JPH0154478B2 - - Google Patents
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Description
本発明は中性及びアルカリ性のいずれにおいて
も有効に使用し得る置換コハク酸無水物をベース
にした新規にして有用な反応性サイジング剤に関
する。
さらに詳しくは、本発明は水及びインクの吸収
が少なく、酸やアルカリ水溶液に対する抵抗性の
大きい紙が製造でき、また通常の紙製造に用いら
れるPH条件の全域に亘つて使用でき、紙に添加さ
れる種々の充填剤、顔料その他の化学品と十分に
混和することも可能なサイジング剤に関するもの
である。
現在、最も一般的に使用されているロジン系サ
イジング剤に代表されるアニオン型のサイジング
剤は硫酸バンドによつて酸性側でパルプに定着さ
せるため、印刷効果、紙の強度など、種々の欠点
を有することから中性領域で製紙できるサイジン
グ剤の開発が望まれており、それに該当するもの
が種々開発されているが今だ充分に満足できるも
のは見あたらない。この中性領域で製紙可能なサ
イジング剤の中に「反応性サイジング剤」があ
り、たとえばアルキルケテンダイマーをベースに
したもの、或いはアルケニルコハク酸無水物をベ
ースにしたものが用いられているがいずれも若干
の欠点を有している。即ち、アルキルケテンダイ
マーは合成に高度の技術を要しそのためサイジン
グ剤としては高価であり、水に乳化後、化学的に
は優れた安定性を有するが、その反面セルロース
繊維との反応速度が非常に遅い。一方、アルケニ
ルコハク酸無水物をベースにしたサイジング剤
は、アルキルケテンダイマーとは逆にセルロース
繊維との反応速度が速い反面、水に乳化後の化学
的安定性が悪い(一般に無水コハク酸の半減期は
30分程度といわれている)。また、油状の材料で
もあり、使用の際乳化するのに厳しい条件が課さ
れ乳化後直ちに使用しなければならないので製紙
機に高価な乳化装置を必要とする。
一方公開特許公報昭54−38902にあるnオクチ
ルオレートの無水マレイン化物に代表されるアル
キルオレエートの無水マレイン化物は、乳化がア
ルケニルコハク酸無水物に比べて容易に行なえ、
乳化液の化学的安定性も比較的良好であり、セル
ロース繊維との反応速度もいちおう満足できるも
のであり、注目に値する化合物である。しかし、
乳化のしやすさ、原料価格、サイズ度等にやや問
題を有する。即ち、この種のサイジング剤が現存
のロジン系サイジング剤を凌駕するには、サイズ
度が著しく優れていることの外、乳化の難易、価
格も大きな要因と考えられる。
本発明の目的は、アルキルケテンダイマー及び
アルケニルコハク酸無水物における前述の欠点を
もたず、また公開特許公報昭54−38902にあるア
ルキルオレエート無水マレイン化物が有する各種
の物性(サイズ度、乳化の難易度)を凌駕するサ
イジング剤を提供することである。即ち、化学的
に長時間安定な乳化物を容易に製造でき、通常の
乳化装置しか必要とせず、特殊な装置や熟練工を
最低限しか要せず、入手が容易で廉価な原料を用
いることができ、通常のサイジング剤と十分な相
溶性をもつ反応生成物を提供することである。
本発明の製紙用サイジング剤は無水マレイン酸
と下記の一般式に相当する不飽和カルボン酸ジエ
ステルとを重合体の生成を最小限度に抑制しつつ
反応させ得られた反応生成物の少なくとも一種を
水性乳化液にするものである一般式:
(式中R1は、式−(A−O)oA−、(但しAは、
HO−A−OHなる化合物がエチレングリコール、
プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペ
ンチルグリコール、ビスフエノールAの何れかで
ある基から選択され、nは0〜2の数であるが
HO−A−OHなる化合物がブタンジオール、ネ
オペンチルグリコール又はビスフエノールAであ
るときはn=0)で表される2価の基、R2,R3
の一方は炭素数10〜22個の不飽和カルボン酸残基
で他方は炭素数10〜22個の不飽和又は飽和カルボ
ン酸残基)。
本発明の不飽和カルボン酸ジエステルを構成す
る炭素数10〜22個の不飽和カルボン酸を含む脂肪
酸(R2およびR3)としては、牛脂、魚油桐油、
オリーブ油、ヒマシ油、トール油、綿実油(これ
らは10〜22個の飽和カルボン酸をも含む)などの
脂肪酸があるが、望ましくはオレイン酸あるいは
リノール酸を多く含むものがよい。上記HO−A
−OHなる化合物としては、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ジプロピレングリ
コール、トリプロピレングリコール、ブタンジオ
ール、ネオペンチルグリコール、ビスフエノール
Aなどがあるが、グリコール中にエーテル結合や
エステル結合を含むと、それだけジエステルの疎
水性が減少し、それに伴つてサイズ度も低下する
ので好ましくはエチレングリコール、プロピレン
グリコール、ブタンジオールネオペンチルグリコ
ールがよい。
本発明において、エステルと無水マレイン酸の
反応は従来公知の任意の方法で行なえるが、本発
明の一実施態様によれば無水マレイン酸及び前述
の構造のジエステルとを大気圧下においてハイド
ロキノンを触媒として180〜220℃において反応さ
せる。無水マレイン酸/ジエステルの反応割合
(モル比)は0.5〜6.0程度であり、ジエステルの
構造及び脂肪酸の不飽和度などによつて最適値は
異なるが例えばヨウ素価100程度の不飽和脂肪酸
のエチレングリコールエステルでは3.0〜4.0の
時、良好なサイズ度を得ることができる。未反応
の無水マレイン酸については少量であればサイズ
度に与える影響が少ないのでそのままサイジング
剤として使用してもよいが望ましくは除去する。
除去方法としては蒸留により除去する方法及び反
応させて付加物をつくり易い第二の反応原料と反
応させてこの付加物を乳化液に混入する方法等が
ある。ここで第二の反応原料としては共役二重結
合を有し、その無水マレイン酸付加物がサイズ度
に負の影響を与えないものが望ましい。
本発明のサイジング剤はカチオン化剤と併用す
るのが好ましく、カチオン剤としてはカチオン化
デンプン、カチオン化セルロース等高分子系カチ
オン活性剤が有効である。
本発明による新規反応性サイジング剤はアルケ
ニルコハク酸無水物に比べ特殊な乳化条件を必要
とせず、その乳化液の化学的安定性はその構造か
ら推定される寿命よりはるかに長時間であり、ア
ルキルケテンダイマーにみられるセルロース繊維
に対する反応性の遅いことに起因する欠点も有し
ない。従つて現在一般に使用されているアニオン
型のサイジング剤から新規サイジング剤への切り
替えが著しく簡単に行なえる。
また、新規サイジング剤を用いて製造した紙
は、アニオン型のサイジング剤を用いて製造した
ものに比べてサイズ度が著しく高く、酸性及びア
ルカリ性水溶液に対してもすぐれた抵抗性を示
し、水質、水温等の製紙条件の影響も少ないなど
の利点を有する。
更に、nオクチルオレートと無水マレイン酸と
の反応生成物に比べて乳化が容易で、サイズ度も
同等以上で、価格と供給の不安定な石油系原料の
使用を最小限に押え、主に天然動植物原料を使用
することができるので廉価で製造できる。
以下に実施例および比較例を掲げて本発明を具
体的に説明する。
実施例 1
微水添魚油脂肪酸(ヨウ素価98)のエチレング
リコールジエステル1モルに対して無水マレイン
酸4モルを0.1重量%のハイドロキノン触媒の下、
大気圧、温度200〜220℃において6時間反応させ
た後、未反応の無水マレイン酸を減圧蒸留して除
去した(200℃10mmHg)。得られた生成物は暗色
であり、かなりの量の重合物を含んでいる。この
生成物はそのままサイジング剤として使用した。
実施例 2
実施例1においてエチレングリコールジエステ
ルの代わりにジプロピレングリコールジエステル
を用い、実施例1と同様にして無水マレイン化物
を合成した。
実施例 3
実施例1においてエチレングリコールジエステ
ルの代わりにネオペンチルグリコールジエステル
を用い、実施例1と同様にして無水マレイン化物
を合成した。
実施例 4
実施例1においてエチレングリコールジエステ
ルの代わりに1,4ブタンジオールジエステルを
用い、実施例1と同様にして無水マレイン化物を
合成した。
実施例 5
実施例1においてエチレングリコールジエステ
