JP3952892B2 - 紙力増強剤及び紙力増強方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は紙力増強剤と紙力増強方法に関するものであり、詳しくはカチオン性、両性及びアニオン性から選択された一種以上のイオン性を有する粒径１００μｍ以下の微粒子からなる水溶性重合体とポリアルキレンイミン及び／又はポリアルキレンイミン変性物とが、塩水溶液中に共存する分散液からなる紙力増強剤に関するものであり、またそれを使用した紙力増強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水溶性重合体分散液の製造方法として、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートなどを塩化ベンジルや疎水性モノハロゲン化アルキルにより四級化したカチオン性単量体を用いて共重合を行う時、該単量体の重合体あるいは共重合体を溶解しない塩水溶液中で、且つその塩水溶液に溶解可能な高分子の共存下で重合する方法が開示されている（特開昭６１−１２３６１０、特開平５−３２７２２）。共存させる塩水溶液に溶解可能な高分子は、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート類の単独重合体あるいは共重合体、またはアクリルアミドとの共重合体などである。また、ポリエチレングリコール等の高分子水溶液を分散媒とする水溶性重合体微粒子の分散液を製造する方法も、特公昭６２−５１７０号公報に開示されている。
【０００３】
一方、従来から紙力増強剤は、実用化されているものは水溶液タイプであり、有効成分濃度は１５〜２０重量パーセントが一般的である。有効成分濃度３０重量パーセントというタイプも現場での試験的使用という段階までは達したが、紙力増強効果がユーザーの要求する水準にまで到達せず定常的に使用されなかった。この原因として紙力増強剤は、凝集剤に較べれば分子量は低いが、一定の分子量を有していなければ効果がレベルに達しない。一方、分子量を増加させると、見かけ水溶液粘度が上昇して、取り扱いが困難になる。架橋剤を共重合し見かけ水溶液粘度を低下させる試みもされているが、有効成分濃度３０重量パーセントにおいて、容易に取り扱い可能な範囲として製品粘度１０，０００ｍＰａ・ｓ前後以内という障壁は、クリヤできていない。このような状況下において、当然、分散型紙力増強剤という考えが出てくる。これは分散型凝集剤の応用であるが、分散媒としてなにを選択するかという問題がポイントとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来開示されている高分子分散液のうち、ポリエチレングリコール中分散重合品は、共存するポリエチレングリコールが紙力に影響を与え、その効果を低減させること、原料コストを押し上げる欠点がある。また、塩水溶液中分散重合品でも、機械パルプや古紙の配合比が増えると、それらの中に共存するピッチやアニオン性物質の影響を受け、十分紙力効果を発揮しないなど水溶液タイプの紙力増強剤と状況は変わらなかった。従って本発明の目的は、機械パルプや古紙の配合比が増えても十分紙力効果を発揮することが可能な分散液からなる紙力増強剤を開発することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記問題を解決する方法を各種検討した結果、以下のような発明に達した。すなわち請求項１の発明は、下記一般式（１）及び／又は（２）で表わされる単量体３〜４０モル％、下記一般式（３）で表わされる単量体３〜３０モル％、水溶性非イオン性単量体３０〜９４モル％からなる単量体混合物を攪拌下、ポリアルキレンイミン硫酸中和物をポリアルキレンイミン換算で１０〜１００重量％共存させ、２〜１５質量％の塩水溶液中において分散重合し製造された重量平均分子量が１００万〜６００万の両性水溶性重合体により構成され、粒径１００μｍ以下の微粒子分散液からなる紙力増強剤である。
【化１】
一般式（１）
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基、Ｘ１は陰イオンをそれぞれ表わす
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２は陰イオンをそれぞれ表わす
【化３】
一般式（３）
Ｒ８は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、ＱはＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３、
ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯあるいはＣＯＯ、Ｒ９は水素またはＣＯＯＹ２、Ｙ１あるいはＹ２は水素または陽イオン
【００００】
請求項２の発明は、下記一般式（１）及び／又は（２）で表わされる単量体３〜３０モル％、水溶性非イオン性単量体７０〜９７モル％からなる単量体混合物を攪拌下、ポリアルキレンイミン硫酸中和物をポリアルキレンイミン換算で１０〜１００重量％共存させ、２〜１５重量％の塩水溶液中において分散重合し製造された重量平均分子量が１００万〜６００万のカチオン性水溶性重合体により構成され、粒径１００μｍ以下の微粒子分散液からなる紙力増強剤である。
【化１】
一般式（１）
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基、Ｘ１は陰イオンをそれぞれ表わす
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２は陰イオンをそれぞれ表わす
【０００６】
請求項３の発明は、下記一般式（３）で表わされる単量体２〜５０モル％、水溶性非イオン性単量体５０〜９８モル％からなる単量体混合物を攪拌下、ポリアルキレンイミン硫酸中和物を共存させ、２〜１５重量％の塩水溶液中において分散重合し製造された重量平均分子量が１００万〜６００万のアニオン性水溶性重合体により構成され、粒径１００μｍ以下の微粒子分散液からなる紙力増強剤である。
【化３】
一般式（３）
Ｒ８は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、ＱはＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３、
ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯあるいはＣＯＯ、Ｒ９は水素またはＣＯＯＹ２、Ｙ１あるいはＹ２は水素または陽イオン
