JP3125409B2 - 製紙用添加剤およびその製造法 - Google Patents
製紙用添加剤およびその製造法Info
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Description
る。詳しくは、特定グラフト構造の(メタ)アクリルア
ミド系共重合体を含有してなる製紙用添加剤に関する。
紙、板紙の製造に際し重要視されて来ている。この背景
としては、原木供給事情の悪化に伴い良質パルプの使用
が制限されたこと、さらに省エネルギーや省資源の目的
で古紙の再利用の必要性が一段と強まったことがあげら
れ、その結果として紙、板紙の改質剤としての製紙用添
加剤は一層不可欠なものとなっている。
上、あるいは紙の多様化に応じた品質向上の目的で、濾
水性向上剤および紙力増強剤への依存度とその使用範囲
はさらに広まっている。かかる状況下に製紙用添加剤と
しては、ポリアクリルアミド系が主流となっている。
オン性によりアニオンタイプ、カチオン(両性も含む)
タイプに分類できる。例えば、該アニオンタイプとして
は、アクリルアミドとアニオン性ビニルモノマーである
α,β−不飽和モノカルボン酸あるいはα,β−不飽和
ジカルボン酸との共重合体、またはアクリルアミド系共
重合体の部分加水分解物などが知られている。他方、カ
チオン(両性)タイプとしては、イオン性官能基の導入
方法の相違に基づいて、変性タイプと共重合タイプのも
のがある。例えば、変性タイプとしては、アクリルアミ
ド系共重合体のホフマン転位物、マンニッヒ変性物など
があり、一方、共重合タイプとしては、カチオン性ビニ
ルモノマーと(メタ)アクリルアミド、必要に応じてア
ニオン性ビニルモノマーあるいはその他の共重合しうる
ノニオン性ビニルモノマーを共重合してなる各種共重合
体が知られている(特開昭60−94697号)。
条件はますます厳しくなってきたため、従来公知の比較
的低分子量のポリアクリルアミド系製紙用添加剤では、
添加剤としての効果の点で限界にきている。そのため、
性能の向上を図るべく高分子量化の手段が採られるが、
単に高分子量化した場合には得られる共重合体の粘度が
過度に上昇するため、抄紙時の分散性が不良となる。そ
の結果、かかる共重合体を製紙用添加剤として使用した
場合には過度の凝集が生じ、成紙の地合い乱れを引き起
こしやすい。
ることにより分岐構造を持たせ、得られる共重合体の粘
度上昇を抑えながらその分子量を増加させようとする試
みがなされているが、架橋剤の反応性が不十分であった
り、均一な分岐構造を導入しがたく製紙用添加剤として
の効果は未だ十分ではなかった。
(メタ)アクリルアミド系共重合体を含有してなり、し
かも比較的低粘度で、かつパルプへの定着性に優れた製
紙用添加剤を提供することを目的とする。
術の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、グラフト
構造の(メタ)アクリルアミド系共重合体によれば、高
分子量の(メタ)アクリルアミド系共重合体を高粘度化
させることなく得ることができるだけでなく、該共重合
体が製紙用添加剤としての諸効果に優れていること、さ
らにはグラフト構造の主鎖と側鎖のイオン成分に偏りを
持たせた場合には特に紙力増強効果に優れていることを
見出し、本発明を完成するに至った。
ルアミドおよび/またはメタクリルアミド、(b)アニ
オン性ビニルモノマーおよびカチオン性ビニルモノマー
から選ばれるイオン性ビニルモノマーの少なくとも一
種、並びに(c)連鎖移動性置換基を側鎖に有するビニ
ルモノマーの少なくとも一種を主成分とする主鎖(A)
を共重合した後、該主鎖(A)に前記(a)成分、及び
前記(b)成分を主成分とする側鎖(B)をグラフト重
合させてなるグラフト重合体を含有することを特徴とす
る製紙用添加剤、(2) (a)アクリルアミドおよび/またはメタクリル
アミド、(b)アニオン性ビニルモノマーおよびカチオ
ン性ビニルモノマーから選ばれるイオン性ビニルモノマ
ーの少なくとも一種、並びに(c)連鎖移動性置換基を
有するビニルモノマーの少なくとも一種を主成分とする
主鎖(A)を共重合した後、該主鎖(A)に前記(a)
成分を主成分とする側鎖(B)をグラフト重合させさせ
てなるグラフト重合体を含有することを特徴とする製紙
用添加剤、並びに (3) (a)アクリルアミドおよび/またはメタクリル
アミド、並びに(c)連鎖移動性置換基を有するビニル
モノマーの少なくとも一種を主成分とする主鎖(A)を
共重合した後、該主鎖(A)に前記(a)成分、及び
(b)アニオン性ビニルモノマーおよびカチオン性ビニ
