JP2913756B2 - 紙のサイジング方法 - Google Patents
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Description
剤、合成系サイズ剤などの酸性サイズ剤と硫酸バンドを
使用したいわゆる酸性サイジング方法が主流を成してき
た。また、酸性サイジング方法による場合の硫酸バンド
に起因する欠点を解消したり、安価な填料である炭酸カ
ルシウムを使用せんとして、近時、アルキルケテンダイ
マー、アルケニル無水コハク酸に代表される中性サイズ
剤を用いたいわゆる中性サイジング方法が開発されてい
る。しかしながら、中性サイジング方法による場合に
は、該サイズ剤の安定性や価格などの点で不利がある。
近年、省資源の見地から炭酸カルシウム含有古紙を使用
した再生紙(例えば白板紙、石膏ボード用原紙など)の
製造業界において、前記酸性サイズ剤を用い、しかもpH
5.5〜7.5程度の中性付近で抄造することにより安価で良
好なサイズ性を有する紙を容易に製造しうる新規技術開
発の要請が強い。
て、特開昭53−14807号公報には特定のホフマン転位反
応生成物をサイズ定着助剤として使用することによりサ
イズ性良好な成紙を収得する方法が知られているもの
の、中性付近で抄造した場合にはサイズ定着性の点で不
充分である。
使用し、しかも中性付近で抄紙することにより優れたサ
イズ性を有する成紙を収得することを目的とするもので
ある。
た結果、意外にも特定のビニルアミン系重合体をサイズ
定着助剤として使用して抄紙することにより該課題を解
決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
イズ剤、硫酸バンドおよびサイズ定着助剤を添加してサ
イジングを行うにあたり、酸性サイズ剤としてロジン系
サイズ剤および/または合成サイズ剤を使用し、サイズ
定着助剤として下記一般式〔I〕、〔II〕および〔II
I〕で表される構造単位からなり、 (式中、Xは陰イオンを表し、R1は水素原子またはメチ
ル基を表し、Yはニトリル基、カルバモイル基、カルボ
キシル基および炭素数1〜4のアルコールからなるアル
コキシカルボニル基から選ばれる1種またはそれ以上の
官能基を表す。) 構造単位〔I〕のモル分率が5〜95モル%、 構造単位〔II〕のモル分率が2〜95モル%、 構造単位〔III〕のモル分率が0〜90モル%、 であるビニルアミン系重合体を使用し、かつpH5.5〜7.5
の条件下で抄造することを特徴とする紙のサイジング方
法に係る。
単位〔I〕のモル分率が5〜95モル%、構造単位〔II〕
のモル分率が2〜95モル%、構造単位〔III〕のモル分
率が0〜90モル%、であり、好ましい組成としては、構
造単位〔I〕のモル分率が5〜95モル%、構造単位〔I
I〕のモル分率が5〜95モル%、構造単位〔III〕のモル
分率が0〜80モル%の範囲である。
アミド系重合体(単独重合体、共重合体)を重合体中の
ホルミル基を酸性または塩基性条件下に変性することに
より容易に得ることができる。原料となるN−ビニルホ
ルムアミドの単独重合体は、N−ビニルホルムアミドを
ラジカル重合開始剤の存在下に重合して得られる単独重
合体である。また、原料となるN−ビニルホルムアミド
の共重合体は、N−ビニルホルムアミドと下記一般式
〔IV〕で示される化合物 (式中、R1は水素原子またはメチル基を表し、Yはニト
リル基カルバモイル基、カルボキシル基および炭素数1
〜4のアルコールからなるアルコキシカルボニル基から
選ばれる1種のまたはそれ以上の官能基を表す。)とか
らなり、前者のN−ビニルホルムアミドの含有率が10モ
ル%以上、好ましくは20モル%以上である単量体混合物
をラジカル重合開始剤の存在下に重合して得られる各種
共重合体である。一般式〔IV〕で示される化合物のう
ち、好ましいものとしては、アクリロニトリル、炭素数
1〜4のアルコールと(メタ)アクリル酸とからなる
(メタ)アクリル酸エステル、アクリルアミド、(メ
タ)アクリル酸を例示できる。特に好ましくはアクリロ
ニトリル、アクリルアミドである。
方法としては、塊状重合、各種の溶媒を用いる溶液重
合、沈澱重合のいずれをも採用できるが、これらの内、
水を重合溶媒とする重合法が好ましい。単量体を水溶液
重合法で重合する場合、目的とする重合体の分子量、重
合発熱を考慮して単量体の濃度、重合方法、および重合
反応装置の形状が適宜選択され、例えば水を重合溶媒と
する場合、以下の方法で重合が行なわれる。単量体濃度
5〜20重量%の条件で溶液状で重合を開始し、重合体を
溶液状で得る方法、単量体濃度20〜60重量%の条件下で