ルの代わりにビスフエノールAジエステルを用
い、実施例1と同様にして無水マレイン化物を合
成した。
実施例 6
実施例1においてエチレングリコールジエステ
ルの代わりにトリプロピレングリコールジエステ
ルを用い、実施例1と同様にして無水マレイン化
物を合成した。
実施例 7
実施例1において微水添魚油脂肪酸のエチレン
グリコールジエステルの代わりにエチレングリコ
ールジオレイン酸エステルを用い、実施例1と同
様にして無水マレイン化物を合成した。
比較例 1
1モルのメチルオレート及び2モルの無水マレ
イン酸に触媒として0.2重量%のハイドロキノン
を加え、大気圧下、温度200〜220℃で9時間反応
後、実施例1の場合と同様に未反応の無水マレイ
ン酸を減圧蒸留(200℃10mmHg)して得た組成物
をそのままサイジング剤として使用した。
比較例 2
比較例1においてメチルオレートの代わりにn
オクチルオレートを用い実施例1と同様にして無
水マレイン化物を合成した。
次に実施例に示した新規サイジング剤及び比較
例のサイジング剤と市販のロジン系サイズ剤を用
いてサイズ紙を抄造し、サイズ効果を比較した。
尚、実施例及び比較例のサイジング剤は市販の
カチオン化セルロースをサイジング剤に対して25
重量%用いて10分間乳化後30分間放置した乳化液
を1%パルプ水溶液に対してそれぞれ0.2,0.5及
び1.0重量%添加し、5分間撹拌後抄造した。
またロジン系サイジング剤の場合は1%パルプ
水溶液に一定量添加後、硫酸バンドにてPH4.5に
調整し、定着後抄造した。
The present invention relates to novel and useful reactive sizing agents based on substituted succinic anhydrides that can be used effectively in both neutral and alkaline conditions. More specifically, the present invention can produce paper that absorbs less water and ink and has greater resistance to acid and alkaline aqueous solutions. The present invention relates to a sizing agent that is also fully miscible with various fillers, pigments, and other chemicals. Currently, anionic sizing agents such as rosin-based sizing agents, which are most commonly used, are fixed to the pulp on the acidic side by sulfuric acid bands, so they have various drawbacks such as printing effects and paper strength. Therefore, there has been a desire to develop a sizing agent that can be used to make paper in the neutral range, and various suitable sizing agents have been developed, but none have yet been found that are fully satisfactory. Among the sizing agents that can be used to make paper in this neutral region are "reactive sizing agents," such as those based on alkyl ketene dimers or alkenyl succinic anhydrides. also has some drawbacks. That is, alkyl ketene dimers require advanced technology to synthesize and are therefore expensive as sizing agents.Although they have excellent chemical stability after emulsification in water, on the other hand, the reaction rate with cellulose fibers is extremely slow. It's late. On the other hand, sizing agents based on alkenylsuccinic anhydride have a high reaction rate with cellulose fibers, contrary to alkyl ketene dimers, but have poor chemical stability after emulsification in water (generally, sizing agents based on succinic anhydride The period is
It is said to take about 30 minutes). Moreover, it is an oily material, and strict conditions are imposed on it to emulsify it during use, and it must be used immediately after emulsification, requiring an expensive emulsifying device in the paper making machine. On the other hand, maleic anhydrides of alkyl oleates, such as the maleic anhydride of n-octyl oleate disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 1987-38902, can be emulsified more easily than alkenylsuccinic anhydrides.
The chemical stability of the emulsion is also relatively good, and the reaction rate with cellulose fibers is also very satisfactory, making it a noteworthy compound. but,
There are some problems with ease of emulsification, raw material cost, size, etc. That is, in order for this type of sizing agent to surpass the existing rosin-based sizing agents, in addition to the extremely superior sizing degree, the difficulty of emulsification and the price are considered to be major factors. The object of the present invention is to avoid the above-mentioned drawbacks of alkyl ketene dimers and alkenyl succinic anhydrides, and to achieve various physical properties (size, emulsification, The purpose of the present invention is to provide a sizing agent that surpasses the difficulty level