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の分散液からなる紙力増強剤を、抄紙前の製紙原料中に添加し、紙の強度を向上させることを特徴とする紙力増強方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、塩水溶液中において、製紙用薬剤として有用なポリエチレンイミン及び／又はポリエチレンイミン変性物を、単量体と共存させて攪拌下、重合することにより製造した水溶性重合体微粒子からなる分散液を紙力増強剤に応用することにある。従来の水溶性重合体分散液の製造方法は、前記一般式（１）あるいは（２）で表される単量体をポリエチレングリコールやジメチルジアリルアンモニウム塩化物中で重合を行うと、生成した重合物分散液は、粘性の高い分散液になり、重合物分子量も高くはならなかった。しかし、本発明のポリエチレンイミン及び／又はポリエチレンイミン変性物中において重合すると、これらの問題が解決することができる。
【００１３】
以下、まず製造法を説明する。初めにポリエチレンイミン及び／又はポリエチレンイミン変性物の２０〜５０重量％水溶液を用意し、有機又は無機酸によりアミン当量の５０〜１００％を中和する。この時の水溶液ｐＨは、２〜１２に調整し、この水溶液に単量体を加え、混合する。単量体濃度としては、１０〜４０重量％であり、好ましくは１５〜３０重量％である。ポリエチレンイミン及び／又はポリエチレンイミン変性物の単量体に対する添加量は、５〜２００重量％であるが、好ましくは１０〜１５０重量％、さらに好ましくは１０〜１００重量％である。また、無機塩を全量に対し２重量％〜１５重量％となるよう溶解する。
【００１４】
その後、窒素雰囲気下にて、重合開始剤、例えば２、２’−アゾビス（アミジノプロパン）二塩化水素化物または２、２’−アゾビス〔２−（５−メチル−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕二塩化水素化物のような水溶性アゾ系重合開始剤、あるいは過硫酸アンモニウムおよび亜硫酸水素ナトリウム併用のような水溶性レドックス系重合開始剤を添加し、撹拌下ラジカル重合を行う。重合の反応温度は０〜１００℃の範囲で重合開始剤の性質に応じて任意に選ぶ事ができるが、好ましくは１０〜６０℃であり、更に好ましくは２０〜５０℃である。
【００１５】
本発明で使用するポリアルキレンイミンは、ポリエチレンイミンあるいはポリプロピレンイミンなどであるが、実用的にはポリエチレンイミンである。分子量は、５０００以上あれば本発明の分散重合に使用できるが、あまり重合度が高いと分散液の粘性が高くなり好ましくない。従って好ましくは５０００以上、５００，０００以下であり、更に好ましくは５０００以上、２００，０００以下である。また、ポリアルキレンイミン変性物の場合も同様に、変性後の分子量が好ましくは５０，０００以上、１，０００，０００以下であり、更に好ましくは５０，０００以上、５００，０００以下である。
【００１９】
重合は一般的には中性〜酸性で行うのが、単量体も安定であり、反応性も良好であり、重合度や重合率も向上するので、ポリアルキレンイミンあるいはポリアルキレンイミン変性物は、中和して弱アルカリ〜酸性の水溶液とすることが好ましい。ｐＨとしては１２〜２であるが、好ましくは１０〜３であり、更に好ましくは６〜３である。中和する酸は、有機あるいは無機の酸を使用する。有機酸としては、蟻酸、酢酸、アジピン酸、無機酸としては、塩酸、硫酸、スルファミン酸などで中和する。中和度としては、分子中のアミノ基に対して、５０〜１００当量％である。
【００２０】
重合時、ポリアルキレンイミンと併用する塩としては、ハロゲン化アルカリ金属塩や、硫酸塩、燐酸塩などである。具体的には、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、塩化アンモニウム、臭化カリウム、臭化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、燐酸水素アンモニウム、燐酸水素ナトリウム、燐酸水素カリウム等を例示することができ、これらの塩を液中濃度として２重量％〜飽和濃度として用いることが好ましい。
【００２１】
分子量調節のため通常のラジカル重合に用いられるようなイソプロピルアルコールやメルカプタン等の連鎖移動剤を添加することも任意に選択することができる。重合体微細粒子の分散安定化の為、撹拌を行う必要がり、撹拌速度の上限は無く、任意の撹拌条件を選ぶことができる。
【００２２】
次に分散液からなる紙力増強剤を製造する場合に使用する単量体について説明する。カチオン性単量体の例としては、一般式（１）で表される（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチルやジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドなどが上げられる。四級アンモニウム基含重合体の例は、前記三級アミノ含有単量体の塩化メチルや塩化ベンジルによる四級化物である（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシ２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシ２−ヒドロキシプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物などである。また、一般式（２）で表されるジメチルジアリルアンモニウム系単量も使用可能であり、その例としてジメチルジアリルアンモニウム塩化物、ジアリルメチルベンジルアンモニウム塩化物などである。
【００２３】
また、これらカチオン性単量体のうち好ましいものは、一般式（１）及び／又は（２）で表される（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド及びメチルジアリルアミンなどの三級アミン型単量体である。
【００２４】
水溶性非イオン性単量体の例としては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミドアクリロイルモルホリン、アクリロイルピペラジンなどがあげられる。最も好ましい水溶性非イオン性単量体は、アクリルアミドである。
【００２５】
両性重合体の分散液からなる紙力増強剤を製造する場合には、前記カチオン性と水溶性非イオン性単量体に加えて、さらに一般式（３）で表されるアニオン性単量体を共重合する。その例としては、スルフォン基でもカルボキシル基でもさしつかいなく、両方を併用しても良いが、好ましくはカルボキシル基含有単量体である。スルフォン基含有単量体の例は、ビニルスルフォン酸、ビニルベンゼンスルフォン酸あるいは２−アクリルアミド２−メチルプロパンスルフォン酸などである。またカルボキシル基含有単量体の例は、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸あるいはｐ−カルボキシスチレンなどである。最も好ましい単量体は、アクリル酸やイタコン酸である。
【００２６】
