JP2894512B2 - 製紙用サイズ剤組成物 - Google Patents

製紙用サイズ剤組成物

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はケテンダイマー系化合物の製紙用サイズ剤組
成物に関する。
(従来の技術) 従来、製紙用サイズ剤としては数多くの提案がなさ
れ、且つ又は実用に供されてきた。このようなサイズ剤
として汎用されているロジン系サイズ剤は定着剤として
硫酸バンドを用いるため、抄紙工程に於いて抄造系が酸
性となり、設備が腐食するなどの問題がある。又、酸性
抄造で得られる紙は紙中の酸性成分により長期保存中に
紙が劣化すると云う問題も生じている。
この為、近年硫酸バンドを使用しない中性又は弱アル
カリ性での抄造が指向され、そのような指向に適したサ
イズ剤も数多く検討されてきた。この中でセルロース繊
維と反応しやすいケテンダイマー系サイズ剤が取扱の簡
便さ、及び、サイズ効果の点から広く使用されるように
なっている。
(発明が解決しようとする問題点) このようにケテンダイマー系サイズ剤は製紙用サイズ
剤として極めて優れていることから、ケテンダイマー系
化合物を水に分散させた水性分散液として上市されてい
る。
しかしながら、ケテンダイマー系化合物は本来反応性
に富む物質であるが故に安定な水性分散液を得るのには
極めて難しく、機械的安定性あるいは貯蔵安定性に欠け
るという欠点がある。更には貯蔵中にサイズ性能が低下
するという欠点もある。かかる欠点はケテンダイマー系
化合物の濃度が高くなるほど顕著に現われるため、高濃
度で且つ機械的安定性及び貯蔵安定性に優れた水性分散
液を得るのは極めて困難である。
本発明の目的は、高濃度で機械的安定性及び貯蔵安定
性に優れ、更に貯蔵中に性能が低下することの少なく、
従来に増して効果の優れたケテンダイマー系製紙用サイ
ズ剤組成物を提供することにある。
(問題点を解決する手段) しかして本発明は、ケテンダイマー系化合物をカチオ
ン性分散剤及びアニオン性分散剤を含む水溶液に分散せ
しめてなる水性分散液に於て、特定の水溶性金属塩を含
有させることを特徴とするものである。
即ち本発明は、ケテンダイマー系化合物をカチオン性
分散剤及びアニオン性分散剤の水溶液に乳化あるいは分
散させる際にオキシ塩化ジルコニユウムをケテンダイマ
ー系化合物100重量部あたり0.1〜20重量部、及び、アル
ミニユウムの硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩、蟻酸塩、酢酸塩
から選ばれた水溶性アルミニユウム塩をケテンダイマー
系化合物100重量部あたり0〜100重量部含有するもので
ある。
次に本発明を詳細に説明する。
本発明のサイズ剤組成物に利用するケテンダイマー系
化合物は良く知られており、市場でも容易に入手でき
る。ケテンダイマーは一般構造式(1) (式中、R1、R2は同一または異なる炭素数8〜30の炭
化水素基を表す。) で表される化合物で、式中の炭化水素基の例として、デ
シル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル等の
アルキル基、テトラデセニル、ヘキサデセニル、オクタ
デセニル等のアルケニル基、オクチルフエニル、ノニル
フエニル等のアルキル置換フエニル基、ノニルシクロヘ
キシル、ドデシルシクロヘキシル等のアルキル置換シク
ロアルキル基等を挙げることができ、これらの中でもア
ルキル基が好ましい。又、天然脂肪酸化合物から誘導さ
れる混合ケテンダイマーも例示することができる。
本発明で使用するカチオン性分散剤はケテンダイマー
の分散剤として公知のものを使用できる。この場合、上
記オキシ塩化ジルコニユウムあるいは水溶性アルミニユ
