JPH0610295A - 紙に湿潤強度を賦与するための方法 - Google Patents

紙に湿潤強度を賦与するための方法

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JPH0610295A JP5098423A JP9842393A JPH0610295A JP H0610295 A JPH0610295 A JP H0610295A JP 5098423 A JP5098423 A JP 5098423A JP 9842393 A JP9842393 A JP 9842393A JP H0610295 A JPH0610295 A JP H0610295A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 紙若しくは紙状物質または紙若しくは紙状物
質を製造するために使用されるパルプを水分散性ポリイ
ソシアネートによって処理することを特徴とする、紙若
しくは紙状物質に乾燥及び湿潤強度を賦与するための方
法。 【効果】 本発明は、水分散性ポリイソシアネートを基
にしたハロゲンを含まない湿潤強度剤を使用する紙及び
紙状物質に湿潤強度を賦与するための新しい方法を提供
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】紙の湿潤強度を改善するためにポリアミド
アミン及び/またはポリアミンとエピクロロヒドリンと
の反応生成物を使用することは長い間知られてきた。
【0002】しかしながら、これらの既知の湿潤強度剤
は、ある量の有機的に結合された塩素を含む。
【0003】有機塩素含量は、部分的にはクロロヒドリ
ン基から、そして部分的には合成の間にエピクロロヒド
リンから生成される低分子の二次的成分から生じる塩素
から作られる。
【0004】湿潤強度剤としての応用のためには、重縮
合生成物の水性溶液がパルプスラリーに添加され、そし
てこのスラリーから脱水によって紙のシートが形成され
る。これによってある割合の有機ハロゲン化合物が紙製
造から流出物中に移り、そこでそれはいわゆるAOX値
(DIN 38 409、パート14)として測定され
得る。
【0005】紙、厚紙等の引張強度(乾燥及び湿潤)は
塩基性ポリウレタンの添加によって改善することができ
ることが知られている(ドイツ特許出願第A−3 10
2038号参照)。
【0006】異なる反応性のNCO基を有するポリイソ
シアネートから(例えばTDIから)誘導されたプレポ
リマーを触媒の存在下で溶液から乾いた紙に付与する、
紙に湿潤強度を賦与するための方法もまた知られている
(例えば米国特許明細書第3,702,781号参
照)。
【0007】イソシアネート基がブロックされているイ
ソシアネートプレポリマーの水性分散液もまた、紙の乾
燥及び湿潤強度を増すための紙の含浸のために提案され
た(ヨーロッパ特許出願第A−17 598参照)。
【0008】湿潤及び乾燥強度を賦与する目的のため
の、紙の中で硬化することができる、ポリアルコール、
イソシアネート及びポリアミンの混合物による紙の含浸
もまた述べられた(ドイツ特許出願第A−2 264
699号参照)。
【0009】(メタ)アクリルアミド等のコポリマーの
ホフマン分解によって得ることができる、イソシアネー
ト及び第一アミン基を含むカチオン性ポリマーもまた、
原料中で使用されると、熱処理の後では、紙を強化する
ために適切である(日本特許明細書57 149参
照)。
【0010】かくして、一方では、当該技術の現状は、
基体中でポリウレタンに変換され得るキャップされたイ
ソシアネートまたはその他の反応性混合物による紙の処
理であり、他方では、メラミン/ホルムアルデヒド若し
くは尿素/ホルムアルデヒド縮合生成物、またはポリア
ミドアミン/エピクロロヒドリン樹脂がこの目的のため
に使用される(ウルマンの化学技術の百科事典、Wei
nheim、第17巻、19794、585頁)。
【0011】従来は、合成された湿潤強度剤は、しばし
ば、四級化されたポリアミド、ポリイミド等である。こ
れらの製品のカチオン性構造が、セルロース繊維による
それらの吸収の原因であると考えられる(R.Pelz
erら、紙製造のための週刊誌、11/12(198
9)499頁)。
【0012】しかしながら、紙に湿潤及び乾燥強度を賦
与するための、当該技術の現状から知られているこれら
の方法は、すべての要件において、特に用いられる製品
の有機ハロゲン含量(OX含量)及び紙工場からの流出
物の発生するAOX(吸収された有機ハロゲン)汚染に
関して満足であるということではない。
【0013】それ故、広いpH範囲にわたって原料及び
表面処理においてポリアミドアミン/エピクロロヒドリ
ン樹脂を基にした従来の湿潤強度剤と同じ湿潤強度効果
を有しそしてまた乾燥強度を増す、水分散性ポリイソシ
