JPS60126398A - 紙の乾燥強度を向上させる抄紙方法 - 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】 本発明は紙の品質、とくに乾燥強度を従来方法よりも向
上させることのできる新規な抄紙方法に関するものであ
り、詳しくはアクリルアミドなどの不飽和モノカルボン
酸アミドを主体とし、これと重合性ビニル弔量体を共重
合し、これに水溶性カチオンデンプンを混合したものを
有効成分とする紙力増強剤を用いた抄紙方法に関する。

従来紙力剤としては、アクリルアミドを主体とするアニ
オン性ポリマーが利用されていることはよく知られてい
る。このアニオン性紙力増強剤は硫酸バンドを加えるこ
とにより、水不溶性の粒子としてパルプ繊維に定着し易
くさせたものであるが、実際にマシンでの紙中へのポリ
マー歩留率は３０〜４０％にととまり、効果は充分では
なかった。この原因については種々考えられるが致命的
な欠点として生成したコンプレックスはその凝集力の弱
さや剪断力への耐抗性の問題で、パルプへのＩＪＩ＜Ｎ
は＆；ｉｔ　Ｌ　＜　、ワイヤーバート上で形成される
湿紙のパルプ繊維のがらまり合いによる濾過作用によっ
てのみ歩留る事が考えられる。また、定着剤として硫酸
バンドを多量に使用することは水の酸性化、および溶存
塩類の増加から紙質面に好しくない影響を与える。

以」二の様な問題を解決する手段として、水溶性アニオ
ンポリマーと硫酸バンド法に比べれば強力な凝集力を有
する水溶性カチオンポリマーの組み合わせも行なわれて
いる。この水溶性カチオンポリマー（４ポリアクリルア
ミｌ−’のホフマン分解物、またはマンニッヒ化物、お
よびその四級化物さらにはアニオン性モノマーとの共重
合による所謂両性ポリマーかあり、カチオン滑か高い場
合重合系であるために凝集力が強く、ワイヤーや、毛布
の汚ね、剥離の問題からオヂオン坦を低下させたポリマ
ーを使用するのが現状である。

このようなアニオン１イ１．ポリマーとカチオン性ポリ
マー、または両性ポリマーの組み合わせも硫酸バンドの
添加を必要とし７、用水面や紙質面の酸性化傾向はさけ
に＜＜、さらに実際アニオン′［」ユホリマーと併用し
た場合のカチオン性ポリマー、両性ポリマーの添加の理
由は紙力増強剤としてよりも、むしろ凝集力を有するた
め微細繊維の歩留向上剤または濾水性向上剤的意味あい
が濃かった。

今日、特にパルプ事情の悪化から再生パルプの比率が増
加し目的とする紙力値を得る為に、紙力剤は多量な添加
の必要性に迫られるが、これまでの紙力剤の場合パルプ
スラリーに対し０，５％以」二の添加となった場合、紙
力値の」二昇はしだいに一定となり、バルブスラリーに
対し１％以上の添加量においては、パルプに吸着されな
いポリマーのワイヤーからの流失がそのままマシンの汚
れ、用廃水関係への処理状態悪化という現象を引き起こ
し、板紙関係、特に強化中芯、強化ライナーといわれる
抄物に対しては稼働日数を多くできない一つの原因とも
なっている。

本発明はこのような欠点を改善すべく種々検削した結果
、重合性ビニル単量体の水溶性両性共重合物（ａ）と、
一定のカチオン基を含有する水溶性カチオンデンプン（
ｂ）を酸性領域で一定の割合で混合した後、紙料と混合
することにより大幅に乾燥紙力が増大することを発見し
て本発明に到達した。

本発明の要点とするところは、水溶性両性共重合物と水
溶性カチオン化澱粉のパルプスラリーへの均一な分散と
吸着を目的としたものであって、この場合、水溶性両性
共重合物とカチオン澱粉を混合することによって、水溶
性両性共重合物がカチオン澱粉によってとり囲まれる状
態を作る作用が考えられる。特に水溶性両性共重合物（
ａ）と水溶性カチオン澱粉（ｂ）の混合割合は（ａ）　
：　’（諺−２５：　７５〜７！５＋２５の範囲での効
果がすぐれており、また、この処決においては硫酸バン
ドの添加量が対パルプ　０〜２％の条件下で特に顕著な
値を示すため既述の酸性抄紙に伴う路欠陥も一挙に解決
され、澱粉を使用することで汚れに対する問題も大幅に
改善出来ることがわかった。

