JP6525397B2 - ロジン系エマルジョンサイズ剤及び該サイズ剤を用いて得られる紙 - Google Patents

ロジン系エマルジョンサイズ剤及び該サイズ剤を用いて得られる紙 Download PDF

Info

Publication number
JP6525397B2
JP6525397B2 JP2016184709A JP2016184709A JP6525397B2 JP 6525397 B2 JP6525397 B2 JP 6525397B2 JP 2016184709 A JP2016184709 A JP 2016184709A JP 2016184709 A JP2016184709 A JP 2016184709A JP 6525397 B2 JP6525397 B2 JP 6525397B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
component
sizing agent
rosin
acid
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016184709A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017066579A (ja
Inventor
雅彦 須田
雅彦 須田
淳一 保郡
淳一 保郡
競舟 卜
競舟 卜
泰起 熊谷
泰起 熊谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arakawa Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Arakawa Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arakawa Chemical Industries Ltd filed Critical Arakawa Chemical Industries Ltd
Publication of JP2017066579A publication Critical patent/JP2017066579A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6525397B2 publication Critical patent/JP6525397B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/16Sizing or water-repelling agents
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/62Rosin; Derivatives thereof

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

本発明は、ロジン系エマルジョンサイズ剤及び該サイズ剤を用いて得られる紙に関する。
ロジン系エマルジョンサイズ剤とは、各種乳化剤及び水の存在下でロジン系物質を乳化してなる組成物をいい、これを用いて得られた紙は、パルプ繊維に定着したエマルジョン粒子に起因して良好なサイズ効果を示す。
ロジン系物質としては、従来、優れたサイズ性の点で、ガムロジンやトール油ロジン、ウッドロジン等の原料ロジンを、マレイン酸等のα,β−不飽和カルボン酸で変性した所謂強化ロジンやそのエステル化物が、それらの優れたサイズ性の点で賞用されている(例えば、特許文献1〜3を参照)。
ところで、ロジン系エマルジョンサイズ剤は、熱力学的には不安定な非平衡の系である。そのため、常温で安定なものであっても、長期間放置するとエマルジョン粒子が凝集して沈殿物を生じることがある。この問題は、例えば、抄紙系が高温下又は高硬度の場合に顕在化しやすい。また、ロジン系エマルジョンサイズ剤をポンプで圧送したり、これを含む抄紙系を高速撹拌したりする際、せん断応力がエマルジョン粒子にかかり、汚れや堆積物が残ることもある。そのため、ロジン系エマルジョンサイズ剤には、一般的に、化学的安定性、保存安定性及び機械的安定性が要求される。
特開昭61−108796号公報 特開平6−299498号公報 特開平8−337997号公報
本発明の課題は、保存安定性及び機械的安定性が良好であり、且つサイズ効果も優れるロジン系エマルジョンサイズ剤を提供することにある。
前記課題を解決し得るロジン系エマルジョンサイズ剤について検討を重ねた結果、特定の樹脂酸を所定量含むロジン類を使用することによって、目的とするサイズ剤が得られることを見出した。すなわち本発明は、以下のロジンエマルジョンサイズ剤及び該サイズ剤を用いて得られる紙に関する。
1.高分子分散剤(A)の存在下で、
コムン酸0.1〜8重量%、ピマル酸類15〜34.9重量%及びアビエチン酸類65〜84.9重量%を含有するロジン類(b1)とα,β−不飽和カルボン酸(b2)との付加生成物である強化ロジン類(B1)、並びに
(b1)成分と多価アルコール類(b3)との反応生成物であるロジンエステル類(B2)からなる群より選ばれる少なくとも1種の被乳化物(B)を乳化してなるロジン系エマルジョンサイズ剤。
2.(A)成分が、アニオン性共重合体及び/又はその塩(A1)である、前記項1のロジン系エマルジョンサイズ剤。
3.(A1)成分が、アニオン性不飽和単量体(a1)、疎水性不飽和単量体(a2)及び連鎖移動性不飽和単量体(a3)を反応成分とする共重合体又はその塩である、前記項2のロジン系エマルジョンサイズ剤。
4.(a1)成分が、カルボキシル基含有不飽和単量体、スルホン酸基含有不飽和単量体及びこれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、前記項3のロジン系エマルジョンサイズ剤。
5.(a2)成分が、スチレン類及び/又はアルキル(メタ)アクリレート類を含む、前記項3又は4のロジン系エマルジョンサイズ剤。
6.(a3)成分が、(メタ)アリルスルホン酸類及び/又はその塩を含む、前記項3〜5のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
7.(A1)成分が、更にアクリルアミド類(a4)、水酸基含有不飽和単量体(a5)及び架橋性不飽和単量体(a6)からなる群より選ばれる少なくとも1種を反応成分とする、前記項2〜6のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
8.(A1)成分の重量平均分子量が4,000〜100,000である、前記項2〜7のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
9.(A)成分が、カチオン性ポリアミドポリアミン(A2)である、前記項1のロジン系エマルジョンサイズ剤。
10.(A2)成分が、脂肪族二塩基酸類とポリアルキレンポリアミン類との重縮合物(α)をカチオン化剤(β)によって変性したものである、前記項9のロジン系エマルジョンサイズ剤。
11.(α)成分の固形分濃度50重量%、温度25℃における粘度が200〜1,000mPa・sである、前記項10のロジン系エマルジョンサイズ剤。
12.(β)成分が、エピハロヒドリン類及び/又は無機酸を含む前記項10のロジン系エマルジョンサイズ剤。
13.(b3)成分が3価アルコール及び/又は4価アルコールを含む前記項1〜12のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
14.(B1)成分と(B2)成分との使用重量比[(B2)/{(B1)+(B2)}]が0.05〜0.5である、前記項1〜13のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
15.(A)成分の使用量が、(B)成分100重量部に対して5〜12重量部である、前記項1〜14のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
16.さらに、下記群より選ばれる少なくとも1種の被乳化物(C)を含む、前記項1〜15のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
・コムン酸を含まないロジン類(c1)と(b2)成分との付加生成物である強化ロジン類(C1)
・(c1)成分と(b3)成分との反応生成物であるロジンエステル類(C2)
17.(B)成分と(C)成分との使用重量比[(C)/{(B)+(C)}]が0.05〜0.5である、前記項16のロジン系エマルジョンサイズ剤。
18.更に水溶性アルミニウム化合物(D)を含有する、前記項1〜17のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
19.平均一次粒子径が0.3〜1.2μmである前記項1〜18のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
20.前記項1〜19のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤を用いる紙。
本発明では、特定量の樹脂酸を含有するロジン類を使用するため、乳化性に富む。また得られたロジン系エマルジョンサイズ剤は保存安定性及び機械安定性、サイズ効果にも優れる。
本発明のロジン系エマルジョンサイズ剤(以下、“サイズ剤”ともいう)は、高分子分散剤(A)(以下、(A)成分という)の存在下で、
コムン酸0.1〜8重量%、ピマル酸類15〜34.9重量%及びアビエチン酸類65〜84.9重量%を含有するロジン類(b1)(以下、(b1)成分という)とα,β−不飽和カルボン酸(b2)(以下、(b2)成分という)との付加生成物である強化ロジン類(B1)(以下、(B1)成分という)、並びに
(b1)成分と多価アルコール類(b3)(以下、(b3)成分という)との反応生成物であるロジンエステル類(B2)(以下、(B2)成分という)からなる群より選ばれる少なくとも1種の被乳化物(B)(以下、(B)成分という)を乳化してなるものである。
[(A)成分について]
(A)成分としては、特に限定なく各種公知の分散剤を使用できる。具体的には、アニオン性共重合体及び/又はその塩(A1)(以下、(A1)成分という。)、カチオン性ポリアミドポリアミン(A2)(以下、(A2)成分という。)が挙げられる。以下詳細に説明する。
[(A1)成分について]
(A1)成分は、特に限定なく公知のものを使用できるが、例えば、アニオン性不飽和単量体(a1)(以下、(a1)成分という)、疎水性不飽和単量体(a2)(以下、(a2)成分という)及び連鎖移動性不飽和単量体(a3)(以下、(a3)成分という)を反応成分とする共重合体又はその塩が挙げられる。
(a1)成分は、重合性炭素−炭素二重結合とアニオン性官能基を1つずつ有する不飽和単量体であり、特に限定なく各種公知のものを使用できる。なお、「重合性炭素−炭素二重結合」には、例えば、(メタ)アクリロイル基、1−プロペニル基、2−メチルー1−プロペニル基、イソプロペニル基、ビニル基等が含まれる(以下同様)。
(a1)成分としては、例えば、カルボキシル基含有不飽和単量体、スルホン酸基含有不飽和単量体、リン酸基含有不飽和単量体及びこれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
カルボキシル基含有不飽和単量体及びその塩としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸等のα,β−不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸及び無水シトラコン酸等のα,β−不飽和ジカルボン酸と、これらの塩等が挙げられる。スルホン酸基含有不飽和単量体及びその塩としては、例えば、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸及び(メタ)アクリル酸2−スルホエチルと、これらの塩等が挙げられる。また、リン酸基を含有する不飽和単量体及びその塩としては、例えば、モノ[2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート]アシッドホスフェート、モノ[2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート]アシッドホスフェート、モノ[3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート]アシッドホスフェート、モノ[3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート]アシッドホスフェート、(メタ)アリルアルコールアシッドホスフェート及びモノ[2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート]アシッドホスファイトと、これらの塩等が挙げられる。これらは単独でも2種以上を組み合わせても良い。
(a1)成分としては、他の不飽和単量体成分との共重合性や、本発明のサイズ剤の分散安定性、サイズ効果等の観点より、カルボキシル基含有不飽和単量体、スルホン酸基含有不飽和単量体及びこれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸及びそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種がより好ましく、イタコン酸及び/又はその塩が特に好ましい。
(a2)成分は、分子内に重合性炭素−炭素二重結合と疎水性の官能基を1つずつ有する不飽和単量体であり、特に限定なく各種公知のものを使用できる。なお、(a2)成分が「疎水性」であるとは、当該成分の水への溶解度(g/水100g)が0〜2.5程度であることをいう。また、「疎水性官能基」としては、例えば、アルキル基やアリール基等が挙げられる。
(a2)成分としては、例えば、スチレン類、アルキル(メタ)アクリレート類、カルボン酸ビニルエステル類及び不飽和ジカルボン酸アルキルエステル類等からなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
スチレン類としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、ジメチルスチレン、アセトキシスチレン、ヒドロキシスチレン、ビニルトルエン及びクロロビニルトルエン等が挙げられる。
アルキル(メタ)アクリレート類としては、例えば、アルキル基の炭素数が1〜18程度の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。なお、該アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、イソブチル基、ターシャリーブチル基、ノルマルオクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、オクタデセニル基、ドコシル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
カルボン酸ビニルエステル類としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル及びラウリン酸ビニル等が挙げられる。また、不飽和ジカルボン酸アルキルエステル類としては、例えば、α,β−不飽和ジカルボン酸類のモノアルキルエステル又はジアルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、他の不飽和単量体との共重合性や、本発明のサイズ剤の乳化性、保管安定性及びサイズ効果等の観点より、スチレン類及び/又はアルキル(メタ)アクリレート類が好ましく、スチレン類としては特にスチレン及び/又はα−メチルスチレンが好ましい。また、アルキル(メタ)アクリレート類としてはアルキル基の炭素数が4〜8程度のものが好ましく、当該アルキル基は、特に低発泡性の観点より、分岐状又は脂環状であることが良い。
(a3)成分は、分子内に重合性炭素−炭素二重結合と連鎖移動性の官能基とを1つずつ有する不飽和単量体であり、特に限定なく各種公知のものを使用できる。(a3)成分を用いると、その連鎖移動効果により、(A)成分の分子量を適正に制御することができる。
(a3)成分の具体例には、(メタ)アリルスルホン酸及び/又はその塩、並びにN−置換アクリルアミドなどが挙げられる。(メタ)アリルスルホン酸及び/又はその塩としては、例えば、アリルスルホン酸及びメタリルスルホン酸、又はこれらの塩などが挙げられる、また、N−置換アクリルアミドとしては、例えば、ジメチル(メタ)アクリルアミド、イソプロピル(メタ)アクリルアミド、メチロール(メタ)アクリルアミド、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド及びアクリロイルモルホリン等が挙げられる。これらの中でも、連鎖移動性の点から、(メタ)アリルスルホン酸及び/又はその塩が好ましく、当該塩としてはナトリウム塩が好ましい。
(A1)成分の反応成分には、必要に応じて、更にアクリルアミド類(a4)(以下、(a4)成分ともいう。)、水酸基含有不飽和単量体(a5)(以下、(a5)成分ともいう。)及び架橋性不飽和単量体(a6)(以下、(a6)成分ともいう。)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことができる。
(a4)成分の具体例には、アクリルアミド及び/又はメタクリルアミド等が挙げられる。(a4)成分を用いることにより、本発明のサイズ剤の機械的安定性が高まるため、抄紙後の汚れが低減し、またサイズ効果に優れる成紙が得られる。
(a5)成分は、重合性炭素−炭素二重結合と水酸基を1つずつ有する不飽和単量体であり、(a4)成分と同様の目的において、特に限定なく各種公知のものを使用できる。また、(a5)成分の具体例には、水酸基含有(メタ)アクリレート類及び/又は水酸基含有ビニルモノマー類が挙げられる。水酸基含有(メタ)アクリレート類としては、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、該水酸基含有ビニルモノマー類等としては、例えば、ヒドロキシメチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシプロピルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、4−ヒドロキシシクロヘキシルビニルエーテル、3−アリルオキシ−1,2−プロパンジオール及びグリセロールα−モノアリルエーテル等が挙げられる。また、これらは2種以上を組み合わせることができる。
