JP3537692B2 - 紙用嵩高剤 - Google Patents
紙用嵩高剤Info
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Description
して得られたシートの嵩高を、紙力を損なうことなく向
上させることのできる紙用嵩高剤に関する。
品質、例えば印刷適性やボリューム感に優れた紙が求め
られるようになっている。この印刷適性やボリューム感
は紙の嵩高さと密接に関係があり従来より種々の嵩高向
上方法が試みられてきた。例えば架橋パルプを用いたり
(特開平4−185792号など)、合成繊維との混抄による
方法(特開平3−269199号など)である。またパルプ繊
維間に無機物等の充填物を満たしたり(特開平3−1248
95号など)、空隙をもたらすなどの方法(特開平5−23
0798号など)もある。一方、機械的な面からの改良で
は、カレンダー処理をソフトにする等のカレンダー処理
に改善を施した方法(特開平4−370298号)も報告され
てきている。
使用はパルプのリサイクルを不可能にしてしまうし、パ
ルプ繊維間に上記のように単に充填物を満たすことや、
空隙をもたらすことでは著しく紙力が損なわれる。また
機械的な処理においては限界があり、未だ満足のいくも
のが得られていないのが現状である。
さを付与する方法も知られており、そのような嵩高剤と
して脂肪酸ポリアミドポリアミン型のものが市販されて
いるが、この化合物では紙力の低下が見られ、満足のゆ
く性能は得られていない。
点に鑑み鋭意検討した結果、特定のカチオン性化合物、
アミン、アミンの酸塩及び両性化合物から選ばれた少な
くとも1種以上の化合物、又はさらにこれら化合物に特
定の非イオン界面活性剤の1種以上の化合物を抄紙工程
においてパルプ原料、例えばパルプスラリーに配合する
ことで抄紙して得られたシートの紙力を損なうことなく
嵩高を向上できることを見出し、本発明を開発するに至
った。
ミン、アミンの酸塩及び両性化合物から選ばれた少なく
とも1種以上の化合物を含有する紙用嵩高剤を提供する
ものである。
料を抄紙してシートを得た際に、その坪量が同じでも紙
厚を増すことができる(よりシートをバルキーにでき
る)剤をいう。
合物としては、下記一般式(a1)〜(b1)で示される
化合物が挙げられる。
びR12は、互いに同一又は相異なって、それぞれ、炭素
数8〜24のアルキル、アルケニル又はβ−ヒドロキシア
ルキル基であり、R13、R14及びR15は、互いに同一又
は相異なって、それぞれ、炭素数1〜8のアルキルもし
くはヒドロキシアルキル基、ベンジル基、又は式:−
(AO)n-Z(ここで、AOは炭素数2〜4のオキシアル
キレン基であり、Zは、水素原子又はアシル基であり、
nは1〜50の整数である)で表される基であり、R
16は、炭素数8〜36のアルキル、アルケニル又はβ−ヒ
ドロキシアルキル基であり、X-は対イオンである。〕 式(a1)において、R11及びR12は互いに同一又は相
異なって、それぞれ、炭素数10〜22のアルキル、アルケ
ニル基が好ましく、R13、R14は互いに同一又は相異な
って、それぞれ、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基
が好ましく、X-は対イオンで水酸基イオン、ハライド
イオン、モノアルキル(C1〜C3)硫酸エステルイオン、
無機又は有機酸から誘導された陰イオン等が挙げられ、
好ましくはハライドイオン、特にはCl-である。
びR15は、互いに同一又は相異なって、それぞれ、炭素
数1〜3のアルキル、ベンジル基が好ましく、R16は、