添加量的にも従来の両性共重合物屯独の使用では対パル
プ１％以上の添加で紙力の向上は認められない傾向にあ
ったものが、水溶性カチオン澱粉と混合添力ｌすること
によって、対パルプ　３％まで紙力値が上昇することを
発見した。

また本発明は紙の乾燥強度を増強するが、湿潤強度には
ほとんど影響しないという利点か認められた。これらの
添加されたポリマーの混合物かパルプにどのように定着
するかという機構は明確ではないが、しかし次のように
考えられる。

両性共重合物は酸性領域でアニオン基の解離が抑えられ
、また溶解液の状態においてもｐＨが低い場合アニオン
基とカチオン基によるイオンコンプレックスは生成しな
い。しかしパルプスラリーの添加と同時に抄紙時のｐＨ
か４５以上の場合コンプレックスによる白濁を生ずる。

この場合の現象としてはパルプスラリーの急激なフロッ
ク化を観ることができる。このフロック化を実機マシン
と結びつけて考えた場合、添加場所の違いはあるにゼよ
、大体において、紙力剤添加時のパルプスラリー濃度は
３〜４％であり、添加直後のフロック化はそれたけパル
プへの均一な分散と吸着の考え方から逆行する現象であ
る。しかし、反面この両性共重合物自体がもつ紙方向上
の性能は均一な分散と吸着が得られた場合には著しい紙
力を示すことも確かである。

ここで水溶性カチオン澱粉と両性共重合物を混合した場
合においてはパルプスラリーへの瞬間的な吸着てはなく
、緩い攪拌状態で時間をかけて吸着する傾向が認められ
る。つまり、カチオン’ｆｌ、？粉に包み囲まれた形と
なった共重合物は急激な吸着作用を示さないことがかえ
ってパルプスラリー全体への均一な分散を可能にも、こ
れが紙中への紙力剤歩留率を向上させている原因と考え
られる。したがって、パルプに対し、先に水溶性カチオ
ン澱粉を添加し、後に両性共重合物を別々に添加した場
合、もしくは先に両性共重合物を流力［ル、後にカチオ
ン澱粉を添加した場合も、前述のような紙力の向−１暑
は認められない。

本発明に用いる水溶性カチオン澱粉は本来の自然の状態
で用いてもよいし、あるいは熱、酸化、エーテル化、エ
ステル化のような変形された形で使用してもよいが、そ
れらか更にカナオン性澱粉に誘導できるかぎりにおいて
である。

これら澱粉としては、トウモロコシ、小麦、バレイショ
、タピオカ、ザゴ１、コメが使用できる。この水溶性カ
チオン−２粉のカチオン凪としてはグルコース基に対し
０５（モル％）〜１０　（モル％）の範囲である。

カチオン量が０．５（モル％）以下の場合、カチオン澱
粉自体のパルプへの吸着率が低く不適当であり、また反
対に１０（モル％）以上のカチオン量においては過剰カ
チオン澱粉が両性共重合体の吸着を阻害し好ましくない
。

水溶性両性共重合体（ａ）と水溶性カチオン澱粉（ｂ）
の混合は予め高濃度溶液の状態で混合保存してもよく、
希釈した溶液の状態で紙料添加前に混合してもよい。

次に本発明を実施例にてさらに詳しく説明する。

実施例　■。

下記表−１の水溶性両性共重合物（ａ）の１５％水溶液
と、水溶性カチオン変性澱粉（ｂ）の１５％水溶液とを
（ａ）（ｂ）−５０：　５０で混合し、１ケ月放置後溶
解し、Ｃ３Ｆ４０ＣＪｒｎｌに叩ｆ！Ｉ’ｌ’　したＮ
ＵＫＰの１％バルブスラリーに添加混合してタソビスタ
ンダードシートマシンにヨリ坪＠、　８５　ｇ／ｍＱＯ
紙を抄きＪ工５−Ｐ８］１２により破裂強度をめた。比
較のため水溶性両性共重合物（ａ）と水溶性カチオン変
性澱粉（ｂ）を各々別々に溶解し、遂次添加した。結果
を表−■に示す。

表−■ 注）（）は無処理の効果１．００とした場合の比較値水
溶性両性共重合物（ａ）； アクリルアミド：アクリル酸ニジメチルアミノエチルメ
タクリレート硫酸８０：１．０：１０の各モル％でｐＨ
が３０、還元粘度が４の共重合体 水溶性カチオン変性澱粉（ｂ）。