(a6)成分は、分子内に重合性炭素−炭素二重結合を少なくとも2つ有する不飽和単量体であり、本発明のサイズ剤の機械的安定性やサイズ効果を向上させる目的において、特に限定なく各種公知のものを使用できる。具体的には、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルスルホン、ポリエチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ヘキサエチレングリコールジアクリレート、N,N´−プロピレンビスアクリルアミド、ジアクリルアミドジメチルエーテル及びN,N´−メチレンビスアクリルアミド等が挙げられ、2種以上を組み合わせることができる。
(A1)成分の反応成分には、更に、(a1)成分〜(a6)成分以外の不飽和単量体(以下、(a7)成分ともいう。)を含めることができ、特に限定なく各種公知のものを使用できる。(a7)成分の具体例には、カチオン性不飽和単量体、α−オレフィン類、ポリアルキレングリコール系不飽和単量体及びニトリル系単量体類、並びに反応性乳化剤などが挙げられる。
カチオン性不飽和単量体は、分子内に重合性炭素−炭素二重結合とカチオン性官能基を1つずつ有する不飽和単量体であり、特に制限なく各種公知のものを使用できる。具体的には、N,N−ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、3−ジエチルアミノ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレ−ト、3−(N’,N’−ジメチルアミノ−N−メチルアミノ)−2−ヒドロキシプロピ(メタ)アクリレ−ト、3−ジメチルアミノ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、3−ジエチルアミノ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロピルジメチルアミン、ビニルベンジルジメチルアミン及び4−(ビニルベンジル)モルホリン並びにそれらとエピハロヒドリン、ハロゲン化メチル、ベンジルハライド及びメチル硫酸等の第4級化物との反応物が挙げられ、2種以上を組み合わせることができる。
α−オレフィン類としては、例えば、2,4,4−トリメチルペンテン−1、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン、1−テトラコセン、1−トリアコンテン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、ビニルシクロヘキサン、4−ビニルシクロヘキセン、シクロペンテン、メチルシクロペンテン等が挙げられ、2種以上を組み合わせることができる。
ポリアルキレングリコール系不飽和単量体としては、例えば、(a5)成分にβ−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル―δ−バレロラクトン及びε−カプロラクトン等のラクトン類を反応成分とするものが挙げられ、2種以上を組み合わせることができる。
ニトリル類としては、アクリロニトリル及び/又はメタクリロニトリルが挙げられる。
反応性乳化剤とは、例えば、分子内に重合性炭素−炭素二重結合と、繰り返し単位数が1〜100程度のオキシアルキレン基を有するもの等が挙げられる。また、該オキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシイソプロピレン基、オキシブチレン基、それらのブロック体等が挙げられる。反応性乳化剤の具体例には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルのスルホコハク酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテルのスルホコハク酸エステル塩、ポリオキシエチレンフェニルエーテルの硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルのスルホコハク酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアラキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアラルキルフェニルエーテルのスルホコハク酸エステル塩、ポリオキシエチレンアラルキルフェニルエーテルの硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルのリン酸エステル塩;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの脂肪族又は芳香族カルボン酸塩、酸性リン酸(メタ)アクリル酸エステル系乳化剤、ビス(ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル)メタクリレート化硫酸エステルアンモニウム塩;メタクリロイロキシエチルスルホン酸塩、ポリエチレングリコールメタクリル酸エステル等であって重合性炭素−炭素二重結合を有するものが挙げられる。その他、特開昭63−23725号公報、特開昭63−240931号公報、特開昭62−104802号公報、特開平4−50204号公報、特開平4−53802号公報、特開平4−256429号公報、特開平9−324394号公報、特開2003−293288号公報及び特開2010−242280号公報等に記載されている反応性乳化剤も使用できる。また、これらは2種以上を組み合わせることができる。
(a1)成分〜(a7)成分のそれぞれの使用量は、特に限定されないが、本発明のサイズ剤の乳化性及びサイズ効果等を考慮すると、通常は、全不飽和単量体を100モル%とした場合において、(a4)成分の使用の有無により、以下のように規定できる。なお、使用する成分の合計モル%は100を超えない。
<(a4)成分を用いない場合>
(a1)成分:15〜80モル%程度、好ましくは20〜70モル%程度
(a2)成分:19〜80モル%程度、好ましくは28〜70モル%程度
(a3)成分:0.01〜10モル%程度、好ましくは0.05〜8モル%程度
(a4)成分:0モル%
この場合において、(a5)成分、(a6)成分及び(a7)成分のいずれか又は組み合わせを併用するとき、各成分の使用量も特に限定されないが、通常は以下の通りである。
(a5)成分:0.05〜20モル%程度、好ましくは0.05〜15モル%程度
(a6)成分:0.05〜5モル%程度、好ましくは0.5〜3モル%程度
(a7)成分:0.05〜10モル%程度、好ましくは1〜5モル%程度
<(a4)成分を用いる場合>
(a1)成分:3〜30モル%程度、好ましくは5〜20モル%程度
(a2)成分:3〜30モル%程度、好ましくは5〜20モル%程度
(a3)成分:0.01〜10モル%程度、好ましくは0.05〜5モル%程度
(a4)成分:60〜90モル%程度、好ましくは65〜85モル%程度
この場合において、(a5)成分、(a6)成分及び(a7)成分のいずれか又は組み合わせを併用するとき、各成分の使用量も特に限定されないが、通常は以下の通りである。
(a5)成分:0.05〜10モル%程度、好ましくは3.5〜5モル%程度
(a6)成分:0.05〜5モル%程度、好ましくは0.1〜3モル%程度
(a7)成分:0.05〜10モル%程度、好ましくは1〜5モル%程度
(A1)成分は、例えば、(a1)成分、(a2)成分及び(a3)成分と、必要に応じて、(a4)成分、(a5)成分、(a6)成分及び(a7)成分からなる群より選ばれる少なくとも1種とを、各種公知の方法でラジカル重合させることにより得られる。また、重合方法は特に限定されず、例えば、溶液重合、乳化重合、懸濁重合等の各種公知の方法を採用できる。また、重合条件も特に限定されず、反応温度は通常80〜180℃程度、反応時間は通常1〜10時間程度である。また、重合反応に際しては、必要に応じ、各種反応溶媒、ラジカル重合開始剤、連鎖移動剤及び界面活性剤を用いることができる。また、得られた共重合体中の、(a1)成分に由来するカルボキシル基は、必要に応じ、中和剤で中和してもよい。
反応溶媒は特に限定されず、例えば、エチルアルコール及びイソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン及びメチルエチルケトン等の低級ケトン類、トルエン及びベンゼン等の芳香族炭化水素類、並びに酢酸エチル、クロロホルム及びジメチルホルムアミド等の有機溶媒や、水、並びに該有機溶媒と水との混合溶媒が挙げられる。
ラジカル重合開始剤は特に限定されず、例えば、過酸化水素、過硫酸アンモニウム及び過硫酸カリウム等の無機過酸化物類、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド及びラウリルパーオキサイド等の有機過酸化物類、並びに2,2’−アゾビスイソブチロニトリル及びジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系化合物などが挙げられ、これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。なお、該ラジカル重合開始剤の使用量は、特に限定されないが、通常は(A)成分を構成する不飽和単量体を100重量部とした場合において、1〜8重量部程度である。
連鎖移動剤は特に限定されず、例えば、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、クメン、ブロムトリクロルメタン及び2−メルカプトベンゾチアゾール、α−メチルスチレンダイマー等の油溶性連鎖移動剤、並びにエタンチオール、プロパンチオール、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、ジメチルジチオカルバミン酸、イソプロピルアルコール及び次亜リン酸ナトリウム塩等の水溶性連鎖移動剤などが挙げられ、これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。なお、該連鎖移動剤の使用量は特に制限されないが、通常は、(A)成分を構成する不飽和単量体を100重量部とした場合において、0.05〜4重量部程度である。
界面活性剤は、特に限定されないが、前記反応性乳化剤や、分子内に重合性炭素−炭素二重結合を有さないアニオン性界面活性剤及び/又はノニオン性界面活性剤が挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、例えば、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルカンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホコハク酸エステル塩、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテルスルホコハク酸エステル塩、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩及びポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩等が挙げられる。また、ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル及びポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。また、これらは2種以上を組み合わせることができる。
こうして得られる(A1)成分の物性は特に限定されないが、本発明のサイズ剤の乳化性、ハンドリング性及びサイズ効果等を考慮すると、例えば重量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおけるポリスチレン換算値をいう。)が通常4,000〜100,000程度、好ましくは5,000〜50,000である。また、(A)成分が水溶液として得られる場合、固形分濃度は通常20〜40重量%程度、不揮発分25重量%における粘度は5〜2,000mPa・s/25℃程度、pHは4〜12程度である。
[(A2)成分について]
(A2)成分としては、特に限定なく公知のものを使用できるが、例えば、脂肪族二塩基酸類とポリアルキレンポリアミン類との重縮合物(α)(以下、(α)成分という)をカチオン化剤(β)(以下、(β)成分という)によって変性したものが挙げられる。
[(α)成分について]
(α)成分の構成成分である脂肪族二塩基酸類としては、特に限定なく各種公知のものを使用できる。脂肪族二塩基酸類としては、脂肪族二塩基酸及び/又はその誘導体などが挙げられる。脂肪族二塩基酸としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸などが挙げられる。脂肪族二塩基酸の誘導体としては前記脂肪族二塩基酸の無水物やメタノール等の低級アルコールとのエステル化合物等があげられる。これらの中でも、乳化性の点から、アジピン酸が好ましい。また、ポリアルキレンポリアミンとしては、特に限定なく各種公知のものを使用できる。ポリアルキレンポリアミンとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、トリス(2−アミノエチル)アミン、イミノビスプロピルアミン等が挙げられる。これらの中でも、乳化性の点から、ジエチレントリアミンが好ましい。ポリアルキレンポリアミンと、脂肪族二塩基酸及び/又はその誘導体との使用割合は、(B)成分との乳化性やサイズ剤の保管安定性の点から、脂肪族二塩基酸及び/又はその誘導体のポリアルキレンポリアミンに対するモル比を90〜110%とすることが好ましく、98〜102%とすることがより好ましい。また、ポリアルキレンポリアミンの一部としてジアミン類を用いてもよい。ジアミン類としては、特に限定なく各種公知のものを使用できるが、例えば、エチレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、シクロヘキシルジアミン等が挙げられる。
本発明における(α)成分は、特に限定されず、例えば、硫酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等の触媒の存在下又は不存在下に、反応温度110〜250℃程度で、2〜24時間程度で製造される。また得られる(α)成分の水溶液粘度を後述する範囲へ調整するには、脂肪族二塩基酸及び/又はその誘導体とポリアルキレンポリアミンのモル比率を、前者:後者が1:0.9〜1.2程度の範囲で使用することが好ましい。
こうして得られた(α)成分の物性は、特に限定されないが、例えば、固形分濃度50重量%、温度25℃における水溶液の粘度が通常、200〜1000mPa・sである。当該粘度範囲にあることで、(B)成分との乳化性及び得られるサイズ剤の保管安定性が良好となりやすい。
[(β)成分について]
(β)成分は、得られた(α)成分をカチオン変性させるために添加するもので、特に限定なく各種公知のカチオン化剤を利用できる。具体的には、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン及びメチルエピクロロヒドリン等のエピハロヒドリン類;常温下(25℃)で水に溶解する無機酸及び/又は有機酸が挙げられる。無機酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸及び燐酸等が挙げられ、また有機酸としては、例えば酢酸、プロピオン酸、コハク酸、リンゴ酸、マレイン酸及びクエン酸等が挙げられ、これらは単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。またこれらの中でも、本発明のサイズ剤の乳化性及びサイズ効果の点から、エピハロヒドリン及び/又は無機酸が好ましく、エピクロロヒドリン及び/又は硫酸がより好ましく、硫酸が特に好ましい。
(β)成分の使用量は特に限定されないが、本発明のサイズ剤の乳化性及びサイズ効果の観点より、通常、(α)成分中のアミノ基に対するプロトンの当量比が30〜75%程度、好ましくは40〜60%程度である。なお、「当量比」とは、(α)成分に含まれる全アミノ基を中和するために(β)由来のプロトン全てが消費されると仮定した場合において、(α)成分中の全アミノ基数(モル数)に対する(β)成分由来のプロトン数(モル数)の比率(%)をいう。カチオン化反応の方法は特に限定されず、例えば、前記方法で得られた(α)成分に直接(β)成分を添加し、撹拌混合すればよい。また、その際、希釈水を加えても良い。
こうして得られた(A2)成分の物性は特に限定されないが、例えば、25℃における23.5重量%水溶液の粘度が通常5〜100mPa・s程度、好ましくは10〜50mPa・s程度である。
[(B)成分について]
本発明のサイズ剤では、(B1)成分及び(B2)成分からなる群より選ばれる少なくとも1種の(B)成分を使用する。
(B)成分には、コムン酸、ピマル酸類及びアビエチン酸類をそれぞれ特定量含む(b1)成分を必須使用する。以下、(b1)成分について詳細を説明する。
(b1)成分中に含まれるコムン酸とは、本明細書においては、cis−コムン酸、trans−コムン酸、mirceo−コムン酸等の異性体を含めたものを意味する。以下に構造示す。
コムン酸の含有量は、(b1)成分に含まれる全樹脂酸の合計含有量を100重量%として、0.1〜8重量%、好ましくは1〜6重量%である。コムン酸の含有量が0.1重量%未満の場合には、サイズ剤の保管安定性及び機械安定性が不充分となる。一方、含有量が8重量%を超える場合には、サイズ剤の充分なサイズ効果が得られない。
(b1)成分中に含まれるピマル酸類とは、ピマル酸、イソピマル酸及びサンダラコピマル酸等、並びにそれらの水素化物等意味する。以下に構造示す。
(式中、XはCHCH基又はCH=CH基を表す。また、破線部の結合はそこに炭素−炭素結合があってもよいことを意味する。)
ピマル酸類の含有量は、(b1)成分に含まれる全樹脂酸の合計含有量を100重量%として、15〜34.9重量%、好ましくは18〜25重量%である。ピマル酸類の含有量が15重量%未満の場合には、サイズ剤の保管安定性及び機械安定性が不充分となる。一方、含有量が34.9重量%を超える場合には、サイズ剤の充分なサイズ効果が得られない。
(b1)成分中におけるアビエチン酸類とは、パラストリン酸、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、及びデヒドロアビエチン酸等、並びにそれらの水素化物等意味する。以下に構造示す。

