JPH01168994A - 紙用サイズ剤および該サイズ剤を用いる紙サイジング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な紙用サイズ剤および該サイズ剤を用い
る紙サイジング方法に関する。さらに詳しくは、酸性か
らアルカリ性にいたる広い抄紙ｐｔｌ域で好適に使用し
うる紙用サイズ剤および該サイズ剤を用いるサイジング
方法に関する。

【従来の技術〕

従来のいわゆる酸性抄紙においては、強化ロジンのケン
化物もしくはエマルジョン、通常の脂肪酸のケン化物、
オレフィンオリゴマーコハク酸付加物のケン化物などが
好適なサイズ剤として用いられている。しかし、かかる
酸性抄紙によるばあいには、たとえば抄紙機械の腐食が
おこったり、えられた成紙の強度や耐久性などが経日的
に劣化することなどの弊害がある。

これに対して中性抄紙方法を採用するばあいには、従来
の酸性抄紙による弊害を除去しうる利点があるため、各
種化合物を中性抄紙用サイズ剤に適用せんとして種々の
検討がなされている。しかしながら、従来の酸性抄紙用
サイズ剤はいずれも中性抄紙に用いたばあい、実用上到
底満足しうるサイズ効果を発揮しうるちのではない。ま
た、代表的な中性抄紙用サイズ剤であるアルケニル無水
コハク酸系サイズ剤やアルキルケテンダイマー系サイズ
剤なども開発されてはいるが以下のような問題点を有す
る。

すなわち、アルケニル無水コハク酸系サイズ剤は耐加水
分解性におとるため水性分散液の状態で保存しえず、抄
紙段階の直前で乳化分散しなければならないので、作業
性がわるいという欠点がある。また、アルキルケテンダ
イマー系サイズ剤にはサイズ効果の立上りが遅いため抄
紙直後のサイズ効果がおとるという不利がある。

加えて、これらの中性抄紙用サイズ剤は当然、定着剤と
して硫酸バンドを用いる酸性抄紙には適用しがたい。

このように公知の各種サイズ剤はいずれも特定の抄紙ｐ
Ｈ域で使用できるにすぎず、酸性抄紙および中性抄紙の
いずれの条件下でも好適に使用しうるサイズ剤は開発さ
れていないのが現状である。そのためかかる問題点を解
消しうる広いｐＨ域で使用できる紙用サイズ剤の開発が
望まれていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、本発明者らは広い１）ＩＩ域で使用できる紙用
サイズ剤および該サイズ剤を用いる紙サイジング方法を
提供せんとしたのである。すなわち、本発明の目的は前
記のような従来の欠点がなく、サイズ効果、作業性およ
び適用ｐＨ域が広いことのいずれの点においても満足し
うる紙用サイズ剤および該サイズ剤を用いる紙サイジン
グ方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、前記の問題点を解決するべく鋭意研究を
重ねた結果、有効成分として特定のα＝ヒドロキシカル
ボン酸を用いるばあいには、すぐれたサイズ効果および
安定性を有する紙用サイズ剤を提供しうろこと、および
該サイズ剤を用いることにより酸性からアルカリ性に至
る広い抄紙ｐＨ域において採用しうる紙サイジング方法
を提供しうろことを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。

