JPH0233392A - 製紙用サイズ剤組成物、及び製紙用表面サイジング方法 - 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、ケテンダイマー系化合物を用いた製紙用サイ
ズ剤組成物、及び製紙用表面サイジング方法に係わり、
さらに詳しくは、熱及び機械的衝撃に対して極めて安定
である製紙用サイズ剤組成物、及び抄紙装置の汚れを軽
減し、操業性を高めることができる製紙用表面サイジン
グ方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、紙や板紙の製紙方法において、これらの紙にサイ
ズ性、防水性、耐水性等の機能゛を付与するためにサイ
ジングが行われている。このサイジング方法としては、
カルボキシル基を有するロジンサイズ剤と硫酸バンドを
用いて、ｐＨ４，５〜６．５の酸性域でサイジングする
酸性サイジングが行われてきた。これに対して、近年、
填料として安価な炭酸カルシウムの利用、炭酸カルシウ
ムを含む損紙あるいは古紙の利用、抄紙用水のクローズ
ド化、紙の永久保存付与等を目的として中性サイズ剤を
用いて、ｐＨ６，５〜９．０の中性ないし弱アルカ＼す
性成でサイジングする、いわゆる中性サイジング方法が
注目されてきている。

現在市販されている中性サイズ剤としては、ケテンダイ
マー系化合物、置換環状ジカルボン酸無水物、カチオン
性モノマーと疎水性モノマーとの共重合体、カチオン化
石油樹脂、カチオン化脂肪酸アミド等が知られているが
、これらのうちケテンダイマー系化合物がサイズ効果の
点から多用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、ケテンダイマー系化合物は、澱粉、特にカチオン
化澱粉を含む水性連続相に分散せしめられた水性分散液
として市販され、使用されている。

しかし、ケテンダイマー系化合物は、本来水と反応しや
すく、安定な水性分散液を得ることは難しい、特に熱及
び機械的衝撃が加えられると分散系が均一性を失い、ケ
テンダイマー系化合物あるいはその分解物による析出物
を生じる。さらには、サイズ性、防水性等の効果も減少
するという問題点を有する。

特に、表面サイジングに用いられる表面サイズ剤には、
この熱及び機械的衝撃に対する安定性が要求される。

すなわち、一般に、通常の紙又は板紙の製造工程におい
て表面サイジングを行う場合には、紙層形成後の紙表面
に表面サイズ剤を、サイズプレス、ゲートロールコータ
−、ビルブレードコーター或はキャレンダー等を用いて
塗工し、必要により乾燥する。この表面サイジングには
、紙にサイズ性を付与する以外に、紙に表面強度あるい
は印刷通性等を向上させる機能を付与することが含まれ
る場合がある。これらの機能を付与するために、酸化澱
粉、リン酸エステル化澱粉等の澱粉誘導体、カルボキシ
ルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等の水溶性
高分子物質が使用されるが、これらの物質は予め高温で
クツキング処理を行い糊化状態にして用いなければなら
ない。これらの水溶性高分子物質と表面サイズ剤を併用
する場合、両者の水溶液を混合して用いることになる。

この際、水溶性高分子物質はクツキング処理により高温
度に保持された状態にあり、両者の水溶液の混合によっ
て表面サイズ剤も高温下に保持される。

この時の温度は、通常４０〜６０℃の高温となる。した
がって、表面サイズ剤は室温から高温までの広い温度範
囲に耐えられる熱安定性を必要とされる。

また、機械的安定性については、上記の水溶性高分子物
質と表面サイズ剤を混合した塗工液は循環して用いられ
ることにより、塗工時に繰り返し機械的衝撃が加えられ
るため、これに耐えられる必要がある。

このように、表面サイジングに用いられる物質には、熱
及び機械的衝撃が加えられ、その安定性が乏しい場合に
はその凝集物を生じ、これが粕となってロール等の抄紙
機部品に汚れを生じさせる凍因となる。ケテンダイマー
系化合物を含む水性分散液を表面サイズ剤として用いた
場合にも、ケテンダイマー系化合物及びその分解物を含
む粕が発生し、この汚れが抄紙作業時間の経過と共に増
大して、紙の表面を傷つけたり、甚だしい場合には紙切
れを起こすこともあり、さらにひどくなると、抄紙機を
止めて洗浄しなければならなくなるなど、操業上のトラ
ブルを引き起こす、二ととなって、製紙業界では深刻な
問題となっている。