また、アニオン性重合体の分散液からなる紙力増強剤を製造する場合には、前記一般式（３）で表されるアニオン性単量体と前記水溶性非イオン性単量体を共重合する。この場合も前記と同様に、スルフォン基でもカルボキシル基でもさしつかいなく、両方を併用しても良いが、好ましくはカルボキシル基含有単量体である。すなわち最も好ましい単量体は、アクリル酸やイタコン酸であり、最も好ましい水溶性非イオン性単量体は、アクリルアミドである。
【００２７】
各イオン性重合体中の単量体組成としては、以下のようになる。両性重合体の分散液からなる紙力増強剤の場合は、カチオン性単量体１〜５０モル％、アニオン性単量体１〜５０モル％、水溶性非イオン性単量体０〜９８モル％であり、好ましくはカチオン性単量体３〜４０モル％、アニオン性単量体３〜３０モル％、水溶性非イオン性単量体３０〜９４モル％である。アニオン性重合体の分散液からなる紙力増強剤の場合は、アニオン性単量体２〜５０モル％、水溶性非イオン性単量体５０〜９８モル％であり、好ましくはアニオン性単量体３〜３０モル％、水溶性非イオン性単量体７０〜９７モル％である。またこれらイオン性重合体の重量平均分子量は、１０万〜１０００万であり、好ましくは１００万〜６００万であり、最も好ましくは２００万〜６００万である。
【００２８】
重合開始は、ラジカル重合開始剤を用いる。そのような開始剤は油溶性あるいは水溶性のどちらでも良く、アゾ系，過酸化物系、レドックス系いずれでも重合することが可能である。油溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビスイソブチロニトリル、１、１’−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルプロピオネ−ト）、４、４−アゾビス（４−メトキシ−２、４ジメチル）バレロニトリルなどがあげられ、水混溶性溶剤に溶解し添加する。
【００２９】
水溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビス（アミジノプロパン）二塩化水素化物、２、２’−アゾビス〔２−（５−メチル−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕二塩化水素化物、４、４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）などがあげられる。またレドックス系の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムと亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミンなどとの組み合わせがあげられる。さらに過酸化物の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムあるいはカリウム、過酸化水素、ベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、オクタノイルペルオキサイド、サクシニックペルオキサイド、ｔ−ブチルペルオキシ２−エチルヘキサノエ−トなどをあげることができる。
【００３０】
本発明の分散液からなる紙力増強剤は、単量体を重合する際、ポリアルキレンイミンを共存させるので、ポリアルキレンイミン及び／又はポリアルキレンイミン変性物の一部に一般式（１）〜（３）で表される単量体がグラフト重合していると推定される。さらにポリアルキレンイミン及び／又はポリアルキレンイミン変性物は、非常に枝分かれした構造をしているため、それだけグラフト重合も起こりやすいと考えられ、分散液の安定化にも大いに寄与すると推定され、重合の分散助剤としては非常に適した材料である。
【００３１】
また、本発明の分散液からなる紙力増強剤は、ポリアルキレンイミンの他、分子量の比較的低い他のカチオン性水溶性重合体を併用することも好ましい。そのようなカチオン性水溶性重合体としては、前記一般式（１）及び／又は前記一般式（２）で表されるカチオン性単量体一種以上の重合体あるいは共重合体である。あるいは前記カチオン性単量体一種以上と水溶性非イオン性単量体との共重合体も使用できる。これらカチオン性水溶性重合体は、重合時、あるいは重合後添加する。分子量は、１，０００〜３，０００，０００であり、好ましくは１０，０００〜２，０００，０００である。
【００３２】
本発明の紙力増強剤は、ポリエチレンイミンが共存しているため古紙や機械パルプに由来するピッチ類あるいはアニオン性物質の表面電荷中和作用を行うことができる。すなわち、製紙原料中のカチオン要求量の低減、ピッチ類の均一分散化によって抄紙の安定操業化を促進する。従って、今日のように製紙原料中に古紙や機械パルプの配合比が増加した状況に非常に適したものと考えられる。添加場所としては、種々のパルプが混合される混合チェストなどが考えられる。そのため添加場所の例としては、処理を目的とする原料パルプチェストに直接あるいは配合後の原料パルプチェスト配管出口、あるいはマシンチェストなどが考えられる。
【００３３】
本発明で使用する分散液からなる紙力増強剤の製紙原料への添加量としては、対乾燥製紙原料当たり高分子純分として、凡そ０．１〜数％であり、通常０．１〜１．０％、最も好ましくは０．１〜０．５％である。抄紙ｐＨとしては、酸性抄紙〜中性抄紙において他の処理法に比較して優れた効果を発揮する。従って、抄紙ｐＨとして４．０〜９．０の範囲においてメリットがある。対象となる紙製品として、上質あるいは中質の印刷用紙であるが、最も好ましくは中芯原紙やライナ−などの板紙などである。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例および比較例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。
【００３５】
【実施例１】
攪拌機および温度制御装置を備えた反応器に５０重量％（以下濃度は同様）ポリエチレンイミン水溶液（重量平均分子量；５０，０００）５０ｇを、イオン交換水２１．５ｇに溶解し、７５重量％硫酸２８．５ｇを冷却攪拌下添加し、ｐＨを４．８に調整した。攪拌機、窒素曝気管および温度制御装置を備えた反応器に前記中和操作により得たポリエチレンイミン水溶液６０．０ｇを仕込んだ。別にアクリル酸６０％水溶液、１０．２ｇ、アクリルアミド５０％溶液、１０８．０ｇ、塩化ナトリウム１２．０ｇ及びイオン交換水４０．０ｇを加えた。窒素で置換しながら１０重量％の２，２アゾビス（Ｎ，Ｎ−ジメチレンイソブチルアミジン）ジハイドロクロライド水溶液を重合開始剤として対モノマーあたり重量で５００ｐｐｍ添加し、撹拌下３６℃で１８時間重合した。その結果、粒径１０〜１００μｍの微粒子の重合体分散液が得られた（試料−１）。生成したポリマ―分散液をＢ型粘度計により測定した分散液の粘度、また静的光散乱法による分子量測定器（大塚電子製ＤＬＳ−７０００）によって重量平均分子量を測定した。