重合を開始し、重合体の含水ゲル状物または重合体の析
出物として得る方法、単量体濃度20〜60重量%の水溶液
を疎水性の溶媒と乳化剤を用いて水中油または、油中水
の乳化状態で重合する方法、単量体濃度20〜60重量%の
水溶液を疎水性の溶媒と分散安定剤を用いて油中水の分
散状態で重合し、重合体を得る方法である。またアクリ
ロニトリルとの共重合においては水中から生成物を沈澱
重合物として得ることができる。
性の単量体の重合に用いられる一般的な開始剤のいずれ
もが使用されるが、重合体を収率よく得るためには、ア
ゾ化合物が好ましい。特に好ましくは、水溶性アゾ化合
物であり、例えば、2,2′−アゾビス−2−アミジノプ
ロパの塩酸塩および酢酸塩、4,4′−アゾビス−4−シ
アノ吉草酸のナトリウム塩、アゾビス−N,N′−ジメチ
レンイソブチルアミジンの塩酸塩および酢酸塩が挙げら
れる。これらの重合開始剤の使用量は、通常単量体の重
量に対して0.01〜1重量%の範囲である。また、重合反
応は、一般に不活性ガス気流下、30〜100℃の温度条件
下で実施される。
重合体は、そのままの溶液状もしくは分散状で、あるい
は希釈し、もしくは公知の方法で脱水または乾燥して粉
末状とした後、酸性条件下または塩基性条件下で変性す
ることにより、本発明のビニルアミン系重合体に変える
ことができる。但し、得られたN−ビニルホルムアミド
系重合体のうち前記一般式〔IV〕を構造単位としてニト
リル基、カルバモイル基、アルコキシカルボニル基を優
位に含有する共重合体の場合には、水中で塩基性変性す
ると、重合体の該構造単位が加水分解して過剰のカルボ
キシル基を生じ、不溶性重合体を生じたり、アニオン性
基を優位に含有する両性重合体を生ずる傾向があるため
あまり好ましい方法とはいえない。
は、水中で酸性または塩基性加水分解する方法、水を含
有するアルコールなどの親水性溶媒中で酸性または塩基
性加水分解する方法、酸性条件下に加アルコール分解
し、ホルミル基をギ酸エステルとして分離しつつ変性す
る方法などが例示される。
ては、炭素数1〜4の各種アルコールが挙げられるが、
好ましくはメタノールである。
強酸性に作用する化合物ならばいずれも使用することが
可能であり、例えば、塩酸、臭素酸、フッ化水素酸、硫
酸、硝酸、燐酸、スルファミン酸、アルカンスルホン酸
などが挙げられる。塩基性変性に使用する変性剤として
は水中で強塩基性に作用する化合物のいずれも使用する
ことができる。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、第4級アンモニウムヒドロキサイド等が例示され
る。変性剤の使用量は、重合体中のホルミル基に対して
0.1〜2倍モルの範囲から目的の変性率に応じて適宜決
定される。また、以上の変性反応の結果、重合体の構造
単位〔I〕のXは、酸性変性の場合は、各酸に対応する
ハロゲンイオン、硫酸イオン等であり、塩基性変性の場
合は、水酸イオンを示すこととなる。
該重合体の分子量は特に制限されないが、通常は、1規
定の食塩水中0.1g/dlの溶液として25℃で測定した還元
粘度の値が0.1〜10dl/g、好ましくは0.5〜10dl/gとされ
る。0.1dl/g未満の場合にはサイズ定着性が低下する傾
向にあり、また10dl/gを越える場合には、高粘度のため
取扱作業が低下する傾向がある。
イズ定着助剤として使用され、成紙に優れたサイズ性を
付与することができる。
系サイズ剤および合成系サイズ剤を使用される。ロジン
系サイズ剤としては、何らかの手段によりロジン物質が
水中に溶解または分散していればよく、アルカリで中和
した水溶液型ロジン系サイズ剤、または各種界面活性剤
もしくは水溶性高分子で乳化してなるエマルジョン型ロ
ジン系サイズ剤を包含する。ここで、ロジン物質として
は、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、水素
化ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、アルデヒド変性
ロジン、ロジンエステルなどのロジン剤、更には該ロジ
ン類とアクリル酸、無水マレイン酸、フマール酸、イタ
コン酸などのα,β−不飽和カルボン酸との反応物を例
示できる。エマルジョン型ロジン系サイズ剤に使用する
界面活性剤または水溶性高分子としては、前記ロジン物
質のアルカリ中和物、アルキルベンゼンスルホン酸塩、
モノアルキル硫酸エステル塩、ポリエチレグリコール、
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ア
ルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンア
ルキルエーテルスルホン酸エステル塩、ポリオキシエチ
レンアルキルエーテルスルホコハク酸エステル塩、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテルスルホコハク酸エステ
ル塩、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ス
チレン類や(メタ)アクリル酸低級アルキルエステルな
どの疎水性単量体と(メタ)アクリル酸などのアニオン
性単量体との共重合体、シェラック、カゼインなどが挙
げられる。
性塩、特にオクテニル無水コハク酸、ドデセニル無水コ
ハク酸などのアルケニル無水コハク酸の水溶性塩が代表
的である。より具体的には、特公昭40−565号公報に詳
述されている。
は、抄紙pHに留意するほかは、公知の各種方法を採用す
れば足りる。例えば、パルプの水性スラリーに前記酸性
サイズ剤を0.05〜2重量%、硫酸バンドを0.1〜5重量
%およびサイズ定着助剤である前記ビニルアミン系重合
体を0.005〜0.5重量%(いずれも対パルプ固形分)添加
し、抄紙pHが5.5〜7.5の範囲で常法により抄紙すればよ
い。各薬品の添加順序は特に制限されないが、通常はサ
イズ剤および硫酸バンドを添加した後、サイズ定着助剤
が添加される。パルプの種類は特に制限されず、各種公
知のものを任意に選択使用できる。例えば、グランドパ
ルプ、セミグランドパルプ、サルファイトパルプ、セミ
ケミカルパルプ、クラフトパルプなどはもちろんのこ
と、古紙を離解してなる再生パルプも使用でき、これら
は単独でまたは組み合わせて使用される。
るため、抄造系のpH調整は、硫酸バンドの使用量や、ア
ルカリ物質である炭酸カルシウム系填料の使用量を適宜
調節して行なわれるのが一般的である。また、前記のご
とく、原料パルプとして、炭酸カルシウムを含有する古
紙を併用することが可能であり、斯かる場合には成紙の
製造価格および省資源の見地から優位性がある。なお、
上記の炭酸カルシウムとしては特に制限はされず、重質
炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウムなどの各種公知
のものを使用できる。
を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定さ
れるものではない。
第1表に示すモル分率の原料単量体4.0g、および脱塩水
35.9gを仕込んだ。窒素ガス気流中、撹拌しつつ60℃に
昇温したのち、10重量%の2,2′−アゾビス−2−アミ
ジノプロパン・2塩酸塩水溶液0.12gを添加した。撹拌
下、60℃にて3時間保持し、重合物を得た。水中の残存
単量体を液体クロマトグラフおよびガスクロマトグラフ
により測定し、重合体中の組成を算出した。
て撹拌しつつ75℃にて8時間保持し、重合体を加水分解
した。
め、これを真空乾燥して固体状重合体を得た。原料単量
体中の〔IV〕のモル分率ならびにコロイド当量値、元素
分析、13C−NMRスペクトルより求めた生成物の構造単位
および生成物の還元粘度の値を第1表に示した。
測定した。
た。この水溶液5.0gを脱塩水を用いて200mlに希釈し希
塩酸を用いて溶液のpHを3に調整した後、1/400規定の
ポリビニル硫酸カリウムを用い、トルイジンブルーを指
示薬としたコロイド滴定法により求めた。
の濃度として、オストワルト粘度計を用いて25℃で測定
した。
ート、DAA:ジアセトンアクリルアミド、Yは次式を表し
Yはそれぞれ *1 R1=H Y=CN *2 R1=Me Y=COOMe *3 R1=H Y=CONHC(CH3)2−CH2−COCH3 である。
リーネス485ml)の1重量%スラリーに硫酸バンドを所
定量添加し5分間撹拌し、ロジンエマルジョンサイズ剤
(商品名サイズパインN−705、荒川化学工業(株)
製)を固形分換算で対パルプ0.2重量%添加し5分間撹
拌した。ついで、サイズ定着助剤としてビニルアミン系
重合体(第1表記載の重合体A〜N)をそれぞれ第2表
の記載のように所定量添加し5分間撹拌した。このパル
プスラリーを用い、タッピ・スタンダード・シート・マ
シンによりそれぞれのパルプスラリーのpHで抄紙した。
得られた湿紙を圧力3.5kg/cm2で脱水した後、100℃で1
分間乾燥した。これら成紙を20℃、65%RHの条件で24時
間以上調湿した後、ステキヒトサイズ度(JIS P 8122)
を測定した。結果を第2表に示す。
転位反応物(分子量30万のポリアクリルアミドにホフマ
