JP4396102B2

JP4396102B2 - 凝結剤及び紙

Info

Publication number: JP4396102B2
Application number: JP2003023893A
Authority: JP
Inventors: 雅徳小菅; 正富小川
Original assignee: Seiko PMC Corp
Current assignee: Seiko PMC Corp
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP2004232151A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝結剤及び紙に関し、詳しくは、ピッチの発生を減少することのできる特定の凝結剤及びそれを用いて得られる紙に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パルプ原料中には樹脂酸、リグニン物質等の有機系の疎水性物質が含まれており、さらに最近は古紙の回収比率が高くなっていることよりラテックス、ホットメルト接着剤、サイズ剤等の新たな有機系の疎水性物質も原料パルプ中に多く存在するようになっている。これらの有機系の疎水性物質の多くはパルプスラリー中にコロイドとして存在しているが、せん断力や薬品添加によるショック等により合一、巨大粒子化する。この巨大粒子は配管、チェスト、スクリーン、インレット、フェルト、ロール、ドライヤー、キャンバス等に汚れとして付着したり、紙に欠点、異物として乗るなどして、いわゆるピッチトラブルが発生する。
【０００３】
また、抄紙系に存在する有機系の疎水性物質は一般にアニオン性を帯びているため、アニオントラッシュ（アニオン性夾雑物）として紙力剤、サイズ剤、歩留り剤等の内添薬品の効果を阻害する。
【０００４】
そこでカチオン性重合物が▲１▼アニオン性疎水性物質のアニオン性を中和し、▲２▼巨大粒子化させることなくパルプ繊維、填料等の表面に定着させるという２つの目的で凝結剤として使用されている。
【０００５】
例えば、水溶性の４級ポリアミンを用いたピッチ抑制方法（特許文献１）、アルキレンジアミン類とエピハロヒドリンとを反応させて得られる化合物からなる製紙用ピッチ抑制方法（特許文献２）が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第４７６５８６７号公報
【特許文献２】
特開平１１−０４３８９５号公報公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような従来のピッチ抑制方法では、まだ効果が小さく、十分な効果が得られなかった。本発明は、アルキレンジアミン、特定のアミン及びエピハロヒドリンの縮重合物を用いることにより、ピッチ抑制の効果が優れる凝結剤およびそれを用いて得られる紙を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記の課題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、本願発明の凝結剤が優れたピッチ抑制効果を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち前記課題を解決するための手段である本発明は、ジアルキルアミノアルキルアミンであって下記に示す一般式（１）で表されるアルキレンジアミン類（ａ）及び一般式（２）で表されるモノアミン類（ｂ）とエピハロヒドリン類（ｃ）を反応させて得られる縮重合物からなる凝結剤である。
【０００９】
本発明に使用する下記一般式（１）に示すアルキレンジアミン類（ａ）としてアルキレンジアミン類が挙げられる。
【化３】
（但し、ジアルキルアミノアルキルアミンであって式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ同一あるいは異なる炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ^３、Ｒ^４は水素基を示し、Ｒ^５は炭素数１〜６のアルキレン基を示す。）
【００１０】
具体的には、ジメチルアミノエチルアミン、ジエチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、３−メチルアミノプロピルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’,Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルプロピレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラエチルプロピレンジアミン、ジエチルアミノ４−アミノペンタン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、テトラメチル１，３−ブタンジアミン、テトラメチルフェニレンジアミン等が挙げられ、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミンが好ましい。
【００１１】
本発明に使用する下記一般式（２）に示すモノアミン類（ｂ）としては、第１級又は第２級モノアミン類が挙げられる。
【化４】
（式（２）中、Ｒ ^６は炭素数４〜６のアルキル基であり、Ｒ^７は炭素数１〜８のアルキル基、炭素数１〜８のアルケニル基、炭素数１〜８のヒドロキシアルキル基、フェニル基、ベンジル基又は水素を示す。）
【００１２】
具体的には、ｎ−ブチルアミン、ジｎ−ブチルアミン、ｓ−ブチルアミン、ジｓ−ブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、ジｔ−ブチルアミン、ヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等の炭素数４〜６のアルキル基を有するモノアミン類（ｂ）が好ましい。具体的にはｎ−ブチルアミン、ジｎ−ブチルアミン、ｓ−ブチルアミン、ジｓ−ブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、ジｔ−ブチルアミン、ヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミンが好ましい。