【００３６】
【実施例２〜５】
上記操作と同様に表ー１記載の組成のモノマーを表１記載の単量体濃度になるように仕込み、重合操作を行い、水溶性重合体分散液を得た（試料−２〜試料−５）。組成を表１、結果を表２に示す。
【００４０】
【比較例１〜４】
重合時使用する分散媒を構成する水溶性高分子として、それぞれ（２；ジメチルジアリルアンモニウムクロリド重合物、分子量１００，０００（比較例１〜３）、（２；ポリエチレングリコール＃５，０００、（比較例４）を使用する場合についておこなった。組成を表１、結果を表２に示す。
【００４１】
【表１】
ＡＡＭ：アクリルアミド、ＤＭＭ：メタクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルＤＭＡ：アクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル、ＡＡＣ：アクリル酸、ＩＡ：イタコン酸、（１共存高分子；ポリエチレンイミン、（２共存高分子；ポリエチレンイミン変性物、（３共存高分子；ジメチルジアリルアンモニウムクロリド重合物、（４共存高分子；ポリエチレングリコール＃５，０００
共存高分子添加量；対単量体重量％、共存塩濃度；分散液中重量％濃度
共存塩種類；（ａ）塩化ナトリウム、（ｂ）硫酸ナトリウム、（ｃ）硫酸アンモニウム、
【００４２】
【表２】
分散液粘度；ｍＰａ・ｓ、分子量単位；万
【００４３】
【実施例６〜１０】
中質紙原料（ＬＢＫＰ／ＤＩＰ／ＴＭＰ＝１０／６０／３０、ｐＨ７．１、全ｓｓ２．４０％、灰分０．３０％）を用い、パルプ濃度０．９重量％に水道水を用いて希釈、ＴＡＰＰＩスタンダードシートマシン（１／５０）により坪量７０ｇ／ｍ２の紙を抄紙した。初めに液体硫酸バンド２．０％、エマルジョン型ロジンサイズ、０．１５％、表２の試料−１〜試料−５を対製紙原料０．４％添加し、歩留向上剤としてカチオン性ポリアクリルアミド（分子量；７５０万、カチオン等量値；２．８０ｍｅｑ／ｇ）を対製紙原料０．０２％添加した。薬剤の添加順は上記の順で１５秒間隔により下記試験条件で行い、攪拌を開始する。定法により乾燥、調湿を行い、引っ張り強度の測定より裂断長を算出した（ＪＩＳ−Ｐ８１１３）。またステキヒトサイズ測定（ＪＩＳ−Ｐ８１２２）、及び８００℃で焼却し灰分を測定することにより無機物歩留率を算出した。以上の結果を表３に示す。
【００４４】
【比較例５〜９】
比較として表２の比較−１〜比較−４、及び市販のポリアクリルアミド系両性紙力増強剤（分子量；３００万、乾燥固形分；２１．４％、カチオン等量値；０．０９７ｍｅｑ／ｇ、アニオン等量値；０．０４９ｍｅｑ／ｇ、比較−５）を用いて試験を行った。結果を表３に示す。
【００４５】
【実施例１１〜１５】
ＬＢＫＰを主体とした上質紙製造用の製紙原料ｐＨ６．２３、全ｓｓ分２．３７％、灰分０．４１％を用いて試験を行った。パルプ濃度０．９重量％に水道水を用いて希釈、ＴＡＰＰＩスタンダードシートマシン（１／５０）により坪量７０ｇ／ｍ２の紙を抄紙した。添加薬品として、中性ロジンサイズ、０．２％（対製紙乾燥分、以下同様）、硫酸バンド１．０％、表２の試料−１〜試料−５をそれぞれ０．２％、歩留向上剤としてカチオン性ポリアクリルアミド（分子量；７５０万、カチオン等量値；２．８０ｍｅｑ／ｇ）を対製紙原料０．０１５％、それぞれこの順で１５秒間隔により添加した。実施例６〜１０と同様に裂断長の算出及びステキヒトサイズを測定した。また乾燥後、濾紙を６００℃で焼却し灰分を測定することにより炭酸カルシウムの歩留率を算出した。結果を表４に示す。
【００４６】
【比較例１０〜１４】
比較として表２の比較−１〜比較−４、及び前記市販のポリアクリルアミド系両性紙力増強剤（分子量；３００万、乾燥固形分；２１．４％、カチオン等量値；０．０９７ｍｅｑ／ｇ、アニオン等量値；０．０４９ｍｅｑ／ｇ、比較−５を用いて同様な操作により試験を行った。結果を表４に示す。
【００４７】
【実施例１６〜２０】
ダンボールライナ−用製紙原料ｐＨ５．７５、全ｓｓ分２．４％、灰分０．１３％、を用いて試験を行った。パルプ濃度０．９重量％に水道水を用いて希釈、ＴＡＰＰＩスタンダードシートマシン（１／５０）により坪量７０ｇ／ｍ２の紙を抄紙した。添加薬品として、エマルジョン型ロジンサイズ０．１％、硫酸バンド２．５％、表２の試料−１〜試料−５をそれぞれ０．２％、歩留向上剤としてカチオン性ポリアクリルアミド（分子量；７５０万、カチオン等量値；２．８０ｍｅｑ／ｇ）を対製紙原料０．０１５％、それぞれこの順で１５秒間隔により添加した。実施例６〜１０と同様に裂断長の算出及びステキヒトサイズを測定した。また乾燥後、８００℃で焼却し灰分を測定することにより無機物の歩留率を算出した。結果を表５に示す。
【００４８】
【比較例１５〜１９】
比較として表２の比較−１〜比較−４、及び前記市販のポリアクリルアミド系両性紙力増強剤（分子量；３００万、乾燥固形分；２１．４％、カチオン等量値；０．０９７ｍｅｑ／ｇ、アニオン等量値；０．０４９ｍｅｑ／ｇ、比較−５を用いて同様な操作により試験を行った。結果を表５に示す。
【００４９】
【表３】
裂断長；Ｋｍ、ステキヒトサイズ；秒、無機物歩留率；重量％
【００５０】
【表４】
裂断長；Ｋｍ、ステキヒトサイズ；秒、炭酸カルシウム歩留率；重量％
【００５１】
【表５】
裂断長；Ｋｍ、ステキヒトサイズ；秒、無機物歩留率；重量％
【発明の属する技術分野】
本発明は紙力増強剤と紙力増強方法に関するものであり、詳しくはカチオン性、両性及びアニオン性から選択された一種以上のイオン性を有する粒径１００μｍ以下の微粒子からなる水溶性重合体とポリアルキレンイミン及び／又はポリアルキレンイミン変性物とが、塩水溶液中に共存する分散液からなる紙力増強剤に関するものであり、またそれを使用した紙力増強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水溶性重合体分散液の製造方法として、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートなどを塩化ベンジルや疎水性モノハロゲン化アルキルにより四級化したカチオン性単量体を用いて共重合を行う時、該単量体の重合体あるいは共重合体を溶解しない塩水溶液中で、且つその塩水溶液に溶解可能な高分子の共存下で重合する方法が開示されている（特開昭６１−１２３６１０、特開平５−３２７２２）。共存させる塩水溶液に溶解可能な高分子は、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート類の単独重合体あるいは共重合体、またはアクリルアミドとの共重合体などである。また、ポリエチレングリコール等の高分子水溶液を分散媒とする水溶性重合体微粒子の分散液を製造する方法も、特公昭６２−５１７０号公報に開示されている。
【０００３】
