JP3434055B2 - Internal additives for paper - Google Patents
Internal additives for paperInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は紙用の内添剤に関する。
さらに詳しくは、紙力増強効果があり、かつ紙の不透明
度を向上させうる紙用の内添剤に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an internal additive for paper.
More specifically, the present invention relates to an internal additive for paper which has a paper strength enhancing effect and can improve the opacity of the paper.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、新聞紙を中心として、雑誌、辞
書、電話帳および時刻表などに使用される紙の場合に
は、紙の軽量化が進んできている。これらの軽量紙は
(1)ますます増えつづける情報量や宣伝量を少ない重
量の紙につめこむことができる、(2)同じ情報量で小
型化が可能になり輸送費の低減につながる、(3)とく
に新聞紙などの多ページのものでも折りたたみが容易に
なる、(4)省資源化、コスト低減につながるなどの利
点がある。しかしながら、紙の軽量化にともなう問題点
も多く、紙力の強度不足、特に引裂強度の不足、印刷し
た印字や画像の裏ぬけおよび不透明度の不足が問題とな
っており、これらの改善が必要とされている。また、コ
ーティング剤の塗工速度の高速度化が進むなかで、コー
ティング剤の塗工むらの発生等が生じており、紙表面へ
の微量塗工による軽量化は限界にきている。このような
状況下において、紙力の強度不足、特に引裂強度の不
足、印刷した印字や画像の裏ぬけおよび不透明度の不足
が問題となっており、これらの改善が必要とされてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, in the case of newspapers, newspapers, magazines, dictionaries, telephone books, timetables, etc., the weight of the paper has been reduced. These lightweight papers can (1) pack the ever-increasing amount of information and advertising volume into papers with a small weight, (2) enable the miniaturization with the same amount of information, and reduce transportation costs. ) In particular, there are advantages such as easy folding of multi-page paper such as newspaper, and (4) resource saving and cost reduction. However, there are many problems associated with the weight reduction of paper, and insufficient strength of paper strength, in particular, insufficient tear strength, backing of printed characters and images, and lack of opacity have become problems. It is said that. Further, as the coating speed of the coating agent has been increased, uneven coating of the coating agent has occurred, and the weight reduction by coating a small amount on the paper surface has reached the limit. Under these circumstances, insufficient strength of paper strength, particularly insufficient tear strength, backing of printed characters and images, and insufficient opacity have become problems, and improvements are needed.
【0003】従来、紙力増強用の紙用の内添剤として
は、ポリアクリルアミド、カルボキシメチルセルロー
ス、変性デンプン、カルボキシメチルセルロース、メラ
ミンレジン、ポリエチレンイミンなどがあるが、裂断
長、破裂強度、耐折強度およびIGTピックなどにの向
上効果は認められるが、引裂強度が低下するという重大
な欠点を有していた。また、印刷した印字や画像の裏ぬ
けおよび不透明度の不足などの問題に対しては、炭酸カ
ルシウム、酸化チタン、タルク、クレー、コロイド状含
水シリカ(通称ホワイトカーボン)等の無機填料や尿素
樹脂系の有機填料が内添剤として使われている。これら
填料の添加によって不透明度、白色度、平滑度および印
刷適性などが向上し、印刷後の不透明度の向上効果が認
められる。しかしながら、上記の填料を紙の抄造時にフ
ィラーとして用いると、紙力強度の低下が問題となり、
紙の軽量化の点からも填料使用の減少が急務となってき
ている。また、上記の不透明度不足の問題の解決法とし
てカチオン性ポリビニルアルコールの存在下で酢酸ビニ
ルの乳化重合によって得られたカチオン性重合体エマル
ジョンを紙の不透明度向上剤として用いることは、特公
平6−15756号公報により開示されている。しかし
ながら、同号公報記載のポリ酢酸ビニルエマルジョンは
カチオン性ポリビニルアルコールが分散剤としてエマル
ジョン表面に物理吸着されているに過ぎないためか、本
発明において目的とする効果が十分に発現されない。こ
のように、ポリアクリルアミド、コロイド状含水シリカ
およびカチオン性重合体エマルジョンなどの紙用の内添
剤としてこれまでに提案されているものは、紙力の強
度、特に引裂強度および不透明度に関しては、満足のい
く向上効果を持つものがないのが現状である。Conventionally, as internal additives for paper for strengthening paper strength, there are polyacrylamide, carboxymethylcellulose, modified starch, carboxymethylcellulose, melamine resin, polyethyleneimine, etc., but the breaking length, bursting strength, folding endurance, etc. Although the effect of improving the strength and IGT pick is recognized, it has a serious defect that the tear strength is lowered. In addition, in order to solve problems such as printed marks and backing of images and lack of opacity, inorganic fillers such as calcium carbonate, titanium oxide, talc, clay, colloidal hydrous silica (commonly called white carbon) and urea resin-based These organic fillers are used as internal additives. Addition of these fillers improves opacity, whiteness, smoothness, printability, etc., and the effect of improving opacity after printing is recognized. However, when the above-mentioned filler is used as a filler at the time of paper making, a decrease in paper strength becomes a problem,
There is an urgent need to reduce the use of fillers in order to reduce the weight of paper. In addition, as a solution to the above problem of insufficient opacity, it is disclosed in Japanese Patent Publication No. HEI 6-6 that a cationic polymer emulsion obtained by emulsion polymerization of vinyl acetate in the presence of cationic polyvinyl alcohol is used as an opacity improver for paper. No. 15756. However, in the polyvinyl acetate emulsion described in the above publication, the cationic polyvinyl alcohol is merely physically adsorbed on the emulsion surface as a dispersant, and the intended effect in the present invention is not sufficiently exhibited. As described above, those which have been proposed as internal additives for paper such as polyacrylamide, colloidal hydrous silica and cationic polymer emulsion have so far been described in terms of strength of paper strength, particularly tear strength and opacity. The current situation is that no one has a satisfactory improvement effect.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、紙の
引裂強度の低下をもたらすことなく、紙の不透明度を向
上させるとともに、高い裂断長、破裂強度、耐折強度、
剛度および引裂強度を与える紙用の内添剤を提供するこ
とにある。特に、軽量紙に有用な紙用の内添剤を提供す
ることにある。The object of the present invention is to improve the opacity of the paper without lowering the tear strength of the paper, and to increase the breaking length, burst strength, folding endurance,
An object is to provide an internal additive for paper which provides rigidity and tear strength. In particular, it is to provide an internal additive for paper which is useful for lightweight paper.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、メルカプト基を有
するカチオン性のポリビニルアルコールを分散剤とした
エチレン性不飽和単量体あるいはジエン系単量体の重合
体微粒子からなる紙用の内添剤を見い出し本発明を完成
させるに至った。すなわち、本発明の紙の内添剤は、紙
の引裂強度の低下をもたらすことなく、裂断長、破裂強
度、耐折強度、IGTピックおよび引裂強度に優れた効
果を示し、紙の不透明度を向上させ、さらに紙の軽量
化、印刷速度の高速化、カラー印刷化および微量塗工と
いった要求を満足させることを見い出したものである。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies for solving the above problems, the present inventors have found that an ethylenically unsaturated monomer or diene containing a cationic polyvinyl alcohol having a mercapto group as a dispersant. The present invention has been completed by finding an internal additive for paper which is composed of polymer fine particles of a system monomer. That is, the internal additive for paper of the present invention exhibits excellent effects on the breaking length, burst strength, folding endurance, IGT pick and tear strength without lowering the tear strength of the paper, and the opacity of the paper. It has been found that the above requirements can be met and requirements for weight reduction of paper, speeding up of printing speed, color printing and minute amount coating can be satisfied.
