JP2799505B2 - エマルジョンサイズ剤 - Google Patents

エマルジョンサイズ剤

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JP2799505B2 JP1176787A JP17678789A JP2799505B2 JP 2799505 B2 JP2799505 B2 JP 2799505B2 JP 1176787 A JP1176787 A JP 1176787A JP 17678789 A JP17678789 A JP 17678789A JP 2799505 B2 JP2799505 B2 JP 2799505B2
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裕記 寺奥
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、紙のエマルジョンサイズ剤に関する。
(従来の技術および発明の解決すべき課題) ケン化型ロジンのサイズ剤と硫酸アルミニウムを用い
たサイジング方法が、従来より採用されてきたが、近
年、排水のクローズド化による水温上昇や環境問題や設
備の腐食問題、炭酸カルシウムを含有した古紙比率の増
大などによる抄紙PHの上昇により十分なサイズ効果が得
られなくなって来ている。これらの問題を解決するため
に、ケン化型ロジンをサイズ剤として用いる代わりにロ
ジン物質の水性分散液をサイズ剤として用いるサイジン
グ方法が採用されつつある。しかしこの方法とて、中性
に近い抄紙系においては優れたサイズ効果が得られな
い。
一般的に、ロジン系サイズ剤により良好なサイズ効果
を得るには、ロジン成分の紙ウエブ中への高い歩留
率、紙ウエブの中に定着したロジン成分の高い均一
性、紙ウエブ中に定着したロジン成分と硫酸アルミニ
ウム等のアルミニウムとの反応によるアルミニウムロジ
ネートの効率的な生成、が必要であると言われている。
これらを達成するため従来からロジンサイズ剤と硫酸ア
ルミニウムのサイジングシステムに定着剤として特定の
高分子電解質を併用すること(特開昭53−14807号公
報、特開昭54−19481号公報他)やロジン分散液中に硫
酸アルミニウムを含有せしめる(特開昭55−155051号公
報、EP192952号公報他)こと、またロジン分散液中に、
ロジン粒子の保護コロイド(安定化剤)としてあるいは
定着助剤として特定の高分子を含有せしめること(特開
昭56−169898号公報、特開昭61−108796号公報他)等が
提案されている。
これらはいずれも上記、、を部分的に満足させ
ることをめざしたものであり、それなりに効果を認めら
れるものはある。しかし、未だ完全に満足出来るものは
なく、さらなる改良が求められている。特に、特開昭56
−169898号公報には約5〜50重量%の比較的高濃度の固
型分濃度のロジン物質と、紙力剤あるいは定着剤として
使用される約2〜20重量%のイオン性合成高分子電解質
と、水とからなる水性分散液をサイズ剤として用いるこ
とが記載されている。しかし、かかるサイズ剤に硫酸ア
ルミニウムを含有せしめた場合、サイズ剤の安定性は著
しく悪化し、紙ウエブ中のロジン成分の均一性が失わ
れ、サイズ性も低くなるという欠点がある。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討し
た結果、ロジン物質水性分散液と紙力剤あるいは定着剤
として使用されるイオン性合成高分子電解質水溶液と硫
酸アルミニウム水溶液をロジン物質成分の固形分濃度が
特定になるように混合し、該混合液をサイズ剤として用
いることにより、所望の紙力を損ねることなく著しくサ
イズ効果を向上できるという驚くべき事実を見いだし
た。本発明はかかる事実にもとづき初めて完成されたも
のである。
すなわち本発明は、ロジン物質と、硫酸アルミニウム
と、少なくとも1種のイオン性合成高分子電解質と、水
とからなり、且つ該ロジン物質の固型分濃度が2重量%
以下であることを特徴とするエマルジョンサイズ剤に係
わる。
本発明に使用するロジン物質としては従来公知のもの
がそのまま使用出来る。
本発明において用いるロジン物質は、通常ロジン類0
〜95重量%及び強化ロジン5〜100重量%よりなり、更
に必要に応じてこれらに50重量%までの強化ロジン増量
剤を添加したものをも包含する。ここでロジン類として
は、ガムロジン、ウツドロジン、トール油ロジン、これ
らの変性物及びこれらの重合物を使用できる。上記変性
物としては、例えば水素添加ロジン、不均化ロジン、重
合ロジン、アルデヒド変性ロジン等を例示できる。これ
らロジン類の内、例えばアルデヒド変性ロジンは、通常
ロジンとその2〜8重量%のホルムアルデヒド又はアセ
トアルデヒドを硫酸、パラトルエンスルホン酸等の酸性
触媒の存在下に、140〜200℃程度の温度で0.5〜3時間
程度反応させて得られる。強化ロジンは、前記ロジン類
と、2〜30重量%、好ましくは3〜15重量%のα,β−
不飽和カルボン酸とを150〜250℃程度の温度で加熱反応