(式(3)中、全破線のうち2箇所に炭素−炭素結合が、共役二重結合を形成するよう存在する。)
アビエチン酸類の含有量は、(b1)成分に含まれる全樹脂酸の合計含有量を100重量%として、65〜84.9重量%、好ましくは68〜81重量%である。アビエチン酸類の含有量が65重量%未満の場合には、サイズ剤の充分なサイズ効果が得られない。一方、含有量が84.9重量%を超える場合には、サイズ剤の保管安定性及び機械安定性が不充分となる。
(b1)成分を得る方法は特に限定されず、例えば、以下が挙げられる。
[1]コムン酸を含有しないロジン類(天然ロジン又はその誘導体)に、別途入手したコムン酸を組み合わせること、
[2]コムン酸をもともと含有するロジン類及びコムン酸を含有しないロジン類を組み合わせること、
[3]コムン酸をもともと含有するロジン類に、別途入手したコムン酸、ピマル酸及びアビエチン酸からなる群より選ばれる1種以上の樹脂酸を組み合わせること、
[4]コムン酸をもともと含有するロジン類をそのまま使用すること。
なお、コムン酸は、コムン酸をもともと含有する天然ロジンやその誘導体から各種公知の方法、たとえばシリカゲルカラムクロマトグラフィー法(J.Am.Chem.Soc.,77,2823(1955)等)により単離できる。
また、コムン酸をもともと含有するロジン類におけるコムン酸の含有量は、通常、1〜8重量%程度、好ましくは1〜6重量%程度である。なお、コムン酸をもともと含むロジン類におけるコムン酸の含有量は、各種公知の方法でも測定できる。例えば該ロジン類が天然ロジンである場合には、ガスクロマトグラフィー(GC)を使用し、全樹脂酸のピーク面積(100%)に対するコムン酸のピーク面積の比(%)を求めることにより、コムン酸の含有量が得られる。また、該ロジン類が天然ロジン誘導体である場合には、このものが高分子量物であることを考慮して、ガスクロマトグラフィー(GC)による絶対検量線法により、コムン酸の含有量が得られる。
さらに、コムン酸を含有しないロジン類としては、例えば、ガムロジン、トール油ロジン、ウッドロジン等の天然ロジンや、該天然ロジンを重合して得られる重合ロジン、水素化して得られる水素化ロジンなどが挙げられる。
本発明では、前記樹脂酸類の含有量が、(B)成分の乳化性及び得られたサイズ剤の保管安定性、サイズ効果に寄与する。詳しくは定かではないが、当該含有量にあることで(b1)成分の結晶化を抑制しうると推測される。
[(B1)成分について]
(B1)成分は、(b1)成分に(b2)成分が付加した強化ロジン類である。
(b2)成分としては、特に限定なく各種公知のα,β−不飽和カルボン酸を使用でき、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸等のα,β−不飽和ジカルボン酸や、アクリル酸、メタクリル酸等のα,β−不飽和モノカルボン酸等が挙げられる。また、(b2)成分の使用量は、特に限定されないが、(b1)成分100重量部に対して通常1〜30重量部程度である。
(B1)成分の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、適当な反応容器内で(b1)成分及び(b2)成分を一括混合後、加熱溶融し、190〜230℃程度で1〜3時間程度、ディールス・アルダー反応させる方法が挙げられる。
こうして得られる(B1)成分の物性は、特に限定されないが、本発明のサイズ剤の乳化性及びサイズ効果の観点より、通常、軟化点が85〜140℃程度及び酸価が195〜320mgKOH/g程度であり、好ましくは軟化点が95〜130℃程度及び酸価が240〜295mgKOH/g程度である。
[(B2)成分について]
(B2)成分は、(b1)成分と(b3)成分との反応で生成するロジンエステル類である。
(b3)成分としては、特に限定なく各種公知の多価アルコールを使用できる。具体的には、3価アルコール及び/又は4価アルコールが好ましく、前者には例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン及び3−メチルペンタン−1,3,5−トリオール等が、また後者にはペンタエリスリトロール及びジグリセリン等が挙げられる。
(B2)成分は、特に限定なく各種公知の方法で製造することができる。具体的には、(b1)成分と(b3)成分を通常200〜350℃程度で6〜20時間程度、エステル化反応させることにより得られる。また、反応は常圧下、減圧下及び加圧下のいずれかで行えばよい。また、(b1)成分と(b2)成分との使用量比も特に限定されないが、通常、前者のカルボキシル基と後者の水酸基との当量比[OH(eq)/COOH(eq)]が0.2〜1.5程度、好ましくは0.4〜1.2程度となる範囲であればよい。また、反応の際には、パラトルエンスルホン酸等のエステル化触媒や、各種酸化防止剤を使用することができる。また、反応は、窒素気流下で実施してもよい。
(B2)成分の物性は特に限定されないが、本発明のサイズ剤の乳化性及びサイズ効果等を考慮すると、通常、軟化点が80〜100℃程度、酸価が0〜25mgKOH/g程度及び水酸基価が0〜30mgKOH/g程度であり、好ましくは、軟化点が85〜95℃程度、酸価が10〜20mgKOH/g程度及び水酸基価が0〜10mgKOH/g程度である。
(B1)成分と(B2)成分の使用重量比[(B1)/{(B1)+(B2)}]は特に限定されないが、本発明のサイズ剤の乳化性及びサイズ効果等を考慮すると、通常0.05〜0.5程度、好ましくは0.15〜0.4程度である。特に、弱酸性〜中性領域、例えばpH6.0〜7.5程度の領域における抄紙におけるサイズ効果を考慮すると、使用重量比は0.15〜0.3程度がより好ましい。
(B)成分に対する(A)成分の使用量は特に限定されないが、本発明の(A)成分と、(B)成分との乳化性、並びに得られたサイズ剤のサイズ効果等を考慮すると、通常、(B)成分100重量部(固形分換算)に対して、(A)成分の使用量(固形分換算)が通常5〜12重量部程度、好ましくは6〜10重量部程度となる範囲である。
本発明のサイズ剤は、必要に応じて、下記群より選ばれる少なくとも1種の被乳化物(C)(以下、(C)成分という)を含むことができる。
コムン酸を含まないロジン類(c1)(以下、(c1)成分という)と(b2)成分との付加生成物である強化ロジン類(C1)(以下、(C1)成分という)
(c1)成分と(b3)成分との反応生成物であるロジンエステル類(C2)(以下、(C2)成分という)
(C)成分には、(c1)成分を必須使用する。(c1)成分としては、特に限定されないが、例えば、段落[0087]に記載されているロジン類が挙げられる。これらは単独又は2種以上を組み合わせてしても良い。
また、(C1)成分及び(C2)成分の製造方法に関しては、段落[0091]、[0095]に記載と同様の方法である。
(B)成分と(C)成分の使用重量比[(C)/{(B)+(C)}]は特に限定されないが、本発明のサイズ剤の乳化性及びサイズ効果等を考慮すると、通常0.05〜0.5程度、好ましくは0.05〜0.3程度である。
また、本発明のサイズ剤は、サイズ効果を高めるために、必要に応じて、水溶性アルミニウム化合物(D)(以下、(D)成分という)を含有しても良い。(D)成分としては、特に限定されず、例えば、例えば、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、塩基性硫酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、硫酸珪酸アルミニウム及びそれらの重合体から選ばれる少なくとも1種を使用することが好ましい。これらの中でも、コスト面から硫酸アルミニウムが特に好ましい。
本発明のサイズ剤は、(A)成分の存在下で、(B)成分並びに、必要に応じて(C)成分及び(D)成分を乳化してなるものである。乳化方法は特に限定されず、各種公知の手段を採用できる。例えば、高圧乳化法(特公昭53−22090号公報参照)や反転乳化法(特開昭58−4938号公報参照)が挙げられる。高圧乳化法の場合には、(B)成分及び必要に応じて(C)成分を予め前記有機溶剤に溶解させた後、更に(A)成分、水及び中和剤、並びに必要に応じて(D)成分を加え、ホモジナイザーやピストン型高圧乳化機、超音波乳化機等を使用して乳化し、次いで有機溶剤を留去することにより、目的のサイズ剤が得られる。また、反転乳化法の場合には、(A)成分、(B)成分並びに必要に応じて(C)成分を加熱下に溶融させた後、熱水を添加して相反転させてから、必要に応じて、(D)成分を添加することにより、目的とするサイズ剤が得られる。また、乳化の際には、必要に応じて前記界面活性剤を併用できる。
こうして得られるサイズ剤の物性は特に限定されないが、サイズ剤の保管安定性及びサイズ効果等の点より、通常、平均一次粒子径(レーザー回折・散乱法による平均一次粒子径の測定値をいう。以下同様)が0.3〜1.2μmである。
また、該サイズ剤には、各種添加剤、例えば、カルボキシメチルセルロース等のセルロース類、ポリビニルアルコール類、ポリアクリルアミド類、アルギン酸ソーダ等の水溶性高分子等の紙力増強剤や、防滑剤、防腐剤、防錆剤、pH調整剤、消泡剤(シリコン系消泡剤等)、増粘剤、充填剤、酸化防止剤、耐水化剤、造膜助剤、顔料、染料等を添加できる。
本発明の紙は、本発明のサイズ剤を用いて得られる。サイジングの方法としては、内添サイジング及び表面サイジング、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
内添サイジングにおいては、本発明のサイズ剤をパルプスラリーに添加し、酸性領域ないし中性領域で抄紙する。また、本発明のサイズ剤の使用量は特に限定されないが、通常、パルプの乾燥重量に対して0.05〜3重量%程度となる範囲である。また、パルプの種類も特に限定されず、例えば、LBKP、NBKP等の化学パルプや、GP、TMP等の機械パルプ、その他古紙パルプ等が挙げられる。また、内添サイジングの際には、定着剤として(D)成分を使用でき、特に硫酸アルミニウム及び/又は水酸化アルミニウムが好ましい。また、パルプスラリーのpHは、硫酸や水酸化ナトリウム等によって調節できる。また、他の中性サイズ剤として、例えば、スチレン−ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体のエピクロルヒドリン変性物、アルケニル無水コハク酸、アルキルケテンダイマー、脂肪酸−ポリアルキルポリアミン縮合物のエピクロルヒドリン変性物等を併用できる。また、他にも紙力剤として、例えば、カチオン化澱粉、ポリアミドポリアミン樹脂のエピクロルヒドリン変性物、ジシアンジアミド樹脂のエピクロルヒドリン変性物、スチレン−ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体のエピクロルヒドリン変性物、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物、アクリルアミド−ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体、ポリアクリルアミドのホフマン分解物、ジアルキルジアリルアンモニウムクロライドと二酸化イオウとの共重合体等を併用できる。また、パルプスラリーには、タルク、クレー、カオリン、二酸化チタン及び炭酸カルシウム等の填料を添加できる。
