合物に対し0.1〜３
モル％使用する。共重合反応は単量体、連鎖移動剤、重
合開始剤及び溶媒より成る油性混合物（但し、該混合物
中の単量体の濃度は好ましくは20〜80重量％である）
を、60〜150℃に加熱することによって進行し、このよ
うにして所望の（メタ）アクリル酸アルキルアミノアル
キルエステルまたはアミド系共重合体を得ることができ
る。 得られた（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキル
エステルまたはアミド系共重合体を四級化するには、該
共重合体重合溶液中に（メタ）アクリル酸アルキルアミ
ノアルキルエステルまたはアルキルアミノアルキルアミ
ドとほぼ等モル量の塩酸、酢酸などの酸及び適当量の水
を加えることにより水中油型エマルジョンを生じさせた
後、脱溶剤を行い、その後に（メタ）アクリル酸アルキ
ルアミノアルキルエステルまたはアルキルアミノアルキ
ルアミドの0.5〜２モル当量のエピハロヒドリン、ハロ
ゲン化アルキル等の四級化試薬を各試薬に応じた温度で
反応させる。 本発明サイズ剤は基本的にハ前記したように強化ロジ
ン20〜50重量％、カチオン性（メタ）アクリル酸アルキ
ルアミノアルキルエステルまたはアミド誘導体共重合体
１〜30重量％及び水から成るものであるが、強化ロジン
とカチオン性（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキ
ルエステルまたはアミド誘導体系共重合体の使用割合
は、生成したエマルジョンが長期間に亘って安定であ
り、また抄紙系に添加する時または抄紙系において加わ
る剪断力等に対してモ安定であり、しかもサイズ剤とし
ての効果を十分に発揮する範囲になくてはならない。エ
マルジョンとしての安定性を満足させるには固型分が55
重量％以下、好ましくは50重量％以下であり、また固型
分に対するカチオン性（メタ）アクリル酸アルキルアミ
ノアルキルエステルまたはアミド誘導体系共重合体の使
用量が２％以上、好ましくは３％以上であり、剪断力等
に対する安定性を考慮したより好ましい使用割合は５％
以上である。また経済的な面からは固型分は高い方が好
ましく、20重量％以上が好ましく、さらには30重量％以
上が好ましい。さらにサイズ剤としての機能を満足する
には、強化ロジンの含有量が固型分に対して50重量％以
上、より好ましくは70重量％以上である。 本発明のサイズ剤は必要に応じてカチオン性または非
イオン性の界面活性剤を含んでいてもよい。 このような界面活性剤の例として、カチオン性のもの
としてはテトラアルキルアンモニウムクロリド、トリア
ルキルベンジルアンモニウムクロリド、アルキルアミン
酢酸塩、アルキルアミン塩酸塩、オキシエチレンアルキ
ルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げ
られる。非イオン性のものとしては、ポリオキシエチレ
ンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェ
ニルエーテル、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエ
ーテル、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレングリ
コールグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エ
ステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリ
オキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、蔗糖脂肪酸
エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル、プロ
ピレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸ジエタノール
アミド等が挙げられる。 本発明のサイズ剤はこれらの界面活性剤のほか、さら
に必要に応じて公知慣用の種々の添加剤、例えばカチオ
ン性またはアニオン性ポリアクリルアミド、ポリアルキ
レンポリアミドエピクロルヒドリン樹脂、カチオン化澱
粉、カルボキシメチルセルロース等を含んでいてもよ
い。 かくして得られる本発明サイズ剤は、任意成分である
前記界面活性剤を含んでいない場合においても優れたエ
マルジョンとしての安定性を示す。このことから本発明
のサイズ剤の主成分の１つである前記カチオン性（メ
タ）アクリル酸アルキルアミノアルキルエステルまたは
アミド誘導体系共重合体がエマルジョン安定化効果に大
きな役割を果しているものであることが知れる。 〔発明の具体的開示〕 次に本発明を実施例により具体的に説明する。以下に
おいて部とあるのは重量基準とする。 参考例１〜３＜強化ロジンの製造例＞ 参考例１ 約200℃で溶融状態にあるホルムアルデヒド変性（変
性率３％）トール油ロジン93部にフマル酸７部を徐々に
加える。同温度において実質的に全てのフマル酸が反応
し終えるまで反応させたのち、反応物を室温に冷却す
る。 このようにして得られた反応生成物（強化ロジン）は
フマル酸が７％付加されたロジンである。 参考例２ 約160℃で溶融状態にあるガムロジン93部に無水マレ
イン酸７部を徐々に加える。実質的に全ての無水マレイ
ン酸を反応させた後、反応生成物を室温に冷却する。こ
の反応生成物（強化ロジン）は無水マレイン酸が７％付
加されたロジンである。 参考例３ 約200℃で溶融状態にあるガムロジン46部にフマル酸
７部を徐々に加える。実質的に全てのフマル酸が反応し
終わった後、さらにホルムアルデヒド処理（変性率３
％）トール油ロジンを47部加え、溶融撹拌して均質化
し、その後に、反応生成物を室温に冷却する。この反応
生成物（強化ロジン）はフマル酸が７％付加されたロジ
ンである。 参考例４〜16＜カチオン性（メタ）アクリル酸アルキル
アミノアルキルエステルまたはアミド誘導体系共重合体
の調製例＞ 参考例４（及び5,6） メタクリル酸−ｔ−ブチル70部（参考例５ではメタク
リル酸−ｔ−ブチル35部とスチレン35部、参考例６では
スチレン70部）、メタクリル酸N,Nジメチルアミノエチ
ル30部、アソビスイソブチロニトリル１部（参考例５、
６では２部）部及び単量体濃度が50重量％となる量のイ
ソプロピルアルコールを混合撹拌し、70℃で６時間加熱
した。 次いでメタクリル酸N,Nジメチルアミノエチルに対し
て等モル量の酢酸を加えた後、共重合体水溶液の固型分
が30重量％となる量の水を加え、水中油型エマルジョン
を生成させた。この際、温度は低下するが、再び100℃
付近まで加熱することによってイソプロピルアルコール
を水と共沸させ、脱溶剤した。 温度を50℃付近に下げた後、昇温しながらメタクリル
酸N,Nジメチルアミノエチルに対して等モル量のエピク
ロルヒドリンを徐々に滴下し、80℃で1.5時間反応し
た。反応終了後、水を加えて固形分を25％に調整した。 得られた共重合体四級化物水溶液の粘度はＢ型粘度計
による測定で220cps（参考例５では、270cps、参考例６
では330cps）であった。 参考例７（及び8,9） アクリル酸２−エチルヘキシル30部（参考例８では50
部、参考例９では70部）、メタクリル酸N,Nジメチルア
ミノプロピルアミド70部（参考例８では50部、参考例９
では30部）、ｔ−ドデシルメルカプタン２部、ベンゾイ
ルペルオキシド２部（参考例８では２部、参考例９では
３部）及び単量体と連鎖移動剤と触媒の合計の濃度が60
重量％となる量のトルエンを混合撹拌し、100℃で５時
間加熱した。 次いで共重合体水溶液の固型分が30重量％となる量の