一方、従来から紙力増強剤は、実用化されているものは水溶液タイプであり、有効成分濃度は１５〜２０重量パーセントが一般的である。有効成分濃度３０重量パーセントというタイプも現場での試験的使用という段階までは達したが、紙力増強効果がユーザーの要求する水準にまで到達せず定常的に使用されなかった。この原因として紙力増強剤は、凝集剤に較べれば分子量は低いが、一定の分子量を有していなければ効果がレベルに達しない。一方、分子量を増加させると、見かけ水溶液粘度が上昇して、取り扱いが困難になる。架橋剤を共重合し見かけ水溶液粘度を低下させる試みもされているが、有効成分濃度３０重量パーセントにおいて、容易に取り扱い可能な範囲として製品粘度１０，０００ｍＰａ・ｓ前後以内という障壁は、クリヤできていない。このような状況下において、当然、分散型紙力増強剤という考えが出てくる。これは分散型凝集剤の応用であるが、分散媒としてなにを選択するかという問題がポイントとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来開示されている高分子分散液のうち、ポリエチレングリコール中分散重合品は、共存するポリエチレングリコールが紙力に影響を与え、その効果を低減させること、原料コストを押し上げる欠点がある。また、塩水溶液中分散重合品でも、機械パルプや古紙の配合比が増えると、それらの中に共存するピッチやアニオン性物質の影響を受け、十分紙力効果を発揮しないなど水溶液タイプの紙力増強剤と状況は変わらなかった。従って本発明の目的は、機械パルプや古紙の配合比が増えても十分紙力効果を発揮することが可能な分散液からなる紙力増強剤を開発することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記問題を解決する方法を各種検討した結果、以下のような発明に達した。すなわち請求項１の発明は、下記一般式（１）及び／又は（２）で表わされる単量体３〜４０モル％、下記一般式（３）で表わされる単量体３〜３０モル％、水溶性非イオン性単量体３０〜９４モル％からなる単量体混合物を攪拌下、ポリアルキレンイミン硫酸中和物をポリアルキレンイミン換算で１０〜１００重量％共存させ、２〜１５質量％の塩水溶液中において分散重合し製造された重量平均分子量が１００万〜６００万の両性水溶性重合体により構成され、粒径１００μｍ以下の微粒子分散液からなる紙力増強剤である。
【化１】
一般式（１）
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基、Ｘ１は陰イオンをそれぞれ表わす
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２は陰イオンをそれぞれ表わす
【化３】
一般式（３）
Ｒ８は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、ＱはＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３、
ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯあるいはＣＯＯ、Ｒ９は水素またはＣＯＯＹ２、Ｙ１あるいはＹ２は水素または陽イオン
【００００】
請求項２の発明は、下記一般式（１）及び／又は（２）で表わされる単量体３〜３０モル％、水溶性非イオン性単量体７０〜９７モル％からなる単量体混合物を攪拌下、ポリアルキレンイミン硫酸中和物をポリアルキレンイミン換算で１０〜１００重量％共存させ、２〜１５重量％の塩水溶液中において分散重合し製造された重量平均分子量が１００万〜６００万のカチオン性水溶性重合体により構成され、粒径１００μｍ以下の微粒子分散液からなる紙力増強剤である。
【化１】
一般式（１）
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基、Ｘ１は陰イオンをそれぞれ表わす
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２は陰イオンをそれぞれ表わす
【０００６】
請求項３の発明は、下記一般式（３）で表わされる単量体２〜５０モル％、水溶性非イオン性単量体５０〜９８モル％からなる単量体混合物を攪拌下、ポリアルキレンイミン硫酸中和物を共存させ、２〜１５重量％の塩水溶液中において分散重合し製造された重量平均分子量が１００万〜６００万のアニオン性水溶性重合体により構成され、粒径１００μｍ以下の微粒子分散液からなる紙力増強剤である。
【化３】
一般式（３）
Ｒ８は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、ＱはＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３、
ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯあるいはＣＯＯ、Ｒ９は水素またはＣＯＯＹ２、Ｙ１あるいはＹ２は水素または陽イオン
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の分散液からなる紙力増強剤を、抄紙前の製紙原料中に添加し、紙の強度を向上させることを特徴とする紙力増強方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、塩水溶液中において、製紙用薬剤として有用なポリエチレンイミン及び／又はポリエチレンイミン変性物を、単量体と共存させて攪拌下、重合することにより製造した水溶性重合体微粒子からなる分散液を紙力増強剤に応用することにある。従来の水溶性重合体分散液の製造方法は、前記一般式（１）あるいは（２）で表される単量体をポリエチレングリコールやジメチルジアリルアンモニウム塩化物中で重合を行うと、生成した重合物分散液は、粘性の高い分散液になり、重合物分子量も高くはならなかった。しかし、本発明のポリエチレンイミン及び／又はポリエチレンイミン変性物中において重合すると、これらの問題が解決することができる。
【００１３】
以下、まず製造法を説明する。初めにポリエチレンイミン及び／又はポリエチレンイミン変性物の２０〜５０重量％水溶液を用意し、有機又は無機酸によりアミン当量の５０〜１００％を中和する。この時の水溶液ｐＨは、２〜１２に調整し、この水溶液に単量体を加え、混合する。単量体濃度としては、１０〜４０重量％であり、好ましくは１５〜３０重量％である。ポリエチレンイミン及び／又はポリエチレンイミン変性物の単量体に対する添加量は、５〜２００重量％であるが、好ましくは１０〜１５０重量％、さらに好ましくは１０〜１００重量％である。また、無機塩を全量に対し２重量％〜１５重量％となるよう溶解する。
【００１４】