すなわち、本発明は一般式（Ｉ）： Ｒ１−Ｃ−Ｃ０ＯＨ（Ｉ） （式中、Ｒ１は炭素数８〜３０のアルキル基もしくはア
ルケニル基または一般式（ｎ　ａ）　：Ｒ’　−Ｘ−Ｃ
−ＣＨ２−（ＩＩ　ａ）（式中、Ｒ３は炭素数８〜３０
のアルキル基またはアルケニル基を示し、およびＸは酸
素原子または−Ｎ１１−を示す）で表わされる基、一般
式（ｎ　ｂ）　：（式中、Ｒ３およびＸは前記と同じ）
で表わされる基もしくは一般式（ｎ　ｃ）　： Ｒ３−Ｃ−Ｎｌｌ−（ＩＩ　ｃ） （式中、Ｒ３は前記と同じ）で表わされる基を示し、お
よびＲ２は水素原子または炭素数１〜３０のアルキル基
またはアルケニル基を示す）で表わされるα−ヒドロキ
シカルボン酸またはその塩を有効成分とする紙用サイズ
剤および一般式（）： ％式％（） （式中、Ｒ１は炭素数８〜３０のアルキル基もしくはア
ルケニル基または一般式（ｎ　ａ）　：（式中、Ｒ３は
炭素数８〜３０のアルキル基またはアルケニル基を示し
、およびＸは酸素原子または−Ｎ１１−を示す）で表わ
される基、一般式（ｎ　ｂ）　：（式中、Ｒ３およびＸ
は上記と同じ）で表わされる基もしくは一般式（ｎ　ｃ
）　： Ｒ３−Ｃ−Ｎｌｌ−（ｎ　ｃ） （式中、Ｒ３は上記と同じ）で表わされる基を示し、お
よびＲ２は水素原子または炭素数１〜３０のアルキル基
またはアルケニル基を示す）で表わされるα−ヒドロキ
シカルボン酸またはその塩を有効成分とする紙用サイズ
剤を用いることを特徴とする紙サイジング方法に関する
。

〔実施例〕

本発明の紙用サイズ剤の有効成分である式（Ｉ）で表わ
されるα−ヒドロキシカルボン酸としては、たとえば２
−ヒドロキシパルミチン酸、２−ヒドロキシステアリン
酸、２−ヒドロキシベヘン酸、２−ヒドロキシミリスチ
ン酸、ジペンタデシルヒドロキシ酢酸、ジヘブタデシル
ヒドロキシ酢酸、２−ヒドロキシ−３−ヘキサデシルオ
キシカルボニルプロピオン酸、２−ヒドロキシ−３−オ
クタデシルオキシカルボニルプロピオン酸、２．３−ジ
ヒドロキシ−３−ヘキサデシルオキシカルボニルプロピ
オン酸、２，３−ジヒドロキシ−３−オクタデシルオキ
シカルボニルプロピオン酸、パルミチン酸アミドグリコ
ール酸もしくはステアリン酸アミドグリコール酸または
これらの混合物を用いることができる。また、これらの
カルボン酸のアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはア
ルカノールアミン塩なども使用しうる。

本発明のサイズ剤の有効成分であるα−ヒドロキシカル
ボン酸は、公知の合成方法で調製することができる。た
とえば２−ヒドロキシステアリン酸のようなα−ヒドロ
キシアルカン酸は、触媒である赤リンの存在下にステア
リン酸に臭素を付加させたのち、該付加物を水酸化ナト
リウムなどのアルカリで加水分解することにより容易に
製造することができ、精製方法としては、たとえばジャ
ーナル・オブ・リピッド・リサーチ（Ｊ、Ｌｌｐｉｄ、
Ｒｃｓ、）２巻、１４ｇ頁（Ｉ９６１）に記載の方法を
採用しうる。ジペンタデシルヒドロキシ酢酸、ジヘブタ
デシルヒドロキシ酢酸のようなジアルキルヒドロキシ酢
酸は、たとえばヒエミッシエ”ベリヒテ（ＣｈｃＩＩｌ
、Ｂｅｒ、）８７巻、１０５８〜１０６０頁（Ｉ９５４
）に記載の方法でうろことができる。