【0006】以下、本発明を詳しく説明する。本発明に
おいて分散剤として使用されるポリビニルアルコール
(以下、ポリビニルアルコールをPVAと略記すること
がある)は、メルカプト基とカチオン性基の両者を有す
ことが必須である。まず、PVAへのメルカプト基の導
入方法について説明する。メルカプト基を有するPVA
はPVA分子の主鎖中にメルカプト基を有する重合体で
も充分な効果を有するが、この場合PVA自体の酸化に
よりジスルフィド結合を形成することにより不溶化する
恐れがあるので、分子の片末端にのみメルカプト基を有
するPVAの方が不溶化の心配がなく取り扱い易く、特
に望ましい。このようなPVA分子の片末端にのみメル
カプト基を有するPVAは、チオール酸の存在下にビニ
ルエステル系単量体を主体とするビニル系単量体を重合
して得られたビニルエステル系重合体を常法によりけん
化して得られる。上記において使用するチオール酸は−
COSH基を有する有機チオール酸を包含する。例え
ば、チオール酢酸、チオールプロピオン酸、チオール酪
酸、チオール吉草酸等が挙げられるが、中でもチオール
酢酸が最も好ましい。またビニルエステル系単量体はラ
ジカル重合可能なものであれば使用できる。例えば、ギ
酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン
酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステ
アリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニルお
よびバーサティック酸ビニル等が挙げられるが、中でも
PVAを得る点から酢酸ビニルが好ましい。The present invention will be described in detail below. The polyvinyl alcohol used as a dispersant in the present invention (hereinafter, polyvinyl alcohol may be abbreviated as PVA) must have both a mercapto group and a cationic group. First, a method of introducing a mercapto group into PVA will be described. PVA having mercapto group
Has a sufficient effect even in a polymer having a mercapto group in the main chain of the PVA molecule, but in this case, it may be insolubilized by forming a disulfide bond due to the oxidation of PVA itself, so mercapto may be present only at one end of the molecule. PVA having a group is more preferable because it is easy to handle without fear of insolubilization. A PVA having a mercapto group only at one end of such a PVA molecule is a vinyl ester polymer obtained by polymerizing a vinyl monomer mainly containing a vinyl ester monomer in the presence of thiol acid. Is obtained by saponification by a conventional method. The thiol acid used above is −
It includes an organic thiol acid having a COSH group. Examples thereof include thiol acetic acid, thiol propionic acid, thiol butyric acid, and thiol valeric acid, with thiol acetic acid being most preferred. The vinyl ester-based monomer can be used as long as it can be radically polymerized. Examples thereof include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate, vinyl pivalate, and vinyl versatate, among which PVA is obtained. From the viewpoint, vinyl acetate is preferable.
【0007】本発明のカチオン性のPVAは、上記のビ
ニルエステルと下記の一般式(1)で表されるカチオン
性の単量体を共重合し、これを常法によりけん化されて
得られる。The cationic PVA of the present invention is obtained by copolymerizing the above vinyl ester with the cationic monomer represented by the following general formula (1), and saponifying this by a conventional method.
【0008】CH2 =CXY (1)CH 2 = CXY (1)
【0009】(但し
X;H または CH3
Y;CONR1R2 または CH2OCH2AB
R1;H、CH3、C2H5、n−C3H7またはi−
C3H7
R2;H、CH3、C2H5またはCR3R4(C
H2) n N+(CH3)3・X−
A;CH(OH)CH2、C(CH3)(OH)CH2
またはCH(OH)CH2CH2
B;N(R5)2 またはN+(R5)3・X−
R3,R4;HまたはCH3 R 5 ;CH 3 、C 2 H 5
n;1〜9の整数
X−;アニオン
をそれぞれ表す。)上記の単量体としては、例えばトリ
メチル−(3−アクリルアミド−3−ジメチルプロピ
ル)−アンモニウムクロライド、3−アクリルアミドプ
ロピルトリメチルアンモニウムクロライド、3−メタク
リルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、N−(3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロピ
ル)ジメチルアミンの4級アンモニウム塩、N−(4−
アリルオキシ−3−ヒドロキシブチル)ジエチルアミン
の4級アンモニウム塩、さらにはアクリルアミド、N−
メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、
N,N−ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリル
アミド、N−メチロールアクリルアミド、メタクリルア
ミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタク
リルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等の4級
アンモニウム塩が挙げられる。これらカチオン性基含有
単量体単位の含有量は0.01〜20モル%が好まし
く、0.05〜12モル%がさらに好ましく、0.1〜
8モル%が特に好ましい。カチオン性基含有単量体の含
有量が0.01モル%より少なくなるとカチオン性基導
入の効果がなく、また20モル%を超えると本発明のカ
チオン性のPVAとしての特徴が損なわれ引裂強度、裂
断長、破裂強度、耐折強度、IGTピックが低下すると
ともに、本発明の目的とするエマルジョンが得られにく
い。(However, X; H or CH 3 Y; CONR 1 R 2 or CH 2 OCH 2 ABR 1 ; H, CH 3 , C 2 H 5 , n-C 3 H 7 or i-
C 3 H 7 R 2 ; H, CH 3 , C 2 H 5 or CR 3 R 4 (C
H 2) n N + (CH 3) 3 · X - A; CH (OH) CH 2, C (CH 3) (OH) CH 2
Or CH (OH) CH 2 CH 2 B; N (R 5) 2 or N + (R 5) 3 · X - R 3, R 4; H or CH 3 R 5; CH 3, C 2 H 5 n; 1-9 integer X -; represents an anion, respectively. ) Examples of the above-mentioned monomer include trimethyl- (3-acrylamido-3-dimethylpropyl) -ammonium chloride, 3-acrylamidopropyltrimethylammonium chloride, 3-methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride and N- (3-allyloxy- 2-Hydroxypropyl) dimethylamine quaternary ammonium salt, N- (4-
Allyloxy-3-hydroxybutyl) diethylamine quaternary ammonium salt , further acrylamide, N-
Methyl acrylamide, N-ethyl acrylamide,
Examples thereof include quaternary ammonium salts such as N, N-dimethylacrylamide, diacetoneacrylamide, N-methylolacrylamide, methacrylamide, N-methylmethacrylamide, N-ethylmethacrylamide, and N-methylolmethacrylamide. The content of these cationic group-containing monomer units is preferably 0.01 to 20 mol%, more preferably 0.05 to 12 mol%, and 0.1 to 20 mol% is preferable.