【００１３】
本発明に使用できるエピハロヒドリン類としては、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、メチルエピクロロヒドリン等が挙げられ、これらを単独でまたは２種以上を用いることができる。これらのエピハロヒドリン類の中でも、エピクロロヒドリンが最も好ましい。
【００１４】
アルキレンジアミン類（ａ）とモノアミン類（ｂ）の使用モル比率は９９．９／０．１〜７０／３０であり、好ましくは９９．５／０．５〜８０／２０、更に好ましくは９９．５／０．５〜９０／１０である。モノアミン類（ｂ）が０．１モル％未満の場合、十分な効果が発揮されない場合があり、３０モル％を越える場合、反応途中にゲル化したり、所定の粘度に達しない場合がある。
【００１５】
さらにアルキレンジアミン類（ａ）とモノアミン類（ｂ）の合計である全アミン類／エピハロヒドリン類（ｃ）の使用モル比率は５５／４５〜４０／６０であり、好ましくは５３／４７〜４５／５５、更に好ましくは５３／４７〜４７／５３である。エピハロヒドリン類が４５モル％未満の場合、分子量を高めることが出来ずピッチ抑制の効果が低下することがあり、６０％を越える場合、増粘、ゲル化により反応制御が困難になる場合がある。
【００１６】
本発明の凝結剤を使用する場合、適応するパルプ種類の制限はなく、クラフトパルプあるいはサルファイトパルプ等の晒あるいは未晒化学パルプ、砕木パルプやサーモメカニカルパルプ等の晒あるいは未晒機械パルプ、新聞古紙、雑誌古紙、段ボール古紙あるいは脱墨古紙等の古紙パルプ、マシン損紙、コート損紙等のブロークパルプが挙げられる。特にアニオントラッシュが多く含まれる機械パルプ、古紙パルプ、ブロークパルプに添加することが望ましい。
【００１７】
本発明の凝結剤を添加する場所の制限はなく、パルパー、タンク、エキスト、原料チェスト、ミキシングチェスト、マシンチェスト、種箱、ファンポンプ、スクリーン等が挙げられる。アニオントラッシュ同士の巨大粒子化が起こる前に添加する意味から、パルパー、タンク、エキスト、原料チェスト、ミキシングチェスト、マシンチェストまでの抄紙機から離れた場所に添加することが望ましい。
【００１８】
本発明の凝結剤の添加率は対パルプ乾燥重量０．００５％〜１％であり、好ましくは０．０１％〜０．５％である。添加率が０．００５％より少ないとピッチ抑制の効果が発揮出来ない場合があり、添加率が１％を越える場合は抄紙系のイオン性がカチオン過剰になり、パルプ、填料、内添薬品等の歩留りが低下し、発泡の原因となることがある。
【００１９】
本発明の凝結剤は酸性、中性条件及びアルカリ性条件で行われる紙及び板紙の製造の際に採用することができ、得られる紙及び板紙としては、印刷筆記用紙、コート原紙、ＰＰＣ用紙、インクジェット用紙、情報用紙、書籍用紙、写真原紙、包装用紙、純白ロール紙、感圧原紙、感熱原紙、中質紙、石膏ボード原紙、難燃紙、新聞用紙、白板紙、金属合紙、ライナー、缶詰ライナー、中芯及び紙管原紙等を挙げることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものでは無い。尚、％は特に表示がない限り、重量基準による。
【００２１】
実施例１
撹拌機、温度計、還流冷却管および窒素ガス導入管を付した１リットルの四つ口フラスコに水５６０部、ジメチルアミノエチルプロピルアミン１１９．７５部（９５モル％）、シクロヘキシルアミン６．１２部（５モル％）を仕込み、撹拌下、エピクロロヒドリン１１４．１３部（１００モル％）を４０℃を越えないよう１．５時間かけて滴下した後、７０℃に昇温し、３時間保温した後冷却して反応を完結させた。得られた反応生成物は固形分濃度３０．２％、粘度３５０ｍＰａ・ｓ、ｐＨ９．２の水溶性樹脂であった。これを凝結剤Ａとする。
【００２２】
実施例２〜５、比較参考例１〜比較参考例７
表１の組成で実施例１と同様の方法を用いて凝結剤Ｂ〜Ｌを製造した。凝結剤Ａ〜Ｌの組成、物性を表１に示す。
【００２３】
比較例１〜５
表２の組成で実施例１と同様の方法を用いて比較例用の凝結剤ａ〜ｅを製造した。凝結剤ａ〜ｅの組成、物性を表２に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
応用例１
濃度３％のコートブローク１００ｇを２００ミリリットルのビーカーに入れ、５００ｒｐｍで撹拌しながら凝結剤Ａを５００ｐｐｍ添加し、１分間撹拌を続けた。撹拌終了後、コートブロークを吸引濾過し、得られた濾液について６２０ｎｍにおける光透過率とイオン化度を測定した。凝結剤Ｂ〜Ｌについても同様の実験を行い、その結果を表３に示す。
【００２７】
応用例２
濃度３％の脱墨パルプ１００ｇを２００ミリリットルのビーカーに入れ、５００ｒｐｍで撹拌しながら凝結剤Ａを１００ｐｐｍ添加し、１分間撹拌を続けた。撹拌終了後、脱墨パルプを吸引濾過し、得られた濾液について６２０ｎｍにおける光透過率とイオン化度を測定した。凝結剤Ｂ〜Ｌについても同様の実験を行い、その結果を表３に示す。
【００２８】
比較応用例１
応用例１で凝結剤Ａの代わりに比較例用の凝結剤ａ〜ｅを使用すること、あるいは凝結剤を使用しないこと以外、同一条件で実験を行い、その結果を表４に示す。
【００２９】
比較応用例２
応用例２で凝結剤Ａの代わりに凝結剤ａ〜ｅを使用すること、あるいは凝結剤を使用しないこと以外、同一条件で実験を行い、その結果を表４に示す。
【００３０】
光透過率：分光光度計Ｕ１０００（日立製作所社製）を使用し、波長６２０ｎｍにおける濾液の光透過率を測定した。数値が高いほど、濾液の濁りが少ないことを示し、ピッチ等の汚れが低減できると考えられる。
【００３１】
イオン化度：ＰＣＤ（particle charge detector、ミューテック社製）を用いて濾液１０ミリリットルを１／１０００Ｎのポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド溶液にて滴定した。数値が大きいほど、濾液中のアニオン夾雑物を封鎖する能力が高いことを示し、ピッチ等の汚れが低減できると考えられる。
【００３２】
【表３】
【００３３】
【表４】
【００３４】
表３、４から本発明の特定構造を有するアルキレンジアミン類（ａ）及びモノアミン類（ｂ）とエピハロヒドリン類（ｃ）を反応させて得られる凝結剤は優れたピッチ抑制効果を示す。

