JP4385463B2 - Silicon-containing paper, method for producing the same, and molded body using silicon-containing paper - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最も身近な天然素材である紙に、オルガノシラン化合物を均一に含有せしめることにより得られるケイ素含有紙、およびその製造方法並びにそのケイ素含有紙を用いた成型体に関する。撥水性、耐水性、寸法安定性、摩擦強度などに優れる紙として、プラスチックフィルムの代替としての用途としても使用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、オルガノシランに代表されるケイ素化合物を紙に坦持させる試みが行われている。そのねらいとして、紙の耐水性向上のほか、寸法安定性、耐摩擦性向上などがあげられる。その手法の多くは、複数種のオルガノシラン化合物と加水分解触媒とを有機溶剤に溶かし、これを抄紙後の紙にコーティングする方法であるため、抄紙工程、コーティング工程の２つの工程を必要とした。また、この方法では紙内部での分散が不均一で、塗工表面への偏析が大きく、紙の断面の耐水性等の物性向上には不十分であった。
これに対し、パルプスラリー中への添加（内添）を行えば、複雑な工程は必要とせず、また紙内部での添加薬剤も均一である。
【０００３】
特開平９−１６９８１７号公報では，エポキシ基を有する含ケイ素化合物と、アミノ基またはアンモニウム基を有する水溶性高分子化合物が結合した、ケイ素含有水溶性高分子化合物を抄紙内添剤に用いる方法が提案されている。しかしながらこの発明では両者の複合化反応が煩雑であり優れた方法とは言えない。
【０００４】
特開平１０-２１２６９３号公報、１０-２２６９８０号公報では、抄紙の内添薬剤としてパルプスラリーへオルガノシラン化合物を添加する方法が提案されている。本方法ではオルガノシランの添加前処理は混合するのみであり、複雑な工程は必要としない。しかしながら他の内添剤同様、内添薬剤の定着率がパルプ乾燥重量の１％程度にとどまり、紙の物性の向上にも限界があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、オルガノシラン化合物からなる薬剤を、水を媒介とする条件下で、均一、かつ高濃度のケイ素を含有せしめた撥水性、耐水性等に優れたケイ素含有紙およびその製造方法並びに該ケイ素含有紙を用いた成型体を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、少なくとも、パルプと、下記一般式１に示されるオルガノシラン化合物１種以上の混合物と、シラノール基を含まないアミノ基とアルコール性水酸基を有するアミノアルコール化合物とを有し、ケイ素が、Ｓｉ０ ２ 換算値で２〜２０質量％含有することを特徴とするケイ素含有紙である。
Ｒ １ ｎ Ｓｉ（ＯＲ ２ ） ｍ （ＯＨ） ４−ｍ−ｎ （一般式１）
（式中、０≦ｎ≦１、 ｎ、ｍは整数。Ｒ １ は、１〜１０個の炭素を主鎖とする官能基１種以上を含む。Ｒ ２ は、炭素数１から３の炭化水素をあらわす。）
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記ケイ素含有紙の表面の水での接触角が、１００度以上であることを特徴とする請求項１記載のケイ素含有紙である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記ケイ素含有紙の水湿潤時の引張強度が、乾燥時の引張強度の１０％以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のケイ素含有紙である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記アミノアルコール化合物の分子量が、５００以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のケイ素含有紙である。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記オルガノシラン化合物と前記アミノアルコール化合物との混合モル比が、オルガノシラン化合物／アミノアルコール化合物＝５／５〜９．５／０．５の範囲を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のケイ素含有紙である。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５いずれか１項に記載のケイ素含有紙を用いて、成型したことを特徴とするケイ素含有紙の成型体である。
【００１３】