ルモノマーから選ばれるイオン性ビニルモノマーの少な
くとも一種を主成分とする側鎖(B)をグラフト重合さ
せさせてなるグラフト重合体を含有することを特徴とす
る製紙用添加剤に関する。
ルアミドまたはメタクリルアミドは単独使用または併用
できるが、経済性の面からはアクリルアミドを単独使用
するのがよい。
の内、アニオン性ビニルモノマー(b−1)しては、た
とえばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のモノ
カルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ムコ
ン酸、シトラコン酸等のジカルボン酸;ビニルスルホン
酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メ
チルプロパンスルホン酸などの有機スルホン酸;または
これら各種有機酸のナトリウム塩、カリウム塩等があげ
られる。また、カチオン性ビニルモノマー(b−2)と
しては、たとえばジメチルアミノエチル(メタ)アクリ
レート、ジエチルアミノエチル(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、ジエ
チルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、アリルア
ミン、ジアリルアミン、もしくはトリアリルアミンなど
の第三級アミノ基を有するビニルモノマーまたはそれら
の塩酸、硫酸、酢酸などの無機酸もしくは有機酸の塩
類、または該第三級アミノ基含有ビニルモノマ−とメチ
ルクロライド、ベンジルクロライド、ジメチル硫酸、エ
ピクロルヒドリンなどの四級化剤との反応によって得ら
れる第四級アンモニウム塩を含有するビニルモノマ−な
どがあげられる。これらイオン性ビニルモノマーは一種
を単独でまたは2種以上を使用できる。
るビニルモノマーとしては、連鎖移動性官能基を有する
ものであれば特に制限なく使用でき、たとえばアリル
基、ポリアルキレングリコール基、N−置換アミド基等
を有するビニルモノマーがあげられる。アリル基を有す
るビニルモノマーとしては、アリル(メタ)アクリレー
ト、N−アリル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジア
リル(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。また、
ポリアルキレングリコール基としては、少なくとも2個
のオキシアルキレン基の繰り返し単位を有するものであ
ればよく、通常繰り返し単位10個程度までのものを使
用できる。具体例としては、ジエチレングリコールモノ
(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ
(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノ
(メタ)アクリレート等のポリエチレングリコールモノ
(メタ)アクリレート、前記同様のポリプロピレングリ
コールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレ
ングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリトリメチ
レングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリテトラ
メチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエ
チレングリコールプロピレングリコールモノ(メタ)ア
クリレート等があげられる。また、N−置換アミド基等
を有するビニルモノマーとしては、ジメチルアクリルア
ミド、ダイアセトンアクリルアミド、イソプロピルアク
リルアミド、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン
スルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン
カルボン酸およびこれらの炭素数1〜4のアルキルエス
テル等があげられる。
アミド系共重合体を含有してなる製紙用添加剤は、たと
えば、以下に示すグラフト重合法により製造される。
(c)成分を主成分とする主鎖(A)を共重合した後、
該主鎖(A)に(a)成分、及び(b)成分を主成分と
する側鎖(B)をグラフト重合させる方法。
(c)成分を主成分とする主鎖(A)を共重合した後、
該主鎖(A)に(a)成分を主成分とする側鎖(B)を