ン転位反応を行ない、20モル%をビニルアミンとしたも
の)を使用した他は実施例1と同様に行った。結果を第
2表に示す。
ノプロピルメタクリルアミド(モル比95/5)の共重合体
b(還元粘度1.2dl/g)を使用した他は実施例1と同様
に行った。結果を第2表に示す。
った。結果を第2表に示す。
較すると、本発明の方法である実施例1〜14において
は、pHの変化によらず、特にpHを高くして中性付近にも
っていっても、優れたサイズ性を有する成紙を収得でき
ることがわかる。
ーネス450ml)の1重量%スラリーに炭酸カルシウムを
対パルプ2重量%を加え、下記の各種サイズ剤を固形分
換算で対パルプ0.5重量%添加し5分間撹拌した後、硫
酸バンドを対パルプ0.5重量%添加し更に5分間撹拌し
た。ついで、サイズ定着助剤をそれぞれ第3表の記載の
ように所定量添加し5分間撹拌した。このパルプスラリ
ーを用い、タッピ・スタンダード・シート・マシンによ
りpH7.2で抄紙した。得られた湿紙を圧力3.5kg/cm2で脱
水した後、100℃で1分間乾燥した。これら成紙を20℃
で、65%RHの条件で24時間以上調湿した後、ステキヒト
サイズ度を測定した。結果を第3表に示す。
E、荒川化学工業(株)製) :アルケニルコハク酸塩型サイズ剤(商品名サイズパ
インS−300、荒川化学工業(株)製) :ロジンエマルジョンサイズ剤(商品名サイズパイン
N−705、荒川化学工業(株)製) 比較例4〜6 サイズ定着助剤として前記ホフマン転位反応物aを使
用した他は実施例15と同様に行った。結果を第4表に示
す。
は実施例15と同様に行った。結果を第4表に示す。
った。結果を第4表に示す。
紙、カナディアン・スタンダード・フリーネス380ml)
の1重量%スラリーに前記各種サイズ剤を0.5重量%添
加し5分間撹拌した後、硫酸バンドを2.0重量%添加し
5分間撹拌した。ついでサイズ定着助剤をそれぞれ第5
表の記載のように所定量添加し撹拌した。このパルプス
ラリーを用い、タッピ・スタンダード・シート・マシン
によりpH6.9で抄紙した。得られた湿紙を圧力3.5kg/cm2
で脱水した後、100℃で1分間乾燥した。これら成紙を2
0℃、65%RHの条件で24時間以上調湿した後、ステキヒ
トサイズ度を測定した。結果を第5表に示す。
用した他は実施例33と同様に行った。結果を第6表に示
す。
は実施例33と同様に行った。結果を第6表に示す。
った。結果を第6表に示す。
ズ定着助剤として使用することにより、中性サイズ剤を
使用することなく、pH5.5〜7.5程度の中性付近で従来公
知の酸性サイズ剤を使用して抄紙することより、優れた
サイズ性を有する成紙を収得しうるという効果が奏せら
れる。具体的には、中性サイズ剤を使用しないため、抄
紙時に機械に汚れが発生しないため抄紙作業能率も大幅
に改善でき、更には成紙の価格を大幅に低減できるなど
の多大の効果が奏せられる。また、pH5.5未満の酸性抄
紙条件下に適用した場合にも、抄紙系での硫酸バンドの
添加率を低減できるため抄紙機器の寿命が増大するこ
と、硫酸バンドの添加率が低いにもかかわらず、比較的
良好なサイズ効果を発現できるなどの効果が奏せられ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】パルプの水性スラリーに酸性サイズ剤、硫
酸バンドおよびサイズ定着助剤を添加してサイジングを
行うにあたり、酸性サイズ剤としてロジン系サイズ剤お
よび/または合成系サイズ剤を使用し、サイズ定着助剤
として下記一般式〔I〕、〔II〕、および〔III〕で表
される構造単位からなり、 (式中、Xは陰イオンを表し、R1は水素原子またはメチ
ル基を表し、Yはニトリル基、カルバモイル基、カルボ
キシル基および炭素数1〜4のアルコールからなるアル
コキシカルボニル基から選ばれる1種またはそれ以上の
官能基を表す。) 構造単位〔I〕のモル分率が5〜95モル%、 構造単位〔II〕のモル分率が2〜95モル%、 構造単位〔III〕のモル分率が0〜90モル%、 であるビニルアミン系重合体を使用し、かつpH5.5〜7.5
の条件下で抄造することを特徴とする紙のサイジング方
法。 - 【請求項2】サイズ定着助剤が1規定の食塩水中0.1g/d
lの溶液として25℃で測定した還元粘度の値で0.1〜10dl
/gである請求項(1)の記載の方法。 - 【請求項3】パルプの水性スラリーが炭酸カルシウム系
填料および/または炭酸カルシウム系填料を含有した古
紙を含有してなるものである請求項(1)または(2)
記載の方法。
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