表面サイジングにおいては、本発明のサイズ剤を不揮発分0.01〜2.0重量%程度に希釈してサイズ液となし、これを各種公知の手段により原紙に塗工する。塗工手段は特に限定されず、例えば、サイズプレス法、ゲートロール法、バーコーター法、カレンダー法、スプレー法等が挙げられる。また、サイズプレス法としては、例えば、2ロールサイズプレス塗工方式やロッドメタリングサイズプレス塗工方式が挙げられる。また、サイズ液の塗布量(固形分)は特に限定されないが、通常、0.001〜2.0g/m程度、好ましくは0.005〜0.5g/m程度である。また、原紙も特に限定されず、例えば、木材セルロース繊維を原料とする未塗工の紙を用いることができる。また、原紙を構成するパルプとしては前記したものが挙げられる。また原紙は、前記定着剤、中性サイズ剤、紙力剤及び填料からなる群より選ばれる1種を用いて抄紙されたものであってよく、また、該中性サイズ剤及び/又は紙力剤が表面に塗工されたものであってもよい。
本発明の紙は、坪量に応じて様々な製品に供される。例えば20〜150g/m程度の低〜中坪量の成紙は、例えばフォーム用紙、PPC用紙、感熱記録原紙及び感圧記録原紙等の記録用紙や、アート紙、キャストコート紙及び上質コート紙等のコート紙、クラフト紙及び純白ロール紙等の包装用紙、ノート用紙、書籍用紙、印刷用紙及び新聞用紙等の洋紙等として利用できる。また、150g/m以上の高坪量の成紙は、例えばマニラボール、白ボール、チップボール及びライナー等の板紙等として利用できる。
以下、実施例及び比較例をあげて本発明を具体的に説明するが、これらにより本発明の範囲が限定されないことはもとよりである。また、各例中、部及び%は特記しない限りすべて重量基準である。
[重量平均分子量]
(A1)成分について、以下に定める方法で重量平均分子量を測定した。
・(a4)成分を使用しない場合:ゲルパーメーションクロマトグラフィー法(使用装置:製品名「HLC 8120GPC」、東ソー(株)製。カラム:製品名「TSK−GEL ALPHA−M」、東ソー(株)製)によるポリスチレン換算値。
・(a4)成分を使用する場合:ゲルパーメーションクロマトグラフィー法(使用装置: 東ソー(株)製HLC8120GPC、カラム:東ソー(株)製TSK−GEL ALPHA−M、展開溶媒0.2M硝酸ナトリウム水溶液)によるポリエチレングリコール標準物質の換算値。
[粘度]
ブルックフィールド回転粘度計(製品名「VISCOMETER TVK−10」、(株)東機産業製)を用いて、25℃に保温したサイズ剤の粘度を測定した。
[pH]
市販の測定機(製品名「pH METER F−14」、(株)堀場製作所製)を用いて、25℃に保温したサイズ剤のpHを測定した。
[軟化点]
JIS K5902に準じ、市販の測定器(製品名「EX−719PD4」、FLEX SCIENTIFIC 社製)を用いて軟化点を測定した。
[平均一次粒子径]
レーザー回折・散乱法による粒子径測定装置(製品名「LASER DIFFRACTION PARTICLE SIZE ANALYZER SALD−2000J」、(株)島津製作所製)を用いてサイズ剤の平均一次粒子径を測定した。
[原料ロジン中の二塩基性ジテルペンカルボン酸の含有量]
ガスクロマトグラフィー測定機(製品名「HP6890/5973」、アジレント社製)を用いて、原料ロジン中の二塩基性ジテルペンカルボン酸の含有量を測定した。
[保管安定性]
350メッシュ金網で濾過したサイズ剤220gを40℃に設定した恒温機内に1週間静置し、生成した凝集物を350メッシュ金網で濾過し、濾過残渣量を式1に従い算出した。なお、保管安定性は値が小さいほど良い。
(式1)濾過残渣量(ppm)=[(凝集物の絶乾重量−金網の絶乾重量)/(試料エマルションサイズ剤の絶乾重量)]×1000000
[機械安定性]
サイズ剤50gをマーロン式安定度試験器(新星産業(株)製)の容器に秤取し、温度25℃、荷重10kg、回転速度1000r.p.m.で5分間強撹拌した後、生じた凝集物を350メッシュ金網で濾取し、式2に従い、値を算出した。なお、機械安定性は値が小さいほど良い。
(式2)機械安定性(%)=(凝集物の絶乾重量/試料エマルションサイズ剤の絶乾重量)×100
<非アクリルアミド系のアニオン性共重合体塩(A1−1)の製造>
製造例1
撹拌機、温度計、還流冷却器及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、(a1)成分として、80%メタクリル酸56.25g(53.98モル%)、イタコン酸5.00g(3.97モル%)、(a2)成分として、ブチルアクリレート5.00g(4.03モル%)、2−エチルヘキシルアクリレート5.00g(2.80モル%)、スチレン25.00g(24.79モル%)、(a3)成分として、メタリルスルホン酸ナトリウム5.00g(3.27モル%)、(a5)成分として、ヒドロキシブチルアクリレート10.00g(7.16モル%)、界面活性剤(ハイテノールLA−10、第一工業製薬(株)製)1.0g、イオン交換水300g、及び連鎖移動剤としてα−メチルスチレンダイマー4.00gを仕込み、この混合液を窒素ガスバブリング下に撹拌しながら60℃まで反応系を昇温させた。次いで、重合開始剤として過硫酸アンモニウム(APS)5.00gを加え90℃まで昇温し、100分間保持した後、後重合用の触媒として過硫酸アンモニウム(APS)2.0gを更に加え、90℃で60分間保持した。次いで、48%水酸化ナトリウム水溶液49.9gを加えメタクリル酸、イタコン酸の中和を行い、イオン交換水を加えることによって、重量平均分子量12,000のアニオン性共重合体塩(A1−1)の水溶液を得た。また、該水溶液は、不揮発分が25.0%、25℃の粘度が45mPa・s、及びpHが9.3であった。
<非アクリルアミド系のアニオン性共重合体塩(A1−2)の製造>
製造例2
撹拌機、温度計、還流冷却器及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、界面活性剤(ハイテノールLA−10、第一工業製薬(株)製)1.0g、80%メタクリル酸63.79g(59.40モル%)、スチレンスルホン酸ソーダ4.00g(1.95モル%)、メチルメタクリレート16.00g(16.03モル%)、2−エチルヘキシルアクリレート14.00g(7.62モル%)、スチレン15.00g(14.44モル%)、イオン交換水300g、連鎖移動剤としてα−メチルスチレンダイマー5.00gを仕込み、この混合液を窒素ガスバブリング下に撹拌しながら60℃まで反応系を昇温させた。次いで、APSを4.00g加え、90℃まで昇温し、100分間保持した後、更にAPSを2.0g更に加え、90℃で60分間保持した。次いで、48%水酸化ナトリウム水溶液43.7gを加え、イオン交換水を加えることによって、重量平均分子量19,000の共重合体(A1−2)の水溶液を得た。また、該水溶液は、不揮発分が25.0%、25℃の粘度が200mPa・s、pHが10.1であった。
<強化ロジン(B1−1)の製造>
製造例3
撹拌機、温度計、窒素導入管及び冷却器を備えた反応容器に、(b1)成分として、中国産湿地松に由来するガムロジン[ピマル酸類17.2重量%、アビエチン酸類79.8重量%及びコムン酸3.0重量%(以下、SLロジンという)]の約160℃の溶融物600.0g、(b2)成分として、フマル酸42.0gを仕込み、窒素気流下に撹拌しながら200℃で2時間反応させることにより、軟化点が104.5℃、及び酸価が219.5mgKOH/gの強化ロジン(B1−1)を得た。
<強化ロジン(B1−2)の製造>
製造例4
撹拌機、温度計、窒素導入管及び冷却器を備えた反応容器に、(b1)成分として、ブラジル産湿地松に由来するガムロジン[ピマル酸類25.8重量%、アビエチン酸類69.1重量%及びコムン酸5.1重量%(以下、BSLロジンという)]の約160℃の溶融物600.0g、(b2)成分として、フマル酸42.0gを仕込み、窒素気流下に撹拌しながら200℃で2時間反応させることにより、軟化点が103.2℃、及び酸価が218.9mgKOH/gの強化ロジン(B1−2)を得た。
<強化ロジン(イ)の製造>
比較製造例1
製造例1と同様の反応容器に、(c1)成分として、中国産馬尾松に由来するガムロジン[ピマル酸類10.3重量%、アビエチン酸類89.7重量%及びコムン酸0重量%(以下、CNロジンという)]の約160℃の溶融物600.0gと、(b2)成分として、フマル酸42.0gとを仕込み、窒素気流下に撹拌しながら200℃で2時間反応させることにより、軟化点が105.7℃、及び酸価が221.1mgKOH/gの強化ロジン(イ)を得た。
<ロジン系エマルジョンサイズ剤の調製(1)>
実施例1
製造例1と同様の反応容器に、製造例3の強化ロジン(B1−1)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例1のアニオン性共重合体塩(A1−1)の水溶液(固形分換算6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。得られたサイズ剤の物性を表1に示す。(以下同様)
実施例2
製造例1と同様の反応容器に、製造例4の強化ロジン(B1−2)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例1のアニオン性共重合体塩(A1−1)の水溶液(固形分換算6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
実施例3
製造例1と同様の反応容器に、製造例3の強化ロジン(B1−1)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例2のアニオン性共重合体塩(A1−2)の水溶液(固形分換算6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
実施例4
製造例1と同様の反応容器に、製造例4の強化ロジン(B1−2)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例2のアニオン性共重合体塩(A1−2)の水溶液(固形分換算6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
比較例1
製造例1と同様の反応容器に、比較製造例1の強化ロジン(イ)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例1のアニオン性共重合体塩(A1−1)の水溶液(固形分換算6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
比較例2
製造例1と同様の反応容器に、比較製造例1の強化ロジン(イ)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例2のアニオン性共重合体塩(A1−2)の水溶液(固形分換算6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
<試験1:L−BKP使用;酸性抄紙及びステキヒトサイズ度の評価>
広葉樹晒クラフトパルプ(以下、L−BKPという)に、パルプ濃度が2.0%になる量の水道水を加え、ビーターを用いて300mlカナディアン・スタンダード・フリーネスまで叩解した。次いで、得られたパルプスラリーを更に水道水で希釈してパルプ濃度1.0%のスラリーを調製した。この希釈パルプスラリーに、対パルプ16.0%(絶乾重量基準。以下、同様。)となる填料(炭酸カルシウムとタルクの混合物)、1.5%となる硫酸バンド、及び0.3%となる市販カチオン変性澱粉を添加して、pH5.0のパルプスラリーを調成した。なお、抄紙系のpHは硫酸水溶液で調節した。