また、２−ヒドロキシ−３−ヘキサデシルオキシカルボ
ニルプロピオン酸、２−ヒドロキシ−３−オクタデシル
オキシカルボニルプロピオン酸のようなリンゴ酸モノエ
ステルはっぎの方法でうることができる。たとえばジオ
キサン中で、リンゴ酸とアルカノールを約３＝１のモル
比で仕込んだあと、数時間還流させたのち減圧下でジオ
キサンを留去させることにより生成物をうる。ついで該
生成物にトルエンなどの有機溶媒を添加し、未反応のリ
ンゴ酸を溶媒不溶分として回収し、母液を減圧下に濃縮
する。生成物はエステル化位置の異なる２種の化合物の
約１＝１混合物を主成分として含有するが、このほかに
少量のジエステルを含有する。生成物はそのままで、ま
たは精製単離することにより本発明のサイズ剤として使
用できる。２，３−ジヒドロキシ−３−ヘキサデシルオ
キシカルボニルプロピオン酸および２，３−ジヒドロキ
シ−３−オクタデシルオキシ力ルポニルブロビオン酸の
ような酒石酸モノエステルのばあいも前記リンゴ酸モノ
エステルの製法と同様の方法を採用しうる。たとえば、
ジオキサン中で酒石酸とアルカノールを約３＝１のモル
比で仕込んだあと、パラトルエンスルホン酸触媒下、約
６時間還流させたのち減圧下でジオキサンを留去させる
ことにより生成物をつる。

ついで、前記リンゴ酸モノエステルと同様の方法で未反
応酒石酸を除去し目的物をえることができる。また、パ
ルミチン酸アミドグリコール酸、ステアリン酸アミドグ
リコール酸のようなアミドグリコール酸のばあいは、た
とえば脂肪酸アミドをテトラヒドロフランなどの溶媒に
加熱溶解したのち、グリオキシル酸・１水和物を加えて
約６０℃で４時間反応し、再結晶してうろことができる
。

かようにしてえられたα−ヒドロキシカルボｔン酸は水
に分散されて水性分散液状のα−ヒドロキシカルボン酸
を有効成分とする本発明のサイズ剤をなすことができる
。分散方法としては、いわゆる高圧乳化法、反転法のい
ずれをも採用しうる。すなわち、高圧乳化法によるばあ
いは、分散相を形成する前記α−ヒドロキシカルボン酸
を／ｓ融させるかあるいはベンゼン、トルエンなどの溶
剤に溶解させ、ついでこれに乳化剤と温水とを混合し、
高圧乳化機を使用して乳化したのち、そのままで、ある
いは溶媒を留去することによって水性分散液をうろこと
ができる。

また反転法によるばあいは、固形分であるα−ヒドロキ
シカルボン酸と乳化剤とを充分に混練したのち溶融下、
撹拌しながら徐々に温水を滴下し、相反転させることに
より何らの溶媒および特殊乳化装置を使用することなく
水性分散液をうろことができる。

前記方法で用いうる乳化剤としては、各種界面活性剤、
保護コロイドなどをとくに制限なく使用しうる。界面活
性剤としては、たとえばアルキルベンゼンスルホン酸塩
、アルキル硫酸塩、ロジン石鹸などのアニオン系乳化剤
、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドなど
のノニオン系乳化剤、ポリオキシエチレンアルキルフェ
ニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェ
ニルエーテルスルホン酸塩、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塩、ポリオキンエ
チレンジスチリルフエニノ（エーテル硫酸塩、ポリオキ
シエチレンジスチリレフェニルエーテルのスルホコハク
酸塩などの＞−＝−、オン−アニオン性乳化剤などをあ
げることが−（°キる。また、保護コロイドとしてはた
とえば、九ゼイン、レシチン、ポリビニルアルコール、
スチレン−無水マレイン酸共徂合体塩、スチレン−アク
リル酸共重合体塩、各種変性デンプンなど番あげること
ができる。

さらに、後述する定着剤をあらかじめ乳化に際して使用
することもできる。また、水酸化アルカリ、アンモニア
、アルカノールアミンなどにより中和することで水溶液
状のサイズ剤とすることもできる。