請求項７記載の発明は、下記一般式１に示されるオルガノシラン化合物１種以上の混合物に、シラノール基を含まないアミノ基とアルコール性水酸基を有するアミノアルコール化合物を添加して薬剤を調製する工程と、前記薬剤をパルプスラリーに添加して定着処理をする工程と、定着処理を行ったパルプスラリーを用いて抄紙を行う工程と
を備えることを特徴とするケイ素含有紙の製造方法である。
Ｒ１ ｎＳｉ（ＯＲ２）ｍ（ＯＨ）４−ｍ−ｎ （一般式１）
（式中、０≦ｎ≦１、 ｎ、ｍは整数。Ｒ１は、１〜１０個の炭素を主鎖とする官能基１種以上を含む。Ｒ２は、炭素数１から３の炭化水素をあらわす。）
【００１４】
請求項８記載の発明は、前記アミノアルコール化合物の分子量が、５００以下であることを特徴とする請求項７記載のケイ素含有紙の製造方法である。
【００１５】
請求項９記載の発明は、前記オルガノシラン化合物と前記アミノアルコール化合物との混合モル比が、オルガノシラン化合物／アミノアルコール化合物＝５／５〜９．５／０．５の範囲を満たすことを特徴とする請求項７又は８記載のケイ素含有紙の製造方法である。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項７〜９いずれか１項に記載のケイ素含有紙の製造方法により製造されたケイ素含有紙を用いて、成型したことを特徴とするケイ素含有紙の成型体である。
【００１７】
＜作用＞
ケイ素（Ｓｉ）の高定着は、アミノアルコール化合物により効果的に進められる。オルガノシラン化合物に由来するシラノール基と、アミノアルコール化合物に由来する１級水酸基とが縮合し、複合化が起こる。併せてオルガノシランどうしのシロキサン結合も形成されるため、本化合物はアミノアルコール化合物を軸とした傘状になっていると推定される。アミノアルコール化合物に由来するアミノ基は、電気的な作用により紙の繊維へ定着し、ちょうど繊維に撥水性の傘を開いたような状態を作り、撥水性、耐水性等に寄与しているものと推定される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一例としての実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
本発明のケイ素含有紙は、植物繊維を主体とする紙であって、該紙の中にＳｉ０2換算値で２重量％以上含有することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明で用いられる植物繊維としては、木材原料、靭皮繊維、種毛繊維、葉の繊維、草類繊維等を挙げることができ、上記の植物繊維を主体とする紙は、これらの繊維から選ばれるいずれか少なくとも１種以上からなる。
【００２１】
次に、上記の植物繊維を主体とする紙にケイ素を含有せしめるケイ素含有紙の製造方法について以下に詳細に説明する。
【００２２】
下記一般式１に示されるオルガノシラン化合物１種以上の混合物を主成分として含むことを薬剤を用いて、植物繊維を主体とする紙にケイ素を含有せしめる製造方法によって得られる。
Ｒ1 nＳｉ（ＯＲ2）m（ＯＨ）4-m-n （一般式１）
（式中、０≦ｎ≦１、 ｎ、ｍは整数。Ｒ1は、１〜１０個の炭素を主鎖とする官能基１種以上を含む。Ｒ2は、炭素数１から３の炭化水素をあらわす。）
本発明で用いられるオルガノシラン化合物は、工業材料としてもさまざまな種類が普及しており利用しやすい。このとき、オルガノシラン化合物自身にアミノ基が含まれないものが望ましい。
具体的には、テトラエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルキル置換したオルガノシラン、２−（３，４エポキシシクロヘキシルエチル）トリメトシシラン、３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００２３】
本発明で用いられる薬剤は、上記オルガノシラン化合物１種以上の混合物を主成分とする薬剤に、さらにシラノール基を含まないアミノ基とアルコール性水酸基を有するアミノアルコール化合物を添加してなることを特徴とするものであり、本発明で用いられるアミノアルコール化合物は、シラノールをその構造中に含まないものを使用する。シラノール基が含まれていると、オルガノシランとアミノアルコール化合物と双方由来のシラノールどうしの縮重合が進みすぎ、薬剤の成分が３次元的に高分子化されすぎて、紙の繊維への定着率が低くなる。その際、物性の向上に限界がある。
【００２４】
前記アミノアルコール化合物の分子量が、５００以下であることを特徴とするもであり、アミノアルコール化合物は、１級アミン、２級アミンのいずれでもよいが、望ましくは構造中に１、２級アミンの双方を有することが望ましい。このアミンの分子量が大きすぎると逆に紙の繊維への定着を阻害する傾向があり、その分子量は５００未満が望ましい。通常パルプスラリー中の紙の繊維はわずかにアニオン性を示すために、カチオン系の薬剤は定着しやすく、なかでもアミノ基は効果的と考えられているためである。
【００２５】