8 mol% is particularly preferred. When the content of the cationic group-containing monomer is less than 0.01 mol%, there is no effect of introducing the cationic group, and when it exceeds 20 mol%, the characteristics of the cationic PVA of the present invention are impaired and tear strength is increased. In addition, the breaking length, burst strength, folding endurance, and IGT pick are reduced, and it is difficult to obtain the emulsion targeted by the present invention.
【0010】また本発明の主旨を損なわない範囲で、ビ
ニルエステルとカチオン性基含有の単量体と共重合可能
な単量体を共存させ、共重合することも可能である。例
えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン
等のオレフィン類、アクリル酸、アクリル酸メチル、ア
クリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸
i−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸i−
ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチル
ヘキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシ
ル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸、メタクリ
ル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プ
ロピル、メタクリル酸i−プロピル、メタクリル酸n−
ブチル、メタクリル酸i−ブチル、メタクリル酸t−ブ
チル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸
ドデシル、メタクリル酸オクタデシル等のメタクリル酸
エステル類、メチルビニルエーテル、n−プロピルビニ
ルエーテル、i−プロピルビニルエーテル、n−ブチル
ビニルエーテル、i−ブチルビニルエーテル、t−ブチ
ルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリ
ルビニルエーテル等のビニルエーテル類、アクリロニト
リル、メタクリロニトリル等のニトリル類、塩化ビニ
ル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン
等のハロゲン化ビニル類、酢酸アリル、塩化アリル等の
アリル化合物、フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、
無水マレイン酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸ま
たは無水イタコン酸等のカルボキシル基含有化合物およ
びそのエステル、エチレンスルホン酸、アリルスルホン
酸、メタアリルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−
メチルプロパンスルホン酸等のスルホン酸基含有化合
物、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合
物、酢酸イソプロペニル等が挙げられる。上記単量体の
量は5モル%以下が好ましい。Further, it is possible to copolymerize the vinyl ester and the cationic group-containing monomer with the copolymerizable monomer in the coexistence thereof, within the range not impairing the gist of the present invention. For example, olefins such as ethylene, propylene, 1-butene and isobutene, acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, i-propyl acrylate, n-butyl acrylate, i-acrylate
Acrylic esters such as butyl, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, dodecyl acrylate, octadecyl acrylate, methacrylic acid, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, i-propyl methacrylate. , Methacrylic acid n-
Methacrylic acid esters such as butyl, i-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, dodecyl methacrylate, octadecyl methacrylate, methyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, i-propyl vinyl ether, n-butyl. Vinyl ethers such as vinyl ether, i-butyl vinyl ether, t-butyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether, stearyl vinyl ether, nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile, vinyl halides such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride and vinylidene fluoride. , Allyl compounds such as allyl acetate, allyl chloride, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid,
Carboxyl group-containing compounds such as maleic anhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride or itaconic anhydride and esters thereof, ethylenesulfonic acid, allylsulfonic acid, methallylsulfonic acid, 2-acrylamido-2-
Examples thereof include sulfonic acid group-containing compounds such as methylpropanesulfonic acid, vinylsilyl compounds such as vinyltrimethoxysilane, and isopropenyl acetate. The amount of the above monomer is preferably 5 mol% or less.
【0011】チオール酸の存在下での酢酸ビニルなどの
ビニルエステル類とカチオン性基を含有する単量体を主
体とするビニル系モノマーの重合は、ラジカル重合開始
剤の存在下、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法およ
び乳化重合法などいずれの方法でも行うことができる
が、メタノールを溶媒とする溶液重合法が工業的には最
も有利である。重合中に存在させるチオール酸の重合系
への添加量、添加方法については特に制限はなく、目的
とするポリビニルエステル系重合体の物性値によって適
宜選択される。重合方法としては、回分式、半連続式お
よび連続式などの公知の方法が採用できる。ラジカル重
合開始剤としては、例えば2,2’−アゾビスイソブチ
ロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,
4−ジメチルバレロニトリル)、過酸化ベンゾイル、過
酸化カーボネートなどの公知のラジカル重合開始剤が使
用できるが、2,2’−アゾビスイソブチロニトリルな
どのアゾ系開始剤が取り扱いやすく好ましい。また放射
線、電子線なども使用することができる。重合温度は目
的とする変性PVAの物性により決定されるが、通常1
0〜90℃の範囲から選ばれる。その時に使用される開
始剤は重合温度に応じて適宜選択される。所定時間重合
した後、未重合のビニルエステル類を通常の方法で除去
することにより、末端にチオール酸エステル基を有する
カチオン性変性ポリビニルエステル系重合体が得られ
る。Polymerization of vinyl esters such as vinyl acetate in the presence of thiol acid and a vinyl-based monomer mainly containing a monomer having a cationic group is carried out in the presence of a radical polymerization initiator in a bulk polymerization method, Although any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method and an emulsion polymerization method can be used, the solution polymerization method using methanol as a solvent is industrially most advantageous. The amount and method of addition of the thiol acid present during the polymerization to the polymerization system are not particularly limited, and are appropriately selected depending on the physical properties of the intended polyvinyl ester polymer. As a polymerization method, a known method such as a batch method, a semi-continuous method or a continuous method can be adopted. Examples of the radical polymerization initiator include 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (4-methoxy-2,
Known radical polymerization initiators such as 4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide and carbonate carbonate can be used, but azo initiators such as 2,2′-azobisisobutyronitrile are easy to handle and preferred. Radiation, electron beam, etc. can also be used. Although the polymerization temperature is determined by the physical properties of the target modified PVA, it is usually 1
It is selected from the range of 0 to 90 ° C. The initiator used at that time is appropriately selected depending on the polymerization temperature. After the polymerization for a predetermined time, the unpolymerized vinyl esters are removed by a usual method to obtain a cationically modified polyvinyl ester polymer having a thiol ester group at the terminal.
【0012】このようにして得られたポリビニルエステ
ル系重合体は、常法によりけん化されるが、通常アルコ
ール溶液とりわけメタノール溶液中でけん化されるのが
好ましい。アルコールは無水物のみならず少量の含水系
のものも目的に応じて用いられ、また酢酸メチル、酢酸
エチルなどの有機溶媒を任意に含有させてもよい。けん
化温度は通常10〜90℃の範囲から選ばれる。けん化
触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、ナトリウムメチラート、カリウムメチラートなど
のアルカリ性触媒が好ましく、該触媒の使用量はけん化
度の大小および水分量などにより適宜決められるが、ビ
ニルエステル単位に対し、モル比で0.001以上、好
ましくは0.002以上用いる。アルカリ量が多くなり
すぎると残存アルカリをポリマー中より除去することが
困難となり、ポリマーが着色するなど好ましくなく、モ
ル比で0.2以下にするのが好ましい。なお、ポリビニ
ルエステル系重合体中にカルボキシル基やそのエステル
基などのアルカリ触媒と反応し、アルカリを消費する成
分が含有されている場合、その消費量分を加えた量のア
ルカリ触媒を使用する。The polyvinyl ester polymer thus obtained is saponified by a conventional method, but it is usually preferable to saponify it in an alcohol solution, especially a methanol solution. As the alcohol, not only an anhydride but also a small amount of water-containing alcohol may be used according to the purpose, and an organic solvent such as methyl acetate or ethyl acetate may be optionally contained. The saponification temperature is usually selected from the range of 10 to 90 ° C. As the saponification catalyst, for example, alkaline catalysts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate and potassium methylate are preferable, and the amount of the catalyst used is appropriately determined depending on the degree of saponification and the water content. The molar ratio to the ester unit is 0.001 or more, preferably 0.002 or more. If the amount of alkali is too large, it becomes difficult to remove the residual alkali from the polymer, and the polymer is not colored, which is not preferable, and the molar ratio is preferably 0.2 or less. When the polyvinyl ester-based polymer contains a component that reacts with an alkali catalyst such as a carboxyl group or its ester group to consume an alkali, the amount of the alkali catalyst added is used.