水及びメタクリル酸N,Nジメチルアミノプロピルアミド
に対して１モル当量のジメチル硫酸を添加し、40℃で４
時間反応した。再び100℃付近まで加熱することによっ
てトルエンを水と共沸させ、脱溶剤した。脱溶剤後、水
を加えて、固形分を25％に調整した。 得られた共重合体四級化物水溶液の粘度はＢ型粘度計
による測定で1050cps（参考例８では530cps;参考例９で
は110cps）であった。 参考例10（及び11） 参考例８においてアクリル酸２−エチルヘキシル50部
を、アクリル酸２−エチルヘキシル25部と、スチレン25
部（参考例11ではスチレン50部）で置き換えた以外は、
同様な反応操作を行った。 得られた共重合体四級化物水溶液の粘度はＢ型粘度計
による測定で820cps（参考例11では600cps）であった。 参考例12（及び13,14） メタクリル酸メチル（参考例13では、メタクリル酸ラ
ウリル、参考例14では、メタクリル酸ステアリル）10
部、ｔ−ブチルスチレン（参考例13ではイソプロピルス
チレン、参考例14では、α−メチルスチレン）40部、ア
クリル酸N,Nジメチルアミノプロピルアミド45部、酢酸
ビニル（参考例13ではメタクリロニトリル、参考例14で
は、N,Nジメチルアクリルアミド）５部、四塩化炭素0.5
部、アゾビスイソブチロニトリル１部（参考例13,14で
は２部）及び単量体、連鎖移動剤、触媒の合計が50重量
％となる量のイソプロピルアルコールを混合撹拌し、80
℃で５〜６時間加熱した。 次いでアクリル酸N,Nジメチルアミノプロピルアミド
に対して等モル量の酢酸を加えた後、共重合体水溶液の
固形分が30重量％となる量の水を加え、水中油型エマル
ジョンを生成させた。その際温度は低下するが、再び10
0℃付近まで加熱し、イソプロピルアルコールと水とを
共沸させ、脱溶剤した。 温度を室温まで下げた後、アクリル酸N,Nジメチルア
ミノプロピルアミドに対して等モル量のヨウ化メチルを
室温で３時間反応した。反応終了後、水を加えて固形分
を10％に調整した。 得られた共重合体四級化物水溶液の粘度はＢ型粘度計
による測定で70cps（参考例13では80cps、参考例14では
100cps）であった。 参考例15（及び16） 参考例12においてアクリル酸N,Nジメチルアミノプロ
ピルアミドに対するヨウ化メチルの量を0.75モル当量
（参考例16では0.5モル当量）として、反応した以外
は、同様な操作を行った。 得られた共重合体四級化物水溶液の粘度はＢ型粘度計
による測定で60cps（参考例16では55cps）であった。 参考例17（比較例３で使用するカチオン性アミノポリア
ミドエピクロルヒドリン樹脂の調製例） 米国特許3,966,654号明細書中の例Ａに従い以下のよ
うにしてカチオン性アミノポリアミドエピクロルヒドリ
ン樹脂を得た。 撹拌器及び蒸発水分の捕集用冷却管の付いたフラスコ
中に存在する151.3部のジエチレントリアミンに219.3部
のアジピン酸を撹拌しながらゆっくりと加える。アミノ
ポリアミドの生成が完結するまで窒素雰囲気下で170〜1
80℃に加熱する。約140℃まで空冷後、撹拌しながら熱
水を加え固型分を50％とした（1N NH₄Clを用い２％に希
釈した溶液の極限粘度は0.14であった）。該アミノポリ
アミドの50％溶液約50部に約110.25部の水を加え、次い
で14部のエピクロルヒドリンを加えることによってアミ
ノポリアミドのエピクロルヒドリン樹脂を調製した。反
応混合物をガードナー粘度でＥからＦに達するまで70℃
で加熱還流した。固型分が約12.5％になるまで水で希釈
した。 実施例１〜11及び比較例１〜４＜エマルジョンサイズ剤
の調製＞ 実施例１（及び2,3） 参考例１で得られた強化ロジン225部を約150℃に加熱
溶融し、激しく撹拌しながらこれに参考例４（実施例２
では参考例５、実施例３では、参考例６）のカチオン性
メタクリル酸アルキルアミノアルキルエステル誘導体系