その後、窒素雰囲気下にて、重合開始剤、例えば２、２’−アゾビス（アミジノプロパン）二塩化水素化物または２、２’−アゾビス〔２−（５−メチル−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕二塩化水素化物のような水溶性アゾ系重合開始剤、あるいは過硫酸アンモニウムおよび亜硫酸水素ナトリウム併用のような水溶性レドックス系重合開始剤を添加し、撹拌下ラジカル重合を行う。重合の反応温度は０〜１００℃の範囲で重合開始剤の性質に応じて任意に選ぶ事ができるが、好ましくは１０〜６０℃であり、更に好ましくは２０〜５０℃である。
【００１５】
本発明で使用するポリアルキレンイミンは、ポリエチレンイミンあるいはポリプロピレンイミンなどであるが、実用的にはポリエチレンイミンである。分子量は、５０００以上あれば本発明の分散重合に使用できるが、あまり重合度が高いと分散液の粘性が高くなり好ましくない。従って好ましくは５０００以上、５００，０００以下であり、更に好ましくは５０００以上、２００，０００以下である。また、ポリアルキレンイミン変性物の場合も同様に、変性後の分子量が好ましくは５０，０００以上、１，０００，０００以下であり、更に好ましくは５０，０００以上、５００，０００以下である。
【００１９】
重合は一般的には中性〜酸性で行うのが、単量体も安定であり、反応性も良好であり、重合度や重合率も向上するので、ポリアルキレンイミンあるいはポリアルキレンイミン変性物は、中和して弱アルカリ〜酸性の水溶液とすることが好ましい。ｐＨとしては１２〜２であるが、好ましくは１０〜３であり、更に好ましくは６〜３である。中和する酸は、有機あるいは無機の酸を使用する。有機酸としては、蟻酸、酢酸、アジピン酸、無機酸としては、塩酸、硫酸、スルファミン酸などで中和する。中和度としては、分子中のアミノ基に対して、５０〜１００当量％である。
【００２０】
重合時、ポリアルキレンイミンと併用する塩としては、ハロゲン化アルカリ金属塩や、硫酸塩、燐酸塩などである。具体的には、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、塩化アンモニウム、臭化カリウム、臭化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、燐酸水素アンモニウム、燐酸水素ナトリウム、燐酸水素カリウム等を例示することができ、これらの塩を液中濃度として２重量％〜飽和濃度として用いることが好ましい。
【００２１】
分子量調節のため通常のラジカル重合に用いられるようなイソプロピルアルコールやメルカプタン等の連鎖移動剤を添加することも任意に選択することができる。重合体微細粒子の分散安定化の為、撹拌を行う必要がり、撹拌速度の上限は無く、任意の撹拌条件を選ぶことができる。
【００２２】
次に分散液からなる紙力増強剤を製造する場合に使用する単量体について説明する。カチオン性単量体の例としては、一般式（１）で表される（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチルやジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドなどが上げられる。四級アンモニウム基含重合体の例は、前記三級アミノ含有単量体の塩化メチルや塩化ベンジルによる四級化物である（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシ２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシ２−ヒドロキシプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物などである。また、一般式（２）で表されるジメチルジアリルアンモニウム系単量も使用可能であり、その例としてジメチルジアリルアンモニウム塩化物、ジアリルメチルベンジルアンモニウム塩化物などである。
【００２３】
また、これらカチオン性単量体のうち好ましいものは、一般式（１）及び／又は（２）で表される（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド及びメチルジアリルアミンなどの三級アミン型単量体である。
【００２４】
水溶性非イオン性単量体の例としては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミドアクリロイルモルホリン、アクリロイルピペラジンなどがあげられる。最も好ましい水溶性非イオン性単量体は、アクリルアミドである。
【００２５】
両性重合体の分散液からなる紙力増強剤を製造する場合には、前記カチオン性と水溶性非イオン性単量体に加えて、さらに一般式（３）で表されるアニオン性単量体を共重合する。その例としては、スルフォン基でもカルボキシル基でもさしつかいなく、両方を併用しても良いが、好ましくはカルボキシル基含有単量体である。スルフォン基含有単量体の例は、ビニルスルフォン酸、ビニルベンゼンスルフォン酸あるいは２−アクリルアミド２−メチルプロパンスルフォン酸などである。またカルボキシル基含有単量体の例は、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸あるいはｐ−カルボキシスチレンなどである。最も好ましい単量体は、アクリル酸やイタコン酸である。
【００２６】
また、アニオン性重合体の分散液からなる紙力増強剤を製造する場合には、前記一般式（３）で表されるアニオン性単量体と前記水溶性非イオン性単量体を共重合する。この場合も前記と同様に、スルフォン基でもカルボキシル基でもさしつかいなく、両方を併用しても良いが、好ましくはカルボキシル基含有単量体である。すなわち最も好ましい単量体は、アクリル酸やイタコン酸であり、最も好ましい水溶性非イオン性単量体は、アクリルアミドである。
【００２７】
各イオン性重合体中の単量体組成としては、以下のようになる。両性重合体の分散液からなる紙力増強剤の場合は、カチオン性単量体１〜５０モル％、アニオン性単量体１〜５０モル％、水溶性非イオン性単量体０〜９８モル％であり、好ましくはカチオン性単量体３〜４０モル％、アニオン性単量体３〜３０モル％、水溶性非イオン性単量体３０〜９４モル％である。アニオン性重合体の分散液からなる紙力増強剤の場合は、アニオン性単量体２〜５０モル％、水溶性非イオン性単量体５０〜９８モル％であり、好ましくはアニオン性単量体３〜３０モル％、水溶性非イオン性単量体７０〜９７モル％である。またこれらイオン性重合体の重量平均分子量は、１０万〜１０００万であり、好ましくは１００万〜６００万であり、最も好ましくは２００万〜６００万である。
【００２８】
重合開始は、ラジカル重合開始剤を用いる。そのような開始剤は油溶性あるいは水溶性のどちらでも良く、アゾ系，過酸化物系、レドックス系いずれでも重合することが可能である。油溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビスイソブチロニトリル、１、１’−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルプロピオネ−ト）、４、４−アゾビス（４−メトキシ−２、４ジメチル）バレロニトリルなどがあげられ、水混溶性溶剤に溶解し添加する。