本発明の目的は、熱及び機械的安定性にきわめて優れた
ケテンダイマー系製紙用サイズ剤組成物、及び抄紙装置
の汚れを軽減し操業性を高めることのできる製紙用表面
サイジング方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、前記問題点を解決するため、鋭意検討を
重ねた結果、ケテンダイマー系化合物の融点が前記問題
点に多く係わっていることをつきとめ、本発明に至った
ものである。

本発明は、融点が４０℃以下であるケテンダイマー系化
合物を含有する水性分散液からなることを特徴とする製
紙用サイズ剤組成物、及びこの製紙用サイズ剤組成物を
用いて表面サイジングを行なうことを特徴とする製紙用
表面サイジング方法を提供するものである。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明で使用するケテンダイマー系化合物は、下記一般
式（１）で示される化合物であって、その融点が４０℃
以下のものである。

示す、この炭化水素基としては、例えば、デシルドデシ
ル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、エイ
コブシル等のアルキル基、テトラデセニル、ヘキサデセ
ニル、オクタデセニル等のアルケニル基、オクチルフェ
ニル、ノニルフェニル等のアルキル置換フェニル基、ノ
ニルシクロヘキシル等のアルキル置換シクロアルキル基
、フェニルエチル等のアラルキル基等が例示できる。こ
れらのケテンダイマー系化合物は、１種単独または２種
以上混合して用いられるが、その融点は４０℃以下でな
ければならない。

この融点を４０℃以下にするには、他の添加物を併用し
ても良く、これにはパラフィンオイル、２９１１Ｍエス
テル、トリメリット酸トリエステル、脂肪酸トリグリセ
ライド、脂肪酸アミド等が挙げられる。この際、製紙用
サイズ剤組成物は水性分散液として提供されるので、エ
マルジョンの乳化安定性、及びサイズ効果に悪影響を及
ぼさない程度の添加量にすることが好ましい。

なお、ここで融点とは、上昇融点を言い、キャピラリー
法で測定した値である。

表面サイジングに用いる表面サイズ剤には熱及び機械的
衝撃に対する安定性が要求されるが、これには一般的な
ケテンダイマー系化合物として牛脂を原料とした炭素数
１６．１日の直鎖飽和脂肪酸の混合物から製造したもの
を用いているため、これは融点が４８℃前後であり、こ
の化合物を用いた表面サイズ剤の塗工液温度がこの化合
物の融点以上の温度である時は、粕の発生は少ないが、
融点以下になると、おびただしい量の粕が発生し、抄紙
装置の汚れを生じ、操業上の問題を起こしている。

然るに、融点が４０℃以下であるケテンダイマー系化合
物を含有する本発明の製紙用サイズ剤組成物は、室温か
ら高温の塗工液温度までの広い温度範囲にわたって、熱
及び機械的安定性が優れているため、本発明の製紙用サ
イズ剤組成物を用いる製紙用表面サイジング方法は、広
い温度範囲にわたって粕等の発生も極めて少なく、抄紙
装置の汚れを軽減させることができ操業性を高めること
ができるものである。

本発明の製紙用サイズ剤組成物は、従来公知の方法によ
り製造することができる０例えば、前記一般式（１）で
示されるケテンダイマー系化合物の融点以上の温度でケ
テンダイマー系化合物と保護コロイド及び／又は分散剤
とを水性溶媒中に混合し、ホモミキサー、高圧吐出型ホ
モジナイザー超音波乳化機等の各種公知の乳化機で均一
に分散させることにより得られる。さらに保護コロイド
及び／又は分散剤は、公知のものを使用することができ
る。例えば、カチオン化澱粉等のカチオン性分散剤、ナ
フタレンスルホン酸塩−ホルムアルデヒド縮合物、リグ
ニンスルホン酸塩等のアニオン性分散剤、ソルビタンエ
ステル等のノニオン性分散剤、或いはカチオン性、アニ
オン性、両性のアクリルアミド系ポリマー等の高分子保
護コロイドを挙げることができる。これらは、１種或い
は２種以上併用して用いることができる。

かくして得られる本発明の製紙用サイズ剤組成物は、内
添サイズ剤、表面サイズ剤のいずれにも用いられるが、
ケテンダイマー系化合物の濃度が１０〜３０重量％、分
散相の粒子径が１０μ以下であることが好ましい。