【0013】上記のけん化反応により、末端にチオール
酸エステル基を有するカチオン性変性ポリビニルエステ
ル系重合体の末端のチオール酸エステルと主鎖のビニル
エステル結合がけん化され、ポリマー末端はメルカプト
基に、主鎖はビニルアルコールになるが、主鎖のビニル
エステル単位のけん化度は使用目的に応じて適宜選択さ
れる。けん化反応後析出した重合体は、例えばメタノー
ルなどで洗浄するなどの公知の方法で精製し、残存アル
カリ、酢酸のアルカリ金属塩などの不純物を除去して乾
燥することにより通常白色粉末として得ることができ
る。以上、本発明で使用される末端にメルカプト基を有
するカチオン性の変性PVAの製造方法について述べた
が、この変性PVAの粘度平均重合度(以下、重合度と
略記する)は50〜8000であることが必要であり、
100〜6000が好ましく、100〜5000がより
好ましい。変性PVAの重合度は、JIS−K6726
に準じ、再けん化後精製した該重合体について、水中、
30℃で測定した極限粘度[η]から次式により求めた
粘度平均重合度(P)で表したものである。
P=([η]×103/8.29)(1/0.62)
重合度が50未満もしくは8000より大の場合には、
安定な重合体微粒子が得られない。本発明のメルカプト
基とカチオンの構造単位を有する変性PVAのけん化度
は、他の変性基の種類によっても異なり一概にいえない
が、水溶性および紙力強度発現の点からは40〜99.
99モル%であることが好ましく、50〜99.9モル
%がより好ましく、60〜99.5モル%がさらに好ま
しい。By the above saponification reaction, the thiol ester at the end of the cationic modified polyvinyl ester polymer having a thiol ester group at the end and the vinyl ester bond in the main chain are saponified, and the polymer end is mainly linked to the mercapto group. Although the chain is vinyl alcohol, the degree of saponification of the vinyl ester unit in the main chain is appropriately selected according to the purpose of use. The polymer precipitated after the saponification reaction can be usually obtained as a white powder by purifying by a known method such as washing with methanol or the like, removing residual alkali, impurities such as an alkali metal salt of acetic acid, and drying. it can. The method for producing a cationic modified PVA having a mercapto group at the terminal used in the present invention has been described above. The modified PVA has a viscosity average degree of polymerization (hereinafter abbreviated as polymerization degree) of 50 to 8,000. Is necessary
100-6000 are preferable and 100-5000 are more preferable. The degree of polymerization of the modified PVA is JIS-K6726.
Quasi-Ji, for the polymer, which was purified after re-saponification, underwater,
It is represented by the viscosity average degree of polymerization (P) obtained by the following formula from the intrinsic viscosity [η] measured at 30 ° C. P = ([η] × 10 3 /8.29) (1 / 0.62) When the degree of polymerization is less than 50 or more than 8000,
Stable polymer particles cannot be obtained . The saponification degree of the modified PVA having a mercapto group and a cation structural unit of the present invention varies depending on the types of other modifying groups and cannot be generally stated, but from the viewpoint of water solubility and paper strength development, it is 40 to 99.
It is preferably 99 mol%, more preferably 50 to 99.9 mol%, still more preferably 60 to 99.5 mol%.
【0014】上記のような方法で得られる変性PVAを
重合用分散安定剤として用いて、エチレン性不飽和単量
体あるいはジエン系単量体を(共)重合することによ
り、重合体微粒子の水性分散液を得る方法としては、乳
化重合法、分散重合法、懸濁重合法などの公知の重合法
が採用できる。さらに上記の水性の重合体微粒子を凝集
濾過あるいは乾燥などにより脱水した重合体を解体ある
いは粉砕の手法により粉体状の微粒子化したものも本発
明では使用できる。本発明の重合体微粒子の平均粒径
は、紙物性に大きく影響するため0.1〜200μmが
好ましい。光の散乱効果および紙力強度向上の点から
0.10〜100μmがさらに好ましく、0.1〜50
μmが特に好ましい。得られる重合体微粒子の平均粒径
および製造の容易性の点から、本発明の重合体微粒子
は、変性PVAを乳化重合用分散安定剤に用いてエチレ
ン性不飽和単量体あるいはジエン系単量体を乳化(共)
重合して得られた重合体の水性エマルジョンが特に好ま
しい。The modified PVA obtained by the above-mentioned method is used as a dispersion stabilizer for polymerization to (co) polymerize an ethylenically unsaturated monomer or a diene-based monomer to obtain an aqueous solution of polymer fine particles. As a method for obtaining the dispersion liquid, a known polymerization method such as an emulsion polymerization method, a dispersion polymerization method or a suspension polymerization method can be adopted. Further, a polymer obtained by dehydrating the above-mentioned aqueous polymer fine particles by coagulation filtration, drying or the like to obtain fine powder particles by the method of disassembling or pulverizing can also be used in the present invention. The average particle size of the polymer fine particles of the present invention has a great influence on the physical properties of paper, and is preferably 0.1 to 200 μm. From the viewpoint of light scattering effect and paper strength improvement, 0.10 to 100 μm is more preferable, and 0.1 to 50 μm.
μm is particularly preferred. From the viewpoint of the average particle size of the obtained polymer fine particles and the easiness of production, the polymer fine particles of the present invention are produced by using the modified PVA as a dispersion stabilizer for emulsion polymerization in an ethylenically unsaturated monomer or diene monomer unit amount. Emulsify body (co)
Aqueous emulsions of polymers obtained by polymerization are particularly preferred.
【0015】本発明の変性PVAを乳化重合用分散安定
剤に用いて、エチレン性不飽和単量体あるいはジエン系
単量体の乳化(共)重合を実施するにあたっては、水、
乳化重合用分散安定剤および重合開始剤の存在下に上記
の単量体を一時または連続的に添加して、加熱、撹拌す
るような通常の乳化重合法がいずれも実施し得るし、ま
た単量体を予め変性PVA水溶液と混合乳化したものを
連続的に添加する方法も実施し得る。In carrying out emulsion (co) polymerization of an ethylenically unsaturated monomer or a diene monomer by using the modified PVA of the present invention as a dispersion stabilizer for emulsion polymerization, water,
The above-mentioned monomers may be added temporarily or continuously in the presence of a dispersion stabilizer for emulsion polymerization and a polymerization initiator, and any ordinary emulsion polymerization method such as heating or stirring may be carried out. A method of continuously adding the emulsion obtained by mixing and emulsifying the monomer with the modified PVA aqueous solution may also be carried out.
