JP6977915B1 - 紙力増強剤 - Google Patents
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Abstract
Description
<1>以下の(A)成分及び(B)成分を含有する紙力増強剤であって、前記紙力増強剤に含有するICP分析により算出された1価又は2価の金属イオン(ただし、前記(A)成分におけるカルボキシ基の対イオンである金属イオンを除く)の、(A)成分及び(B)成分の合計に対する質量比が0.02〜0.25であることを特徴とする紙力増強剤、(A)成分: カルボキシ基を有する水溶性多糖類
(B)成分:(メタ)アクリルアミド55〜99モル%、カチオン性モノマー0.5〜20モル%、アニオン性モノマー0.5〜15モル%、その他モノマー0〜10モル%の重合物
<2>(A)成分と(B)成分の質量比率が1:2〜99であることを特徴とする前記<1>に記載の紙力増強剤、
<3>(A)成分が、カルボキシメチルセルロース塩であることを特徴とする前記<1>又は<2>に記載の紙力増強剤、
<4>カルボキシメチルセルロース塩の置換度が0.4〜1.4であることを特徴とする前記<3>に記載の紙力増強剤、
である。
[金属イオンの質量]=[紙力増強剤中の金属イオンの総量]−[(A)成分のカルボキシ基の対イオンとなる金属イオン量]
ここで、
[紙力増強剤中の金属イオンの総量]:硝酸及び純水を加え、硝酸の濃度が0.069%、(A)成分及び(B)成分の合計が0.1質量%となるように希釈した紙力増強剤をICP発光分析法によりICP発光分析装置(AVIO500;パーキンエルマー社製)を用いて測定した値から算出した値
[(A)成分のカルボキシ基の対イオンとなる金属イオン量]:(A)成分の置換度及び構成単位の分子式から算出されるナトリウム換算の金属イオン量
[(A)成分のカルボキシ基の対イオンとなる金属イオン量]=22.990×d/(111.116+17.008×(3−d)+97.026×d)×[紙力増強剤中の(A)成分の濃度]
同様に、(A)成分がコハク酸エステル化澱粉塩の場合、その構成単位の分子式は[C6H7O2(OH)3−d(OCOC2H4COONa)d]となるから、対イオンとなるナトリウム換算の金属イオン量は、以下の式で算出する。
[(A)成分のカルボキシ基の対イオンとなる金属イオン量]=22.990×d/(111.116+17.008×(3−d)+139.062×d)×[紙力増強剤中の(A)成分の濃度]
合成例1
撹拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた1リットル四つ口フラスコに、水280.00g、モノマー類(1)として、50%アクリルアミド水溶液93.91g(36.70モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート11.32g(4.00モル%)、80%ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル4級化物水溶液14.02g(3.00モル%)、76%ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化ベンジル4級化物水溶液20.16g(3.00モル%)、76%ジメチルアミノエチルアクリレート塩化ベンジル4級化物水溶液19.17g(3.00モル%)、メタリルスルホン酸ナトリウム0.85g(0.30モル%)を仕込み、30%硫酸水溶液でpH3.0に調整した。次いで、窒素ガス雰囲気下、65℃に昇温し、重合開始剤として過硫酸アンモニウムを加え、重合反応を開始させ反応容器内の温度を90℃まで昇温させた。その後、水359.00g、50%アクリルアミド水溶液112.85g(44.10モル%)、イタコン酸11.71g(5.00モル%)、メタリルスルホン酸ナトリウム1.14g(0.40モル%)、N,N−ジメチルアクリルアミド0.89g(0.50モル%)から成るモノマー類(2)を加えた。その後、25℃における粘度が12000mPa・sに達した時点で、水205gを投入して重合反応を終了させ、共重合物の水溶液(B−1)を得た。得られた共重合物の水溶液を固形分15.0%、pH3.0に調整し、25℃における粘度をB型粘度計で測定した結果を表1に示す。
架橋性モノマーの量を表1に示すように変え、その増減をアクリルアミドで補充したこと以外は、合成例1と同様に行い、共重合物の水溶液(B−2〜B〜5)を得た。得られた共重合物の水溶液を固形分15.0%、pH3.0に調整し、25℃における粘度をB型粘度計で測定した結果を表1に示す。
カチオン性モノマー及びアニオン性モノマーを表1に示すように変え、その増減をアクリルアミドで補充したこと以外は、合成例1と同様に行い、共重合物の水溶液(B−6〜B−23)を得た。得られた共重合体水溶液を固形分15.0%、pH3.0に調整し、25℃における粘度をB型粘度計で測定した結果を表1に示す。
DM : ジメチルアミノエチルメタクリレート
DMBz : ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化ベンジル4級化物
DABz : ジメチルアミノエチルアクリレート塩化ベンジル4級化物
DMC : ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル4級化物
DADMAC : ジアリルジメチルアンモニウムクロリド
IA : イタコン酸
AGA : 2-アクリルアミド-N-グリコール酸
AAc : アクリル酸
SMAS : メタリルスルホン酸ナトリウム
DMAA : N,N−ジメチルアクリルアミド