次に、本発明の製紙用サイズ剤組成物を用いる製紙用表
面サイジング方法について説明する。

本発明の製紙用サイズ剤組成物は、従来公知の方法によ
って用いることができる。すなわち、紙又は板紙の製造
工程において、紙層形成後に塗工又は含浸させることに
よっても用いられる。具体的には、サイズプレス、ゲー
トロールコータ−ビルブレード、キャレンダー等で塗布
する表面塗工液に、本発明の製紙用サイズ剤組成物を、
紙表面にＱ、００５〜０．５ｇ／ｍ　（乾燥重量）、好
ましくは０．０１〜０．２ｇ／ｒｄ塗布されるように添
加すればよい。

この際、本発明の製紙用サイズ剤組成物は、単独でも、
あるいは前記の水溶性高分子物質、染料等の表面加工剤
と同一塗工液中で混合して使用することができる。

本発明において、表面サイジング方法を施す原紙につい
ては、特に限定されない。通常のパルプ原料を用いた紙
、すなわち、クラフトパルプ、サルファイドパルプ等の
晒或いは未晒化学パルプ、砕木バルブ、機械バルブ、サ
ーモメカニカルバルブ等の晒或いは未晒高収率バルブ、
新聞古紙、雑誌古紙、段ボール古紙、脱墨古紙等の古紙
バルブを用いた紙のいずれも使用することができる。さ
らに、この原紙において、填料、染料、内添サイズ剤、
乾燥紙力向上剤、湿潤紙方向上剤、歩留り向上剤などの
内添薬品の有無は関係しない。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例をあげて具体的に説明するが、本
発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない、な
お、以下実施例、比較例において％とあるのは、特に断
りのない限り固形分重量％を意味し、又、部とあるのは
重量部を意味する。

実施例１ 融点が３４℃であるケテンダイマー系化合物（ミリスチ
ン酸５０％、パルミチン酸１８％、およステアリン＃３
２％の混合物を原料としたもの）１００部、予め９０℃
で１時間糊化された５％のカチオン化澱粉水溶液（３級
アンモニウム塩で窒素原子０．２％含有したカチオン化
ポテト澱粉）５００部、及びナフタレンスルホン酸ナト
リウム−ホルムアルデヒド縮合物の４０％水溶液４部を
７０℃に加熱し、ホモミキサーにて予備分散させた後、
同温度に保ちながら高圧吐出型ホモジナイザーに２５０
Ｋｇ　／−の剪断圧力で２回通して均一に分散させた。

これにイオン交換水を適宜加えて冷却した後、３２５メ
ツシユの金網にて濾過して、水性分散液である製紙用サ
イズ剤組成物Ｅ−１を得た。この製紙用サイズ剤組成物
Ｅ−１は、不揮発分２０．２％、２５℃、毎分６０回転
で測定したプルツク・フィールド粘度（以下、粘度とい
う）　１４．６センチボイズ（以下、ｃｐｓという）　
、ｐＨ３，５であった。

実施例２〜７ ケテンダイマー系化合物の種類を表１に示すように変え
、保護コロイド及び／又は分散剤の種類、配合比率を表
２に示すように変えて、実施例１と同様の操作を行うこ
とにより、製紙用サイズ剤組成物Ｅ−２〜Ｅ−７を得た
。

なお、表１に使用したケテンダイマー系化合物の融点及
び原料脂肪酸組成を、表２に保護コロイド及び／又は分
散剤の種類、配合比率、及び得られた製紙用サイズ剤組
成物の物性を示す。

比較例１〜４ 実施例２〜７と同様にして、製紙用サイズ剤組成物ＲＥ
−１〜ＲＥ−４を得た。得られた製紙用サイズ剤組成物
ＲＥ−１〜ＲＩ！−４の配合比率及び物性を表２に示す
。