【0016】本発明におけるエチレン性不飽和単量体と
しては、エチレン、プロピレン、イソブテン等のオレフ
ィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、
フッ化ビニリデン等のハロゲン化オレフィン類、ギ酸ビ
ニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック
酸ビニル、ピバリン酸ビニル等のビニルエステル類、ア
クリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸n−プロピル、アクリル酸i−プロピル、アクリ
ル酸n−ブチル、アクリル酸i−ブチル、アクリル酸t
−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸
ドデシル、アクリル酸オクタデシル等のアクリル酸エス
テル類、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリ
ル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸
i−プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸
i−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2
−エチルヘキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル
酸オクタデシル等のメタクリル酸エステル類、アクリル
アミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルア
ミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、アクリルアミ
ド−2−メチルプロパンスルホン酸およびそのナトリウ
ム塩のアクリルアミド系単量体類、アクリロニトリル、
メタクリロニトリル等のニトリル類、酢酸アリル、塩化
アリル等のアリル化合物、スチレン、α−メチルスチレ
ン、p−メチルスチレンスルホン酸およびそのナトリウ
ム、カリウム塩等のスチレン系単量体類、その他N−ビ
ニルピロリドン等が挙げられ、またジエン系単量体とし
ては、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等が挙げ
られる。このなかでも紙の不透明度の向上の点から、屈
折率の高い単量体が好ましく、具体的には芳香族基を含
有するスチレン系単量体である。これらの単量体は単独
もしくは二種以上を組み合わせて使用される。Examples of the ethylenically unsaturated monomer in the present invention include olefins such as ethylene, propylene and isobutene, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride,
Halogenated olefins such as vinylidene fluoride, vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl versatate, vinyl pivalate, etc. vinyl esters, acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, I-Propyl acrylate, n-butyl acrylate, i-butyl acrylate, t acrylate
-Butyl, 2-ethylhexyl acrylate, acrylic acid dodecyl, octadecyl acrylate, and other acrylic acid esters, methacrylic acid, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, i-propyl methacrylate, n-methacrylate. Butyl, i-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, methacrylic acid 2
-Methacrylic acid esters such as ethylhexyl, dodecyl methacrylate, octadecyl methacrylate, acrylamide, methacrylamide, N-methylolacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid and its sodium salt, an acrylamide-based single Polymers, acrylonitrile,
Nitriles such as methacrylonitrile, allyl compounds such as allyl acetate and allyl chloride, styrene, α-methylstyrene, styrene monomers such as p -methylstyrenesulfonic acid and its sodium and potassium salts, and other N-vinyls Examples thereof include pyrrolidone, and examples of the diene-based monomer include butadiene, isoprene, chloroprene and the like. Among these, from the viewpoint of improving the opacity of paper, a monomer having a high refractive index is preferable, and specifically, a styrene-based monomer having an aromatic group is used. These monomers are used alone or in combination of two or more.
【0017】本発明のメルカプト基を有するカチオン性
のPVAよりなる乳化重合用分散安定剤の使用量として
は、変性PVAの重合度、けん化度、要求されるエマル
ジョンの固形分濃度によって多少異なるが、通常単量体
100重量部に対して0.2〜20重量部、好ましくは
0.5〜10重量部である。該変性PVAの使用量が単
量体100重量部に対して0.2重量部より少ない場合
には、重合安定性および化学的安定性が低下する上、P
VA保護コロイド系水性エマルジョンの特徴である機械
的安定性も損なわれ、エマルジョンとしての価値がなく
なるのみならずパルプへの定着に乏しくなることから好
ましくない。一方、該変性PVAの使用量が20重量部
を超える場合には、エマルジョン粘度が高くなり高濃度
化が難しくなると同時に、パルプへ定着しにくい。The amount of the dispersion stabilizer for emulsion polymerization comprising a cationic PVA having a mercapto group according to the present invention varies somewhat depending on the degree of polymerization of the modified PVA, the degree of saponification, and the required solid content of the emulsion. Usually, it is 0.2 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the monomer. When the amount of the modified PVA used is less than 0.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the monomer, polymerization stability and chemical stability are deteriorated, and P
Mechanical stability, which is a feature of the VA protective colloid based aqueous emulsions are also impaired, undesirable from becoming poor fixing to pulp not only eliminates valuable as an emulsion. On the other hand, if the amount of the modified PVA is more than 20 parts by weight, and at the same time the emulsion viscosity is high enrichment it is difficult, difficult to fix to pulp.
【0018】重合開始剤としては、公知の乳化重合用の
ものが使用できるが、本発明の特徴の一つであるカチオ
ン性基の効果発現の点からノニオン性開始剤が好まし
く、例えば過酸化水素である。また、本発明の変性PV
Aのメルカプト基と臭素酸カリウム、過硫酸カリウム、
過硫酸アンモニウム、過酸化水素、クメンハイドロパー
オキサイドなどの水溶性酸化剤によるレドックス系も可
能であり、この中でも臭素酸カリウムは、通常の重合条
件下では単独ではラジカルを発生せず、PVA系重合体
の末端のメルカプト基とのレドックス反応によってのみ
分解し、ラジカルを発生することから、変性PVAとブ
ロック共重合体を有効に生成し、その結果エマルジョン
の安定化効果を大ならしめるので好ましい。また、重合
開始時に臭素酸カリウムを用いた後、他の重合開始剤あ
るいは酸化剤、好ましくは過酸化水素を追加添加すると
いった方法も可能である。本発明におけるメルカプト基
を有するカチオン性のPVAからなる分散剤を用いて乳
化(共)重合を行うに際し、重合系が酸性であることが
好ましい。これは、ラジカル重合において極めて活性な
反応性を示すメルカプト基が、塩基性下においては、単
量体の二重結合へイオン的に付加し、消失する速度が大
きく、そのため重合効率が著しく低下するためであり、
不飽和単量体の種類にもよるが、すべての操作をpH6
以下、好ましくはpH4以下で実施することが好まし
い。なお、本発明においては、メルカプト基を有するカ
チオン性のPVAからなる分散剤は単独で用いるのが好
ましいが、従来公知のアニオン性、ノニオン性、カチオ
ン性の界面活性剤や水溶性高分子化合物を本発明の効果
を損なわない範囲で適宜使用することもできる。上記の
乳化(共)重合によって得られたエマルジョン粒子の平
均粒径は、紙性能に大きく影響するため上記の粒径が好
ましい。用いる単量体の種類によって得られるエマルジ
ョン粒子の一次粒子径は異なるので、シード重合法ある
いは凝集などの手法により任意の粒径の微粒子に調整す
ることも可能である。この点から、連鎖移動剤を重合系
へ添加する場合がある。光の散乱効果、パルプへの歩留
まり性および紙力強度向上の点からエマルジョン粒子の
平均粒径は0.2〜50μmが好ましい。As the polymerization initiator, known ones for emulsion polymerization can be used, but a nonionic initiator is preferred from the viewpoint of the effect of the cationic group, which is one of the features of the present invention, and for example, hydrogen peroxide. Is. In addition, the modified PV of the present invention
A mercapto group and potassium bromate, potassium persulfate,