次いで、当該パルプスラリーに、実施例1のサイズ剤を、対パルプ0.3%(固形分換算)となるように加え、抄紙機(Tappi Standard Sheet Machine(丸型)、以下同様)を用いて抄紙し、湿紙を得た。湿紙をロールプレス機(条件:線圧5.5kg/cm、送り速度2m/min)で脱水し、回転式ドライヤーを用いて90℃で360秒間乾燥させた。得られた乾燥紙を恒温恒湿(23℃、50%相対湿度)環境下で24時間調湿することによって、坪量が80g/mの成紙(試験用紙)を得た。実施例2〜4及び比較例1〜2についても同様の方法で行い、成紙を得た。
次いで、各試験用紙について、JIS−P8122に準じてステキヒトサイズ度を測定した。結果を表2に示す。なお、ステキヒトサイズ度は値が大きいほど良い。
<試験2:古紙パルプ使用;酸性抄紙及びCobb吸水度の評価>
段ボール古紙(灰分12%含有)に、パルプ濃度が2.0%になる量の水道水を加え、ビーターを用いて400mlカナディアン・スタンダード・フリーネスまで叩解した。次いで、得られたパルプスラリーを更に水道水で希釈しパルプ濃度1.0%に調製した。この希釈スラリーに、対パルプ1.0%となる硫酸バンドを添加して、pH5.0のパルプスラリーを調成した。なお、抄紙系のpHは硫酸水溶液で調節した。
次いで、当該パルプスラリーに、実施例1のサイズ剤を、対パルプ0.3%(固形分換算)となるように加え、抄紙機を用いて抄紙し、湿紙を得た。湿紙をロールプレス機(条件:線圧5.5kg/cm、送り速度2m/min)で脱水し、回転式ドライヤーを用いて90℃で360秒間乾燥させた。得られた乾燥紙を恒温恒湿(23℃、50%相対湿度)環境下で24時間調湿することによって、坪量が150g/mの成紙(試験用紙)を得た。実施例2〜4及び比較例1〜2についても同様の方法で行い、成紙を得た。
次いで、各試験用紙について、JIS−P8140に準じてCobb吸水度(接触時間1分)を測定した。結果を表2に示す。なお、Cobb吸水度は値が小さいほど良い。
<ロジンエステル(B2−1)の製造>
製造例5
製造例1と同様の反応容器に、(b1)成分として、SLロジン663.2部と、(b3)成分として、グリセリン55.6部を仕込み(当量比[−OH(eq)/COOH(eq)]=0.91)、酸化防止剤としてノクラック300(大内新興化学工業(株)製)10部、及び触媒としてパラトルエンスルホン酸0.1部を加えて、窒素気流下に撹拌しながら270℃で15時間反応させることにより、酸価16.1mgKOH/g、水酸基価8.1mgKOH/g、及び軟化点90.8℃のロジンエステル(B2−1)を得た。
<ロジンエステル(B2−2)の製造>
製造例6
製造例1と同様の反応容器に、(b1)成分として、BSLロジン663.2部と、(b3)成分として、グリセリン55.6部を仕込み(当量比[−OH(eq)/COOH(eq)]=0.91)、酸化防止剤としてノクラック300(大内新興化学工業(株)製)10部、及び触媒としてパラトルエンスルホン酸0.1部を加えて、窒素気流下に撹拌しながら270℃で15時間反応させることにより、酸価15.9mgKOH/g、水酸基価8.1mgKOH/g、及び軟化点90.5℃のロジンエステル(B2−2)を得た。
<ロジンエステル(C2−1)の製造>
製造例7
製造例1と同様の反応容器に、(c1)成分として、CNロジン663.2部と、(b3)成分として、グリセリン55.6部を仕込み(当量比[−OH(eq)/COOH(eq)]=0.91)、酸化防止剤としてノクラック300(大内新興化学工業(株)製)10部、及び触媒としてパラトルエンスルホン酸0.1部を加えて、窒素気流下に撹拌しながら270℃で15時間反応させることにより、酸価16.3mgKOH/g、水酸基価8.0mgKOH/g、及び軟化点91.0℃のロジンエステル(C2−1)を得た。
<ロジン系エマルジョンサイズ剤の調製(2)>
実施例5
実施例1と同様の反応容器に、製造例3の強化ロジン(B1−1)80gと製造例5のロジンエステル(B2−1)20gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例1のアニオン性共重合体塩(A1−1)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。得られたサイズ剤の物性を表3に示す。(以下同様)
実施例6
実施例1と同様の反応容器に、製造例4の強化ロジン(B1−2)80gと製造例6のロジンエステル(B2−2)20gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例1のアニオン性共重合体塩(A1−1)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
実施例7
実施例1と同様の反応容器に、製造例3の強化ロジン(B1−1)80gと製造例5のロジンエステル(B2−1)20gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例2のアニオン性共重合体塩(A1−2)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。得られたサイズ剤の物性を表3に示す。
実施例8
実施例1と同様の反応容器に、製造例4の強化ロジン(B1−2)80gと製造例6のロジンエステル(B2−2)20gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例2のアニオン性共重合体塩(A1−2)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
比較例3
実施例1と同様の反応容器に、比較製造例1の強化ロジン(イ)80gと製造例7のロジンエステル(C2−1)20gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例1のアニオン性共重合体塩(A1−1)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
比較例4
実施例1と同様の反応容器に、比較製造例1の強化ロジン(イ)80gと製造例7のロジンエステル(C2−1)20gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例2のアニオン性共重合体塩(A1−2)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
<試験3:L−BKP使用;中性抄紙及びステキヒトサイズ度の評価>
L−BKPに、パルプ濃度が2.0%になる量の水道水を加え、ビーターを用いて300mlカナディアン・スタンダード・フリーネスまで叩解した。次いで、得られたパルプスラリーを更に水道水で希釈しパルプ濃度1.0%に調整した。次いで、この希釈パルプスラリーに、対パルプ16.0%(絶乾重量基準、以下同様)となる填料(炭酸カルシウムとタルクの混合物)、1.5%となる硫酸バンド、0.3%となる市販カチオン変性澱粉を添加して、pH6.7のパルプスラリーを調成した。なお、抄紙系のpHは水酸化ナトリウム水溶液で調節した。
次いで、実施例5のサイズ剤を、対パルプ0.3%(固形分換算)となるように加え、抄紙機を用いて抄紙し、湿紙を得た。次いで、各湿紙を、線圧5.5kg/cm、送り速度2m/minの条件のロールプレス機で脱水し、回転式ドライヤーを用いて90℃で360秒間乾燥させた。次いで、得られた乾燥紙を恒温恒湿(23℃、50%相対湿度)環境下で24時間調湿することによって、坪量が80g/mの成紙(試験用紙)を得た。実施例6〜8及び比較例3〜4についても同様の方法で行い、成紙を得た。
次いで、各試験用紙について、JIS−P8122に準じてステキヒトサイズ度を測定した。結果を表4に示す。
<試験4:古紙パルプ使用;中性抄紙及びCobb吸水度の評価>
段ボール古紙(灰分12%含有)をパルプ濃度が2.0%になる量の水道水を加え、ビーターを用いて400mlカナディアン・スタンダード・フリーネスまで叩解した。次いで、得られたパルプスラリーを更に水道水で希釈しパルプ濃度1.0%に調整した。次いで、この希釈パルプスラリーに、対パルプ1.0%となる硫酸バンドを添加して、pH6.7のパルプスラリーを調成した。なお、抄紙系のpHは水酸化ナトリウム水溶液で調節した。
次いで、当該パルプスラリーに、実施例5のサイズ剤を、対パルプ0.3%(固形分換算)となるように加え、抄紙機を用いて抄紙し、湿紙を得た。次いで、各湿紙を、線圧5.5kg/cm、送り速度2m/minの条件のロールプレス機で脱水し、回転式ドライヤーを用いて90℃で360秒間乾燥させた。次いで、得られた乾燥紙を恒温恒湿(23℃、50%相対湿度)環境下で24時間調湿することによって、坪量が150g/mの成紙(試験用紙)を得た。実施例6〜8及び比較例3〜4についても同様の方法で行い、成紙を得た。
次いで、各試験用紙について、JIS−P8140に準じてCobb吸水度(接触時間1分)を測定した。結果を表4に示す。
<アクリルアミド系のアニオン性共重合体塩(A1−3)の製造>
製造例8
製造例1と同様の反応容器に、(a1)成分として、イタコン酸7.00g(4.91モル%)及びスチレンスルホン酸ソーダ4.00g(1.77モル%)、(a2)成分として、2−エチルヘキシルアクリレート5.00g(2.47モル%)、及びシクロヘキシルメタクリレート16.00g(8.69モル%)、(a3)成分として、メタリルスルホン酸ナトリウム5.00g(2.88モル%)、(a4)成分として、アクリルアミド61.50g(78.93モル%)、(a6)成分として、ヘキサエチレングリコールジアクリレート1.50g(0.35モル%)、並びにイオン交換水220g及びイソプロピルアルコール250gを仕込み、撹拌しながら窒素ガスバブリング下で50℃まで反応系を昇温した。次いで、APSを2.20g加え、80℃まで昇温し、180分間保持した。次いで水蒸気吹き込みによりイソプロピルアルコールを留去し、イオン交換水を加えることにより、重量平均分子量16,000のアニオン性共重合体塩(A1−3)の水溶液を得た。また、該水溶液は、不揮発分25.0重量%、25℃の粘度480mPa・s、及びpH4.7であった。
<アクリルアミド系のアニオン性共重合体塩(A1−4)の製造>
製造例9
製造例1と同様の反応容器に、イタコン酸25.00g(18.30モル%)、2−エチルヘキシルアクリレート8.00g(4.13モル%)、シクロヘキシルメタクリレート10.00g(5.67モル%)、メタリルスルホン酸ナトリウム2.50g(1.51モル%)、アクリルアミド52.50g(70.34モル%)、イオン交換水220g、イソプロピルアルコール250g、及び連鎖移動剤として2−メルカプトエタノール0.50gを仕込み、この混合液を撹拌しながら窒素ガスバブリング下で50℃まで反応系を昇温させた。次いで、APSを2.20g加え、80℃まで昇温し、180分間保持した。次いで、水蒸気吹き込みによりイソプロピルアルコールを留去し、所定量のイオン交換水を加えて、重量平均分子量12,000のアニオン性共重合体塩(A1−4)の水溶液を得た。また、該水溶液は、不揮発分が25.0%、25℃の粘度が650mPa・s、pHが5.1であった。
<強化ロジン(B1−3)の製造>
製造例10
製造例1と同様の反応容器に、(b1)成分として、SLロジンの約160℃の溶融物600.0g、(b2)成分として、マレイン酸48.0gとを仕込み、窒素気流下に撹拌しながら200℃で2時間反応させることにより、軟化点97.9℃、及び酸価241.5mgKOH/gの強化ロジン(B1−3)を得た。