アネートを基にしたハロゲンを含まない湿潤強度剤を使
用する紙及び紙状物質に湿潤強度を賦与するための新し
い方法を提供する問題が存在していた。
【0014】水分散性ポリイソシアネートが紙のための
乾燥及び湿潤強度剤として極めて適切であることがここ
に驚くべきことに見い出された。それらは、シート形成
に先立って(原料適用)、即ち繊維原料懸濁液への添加
剤として、または紙表面に、即ち紙の形成されたシート
に適用されることによって、添加されて良い。
【0015】かくして、本発明は、紙若しくは紙状物質
または紙若しくは紙状物質の製造のために使用されるパ
ルプを水分散性ポリイソシアネートによって処理するこ
とを特徴とする、乾燥及び湿潤強度を有する紙及び紙状
物質の製造のための方法に関する。
【0016】非自動分散性ポリイソシアネートと外部の
イオン性またはノニオン性乳化剤との混合物もまた、水
分散性ポリイソシアネートとして使用することができ
る。
【0017】しかしながら、本発明による方法の好まし
い実施態様は、自動分散性ポリイソシアネート、例え
ば、(I)ポリイソシアネートと、ポリエーテルによっ
て改質されそして脂環式的に及び/若しくは脂肪族的に
結合されたイソシアネート基を含むポリイソシアネート
との水分散性ノニオン性ポリイソシアネート混合物、
(II)ポリイソシアネートと、カルボキシレート基に
よって改質されそして脂環式的に及び/若しくは脂肪族
的に結合されたイソシアネート基を含むポリイソシアネ
ートとのポリイソシアネート混合物、または(III)
芳香族的に結合されたイソシアネート基を含む水分散性
ノニオン性ポリイソシアネート、若しくはこのようなポ
リイソシアネートの混合物を使用する。
【0018】a)1.8〜4.2の平均NCO官能性、 b)ポリイソシアネート混合物(I)を基にして12.
0〜21.5重量%の脂肪族的に及び/または脂環式的
に結合されたイソシアネート基の含量(NCOとして計
算して、分子量=42)、並びに c)ポリイソシアネート混合物(I)を基にして2〜2
0重量%の、ポリエーテル連鎖内に位置付けられたエチ
レンオキシド単位の含量(C24Oとして計算して、分
子量=44)(ここでポリエーテル連鎖は5〜70のエ
チレンオキシド単位の統計的平均を有する)を有する水
分散性ポリイソシアネート混合物(I)を使用すること
が好ましい。水分散性ポリイソシアネート混合物(I)
は、専ら脂肪族的に及び/または脂環式的に結合された
イソシアネート基を含む少なくとも一種のポリイソシア
ネートから成る、2.1〜4.4、好ましくは2.3〜
4.3の(平均)NCO官能性を有するポリイソシアネ
ート成分A)を、5.0〜70のエチレンオキシド単位
の統計的平均を有する一価または多価ポリアルキレンオ
キシドポリエーテルアルコールB)と、少なくとも2:
1の、一般的には4:1〜約1000:1のNCO/O
H当量比を維持しながら反応させることによって(ここ
で更にまた前記出発成分のタイプ及び割合は、生成する
反応生成物がa)〜c)の下で上で述べた条件を満足す
るように選ばれる)それ自体は既知のやり方で製造する
ことができる。
【0019】ポリイソシアネート成分A)は、単純な脂
肪族及び/または脂環式ジイソシアネートを改質するこ
とによって製造することができる、例えばドイツ特許出
願第A−1 670 666号、ドイツ特許出願第A−
3 700 209号及びドイツ特許出願A−3 90
0 053中にまたはヨーロッパ特許出願第A−339
396号及びヨーロッパ特許出願第A−339 39
6号中に述べられたもののような、ウレトジオン及び/
またはイソシアヌレート、ウレタン及び/またはアロフ
ァネート、ビウレットまたはオキサジアジン構造を有し
て良い。
【0020】原則として、このようなポリイソシアネー
ト成分A)の製造のために適切なジイソシアネートは、
それらの分子量が140〜400の範囲でありそして脂
肪族的に及び/または脂環式的に結合されたイソシアネ
ート基を含むジイソシアネート、例えば1,4−ジイソ
シアナトブタン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、
1,5−ジイソシアナト−2,2−ジメチルペンタン、
2,2,4−若しくは2,4,4−トリメチル−1,6
−ジイソシアナトヘキサン、1,10−ジイソシアナト
デカン、1,3−及び1,4−ジイソシアナトシクロヘ
キサン、1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−
5−イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジ
イソシアネート)並びに4,4’−ジイソシアナトジシ
クロヘキシルメタンまたはこのようなジイソシアネート
の任意の所望の混合物である。一般に、芳香族イソシア
ネート例えばトルイレンジイソシアネート及び4,4’