共重合体水溶液200部（固形分50部）を添加混合し、油
中水型のエマルジョンとした。これに熱水を徐々に加え
95℃において転相させて水中油型のエマルジョンとし、
これにさらに全固形分が40重量％となる量の熱水を加え
て安定な水中油型のエマルジョンとし、室温まで冷却し
た。 このようにして得られたエマルジョンは長期間（１ケ
月以上）に亘って安定であった。 実施例４（及び5,6,7,8） 参考例２で得られた無水マレイン酸強化ロジン212.5
部、参考例７（実施例５では参考例８、実施例６では参
考例９、実施例７では参考例10、実施例８では参考例1
1）のカチオン性メタクリル酸アルキルアミノアルキル
アミド誘導体系共重合体を140部（固型分で35部）、ラ
ウリルトリメチルアンモニウムクロリド2.5部及び全固
型分が40重量％となる量の水を混合して約150℃に加熱
し、次いで激しく撹拌しながら直ちに200kg/cm²の圧力
下で工業用ホモジナイザーを通して均質化させた後、急
速に室温まで冷却した。 このようにして得られたエマルジョンは長期間（１ケ
月以上）に亘って安定であった。 実施例９（及び10,11,12,13） 参考例３で得られたフマル酸強化ロジン250部をトル
エン250部に溶解し、これに参考例12（実施例10では参
考例13、実施例11では参考例14、実施例12では参考例1
5、実施例13では参考例16）で得られたカチオン性アク
リル酸アルキルアミノアルキルアミド誘導体系共重合体
の10％水溶液500部（固形分として50部）及び水200部を
添加混合し、45℃に30分保持して水中油型エマルジョン
を得た。 次いでこのエマルジョンを２回に亘って200kg/cm²の
圧力で工業用ホモジナイザーを通し、その後、減圧蒸留
により実質的に全てのトルエンを除いて、ロジン系エマ
ルジョンサイズ剤を得た。 このようにして得られたエマルジョンは長期間（１ケ
月以上）に亘って安定であった。 比較例１ 参考例１のフマル酸強化ロジン250部、30％ドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウム20部及び水460部を混合
して約170℃に加熱し、この混合物を約300kg/cm²の圧力
下で工業用ホモジナイザーを通して均質化して水中油型
エマルジョンとした後、直ちに室温まで急冷した。 このようにして得られたエマルジョンは長期間（１ケ
月以上）に亘って安定であった。 比較例２ 参考例３のフマル酸強化ロジン250部を約150℃に加熱
溶融し、少量の水を加えた後、約130℃に降温し、20％
ポリオキシエチレン（重合度12）オクチルフェニルエー
テル硫酸エステルのアンモニウム塩50部を添加混合して
油中水型エマルジョンとした。これに熱水を徐々に加え
て転相させ水中油型のエマルジョンとし、これに更に熱
水を素早く添加して安定な水中油型エマルジョンとした
後、室温まで冷却した。転相及び希釈に用いた熱水の合
計は350部であった。 このようにして得られたエマルジョンは長期間（１ケ
月以上）に亘って安定であった。 比較例３ 米国特許第3,966,654号明細書中の例１に従い以下の
ようにしてロジンエマルジョンを得た。 参考例３のフマル酸強化ロジン300部を300部のベンゼ
ンに溶解し、参考例17で調製したアミノポリアミドエピ
クロルヒドリン樹脂溶液400部（固形分50部）及び350部
の水と混合した。該混合物を約150kg/cm²の圧力で２回
に亘って工業用ホモジナイザーを通し、その後減圧蒸留
により全てのベンゼンを除去した。得られたロジンエマ
ルジョンは約35％の固形分を有し、そのうち約85％が強
化ロジンであり、約15％がアミノポリアミドエピクロル
ヒドリン樹脂であった。 比較例４ 特開昭53−12951の実施例２に従い以下のようにして
ロジンエマルジョンを得た。 参考例３のフマル酸強化ロジン200部を9.2部のジメチ