させて得られる。使用されるα,β−不飽和カルボン酸
としては、例えばアクリル酸、マレイン酸、フマール
酸、イタコン酸、これらの無水物及びこれらの重合物を
例示でき、特にフマール酸、マレイン酸及び無水マレイ
ン酸は好適である。
また、ロジン物質の水性分散液は、ロジン物質を適当
な分散剤の存在下に、高圧剪断力のホモジナイザーを用
いて水に分散させる方法や、適当な分散剤を含むロジン
物質の乳濁液を相反転させる反転法により得られる。上
気分散剤としては、公知慣用の界面活性剤、高分子乳化
剤、高分子保護コロイドを単独または組み合わせて使用
することも出来る。
本発明に使用するイオン性合成高分子電解質として
は、イオン性ポリアクリルアミド変性物、ポリビニルア
ミン類、ポリアルキレンイミン、ポリアミドポリアミン
−エピクロルヒドリン変性物、ジシアンジアミド−ホル
マリン縮合物等が例示出来る。イオン性ポリアクリルア
ミド変性物は、アクリルアミドとイオン性モノマーとの
共重合あるいは、アクリルアミド単独重合体及び/また
は他の共重合可能な単量体との共重合物に高分子反応に
よりイオン性官能基を導入することにより得られる。好
ましい例としては、ポリアクリルアミドのホフマン変性
物、アクリルアミド−(メタ)アクリル酸共重合体のホ
フマン変性物、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性
物、アクリルアミド−(メタ)アクリル酸共重合体のマ
ンニッヒ変性物、アクリルアミド−ジメチルアミノアル
キル(メタ)アクリレートまたはその四級化物の共重合
体、アクリルアミド−ジメチルアミノアルキル(メタ)
アクリレートまたはその四級化分物−(メタ)アクリル
酸共重合体、アクリルアミド−ジメチルアミノアルキル
(メタ)アクリルアミドまたその四級化物の共重合体、
アクリルアミド−ジメチルアミノアルキル(メタ)アク
リルアミドまたはその四級化物−(メタ)アクリル酸共
重合体、ポリアクリルアミド部分加水分解物、アクリル
アミド−アクリロニトル共重合体の部分加水分解物、ア
クリルアミド−(メタ)アクリル酸共重合体、アクリル
アミド−アクリロニトリル−(メタ)アクリル酸共重合
体が挙げられる。また、ポリビニルアミン類の好ましい
例としてはポリN−ビニルホルムアミドの部分加水分解
物が挙げられる。本発明エマルジョンサイズ剤におい
て、前記ロジン物質の使用割合は、固型分換算で、濃度
が2重量%以下である。前記ロジン物質の使用割合が固
型分濃度で2重量%を超えるとロジン物質分散粒子の過
激な凝集が生起し、分散性が損なわれサイズ性が低下す
る。
また、本発明においては従来技術においてエマルジョ
ンサイズ剤に使用されている各種の定着剤、紙力剤、濾
水剤、填料歩留剤などをさらに別にパルプスラリーに添
加してもよい。
本発明のエマルジョンサイズ剤は、上記のロジン物質
水性分散液と硫酸アルミニウム水溶液、少なくとも1種
のイオン性合成高分子電解質水溶液を混合することによ
り得られ、混合順番、混合方法などの特別な制約はなく
各種公知の方法を適宜選択することができる。また各成
分の濃度及び混合比は、目的に応じて決定出来るが、混
合液中のロジン物質濃度は、固型分で2重量%以下、好
ましくは、0.5重量%以下である必要がある。
本発明の好ましい実際的な実施方法としては、通常市
販されているロジンエマルジョン分散液(濃度35〜50
%)の10〜100倍希釈液と市販の紙力剤あるいは定着剤
(製品濃度5〜30%)の0〜20倍希釈液と硫酸アルミニ
ウム水溶液(Al2O3として7〜8%)の0〜100倍希釈液
を所望のサイズ度、紙力、パルプスラリーPHとなる量比
でラインミキサーにて混合し、速やかにパルプスラリー
に添加することが挙げられる。この本発明による方法
は、ロジン分散剤希釈液と紙力剤あるいは定着剤希釈液
および硫酸アルミニウム水溶液の3者を別々に添加する
方法と比較して、所望のサイズ効果を得るのに必要なサ
イズ剤量がはるかに少量ですむ。
また、本発明による他の利点として、従来サイズ剤、
硫酸アルミニウム、紙力剤などの各種薬剤を別々に添加
していたのにたいし、本発明では、一箇所で添加するた
め薬剤添加の管理を集中化でき、その結果として作業性
が顕著に向上することなどを例示出来る。
以下、実施例および比較例をあげて本発明を具体的に
説明するが、本発明はこれら各例に限定されるものでは
ない。なお、各例中、部および%は特記しない限りすべ
て重量基準である。
(実施例) 実施例1 パルプA(新聞古紙/雑誌古紙=1/1、カナディアン
・スタンダード・フリーネス230ml、パルプ重量に対し
1.2%の炭酸カルシウムを含有)の1%水性スラリーに
ロジン物質としてロジンエマルジョン(サイズパインN7
05、荒川化学工業株式会社製、固型分濃度50%)を対パ
ルプ0.4%(乾燥重量基準、以下同じ)及びイオン性合
成高分子電解質としてホフマン変性ポリアクリルアミド
(ポリストロン311、同社製、固型分濃度10%)を対パ
ルプ0.4%、硫酸アルミニウム(Alumと記載)1.5%を第