Redox systems using water-soluble oxidizers such as ammonium persulfate, hydrogen peroxide, cumene hydroperoxide, etc. are also possible. Among them, potassium bromate does not generate radicals under ordinary polymerization conditions, and is a PVA-based polymer. Since it decomposes only by a redox reaction with the terminal mercapto group to generate a radical, the modified PVA and the block copolymer are effectively produced, and as a result, the stabilizing effect of the emulsion is increased, which is preferable. It is also possible to use potassium bromate at the start of the polymerization and then add another polymerization initiator or oxidizing agent, preferably hydrogen peroxide. When emulsion (co) polymerization is performed using the dispersant composed of a cationic PVA having a mercapto group in the present invention, the polymerization system is preferably acidic. This is because the mercapto group, which exhibits extremely active reactivity in radical polymerization, is ionically added to the double bond of the monomer and disappears at a high rate under basic conditions, resulting in a marked decrease in polymerization efficiency. Because
Depending on the type of unsaturated monomer, all operations are at pH 6
Hereinafter, it is preferable to carry out the treatment at a pH of 4 or less. In the present invention, the cationic PVA-containing dispersant having a mercapto group is preferably used alone, but conventionally known anionic, nonionic, cationic surfactants and water-soluble polymer compounds are used. It can also be appropriately used within a range that does not impair the effects of the present invention. The average particle size of the emulsion particles obtained by the above-mentioned emulsion (co) polymerization greatly affects the paper performance, and thus the above-mentioned particle size is preferable. Since the primary particle diameter of the emulsion particles obtained varies depending on the type of the monomer used, it is possible to adjust the particle diameter to an arbitrary particle diameter by a technique such as a seed polymerization method or aggregation. From this point, a chain transfer agent may be added to the polymerization system. The average particle size of the emulsion particles is preferably 0.2 to 50 μm from the viewpoints of the light scattering effect, the yield on pulp, and the improvement of paper strength.
【0019】次に、本発明のカチオン性重合体微粒子を
用いて実際に抄紙する例について詳細に説明する。カチ
オン性重合体微粒子の紙への添加量は、パルプの種類、
カチオン基含有微粒子の性質などによって異なるが、絶
乾した原料パルプ固形分に対してエマルジョン固形分で
0.1〜100重量%、好ましくは0.1〜50重量
%、さらに好ましくは0.1〜20重量%である。絶乾
した原料パルプ固形分に対してエマルジョン固形分が
0.1重量%未満の場合には、本発明の効果が発現され
ず、100重量%を超える場合には、紙の不透明度は向
上するものが紙力が低下する場合があり、紙本来の性能
を低下することになる。また必要に応じて従来公知の填
料を併用する場合があるが、本発明においても本発明の
効果を損なわない範囲で併用することができる。無機填
料としては、酸化チタン、タルク、コロイド状含水シリ
カ(通常ホワイトカーボン)、クレー、炭酸カルシウム
などが挙げられる。無機填料の使用量は、エマルジョン
固形分当たり100重量%以下である。本発明の紙用内
添紙力剤の効果の一つは、軽量紙向けである点から、無
機填料の使用量は少ない程良く、最も好ましくは未使用
である。また本発明の効果を損なわない範囲で従来公知
のエマルジョンなどの微粒子の水性分散液あるいは粉体
微粒子を併用することも可能である。さらに本発明の重
合体微粒子にポリアクリルアミド、カルボキシメチルセ
ルロース、変性デンプン、カルボキシメチルセルロー
ス、メラミンレジン、ポリエチレンイミンなど公知の紙
力増強剤を併用することも可能である。Next, an example of actual papermaking using the cationic polymer fine particles of the present invention will be described in detail. The amount of cationic polymer particles added to the paper depends on the type of pulp,
The emulsion solid content is 0.1 to 100% by weight, preferably 0.1 to 50% by weight, more preferably 0.1 to 50% by weight based on the solid material of the dried pulp, although it depends on the properties of the cationic group-containing fine particles. It is 20% by weight. When the emulsion solid content is less than 0.1% by weight based on the absolutely dried raw material pulp solid content, the effect of the present invention is not exhibited, and when it exceeds 100% by weight, the opacity of the paper is improved. In some cases, the paper strength may decrease, and the original performance of the paper will decrease. Further, conventionally known fillers may be used in combination as needed, but in the present invention, they can be used in combination within a range that does not impair the effects of the present invention. Examples of the inorganic filler include titanium oxide, talc, colloidal hydrous silica (usually white carbon), clay, calcium carbonate and the like. The amount of the inorganic filler used is 100% by weight or less based on the emulsion solid content. One of the effects of the paper internal strength additive of the present invention is that it is for lightweight paper, and the smaller the amount of inorganic filler used, the better, and most preferably unused. Further, it is also possible to use an aqueous dispersion of fine particles such as a conventionally known emulsion or powder fine particles in combination as long as the effect of the present invention is not impaired. Further, it is possible to use a known paper-strengthening agent such as polyacrylamide, carboxymethylcellulose, modified starch, carboxymethylcellulose, melamine resin and polyethyleneimine in combination with the polymer fine particles of the present invention.
【0020】本発明において用いられるパルプについて
は特に制限はない。例えばKP、GP、DIPなどの木
材パルプ、植物繊維を主体としたものであり適宜選択し
て使用することができる。これらのパルプは単独または
配合して用いることも可能である。The pulp used in the present invention is not particularly limited. For example, it is mainly composed of wood pulp such as KP, GP, DIP, or vegetable fiber, and can be appropriately selected and used. These pulps can be used alone or in combination.
【0021】[0021]
【実施例】さらに本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。なお以下で、「部」および「%」は特に断らな
い限り「重量部」及び「重量%」をそれぞれ意味する。
なお、実施例における各物性値の測定方法は以下に示さ
れた方法による。
粘度:東京計器製のB型粘度計を用いて、20℃、ロー
ター回転数12rpmで測定。
裂断長:JIS P8113−1976により次式で求
めた。
裂断長(km)=引張強さ/(試験片の幅×試験片の坪量)
×1000
比引裂強度:JIS P8116により次式で求めた。
比引裂強さ=(目盛の読み/引裂きの枚数)×16/試
験片の坪量×100
耐折強度:JIS P−8115により求めた。
クラーク剛度:JIS P−8143により求めた。
白紙不透明度:絶乾坪量42.5g/m2 に補正した値EXAMPLES The present invention will be described in more detail by way of examples. In the following, "parts" and "%" mean "parts by weight" and "% by weight", respectively, unless otherwise specified.