−ジイソシアナト−ジフェニルメタンを使用することも
また可能であろう。しかしながら、後者は耐光堅牢度を
欠きそして水に対して過度に反応性であるので、脂肪族
イソシアネートが好ましい。しかし、脂肪族及び芳香族
ジイソシアネートの混合されたトリマーはある程度の興
味を有する。
【0021】水分散性ポリイソシアネート混合物の製造
のために使用される出発成分A)は、好ましくは、トリ
マーの1,6−ジイソシアナトヘキサン及び/またはダ
イマーの1,6−ジイソシアナトヘキサン、及び/また
はウレトジオン及び/またはビウレット基から本質的に
成るイソシアヌレート基を有する、成分A)を基にして
19〜24重量%のNCO含量を有するポリイソシアネ
ート混合物である。ウレトジオン基を実質的に含まずそ
してイソシアヌレートまたはビウレット基を有する、前
記NCO含量を有する対応するポリイソシアネート、例
えば1,6−ジイソシアナトヘキサンのそれ自体は既知
の触媒的なトリマー化によって得られそして好ましくは
2.2〜4.2の(平均)NCO官能性を有するポリイ
ソシアネートが、成分A)として特に好ましく使用され
る。トリマーの代わりに、ビウレット(水との特定の反
応によって既知のやり方で得られる)またはオリゴウレ
タン例えばジイソシアネートをトリメチロールプロパ
ン、ペンタエリトリトールまたはソルビトールと反応さ
せることによって生成されたものを使用することもまた
可能である。
【0022】成分B)は、1分子あたり5〜70、好ま
しくは6〜60のエチレンオキシド単位の統計的平均を
有する一価または多価ポリアルキレンオキシドポリエー
テルアルコール、例えば適切な出発分子のアルコキシル
化によってそれ自体は既知のやり方で得ることができる
ものから成る。
【0023】分子量が32〜150の範囲にある任意の
所望の一価または多価アルコール、例えばヨーロッパ特
許出願第A−206 059に従ってまた使用されたも
のを、ポリエーテルアルコールB)の製造のための出発
分子として使用することができる。1〜4の炭素原子を
有する1官能の脂肪族アルコールが、好ましくは出発分
子として使用される。メタノールを使用することが特に
好ましい。
【0024】アルコキシル化反応のために適切なアルキ
レンオキシドは殊にエチレンオキシド及びプロピレンオ
キシドであり、これらは任意の所望の順序でまたは混合
物としてアルコキシル化において使用することができ
る。
【0025】ポリアルキレンオキシドポリエーテルアル
コールB)は、少なくとも5、一般には5〜70、好ま
しくは6〜60そして特に好ましくは7〜20のエチレ
ンオキシド単位を有し、そしてアルキレンオキシドの少
なくとも60モル%、好ましくは少なくとも70モル%
がエチレンオキシド単位から成る少なくとも一つのポリ
エーテル連鎖を各々の場合において含む純粋なポリエチ
レンオキシドポリエーテルまたは混合されたポリアルキ
レンオキシドポリエーテルのどちらかである。水分散性
ポリイソシアネート混合物(I)の製造のための好まし
いポリエーテルアルコールB)は、1〜4の炭素原子を
有する脂肪族アルコールから出発したそして6〜60の
統計的平均のエチレンオキシド単位を含む1官能のポリ
アルキレンオキシドポリエーテルである。特に好ましい
ポリエーテルアルコールB)は、7〜20の統計的平均
のエチレンオキシド単位を有する純粋なポリエチレング
リコールモノメチルエーテルアルコールである。
【0026】好ましく使用されるポリイソシアネート混
合物(II)は、カルボキシル基の少なくとも部分的な
中和の後で水の中に容易に分散することができる、カル
ボキシル基を含むポリイソシアネート混合物、例えばド
イツ特許出願第A−4 001 783号中に述べられ
たものである。
【0027】芳香族的に結合されたイソシアネート基を
含む水分散性ノニオン性ポリイソシアネート(III)と
しては、例えば英国特許出願第A−1 444 933
号及び英国特許出願第A−2 018 796号、ヨー
ロッパ特許出願第A−61628号またはドイツ特許出
願第A−2 703 271号中に述べられたものを使
用することが好ましい。前記物質は、お互いの任意の所
望の混合物として使用することができる。
【0028】非自動分散性ポリイソシアネートとして
は、外部のイオン性またはノニオン性乳化剤との混合物
としてのポリイソシアネート成分A)を使用することが
好ましい。このような乳化剤は、例えば有機化学の方
、Houben−Weyl、第XIV/1巻、パート
1、190〜208頁、Georg−Thieme出版
社、シュツットガルト 1961中に、または米国特許
明細書第3,428,592号若しくはヨーロッパ特許
出願第A−13 112号中に述べられている。これら
の乳化剤は、分散性を確保する量で使用される。
【0029】水性相中への組み入れを容易にするため
に、本発明による方法において使用される水分散性ポリ
