JPH0665893A - 紙の加工処理剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紙に強度、特に剛度を付与する加工処理剤の
提供。 【構成】 (a) 45〜92モル％の（メタ）アクリルアミド
と、(b) １〜15モル％のα，β−不飽和カルボン酸又は
その塩と、(c) ２〜20モル％のＮ，Ｎ−ジメチルアクリ
ルアミドと、(d) ５〜30モル％のＮ−メチロ−ル（メ
タ）アクリルアミドと、(e) Ｎ−メチロ−ル（メタ）ア
クリルアミド１モル当り 0.3〜１モルのエチレン尿素を
重合成分とした水溶性共重合体を含有してなる紙の加工
処理剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紙に強度を、特に剛度
（コシの強さ）を付与するために使用する紙の加工処理
剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙の加工処理剤としては、澱粉、変性澱
粉、セルロ−ス系ポリマ−、ポリビニルアルコ−ル、ア
クリルアミド系ポリマ−、スチレン・マレイン酸共重合
物、スチレン・アクリル系共重合物等の水溶性ポリマ−
が知られている。このうち、酸化澱粉、ポリビニルアル
コ−ル、アクリルアミド系ポリマ−が、紙の加工処理剤
として最も一般的であって、特にアクリルアミド系ポリ
マ−は優れた紙力増強効果を備えているので、近時その
使用量が増加する傾向にある。

【０００３】ところで、従来の紙加工処理剤の中にあっ
て、紙の剛度向上を謳った薬剤として、特開昭５７−１
７１７９４号には、特定なモノマ−組成比と粘度を有す
るアクリルアミド・不飽和カルボン酸共重合物に、顔料
と接着剤を配合した紙用塗工組成物が記載されている。
また、特開昭５９−１３０３９８号には、水ガラスと高
分子エマルジョン又はラテックスとを10:90 〜95：５の
重量比で配合してなる紙の剛度向上用組成物が記載さ
れ、高分子エマルジョン又はラテックスの典型例として
は、酢酸ビニル・エチレン系エマルジョンとか、メチル
メタクリレ−ト・スチレン・ブタジエン系ラテックスが
例示されている。さらに、特開昭６０−２５２８００号
には、ポリビニルアルコ−ル系重合体の存在下に、アク
リルアミド系モノマ−をラジカル重合させて得た重合体
を含有する紙用コ−ティング剤が記載され、特公平３−
２３６７８号には、ポリビニルアルコ−ル成分と、ポリ
アクリルアミド成分とからなるブロック共重合体を含有
する紙用コ−ティング剤が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】省資源、省エネルギ−
が叫ばれるなかで、新聞用紙、印刷用紙等は軽量化が進
み、その坪量は従前に比較して低減化されている。一般
に、紙の剛度は紙の厚さの３乗に比例して増大するの
で、紙の軽量化には常に紙の剛度維持が問題となる。
また、最近目覚ましい発展を遂げている情報産業の分野
では、印字速度が一段と高速化される一方で、用紙に中
性紙を使用する傾向が高まっているが、用紙の剛度が不
十分であると、情報機器への給排紙や情報機器内での通
紙性（紙の走行性）に支障が生ずるため、この分野でも
紙の剛度は重要視されている。さらにまた、白板紙のカ
−トン（箱）に品物を収納して積み上げた時のつぶれや
胴ふくれに対する耐久性にも、紙の剛度が大いに関係す
る。このように、紙の剛度は極めて重要な物性である
が、先に紹介した従来の紙の加工処理剤は、一応の剛度
向上効果を発揮するものの、必ずしも充分でないのが実
情である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来公知
の紙の加工処理剤に勝るとも劣らない剛度向上効果を発
揮する紙の加工処理剤の開発を目指して、鋭意研究を重
ねた結果、下記に示すような特定な水溶性共重合体が、
紙の剛度向上に顕著な効果を有していることを見出して
本発明を完成した。

【０００６】すなわち、本発明に係る紙の加工処理剤
は、(a) 45〜92モル％の（メタ）アクリルアミドと、
(b) １〜15モル％のα，β−不飽和カルボン酸又はその
塩と、(c) ２〜20モル％のＮ，Ｎ−ジメチル（メタ）ア
クリルアミドと、(d) ５〜30モル％のＮ−メチロ−ル
（メタ）アクリルアミドと、(e) Ｎ−メチロ−ル（メ
タ）アクリルアミド１モル当り 0.3〜１モルのエチレン
尿素、を重合成分とした水溶性共重合体を含有すること
を特徴とする。本明細書に於いて、「（メタ）アクリ
ル」なる表示は、「アクリル又はメタクリル」を意味
し、従って、「（メタ）アクリルアミド」とは、「アク
リルアミド又はメタクリルアミド」を意味している。本
発明の重合成分の中にあって、(b) 成分であるα，β−
不飽和カルボン酸又はその塩としては、（メタ）アクリ
ル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、マレイン酸、フマ
−ル酸及びそれらのアルカリ金属塩が使用可能であっ
て、特に、イタコン酸、無水マレイン酸が好ましい。