ウム塩との相溶性に注意しなければならないが、好まし
い例として、カチオン変成澱粉、ポリアミンポリアミド
のエピハロヒドリン変成物、ポリアルキレンポリアミン
のエピハロヒドリン変成物、ポリジアリルアミン四級ア
ンモニユウム塩等を挙げることができ、これらカチオン
性分散剤を単独で、又は二種以上適宜併用して使用する
ことができる。
本発明で使用するアニオン性分散剤は低pH域に於ても
有効に作用するものが好ましい。即ち、上記オキシ塩化
ジルコニユウムあるいは水溶性アルミニユウム塩は高pH
域では加水分解を起こす為、これら水溶性金属塩を含む
水性分散液のpHは4以下とするのが好ましい。この為、
pH4以下に於いても有用に作用するリグニンスルホン
塩、ナフタレンスルホン酸塩−ホルマリン縮合物、ポリ
オキシエチレンアルキルアリールエーテル硫酸エステル
塩のスルホン酸塩等が好適に使用できる。
本発明の水溶性金属塩の中、オキシ塩化ジルコニユウ
ムはケテンダイマー系化合物等の水性分散液の安定性、
特に長期保存安定性に対して絶大なる効果があることを
見いだし、本発明を完成させたものである。又、水溶性
アルミニユウム塩は、当業界では良く知られている通
り、抄紙工程に於いてセルロース繊維に対するアニオン
性物質の定着効果が極めて大きいものであり、このよう
な物質を製紙用サイズ剤組成物中に配合することは極め
て有意義であることは、当然、予想されることである。
しかしながら、水溶性アルミニユウム塩は、概して、ケ
テンダイマー系化合物水性分散液の安定性を損なう傾向
が強く、配合量が微量の場合はともかく、定着効果を発
揮する程度に配合することは極めて困難である。本発明
者らは、鋭意研究の結果、上記オキシ塩化ジルコニユウ
ムの存在下に水溶性アルミニユウム塩が配合可能である
ことを見いだし、本発明を完成させたものである。本発
明の水溶性アルミニユウム塩としは、アルミニユウムの
硫酸塩、塩酸塩、硫酸塩、蟻酸塩又は酢酸塩が使用でき
る。これらの内、工業的に入手が容易なこと、及び、サ
イズ効果の点から塩酸塩である塩化アルミニユウムまた
はポリ塩化アルミニユウムが好ましい。
次に上記配合剤の使用割合について説明する。
カチオン性分散剤はケテンダイマー系化合物100重量
部あたり1〜100重量部、好ましくは2〜50重量部の割
合で用いるのがよい。又、アニオン性分散剤はケテンダ
イマー系化合物100重量部あたり0.1〜10重量部、好まし
くは0.5〜5重量部用いるのがよい。
又、本発明の水溶性金属塩の中、オキシ塩化ジルコニ
ユウムはケテンダイマー系化合物100重量部あたり0.1〜
20重量部、好ましくは0.5〜10重量部用いるのがよい。
0.1重量部未満では貯蔵安定性が劣り、20重量部を越え
ても安定性に影響がなく、かえって経済的に不利益にな
る。
又、水溶性アルミニユウム塩はケテンダイマー系化合
物100重量部あたり0〜100重量部、好ましくは2〜50重
量部用いるのがよい。
更に、本発明の水溶性金属塩とカチオン性分散剤の総
和は、ケテンダイマー系化合物100重量部あたり2〜100
重量部、好ましくは5〜50重量部とするのがよい。2重
量部未満では安定性が劣りあるいはサイズ効果が劣る。
100重量部を越えると相対的にケテンダイマー系化合物
の含有量が減少するため、セルロース繊維に対するケテ
ンダイマー系水性分散液の固形分当りのサイズ性能が低
下する恐れがある。
本発明に於いては、更に非イオン性変成澱粉等の高分
子保護コロイド、あるいはノニオン性分散剤も、製紙用
サイズ剤組成物の安定性を阻害しない範囲内で使用でき
る。
本発明の製紙用サイズ剤組成物は、従来公知の方法、
例えば以下のようにして製造することができる。
カチオン性分散剤の水溶液に、必要であれば硫酸水溶