イソシアネートは、必要に応じて、イソシアネート基に
対して不活性な溶媒中に溶解して使用することができ
る。適切な溶媒の例は、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチ
レングリコールモノメチル若しくはモノエチルエーテル
アセテート、1−メトキシプロプ−2−イルアセテー
ト、ブタン−2−オン、4−メチルペンタン−2−オ
ン、シクロヘキサノン、トルエンまたはこれらの混合
物、または溶媒例えばプロピレングリコールジアセテー
ト、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレ
ングリコールエチル及びブチルエーテルアセテート、N
−メチルピロリドン並びにN−メチルカプロラクタム、
またはこのような溶媒の混合物である。これらの溶媒
は、生成される溶液を基にして90重量%まで、好まし
くは多くても50重量%そして特に好ましくは多くても
20重量%の量で必要に応じて水分散性ポリイソシアネ
ートに添加される。しかしながら、溶媒を含まない水分
散性ポリイソシアネートを使用することが、非常に特に
好ましい。
【0030】本発明による方法においては、水分散性ポ
リイソシアネートは、紙原料を基にして0.005〜5
0重量%、好ましくは0.1〜10重量%の量で使用さ
れる。それらは好ましくは原料中で使用される、即ちそ
れらは木材繊維/セルロース繊維分散液に直接添加され
る。ポリイソシアネートが使用される前に、殊に紙パル
プに添加される時には、それらは、ポリイソシアネート
を基にして1〜4倍量の水によって予備分散させて良
い。これによる成分(I)の使用は、24時間までの処
理時間を可能にする。水分散性芳香族ポリイソシアネー
ト(III)を使用する時には、処理時間は、水に対する
一層高い反応性のために顕著に一層短く、そして一般的
に8時間までである。
【0031】本発明に従って使用される水分散性ポリイ
ソシアネートは、紙産業において慣用的に使用される処
理温度で用いることができ、その際、本発明に従って使
用される製品のための処理時間は温度に従って変えるこ
とができる。かくして、例えば、23〜25℃での実施
例A)のポリイソシアネートのための処理時間は、この
温度では5時間後に約60%のイソシアネート基がまだ
存在するので、比較的長い。ポリイソシアネートA)に
関しては、35℃の温度で5時間後に約50%のイソシ
アネート基がまだ存在し、そして50℃で3時間後に3
3%がまだ存在する。かくして、特定の温度での処理時
間は、本発明に従って使用される適切なポリイソシアネ
ートを選択することによって影響され得る。
【0032】本発明に従って使用される水分散性ポリイ
ソシアネートは、表面処理と原料添加の両方のために適
切である。本発明に従って使用される製品はまた、サイ
ジングプレスにおいて用いることもでき、水、オイル及
びベンジンに耐える紙を製造することを可能にする。
【0033】本発明に従って使用される製品が添加され
る時には、セルロース原料または紙のpHは、好ましく
は5〜8.5に、殊に中性の領域中にあるべきである。
4未満または9より大きいpHは避けるべきである。
【0034】本発明に従って使用される製品は、流出物
を有機ハロゲン化合物(DIN 38 409パート1
4に従ってAOX値として測定される)によって汚染す
ること無く紙に湿潤強度を賦与することを可能にする。
実施例から見ることができるように、機械中で直接に、
温和な乾燥条件下でさえ、湿潤引裂強度を改善すること
も可能である、即ち製品の慣用的な多少の凝縮または熟
成時間はもはや必要ではない。更にまた、本発明の製品
は、それらが紙製造において慣用的に使用される通常の
光学増白剤の活性を抑制しないという点で区別される。
【0035】本発明の製品はまた、必要に応じて、慣用
のカチオン性固着剤及び保留剤と、好ましくは湿潤強度
剤と一緒に使用することができる。本発明に関しては、
保留剤は、ポリアミン、好ましくはN−メチル−ビス
(3−アミノプロピル)アミンと、アルキレン二ハロゲ
ン化物、好ましくはジクロロエタンとのカチオン性重縮
合生成物である。特に好ましい保留剤は、遊離のNH−
または−NH2基を持たないものである。
【0036】本発明に従って使用される製品を慣用の湿
潤強度剤と一緒に用いる時には、これらの慣用の湿潤強
度剤によって引き起こされる流出物のAOX汚染を低下
させることが特に可能である。更にまた、多くの場合に
は、湿潤強度効果は相乗的に増進され、そして顔料、充
填剤等の保留は改善される。
【0037】本発明に従って使用される水分散性ポリイ
ソシアネートは、ポリアミン及びアルキレン二ハロゲン
化物のカチオン性重縮合生成物を基にして0.005〜
50重量部、好ましくは0.1〜10重量部の保留剤と
の混合物として用いることができ、ここで保留剤の量は