つぎに、前記の方法でえられたサイズ剤を用いる紙サイ
ジング方法について説明する。

かようにしてえられた水性分散液または水溶液である本
発明の紙用サイズ剤を紙サイジング方法に適用するばあ
い、サイズ剤は、必要に応じて硫酸アルミニウム、填料
、定着剤、紙力増強剤、墳料歩留剤などとともに、バル
ブスラリ　゛−に添加することができる。サイズ剤の添
加量は、バルブに対して通常０１１〜２．０重量９６（
固形分換算）、好ましくは０．０５〜１．０重量％であ
る。ｏ、ｏｔＩｒｆ＝％に満たないばあいは充分なサイ
ズ効果を発現し難く、また２、０重量％をこえるばあい
は過剰に添加する意義が認められないため、いずれも好
ましくない。また、使用しうる填料としてはとくに制限
はされず従来公知のいずれのものをも用いることができ
、とくに！３１１６〜９の中性抄紙のばあいには従来の
酸性抄紙方法では使用しえなかった炭酸カルシウムのよ
うな安価なアルカリ性填料を好適に利用できるため、成
紙のコスト低減に大きく寄与しうるという利点がある。

ここで定着剤または紙力増強剤として下記の公知各種の
ものを使用できる。たとえば、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電合体などがあげられる。

なお、本発明のサイズ剤は単独ですぐれたサイズ効果を
発揮しうるが、公知のサイズ剤、たとえば強化ロジンの
ケン化物もしくはエマルジョン、脂肪酸のケン化物、オ
レフィンオリゴマーコハク酸付加物のケン化物、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、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−ポリアルキレンポリア
ミン縮合物のエピクロルヒドリン変性物などを併用また
は混合することも可能である。

本発明において、抄紙時のｐｌは通常３〜９の酸性領域
からアルカリ性領域にいたるまで幅広く適用でき、すぐ
れたサイズ効果をいかんなく発揮しうる。また、本発明
のサイズ剤は、表面サイズ剤としても使用することもで
きる。

以下に実施例および比較例をあげて本発明をより具体的
に説明するが、もとより本発明はこれら実施例のみに限
定されるものではない。なお、各例中、部および％は特
記しない限りすべて重量基準である。

実施例１〜１５ 第１表に示す各何効成分１００部をトルエン１００部お
よび乳化剤（ポリオキシエチレンアルキルフェニルエー
テル、第一工業製薬■製、商品名「ノイゲンＥＡ−１２
０Ｊ　）　１２部を加熱溶解し、温水９８００部を加え
、高速撹拌することにより、固形分濃度１％の水性分散
液を調整した。

上記でえられた本発明のサイズ剤である各水性分散液を
用い、以下のサイジング方法にしたがって抄紙を行ない
、サイズ効果を調べた。

（Ｉ）中性抄紙方法 バルブ（Ｌ−ＢＫＰ）をカナデイアン・スタンダード・
フリーネス４５０　ｍｌに叩解して、１％スラリーとし
た。該スラリーに填料として炭酸カルシウム（三共精粉
■製、商品名「ニスカロン１１＋００Ｊ　）をバルブに
対して固形分換算で２０％添加シ、硫酸アルミニウムを
バルブに対して１％、カチオン化澱粉（玉子ナショナル
■製、商品名ｒｃａｔｏ１５Ｊ　）をバルブに対して１
％添加した後、各実施例でえられたサイズ剤をバルブに
対して０゜２％添加し、アニオン性ポリアクリルアミド
系填料歩留剤（葉月化学工業■、商品名ｒ　ＫＷ−５０
４Ｊ　）をバルブに対して０．０２％添加して均一に分
散させた。このときのバルブスラリーのｐＨは７．８で
あった。えられたスラリーをタッピ・スタンダード・シ
ートマシンを用いて坪Ｗ　７０　ｔ：／イとなるように
抄紙した。