（この頁以下余白） 表１　（ケテンダイマー系化合物のｍ 戯 偉譚用すイズ剤阻成物の配合及び摺り 表２中、ケテンダイマー系化合物は表１に記載した原料
脂肪酸組成からなり、これらはケテンダイマー系化合物
純分８０〜９０％のもの、カチオン化澱粉は３級アンモ
ニウム塩で窒素原子０．２％含有したカチオン化ポテト
澱粉で、所定の濃度で９０℃、１時間糊化したもの、ポ
リマーはアクリル酸、ジメチルアミノエチルメタクリレ
ート、アクリルアミドを５　　：１：９４のモル比で重
合させたもので２０ｆｆｉ１％水溶液の粘度が２４０ｃ
ｐｓであるもの（但し、実施例４と比較例３については
、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸
、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、アクリルア
ミドを８：２：９０のモル比で重合させたもので２０重
量％水溶液の粘度が１９０ｃｐ３であるもの）、アニオ
ン性分散剤はナフタレンスルホン酸ナトリウム−ホルム
アルデヒド縮合物（但し、実施例５と比較例４について
はりゲニンスルホン酸ナトリウム）を使用した。

次に、上記で得た製紙用サイズ剤組成物を用いて、熱・
機械的安定性試験、及び表面サイジングによるサイズ効
果試験を行った。

■　熱・機械的安定性試験 上記で得た製紙用サイズ剤組成物の５０ｇをマーロン法
安定度試験において、２０Ｋｇ／ｃｄの荷重下、回転速
度１１０００ｒｐで１０分間攪拌し、この時生じた、１
００メツシユ金網不通過の固形分重量を測定した。

なお、試験開始温度は、室温を想定した２５℃と、表面
サイジングにおいて汚れが問題となる温度である４０℃
で行った。この重量が多い程、粕発生が多いこととなり
、熱・機械的安定性が不良である事を示す。

■　サイズ効果試験 上記で得た製紙用サイズ剤組成物と酸化澱粉の混合液を
、中性で抄紙された弱サイズ紙にラボラトリ−・サイズ
プレス機（熊谷理機工業社製）にて塗工し、サイズ効果
を調べた。

なお、試験条件は、次の通りである。

（原紙） バルブ　：晒クラフトパルプ　Ｌ材／Ｎ材＝８／２内添
薬品：重質炭酸カルシウム　原紙灰分１６．７％（ニス
カロン１５００、三共精粉社製）バーコンｗ　　　　　
　　　　　　ｏ、ｏｓ％（デイック・バーキュレス社製 ケテンダイマー系内添サイズ剤） カチオン化澱粉　　　　　　　０．７５％（ケートＦ、
玉子ナショナル社製） 抄紙ｐＨ：　ｐＨ８，０ 秤量　　：６０ｇ／ｎ？ （塗工量） 製紙用サイズ剤組成物：固形　０．０３８　／ｍｌ’酸
化澱粉　　　　　　：固形　１．ＯＯｇ　／ｍ”（玉子
エースＡ、玉子コーンスターチ社製）（サイズプレス機
運転条件） プレス速度：　１００　ｔａ　７分 ニップ圧　：　２０Ｋｇ／値 塗工液温度：４０℃ （乾燥条件） ドラムドライヤー　８０℃　５０秒間 （サイズ効果） ＪＩＳ　Ｐ−８１２２に準じたステキヒトサイズ度上記
■、 ■の試験結果をまとめて表３ １駈用サイズ剤組成物の熱・機械的安定性、サイズ支屏
延試シ務諜 に示す。

以上の結果から、上記実施例による製紙用サイズ剤組成
物は、広い温度範囲にわたって熱・機械的安定性に極め
て優れ、かつ、これら実施例の製紙用サイズ剤組成物を
用いて表面サイジングを行った後の紙のサイズ効果も良
好であることが明らかである。

（発明の効果） 本発明によれば、融点が４０℃以下のケテンダイマー系
化合物を含有する製紙用サイズ剤組成物及びこれを用い
た表面サイジング方法を提供することができるため、広
い温度範囲にわたって熱及び機械的安定性に極めて優れ
たケテンダイマー系製紙用サイズ剤組成物を提供でき、
さらに抄紙装置の汚れを軽減し、操業性を高めることが
できる表面サイジング方法を提供することができる。

昭和６３年０７月２０日 特許出願人　デイック・ハーキュレス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）融点が４０℃以下であるケテンダイマー系化合物
   を含有する水性分散液からなることを特徴とする製紙用
   サイズ剤組成物。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の製紙用サイズ剤組成
   物を用いて紙の表面サイジングを行なうことを特徴とす
   る製紙用表面サイジング方法。