Claims

下記一般式（１）で表されるアルキレンジアミン類（ａ）及び下記一般式（２）で表されるモノアミン類（ｂ）とエピハロヒドリン類（ｃ）を反応させて得られる凝結剤。
（但し、ジアルキルアミノアルキルアミンであって式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ同一あるいは異なる炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ^３、Ｒ^４は水素基を示し、Ｒ^５は炭素数１〜６のアルキレン基を示す。）
（式（２）中、Ｒ ^６は炭素数４〜６のアルキル基であり、Ｒ^７は炭素数１〜８のアルキル基、炭素数１〜８のアルケニル基、炭素数１〜８のヒドロキシアルキル基、フェニル基、ベンジル基又は水素を示す。）
アルキレンジアミン類（ａ）とモノアミン類（ｂ）の合計である全アミン類／エピハロヒドリン類（ｃ）の使用モル比率は５５／４５〜４０／６０であることを特徴とする請求項１記載の凝結剤。
アルキレンジアミン類（ａ）とモノアミン類（ｂ）の使用モル比率が９９．９／０．１〜７０／３０であることを特徴とする請求項１又は２記載の凝結剤。
モノアミン類（ｂ）が、ｎ−ブチルアミン、ジｎ−ブチルアミン、ｓ−ブチルアミン、ジｓ−ブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、ジｔ−ブチルアミン、ヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミンであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の凝結剤。
請求項１ないし４のいずれかに記載の凝結剤を用いて得られる紙。