紙原料を基にしている。
【0038】本発明に従って使用される水分散性ポリイ
ソシアネートは、ポリイソシアネートを基にして1〜4
00重量部、好ましくは10〜100重量部のポリアミ
ドアミン/エピクロロヒドリン樹脂との混合物として用
いることができる。
【0039】ポリアミドアミン/エピクロロヒドリン樹
脂として好ましく使用される製品は、(α)1分子あた
り少なくとも3つのアミノ基を含むポリアミン、及び
(β)C3〜C10−ジカルボン酸の、(α)対(β)の
モル比が1:0.8〜1:1.4である反応、そして生
成したポリアミドアミンと(γ)エピクロロヒドリンと
の、ポリアミドアミン(g)中の塩基性アミノ基の1モ
ルあたり1.0〜1.8モルのエピクロロヒドリンが使
用される、後続の反応によって製造されるものである。
【0040】ジカルボン酸(β)としては、3〜10の
C原子を有する飽和脂肪族二塩基性カルボン酸、例えば
マロン酸、コハク酸、アジピン酸またはアゼライン酸、
またはこれらの酸の混合物を使用することが好ましい。
【0041】ポリアミン(α)としては、多数のポリア
ルキレンポリアミン、例えばポリエチレンポリアミン、
ポリプロピレンポリアミン及びポリブチレンポリアミン
を使用することが可能である。ポリアルキレンポリアミ
ンにおいては、アルキレン基は1より多いC原子を有
し、そして分子中に2〜8のこのような基が存在する。
窒素原子は、基Cn2n−中の隣の炭素原子に、または
もっと離れた炭素原子に結合することができるが、同じ
炭素原子には結合することができない。ポリアミン例え
ばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テ
トラエチレンペンタミン、ジプロピレントリアミン及び
N−ビス−(アミノプロピル)−メチルアミンをそれら
単独で使用することばかりでなく、またこれら及びそれ
らの粗製生成物の混合物を使用することも可能である。
例えば、アンモニア及び二塩化エチレンの反応、並びに
塩化物、水、過剰のアンモニア及びエチレンジアミンを
除去する程度だけの精製によって得られるポリエチレン
ポリアミンの混合物は、非常に満足な出発物質である。
低級ポリエチレンポリアミンの精製からの蒸留残渣から
製造され、そしてテトラエチレンペンタミンより高級な
ポリアミンから本質的に成る生成物もまた、使用するこ
とができる。
【0042】勿論、窒素に結合したもっと小さな基、例
えばCH2CH2OHを含む、そしてポリアルキレンポリ
アミンが製造される慣用の方法における二次的反応の結
果として商業的に入手できるポリアミン中には殆ど常に
ある程度まで存在する化合物を使用することもまた可能
である。オキシアルキル置換されたポリアミンもまた、
使用することができる。
【0043】これらのポリアミドアミン/エピクロロヒ
ドリン樹脂の製造のための方法は、ドイツ公告公報第1
177 824号中に述べられている。
【0044】
【実施例】実施例A〜Dは本発明のポリイソシアネート
の製造を述べそして実施例1〜5はそれらの使用を述べ
る。
【0045】実施例 ポリイソシアネートA 350の平均分子量を有する、メタノールで出発した単
官能のポリエチレンオキシドポリエーテルの0.08バ
ルを、21.5%のNCO含量及び3000mPas
(23℃)の粘度を有する、イソシアヌレート基を含み
そして1,6−ジイソシアナトヘキサン(HDI)を基
にしたポリイソシアネートの1.0バルに、撹拌しなが
ら室温で添加し、そしてこの混合物を次に100℃で3
時間加熱する。室温に冷却した後で、実質的に無色で透
明な本発明によるポリイソシアネート混合物が得られ
る。NCO含量は17.3%でありそして粘度は305
0mPas(23℃)である。
【0046】このやり方で得られたポリイソシアネート
の8部をプロピレングリコールジアセテートの2部によ
って希釈して、12.6%のNCO含量及び510mP
asの粘度を有する80%の溶液を生成させる。
【0047】ポリイソシアネートB 1210の平均分子量を有する、3−エチル−3−ヒド
ロキシメチルオキセタンで出発した単官能のポリエチレ
ンオキシドポリエーテルの0.013バルを、イソシア
ヌレート基を含みそして1,6−ジイソシアナトヘキサ
ンを基にした、ポリイソシアネートAの製造のために使
用されたポリイソシアネートの1.0バルに、撹拌しな
がら室温で添加し、そしてこの混合物を次に100℃で
2時間加熱する。室温に冷却した後で、実質的に無色で
透明な本発明によるポリイソシアネート混合物が得られ
る。NCO含量は19.6%でありそして粘度は290
0mPas(23℃)である。
【0048】ポリイソシアネートC 80%のエチレンオキシド単位の含量及び2150の平
均分子量を有する、n−ブタノールで出発した単官能の
ポリエチレンオキシド/ポリプロピレンオキシドポリエ
ーテルの0.01バルを、イソシアヌレート基を含みそ