（２）酸性抄紙方法 中性抄紙方法のばあいと同様に叩解した１％バルブスラ
リーに硫酸アルミニウムをバルブに対して３％添加した
後、各実施例でえられたサイズ剤をバルブに対して０．
２％添加し、均一に分散した。このときのバルブスラリ
ーのｐＨは４．５であった。えられたスラリーを前記と
同様にして抄紙した。

ついで上記（Ｉ）および（２）の方法でえられた湿紙を
圧縮脱水し、１００℃で１分間乾燥させた後、ＪＩＳ　
Ｐ　８１１１　（試験用紙の前処理）に記載の条件で２
４時間調湿し、ついでステキヒト法（ＪＩＳ　Ｐ８１２
２）によりそれぞれのサイズ効果（サイズ度（秒）で表
わす）を測定した。その測定結果を第１表に示す。

比較例１〜４ 第１表に記載した比較用有効成分を用い、実施例１と同
様にして濃度１％の水性分散液を調整したほかは各実施
例と同様にして抄紙を行ない、サイズ効果をＭ１定した
。

比較例５〜７ 比較例５としてアルキルケテンダイマー系サイズ剤（荒
用化学工業■製、商品名「サイズパインに−９０２Ｊ　
）　、比較例６として強化ロジン分散物（荒用化学工業
■製、商品名「サイズパインＮ−７０５Ｊ　）　、比較
例７としてアルケニルコハク酸金属塩（荒用化学工業■
製、商品名［サイズパインＳ−３００Ｊ　）の各市販サ
イズ剤を用い、各実施例と同様にして抄紙を行ない、サ
イズ効果を測定した。その測定結果を第１表に示す。

〔以下余白〕

〔発明の効果〕 本発明のサイズ剤はｐｕ３〜９の広いｐＨ領域できわめ
てすぐれたサイズ効果を発揮し、しかも保存安定性（耐
加水分解性）がよいという効果を奏する。

また本発明の紙サイジング方法はアルキルケテンダイマ
ー系サイズ剤を用いるサイジング方法のばあいのような
成紙のサイズ効果の立上りが遅いという現象はなく、ま
たアルケニル無水コハク酸を用いるサイジング方法のよ
うに抄紙直前の乳化操作を必要としないため、作業性に
すぐれ、工業的価値が高い方法である。

特許出願人　　荒川化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　一般式（ I ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、Ｒ＾１は炭素数８〜３０のアルキル基もしくは
   アルケニル基または一般式（IIａ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（IIａ） （式中、Ｒ＾３は炭素数８〜３０のアルキル基またはア
   ルケニル基を示し、およびＸは酸素原子または−ＮＨ−
   を示す）で表わされる基、一般式（IIｂ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（IIｂ） （式中、Ｒ＾３およびＸは前記と同じ）で表わされる基
   もしくは一般式（IIｃ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（IIｃ） （式中、Ｒ＾３は前記と同じ）で表わされる基を示し、
   およびＲ＾２は水素原子または炭素数１〜３０のアルキ
   ル基またはアルケニル基を示す）で表わされるα−ヒド
   ロキシカルボン酸またはその塩を有効成分とする紙用サ
   イズ剤。 ２　一般式（ I ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、Ｒ＾１は炭素数８〜３０のアルキル基もしくは
   アルケニル基または一般式（IIａ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（IIａ） （式中、Ｒ＾３は炭素数８〜３０のアルキル基またはア
   ルケニル基を示し、およびＸは酸素原子または−ＮＨ−
   を示す）で表わされる基、一般式（IIｂ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（IIｂ） （式中、Ｒ＾３およびＸは上記と同じ）で表わされる基
   もしくは一般式（IIｃ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（IIｃ） （式中、Ｒ＾３は上記と同じ）で表わされる基を示し、
   およびＲ＾２は水素原子または炭素数１〜３０のアルキ
   ル基またはアルケニル基を示す）で表わされるα−ヒド
   ロキシカルボン酸またはその塩を有効成分とする紙用サ
   イズ剤を用いることを特徴とする紙サイジング方法。