ルジステアリルアンモニウムクロリド及び1000部になる
までの水とを混合した。該混合物を173℃に加熱し、次
いで200〜220kg/cm²の圧力で均質化した。得られた分散
液を25℃に急冷した。固形分は約21.2％であった。 ＜エマルジョンサイズ剤のサイズ効果の評価＞ 以上の実施例並びに比較例で調製された各サイズ剤を
用いて手抄紙を作製し、サイズ効果を比較した。試験条
件は以下の通りである。 試験１ 晒クラフトパルプ（針葉樹対広葉樹のパルプ比が１対
４である混合パルプ）をパルプ濃度が2.5％となる量の
硬度100ppm及び1500ppmの希釈用水で、各々ビーターを
用いてカナディアンスタンダードフリーネス350mlまで
叩解した。 次いで該パルプスラリー1.2を離解機に計り取り、
所定量のサイズ剤と硫酸バン土を同時に添加し、pHを所
定の値に調整し、その後30分間撹拌した。次いで所定の
pH及び硬度の希釈水でこのパルプスラリーを濃度0.25％
まで希釈し、必要に応じてカチオン性の定着剤を添加
し、１分間撹拌後さらに濃度0.025％まで希釈し、ノー
ブルアンドウッド抄紙機で抄紙した。 ここに得られた湿紙を固形分40％になるようにプレス
し、次いでドラムドライヤーで100℃で60秒間乾燥し
た。かくして得られた紙片を恒温、恒温（20℃−60％相
対湿度）環境で24時間調湿して試験用紙試料とした（坪
量65g/m²）。サイズ度はステキヒト法で測定した。結果
を表１に示す。 試験２ 晒クラフトパルプ（針葉樹対広葉樹のパルプ比が１対
４である混合パルプ）及び所定量の上質コート損紙を混
合した該晒クラフトパルプを各々パルプ濃度が2.5％に
なる量の硬度50ppmの、場合によっては更に所定の温度
にした希釈用水と共にビーターを用いてカナディアンス
タンダードフリ−ネス350mlまで叩解した。 次いで該パルプスラリー1.2を離解機に計り取り、
所定量のサイズ剤と硫酸バン土を同時に添加し、pHを所
定の値に調整し、その後30分間撹拌した。場合によって
はこれらの操作を所定の温度に保って行った。次いで所
定のpH、温度の希釈水（硬度50ppm）でこのパルプスラ
リーを0.025％まで希釈し、ノーブルアンドウッド抄紙
機で抄紙した。 その後は試験１と同様な操作をしてサイズ度を測定し
た。 結果を表２に示す。 表１において、試番２と３、５と６を比較すると、試
番3,6では定着剤を使用している。定着剤を使用してい
ない試番2,5と比較して、比較例の組成物は定着剤を使
用しても定着剤を使用しない場合の本発明実施例組成物
程度にしかサイズが上らないことが分る。本発明組成物
はそれだけサイズ効果が優れていることがわかる。 ＜エマルジョンサイズ剤の保存安定性および機械的安定
性の評価＞ 実施例、並びに比較例で調製された各サイズ剤につい
て保存安定性、機械的安定性を比較した。 試験条件は以下の通りである。 試験３ 固形分が30gとなる量のサイズ剤原液を、直径23mmの
ガラス管に入れ６か月間静置した後の沈澱物の高さを比
較した。 試験４ サイズ剤原液50gをマーロン試験容器に計り取り、10k
gの圧力を掛け、1000rpmで５分間回転板を回転させた
後、250メッシュの濾布で濾過し、濾過残渣の乾燥重量
の全固形分に対する百分率を求めた。 試験５ サンプル200gを30分間ローラーポンプにて循環させ、
回路中の250メッシュの網にたまった凝集物の全固形分
に対する百万分率（ppm）を求めた。 結果を表３に示す。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．（１）強化ロジン20〜50重量％と、 （２）分子量1,000〜500,000の a.20〜80重量％の（メタ）アクリル酸アルキルエステル
   および／またはスチレン化合物と、 b.20〜80重量％の（メタ）アクリル酸アルキルアミノア
   ルキルエステルまたはアルキルアミノアルキルアミド化