In addition, the measuring method of each physical property value in an Example is based on the method shown below. Viscosity: Measured with a B-type viscometer manufactured by Tokyo Keiki at 20 ° C. and a rotor rotation speed of 12 rpm. Breaking length: determined by the following formula according to JIS P8113-1976. Breaking length (km) = tensile strength / (width of test piece x basis weight of test piece)
× 1000 Specific tear strength: determined by the following formula according to JIS P8116. Specific tear strength = (reading of scale / number of tears) × 16 / basis weight of test piece × 100 Folding endurance: determined according to JIS P-8115. Clark stiffness: determined according to JIS P-8143. White paper opacity: Value corrected to absolute dry basis weight of 42.5 g / m 2.
【0022】実施例1〜9および比較例5
(イ)カチオン性エマルジョンの調製
還流冷却器、滴下ロート、温度計、窒素吹き込み口、撹
拌機を備えた2リットルガラス製容器に末端にメルカプ
ト基を有するカチオン性のPVA(PVA−1:重合度
510、けん化度98.7モル%、3−メタクリルアミ
ドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド 1モル
%共重合体)25g、イオン交換水500gを仕込み加
熱溶解し、希硫酸でpH=4.0に調整した。次いで1
50rpmで撹拌しながら、スチレン350gおよびt
−ドデシルメルカプタン0.3gを仕込み、70℃に昇
温したのち、4%の過硫酸カリウム水溶液10gを添加
して重合を開始した。8時間乳化重合を行った後、80
℃まで液温を上げ30分間熟成を行った。その後室温ま
で冷却してカチオン性スチレン樹脂エマルジョンを得
た。固形分は42.3%、20℃での粘度は14600
cps、平均粒径は0.46μmであった。このエマル
ジョンをエマルジョンAと表記する。[0022] Examples 1-9 and Comparative Example 5 (b) regulating manufactured reflux condenser cationic emulsion, dropping funnel, a thermometer, a nitrogen-introducing port, two liters mercapto group in a glass container at the end equipped with a stirrer 25 g of a cationic PVA having PVA (polymerization degree 510, saponification degree 98.7 mol%, 3-methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride 1 mol% copolymer), ion-exchanged water 500 g, and dissolved by heating. The pH was adjusted to 4.0 with dilute sulfuric acid. Then 1
350 g and t of styrene while stirring at 50 rpm
-0.3 g of dodecyl mercaptan was charged, the temperature was raised to 70 ° C, and 10 g of a 4% potassium persulfate aqueous solution was added to initiate polymerization. 80 minutes after emulsion polymerization for 8 hours
The liquid temperature was raised to ℃ and aged for 30 minutes. Then, it was cooled to room temperature to obtain a cationic styrene resin emulsion. Solid content is 42.3%, viscosity at 20 ° C is 14600
cps, average particle size was 0.46 μm. This emulsion is referred to as emulsion A.
【0023】[0023]
【表1】 [Table 1]
【0024】(注) MAPTAC ;3−メタクリル
アミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド
APTAC ;3−アクリルアミドプロピルトリメチ
ルアンモニウムクロライド(Note) MAPTAC; 3-methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride APTAC; 3-acrylamidopropyltrimethylammonium chloride
【0025】以下同様の方法で表1に記載した変性PV
A(PVA−1〜5)を用いて、表2に示す条件下、カ
チオン性エマルジョンB〜Hを調製した。得られたカチ
オン性エマルジョンの濃度、粘度、平均粒径および安定
性を表2にまとめて示す。The modified PVs shown in Table 1 were prepared in the same manner as described below.
With A (PVA-1~5), conditions shown in Table 2, the cationic emulsion B~H was made tone. Table 2 shows the concentration, viscosity, average particle size and stability of the obtained cationic emulsion.
【0026】[0026]
【表2】 (注) MMA ;メタクリル酸メチル VAc ;酢酸ビニル[Table 2] (Note) MMA; methyl methacrylate VAc; vinyl acetate
【0027】表2より明らかな様に、メルカプト基を含
有しないカチオン性のPVAを保護コロイドに用いたス
チレンの乳化重合は重合途中でエマルジョンがブロッキ
ングしたのに対し、メルカプト基を含するカチオン性の
PVAを保護コロイドに用いたスチレン、メタクリル酸
メチルの乳化重合は安定性の優れるエマルジョンが得ら
れるのがわかる。As is clear from Table 2, the emulsion polymerization of styrene using a cationic colloid containing no mercapto group as a protective colloid blocked the emulsion during the polymerization, whereas the emulsion polymerization of styrene contained a cationic mercapto group-containing cationic polymer. It can be seen that emulsion polymerization of styrene and methyl methacrylate using PVA as a protective colloid gives an emulsion with excellent stability.
【0028】(ロ)カチオン性粉体状微粒子の調製
表2記載のエマルジョンAをスプレードライすることに
より、粒径25μmの粉末状のカチオン性微粒子を得た
(スプレードライ微粒子)。またカチオン性エマルジョ
ン調製時と同様の反応装置を用い、表1記載のPVA−
3を12g、イオン交換水500g、メタノール500
gを仕込み加熱溶解、窒素置換した後、内温を70℃に
設定した。メタクリル酸メチル150gと重合開始剤と
してアゾビスイソブチロニトリル0.5gの混合液を添
加し、70℃で6時間重合を継続した。平均粒径は2.
4μmであった。この分散重合体微粒子をPETフィル
ム上に流延し、50℃で減圧下乾燥してフィルムを得
た。このフィルムを冷却粉砕して平均粒径22μmの粉
末状のカチオン性微粒子を得た(分散重合微粒子)。[0028] (b) by an emulsion A regulating manufactured Table 2 wherein the cationic powdery particles to spray drying to obtain a powdery cationic fine particles having a particle size of 25 [mu] m (spray dried particles). The addition using the same reactor and at the cationic emulsion tone made, Table 1 PVA-
3g 12g, deionized water 500g, methanol 500
After g was charged and dissolved by heating and replaced with nitrogen, the internal temperature was set to 70 ° C. A mixed solution of 150 g of methyl methacrylate and 0.5 g of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator was added, and the polymerization was continued at 70 ° C. for 6 hours. The average particle size is 2.
It was 4 μm. The dispersed polymer fine particles were cast on a PET film and dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain a film. The film was cooled and pulverized to obtain powdery cationic fine particles having an average particle diameter of 22 μm (dispersion polymerization fine particles).