オルガノシラン化合物とアミノアルコール化合物との混合モル比が、オルガノシラン化合物／アミノアルコール化合物＝５／５〜０．５／９．５の範囲を満たすことを特徴とするものであり、
アミノアルコール化合物中のアミンがリッチな条件を設定しても可能ではあるが、紙の改質に寄与するのはシラン化合物であるため、有効な手法とは言えない。この範囲であれば、耐水性、撥水性、寸法安定性などの向上が期待できる。アミンの比率がこれよりも増えると撥水性は得られなくなる。また、オルガノシランの比がこれ以上増えると定着効率が著しく低下する。アミン系化合物を添加した際に見られる紙の黄変は、本処方ではわずかである。
オルガノシラン化合物とアミノアルコール化合物との混合は、用いるオルガノシラン化合物の性質により、１時間から２０時間程度行う。オルガノシラン化合物のアルキル置換基の分子量が比較的小さかったり、アルコキシ基が加水分解を受けやすいような化合物であれば１時間〜数時間の混合で十分な効果が得られる。混合後の薬剤は、紙の原料スラリーへの添加のしやすさなどを考慮してＳｉＯ2換算で１質量％程度となるようにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ＩＰＡ／水混合液などで希釈し、紙の原料スラリーへの添加を行う。
【００２６】
アミノアルコール化合物とオルガノシラン化合物とは、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などのアルコール系溶媒中で穏やかに混合する。この混合により、双方が適度に、かつ一時的に複合化された状態が作られる。この時にオルガノシラン化合物の加水分解を促進する意味で、０．１Ｎ程度の酸水溶液を添加するとより効果的に複合化が進められる。
【００２７】
本発明のケイ素含有紙の製造方法は、上記の薬剤を用いて、水を媒介する条件下で製造することを特徴とするもので、
予め処理される紙を水中に投じ、薬剤を添加する。薬剤は、計量性やハンドリング性向上の目的で、希釈して用いることも出来る。希釈にはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ＩＰＡ／水混合液などが適当である。
【００２８】
また、本発明のケイ素含有紙の製造方法は、上記薬剤を用いて、紙に対して、乾燥重量で、オルガノシラン化合物を２〜２０質量％の範囲を満たすように含有することを特徴とするもので、
本処方で材料へのオルガノシラン化合物からなる薬剤処理を行った場合、その定着率は６０〜９０％であり、かつ紙乾燥重量に対して最大２０質量％程度まで薬剤を定着させることが出来るため、求める物性に応じて所定濃度の薬剤添加を行う。なお、添加の際には処理浴槽内を中性から弱酸性の範囲に調製することが望ましい。
薬剤の添加を行った後は通常の工程に従い抄紙を行う。これらの操作で、本発明による耐水性、撥水性などに優れたケイ素含有紙を得ることが出来る。
【００２９】
本発明のケイ素含有紙は、該ケイ素含有紙の表面の水での接触角が、１００度以上であることを特徴とする。また、本発明のケイ素含有紙は、該ケイ素含有紙の水湿潤時の引張強度が、乾燥時の１０％以上であることを特徴とするもので、撥水性、乾燥強度、湿潤強度、摩擦強度、寸法安定性等が向上し、従来以上の紙の高機能化が実現できる。
【００３０】
本発明のケイ素含有紙を用いて、成型したことを特徴とするケイ素含有紙の成型体である。成型方法は、従来一般的に行われている成型方法が適用でき、特に限定されるものではない。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３２】
＜実施例１＞（本発明の処方）
ＮＢＫＰ、叩解度３７０ｃｓｆ、固形分濃度約０．７％のパルプスラリー４３８ｇに下記内添液（１）１５ｇを添加し、ｐＨを約７に調整した後５分間攪拌し定着処理を行った。このパルプスラリーを用いて１００ｇ／ｍ2の紙を手すき抄紙した。
[内添液（１）]
２−（アミノエチルアミノ）エタノール １．２５ｇ（０．０１２ｍｏｌ）、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（チッソ製 サイラーエースＳ５３０）４．５２ｇ（０．０１８ｍｏｌ）、イソプロピルアルコール８．１ｇ（０．１３５ｍｏｌ）、０．１Ｎ 塩酸水溶液４．８６ｇを１８時間室温で混合した。これにＩＰＡ／水＝１：１液を加えてＳｉＯ2濃度０．６％となる内添液を調整した。
【００３３】
＜実施例２＞（従来の処方）
ＮＢＫＰ、叩解度３７０ｃｓｆ、固形分濃度約０．７％のパルプスラリー４３８ｇに下記内添液（２）１５ｇを添加し、ｐＨを約７に調整した後５分間攪拌し定着処理を行った。このパルプスラリーを用いて１００ｇ／ｍ2の紙を手すき抄紙した。
[内添液（２）]
２−（アミノエチルアミノ）プロピルトリエトキシシラン（チッソ製 サイラーエースＳ３２０）２．７７ｇ、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（チッソ製 サイラーエースＳ５３０）４．５２ｇ（０．０１８ｍｏｌ）、イソプロピルアルコール８．１ｇ（０．１３５ｍｏｌ）、０．１Ｎ 塩酸水溶液８．１ｇを１８時間室温で混合した。これに塩酸水溶液を加えてＳｉＯ２濃度１％となる内添液を調整した。