【００２９】
水溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビス（アミジノプロパン）二塩化水素化物、２、２’−アゾビス〔２−（５−メチル−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕二塩化水素化物、４、４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）などがあげられる。またレドックス系の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムと亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミンなどとの組み合わせがあげられる。さらに過酸化物の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムあるいはカリウム、過酸化水素、ベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、オクタノイルペルオキサイド、サクシニックペルオキサイド、ｔ−ブチルペルオキシ２−エチルヘキサノエ−トなどをあげることができる。
【００３０】
本発明の分散液からなる紙力増強剤は、単量体を重合する際、ポリアルキレンイミンを共存させるので、ポリアルキレンイミン及び／又はポリアルキレンイミン変性物の一部に一般式（１）〜（３）で表される単量体がグラフト重合していると推定される。さらにポリアルキレンイミン及び／又はポリアルキレンイミン変性物は、非常に枝分かれした構造をしているため、それだけグラフト重合も起こりやすいと考えられ、分散液の安定化にも大いに寄与すると推定され、重合の分散助剤としては非常に適した材料である。
【００３１】
また、本発明の分散液からなる紙力増強剤は、ポリアルキレンイミンの他、分子量の比較的低い他のカチオン性水溶性重合体を併用することも好ましい。そのようなカチオン性水溶性重合体としては、前記一般式（１）及び／又は前記一般式（２）で表されるカチオン性単量体一種以上の重合体あるいは共重合体である。あるいは前記カチオン性単量体一種以上と水溶性非イオン性単量体との共重合体も使用できる。これらカチオン性水溶性重合体は、重合時、あるいは重合後添加する。分子量は、１，０００〜３，０００，０００であり、好ましくは１０，０００〜２，０００，０００である。
【００３２】
本発明の紙力増強剤は、ポリエチレンイミンが共存しているため古紙や機械パルプに由来するピッチ類あるいはアニオン性物質の表面電荷中和作用を行うことができる。すなわち、製紙原料中のカチオン要求量の低減、ピッチ類の均一分散化によって抄紙の安定操業化を促進する。従って、今日のように製紙原料中に古紙や機械パルプの配合比が増加した状況に非常に適したものと考えられる。添加場所としては、種々のパルプが混合される混合チェストなどが考えられる。そのため添加場所の例としては、処理を目的とする原料パルプチェストに直接あるいは配合後の原料パルプチェスト配管出口、あるいはマシンチェストなどが考えられる。
【００３３】
本発明で使用する分散液からなる紙力増強剤の製紙原料への添加量としては、対乾燥製紙原料当たり高分子純分として、凡そ０．１〜数％であり、通常０．１〜１．０％、最も好ましくは０．１〜０．５％である。抄紙ｐＨとしては、酸性抄紙〜中性抄紙において他の処理法に比較して優れた効果を発揮する。従って、抄紙ｐＨとして４．０〜９．０の範囲においてメリットがある。対象となる紙製品として、上質あるいは中質の印刷用紙であるが、最も好ましくは中芯原紙やライナ−などの板紙などである。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例および比較例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。
【００３５】
【実施例１】
攪拌機および温度制御装置を備えた反応器に５０重量％（以下濃度は同様）ポリエチレンイミン水溶液（重量平均分子量；５０，０００）５０ｇを、イオン交換水２１．５ｇに溶解し、７５重量％硫酸２８．５ｇを冷却攪拌下添加し、ｐＨを４．８に調整した。攪拌機、窒素曝気管および温度制御装置を備えた反応器に前記中和操作により得たポリエチレンイミン水溶液６０．０ｇを仕込んだ。別にアクリル酸６０％水溶液、１０．２ｇ、アクリルアミド５０％溶液、１０８．０ｇ、塩化ナトリウム１２．０ｇ及びイオン交換水４０．０ｇを加えた。窒素で置換しながら１０重量％の２，２アゾビス（Ｎ，Ｎ−ジメチレンイソブチルアミジン）ジハイドロクロライド水溶液を重合開始剤として対モノマーあたり重量で５００ｐｐｍ添加し、撹拌下３６℃で１８時間重合した。その結果、粒径１０〜１００μｍの微粒子の重合体分散液が得られた（試料−１）。生成したポリマ―分散液をＢ型粘度計により測定した分散液の粘度、また静的光散乱法による分子量測定器（大塚電子製ＤＬＳ−７０００）によって重量平均分子量を測定した。
【００３６】
【実施例２〜５】
上記操作と同様に表ー１記載の組成のモノマーを表１記載の単量体濃度になるように仕込み、重合操作を行い、水溶性重合体分散液を得た（試料−２〜試料−５）。組成を表１、結果を表２に示す。
【００４０】
【比較例１〜４】
重合時使用する分散媒を構成する水溶性高分子として、それぞれ（２；ジメチルジアリルアンモニウムクロリド重合物、分子量１００，０００（比較例１〜３）、（２；ポリエチレングリコール＃５，０００、（比較例４）を使用する場合についておこなった。組成を表１、結果を表２に示す。
【００４１】
【表１】
ＡＡＭ：アクリルアミド、ＤＭＭ：メタクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルＤＭＡ：アクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル、ＡＡＣ：アクリル酸、ＩＡ：イタコン酸、（１共存高分子；ポリエチレンイミン、（２共存高分子；ポリエチレンイミン変性物、（３共存高分子；ジメチルジアリルアンモニウムクロリド重合物、（４共存高分子；ポリエチレングリコール＃５，０００
共存高分子添加量；対単量体重量％、共存塩濃度；分散液中重量％濃度
共存塩種類；（ａ）塩化ナトリウム、（ｂ）硫酸ナトリウム、（ｃ）硫酸アンモニウム、
【００４２】
【表２】
分散液粘度；ｍＰａ・ｓ、分子量単位；万
【００４３】
【実施例６〜１０】