炭素数10〜22のアルキル基が好ましく、対イオンX-は
式(a1)と同じであり、ハライドイオン、特にCl-が
好ましい。
としては、下記一般式(a2)〜(f2)で示される化合
物が挙げられる。なお、本発明のアミンの酸塩はイオン
化したものも含む。
炭素数8〜36のアルキル、アルケニル又はβ−ヒドロキ
シアルキル基であり、R22及びR23は、互いに同一又は
相異なって、それぞれ、水素原子、炭素数1〜24のアル
キル基又は炭素数2〜24のアルケニル基であり、R24、
R25は、互いに同一又は異なって、水素原子、炭素数1
〜3のアルキル基であり、HAは、無機又は有機酸を示
し、AOは、炭素数2〜4のオキシアルキレン基であ
り、l及びmは、それぞれ、l+mが1〜300の整数で
あるという条件下、0又は正の整数である。nは1〜4
の数である。〕 式(a2)〜(f2)において、R21は、炭素数10〜22の
アルキル基が好ましく、R22及びR23は、互いに同一又
は相異なって、それぞれ、水素原子、炭素数1〜22のア
ルキル基が好ましく、またアミンの酸塩におけるHAの
うち、Aはハロゲン、炭素数2〜5のカルボキシレート
が好ましく、特に好ましくは炭素数2〜3のカルボキシ
レートである。アミン、アミンの酸塩としては、式(a
2)、(b2)の化合物が好ましい。
下記一般式(a3)〜(j3)で示される化合物が挙げら
れる。
32及びR33は、互いに同一又は相異なって、それぞれ、
炭素数1〜24のアルキル基又は炭素数2〜24のアルケニ
ル基であり、R34は、炭素数8〜36のアルキル、アルケ
ニル又はβ−ヒドロキシアルキル基であり、Mは、水素
原子、アルカリ金属原子、1/2モルのアルカリ土類金属
原子又はアンモニウム基であり、Y1は、式:R35NH
CH2CH2−(ここで、R35は、炭素数1〜36のアルキ
ル基、又は、炭素数2〜36のアルケニルもしくはヒドロ
キシアルキル基である)で表される基であり、Y2は、
水素原子又は式:R35NHCH2CH2−(ここで、R35
は前記定義の通りである)で表される基であり、Z
1は、−CH2COOM(ここで、Mは前記定義の通りで
ある)で表される基であり、Z2は、水素原子又は式:
−CH2COOM(ここで、Mは前記定義の通りであ
る)で表される基である。〕 式(a3)〜(j3)においてR31、R32及びR33は、互
いに同一又は相異なって、それぞれ、炭素数1〜22のア
ルキル基、特にはR31は炭素数10〜20のアルキル基、R
32、R33は炭素数1〜3のアルキル基が好ましく、R34
は炭素数10〜22のアルキル基が好ましい。また、両性化
合物としては、式(a3)、(b3)の化合物が好まし
い。
オン界面活性剤を含有することが好ましい。前記式(a
1)〜(b1)、(a2)〜(e2)、(a3)〜(h3)で
示される化合物の1種以上と特定の非イオン界面活性剤
の1種以上とを併用することにより、本発明の効果を高
めることができる。本発明で用いる非イオン界面活性剤
としては下記(A)〜(C)が挙げられる。
物 RO(EO)m(PO)nH (A) 〔式中、Rは炭素数6〜22の直鎖又は分岐のアルキル基
もしくはアルケニル基又は炭素数4〜20のアルキル基を
有するアルキルアリール基を示し、Eはエチレン基、P
はプロピレン基を示し、m、nは平均付加モル数であ
り、mは0≦m≦20の範囲の数であり、nは0≦n≦
50の数である。なお、EOとPO付加形式はブロック
又はランダムいずれでもよく、またいずれが先でもよ
い。〕 式(A)で表される化合物は、C6〜C22高級アルコー
ルやアルキルフェノール等にエチレンオキサイド(E
O)、プロピレンオキサイド(PO)等のアルキレンオ