   合物 からなる共重合体の部分的または完全四級化物１〜30重
   量％ と、 （３）残部 水 からなるロジン系エマルジョンサイズ剤。 ２．特許請求の範囲第１項記載のサイズ剤であって、 （２）ａの（メタ）アクリル酸アルキルエステル化合物
   が一般式 で表わされ、式中R¹がＨまたはCH₃を表わし、R²がC₁〜C
   ₁₈のアルキル基 を表わす化合物から選ばれ、 （２）ａのスチレン化合物が一般式 で表わされ、式中R³がＨまたはCH₃を表わし、R⁴がＨま
   たは低級アルキル基を表わす化合物から選ばれ、 （２）ｂの（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキル
   エステルまたはアルキルアミノアルキルアミド化合物が
   一般式 で表わされ、式中R⁵がＨまたはCH₃を表わし、R⁶が低級
   アルキルアミノ低級アルコキシ、低級アルキルアミノ低
   級アルキルアミノ基を表わす化合物から選ばれるもので
   あるサイズ剤。 ３．特許請求の範囲第２項記載のサイズ剤であって、 （２）ａの（メタ）アクリル酸アルキルエステル化合物
   が、そのR²がCH₃、C₂H₅、C₃H₇、C₄H₉、C₈H₁₇、C₁₂H₂₅、
   C₁₈H₃₇を表わす化合物から選ばれるものであり、 （２）ａのスチレン化合物が、そのR⁴がＨ、CH₃、CH（C
   H₃）_２またはＣ（CH₃）_３を表わす化合物から選ばれる
   ものであり、 （２）ｂの（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキル
   エステルまたはアルキルアミノアルキルアミド化合物
   が、そのR⁶がＯ（CH₂）nN（CH₃）_２、Ｏ（CH₂）nN（C₂H
   ₅）_２、NH（CH₂）nN（CH₃）_２またはNH（CH₂）nN（C
   ₂H₅）_２を表わし、ｎが１〜６の整数である化合物から
   選ばれるものである サイズ剤。 ４．特許請求の範囲第３項記載のサイズ剤であって、
   （２）の共重合体の四級化率が50〜100％であるサイズ
   剤。 ５．特許請求の範囲第４項記載のサイズ剤であって、
   （２）の共重合体の四級化率が60〜100％であるサイズ
   剤。 ６．特許請求の範囲第３項記載のサイズ剤であって、
   （２）の共重合体がその分子量が1,000〜100,000で、25
   〜75重量％の（メタ）アクリル酸アルキルエステルおよ
   び／またはスチレン化合物と25〜75重量％の（メタ）ア
   クリル酸アルキルアミノアルキルエステルまたはアルキ
   ルアミノアルキルアミド化合物からなるものであるサイ
   ズ剤。 ７．特許請求の範囲第６項記載のサイズ剤であって、
   （２）の共重合体がその分子量が1,000〜50,000で、30
   〜70重量％の（メタ）アクリル酸アルキルエステルおよ
   び／またはスチレン化合物と30〜70重量％の（メタ）ア
   クリル酸アルキルアミノアルキルエステルまたはアルキ
   ルアミノアルキルアミド化合物からなるものであるサイ
   ズ剤。 ８．特許請求の範囲第１項記載のサイズ剤であって、
   （１）の強化ロジン25〜45重量％と（２）の共重合体四
   級化物２〜20重量％からなるサイズ剤。 ９．特許請求の範囲第８項記載のサイズ剤であって、
   （１）の強化ロジン25〜45重量％と（２）の共重合体四
   級化物２〜10重量％からなるサイズ剤。 １０．（１）強化ロジン20〜50重量％と、 （２）分子量1,000〜500,000の a.20〜80重量％の（メタ）アクリル酸アルキルエステル
   および／またはスチレン化合物と、 b.20〜80重量％の（メタ）アクリル酸アルキルアミノア
   ルキルエステルまたはアルキルアミノアルキルアミド化