<強化ロジン(B1−4)の製造>
製造例11
製造例1と同様の反応容器に、(b1)成分として、SLロジンの約160℃の溶融物300.0g、(c1)成分として、CNロジンの約160℃の溶融物[ピマル酸類13.8重量%、アビエチン酸類84.7重量%及びコムン酸1.5重量%]300.0g、(b2)成分として、マレイン酸48.0gとを仕込み、窒素気流下に撹拌しながら200℃で2時間反応させることにより、軟化点98.3℃、及び酸価241.8mgKOH/gの強化ロジン(B1−4)を得た。
<強化ロジン(B1−5)の製造>
製造例12
製造例1と同様の反応容器に、(b1)成分として、SLロジンの約160℃の溶融物50.0g、(c1)成分として、CNロジンの約160℃の溶融物[ピマル酸類10.9重量%、アビエチン酸類88.9重量%及びコムン酸0.2重量%]550.0g、(b2)成分として、マレイン酸48.0gとを仕込み、窒素気流下に撹拌しながら200℃で2時間反応させることにより、軟化点98.5℃、及び酸価242.0mgKOH/gの強化ロジン(B1−5)を得た。
<強化ロジン(B1−6)の製造>
製造例13
製造例1と同様の反応容器に、(b1)成分として、BSLロジンの約160℃の溶融物600.0g、(b2)成分として、マレイン酸48.0gとを仕込み、窒素気流下に撹拌しながら200℃で2時間反応させることにより、軟化点97.3℃、及び酸価241.1mgKOH/gの強化ロジン(B1−6)を得た。
<強化ロジン(ロ)の製造>
比較製造例2
製造例1と同様の反応容器に、CNロジンの約160℃の溶融物600.0gと無水マレイン酸48.0gを仕込み、窒素気流下に撹拌しながら200℃で2時間反応させることにより、軟化点98.8℃、及び酸価242.2mgKOH/gの強化ロジン(ロ)を得た。
<ロジン系エマルジョンサイズ剤の調製(3)>
実施例9
実施例1と同様の反応容器に、製造例10の強化ロジン(B1−3)70gと製造例5のロジンエステル(B2−1)30gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例8のアニオン性共重合体塩(A1−3)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。得られたサイズ剤の物性を表5に示す。(以下同様)
実施例10
実施例1と同様の反応容器に、製造例11の強化ロジン(B1−4)70gと製造例5のロジンエステル(B2−1)30gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例8のアニオン性共重合体塩(A1−3)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
実施例11
実施例1と同様の反応容器に、製造例12の強化ロジン(B1−5)70gと製造例5のロジンエステル(B2−1)30gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例8のアニオン性共重合体塩(A1−3)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
実施例12
実施例1と同様の反応容器に、製造例10の強化ロジン(B1−3)70gと製造例7のロジンエステル(C2−1)30gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例8のアニオン性共重合体塩(A1−3)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
実施例13
実施例1と同様の反応容器に、製造例13の強化ロジン(B1−6)70gと製造例6のロジンエステル(B2−2)30gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例8のアニオン性共重合体塩(A1−3)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
実施例14
実施例1と同様の反応容器に、製造例10の強化ロジン(B1−3)70gと製造例7のロジンエステル(C2−1)30gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例9のアニオン性共重合体塩(A1−4)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
実施例15
実施例1と同様の反応容器に、製造例13の強化ロジン(B1−6)70gと製造例6のロジンエステル(B2−2)30gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例9のアニオン性共重合体塩(A1−4)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
比較例5
実施例1と同様の反応容器に、比較製造例2の強化ロジン(ロ)70gと製造例7のロジンエステル(C2−1)30gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例8のアニオン性共重合体塩(A1−3)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
比較例6
実施例1と同様の反応容器に、比較製造例2の強化ロジン(ロ)70gと製造例7のロジンエステル(C2−1)30gとを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例9のアニオン性共重合体塩(A1−4)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
<試験5:L−BKP使用;中性抄紙及びステキヒトサイズ度の評価>
実施例9〜15及び比較例5〜6のサイズ剤を用い、前記試験3に従い、L−BKPを用いた中性抄紙を行い、坪量が80g/mの成紙を得た。各成紙のステキヒトサイズ度の測定結果を表6に示す。
<試験6:古紙パルプ使用;中性抄紙及びCobb吸水度の評価>
実施例9〜15及び比較例5〜6のサイズ剤を用い、前記試験4に従い、古紙パルプを用いた中性抄紙を行い、坪量が150g/mの成紙を得た。各成紙のCobb吸水度(接触時間1分)の測定結果を表6に示す。
<カチオン性ポリアミドポリアミン(A2−1)の製造>
製造例14
製造例1と同様の反応容器に、アジピン酸730g(約5モル)及びジエチレントリアミン516g(約5モル)を仕込み、生成する水を系外に除去しながら反応系を昇温し、120〜200℃で4時間反応させることにより、ポリアミドポリアミン(重縮合物)を得た。なお、その50重量%水溶液の粘度は、450mPa・s/25℃であった。次いでこれに水3720gと98%硫酸137.7gを撹拌下に徐々に加えることによって、固形分濃度23.5重量%、25℃の粘度20mPa・s、及びpH2.4のカチオン性ポリアミドポリアミン(A2−1)の水溶液を得た。
<カチオン性ポリアミドポリアミン(A2−2)の製造>
製造例15
製造例1と同様の反応容器に上記各製造例で使用したポリアミドポリアミン530g、イオン交換水255gを加え、20℃に設定した。エピクロロヒドリン168gを3時間かけて滴下し、35℃で1時間保温した。イオン交換水540gを加え、さらに1時間保温した後、65℃に加熱した。62.5%硫酸15gとイオン交換水119gを加え、30℃へ冷却した。固形分濃度23.5%、25℃の粘度45mPa・s、及びpH2.3のカチオン性ポリアミドポリアミン(A2−2)の水溶液を得た。
<ロジン系エマルジョンサイズ剤の調製(4)>
実施例16
実施例1と同様の反応容器に、製造例3の強化ロジン(B1−1)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例14のカチオン性ポリアミドポリアミン(A2−1)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。得られたサイズ剤の物性を表7に示す。(以下同様)
実施例17
50%硫酸アルミニウム水溶液31.4gと19.2%炭酸ナトリウム水溶液13.5gとを混合してなる水溶性アルミニウム化合物(D1)を、65℃に加温した実施例16のサイズ剤100gに添加し、よく撹拌することにより、サイズ剤を得た。
実施例18
実施例1と同様の反応容器に、製造例3の強化ロジン(B1−1)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例15のカチオン性ポリアミドポリアミン(A2−2)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
実施例19
実施例1と同様の反応容器に、製造例4の強化ロジン(B1−2)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例14のカチオン性ポリアミドポリアミン(A2−1)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
実施例20
50%硫酸アルミニウム水溶液31.4gと19.2%炭酸ナトリウム水溶液13.5gとを混合してなる水溶性アルミニウム化合物(D1)を、65℃に加温した実施例19のサイズ剤100gに添加し、よく撹拌することにより、サイズ剤を得た。
実施例21
実施例1と同様の反応容器に、製造例4の強化ロジン(B1−2)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例15のカチオン性ポリアミドポリアミン(A2−2)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
比較例7
実施例1と同様の反応容器に、比較製造例1の強化ロジン(イ)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例14のカチオン性ポリアミドポリアミン(A2−1)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
比較例8
50%硫酸アルミニウム水溶液31.4gと19.2%炭酸ナトリウム水溶液13.5gとを混合してなる水溶性アルミニウム化合物(D1)を、65℃に加温した比較例7のサイズ剤100gに添加し、よく撹拌することにより、サイズ剤を得た。
比較例9
実施例1と同様の反応容器に、比較製造例1の強化ロジン(イ)100gを仕込み、約160℃で加熱溶融させた。次いで、撹拌下に、製造例15のカチオン性ポリアミドポリアミン(A2−2)の水溶液(固形分換算で6g)を徐々に滴下してW/O形態のエマルジョンとし、更に熱水を添加して安定なO/W型エマルジョンとした。その後、このエマルジョンを室温まで冷却することにより、サイズ剤を得た。
<試験7:L−BKP使用;中性抄紙及びステキヒトサイズ度の評価>
実施例16〜21及び比較例7〜9のサイズ剤を用い、前記試験3に従いL−BKPを用いた中性抄紙を行い、坪量が80g/mの成紙を得た。各成紙のステキヒトサイズ度の測定結果を表8に示す。
<試験8:古紙パルプ使用;中性抄紙及びCobb吸水度の評価>
実施例16〜21及び比較例7〜9のサイズ剤を用い、前記試験4に従い古紙パルプを用いた中性抄紙を行い、坪量が150g/mの成紙を得た。それぞれのCobb吸水度(接触時間1分)の測定結果を表8に示す。