キサイドを付加したものであるが、本発明では、特にエ
チレンオキサイドの平均付加モル数mが0≦m≦20の範
囲にあるものが使用される。平均付加モル数mは好まし
くは0≦m≦10、さらに好ましくは0≦m≦5の範囲で
ある。mが20を超えると紙に対する嵩高付加効果が低下
する。また、プロピレンオキサイド(PO)の平均付加
モル数nは0≦n≦50、好ましくは0≦n≦20である。
nが50を超えても性能の低下は少ないが、経済的に不利
である。
〜18の直鎖又は分岐のアルキル基又はアルケニル基が好
ましい。式(A)中のRがアルキル基もしくはアルケニ
ル基の場合、炭素数が6〜22の範囲にないと、またアル
キルアリール基の場合は炭素数4〜20のアルキル基を有
するアルキルアリール基でないと、紙に対する嵩高付与
効果が低下する。
素数2、3の直鎖又は分岐のアルキレン基を示し、具体
的にはエチレン、プロピレンが挙げられる。式(A)中
の(EO)m(PO)n基がポリオキシエチレンとポリオキシ
プロピレンの混合形態の場合、C2H4O基とC3H6O基
の付加形態はランダムでもブロックでもよい。その場
合、好ましくはポリオキシプロピレン基(C3H6O基)
を全平均付加モル数中の50モル%以上、特に好ましくは
70モル%以上含むものが良い。なお、R基に結合するア
ルキレンオキサイド基はEO、POいずれが先であって
もよい。
物 RCOO(EO)m(PO)nRb (B) 〔式中、R、E、P、m、nは式(A)と同じであり、
RbはH又はアルキル基、アルケニル基、アルキルアリ
ール基を示す。〕 式(B)中のR、E、P、m、nの好ましいものは式
(A)のものと同じである。また、式(B)中のRbの
うち、アルキル基、アルケニル基としては炭素数1〜4
のものが挙げられ、アルキルアリール基としては炭素数
1〜4のアルキル基を有するフェニル基などが挙げられ
る。
非イオン界面活性剤 (1)油脂系非イオン界面活性剤 (2)糖アルコール系非イオン界面活性剤 (3)糖系非イオン界面活性剤。
平4−352891号公報に記載されるような油脂又は
該油脂を予めグリセリンと反応させた生成物と、1価〜
14価のアルコールとの混合物に、アルキレンオキサイド
(AO)を付加したものが挙げられる。好ましくは油脂
と多価アルコールの混合物にAOを付加したものであ
る。ここで、AOとしては、エチレンオキサイド(E
O)及び/又はプロピレンオキサイド(PO)であり、
EOとPOの両方を用いる場合はランダム付加でもブロ
ック付加でも何れでも良い。また、各々の平均付加モル
数は、EOは0〜200 モルが好ましく、10〜100 モルが
より好ましい。POは0〜150モルが好ましく、2〜100
モルがより好ましい。
れる油脂としては、陸産動物油、水産動物油及びこれら
の硬化油、半硬化油、更にはこれら油脂の精製工程で得
られる回収油等が挙げられる。好ましくはヤシ油、牛
脂、魚油、アマニ油、菜種油、ヒマシ油が挙げられる。
また、これらの油脂とグリセリンを予め反応させる場合
の割合は、油脂/グリセリン=1/0.05〜1/1が好ま
しい。
用いられる1〜14価のアルコールのうち、1価アルコー
ルとしては、炭素数1〜24の直鎖又は分岐の飽和又は不
飽和のアルコール、環状アルコールが挙げられ、炭素数
4〜12の直鎖又は分岐の飽和アルコールが好ましい。2
価アルコールとしては、炭素数2〜32のα,ω−グリコ
ール、1,2−ジオール、対称α−グリコール、環状
1,2−ジオールが挙げられ、炭素数2〜6のα,ω−
グリコールが好ましい。3価以上のアルコールとして
は、グリセリン、ジグリセリン、ソルビトール、スタキ
オースなどの炭素数3〜24までのいずれかよりなるもの
を挙げることができる。アルコールとしては、特に炭素
数2〜6の2〜6価のアルコールが好ましい。
アルコールのAO付加物、糖アルコールAO付加物の脂
肪酸エステル、糖アルコールの脂肪酸エステルが挙げら
れる。ここで、多価アルコール型の非イオン界面活性剤
を構成する糖アルコールとは、炭素数3〜6の単糖類の
アルデヒド基、ケトン基を還元して得られるアルコール
であり、具体的には、グリセリン、エリトリット、アラ
ビット、ソルビット、マンニット等が挙げられる。特に
炭素数6のものが好ましい。糖アルコールのAO付加物
の脂肪酸エステルを構成する脂肪酸は、炭素数1〜24、
好ましくは炭素数12〜18までの飽和脂肪酸、不飽和脂肪
酸どちらでもよく、更にはオレイン酸が好ましい。ま
た、糖アルコールのエステル置換度は0から全ての−O
Hが置換されたものまでのどれでもよいが、1〜3が好
ましい。なお、AOの種類や平均付加モル数は(1)と
同様である。
加物、糖のAO付加物の脂肪酸エステル、糖脂肪酸エス
テルが挙げられる。糖としては、上記糖アルコールで述
べたような単糖類の他、ショ糖などの多糖類を用いるこ
とができ、グルコース、ショ糖が好ましい。なお、AO
の種類や平均付加モル数は(1)と同様である。糖系の
非イオン界面活性剤(3)としては、特に糖のAO付加
物が好ましく、中でもグルコースにPOを平均で1〜10
モル付加したものが好ましい。
活性剤を併用する場合、その比率は、カチオン性化合
物、アミン、アミンの酸塩、両性化合物(イ)と、非イ
オン界面活性剤(ロ)の重量比で、(イ)/(ロ)=10
0/0〜1/99、好ましくは100/0〜10/90である。
(ロ)を混合してから添加しても、別々に添加してもよ
い。
しては、機械パルプ、化学パルプなどのヴァージンパル
プから、各種古紙パルプに至るものまで広くパルプ一般
に適用できるものである。また、本発明の嵩高剤の添加
場所としては抄紙工程であれば特に限定するものではな
いが、例えば、工場ではレファイナー、マシンチェス
ト、ヘッドボックスで添加するなど均一にパルプ原料に
ブレンドできる場所が望ましい。なお、本発明の嵩高剤
はパルプ原料に添加後、そのまま抄紙され紙上に残存す
る。本発明の紙用嵩高剤の添加量は、パルプに対して0.
01〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%である。
プシートは、無添加品に比べて緊度(測定方法は、後述
の実施例記載の方法による)が5%以上、好ましくは7
%以上低く、且つJIS P 8116により測定された引き裂き
強度が無添加品の90%以上、好ましくは95%以上である
ことがより好ましい。
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。なお、例中の部及び%は特記しない限り重量基
準である。
パルプ及びヴァージンパルプを用いた。 <古紙パルプ>古紙パルプは市中回収された原料古紙
(新聞紙/チラシ=70/30%)に温水及び水酸化ナトリ
ウム(対原料)1%、珪酸ソーダ(対原料)3%、30%
過酸化水素水(対原料)3%、脱墨剤として、牛脂/グ
リセリン(1:1)EO70モルPO10モルブロック付加物
(平均付加モル数)0.3 %(対原料)を加え、離解後フ
ロテーション処理、水洗、濃度調整を行い得た1%の脱
墨パルプ(DIP)スラリーを用いた。このときのDIPのフ
リーネスは220ml であった。 <ヴァージンパルプ>ヴァージンパルプはLBKP(広
葉樹晒パルプ)を、室温下叩解機にて離解、叩解して1
%のLBKPスラリーとしたものを用いた。この時のL
BKPのフリーネスは420ml であった。