【００３４】
＜比較例１＞
内添液（１）を添加しない以外は実施例１と同様。
【００３５】
＜試験例１＞
実施例１〜２及び比較例１で作製した紙について、蛍光Ｘ線で紙中へ定着したＳｉＯ2濃度を測定した。結果を図１に示す。図１より、本発明における処方の方が、従来処方に比較して、よりＳｉの高濃度定着が可能になることが分かる。
【００３６】
＜試験例２＞
実施例１〜２及び比較例１で作製した紙について、水接触角、水湿潤時と乾燥時の引張強度比について測定した。結果を表１に示す。表より本発明によるＳｉ含有紙が撥水性、湿潤時強度に優れることが分かる。
【００３７】
【表１】
【発明の効果】
本発明により、オルガノシラン化合物からなる薬剤を、水を媒介とする条件下で、均一、かつ高濃度のケイ素を含有せしめた撥水性、耐水性、寸法安定性等に優れたケイ素含有紙およびその製造方法並びに該ケイ素含有紙を用いた成型体を提供することが可能となった。さらに下記のような効果を奏するものである。
（１）水を媒介とする条件下で、均一、かつ高濃度のケイ素を含有せしめるために、紙を構成する繊維どうしの水素結合を壊さず、紙独特の風合いに優れたケイ素含有紙が得られる。
（２）薬剤を高濃度で紙の繊維に定着できるため、従来にない撥水性、耐水性、寸法安定性等の機能が得られる。
（３）薬剤の定着効率が高いため、薬剤のロスや廃液のロスが少なく、リサイクル性が可能であり、環境への負荷が小さい。
（４）本発明のケイ素含有紙を用いた成型体そのものが撥水性、耐水性、寸法安定性等の機能を有する。従来、２次加工、３次加工の工程でこれらの機能を付与して方法に比較して、簡単に、上記機能を有する成型体が得られる。
（５）本発明のケイ素含有紙は、プラスチックに代わる用途にも展開できる。
（６）従来の抄紙工程を利用して本発明のケイ素含有紙を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例として本発明のケイ素含有紙と従来のケイ素含有紙のケイ素定着率を比較した図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a silicon-containing paper obtained by uniformly containing an organosilane compound in paper, which is the most familiar natural material, a method for producing the same, and a molded body using the silicon-containing paper. As a paper excellent in water repellency, water resistance, dimensional stability, friction strength, etc., it can be used as a substitute for a plastic film.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, attempts have been made to support silicon compounds typified by organosilanes on paper. The aim is to improve the water resistance of paper as well as to improve dimensional stability and friction resistance. Many of the methods involve dissolving two or more types of organosilane compounds and hydrolysis catalyst in an organic solvent, and coating this onto paper after paper making, so two steps were required: a paper making process and a coating process. . In addition, this method is not uniform in dispersion inside the paper, has a large segregation on the coating surface, and is insufficient for improving physical properties such as water resistance of the cross section of the paper.