トウモロコシ澱粉を用い、Ｎ−（３−４０ロー２ヒドロ
ギシブロビル）トリメチルアンモニウムクロライドにて
クルコース基に対し５（モル％）変性したカチオン変性
澱粉。澱粉濃度１５％での粘度がＢ−８Ｍ型ローター粘
度計にて９５０　ｃ　ｐｏ最終ｐＨ３に調整したーもの
。バンド・Ａ、　／　２０３分として８％液体バンド使
用、１％の添加ｐＨ６，５水溶性両性共重合物（ａ）と
水溶性カチオン変性澱粉（ｂ）の混合の効果は同−添加
伍において水溶性両性共重合物、または水溶性カチオン
変性澱粉屯独もしくは（ａ）（ｂ）逐次添加法の場合よ
りも良好な紙力を示した。

実施例　２ ０Ｓ１４００ｍｌに叩解した段ボール故紙をパルプ濃度
０５％にＦＪ１１整する。これに水溶性両性共重合物（
ａ）としてアクリルアミド７５　（モル％）、アクリル
酸１０（モル％）、ジエチルアミンエチルメタクリレー
ト塩酸塩１０（モル％）、アクリルニトリル５　（モル
％）でｐＨ３０、還元粘度２の共重合物と水溶性カチオ
ン変性澱粉（ｂ）として、バレイショを原料とし、Ｎ−
（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル）トリメチルア
ンモニウムクロライドにてグルコース基に対し２　（モ
ル％）変性した。

この場合カチオン変性後の粘度はＢ−８Ｍ型回転粘度計
にて澱粉濃度１５％において７００ｃｐてあった。この
（ａ）（ｂ）をそれぞれ混合割合を変えて添加、浮型１
２５　ｇ／ｙｎ’、ｐ　Ｈ６，７にて抄紙した結果を表
Ｈに示す。

表−■ ０は無処理を１００とした場合の紙力値（ａ）　：　（
ｂ）の混合比率としては（ａ）　’　（ｂ）−２５：　
７５〜７５　：２５が適当であり、この範囲外では紙力
は低下する。

実施例　３ 実施例Ｉと同様のパルプスラリーを用い、水溶性両性共
重合物（ａ）としてアクリルアミド：ジメチルアミンエ
チルメタクリレート塩酸塩ニアクリル酸＝８０：１０：
１０そ の共重合物（還元粘度１５）戊使用し、水溶性カチオン
性澱粉（ｂ）としてトウモロコシ澱粉を用い、実施例Ｉ
と同様のカチオン化剤を用いて表−■に示す変成率にカ
チオン化シタ。（ａ）　：　（ｂ）＝　１　：　１の混
合物として抄紙した結果を次に示す。

表−■ ０は無処理を１００とした場合の紙力値水溶性カチオン
変性絃粉の変成率は０．５（モル％）から１０　（モル
％）か良好であった。

実施例　４ 実施例Ｉ＋、と同様のバルブを用い水溶性両性共重合物
（ａ）の共重合比率を表−■、に示すように重合し、実
施例−Ｉで用いた水溶性カチオン変性澱粉（ｂ）と（ａ
）　：　（ｂ）＝　１　＋　１に混合し、バルブに添加
、坪ｉｔ　１２５　ｇ　／ｙｎ９ｐ　Ｈ５，５にて抄紙
した結果を表■に示す。

表−■ Ｔ　：　７＆’Ｊ′ｂ７ゝ１゛３”Ａ、Ｍ）　傷■　：
　ジメチルアミ／エチルメック１ルー）　（ＤＭ）　ｋ
ｅ＜塩１１１、アクリル酸（ＡＡＯ） ■　：　アクリルニトリル（ＡＮ） 表−■ に）は無処理を１００とした場合の紙力値結果よりＡ　
Ａ　Ｍ　６５〜９４モル％、ＤＭ３〜１５モル％、ＡＡ
０３〜２０モル％、ＡＮ　Ｑ〜２０モ／し％。Ｍ元粘度
は１〜５の範囲で有効であった。

比較例−コ 実施例−２と同様のパルプスラリーを用い、実施例−１
の水溶性カチオン変性澱粉と水溶性両性共重合体の代わ
りにポリアクリルアミドのホフマン反応物（カチオン化
度２５モル％、還元粘度２５）を１：１に混合し抄紙し
た。

比較例−２ 実施例−２と同様のパルプスラリーを用い、実施例−１
の水溶性カチオン変性澱粉と水溶性両性共重合物として
、アクリルアミドとアクリル酸共重合体をマンニッヒ反
応しくカチオン化度３０モル％、還元粘度３．０）　１
　：　１に混合し抄紙した。坪量１２５ｇ／ｍ″、Ｉ）
Ｈ６，７゜結果を表−■に示す。

表−■ ０は無処理を１００とした場合の紙力値アクリルアミド
；アクリル酸；ジメチルアミノエチルメタクリレート かすