JPH0491290A - 製紙用サイズ剤及び紙・板紙製造時の汚れ低減方法 - 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〕 本発明は製紙用サイズ剤及び紙・板紙製造時の製紙ロー
ル汚れの低減方法に関する。更に詳しくは、ケテン二量
体系サイズ剤を用いた場合に、プレス工程でのロールの
汚れの低減、生産性の向上及び紙の品質向上を図る方法
に関する。

〔従来の技術〕

従来、紙・板紙のサイジング方法としては、強化ロジン
（マレイン化ロジン）と硫酸アルミニウムを併用する酸
性抄紙が主流であった。これに対して、近年、コートブ
ローク処理、抄紙工程での白水のクローズド化及び安価
で白色度の高い炭酸カルシウムの利用の観点から中性抄
紙が徐々にではあるが、導入されてきている。

この中性抄紙で使われるサイズ剤としては、ケテン二量
体系サイズ剤、置換環状ジカルボン酸無水物系サイズ剤
等がある。この内、使用上の簡便性、少量添加で強サイ
ズ性が期待できるケテン二量体系サイズ剤が広く用いら
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のケテン二量体系サイズ剤では、サ
イズ剤を対バルブ当たり０．０６重量％以上添加した時
、プレス工程の各ロールに汚れが発生することがある。

この汚れの主成分は填料と微細轍維であるが、サイズ剤
自体がそれらのバインダーの役目を果している。更に、
サイズ剤そのものがロールに付着する現象が生じている
。このため、ケテン二量体系サイズ剤にも汚れ付着防止
のための種々の工夫が施されたり、またロール材質にも
表面エネルギーを小さくするための工夫がなされたりし
たが、汚れ低減には効果は十分でなかった。

汚れが発生すると、生産性が著しく低下したり、製品に
その汚れが転移したり、表面平滑性が損なわれたりする
。

上記のように、従来のケテン二量体系サイズ剤では、汚
れ低減効果が十分でなかったので、本発明は、汚れ低減
の十分な効果を有するケテン二量体系サイズ剤と該サイ
ズ剤を用いた汚れ低減方法とを提供することを目的にし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の様な状況を鑑み、本発明者らは、製紙プレス工程
で汚れを誘発しないケテン二量体系サイズ剤を鋭意検討
した結果、カチオン性保護コロイド剤を用いたケテン二
量体系サイズ剤のゼータ（以下こと略す）−電位が特定
の範囲内であれば、ロールへの付着汚れ量が著しく少な
くなるという事実を見い比し、本発明に至った。

即ち、本発明は、カチオン性保護コロイド剤を用い、ζ
−電位が＋１０〜＋３０ｍＶであることを特徴とする製
紙用ケテン二量体系サイズ剤及び該サイズ剤を用いて紙
・板紙製造時のロール汚れを低減する方法を提供するも
のである。

ここでいう、ζ−電位とは、常法の電気泳動法により求
まる物理化学上の値である。ζ−電位の測定は、ｐＨが
８で、イオン強度Ｉが５．３２Ｘ１０−３（ＣａＣ１ｚ
、　ＭｇＣｌ２及びＮａＯＨで調製したＣａａ度が５６
．９ｐｐｍで、Ｍｇ濃度が８．６ｐｐｍの電解質溶液）
の分散媒を用い、ケテン二量体系サイズ剤の濃度を５０
ｐｐｍに調整した後、印加電圧が４０Ｖの下で、サイズ
剤粒子を電気的に泳動させる方法を用いた。

本発明に於ては、ケテン二量体系サイズ剤のζ−電位が
＋１０〜＋３０ｍＶの範囲内にある事が重要であり、ζ
−電位が＋１０ｍＶ未満であれば、ケテン二量体系サイ
ズ剤同志のホモ凝集が起こり、その結果抄紙工程中でケ
テン二量体系サイズ剤の凝集物が発生するので、その凝
集物自体が、汚れを誘発するという現象を生じることに
なる。

一方、ζ−電位が＋３０ｍＶ以上であれば、特に、タル
クの様なアニオン性填料及びアニオン性の微細繊維等と
サイズ剤自体との相互作用性が大きくなり、汚れ複合体
を形成しやすくなる。

本発明に係るケテンニ量体を得るには、例えば原料であ
る脂肪酸混合物を三塩化リンと反応させることにより、
得られる脂肪酸塩化物の脱塩酸反応を３級アミン触媒の
存在下で行う公知の方法を適用すればよい。原料となる
脂肪酸としては、炭素数が８以上のものが挙げられる。

一方、ケテンニ量体を安定に分散させるための保護コロ
イド剤としては、カチオン澱粉、カチオン性ビニルモノ
マーの共重合物もしくは重合物、ポリアルキレンポリア
ミドのエピハロヒドリン変性物（特開昭４８−４８７０
２号公報）、ポリエチレンイミン、カチオン性ポリウレ
タン樹脂（特開昭５５−１３２７９９号公報）等の化合
物を挙げることができる。尚、これらのカチオン性保護
コロイド剤は単独で単一系として用いても良いし、また
二種類以上の混合系として用いることも可能である。