【０００７】本発明の加工処理剤は、上に規定した範囲
の(a) 〜(e) 成分を５〜30重量％の濃度で水に溶解さ
せ、常法通り共重合させることで調製できるが、(d) 成
分であるＮ−メチロ−ル（メタ）アクリルアミドは、共
重合に供するに先立って、予め(e) 成分であるエチレン
尿素で変性しておくことが好ましい。事前に変性するこ
となく(d) 成分を重合反応に供した場合には、重合反応
の進行中にゲル化が起って安定な共重合体を得ることが
できないからである。変性に必要なエチレン尿素の量
は、Ｎ−メチロ−ル（メタ）アクリルアミド１モル当り
0.3〜１モル、好ましくは 0.5〜 0.9モルの範囲にあ
る。本発明に於いては、各重合成分の使用量を上記の範
囲で選択することも重要であって、この範囲を逸脱して
調製された共重合体には、充分な剛度向上効果を期待す
ることができず、共重合体そのものの安定性も低下す
る。重合反応は通常適当な重合開始剤の存在下に進行す
るが、その重合開始剤としては、過酸化水素、過硫酸ア
ンモニウム、過硫酸カリ、アンモニウムハイドロパ−オ
キサイド等の過酸化物、これら過酸化物との組合せで通
常使用される各種のレドックス開始剤、さらには２，２
−アゾビス（アミノプロパン）塩酸塩のような水溶性ア
ゾ系開始剤がいずれも使用可能である。

【０００８】本発明に係る紙の加工処理剤は、剛度の改
善が必要な全ての紙に適用可能であって、例えば、板
紙、一般中性上質紙、情報産業用紙等に本発明の加工処
理剤を適用して、それらの剛度を向上させることができ
る。そして、この加工処理剤を紙に適用するに際して
は、従来公知のコ−ティング法がいずれも採用可能であ
り、従って、含浸、スプレ−、エアナイフコ−タ−、ブ
レ−ドコ−タ−、ロ−ルコ−タ−等をオンマシン又はオ
フマシンで任意に採用することができる。本発明の加工
処理剤には、この種の薬剤に通常添加されている消泡
剤、剥離剤、スライムコントロ−ル剤等を必要に応じて
配合することができ、また、加工処理の目的に応じて、
本願発明の薬剤を他の公知の加工処理剤と適宜混合して
使用することもできる。

【０００９】

【作用】本発明の加工処理剤に認められる優れた剛度向
上能力が、如何なる作用機構によってもたらされるのか
は、現在のところ必ずしも充分に解明されていない。し
かし、α，β−不飽和カルボン酸又はその塩のアニオン
基、エチレン尿素で変性されたＮ−メチロ−ル（メタ）
アクリルアミドのメチロ−ル基、さらには（メタ）アク
リルアミドと、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミ
ドとのアミド基間の架橋反応、並びにパルプ繊維の水酸
基が関与する水素結合等が、剛度向上に寄与しているも
のと推定される。

【００１０】

【実施例】水溶性共重合体の調製 撹拌機、温度計、窒素導入管を付した四つ口フラスコ
に、40％のアクリルアミド75ｇ、イタコン酸２ｇ、Ｎ，
Ｎ−ジメチルアクリルアミド 2.6ｇ及び軟水 120ｇを仕
込み、10％苛性カリ水溶液でpH５に調整した。これとは
別に、Ｎ−メチロ−ルアクリルアミド 5.2ｇとエチレン
尿素 3.1ｇを軟水20ｇに混合して、エチレン尿素変性Ｎ
−メチロ−ルアクリルアミド水溶液28.3ｇを調製し、こ
れを前記のフラスコ内の溶液に混合し、窒素ガス導入し
てから35℃に昇温した。次いで、５％過硫酸アンモニウ
ム水溶液２ミリリットルと、５％重亜硫酸ソ−ダ水溶液
２ミリリットルを加えて重合を開始させた。70〜80℃で
３時間保温して重合反応を完了させた後、10％苛性カリ
水溶液でpH 7.0に調整し、表１に示す性状の共重合体１
を得た。各成分の仕込み量を変えた以外は共重合体１と
同様な調製法により、表１に示す共重合体２〜８及び比
較共重合体１′〜３′を調製した。

【００１１】

【表１】

【００１２】実施例１〜８ 表１に示す共重合体１〜８をそれぞれ固形分濃度３％に
希釈し、その水溶液を未処理の上質紙52ｇ／ｍ² にロ−
ルコ−タ−で両面塗工し、しかる後これを蒸気圧 1.5kg
／cm² のスチ−ムドライヤ−で１分間乾燥して表面加工
紙を得た。得られた表面加工紙の紙質を下記の方法で試
験した。 （１）ＩＧＴ 使用試験機：熊谷理機工業（株）製ＩＧ
Ｔ印刷適性試験機 使用インキ：東洋インキ（株）製墨インキ、タック値20 印圧50kg／cm、スプリングドライブＢ 数値が大きいほど表面強度が高いことを示す。 （２）剛度 ＪＩＳ Ｐ−８１４３「紙の目重曲げ法
によるこわさ試験方法」 （クラ−ク法） 数値が大きいほど剛度が高いことを示す。

【００１３】比較例１〜３ 共重合体１〜８に代えて比較共重合体１′〜３′をしよ
した以外は、先に示した実施例と全く同様にして表面加
工紙を調製し、その紙質を実施例と同様な方法で評価し
た。参考例１〜３ 共重合体１〜８に代えてＰＶＡ、Ｘコ−トＰ−２１５、
酸化澱粉をそれぞれ使用した以外は、先に示した実施例
と全く同様にして表面加工紙を調製し、その紙質を実施
例と同様な方法で評価した。各実施例、比較例および参
考例で得られた表面加工紙の紙質試験結果を表２に示
す。

【００１４】

【表２】

【００１５】表２に示す結果から明らかな通り、本発明
の加工処理剤は、比較例および参考例で使用した薬剤に
比較して、紙に強度と剛度を付与する上で優れた効果を
発揮する。

【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】すなわち、本発明に係る紙の加工処理剤
は、（ａ）４５〜９２モル％の（メタ）アクリルアミド
と、（ｂ）１〜１５モル％のα，β−不飽和カルボン酸
又はその塩と、（ｃ）２〜２０モル％のＮ，Ｎ−ジメチ
ル（メタ）アクリルアミドと、（ｄ）５〜３０モル％の
Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミドと、（ｅ）Ｎ−
メチロール（メタ）アクリルアミド１モル当り０．３〜
１モルのエチレン尿素、を重合成分とした水溶性共重合
体を含有することを特徴とする。本明細書に於いて、
「（メタ）アクリル」なる表示は、「アクリル又はメタ
クリル」を意味し、従って、「（メタ）アクリルアミ
ド」とは、「アクリルアミド又はメタクリルアミド」を
意味している。本発明の重合成分の中にあって、（ｂ）
成分であるα，β−不飽和カルボン酸又はその塩として
は、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン
酸、マレイン酸、フマール酸及びそれらのアルカリ金属
塩が使用可能であって、特に、イタコン酸、マレイン酸
が好ましい。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】本発明に係る紙の加工処理剤は、剛度の改
善が必要な全ての紙に適用可能であって、例えば、板
紙、一般上質紙、中性上質紙、情報産業用紙等に本発明
の加工処理剤を適用して、それらの剛度を向上させるこ
とができる。そして、この加工処理剤を紙に適用するに
際しては、従来公知のコーティング法がいずれも採用可
能であり、従って、含浸、スプレー、エアナイフコータ
ー、ブレードコーター、ロールコーター、サイズプレ
ス、キャレンダー等のオンマシン又はオフマシンで任意
に採用することができる。本発明の加工処理剤には、こ
の種の薬剤に通常添加されている消泡剤、剥離剤、スラ
イムコントロール剤等を必要に応じて配合することがで
き、また、加工処理の目的に応じて、本願発明の薬剤を
他の公知の加工処理剤と適宜混合して使用することもで
きる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】実施例１〜８ 表１に示す共重合体１〜８をそれぞれ固形分濃度３％に
希釈し、その水溶液を未処理の上質紙５２ｇ／ｍ^２にロ
ールコーターで両面塗工し、しかる後これを蒸気圧１．
５ｋｇ／ｃｍ^２のスチームドライヤーで１分間乾燥して
表面加工紙を得た。得られた表面加工紙の紙質を下記の
方法で試験した。 （１）ＩＧＴ 使用試験機：熊谷理機工業（株）製ＩＧ
Ｔ印刷適性試験機 使用インキ：東洋インキ（株）製墨インキ、タック値２
０ 印圧５０ｋｇ／ｃｍ、スプリングドライブＢ 数値が大きいほど表面強度が高いことを示す。 （２）剛度 ＪＩＳ Ｐ−８１４３「紙の自重曲げ法
によるこわさ試験方法」 （クラーク法） 数値が大きいほど剛度が高いことを示す。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】比較例１〜３ 共重合体１〜８に代えて比較共重合体１′〜３′を使用
した以外は、先に示した実施例と全く同様にして表面加
工紙を調製し、その紙質を実施例と同様な方法で評価し
た。参考例１〜３ 共重合体１〜８に代えてＰＶＡ、ＸコートＰ−２１５、
酸化澱粉をそれぞれ使用した以外は、先に示した実施例
と全く同様にして表面加工紙を調製し、その紙質を実施
例と同様な方法で評価した。各実施例、比較例および参
考例で得られた表面加工紙の紙質試験結果を表２に示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(a) 45〜92モル％の（メタ）アクリルアミ
   ドと、(b) １〜15モル％のα，β−不飽和カルボン酸又
   はその塩と、(c) ２〜20モル％のＮ，Ｎ−ジメチルアク
   リルアミドと、(d) ５〜30モル％のＮ−メチロ−ル（メ
   タ）アクリルアミドと、(e) Ｎ−メチロ−ル（メタ）ア
   クリルアミド１モル当り 0.3〜１モルのエチレン尿素、
   を重合成分とした水溶性共重合体を含有することを特徴
   とする紙の加工処理剤。