Claims (21)

  1. 高分子分散剤(A)の存在下で、
    コムン酸0.1〜8重量%、ピマル酸類15〜34.9重量%及びアビエチン酸類65〜84.9重量%を含有するロジン類(b1)とα,β−不飽和カルボン酸(b2)との付加生成物である強化ロジン類(B1)の被乳化物(B)を乳化してなるロジン系エマルジョンサイズ剤。
  2. さらに、(b1)成分と多価アルコール類(b3)との反応生成物であるロジンエステル類(B2)の被乳化物を含む請求項1のロジン系エマルジョンサイズ剤。
  3. (A)成分が、アニオン性共重合体及び/又はその塩(A1)である、請求項1又は2のロジン系エマルジョンサイズ剤。
  4. (A1)成分が、アニオン性不飽和単量体(a1)、疎水性不飽和単量体(a2)及び連鎖移動性不飽和単量体(a3)を反応成分とする共重合体又はその塩である、請求項3のロジン系エマルジョンサイズ剤。
  5. (a1)成分が、カルボキシル基含有不飽和単量体、スルホン酸基含有不飽和単量体及びこれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項4のロジン系エマルジョンサイズ剤。
  6. (a2)成分が、スチレン類及び/又はアルキル(メタ)アクリレート類を含む、請求項4又は5のロジン系エマルジョンサイズ剤。
  7. (a3)成分が、(メタ)アリルスルホン酸類及び/又はその塩を含む、請求項4〜6のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
  8. (A1)成分が、更にアクリルアミド類(a4)、水酸基含有不飽和単量体(a5)及び架橋性不飽和単量体(a6)からなる群より選ばれる少なくとも1種を反応成分とする、請求項3〜7のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
  9. (A1)成分の重量平均分子量が4,000〜100,000である、請求項3〜8のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
  10. (A)成分が、カチオン性ポリアミドポリアミン(A2)である、請求項1又は2のロジン系エマルジョンサイズ剤。
  11. (A2)成分が、脂肪族二塩基酸類とポリアルキレンポリアミン類との重縮合物(α)をカチオン化剤(β)によって変性したものである、請求項10のロジン系エマルジョンサイズ剤。
  12. (α)成分の固形分濃度50重量%、温度25℃における粘度が200〜1,000mPa・sである、請求項11のロジン系エマルジョンサイズ剤。
  13. (β)成分が、エピハロヒドリン類及び/又は無機酸を含む請求項11のロジン系エマルジョンサイズ剤。
  14. (b3)成分が3価アルコール及び/又は4価アルコールを含む請求項〜13のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
  15. (B1)成分と(B2)成分との使用重量比[(B2)/{(B1)+(B2)}]が0.05〜0.5である、請求項〜14のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
  16. (A)成分の使用量が、(B)成分100重量部に対して5〜12重量部である、請求項1〜15のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
  17. さらに、下記群より選ばれる少なくとも1種の被乳化物(C)を含む、請求項1〜16のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
    ・コムン酸を含まないロジン類(c1)と(b2)成分との付加生成物である強化ロジン類(C1)
    ・(c1)成分と多価アルコール類(b3)の反応生成物であるロジンエステル類(C2)
  18. (B)成分と(C)成分との使用重量比[(C)/{(B)+(C)}]が0.05〜0.5である、請求項17のロジン系エマルジョンサイズ剤。
  19. 更に水溶性アルミニウム化合物(D)を含有する、請求項1〜18のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
  20. 平均一次粒子径が0.3〜1.2μmである請求項1〜19のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤。
  21. 請求項1〜20のいずれかのロジン系エマルジョンサイズ剤を用いる紙。
JP2016184709A 2015-09-28 2016-09-21 ロジン系エマルジョンサイズ剤及び該サイズ剤を用いて得られる紙 Active JP6525397B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015189088 2015-09-28
JP2015189088 2015-09-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017066579A JP2017066579A (ja) 2017-04-06
JP6525397B2 true JP6525397B2 (ja) 2019-06-05