1表に記載の方法により添加し、15分間撹拌する。つい
で35℃の水を加え、パルプ濃度0.017%に希釈したの
ち、タッピ・スタンダード・シート・マシーンで抄紙す
る。得られた湿紙を圧力3kg/cm2でプレス・脱水したの
ち、ドラムドライヤーを用い、100℃で1分間乾燥す
る。成紙を20℃、65%RHの条件で、一昼夜調湿してJIS
法によりサイズ度および比破裂度を測定した。その結果
を第1表に示す。
実施例2〜4、比較例3 実施例1において、添加時のロジン物質の濃度を第1
表に示すように変化させたほかは同様にして抄造し、こ
れらの成紙を評価した。その結果を第1表に示す。
実施例5〜6 実施例2において、イオン性合成高分子電解質の種類
を、第1表に示すように、順にポリアミドポリアミンエ
ピクロルヒドリン変性物(アラフィックス100、同社
製、固型分濃度10%)、マンニッヒ変性ポリアクリルア
ミド(ポリストロン655、同社製、固型分濃度10%)に
変化させたほかは同様にして抄造し、これらの成紙を評
価した。その結果を第1表に示す。
比較例4 実施例1において、添加時のロジン物質の濃度を5%
に変化させたほかは同様にして抄造せんとしたが、調整
したサイズ剤が凝集沈澱し、再分散しなかったため、抄
造に供することができなかった。
実施例7 実施例1において、パルプAにかえて、パルプB(LB
KP、カナディアン・スタンダード・フリーネス450ml)
を使用し、更にAlum及びロジン物質の添加率を第2表に
示すように変化させたほかは同様にして抄造し、その成
紙を評価した。その結果を第2表に示す。
実施例8〜9 実施例7において、添加時のロジン物質の濃度を第2
表に示すように変化させたほかは同様にして抄造し、こ
れらの成紙を評価した。その結果を第2表に示す。
実施例10 実施例9において、イオン性高分子電解質の種類をア
ニオン性ポリアクリルアミド(ポリストロン117、同社
製、固形分濃度15%)にかえたほかは同様にして抄造
し、これらの成紙を評価した。その結果を第2表に示
す。
(発明の効果) 本発明のエマルジョンサイズ剤によれば、所望の紙力
を損ねることなく、著しくサイズ効果を向上できるので
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横谷 賢治 大阪府大阪市城東区今福南3丁目4番33 号 荒川化学工業株式会社研究所内 (72)発明者 當田 隆康 東京都中央区日本橋室町4丁目1番11号 荒川化学工業株式会社東京支店内 (56)参考文献 特開 昭56−169898(JP,A) 特開 平3−8893(JP,A) 特開 平2−6680(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) D21H 3/38

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロジン物質と、硫酸アルミニウムと、少な
    くとも1種のイオン性合成高分子電解質と、水とからな
    り、且つ該ロジン物質の固型分濃度が2重量%以下であ
    ることを特徴とするエマルジョンサイズ剤。
  2. 【請求項2】ロジン物質の水性分散液と、硫酸アルミニ
    ウム水溶液と、少なくとも1種のイオン性合成高分子電
    解質水溶液とを混合調整して、該ロジン物質の固型分濃
    度が2重量%以下のエマルジョンサイズ剤を作成し、該
    エマルジョンサイズ剤をパルプスラリーに添加すること
    を特徴とする紙サイジング方法。
  3. 【請求項3】イオン性合成高分子電解質が、ポリアクリ
    ルアミドのホフマン変性物、アクリルアミド−(メタ)
    アクリル酸共重合体のホフマン変性物、ポリアクリルア
    ミドのマンニッヒ変性物、アクリルアミド−(メタ)ア
    クリル酸共重合体のマンニッヒ変性物、アクリルアミド
    −ジメチルアミノアルキル(メタ)アクリレート共重合
    体、アクリルアミド−ジメチルアミノアルキル(メタ)
    アクリレート−(メタ)アクリル酸共重合体、アクリル
    アミド−ジメチルアミノアルキル(メタ)アクリルアミ
    ド共重合体、アクリルアミド−ジメチルアミノアルキル
    (メタ)アクリルアミド−(メタ)アクリル酸共重合
    体、ポリアクリルアミド部分加水分解物、アクリルアミ
    ド−アクリロニトル共重合体の部分加水分解物、アクリ
    ルアミド−(メタ)アクリル酸共重合体、アクリルアミ
    ド−アクリロニトル−(メタ)アクリル酸共重合体から
    なる群から選ばれる請求項1記載のエマルジョンサイズ
    剤。
  4. 【請求項4】パルプスラリーが炭酸カルシウムを含有す
    る請求項2記載の紙サイジング方法。
  5. 【請求項5】作成したエマルジョンサイズ剤をパルプス
    ラリーに添加した後の、パルプスラリーのPHが5以上で
    ある請求項2記載の紙サイジング方法。
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