して1,6−ジイソシアナトヘキサンを基にした、ポリ
イソシアネートAの製造のために使用されたポリイソシ
アネートの1.0バルに室温で添加し、そしてこの混合
物を次に100℃で1時間加熱する。室温に冷却した後
で、17.8%のNCO含量及び3360mPas(2
3℃)の粘度を有する薄黄色で透明なポリイソシアネー
ト混合物が得られる。
【0049】ポリイソシアネートD 4800の分子量を有する、トリメチロールプロパンを
基にした3官能のEO/POポリエーテル(EO/PO
=15/85)の300g、2150の分子量を有す
る、n−ブタノールから出発したEO/POポリエーテ
ル(EO/PO=80/20)の120g、及びイソホ
ロンジイソシアネートの80gから、95℃で1.25
時間にわたってセミプレポリマーを製造する。
【0050】この混合物を1滴のスズオクトエートによ
って触媒接触し、30分間90℃で保持し、そして次に
メトキシプロピルアセテートの125g中に溶解させ
る。透明な溶液は4.0%(固体を基にして)のNCO
含量を有する。
【0051】この生成物の66gをメトキシプロピルア
セテートの別の145gによって希釈し、ポリイソシア
ネートBの107gを添加し、そしてこの混合物を室温
で30分間撹拌すると、7.4%のNCO含量を有する
透明で薄黄色の樹脂溶液が得られる。固体含量は50%
である。固体を基にしたNCO含量は14.8%であ
る。
【0052】実施例1 水の中のポリイソシアネートA(プロピレングリコール
ジアセテート中の80%の活性化合物)の2%、4%及
び8%分散液を、サイジングプレス液として製造し、そ
して100%液体取り込みでサイジングプレスにおいて
機械的な紙(約35%の砕木パルプを含む;80g/m
2)を処理するために使用した。
【0053】得られた紙の破壊歪(乾燥及び湿潤)は以
下の通りであった:
【0054】
【表1】 サイジングプレス液 活性物質 乾燥破壊 湿潤破壊 濃度[%] 歪[N] 歪[N] 0%のポリイソシアネートA 0 25.8 0.3 2%のポリイソシアネートA 1.6 25.9 8.6 4%のポリイソシアネートA 3.2 21.6 8.3 8%のポリイソシアネートA 6.4 19.7 8.0 同じ量の商業的に入手できる湿潤強度剤(エピクロロヒ
ドリンと反応させられたポリアミドアミンの15%水性
溶液)を使用する比較実験は、以下の対照的な結果を与
えた:
【0055】
【表2】 活性物質 乾燥破壊 湿潤破壊 濃度[%] 歪[N] 歪[N] 0%のポリアミドアミン樹脂 0 25.8 0.3 2%のポリアミドアミン樹脂 0.3 26.7 3.4 4%のポリアミドアミン樹脂 0.6 29 4.6 8%のポリアミドアミン樹脂 1.2 33.3 6.1 かくして、1.6%の活性物質(2%の80%溶液)を
含むポリイソシアネートAによって処理された比較的柔
らかい紙は、1.2%の活性物質(8%の15%溶液)
を含む商業的に入手できる湿潤強度剤によって処理され
た紙よりも高い湿潤破壊歪を有していた。更にまた、ポ
リイソシアネートAを使用する時には、無機または有機
的に結合された塩素はどちらも放出されない。
【0056】実施例2 80%の軟材パルプ及び20%の硬材パルプから成り8
0g/m2の基礎重量を有する紙を、35°SRの叩解
度で7のpHで湿潤強度剤無しで製造した。これらの紙
を、スイスのチューリッヒのMathis社によって製
造されたタイプHFの実験用サイジングプレス中で処理
した。用いられた液は、0.3%、0.6%、0.9%
及び1.2%の水分散性ポリイソシアネートAを含む溶
液またはエマルションであった。
【0057】紙の液取り込みは100%であった。これ
らの紙を85℃で8分間乾燥し、そして次に110℃で
10分間圧縮した(condensed)。比較目的の
ために、既知の商業的に入手できるポリアミドアミン樹
脂を同時にテストした。紙シートの湿潤破壊歪を実施例
1中で述べたようにテストした。
【0058】これらの結果は驚くべきことに、本発明の
方法によって得られた紙は、商業的に入手できるポリア
ミドアミン樹脂を使用した時よりもかなり高い湿潤強度
を有していたことを示す。
【0059】
【表3】 以下の活性化合物の含量を使用した 圧縮された紙の湿潤破壊歪[N] 0.3% 0.6% 0.9% 1.2% ポリイソシアネートA 13.3 15.8 17.0 17.6 ポリアミドアミン樹脂 7.0 9.5 11.5 13.6実施例3 この実施例は、紙原料に付与される時の本発明によるポ
リイソシアネートの有効性を示す。
【0060】2.5%のコンシステンシーを有する、5
0%の漂白されたカンバ硫酸塩パルプ及び50%の漂白
されたマツ硫酸塩パルプの混合物を、30°Schop
per−Rieglerの叩解度までホランダー中でた
たいた。この混合物の100gをビーカー中に入れそし