Family

ID=58494202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016184709A Active JP6525397B2 (ja) 2015-09-28 2016-09-21 ロジン系エマルジョンサイズ剤及び該サイズ剤を用いて得られる紙

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6525397B2 (ja)
CN (1) CN106868938B (ja)
TW (1) TWI685546B (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108138025A (zh) * 2015-10-15 2018-06-08 哈利玛化成株式会社 增粘剂
JP7188113B2 (ja) * 2018-01-22 2022-12-13 荒川化学工業株式会社 製紙用表面エマルジョンサイズ剤、製紙用表面エマルジョンサイズ剤の製造方法及び塗工紙
JP7031633B2 (ja) * 2018-03-28 2022-03-08 荒川化学工業株式会社 粘着付与樹脂エマルジョン及び水系粘・接着剤組成物
JP7234667B2 (ja) * 2019-02-06 2023-03-08 星光Pmc株式会社 紙の製造方法
CN109811585B (zh) * 2019-04-15 2021-08-20 齐鲁工业大学 一种提高箱板纸强度性能的方法
TW202223200A (zh) * 2020-09-08 2022-06-16 日商荒川化學工業股份有限公司 陽離子性松香系乳液型上漿劑、紙
AU2022256804A1 (en) * 2021-04-14 2023-10-12 Kemira Oyj Polymer dispersion, its use and method for its manufacture

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1045735A (en) * 1973-08-06 1979-01-02 Paul H. Aldrich Stable rosin dispersions
JPS61108796A (ja) * 1984-10-26 1986-05-27 ディック・ハーキュレス株式会社 ロジン系エマルジョンサイズ剤
JP2955763B2 (ja) * 1990-04-11 1999-10-04 日本ピー・エム・シー株式会社 カチオン性ロジンエマルジヨンサイズ剤
JP3744566B2 (ja) * 1995-04-03 2006-02-15 荒川化学工業株式会社 製紙用ロジン系エマルションサイズ剤及び紙サイジング方法
NZ331188A (en) * 1996-02-02 1998-11-25 Hercules Inc Emulsifier system for rosin sizing agents
JP4201121B2 (ja) * 2002-12-09 2008-12-24 王子製紙株式会社 板紙の製造方法
JP4605518B2 (ja) * 2003-09-24 2011-01-05 ハリマ化成株式会社 新聞用紙用ロジン系エマルションサイズ剤を含有する新聞用紙の製造方法
US20080190577A1 (en) * 2007-02-12 2008-08-14 Ehrhardt Susan M Alkanolamine-stabilized dispersed rosin sizing agents and their preparation
JP5467493B2 (ja) * 2007-12-26 2014-04-09 荒川化学工業株式会社 ロジン系エマルジョン型サイズ剤および紙
AU2010218932A1 (en) * 2009-02-27 2011-07-28 Arakawa Chemical Industries, Ltd. Rosin-modified phenol resin, manufacturing method thereof, and printing ink
TWI490392B (zh) * 2010-05-28 2015-07-01 Arakawa Chem Ind Paper-making rosin-based emulsion-type sizing agent and paper using the sizing agent
EP2847248B1 (en) * 2012-05-08 2016-07-13 DSM IP Assets B.V. Resin, composition and use
CN103897009B (zh) * 2014-04-14 2015-08-12 西安海斯夫生物科技有限公司 一种木浆浮油的分离方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI685546B (zh) 2020-02-21
CN106868938B (zh) 2021-06-22
JP2017066579A (ja) 2017-04-06
TW201728690A (zh) 2017-08-16
CN106868938A (zh) 2017-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6525397B2 (ja) ロジン系エマルジョンサイズ剤及び該サイズ剤を用いて得られる紙
CN107849821B (zh) 用于纸张强度和脱水的醛官能化聚合物
JP2017040021A (ja) ロジン系エマルジョンサイズ剤及び紙
JP5682849B2 (ja) 湿潤紙力向上剤及び湿潤紙力向上剤内添紙
JP6943047B2 (ja) 紙力増強剤の製造方法、および紙の製造方法
JPH03227481A (ja) 製紙用サイズ剤組成物およびサイジング方法
JP5880949B2 (ja) ロジン系エマルジョン型サイズ剤、その製造方法及び紙
TWI802636B (zh) 製紙用表面乳液型上漿劑、製紙用表面乳液型上漿劑之製造方法及塗佈紙
TWI791577B (zh) 疏水性之含乙烯胺之聚合物組合物及其於製紙應用之用途
JP4100049B2 (ja) 高分子分散剤、水性分散液、サイズ剤及び紙
JP5240500B2 (ja) 嵩高紙の製造方法および嵩高紙
JP5751412B2 (ja) 製紙用ロジン系エマルジョン型サイズ剤およびこれを用いて得られる紙
CN105386366A (zh) 松香系乳液施胶剂和纸
JP5376198B2 (ja) ロジン系エマルジョン型サイズ剤および紙
JP3928416B2 (ja) ロジン系エマルション組成物、紙のサイジング方法及び紙
JP4688603B2 (ja) 表面サイズ剤、表面サイジング方法及び紙
CN115075051A (zh) 造纸用松香类施胶剂、纸
JP6764136B2 (ja) 紙の製造方法
JP7154705B2 (ja) ケテンダイマー系エマルションサイズ剤、及び紙の製造方法
JP4048477B2 (ja) 表面サイズ剤、その製造方法及び新聞用紙
JP7547750B2 (ja) ロジン系エマルジョンサイズ剤、紙
JP5464309B2 (ja) 撥水剤用下塗り剤及び紙の製造方法
JP2009174106A (ja) ロジン系エマルジョン型サイズ剤および紙
JP2016188440A (ja) 溶液ロジンサイズ剤及び紙
JP2012214924A (ja) 紙の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181002

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20181101

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190408

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190408

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190415

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6525397

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190428

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250