of In other words, it is possible to easily produce an emulsion that is chemically stable for a long time, requires only ordinary emulsification equipment, requires minimal special equipment and skilled workers, and uses easily available and inexpensive raw materials. The purpose of the present invention is to provide a reaction product that is compatible with conventional sizing agents and has sufficient compatibility with conventional sizing agents. The paper sizing agent of the present invention is made by reacting maleic anhydride with an unsaturated carboxylic acid diester corresponding to the general formula below while minimizing the formation of polymers, and converting at least one reaction product into an aqueous solution. General formula for emulsification: (In the formula, R 1 is the formula -(A-O) o A-, (However, A is
The compound HO-A-OH is ethylene glycol,
selected from the group consisting of propylene glycol, butanediol, neopentyl glycol, and bisphenol A, where n is a number from 0 to 2;
When the compound HO-A-OH is butanediol, neopentyl glycol or bisphenol A, a divalent group represented by n=0), R 2 , R 3
One is an unsaturated carboxylic acid residue having 10 to 22 carbon atoms, and the other is an unsaturated or saturated carboxylic acid residue having 10 to 22 carbon atoms). The fatty acids (R 2 and R 3 ) containing an unsaturated carboxylic acid having 10 to 22 carbon atoms constituting the unsaturated carboxylic acid diester of the present invention include beef tallow, fish oil, tung oil,
Fatty acids include olive oil, castor oil, tall oil, and cottonseed oil (which also contain 10 to 22 saturated carboxylic acids), but preferably those with a high content of oleic acid or linoleic acid. Above HO-A
-OH compounds include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, butanediol, neopentyl glycol, and bisphenol A, but there are ether bonds and ester bonds in glycol. The hydrophobicity of the diester decreases accordingly, and the degree of size also decreases accordingly, so ethylene glycol, propylene glycol, and butanediol neopentyl glycol are preferred. In the present invention, the reaction between the ester and maleic anhydride can be carried out by any conventionally known method, but according to one embodiment of the present invention, maleic anhydride and a diester having the above structure are reacted with hydroquinone under atmospheric pressure. The reaction is carried out at 180-220°C. The reaction ratio (molar ratio) of maleic anhydride/diester is about 0.5 to 6.0, and the optimum value varies depending on the structure of the diester and the degree of unsaturation of the fatty acid, but for example, ethylene glycol of an unsaturated fatty acid with an iodine value of about 100. For esters, good sizing can be obtained when the value is 3.0 to 4.0. A small amount of unreacted maleic anhydride has little effect on the sizing degree, so it may be used as it is as a sizing agent, but it is preferably removed.
Examples of the removal method include a method of removing by distillation, and a method of reacting with a second reaction raw material that easily produces an adduct by reaction and mixing this adduct into the emulsion. Here, the second reaction raw material is preferably one that has a conjugated double bond and that its maleic anhydride adduct does not have a negative effect on the sizing degree. The sizing agent of the present invention is preferably used in combination with a cationizing agent, and effective cationic agents include polymeric cationic activators such as cationized starch and cationized cellulose. The novel reactive sizing agent of the present