液を加えてpH4以下にして、水溶液金属塩を加える。こ
の混合溶液に、前記一般式(1)で示されるケテンダイ
マー系化合物、及び、アニオン性分散剤を加え、ケテン
ダイマー系化合物の融点以上に加熱、混合して、ホモミ
キサー、高圧ホモジナイザー、超音波乳化機等の公知の
乳化機で分散させることにより得られる。
(作用) 本発明の製紙用サイズ剤組成物が優れた効果を発揮す
る理由は未だ十分に解明されているとは言えないが、本
発明に於いて必須成分であるオキシ塩化ジルコニユウム
はその高い電荷密度の故に、本発明を構成するアニオン
性分散剤を介してケテンダイマーの分散粒子表面に強固
に吸着してこれを保護するため、粒子間の癒着、粗大化
を妨げて分散液の安定性を増すと共に、ケテンダイマー
の劣化を抑止するものと考えられる。
又、水溶性アルミニユウム塩は、それら自身は分散液
の安定化に寄与しないが、本発明の製紙用サイズ剤が抄
紙工程で使用される際、セルロース繊維に対するサイズ
剤粒子の定着効果が極めて大きく、サイズ効果発現に大
いに寄与しているものと考えられる。
(発明の効果) このようにして得られた本発明の製紙用サイズ剤組成
物は、従来のケテンダイマー系サイズ剤に比べて、特定
の水溶性金属塩を配合することにより15〜30%の濃度で
機械的安定性、貯蔵安定性が極めて優れ、更には長期保
存中にサイズ性能の低下が少なく、優れたサイズ効果が
発揮できるのである。
(発明の好適実施態様) 次に、本発明の製紙用サイズ剤組成物の使用方法につ
いて説明する。
本発明の製紙用サイズ剤組成物は、内添サイジング、
外添サイジングのいずれにも利用できる。内添サイジン
グの場合、本発明の製紙用サイズ剤組成物をパルプスラ
リーに、パルプ乾燥重量に基いて0.01〜5重量%、好ま
しくは0.05〜2重量%添加する。
又、本発明のサイズ剤組成物の使用に際して、填料、
染料、紙力増強剤、歩留向上剤等を併用するのは何等差
し支えない。
又、外添サイジングの場合、抄紙後の任意の工程で塗
布、含浸等公知の手段で紙匹に塗工すればよい。
(実施例) 以下、本発明を実施例により説明するが、これらの実
施例は本発明の範囲を何等限定するものではない。尚、
以下の実施例、比較例に於て%あるいは部とあるのは特
記しない限り重量を基準とする。
実施例1 蒸着したカチオン化澱粉(N含有量0.2%)の10%水
溶液(粘度40cps 25℃)368部に10%硫酸水溶液を加え
てpH3.8に調整した。この溶液に、20%オキシ塩化ジル
コニユウム16部を混合して、次いで、混合アルキルケテ
ンダイマー(パルミチン酸クロライド60%とステアリン
酸クロライド40%の混合物を原料としたもの)160部、1
0%ナフタレンスルホン酸ナトリユウム−ホルムアルデ
ヒド縮合物16部、イオン交換水440部を加え、70℃に加
熱してアルキルケテンダイマーを溶解させ、ホモミキサ
ーにて予備分散させた。次いで、同温度で高圧ホモジナ
イザー(圧力200kg/cm2)を2回通して直ちに25℃以下
に冷却し、350メッシュの金網で濾過して水性分散液を
得た。
このものは不揮発分20.2%、pH2.2、粘度20cpsであっ
た。
以上を実施例1として実施例2〜13及び比較例1〜5
について、表−1に示す配合に従った以外実施例1と同
様の操作で水性分散液を得た。これら水性分散液の分散
液の分散剤及び水溶性金属塩の使用割合を表−1に示
す。尚、表中の記号は以下の通りである。
(カチオン性分散剤) A:カチオン変成澱粉 N含有量 0.2% 10%水溶液の粘度40cps(25℃) B:ポリアミンポリアミドエピクロルヒドリン樹脂 ミサワセラミックケミカル株式会社製 商品名 ポリアクロン DW C:ポルアルキレンポリアミンエピクロルヒドリン樹脂 ミサワセラミックケミカル株式会社製 商品名 UFK−200 D:ポルジアリルアミンのトリメチルアルミニユウム塩 日東紡績株式会社製 商品名 PAS−H−35S (アニオン性分散剤) E:ナフタレンスルホン酸ナトリユウム−ホルムアルデヒ