On the other hand, if the addition (internal addition) to the pulp slurry is performed, a complicated process is not required, and the additive agent in the paper is uniform.
[0003]
In JP-A-9-169817, there is a method in which a silicon-containing water-soluble polymer compound obtained by bonding a silicon-containing compound having an epoxy group and a water-soluble polymer compound having an amino group or an ammonium group is used as an additive for papermaking. Proposed. However, in this invention, the complexing reaction between the two is complicated and cannot be said to be an excellent method.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-212893 and 10-226980 have proposed a method of adding an organosilane compound to a pulp slurry as an internal additive for papermaking. In this method, the organosilane addition pretreatment is only mixed, and no complicated process is required. However, like the other internal additives, the fixing rate of the internal additive agent was limited to about 1% of the pulp dry weight, and there was a limit to improving the physical properties of paper.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and is excellent in water repellency, water resistance, etc. in which a drug composed of an organosilane compound contains water in a uniform and high concentration of silicon. It is an object of the present invention to provide a silicon-containing paper, a method for producing the same, and a molded body using the silicon-containing paper.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 includes at least pulp, a mixture of one or more organosilane compounds represented by the following general formula 1, an amino group not containing a silanol group, and an alcoholic hydroxyl group. and a amino alcohol compound having, silicon, silicon-containing paper which is characterized in that it contains 2-20% by weight Si0 2 equivalent.
R 1 n Si (OR 2 ) m (OH) 4-mn (General formula 1)
(In the formula, 0 ≦ n ≦ 1, n and m are integers. R 1 includes one or more functional groups having 1 to 10 carbons as a main chain. R 2 represents carbonization having 1 to 3 carbon atoms. Represents hydrogen.)
[0007]
The invention according to claim 2 is the silicon-containing paper according to claim 1, wherein the contact angle of the surface of the silicon-containing paper with water is 100 degrees or more.
[0008]
The invention according to claim 3 is the silicon-containing paper according to claim 1 or 2 , wherein the silicon-containing paper has a tensile strength when wet with water of 10% or more of the tensile strength when dried.
[0010]
The invention according to claim 4 is the silicon-containing paper according to any one of claims 1 to 3 , wherein the molecular weight of the amino alcohol compound is 500 or less.
[0011]
The invention according to claim 5 is characterized in that the mixing molar ratio of the organosilane compound and the amino alcohol compound satisfies the range of organosilane compound / amino alcohol compound = 5/5 to 9.5 / 0.5. The silicon-containing paper according to any one of claims 1 to 4 .
[0012]
The invention according to claim 6 is a molded article of silicon-containing paper, which is molded using the silicon-containing paper according to any one of claims 1 to 5 .
[0013]
The invention according to claim 7 is a step of preparing a drug by adding an amino alcohol compound having an amino group not containing a silanol group and an alcoholic hydroxyl group to a mixture of one or more organosilane compounds represented by the following general formula 1. And a step of performing fixing treatment by adding the agent to the pulp slurry, and a step of making paper using the pulp slurry subjected to the fixing treatment.
R 1 n Si (OR 2 ) m (OH) 4-mn (General formula 1)
(In the formula, 0 ≦ n ≦ 1, n and m are integers. R 1 includes one or more functional groups having 1 to 10 carbons as a main chain. R 2 represents carbonization having 1 to 3 carbon atoms. Represents hydrogen.)
[0014]
The invention according to claim 8 is the method for producing silicon-containing paper according to claim 7 , wherein the amino alcohol compound has a molecular weight of 500 or less.
[0015]
The invention according to claim 9 is characterized in that the mixing molar ratio of the organosilane compound and the amino alcohol compound satisfies the range of organosilane compound / amino alcohol compound = 5/5 to 9.5 / 0.5. The method for producing a silicon-containing paper according to claim 7 or 8 .
[0016]
The invention according to claim 10 is a molded article of silicon-containing paper, characterized in that it is molded using the silicon-containing paper produced by the method for producing silicon-containing paper according to any one of claims 7 to 9. It is.