【0029】(ハ)抄紙テスト
パルプ(配合パルプ、130mlCSF)の0.8%水
性分散液をよく撹拌しながら、上記A〜Hのカチオン性
エマルジョンをパルプに対して固形分比2.0%添加し
てから、その後2分間撹拌し、硫酸バンドにて分散液の
pHを4.0に調整した。その後、2分間撹拌し、水に
て水性分散液の固形分を0.3%に希釈撹拌してから、
角型抄紙マシン(熊谷理機製)を用いて坪量37±2g
/m2 となるよう抄紙した。次に湿紙を3.5Kg/c
m2 で5分間圧縮脱水し、さらに吸取紙を交換して同圧
で2分間圧縮脱水した後、回転ドライヤー(表面温度1
10℃)に7分間接触乾燥させた。得られた紙は20
℃、65%RHの条件下で48時間調湿し、種々の紙力
物性の測定に共した。結果を表3の実施例1〜9および
比較例5に記す。(C) Papermaking test pulp (blended pulp, 130 ml CSF) 0.8% aqueous dispersion was thoroughly stirred, and the above cationic emulsions A to H were added to the pulp at a solid content ratio of 2.0%. After that, the mixture was stirred for 2 minutes, and the pH of the dispersion was adjusted to 4.0 with a sulfuric acid band. After that, the mixture is stirred for 2 minutes, and the solid content of the aqueous dispersion is diluted to 0.3% with water and stirred.
A square paper machine (made by Kumagai Riki) is used and the basis weight is 37 ± 2 g.
Paper was made so that it would be / m 2 . Next, wet paper is 3.5 Kg / c
After decompressing with m 2 for 5 minutes, exchanging blotter paper and decompressing with the same pressure for 2 minutes, rotary drier (surface temperature 1
Contact dried at 10 ° C for 7 minutes. The resulting paper is 20
The humidity was adjusted for 48 hours under conditions of ℃ and 65% RH, and the measurement was carried out for various physical properties of paper strength. The results are shown in Examples 1 to 9 and Comparative Example 5 in Table 3.
【0030】また対照として、内添剤無添加のもの、メ
ルカプト基を含有しないカチオン変性PVA(PVA−
5:重合度530、けん化度98.5モル%、3−メタ
クリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライ
ド 1モル%共重合体)、市販のポリアクリルアミド単
独(「ポリストロン117」、荒川化学製)およびホワ
イトカーボンを用いて同様に試験した結果を表3の比較
例1〜4に記す。As controls, cation-modified PVA containing no internal additive and mercapto group-free cation-modified PVA (PVA-
5: polymerization degree 530, saponification degree 98.5 mol%, 3-methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride 1 mol% copolymer), commercially available polyacrylamide alone (“Polystron 117”, manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd.) and white carbon. The results of the same tests as above are shown in Comparative Examples 1 to 4 in Table 3.
【0031】[0031]
【表3】 [Table 3]
【0032】1)スプレードライ微粒子、 2)分散重合
微粒子、 3)単位;cm3/1001) spray-dried fine particles, 2) dispersion-polymerized fine particles, 3) unit; cm3 / 100
【0033】比較例2、比較例3および比較例5より明
らかな様に、従来の代表的な内添剤であるポリアクリル
アミド、カチオン変性PVAおよびカチオン変性PVA
系重合体からなるカチオン性エマルジョンは、裂断長、
引裂強度、耐折強度、白紙不透明度およびクラーク剛度
においては、内添剤無添加すなわちパルプそのものとほ
ぼ同一の性能であり、内添剤としての効果がない。これ
は内添剤のパルプへの歩留まりが悪いことに起因すると
思われる。また比較例4のホワイトカーボンは、パルプ
への歩留まりが他の比較例のものより高くなり、白紙不
透明度については向上効果を有するものの、裂断長、耐
折強度および引裂強度は向上効果が発現されない。これ
らに比較して、本発明のメルカプト基を有するカチオン
性のPVAからなるカチオン性エマルジョンの紙用の内
添剤は、優れた裂断長、引裂強度、耐折強度およびクラ
ーク剛度を有し、さらには白紙不透明度が向上するとい
った全ての紙物性において向上効果を有し、バランスの
取れた向上効果を示すのがわかる。As is clear from Comparative Examples 2, 3, and 5, polyacrylamide, cation-modified PVA, and cation-modified PVA, which are typical conventional internal additives, are used.
Cationic emulsion composed of a polymer is
Tear strength, in the folding endurance, the white paper opacity and Clark stiffness is substantially the same performance as an internal additive additive-free i.e. pulp itself, there is no effect as an internal additive. This seems to be due to the poor yield of the internal additive to the pulp. In addition, the white carbon of Comparative Example 4 has a higher yield on pulp than that of the other Comparative Examples, and has an effect of improving the opacity of white paper, but exhibits an effect of improving the breaking length, folding endurance and tear strength. Not done. In comparison with these, the internal additive for a paper of a cationic emulsion comprising a cationic PVA having a mercapto group of the present invention has excellent tear length, tear strength, folding endurance and Clark stiffness, Further, it can be seen that it has an improving effect on all physical properties of the paper such as improving the opacity of white paper, and shows a balanced improving effect.
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明のメルカプト基を有するカチオン
性のPVAからなるカチオン性エマルジョンを紙用の内
添剤として使用することにより、紙の裂断長、引裂強
度、耐折強度、クラーク剛度および白紙不透明度の全て
において優れたバランスの取れた紙が提供される。また
本発明のカチオン性エマルジョンを紙用の内添剤として
使用することにより、上記の優れた紙の引裂強度と不透
明度向上の両者を同時に満足する紙が得られ、上記性能
の優れた紙の製造が達成される。特に、性能の優れた軽
量紙の製造が達成される。By using the cationic emulsion of the cationic PVA having a mercapto group of the present invention as an internal additive for paper, the breaking length, tear strength, folding endurance, Clark stiffness and It provides a well-balanced paper with all of the white paper opacity. Further, by using the cationic emulsion of the present invention as an internal additive for paper, a paper satisfying both the above-mentioned excellent tear strength and opacity improvement of the paper can be obtained at the same time. Manufacturing is achieved. In particular, the production of lightweight paper with excellent performance is achieved.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // C08F 36/04 C08F 36/04 (56)参考文献 特開 平7−70989(JP,A) 特開 平6−128443(JP,A) 特開 平5−112605(JP,A) 特開 昭60−197229(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D21H 11/00 - 27/42 C08F 2/00 - 246/00 C08L 1/00 - 101/14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI // C08F 36/04 C08F 36/04 (56) Reference JP-A-7-70989 (JP, A) JP-A-6-128443 (JP, A) JP 5-112605 (JP, A) JP 60-197229 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) D21H 11/00-27 / 42 C08F 2/00-246/00 C08L 1/00-101/14
Claims (3)
ビニルアルコールを分散剤としたエチレン性不飽和単量
体あるいはジエン系単量体の重合体微粒子からなる紙用
の内添剤。1. An internal additive for paper, which comprises fine polymer particles of an ethylenically unsaturated monomer or a diene monomer with a cationic polyvinyl alcohol having a mercapto group as a dispersant.
くは懸濁重合により得られた水性分散液である請求項1
記載の紙用の内添剤。2. The polymer fine particles are an aqueous dispersion obtained by emulsion polymerization, dispersion polymerization or suspension polymerization.
Internal additive for paper described.
ビニルアルコールが末端にメルカプト基を有するカチオ
ン性のポリビニルアルコールである請求項1記載の紙用
の内添剤。3. The internal additive for paper according to claim 1, wherein the cationic polyvinyl alcohol having a mercapto group is a cationic polyvinyl alcohol having a mercapto group at the terminal.
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