invention does not require special emulsification conditions compared to alkenylsuccinic anhydrides, and the chemical stability of its emulsion is much longer than the lifetime estimated from its structure. It also does not have the disadvantages of slow reactivity towards cellulose fibers found in ketene dimers. Therefore, switching from the currently commonly used anionic sizing agent to the new sizing agent can be performed extremely easily. In addition, the paper produced using the new sizing agent has a significantly higher sizing degree than that produced using the anionic sizing agent, and exhibits excellent resistance to acidic and alkaline aqueous solutions. It has the advantage of being less affected by paper manufacturing conditions such as water temperature. Furthermore, compared to the reaction product of n-octyl oleate and maleic anhydride, it is easier to emulsify and has the same or higher size, minimizing the use of petroleum-based raw materials whose prices and supplies are unstable, and using mainly natural Since animal and plant materials can be used, it can be produced at low cost. The present invention will be specifically explained below with reference to Examples and Comparative Examples. Example 1 4 moles of maleic anhydride were added to 1 mole of ethylene glycol diester of slightly hydrogenated fish oil fatty acid (iodine value 98) under a hydroquinone catalyst of 0.1% by weight.
After reacting for 6 hours at atmospheric pressure and a temperature of 200 to 220°C, unreacted maleic anhydride was removed by distillation under reduced pressure (200°C, 10 mmHg). The resulting product is dark in color and contains a significant amount of polymer. This product was used directly as a sizing agent. Example 2 A maleic anhydride was synthesized in the same manner as in Example 1 except that dipropylene glycol diester was used instead of ethylene glycol diester. Example 3 A maleic anhydride was synthesized in the same manner as in Example 1 except that neopentyl glycol diester was used instead of ethylene glycol diester. Example 4 A maleic anhydride was synthesized in the same manner as in Example 1 except that 1,4-butanediol diester was used instead of ethylene glycol diester. Example 5 A maleic anhydride was synthesized in the same manner as in Example 1 except that bisphenol A diester was used instead of ethylene glycol diester. Example 6 A maleic anhydride was synthesized in the same manner as in Example 1 except that tripropylene glycol diester was used instead of ethylene glycol diester. Example 7 A maleic anhydride was synthesized in the same manner as in Example 1 except that ethylene glycol dioleate was used instead of the ethylene glycol diester of slightly hydrogenated fish oil fatty acid. Comparative Example 1 0.2% by weight of hydroquinone was added as a catalyst to 1 mol of methyl oleate and 2 mol of maleic anhydride, and after reacting for 9 hours at a temperature of 200 to 220°C under atmospheric pressure, as in Example 1, A composition obtained by vacuum distillation (200° C., 10 mmHg) of maleic anhydride in the reaction was used as it was as a sizing agent. Comparative Example 2 In Comparative Example 1, n instead of methyl oleate
A maleic anhydride was synthesized using octyl oleate in the same manner as in Example 1. Next, sized paper was made using the new sizing agent shown in the example, the sizing agent of the comparative example, and a commercially available rosin-based sizing agent, and the sizing effects were compared. The sizing agent used in the Examples and Comparative Examples was commercially available cationized cellulose with a ratio of 25% to the sizing agent.