[0017]
<Action>
High fixing of silicon (Si) is effectively promoted by an amino alcohol compound. A silanol group derived from an organosilane compound and a primary hydroxyl group derived from an amino alcohol compound are condensed to form a composite. At the same time, siloxane bonds between organosilanes are formed, so it is presumed that this compound has an umbrella shape centered on an amino alcohol compound. Amino groups derived from amino alcohol compounds are fixed to paper fibers by electrical action, creating a state of opening a water-repellent umbrella on the fibers, contributing to water repellency, water resistance, etc. It is estimated to be.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment as an example of the present invention will be described in detail.
[0019]
The silicon-containing paper of the present invention is a paper mainly composed of plant fibers, and is characterized in that the paper contains 2% by weight or more in terms of SiO 2 .
[0020]
Examples of the vegetable fiber used in the present invention include wood raw materials, bast fibers, seed hair fibers, leaf fibers, grass fibers, and the like. It consists of at least one selected from at least one.
[0021]
Next, a method for producing a silicon-containing paper in which silicon is contained in the paper mainly composed of the vegetable fiber will be described in detail below.
[0022]
It is obtained by a production method in which silicon is contained in paper mainly composed of plant fibers, using a chemical as a main component of a mixture of one or more organosilane compounds represented by the following general formula 1.
R 1 n Si (OR 2 ) m (OH) 4-mn (General formula 1)
(In the formula, 0 ≦ n ≦ 1, n and m are integers. R 1 includes one or more functional groups having 1 to 10 carbons as a main chain. R 2 represents carbonization having 1 to 3 carbon atoms. Represents hydrogen.)
Various types of organosilane compounds used in the present invention are widely used as industrial materials and are easy to use. At this time, it is desirable that the organosilane compound itself does not contain an amino group.
Specific examples include alkyl-substituted organosilanes such as tetraethoxysilane and phenyltriethoxysilane, 2- (3,4 epoxycyclohexylethyl) trimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and the like. It is not limited to.
[0023]
The drug used in the present invention is obtained by adding an amino alcohol compound having an amino group not containing a silanol group and an alcoholic hydroxyl group to a drug mainly composed of a mixture of one or more organosilane compounds. As the amino alcohol compound used in the present invention, a compound that does not contain silanol in its structure is used. If silanol groups are contained, the polycondensation of silanols derived from both organosilane and aminoalcohol compound will proceed too much, and the components of the drug will become too high in three dimensions, resulting in the rate of fixing to paper fibers. Becomes lower. At that time, there is a limit to the improvement of physical properties.
[0024]
The amino alcohol compound has a molecular weight of 500 or less, and the amino alcohol compound may be either a primary amine or a secondary amine. It is desirable to have both. If the molecular weight of the amine is too large, it tends to inhibit the fixing of the paper to the fiber, and the molecular weight is preferably less than 500. This is because the paper fibers in the pulp slurry usually show a slight anionic property, so that cationic drugs are easily fixed, and amino groups are considered effective.
[0025]
The mixing molar ratio of the organosilane compound and the amino alcohol compound satisfies the range of organosilane compound / amino alcohol compound = 5/5 to 0.5 / 9.5,
Although it is possible to set conditions where the amine in the amino alcohol compound is rich, it is not an effective technique because it is the silane compound that contributes to the paper modification. Within this range, improvements in water resistance, water repellency, dimensional stability and the like can be expected. If the ratio of amine increases more than this, water repellency cannot be obtained. Further, if the ratio of organosilane is increased further, the fixing efficiency is remarkably lowered. The yellowing of the paper that is seen when an amine compound is added is slight in this formulation.
The mixing of the organosilane compound and the amino alcohol compound is performed for about 1 to 20 hours depending on the properties of the organosilane compound used. If the molecular weight of the alkyl substituent of the organosilane compound is relatively small, or if the alkoxy group is susceptible to hydrolysis, a sufficient effect can be obtained by mixing for 1 hour to several hours. The drug after mixing is diluted with isopropyl alcohol (IPA), IPA / water mixture, etc. so that it becomes about 1% by mass in terms of SiO 2 in consideration of ease of addition to the raw material slurry of paper, Addition to paper raw slurry.