物、アミン、アミンの酸塩及び両性化合物、もしくはこ
れらと表6に示す非イオン界面活性剤とを、後述の表
7、8のように用いた。
を意味する。また、表6中、油脂と多価アルコールの比
はモル比であり、その他は重量比である。EOはエチレン
オキサイド、POはプロピレンオキサイドであり、これに
続く数字は平均付加モル数である。また、「ドバノール
23」は三菱化学製のアルコールである。
後のシートの坪量が60g/m2になるように、上記のパル
プを量り取ってからpHを硫酸バンドで4.5 に調整し
た。それから表7、8に示す種々の嵩高剤を対パルプ3
%添加し、角型タッピ抄紙機にて80メッシュワイヤーで
抄紙しシートを得た。抄紙後のシートは、3.5kg /cm2
で2分間プレス機にてプレスし、鏡面ドライヤーを用
い、105 ℃で1分間乾燥した。乾燥されたシートは20
℃、湿度65%の条件で1日間調湿してから紙の嵩高性と
して紙の緊度、紙力性能として引き裂き強度を測定し
た。その結果を表7、8に示す。測定値は10回の平均値
である。
し、計算値より緊度(g/cm3)を求めた。 計算式:嵩高性(緊度)=(坪量)/(厚み)×0.001 緊度は絶対値が小さいほど嵩が高く、また緊度の0.02の
差は有意差として十分に認識されるものである。 ・紙力(引き裂き強度) 調湿されたシートをJIS P 8116(紙及び板紙の引き裂き
強さ試験方法)に基づいて測定した。 計算式:引き裂き強度=A/S×16 引き裂き強度;(gf) A;目盛りの読み S;引き裂き枚数 引き裂き強度は絶対値が大きいほど紙力が強く、また引
き裂き強度の20gfの差は有意差として十分に認識される
ものである。
リュームPリキッド」(脂肪酸ポリアミドポリアミン
型、バイエル社製)を用いた。
Claims (8)
- 【請求項1】 下記一般式(a1)〜(b1)で示される
カチオン性化合物から選ばれた少なくとも1種の化合物
を含有する、抄紙工程で添加される紙用嵩高剤(衛生薄
葉紙に用いられるものを除く)。 【化1】 〔式(a1)及び(b1)において、R11及びR12は、互
いに同一又は相異なって、それぞれ、炭素数8〜24のア
ルキル、アルケニル又はβ−ヒドロキシアルキル基であ
り、R13、R14及びR15は、互いに同一又は相異なっ
て、それぞれ、炭素数1〜8のアルキルもしくはヒドロ
キシアルキル基、ベンジル基、又は式:−(AO)n-Z
(ここで、AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基で
あり、Zは、水素原子又はアシル基であり、nは1〜50
の整数である)で表される基であり、R16は、炭素数8
〜36のアルキル、アルケニル又はβ−ヒドロキシアルキ
ル基であり、X-は対イオンである。〕 - 【請求項2】 下記一般式(a2)〜(f2)で示され
る、アミン、アミンの酸塩から選ばれた少なくとも1種
の化合物を含有する、抄紙工程で添加される紙用嵩高剤
(衛生薄葉紙に用いられるものを除く)。 【化2】 〔式(a2)〜(f2)において、R21は、炭素数8〜36
のアルキル、アルケニル又はβ−ヒドロキシアルキル基
であり、R22及びR23は、互いに同一又は相異なって、
それぞれ、水素原子、炭素数1〜24のアルキル基又は炭
素数2〜24のアルケニル基であり、R24、R25は、互い
に同一又は異なって、水素原子、炭素数1〜3のアルキ
ル基であり、HAは、無機又は有機酸を示し、AOは、
炭素数2〜4のオキシアルキレン基であり、l及びm
は、それぞれ、l+mが1〜300の整数であるという条
件下、0又は正の整数である。nは1〜4の数であ
る。〕 - 【請求項3】 下記一般式(a3)〜(j3)で示される