Emulsions were emulsified for 10 minutes using % by weight, and then allowed to stand for 30 minutes. 0.2, 0.5, and 1.0% by weight of each emulsion were added to a 1% pulp aqueous solution, and after stirring for 5 minutes, papermaking was carried out. In the case of a rosin-based sizing agent, a certain amount was added to a 1% pulp aqueous solution, the pH was adjusted to 4.5 with a sulfuric acid band, and papermaking was performed after fixing.
【表】【table】
【表】
表より、本発明の新規サイジング剤は市販のロ
ジン系サイジング剤に比べてサイズ度が著しく優
れているばかりでなく、グリコールにエーテル結
合を含まない実施例1,3,4及び5においては
nオクチルオレート無水マレイン化物の比較例2
に比べてもサイズ度が優れている特にサイジング
剤の使用量の少ない場合新規サイジング剤はサイ
ズ度が余り減少しないのに対し比較例及びロジン
系サイジング剤では著しく減少するという違いの
あることが分かる。[Table] From the table, the new sizing agent of the present invention not only has a significantly superior sizing degree compared to commercially available rosin-based sizing agents, but also in Examples 1, 3, 4, and 5, in which the glycol does not contain an ether bond. Comparative Example 2 of n-octyl oleate maleic anhydride
It can be seen that there is a difference in sizing degree, especially when the amount of sizing agent used is small. The new sizing agent does not reduce the sizing degree much, whereas the comparison example and the rosin-based sizing agent significantly reduce the sizing degree. .
Claims (1)
飽和カルボン酸ジエステルとの反応によつて得ら
れた少なくとも1種以上の化合物を有効成分とす
る製紙用サイジング剤 一般式: (式中R1は、式−(A−O)oA−、(但しAは、
HO−A−OHなる化合物がエチレングリコール、
プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペ
ンチルグリコール、ビスフエノールAの何れかで
ある基から選択され、nは0〜2の数であるが
HO−A−OHなる化合物がブタンジオール、ネ
オペンチルグリコール又はビスフエノールAであ
るときはn=0)で表される2価の基、R2,R3
の一方は炭素数10〜22個の不飽和カルボン酸残基
で他方は炭素数10〜22個の不飽和又は飽和カルボ
ン酸残基)。[Claims] 1. A sizing agent for paper manufacturing containing as an active ingredient at least one compound obtained by the reaction of maleic anhydride and an unsaturated carboxylic acid diester corresponding to the following general formula: (In the formula, R 1 is the formula -(A-O) o A-, (However, A is
The compound HO-A-OH is ethylene glycol,
selected from the group consisting of propylene glycol, butanediol, neopentyl glycol, and bisphenol A, where n is a number from 0 to 2;
When the compound HO-A-OH is butanediol, neopentyl glycol or bisphenol A, a divalent group represented by n=0), R 2 , R 3
One is an unsaturated carboxylic acid residue having 10 to 22 carbon atoms, and the other is an unsaturated or saturated carboxylic acid residue having 10 to 22 carbon atoms).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1003380A JPS56112596A (en) | 1980-02-01 | 1980-02-01 | Paper making sizing agent |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1003380A JPS56112596A (en) | 1980-02-01 | 1980-02-01 | Paper making sizing agent |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56112596A JPS56112596A (en) | 1981-09-04 |
JPH0154478B2 true JPH0154478B2 (en) | 1989-11-20 |
Family
ID=11739069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1003380A Granted JPS56112596A (en) | 1980-02-01 | 1980-02-01 | Paper making sizing agent |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS56112596A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5565989A (en) * | 1978-11-10 | 1980-05-17 | Nippon Electric Co | Driving system for plasma display panel |
-
1980
- 1980-02-01 JP JP1003380A patent/JPS56112596A/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5565989A (en) * | 1978-11-10 | 1980-05-17 | Nippon Electric Co | Driving system for plasma display panel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56112596A (en) | 1981-09-04 |
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