グラフト重合させる方法。
成分とする主鎖(A)を共重合した後、該主鎖(A)に
(a)成分、及び(b)成分を主成分とする側鎖(B)
をグラフト重合させる方法。
る各種成分の使用量について説明する。主鎖(A)の重
合に使用される(a)成分は主鎖(A)を構成するモノ
マー成分の総モル和に対し、通常60〜98モル%程
度、好ましくは70〜96モル%、(b)成分も同様に
通常1〜40モル%程度、好ましくは5〜20モル%、
および(c)成分も同様に通常0.01〜20モル%程
度、好ましくは0.1〜10モル%とされる。一方、側
鎖(B)の重合に使用される(a)成分は側鎖(B)を
構成するモノマー成分の総モル和に対し、(a)成分は
通常60〜99モル%程度、好ましくは70〜96モル
%、および(b)成分も同様に通常1〜40モル%程
度、好ましくは4〜30モル%とされる。
は、(b−1)アニオン性ビニルモノマーと(b−2)
カチオン性ビニルモノマーの使用モル比(b−1)/
(b−2)を、主鎖(A)では2以上、好ましくは4以
上とし、側鎖(B)では0.5以下、好ましくは0.3
以下となるようにするか、または主鎖(A)では0.5
以下、好ましくは0.3以下、側鎖(B)では2以上、
好ましくは4以上となるようにイオン性に偏りを持たせ
ることにより、さらに紙力増強効果を向上させることが
できる。
成分の使用量も同様に、主鎖(A)の重合に使用される
(a)成分は主鎖(A)を構成するモノマー成分の総モ
ル和に対し、通常60〜98モル%程度、好ましくは7
0〜96モル%、(b)成分も同様に通常1〜40モル
%程度、好ましくは5〜20モル%、および(c)成分
も同様に通常0.01〜20モル%程度、好ましくは
0.1〜10モル%とされる。一方、側鎖(B)は
(a)成分を主成分としてなり、通常70〜100モル
%程度、好ましくは80〜100モル%とされる。
成分の使用量も同様に、主鎖(A)の重合に使用される
(a)成分は主鎖(A)を構成するモノマー成分の総モ
ル和に対し、通常60〜99.99モル%程度、好まし
くは70〜99.9モル%、および(c)成分も同様に
通常0.01〜40モル%程度、好ましくは0.1〜3
0モル%とされる。一方、側鎖(B)の重合に使用され
る(a)成分は側鎖(B)を構成するモノマー成分の総
モル和に対し、通常60〜99モル%程度、好ましくは
70〜96モル%、および(b)成分も同様に通常1〜
40モル%程度、好ましくは4〜30モル%とされる。
グラフト構造の(メタ)アクリルアミド系共重合体は、
前記主成分に加えて、さらに(d)ノニオン性ビニルモ
ノマーや(e)架橋性ビニルモノマーを使用することが
できる。これら任意成分の使用量は、主鎖(A)の重合
にあたっては、主鎖(A)を構成するモノマー成分の総
モル和に対し、(d)成分を通常20モル%程度以下、
好ましくは15モル%以下、および(e)成分を同様に
通常1モル%程度以下、好ましくは0.5モル以下使用
することができる。また、側鎖(B)の重合にあたって
は、側鎖(B)を構成するモノマー成分の総モル和に対
し、(c)成分を通常5モル%程度以下、好ましくは2
モル%以下、(d)成分を同様に通常20モル%程度以
下、好ましくは15モル%以下、(e)成分を同様に通
常1モル%程度以下、好ましくは0.5モル以下使用す
ることができる。さらに、(2)の側鎖(B)の重合、
または(3)の直鎖(A)の重合にあたっては、(b)
成分を通常5モル%程度未満、好ましくは2モル%以下
使用することができる。
ーとしては、たとえば、前記(B)アニオン性ビニルモ
ノマーのアルキルエステルや、アクリロニトリル、スチ
レン、酢酸ビニル、メチルビニルエーテル等があげられ
る。
的なものとしては、たとえば、エチレングリコールジ
(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メ
タ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)
アクリレート等のジ(メタ)アクリレート類、メチレン
ビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)ア
クリルアミド、ヘキサメチレンビス(メタ)アクリルア
ミド等のビス(メタ)アクリルアミド類、アジピン酸ジ
ビニル、セバシン酸ジビニル等のジビニルエステル類、
アリルメタクリレート、エポキシアクリレート類、ウレ
タンアクリレート類、N−メチロールアクリルアミド、
ジアリルアミン、ジアリルジメチルアンモニウム、ジア
リルフタレート、ジアリルクロレンデート、ジビニルベ
