JP6268519B2 - 製紙用表面紙力増強剤および表面塗工紙 - Google Patents
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Landscapes
- Paper (AREA)
Description
連鎖移動剤としては、例えば、2−メルカプトエタノール、n−ドデシルメルカプタンなどのメルカプタン類、α−メチルスチレンダイマー、メタリルスルホン酸ナトリウム、メタリルスルホン酸カリウムやメタリルスルホン酸アンモニウムなどのメタリルスルホン酸塩、エタノール、イソプロピルアルコールやペンタノール等のアリル基を有さないアルコール類、四塩化炭素、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、クメン、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテンなどが挙げられるが、これらの中では、水との混和性から、メタリルスルホン酸ナトリウム、2−メルカプトエタノールが好ましい。
AA:アクリル酸
IA:イタコン酸
DM:N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート
DMAA:N,N−ジメチルアクリルアミド
MBAA:メチレンビス(メタ)アクリルアミド
SMAS:メタリルスルホン酸ナトリウム
2MET:2−メルカプトエタノール
APS:過硫酸アンモニウム
KPS:過硫酸カリウム
B型粘度計(東機産業(株)製)を用いて、25℃に調整したサンプル(濃度24.0%)の粘度を測定した。
(分子量)
ゲルパーメーションクロマトグラフィー(GPC)法により、以下の測定条件で分子量を測定した。なお、カチオン基を含むポリマーについては、アルカリで加水分解した後に測定した。
・装置:HLC8020GPC(東ソー(株)製)
・使用カラム:TSKgel GMPWXL(東ソー(株)製)
・検出器:Triple Detector Aray Model 301
(Viscotec製)
・展開溶媒:0.3Mリン酸水溶液(pH8.0)
・測定値:ポリエチレンオキシド換算値で得られた重量平均分子量を測定値とした。
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素ガス導入管および2つの滴下ロートを備えた反応装置(I)に、イオン交換水150.0部を入れ、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、85℃まで加熱した。別途、滴下ロート(1)に50%のAM水溶液420.4部、AA4.3部、DMAA1.1部、SMAS4.4部、およびイオン交換水166.3部を仕込んだ。また、滴下ロート(2)にAPS0.31部とイオン交換水100部を仕込んだ。次に、滴下ロート(1)および(2)より反応装置(I)に3時間かけて滴下した。滴下終了後、APS0.22部とイオン交換水10.0部を入れ1時間撹拌した。60℃まで冷却後、48%水酸化ナトリウム水溶液でpH 7.0になるよう調整し、水溶性ポリマー(A−1)を得た。該物性を表1に表記する(以下同様)。
モノマーの種類、又はモノマーあるいは連鎖移動剤の仕込み量を変えた以外は、合成例1に従って合成し、水溶性ポリマー(A−2)〜(A−7)を得た。
合成例1の方法でSMASを加えずに合成し、水溶性ポリマー(A−8)を得た。
連鎖移動剤をSMASから2METに変えて、合成例1に従って合成し、水溶性ポリマー(A−9)を得た。
架橋性ビニルモノマーをDMAAからMBAAに変えて、合成例1に従って合成し、水溶性ポリマー(A−10)を得た。
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素ガス導入管および2つの滴下ロートを備えた反応装置(I)に、イオン交換水150.0部を入れ、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、85℃まで加熱した。滴下ロート(1)に50%のAM水溶液431.2部、AA4.4部、SMAS4.4部、およびイオン交換水166.3部を仕込んだ。また、滴下ロート(2)にAPS0.31部とイオン交換水100部を仕込んだ。次に、滴下ロート(1)(2)より反応装置(I)に3時間かけて滴下した。滴下終了後、APS0.22部とイオン交換水10.0部を入れ1時間撹拌した。その後、48%水酸化ナトリウム水溶液でpH 7.0になるよう調整し、水溶性ポリマー(A−11)を得た。