て水で1000mlに希釈した。
【0061】以下の表中で述べられる量のポリイソシア
ネートA(繊維原料を基にして)を、水性溶液の形でビ
ーカー中に導入した。
【0062】3分の撹拌時間の後で、ビーカーの内容物
を使用して、約80m2/gの重量の紙のシートをシー
ト形成機(Rapid−Kothen装置)で製造し
た。紙のシートを30mbarの真空下で8分間85℃
で乾燥し、そして更に10分間110℃で乾燥キャビネ
ット中で後硬化した。
【0063】調整の後で、各々の紙のシートから5枚の
1.5cm幅のテストストリップを切り出し、そして5
分間蒸留水中に浸漬した。次に湿ったストリップを、引
張試験機でそれらの湿潤破壊歪に関して直ちにテストし
た。高い有機塩素含量を有する商業的に入手できる湿潤
強度剤もまた、標準として平行してテストした。
【0064】本発明によるポリイソシアネートAを含む
紙は圧縮(85℃での8分間の乾燥)の前に既に非常に
良好な湿潤強度を有することが驚くべきことに見い出さ
れた。商業的に入手できる湿潤強度剤に関しては、最後
の値は、圧縮(110℃、10分間)の後でだけ得られ
た。以下の結果が得られた:
【0065】
【表4】 活性物質% 湿潤破壊歪[N] 製 品 未圧縮 圧縮された ポリアミドアミン樹脂 0.075 1.4 3.6 〃 0.15 2.8 7.0 〃 0.3 4.3 10.5 〃 0.45 5.4 14.3 〃 0.6 6.5 15.6 〃 0.75 7.4 16.9 〃 0.9 8.6 19.6 〃 1.2 8.8 22.0 ポリイソシアネートA 0.08 3.4 4.4 〃 0.16 5.0 6.0 〃 0.32 7.4 10.1 〃 0.48 8.5 11.6 〃 0.64 9.2 12.1 〃 0.8 9.4 12.7 〃 0.96 10.5 14.3 〃 1.28 11.3 14.7 〃 1.6 12 15 2つの製品の混合物もまたテストしたことを違いとし
て、このシリーズを繰り返した:
【0066】
【表5】 湿潤強度剤 活性物質 破壊歪[N] 製 品 [%] [%] 乾燥 湿潤 ポリアミドアミン樹脂 1 0.15 90.1 6.9 〃 2 0.3 95.1 10.5 〃 4 0.6 100.3 16 ポリイソシアネートA 0.5 0.4 90.4 8 〃 1 0.8 95.2 10.6 〃 2 1.6 96 12.8 ポリイソシアネートAと ポリアミドアミン樹脂の 0.5 0.4 混合物 1 0.15 100.8 19.5 ここでは、相乗効果が明らかである。0.4%のポリイ
ソシアネートAはそれ単独では8Nの湿潤破壊歪をもた
らし、0.15%のポリアミドアミン樹脂はそれ単独で
は6.9Nの湿潤破壊歪をもたらすが、これらの2つの
薬剤の組み合わせは19.5Nの湿潤破壊歪を与える。
【0067】実施例4 イソシアネートBを使用して実施例3を繰り返した:
【0068】
【表6】 ポリイソシ 湿潤強度剤 活性物質 湿潤破壊歪アネート の量[%] [%] [N] B 0.5 0.5 3.7 B 1.0 1.0 6.1実施例5 紙原料例えば貼合わせのための紙の製造に適したもの
(20%の短繊維、80%の長繊維;それを基にして6
0%の二酸化チタン)を、第一テスト試みにおいては商
業的に入手できる15%の湿潤強度剤(ポリアミドアミ
ン樹脂)によって、第二テスト試みにおいてはポリイソ
シアネートAによって、そして第三テスト試みにおいて
はこのポリイソシアネート(添加されたパーセントに関
しては表を参照せよ)と各々の場合において0.5%の
商業的に入手できる保留剤X(実質的に四級化された塩
化物の形でのポリアミン)との混合物によって処理し
た。湿潤破壊歪テストの結果は以下の通りであった:
【0069】
【表7】 湿潤強度剤 活性物質 湿潤破壊歪 灰分 製 品 [%] [%] [N] [%] ポリアミドアミン樹脂 1 0.15 2.1 20 〃 2 0.3 3.9 22.5 〃 3 0.45 5.5 23.9 〃 4 0.6 8.1 24 〃 5 0.75 8.5 24.8 〃 6 0.9 11 25.3 〃 8 1.2 13.3 25.1 ポリイソシアネートA 0.1 0.08 2 12.1 〃 0.2 0.16 3.5 12.1 〃 0.4 0.32 5.1 11.3 〃 0.8 0.64 5.8 11.6 〃 1.2 0.96 6.3 12.3 〃 2.0 1.6 7.6 12.2 各々の場合に添加された 0.1 0.08 1.7 21.3 0.5%の保留剤(0.125%の 0.2 0.16 2.6 21.8 活性物質に相当する)を 0.4 0.32 3.0 19.9 含むポリイソシアネートA 0.8 0.64 4.3 22.4 1.2 0.96 4.4 22.4 2.0 1.6 4.7 23.8 表から見ることができるように、活性物質を基にして比
較的低い操作範囲の湿潤破壊歪は、当該技術の現状の湿