撹拌機、温度計、還流冷却管を備えたフラスコに、(A)成分として、表2に示した水溶性多糖類10.0g、水990.0gを入れて、撹拌下に加熱して85℃に30分保ち、水溶液をそれぞれ調製した。B型粘度計で測定した1%水溶液の25℃における粘度を表2に示す。
CMC : カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩
CMS : カルボキシメチル化澱粉のナトリウム塩
SS : コハク酸エステル化澱粉のナトリウム塩
SUP : 尿素リン酸エステル化澱粉のナトリウム塩
実施例1
紙力増強剤1は、(B)成分として、合成例1の共重合物の水溶液(B−1)、(A)成分として、CMC1の水溶液、及び塩化ナトリウムを表3の割合・濃度となるように混合・希釈して調製した。紙力増強剤1の組成及び分散状態を表3に示す。
紙力増強剤の調製直後の分散状態を目視で評価した。紙力増強剤が均一に分散している場合を〇、沈殿や分離がみられる場合を×とした。
実施例1において使用した(B)成分を共重合物の水溶液(B−1)に代えて、表3記載の(B−2)〜(B−23)を使用したこと以外は実施例1と同様にして紙力増強剤を調製した(紙力増強剤2〜19、比較用紙力増強剤4〜7)。各紙力増強剤の組成及び分散状態を表3、表4に示す。
実施例1において使用したCMC1と共重合物の水溶液(B−1)の質量比率を、表3記載の比率に変えたこと以外は実施例1と同様にして紙力増強剤を調製した(紙力増強剤20〜26)。各紙力増強剤の組成及び分散状態を表3に示す。
実施例1において使用した金属塩の種類、濃度を塩化ナトリウム0.2%に代えて、表3、表4記載の金属塩の種類、濃度にしたこと以外は実施例1と同様にして紙力増強剤を調製した(紙力増強剤27〜34、比較用紙力増強剤8〜10)。各紙力増強剤の組成及び分散状態を表3、表4に示す。
実施例1において使用した(A)成分をCMC1に代えて、表2記載のCMC2〜8、CMS1〜2、SS、SUPを使用したこと以外は実施例1と同様にして紙力増強剤を調製した(紙力増強剤35〜44、比較用紙力増強剤11)。各紙力増強剤の組成及び分散状態を表4に示す。
合成例1の共重合物の水溶液(B−1)を1%に希釈し、比較用紙力増強剤1を調製した。紙力増強剤の分散状態を表4に示す。
表1記載の共重合物の水溶液(B−1)と表2記載のCMC1の1%水溶液を表4の割合・濃度となるように混合・希釈し、比較用紙力増強剤2を調製した。紙力増強剤の分散状態を表4に示す。
表1記載の共重合物の水溶液(B−1)と塩化ナトリウムを表4の割合・濃度となるように混合・希釈し、比較用紙力増強剤3を調製した。紙力増強剤の分散状態を表4に示す。
評価例1
濃度2.4%、叩解度(カナディアンスタンダード・フリーネス)360mL、電気伝導度400mS/mの段ボール古紙パルプスラリーに、パルプ固形分に対し、硫酸アルミニウムを1.0%添加した。次いで、実施例1で得られた紙力増強剤1を、紙力増強剤1中の金属塩を除いた(A)成分と(B)成分の固形分の合計量でパルプ固形分に対し1%添加し撹拌した。pH6.7、電気伝導度400mS/mの水でパルプ濃度を0.8%に希釈した後、ノーブルアンドウッド製シートマシンにて抄紙して、坪量100g/m2の手抄き紙を得た。得られた手抄き紙を23℃、RH50%の条件下に24時間調湿した後、紙力(内部結合強度、比破裂強さ)を下記方法により測定した。測定結果を表5に示す。
内部結合強度・・・JAPAN−TAPPI 紙パルプ試験法No. 54に準拠して測定した。
比破裂強さ・・・JIS P−8112に準拠して測定した。
評価例1において使用した紙力増強剤を表3、表4記載の紙力増強剤(又は比較用紙力増強剤)に代えた以外は、評価例1と同様にして手抄き紙を得て、その紙力を測定した。測定結果を表5に示す。
濃度2.4%、叩解度(カナディアンスタンダード・フリーネス)360mL、電気伝導度400mS/mの段ボール古紙パルプスラリーに、パルプ固形分に対し、硫酸アルミニウムを1.0%添加した。次いで、表2記載のCMC1の水溶液を固形分でパルプ固形分に対し0.1%添加した。さらに、比較例1で得られた比較用紙力増強剤1を固形分でパルプ固形分に対し0.9%添加・撹拌した。pH6.7、電気伝導度400mS/mの水でパルプ濃度を0.8%に希釈した後、ノーブルアンドウッド製シートマシンにて抄紙して、坪量100g/m2の手抄き紙を得た。得られた手抄き紙を23℃、RH50%の条件下に24時間調湿した後、紙力を測定した。測定結果を表5に示す。
評価例1、45、46及び56において、使用したパルプスラリー及び希釈に使用した水の電気伝導度を、200、600mS/mと変えて、紙力増強剤の違いによる電気伝導度の紙力に対する影響を確認した。測定結果を図1、図2に示す。
Claims (4)
- 以下の(A)成分及び(B)成分を含有する紙力増強剤であって、前記紙力増強剤に含有するICP分析により算出された1価又は2価の金属イオン(ただし、前記(A)成分におけるカルボキシ基の対イオンである金属イオンを除く)の、(A)成分及び(B)成分の合計に対する質量比が0.02〜0.25であることを特徴とする紙力増強剤。
(A)成分: カルボキシ基を有する水溶性多糖類
(B)成分:(メタ)アクリルアミド55〜99モル%、カチオン性モノマー0.5〜20モル%、アニオン性モノマー0.5〜15モル%、その他モノマー0〜10モル%の重合物 - (A)成分と(B)成分の質量比率が1:2〜99であることを特徴とする請求項1に記載の紙力増強剤。
- (A)成分が、カルボキシメチルセルロース塩であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の紙力増強剤。
- カルボキシメチルセルロース塩の置換度が0.4〜1.4であることを特徴とする請求項3に記載の紙力増強剤。
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