連鎖移動剤の仕込み量を変えた以外は、合成例1に従って合成し、水溶性ポリマー(A−12)を得た。
DMAAの仕込み量を変えた以外は、合成例1に従って合成し、水溶性ポリマー(A−13)を得た。
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応装置(II)に、固形分濃度88%のコーン澱粉(製品名「コーンスターチ」、王子コーンスターチ(株)製)250.0部、クライスターゼL1(天野エンザイム(株)製)0.11部、およびイオン交換水700.0部を加えて、75℃に昇温し、40分撹拌後、90℃に昇温して更に10分間撹拌した。その後、40℃まで冷却し、減成処理澱粉(B−1)を得た。次いで、水溶液ポリマー(A−1)が入った反応装置(I)に、減成処理澱粉(B−1)を入れ、80℃まで加熱した後に、APS0.44部、およびイオン交換水10.0部を加えて、1時間撹拌し、不揮発分24.0%となるようイオン交換水で希釈し、粘度2,000mPa・s、pH7.0の表面紙力増強剤(C−1)を得た。
水溶性ポリマー(A−2)〜(A−10)を用いて、実施例1に従って合成し、不揮発分24.0%の表面紙力増強剤(C−2)〜(C−10)を得た。該物性を表2に表記する(以下同様)。
添加する開始剤をAPSからKPSに変えて、実施例1に従って合成し、不揮発分24.0%の表面紙力増強剤(C−11)を得た。
クライスターゼL1の使用量を変えて、実施例1に従って合成し、不揮発分24.0%の表面紙力増強剤(C−12)、(C−13)を得た。
水溶性ポリマー(A−1)および減成処理澱粉(B−1)の混合比率を変えて、実施例1に従って合成し、不揮発分24.0%の表面紙力増強剤(C−14)、(C−15)を得た。
澱粉種を酸化澱粉(製品名「王子エースA」、王子コーンスターチ(株)製)に変えて、実施例1に従って合成し、不揮発分24.0%の表面紙力増強剤(C−16)を得た。
水溶性ポリマー(A−11)〜(A−13)を用いて、実施例1に従って合成し、不揮発分24.0%の表面紙力増強剤(C−17)〜(C−19)を得た。
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素ガス導入管および3つの滴下ロートを備えた反応装置に、イオン交換水750.0部、コーン澱粉(固形分濃度88%)250部、クライスターゼL10.11部を加えて、75℃に昇温し、40分撹拌した。さらに、90℃に昇温して10分撹拌後、85℃まで冷却した。滴下ロート(1)に50%のAM水溶液420.4部、AA4.3部、DMAA1.1部、SMAS4.4部、およびイオン交換水166.3部を仕込んだ。また、滴下ロート(2)にAPS0.31部とイオン交換水100部を仕込んだ。次に、滴下ロート(1)(2)より反応装置に3時間かけて滴下した。滴下終了後、APS0.22部とイオン交換水10.0部を入れ1時間撹拌した。撹拌後、pH7.0となるよう、48%水酸化ナトリウム水溶液を添加し、不揮発分24.0%となるようイオン交換水で希釈し、表面紙力増強剤(C−20)を得た。
水溶性ポリマー(A−1)を不揮発分24.0%となるようイオン交換水で希釈し、表面紙力増強剤(C−21)を得た。
水溶性ポリマー(A−1)に減成処理していないコーン澱粉を添加したが、重合中にゲル化した。
撹拌機、冷却管、窒素導入管、および温度計を備えた反応容器に、コーン澱粉(固形分濃度88%)113.6部、イオン交換水666.7部を仕込み、撹拌しながら80℃まで加熱して、さらに1時間保温した。その後、イオン交換水で希釈することで不揮発分10.0%の澱粉水溶液(C−22)を得た。
(塗工液の調製)
表面紙力増強剤(C−1)〜(C−21)、および澱粉水溶液(C−22)を濃度5.0%になるよう、イオン交換水でそれぞれ希釈し、塗工液(D−1)〜(D−22)を調製した。
(塗工紙の作成)