   合物と、 c.5〜20重量％の第４のビニル化合物 からなる共重合体の部分的または完全四級化物１〜30重
   量％と、 （３）残部 水 からなるロジン系エマルジョンサイズ剤。 １１．特許請求の範囲第10項記載のサイズ剤であって、 （２）ａの（メタ）アクリル酸アルキルエステル化合物
   が一般式 で表わされ、式中R¹がＨまたはCH₃を表わし、R²がC₁〜C
   ₁₈のアルキル基を表わす化合物から選ばれ、 （２）ａのスチレン化合物が一般式 で表わされ、式中R³がＨまたはCH₃を表わし、R⁴がＨま
   たは低級アルキル基を表わす化合物から選ばれ、 （２）ｂの（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキル
   エステルまたはアルキルアミノアルキルアミド化合物が
   一般式 で表わされ、式中R⁵がＨまたはCH₃を表わし、R⁶が低級
   アルキルアミノ低級アルコキシ、低級アルキルアミノ低
   級アルキルアミノ基を表わす化合物から選ばれ、 （２）ｃのビニル化合物が一般式 で表わされ、式中R⁷がＨまたはCH₃を表わし、R⁸がニト
   リル、アルキルカルボニルオキシ、カルバモイル、Ｎ−
   アルキルアミドまたはヒドロキシアルコキシカルボニル
   を表わす化合物から選ばれるものであるサイズ剤。 １２．特許請求の範囲第11項記載のサイズ剤であって、 （２）ａの（メタ）アクリル酸アルキルエステル化合物
   が、そのR²がCH₃、C₂H₅、C₃H₇、C₄H₉、C₈H₁₇、C₁₂H₂₅、
   C₁₈H₃₇を表わす化合物から選ばれるものであり、 （２）ａのスチレン化合物が、そのR⁴がＨ、CH₃、CH（C
   H₃）_２またはＣ（CH₃）_３を表わす化合物から選ばれる
   ものであり、 （２）ｂの（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキル
   エステルまたはアルキルアミノアルキルアミド化合物
   が、そのR⁶がＯ（CH₂）nN（CH₃）_２、Ｏ（CH₂）nN（C₂H
   ₅）_２、NH（CH₂）nN（CH₃）_２またはNH（CH₂）nN（C
   ₂H₅）_２を表わし、ｎが１〜６の整数である化合物から
   選ばれるものであり、 （２）ｃのビニル化合物がそのR⁸が から選ばれるものであるサイズ剤。 １３．特許請求の範囲第12項記載のサイズ剤であって、
   （２）の共重合体の四級化率が50〜100％であるサイズ
   剤。 １４．特許請求の範囲第13項記載のサイズ剤であって、
   （２）の共重合体の四級化率が60〜100％であるサイズ
   剤。 １５．特許請求の範囲第14項記載のサイズ剤であって、
   （２）の共重合体がその量が1,000〜100,000で、25〜75
   重量％の（メタ）アクリル酸アルキルエステルおよび／
   またはスチレン化合物と25〜75重量％の（メタ）アクリ
   ル酸アルキルアミノアルキルエステルまたはアルキルア
   ミノアルキルアミド化合物と５〜15重量％のビニル化合
   物からなるものであるサイズ剤。 １６．特許請求の範囲第15項記載のサイズ剤であって、
   （２）の共重合体がその分子量が1,000〜50,000で、30
   〜70重量％の（メタ）アクリル酸アルキルエステルおよ
   び／またはスチレン化合物と30〜70重量％の（メタ）ア
   クリル酸アルキルアミノアルキルエステルまたはアルキ
   ルアミノアルキルアミド化合物と５〜10重量％のビニル
   化合物からなるものであるサイズ剤。 １７．特許請求の範囲第10項記載のサイズ剤であって、
   （１）の強化ロジン25〜45重量％と（２）の共重合体四
   級化物２〜20重量％からなるサイズ剤。 １８．特許請求の範囲第17記載のサイズ剤であって、
   （１）の強化ロジン25〜45重量％と（２）の共重合体四
   級化物２〜10重量％からなるサイズ剤。