[0026]
The amino alcohol compound and the organosilane compound are gently mixed in an alcohol solvent such as isopropyl alcohol (IPA). By this mixing, a state where both sides are appropriately and temporarily combined is created. At this time, in order to promote hydrolysis of the organosilane compound, the addition of an acid aqueous solution of about 0.1 N allows more effective complexation.
[0027]
The method for producing a silicon-containing paper of the present invention is characterized in that it is produced using the above-mentioned agent under water-mediated conditions,
The pretreated paper is poured into water and the drug is added. The drug can be diluted and used for the purpose of improving meterability and handling. For dilution, isopropyl alcohol (IPA), IPA / water mixture, etc. are suitable.
[0028]
In addition, the method for producing a silicon-containing paper of the present invention is characterized by containing the organosilane compound in a dry weight with respect to the paper so as to satisfy the range of 2 to 20% by mass with respect to the paper. With
When a chemical treatment comprising an organosilane compound is applied to the material in this formulation, the fixing rate is 60 to 90%, and the chemical can be fixed up to about 20% by mass relative to the dry weight of the paper. Depending on the desired physical properties, a predetermined concentration of drug is added. In addition, in the case of addition, it is desirable to prepare the inside of a processing bath in the range of neutrality to weak acidity.
After adding the chemicals, paper is made according to the normal process. By these operations, a silicon-containing paper excellent in water resistance and water repellency according to the present invention can be obtained.
[0029]
The silicon-containing paper of the present invention is characterized in that the contact angle with water of the surface of the silicon-containing paper is 100 degrees or more. In addition, the silicon-containing paper of the present invention is characterized in that the tensile strength when the silicon-containing paper is wet with water is 10% or more when dried , and is water repellency, dry strength, wet strength, friction strength. Dimensional stability and the like can be improved, and more advanced paper functions can be realized.
[0030]
A silicon-containing paper molded body, which is molded using the silicon-containing paper of the present invention. As the molding method, a conventional molding method can be applied and is not particularly limited.
[0031]
【Example】
Examples of the present invention will be specifically described below. However, the present invention is not limited to the following examples.
[0032]
<Example 1> (Prescription of the present invention)
15 g of the following internal additive (1) was added to 438 g of pulp slurry having NBKP, a beating degree of 370 csf, and a solid content concentration of about 0.7%, and the pH was adjusted to about 7, followed by stirring for 5 minutes for fixing treatment. Using this pulp slurry, 100 g / m 2 of paper was hand-made.
[Internal additive (1)]
2- (aminoethylamino) ethanol 1.25 g (0.012 mol), 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane (by Chisso Siler Ace S530) 4.52 g (0.018 mol), isopropyl alcohol 8 0.1 g (0.135 mol) and 4.86 g of 0.1N hydrochloric acid aqueous solution were mixed at room temperature for 18 hours. IPA / water = 1: 1 solution was added thereto to prepare an internal additive solution having a SiO 2 concentration of 0.6%.
[0033]
<Example 2> (Conventional formulation)
15 g of the following internal additive (2) was added to 438 g of pulp slurry having NBKP, a beating degree of 370 csf, and a solid content concentration of about 0.7%, and the pH was adjusted to about 7, followed by stirring for 5 minutes for fixing treatment. Using this pulp slurry, 100 g / m 2 of paper was hand-made.
[Internal additive (2)]
2.77 g of 2- (aminoethylamino) propyltriethoxysilane (manufactured by Chisso Siler Ace S320), 4.52 g (0.018 mol) of 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane (manufactured by Chisso Siler Ace S530) ), 8.1 g (0.135 mol) of isopropyl alcohol, and 8.1 g of 0.1N hydrochloric acid aqueous solution were mixed at room temperature for 18 hours. To this was added an aqueous hydrochloric acid solution to prepare an internal additive solution having a SiO2 concentration of 1%.
[0034]
<Comparative Example 1>
The same as Example 1 except that the internal additive (1) was not added.
[0035]
<Test Example 1>
For the paper produced in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the concentration of SiO 2 fixed in the paper was measured by fluorescent X-rays. The results are shown in FIG. From FIG. 1, it can be seen that the prescription according to the present invention can fix Si at a higher concentration than the conventional prescription.