段ボール古紙パルプを抄いて得た原紙(坪量150g/m2)に、50℃に加温した前記塗工液を固形付着量0.50g/m2となるよう、バーコーターで原紙の両面に塗工し、105℃の回転式ドラムドライヤーで1分間乾燥させて塗工紙を得た。なお、塗工液の固形付着量は、塗工前後の板紙の重量より計算した値である。
B型粘度計(東機産業(株)製)を用いて、50℃に加温した前記塗工液(濃度5.0%)の粘度を測定した。結果を表3に示す。
(貼合糊の調製)
撹拌機、冷却管、および温度計を備えた反応容器に、コーン澱粉(固形分濃度88%)40部、イオン交換水200部、48%水酸化ナトリウム14部を仕込み、撹拌しながら、70℃まで加熱後、15分間保温した。イオン交換水で希釈し、不揮発分8.0%、25℃の粘度が600mPa・s、pH 13.5の貼合糊を得た。
(貼合糊の浸透速度)
動的浸透性テスター(製品名「DPM30」、Emco(株)製)を用いて、前記貼合糊の塗工紙への浸透速度を測定した。測定原理としては、紙を液体に接触させて、超音波に当てた際の単位時間当たりの超音波の透過強度変化を該装置で読み取ることで、紙への液体の浸透速度を測定できる。透過強度が高い程、紙に液体が浸透し易い(浸透速度が速い)ことを示す。本測定では、塗工紙に貼合糊を接触させてから5秒後の浸透速度(%r/s)を測定値とした。結果を表3に示す(以下同様)。
(比圧縮強度)
前記方法で得られた各試験用紙を用い、JIS P 8126に準拠して測定し、比圧縮強度(N・m2/g)で示した。
(内部強度)
前記方法で得られた各塗工紙を用い、J.Tappi No.18−2に準拠して、内部強度(N/m)を測定した。
針葉樹の晒クラフトパルプを抄いて得た原紙(坪量80g/m2)に、50℃に加温した前記塗工液を固形付着量0.50g/m2となるよう、バーコーターで原紙の両面に塗工し、105℃の回転式ドラムドライヤーで1分間乾燥させて塗工紙を得た。
前記で得られた塗工紙を用いて、Tappi T459om−08に準拠して、表面強度を測定した。結果を表4に示す(以下同様)。
(内部強度)
前記で得られた塗工紙を用いて、J.Tappi No.18−2に準拠して、内部強度(N/m)を測定した。
濃度24.0%の表面紙力増強剤(C−1)〜(C−21)を40℃の恒温槽に所定期間静置し、経時での粘度変化を観察した。粘度は、サンプルを25℃に調整した後、B型粘度計(東機産業(株)製)を用いて測定した。結果を表5に示す。
Claims (8)
- アクリルアミド類、アニオン性ビニルモノマー及び/又はそれらの塩類、ならびに架橋性ビニルモノマーからなるモノマー混合物を重合して得られる、重量平均分子量が300,000〜5,000,000である水溶性ポリマー(A)と、酵素減成処理澱粉(B)を、重合開始剤の存在下に反応させて得られる反応生成物を含有することを特徴とする製紙用表面紙力増強剤。
- 前記モノマー混合物が、アクリルアミド類50〜99.5重量%、アニオン性ビニルモノマー及び/又はそれらの塩類0.3〜45重量%、ならびに架橋性ビニルモノマー0.001〜5重量%からなる請求項1に記載の製紙用表面紙力増強剤。
- 前記架橋性ビニルモノマーが、連鎖移動系置換基を有するものである請求項1又は2に記載の製紙用表面紙力増強剤。
- 前記モノマー混合物にカチオン性ビニルモノマー及び/又はそれらの塩類が含まれるものである請求項1〜3のいずれかに記載の製紙用表面紙力増強剤。
- 前記モノマー混合物に連鎖移動剤が含まれるものである請求項1〜4のいずれかに記載の製紙用表面紙力増強剤。
- 酵素減成処理澱粉(B)の重量平均分子量が10,000〜200,000に調製されたものである請求項1〜5のいずれかに記載の製紙用表面紙力増強剤。
- 水溶性ポリマー(A)及び酵素減成処理澱粉(B)の混合重量比率〔(A)/(B)〕が、20/80〜95/5である請求項1〜6のいずれかに記載の製紙用表面紙力増強剤。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の製紙用表面紙力剤を原紙に塗工してなる表面塗工紙。
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