保護コロイド剤の製造法の一例を挙げると、カチオン澱
粉の場合、原料澱粉として、コーン澱粉、馬鈴薯澱粉、
タピオカ澱粉、小麦澱粉及びそれらの澱粉を含有する種
子粉末又は根茎粉末等を使用し、アルカリ金属又はアル
カリ土類金属の水酸化物等のアルカリ物質存在下で、２
−ジエチルアミノエチルクロライド、３−ジエチルアミ
ノ−１，２−エポキシプロパン、３−ジブチルアミノ−
１，２−エポキシプロパン、２−クロロエチルトリメチ
ルアンモニウムクロライド、グリシジルトリメチルアン
モニウムクロライド等のカチオン化試薬と澱粉とを反応
させることにより得られる。また澱粉の低分子化はカチ
オン性の基を導入する反応の前後どちらでも構わない。

上記のカチオン化試薬を用いて得られる保護コロイドは
、必ずしも分子内にカチオン基を有していなくても良い
。

非天然物系のカチオン性ビニルモノマーの共重合物の場
合、溶媒として、エタノール、インプロパツール、ター
シャリ−ブタノール、メチルエチルケトン、トルエン及
び水等を用い、数種類のビニルモノマーを溶解させ、ま
たラジカル重合開始剤として、溶媒に可溶なものを選択
して、反応させれば良い。例えば、水又は含水有機溶媒
を用いた場合は過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、
２．２’−アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸
塩、４，４°−アゾビス−（４−シアノ吉草酸）塩等が
使用できる。また、有機溶媒あるいは含水有機溶媒を用
いた場合は、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、２
．２°−アゾビスイソブチロニトリル、２．２’−アゾ
ビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等が使用でき
る。

また、重合温度は、ラジカル開始剤の分解温度（通常そ
れは５０〜１００℃である）に設定されるが、硫酸第一
鉄−過酸化水素、過硫酸カリウム−亜硫酸ナトリウム等
のレドックス系開始剤を使用する場合は、より低温に設
定してもよい。

本発明に係るケテン二量体系サイズ剤を得るには、まず
上記のカチオン性保護コロイド剤を１〜３０重量％、好
ましくは２〜１０重量％水中に溶解し昇温する。昇温さ
れなカチオン性保護コロイド剤の水溶液中に溶解したケ
テンニ量体を５〜３５重量％、好ましくは１５〜３０重
量％混合分散する。この分散時の温度は１００℃以下、
好ましくは８０℃以下であることが望ましい。あまり高
温であると、ケテンニ量体は水と反応してサイズ効果を
有しない反応生成物を与える恐れがある。又本発明に係
るケテン二量体系サイズ剤の汚れ低減効果を損なわない
範囲内であれば、他の分散剤あるいは乳化剤を添加する
ことは何ら差支えない。

本発明のサイズ剤組成物の分散液中に分散されたケテン
ニ量体の粒径は、一般に５ミクロン以下が望ましい。例
えば本発明によるサイズ剤組成物は水に分散された状態
で用いられるが、水中に分散されたサイズ剤粒子の粒径
は５ミクロン以下、好ましくは１ミクロン以下であるこ
とが望ましい。粒径が５ミクロンより大きい場合には分
散液の安定性が損なわれたり、サイズ効果が低くなった
りする恐れがある。サイズ剤粒子の分散にはホモミキサ
ー、超音波乳化剤及び高圧吐出型ホモジナイザー等の使
用が可能である。

本発明のサイズ剤を歩留り良く使用するためには、定着
剤の使用が有効であり、またその定着剤としてはカチオ
ン性ポリマーが好ましい。

定着剤として使用されるカチオン性ポリマーの好ましい
例としては、カチオン化澱粉、カチオン化セルロース、
ポリアミド−エピハロヒドリン系ポリマー、ポリエチレ
ンイミン、ポリビニルピリジン及びその四級化物、ポリ
ジメチルアミノエチルメタクリレート及びその四級化物
、ポリジエチルアミノエチルメタクリレート及びその四
級化物、またこれらカチオン性モノマーとアクリルアミ
ドとの共重合物等を挙げることができる。

本発明の実施にあたって、本発明のサイズ剤組成物をバ
ルブ重量に対する固形分として、０．０１〜２重量％、
好ましくは０．０５〜１重量％添加すれば良い。これら
のサイズ剤の添加量の規準は、目的とする紙に要求され
るサイズ度に応じて添加量を加減しなければいけないこ
とは言うまでもない。

〔作用〕

ゼータ電位が＋１０〜＋３０ｍＶの範囲内にあり、且つ
カチオン性保護コロイド剤を分散剤として用いた製紙用
ケテン二量体系サイズ剤を、パルプスラリーに添加する
ことにより、プレス工程でのロールの汚れの低減、生産
性の向上及び紙の品質向上が可能となる。