[0036]
<Test Example 2>
The paper prepared in Examples 1-2 and Comparative Example 1, the water contact angle was measured with a tensile strength ratio of dry and when water-wet. The results are shown in Table 1. Si-containing paper water-repellent than according to the invention the table, to be excellent in wet-strength seen.
[0037]
[Table 1]
【The invention's effect】
According to the present invention, a silicon-containing paper excellent in water repellency, water resistance, dimensional stability, and the like, containing a uniform and high-concentration silicon under a water-mediated condition as a drug comprising an organosilane compound, and its It has become possible to provide a production method and a molded body using the silicon-containing paper. Further, the following effects can be obtained.
(1) A silicon-containing paper having an excellent texture unique to the paper is obtained without breaking the hydrogen bonds between the fibers constituting the paper in order to contain a uniform and high concentration of silicon under water-mediated conditions. It is done.
(2) Since the drug can be fixed on the paper fiber at a high concentration, functions such as water repellency, water resistance, and dimensional stability, which are not conventional, can be obtained.
(3) Since the fixing efficiency of the medicine is high, there is little loss of medicine and waste liquid, recyclability is possible, and the burden on the environment is small.
(4) The molded body itself using the silicon-containing paper of the present invention has functions such as water repellency, water resistance and dimensional stability. Conventionally, a molded body having the above functions can be easily obtained as compared with a method in which these functions are imparted in the secondary processing and tertiary processing steps.
(5) The silicon-containing paper of the present invention can also be developed for use in place of plastic.
(6) The silicon-containing paper of the present invention can be produced using a conventional papermaking process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram comparing silicon fixing rates of a silicon-containing paper of the present invention and a conventional silicon-containing paper as an example.
Claims (10)
下記一般式１に示されるオルガノシラン化合物１種以上の混合物と、
シラノール基を含まないアミノ基とアルコール性水酸基を有するアミノアルコール化合物とを有し、
ケイ素が、Ｓｉ０２換算値で２〜２０質量％含有することを特徴とするケイ素含有紙。
Ｒ１ ｎＳｉ（ＯＲ２）ｍ（ＯＨ）４−ｍ−ｎ （一般式１）
（式中、０≦ｎ≦１、 ｎ、ｍは整数。Ｒ１は、１〜１０個の炭素を主鎖とする官能基１種以上を含む。Ｒ２は、炭素数１から３の炭化水素をあらわす。）At least with pulp,
A mixture of one or more organosilane compounds represented by the following general formula 1,
Having an amino group containing no silanol group and an amino alcohol compound having an alcoholic hydroxyl group;
Silicon-containing paper silicon, characterized in that it contains 2-20% by weight Si0 2 equivalent.
R 1 n Si (OR 2 ) m (OH) 4-mn (General formula 1)
(In the formula, 0 ≦ n ≦ 1, n and m are integers. R 1 includes one or more functional groups having 1 to 10 carbons as a main chain. R 2 represents carbonization having 1 to 3 carbon atoms. Represents hydrogen.)
前記薬剤をパルプスラリーに添加して定着処理をする工程と、
定着処理を行ったパルプスラリーを用いて抄紙を行う工程と
を備えることを特徴とするケイ素含有紙の製造方法。
Ｒ１ ｎＳｉ（ＯＲ２）ｍ（ＯＨ）４−ｍ−ｎ （一般式１）
（式中、０≦ｎ≦１、 ｎ、ｍは整数。Ｒ１は、１〜１０個の炭素を主鎖とする官能基１種以上を含む。Ｒ２は、炭素数１から３の炭化水素をあらわす。）A step of preparing a drug by adding an amino alcohol compound having an amino group not containing a silanol group and an alcoholic hydroxyl group to a mixture of one or more organosilane compounds represented by the following general formula 1,
Adding the agent to the pulp slurry and performing a fixing treatment;
And a step of making a paper using the pulp slurry that has been subjected to fixing treatment.
R 1 n Si (OR 2 ) m (OH) 4-mn (General formula 1)
(In the formula, 0 ≦ n ≦ 1, n and m are integers. R 1 includes one or more functional groups having 1 to 10 carbons as a main chain. R 2 represents carbonization having 1 to 3 carbon atoms. Represents hydrogen.)
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