ンゼン等の2官能性ビニルモノマー、1,3,5−トリ
アクリロイルヘキサヒドロ−S−トリアジン、トリアリ
ルイソシアヌレート、トリアリルアミン、トリアリルト
リメリテート、N,N−ジアリルアクリルアミド等の3
官能性モノマー、テトラメチロールメタンテトラアクリ
レート、テトラアリルピロメリテート、N,N,N’,
N’−テトラアリル−1,4−ジアミノブタン、テトラ
アリルアミン塩、テトラアリルオキシエタン等の4官能
性ビニルモノマー等があげられる。これらのなかでも、
製造時の反応制御が容易なことから、官能基がすべてビ
ニル系二重結合のものを使用するのが好ましい。
主鎖(A)の(b)成分と側鎖(B)の(b)成分の使
用モル比、すなわち(A)−(b):(B)−(b)
を、1:0〜0.8、好ましくは1:0〜0.5となる
ように、また(3)のグラフト重合法においては(A)
−(b):(B)−(b)を、0〜0.8:1、好まし
くは0〜0.5:1となるようにして、主鎖(A)と側
鎖(B)のイオン性に偏りを持たせることにより、さら
に紙力増強効果を向上させることができる。
ても、前記主鎖(A)と側鎖(B)を構成するビニルモ
ノマーの使用モル比(A)/(B)は1/5〜5/1の
範囲、好ましくは、1/3〜3/1であればよく、各構
成モノマーを該範囲内で前記使用量となるように調整す
ればよい。使用モル比が1/5より小さい場合には側鎖
を十分にグラフト重合させることができず、5/1より
大きい場合には側鎖の割合が小さく、いずれの場合もグ
ラフト共重合体として特長が少なくなり紙力増強効果の
向上が十分でない。
知の各種方法により行うことができるが、得られる共重
合体を製紙用添加剤としての性能を充分に発揮せしめる
には、主鎖(A)の重合時にはできる限り連鎖移動を抑
え、側鎖(B)の重合時にはできる限りグラフト効率を
上げる処方を選定するのがよい。たとえば、まず所定の
反応容器に上記主鎖(A)を構成するビニルモノマーお
よび水を仕込み、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム
等の過硫酸塩系の開始剤、もしくはこれら過硫酸塩と亜
硫酸水素ナトリウムのごとき還元剤とを組み合わせた形
のレドックス系重合開始剤、またはアゾ系の開始剤等の
通常のラジカル重合開始剤を加え、撹拌下、加温するこ
とにより所望の水溶性のアクリルアミド系共重合体を製
造する。続いて、主鎖(A)である該水溶性のアクリル
アミド系共重合体を含む系内に側鎖(B)を構成するビ
ニルモノマーを滴下することによりグラフト重合を行い
所望のグラフト共重合体を得ることができる。重合温度
は通常70〜100℃程度がよく、好ましくは前記範囲
内で主鎖(A)の重合温度に比べて、側鎖(B)の重合
温度が高くなるようにするのがよい。
量は通常50万〜1000万程度である。特に、150
万以上であるのが好ましい。
る本発明の製紙用添加剤は、従来公知の架橋型の(メ
タ)アクリルアミド系共重合体と同様の比較的低粘度で
使用できる。紙力増強剤として使用する場合は、通常、
固形分濃度5〜20重量%程度において、15000c
ps程度以下で、填料歩留剤として使用する場合は、固
形分濃度1〜10重量%程度において、15000cp
s程度以下の性状で使用するのがよい。
タ)アクリルアミド系共重合体を含有してなる製紙用添
加剤は、パルプ繊維間との接点のイオン性が高く紙力増
強効果等の製紙用添加剤としての種々の特徴ある性能を
示す。特に主鎖とグラフト鎖のイオン性に偏りを持たせ
た場合には、さらに紙力増強効果を向上させることがで
きる。その結果として、近時の厳しい抄紙条件下でも製
紙用添加剤としての優れた諸効果を奏する。また、高分
子量の共重合体にもかかわらず比較的低粘度であり作業
性にも優れる。
より具体的に説明する。なお、部および%はいずれも重
量基準による。
窒素ガス導入管を備えた六つ口フラスコに、アクリルア
ミド16部、80%アクリル酸水溶液3.5部、ジメチ
ルアミノエチルメタクリレ−ト1.5部、PE- 350
(日本油脂(株)製、ポリエチレングリコールメタクリ
レート)21.2部およびイオン交換水350部を仕込
み、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した。次
に、系内を40℃にし撹拌下に重合開始剤として過硫酸
アンモニウム0.25部および亜硫酸水素ナトリウム
0.15部を投入した。85℃まで昇温した後、2時間
保温し、主鎖となる共重合体を得た。保温終了後、該共
重合体にアクリルアミド43部、80%アクリル酸水溶
液0.9部、ジメチルアミノエチルメタクリレ−ト4.