潤強度剤によるよりもポリイソシアネートAによる方が
高いが、灰分値によって証明されるように、保留効果は
より小さい。しかしながら、また表中に示されるよう
に、保留効果は、付加的な保留剤によって所望のレベル
に上げることができる。
【0070】実施例6 この実施例は、増白された紙の白度に対する湿潤強度剤
の効果を例示する。テストは、付加的に0.5%の商業
的に入手できる光学増白剤を添加したけれども、実施例
3に従って実施した。
【0071】
【表8】 湿潤強度剤 湿潤強度剤の量 活性物質% 白度 [%] [%] CIE ポリイソシアネートA 0 0 129 〃 0.2 0.16 125 〃 0.5 0.4 128 〃 1.0 0.8 128 〃 2.0 1.6 129 ポリアミドアミン樹脂 0 0 129 〃 2 0.3 109 〃 4 0.6 99 〃 6 0.9 99 〃 8 1.2 98 商業的に入手できるポリアミドアミン樹脂湿潤強度剤と
は対照的に、ISOTC 38(織物)による白度にお
ける低下は、本発明によるポリイソシアネートAを使用
する時には観察されない、即ち増白剤の抑制は起きな
い。
【0072】本発明の主なる特徴及び態様は以下の通り
である。
【0073】1)紙若しくは紙状物質または紙若しくは
紙状物質を製造するために使用されるパルプを水分散性
ポリイソシアネートによって処理することを特徴とす
る、紙若しくは紙状物質に乾燥及び湿潤強度を賦与する
ための方法。
【0074】2)使用される水分散性ポリイソシアネー
トが、(I)ポリイソシアネートと、ポリエーテルによ
って改質されそして脂環式的に及び/若しくは脂肪族的
に結合されたイソシアネート基を含むポリイソシアネー
トとの水分散性ノニオン性ポリイソシアネート混合物、
(II)ポリイソシアネートと、カルボキシレート基に
よって改質されそして脂環式的に及び/若しくは脂肪族
的に結合されたイソシアネート基を含むポリイソシアネ
ートとのポリイソシアネート混合物、または(III)
芳香族的に結合されたイソシアネート基を含む水分散性
ノニオン性ポリイソシアネート、若しくはこのようなポ
リイソシアネートの混合物であることを特徴とする、上
記1に記載の方法。
【0075】3)使用される水分散性ポリイソシアネー
トが、 a)1.8〜4.2の平均NCO官能性、 b)ポリイソシアネート混合物(I)を基にして12.
0〜21.5重量%の脂肪族的に及び/または脂環式的
に結合されたイソシアネート基の含量(NCOとして計
算して、分子量=42)、並びに c)ポリイソシアネート混合物(I)を基にして2〜2
0重量%の、ポリエーテル連鎖内に位置付けられたエチ
レンオキシド単位の含量(C24Oとして計算して、分
子量=44)(ここでポリエーテル連鎖は5〜70のエ
チレンオキシド単位の統計的平均を有する)を有する水
分散性ポリイソシアネート(I)であることを特徴とす
る、上記1または2に記載の方法。
【0076】4)水分散性ポリイソシアネートが、紙原
料を基にして0.005〜50重量%の量で使用される
ことを特徴とする、上記1から3のいずれか一つに記載
の方法。
【0077】5)水分散性ポリイソシアネートが、慣用
の保留または湿潤強度剤との混合物として使用されるこ
とを特徴とする、上記1から4のいずれか一つに記載の
方法。
【0078】6)紙または紙状物質の製造のために使用
されるパルプを、水分散性ポリイソシアネートを水性エ
マルションの形でまたは直接パルプに添加することによ
って処理することを特徴とする、上記1から5のいずれ
か一つに記載の方法。
【0079】7)仕上げされたベース紙の形である紙ま
たは紙状物質を表面処理することを特徴とする、上記1
から6のいずれか一つに記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルムート・ライフ ドイツ連邦共和国デー5090レーフエルクー ゼン1・パウル−クレー−シユトラーセ68 アイ (72)発明者 ヨアヒム・ケーニヒ ドイツ連邦共和国デー5068オーデンター ル・アウフデムブロイヒ25 (72)発明者 ユルゲン・ライナース ドイツ連邦共和国デー5090レーフエルクー ゼン1・カール−ルンプフ−シユトラーセ 57 (72)発明者 ハラルト・フアイカ ドイツ連邦共和国デー4150クレーフエル ト・ダーレルデイク156ベー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 紙若しくは紙状物質または紙若しくは紙
    状物質を製造するために使用されるパルプを水分散性ポ
    リイソシアネートによって処理することを特徴とする、
    紙若しくは紙状物質に乾燥及び湿潤強度を賦与するため
    の方法。
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