〔実施例〕

以下に本発明を製造例及び実施例により詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。

尚、製造例及び実施例中の部は重量基準である。

また、第１図はロール汚れ試験機の概略図である。

（ケテン二量体系サイズ剤の調製） 表１に示すカチオン性保護コロイド剤を水に溶解し、加
温した後、この電解質溶液に表２に示すケテンニ量体を
加えて、７０℃で融解し、高圧吐出型ホモジナイザーを
用いて圧力（ゲージ圧）２００ｋｇ／ｃｕｔで乳化し、
更に冷却してケテン二量体系サイズ剤を得た。

表１　カチオン性保護コロイド剤の組成表　２　ケテン
ニ量体の脂肪酸組成 表１及び表２に基いて調製して得たケテン二量体系サイ
ズ剤を、表３に示すようにロール汚れ付着性試験に供し
た。尚、カチオン性保護コロイド剤とケテンニ量体との
組成比は、１５／８５重量％に設定した。

（ロール汚れ付着性試験） 実機ブレス工程を再現するたｔに、第１図に示す小型汚
れシミュレーター１を作製し、シミュレーションを行う
ことにより、試験ロール２への汚れの付着性を検討した
。小型汚れシミュレーター１　（ロール汚れ試験機）は
、第１図に示すように、試験ロール２と掻き取り装置３
との間に通されている木綿布（フェルト）５が、４隅の
端部に設けられた回転ローラー９により支持され、前記
ロール２と４とが外部モーター（図示しない）により回
転できるようになっており、また押し出しポンプ９によ
り送出されたバルブスラリー槽７に貯槽されているバル
ブスラリーが、木綿布５にパルプスラリーを付着させる
ために取付けられているロール６に付着し、付着に供さ
なかったパルプスラリー及び掻き取り装置３に掻き取ら
れたパルプスラリーが、スラリー受は皿８に回収される
構成になっている。

尚、第１図中、直行線をいれた矢印は、パルプスラリー
の流れ方向を示している。試験ロール２の回転速度を８
５ｍ／ｍｉｎ、試験ロール２と掻き取り装置３０ロール
４との間の圧力を５ｋｇ／ｄ１試験時間を２０時間とし
た。試験ロール２の直径は１１ｃｍ、長さは２６ｃｍで
ある。尚、試験ロール２の表面温度は３０℃と一定にし
た。試験ロール２の材質は、親水性ウレタン（尾高ゴム
製）、人工花崗岩マイクロロックＩ　（金陽社製）を用
いた。汚れ判定は単位面積及び単位時間当たりのロール
付着物の重量即ち汚れ付着量の大小により行った。パル
プスラリーの内容は、バルブ（ＬＢＫバルブとＮＢＫパ
ルプとを９０／１０の重量比で混合したバルブ、フリー
ネス（ｃｓｆ）４００ｃｃ）、軽質炭酸カルシウム（ダ
マパール１２１１奥多摩工業製）とタルク（日東粉化製
）とを混合比６０／４０ｗｔ％で混合し、バルブに対す
る配合比が３０％のもの、硫酸バンド０．６％（バルブ
に対する配合比）、カチオン化澱粉（型式番号：　３２
１０、玉子ナショナル製）０．５％（バルブに対する配
合比）、ケテン二量体系サイズ剤（表１及び表２に基い
て調製したもの）０．１５％（バルブに対する配合比）
、歩留り向上剤（パーコール５７、協和産業部）０．０
２％（バルブに対する配合比）からなる混・合物であり
、試験には、バルブ濃度が０．２％である溶液を１００
１用いた。尚、パルプスラリーの初期設定温度は、２５
℃である。

汚れ付着量の測定結果を表３に示す。

表３の結果より、ロールの材質に関わらず、本発明によ
るサイズ剤の方が比較品よりも、汚れ付着量が極端に少
ないことが判る。従って、本発明によるサイズ剤を用い
れば、ロールの汚れの低減及び生産性と品質の向上が可
能になる。

〔発明の効果コ カチオン性保護コロイド剤を分散剤として用いて、且つ
＋１０〜＋３０ｍＶのゼータ電位を有するケテン二量体
系サイズ剤を使用することにより、汚れの発生を抑える
ことができ、さらに紙・板紙製造時の生産性向上及び製
品の品質向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ロール汚れ試験機の概略図である。 １１・・・回収管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　カチオン性保護コロイド剤を用いてケテン二量体を
   分散させた分散液からなり、そのゼータ（ζ）−電位が
   ＋１０〜＋３０ｍＶであることを特徴とするケテン二量
   体系製紙用サイズ剤。 ２　請求項１記載の製紙用サイズ剤を添加したパルプス
   ラリーをロールで抄紙することを特徴とする、紙・板紙
   製造時のロール汚れを低減する方法。