両性化合物から選ばれた少なくとも1種の化合物を含有
する、抄紙工程で添加される紙用嵩高剤(衛生薄葉紙に
用いられるものを除く)。 【化3】 〔式(a3)〜(j3)において、R31、R32及びR
33は、互いに同一又は相異なって、それぞれ、炭素数1
〜24のアルキル基又は炭素数2〜24のアルケニル基であ
り、R34は、炭素数8〜36のアルキル、アルケニル又は
β−ヒドロキシアルキル基であり、Mは、水素原子、ア
ルカリ金属原子、1/2モルのアルカリ土類金属原子又は
アンモニウム基であり、Y1は、式:R35NHCH2CH
2−(ここで、R35は、炭素数1〜36のアルキル基、又
は、炭素数2〜36のアルケニルもしくはヒドロキシアル
キル基である)で表される基であり、Y2は、水素原子
又は式:R35NHCH2CH2−(ここで、R35は前記定
義の通りである)で表される基であり、Z1は、−CH2
COOM(ここで、Mは前記定義の通りである)で表さ
れる基であり、Z2は、水素原子又は式:−CH2COO
M(ここで、Mは前記定義の通りである)で表される基
である。〕 - 【請求項4】 下記(1)〜(3)から選ばれる2つを
含有する、抄紙工程で添加される紙用嵩高剤(衛生薄葉
紙に用いられるものを除く)。 (1)請求項1記載の一般式(a1)〜(b1)で示され
るカチオン性化合物から選ばれる少なくとも1種の化合
物 (2)請求項2記載の一般式(a2)〜(f2)で示され
るアミン、アミンの酸塩から選ばれる少なくとも1種の
化合物 (3)請求項3記載の一般式(a3)〜(j3)で示され
る両性化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物 - 【請求項5】 (1)請求項1記載の一般式(a1)〜
(b1)で示されるカチオン性化合物から選ばれる少な
くとも1種の化合物、(2)請求項2記載の一般式(a
2)〜(f2)で示されるアミン、アミンの酸塩から選ば
れる少なくとも1種の化合物、及び(3)請求項3記載
の一般式(a3)〜(j3)で示される両性化合物から選
ばれる少なくとも1種の化合物を含有する、抄紙工程で
添加される紙用嵩高剤(衛生薄葉紙に用いられるものを
除く)。 - 【請求項6】 さらに下記(A)〜(C)で示される非
イオン界面活性剤の1種以上を含有することを特徴とす
る請求項1〜5の何れか1項記載の紙用嵩高剤。 (A):下記一般式(A)で表される化合物 RO(EO)m(PO)nH (A) 〔式中、Rは炭素数6〜22の直鎖又は分岐のアルキル基
もしくはアルケニル基又は炭素数4〜20のアルキル基を
有するアルキルアリール基を示し、Eはエチレン基、P
はプロピレン基を示し、m、nは平均付加モル数であ
り、mは0≦m≦20の範囲の数であり、nは0≦n≦50
の数である。なお、EOとPO付加形式はブロック又は
ランダムいずれでもよく、またいずれが先でもよい。〕 (B):下記一般式(B)で表される化合物 RCOO(EO)m(PO)nRb (B) 〔式中、R、E、P、m、nは式(A)と同じであり、
RbはH又はアルキル基、アルケニル基、アルキルアリ
ール基を示す。〕 (C):下記(1)〜(3)から選ばれる非イオン界面
活性剤 (1)油脂系非イオン界面活性剤 (2)糖アルコール系非イオン界面活性剤 (3)糖系非イオン界面活性剤 - 【請求項7】 印刷用紙用である請求項1〜6の何れか
1項記載の紙用嵩高剤。 - 【請求項8】 請求項1〜7の何れか1項記載の紙用嵩
高剤を、抄紙工程で添加する抄紙方法。
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