6部およびイオン交換水310部と、過硫酸カリウム
0.5部およびイオン交換水15部を同時にそれぞれ別
の滴下ロートより1時間かけて滴下し、1時間保温後、
冷却し、pH4.5、固形分15.6%、粘度(25
℃)が8400cpsのグラフト共重合体水溶液を得
た。得られた分岐型共重合体水溶液の性状値を表2に示
す。
はその使用量のうちいずれか少なくとも1種を表1のよ
うに変えた他は、実施例1と同様の操作を行いグラフト
共重合体水溶液を得た。得られた各共重合体水溶液の性
状値を表2に示す。
を用いて共重合体を製造し、さらにモノマーを滴下して
反応させなかった他は、実施例1と同様の操作を行っ
た。得られた共重合体水溶液の性状値を表2に示す。
成分を用い、PE- 350を使用しなかった他は、実施
例1と同様の操作を行った。得られた共重合体水溶液の
性状値を表2に示す。
および(e)成分を用いた他は、比較例2と同様の操作
を行った。得られた共重合体水溶液の性状値を表2に示
す。
分、(d)成分および(e)成分を用いた他は、比較例
1と同様の操作を行った。得られた共重合体水溶液の性
状値を表2に示す。
ガラ式ビーターにて叩解し、カナディアン・スタンダー
ド・フリーネス(C.S.F)420mlに調整したパ
ルプに硫酸バンドを対パルプ1.6%添加してpH5.
5とし、ついで上記各実施例および比較例で得られた各
共重合体水溶液を紙力増強剤として対パルプ0.6%を
添加し、撹拌した後、パルプスラリー濃度を0.1%に
なるように希釈し、タッピ・シートマシンにて、坪量1
50g/m2 となるよう抄紙し、5Kg/cm2 で2分
プレス脱水した。次いで回転型乾燥機で105℃におい
て3分間乾燥し、20℃、65%R.H.の条件下に2
4時間調湿したのちJIS P 8112に準じ、比破
裂強度を測定した。結果を表3に示す。
ビーターにて叩解し、(C.S.F)550mlに調整
したパルプ(pH6.8)に、上記各実施例および比較
例で得られた各共重合体水溶液を上記と同様に添加し、
上記と同様の操作を行い、比破裂強度を測定した。結果
を表3に示す。
(メタ)アクリルアミド系共重合体は、従来品に比べて
高分子量体でありながら、ほぼ同様の粘度であり、また
優れた紙力増強効果を発現していると認められる。
Claims (5)
- 【請求項1】 (a)アクリルアミドおよび/またはメ
タクリルアミド、(b)アニオン性ビニルモノマーおよ
びカチオン性ビニルモノマーから選ばれるイオン性ビニ
ルモノマーの少なくとも一種、並びに(c)連鎖移動性
置換基を側鎖に有するビニルモノマーの少なくとも一種
を主成分とする主鎖(A)を共重合した後、該主鎖
(A)に前記(a)成分、及び前記(b)成分を主成分
とする側鎖(B)をグラフト重合させてなるグラフト重
合体を含有することを特徴とする製紙用添加剤。 - 【請求項2】 前記イオン性ビニルモノマーの(b−
1)アニオン性ビニルモノマーと(b−2)カチオン性
ビニルモノマーの使用モル比(b−1)/(b−2)
が、主鎖(A)では2以上、側鎖(B)では0.5以
下、または主鎖(A)では0.5以下、側鎖(B)では
2以上である請求項1記載の製紙用添加剤。 - 【請求項3】 (a)アクリルアミドおよび/またはメ
タクリルアミド、(b)アニオン性ビニルモノマーおよ
びカチオン性ビニルモノマーから選ばれるイオン性ビニ
ルモノマーの少なくとも一種、並びに(c)連鎖移動性
置換基を有するビニルモノマーの少なくとも一種を主成
分とする主鎖(A)を共重合した後、該主鎖(A)に前
記(a)成分を主成分とする側鎖(B)をグラフト重合
させてなるグラフト重合体を含有することを特徴とする
製紙用添加剤。 - 【請求項4】 (a)アクリルアミドおよび/またはメ
タクリルアミド、並びに(c)連鎖移動性置換基を有す
るビニルモノマーの少なくとも一種を主成分とする主鎖
(A)を共重合した後、該主鎖(A)に前記(a)成
分、及び(b)アニオン性ビニルモノマーおよびカチオ
ン性ビニルモノマーから選ばれるイオン性ビニルモノマ
ーの少なくとも一種を主成分とする側鎖(B)をグラフ
ト重合させてなるグラフト重合体を含有することを特徴
とする製紙用添加剤。 - 【請求項5】 前記主鎖(A)を構成するビニルモノマ
ーと側鎖(B)を構成するビニルモノマーの使用モル比
が(A)/(B)=1/5〜5/1である請求項1〜4
のいずれかに記載の製紙用添加剤。
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JP04031579A JP3125409B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 製紙用添加剤およびその製造法 |
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JP04031579A JP3125409B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 製紙用添加剤およびその製造法 |
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JPH05195485A JPH05195485A (ja) | 1993-08-03 |
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-
1992
- 1992-01-21 JP JP04031579A patent/JP3125409B2/ja not_active Expired - Lifetime
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