ド縮合物 (注-1水溶性金属塩) F:オキシ塩化ジルコニユウム G:塩化アルミニユウム H:ポリ塩化アルミニユウム I:硫酸アルミニユウム 注-1:F、G、Iは無水物を基準に添加した。HはAl2O
3含有量30%品を100として添加した。
(ケテンダイマー系水性分散液の分散安定性、及びサイ
ズ効果) 表−1の水性分散液について、次の方法にしたがって
分散安定性、及び、サイズ効果を調べた。
(1)機械的安定性 分散液を関東理科器株式会社製、振とう器にて150時
間振とうさせた後、分散液の分散状態を調べた。評価基
準は以下の通りである。
○:振とう前に比べて何等変化していない。
△:粒子間に若干の凝集が見られるが、使用可能であ
る。
×:増粘が著しく、あるいは、凝集物が多量に析出して
使用に耐えない。
(2)貯蔵安定性 水性分散液を30℃に於いて、30日間貯蔵して、水性分
散液の分散状態を調べた。評価基準は以下の通りであ
る。
○:増粘もせず、凝集物も見られない。
△:やや増粘、あるいは、若干の凝集物がみられるも使
用可能である。
×:増粘が著しく、あるいは、凝集物が多量に析出して
使用に耐えない。
××:乳化後、数日でクリーム状になった、あるいは、
凝集物の析出により分離した。
(3)サイズ効果 2.5%のパルプスラリー(L−BKP、カナデアン・スタ
ンダード・フリーネス400ml)に重質炭酸カルシユウム
を対パルプ20%、カチオン化澱粉(CATO−102 王子ナシ
ヨナル社)を対パルプ0.6%添加した後、パルプスラリ
ーを1%に希釈した。次いで、上記製紙用サイズ剤組成
物を対パルプ0.1%(不揮発分換算)、歩留向上剤(DCQ
−35 ミサワセラミックケミカル社)を対パルプ0.02%
添加した後、タッピー・スタンダード・シート・マシン
を用いて坪量60g/m2となるように抄紙した。得られた湿
紙を4kg/cm2で3分間脱水し、回転ドライヤー(表面温
度100℃)で1分間乾燥した後、紙葉を温度20℃、湿度6
5%R.H.の条件で24時間調湿し、JIS P−8122に準じてス
テヒトサイズ度を測定した。
得られた結果を表−2に示す。
表−2から明らかなように、本発明のケテンダイマー
化合物系製紙用サイズ剤組成物は高濃度であっても機械
的安定性は勿論、長期間の貯蔵安定性も極めて優れてい
る。又、本発明のケテンダイマー化合物系製紙用サイズ
剤組成物は、従来のケテンダイマー系製紙用サイズ剤に
比べて優れたサイズ効果が得られ、更に、長期間貯蔵し
た後のサイズ効果は、従来のケテンダイマー系サイズ剤
では大幅に低下するのに対して、本発明のサイズ剤では
殆ど低下しない。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケテンダイマー系化合物をカチオン性分散
    剤、及び、アニオン性分散剤を含む水溶液に分散せしめ
    てなるケテンダイマー系化合物の水性分散液に於いて、
    ケテンダイマー系化合物100重量部あたり、オキシ塩化
    ジルコニユウムを0.1〜20重量部、及び、アルミニユウ
    ムの硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩、蟻酸塩、酢酸塩から選ば
    れた水溶性アルミニユウム塩を0〜100重量部含有せし
    めることを特徴とする製紙用サイズ剤組成物。
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