中質紙原料（ＬＢＫＰ／ＤＩＰ／ＴＭＰ＝１０／６０／３０、ｐＨ７．１、全ｓｓ２．４０％、灰分０．３０％）を用い、パルプ濃度０．９重量％に水道水を用いて希釈、ＴＡＰＰＩスタンダードシートマシン（１／５０）により坪量７０ｇ／ｍ２の紙を抄紙した。初めに液体硫酸バンド２．０％、エマルジョン型ロジンサイズ、０．１５％、表２の試料−１〜試料−５を対製紙原料０．４％添加し、歩留向上剤としてカチオン性ポリアクリルアミド（分子量；７５０万、カチオン等量値；２．８０ｍｅｑ／ｇ）を対製紙原料０．０２％添加した。薬剤の添加順は上記の順で１５秒間隔により下記試験条件で行い、攪拌を開始する。定法により乾燥、調湿を行い、引っ張り強度の測定より裂断長を算出した（ＪＩＳ−Ｐ８１１３）。またステキヒトサイズ測定（ＪＩＳ−Ｐ８１２２）、及び８００℃で焼却し灰分を測定することにより無機物歩留率を算出した。以上の結果を表３に示す。
【００４４】
【比較例５〜９】
比較として表２の比較−１〜比較−４、及び市販のポリアクリルアミド系両性紙力増強剤（分子量；３００万、乾燥固形分；２１．４％、カチオン等量値；０．０９７ｍｅｑ／ｇ、アニオン等量値；０．０４９ｍｅｑ／ｇ、比較−５）を用いて試験を行った。結果を表３に示す。
【００４５】
【実施例１１〜１５】
ＬＢＫＰを主体とした上質紙製造用の製紙原料ｐＨ６．２３、全ｓｓ分２．３７％、灰分０．４１％を用いて試験を行った。パルプ濃度０．９重量％に水道水を用いて希釈、ＴＡＰＰＩスタンダードシートマシン（１／５０）により坪量７０ｇ／ｍ２の紙を抄紙した。添加薬品として、中性ロジンサイズ、０．２％（対製紙乾燥分、以下同様）、硫酸バンド１．０％、表２の試料−１〜試料−５をそれぞれ０．２％、歩留向上剤としてカチオン性ポリアクリルアミド（分子量；７５０万、カチオン等量値；２．８０ｍｅｑ／ｇ）を対製紙原料０．０１５％、それぞれこの順で１５秒間隔により添加した。実施例６〜１０と同様に裂断長の算出及びステキヒトサイズを測定した。また乾燥後、濾紙を６００℃で焼却し灰分を測定することにより炭酸カルシウムの歩留率を算出した。結果を表４に示す。
【００４６】
【比較例１０〜１４】
比較として表２の比較−１〜比較−４、及び前記市販のポリアクリルアミド系両性紙力増強剤（分子量；３００万、乾燥固形分；２１．４％、カチオン等量値；０．０９７ｍｅｑ／ｇ、アニオン等量値；０．０４９ｍｅｑ／ｇ、比較−５を用いて同様な操作により試験を行った。結果を表４に示す。
【００４７】
【実施例１６〜２０】
ダンボールライナ−用製紙原料ｐＨ５．７５、全ｓｓ分２．４％、灰分０．１３％、を用いて試験を行った。パルプ濃度０．９重量％に水道水を用いて希釈、ＴＡＰＰＩスタンダードシートマシン（１／５０）により坪量７０ｇ／ｍ２の紙を抄紙した。添加薬品として、エマルジョン型ロジンサイズ０．１％、硫酸バンド２．５％、表２の試料−１〜試料−５をそれぞれ０．２％、歩留向上剤としてカチオン性ポリアクリルアミド（分子量；７５０万、カチオン等量値；２．８０ｍｅｑ／ｇ）を対製紙原料０．０１５％、それぞれこの順で１５秒間隔により添加した。実施例６〜１０と同様に裂断長の算出及びステキヒトサイズを測定した。また乾燥後、８００℃で焼却し灰分を測定することにより無機物の歩留率を算出した。結果を表５に示す。
【００４８】
【比較例１５〜１９】
比較として表２の比較−１〜比較−４、及び前記市販のポリアクリルアミド系両性紙力増強剤（分子量；３００万、乾燥固形分；２１．４％、カチオン等量値；０．０９７ｍｅｑ／ｇ、アニオン等量値；０．０４９ｍｅｑ／ｇ、比較−５を用いて同様な操作により試験を行った。結果を表５に示す。
【００４９】
【表３】
裂断長；Ｋｍ、ステキヒトサイズ；秒、無機物歩留率；重量％
【００５０】
【表４】
裂断長；Ｋｍ、ステキヒトサイズ；秒、炭酸カルシウム歩留率；重量％
【００５１】
【表５】
裂断長；Ｋｍ、ステキヒトサイズ；秒、無機物歩留率；重量％
Claims (4)
- 下記一般式（１）及び／又は（２）で表わされる単量体３〜４０モル％、下記一般式（３）で表わされる単量体３〜３０モル％、水溶性非イオン性単量体３０〜９４モル％からなる単量体混合物を攪拌下、ポリアルキレンイミン硫酸中和物をポリアルキレンイミン換算で１０〜１００重量％共存させ、２〜１５重量％の塩水溶液中において分散重合し製造された重量平均分子量が１００万〜６００万の両性水溶性重合体により構成され、粒径１００μｍ以下の微粒子分散液からなる紙力増強剤。
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基、Ｘ１は陰イオンをそれぞれ表わす
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２は陰イオンをそれぞれ表わす
Ｒ８は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、ＱはＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３、
ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯあるいはＣＯＯ、Ｒ９は水素またはＣＯＯＹ２、Ｙ１あるいはＹ２は水素または陽イオン - 下記一般式（１）及び／又は（２）で表わされる単量体３〜３０モル％、水溶性非イオン性単量体７０〜９７モル％からなる単量体混合物を攪拌下、ポリアルキレンイミン硫酸中和物をポリアルキレンイミン換算で１０〜１００重量％共存させ、２〜１５重量％の塩水溶液中において分散重合し製造された重量平均分子量が１００万〜６００万のカチオン性水溶性重合体により構成され、粒径１００μｍ以下の微粒子分散液からなる紙力増強剤。
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基、Ｘ１は陰イオンをそれぞれ表わす
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２は陰イオンをそれぞれ表わす - 下記一般式（３）で表わされる単量体２〜５０モル％、水溶性非イオン性単量体５０〜９８モル％からなる単量体混合物を攪拌下、ポリアルキレンイミン硫酸中和物を共存させ、２〜１５重量％の塩水溶液中において分散重合し製造された重量平均分子量が１００万〜６００万のアニオン性水溶性重合体により構成され、粒径１００μｍ以下の微粒子分散液からなる紙力増強剤。
Ｒ８は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、ＱはＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３、
ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯあるいはＣＯＯ、Ｒ９は水素またはＣＯＯＹ２、Ｙ１あるいはＹ２は水素または陽イオン - 請求項１〜３のいずれかに記載の分散液からなる紙力増強剤を、抄紙前の製紙原料中に添加し、紙の強度を向上させることを特徴とする紙力増強方法。
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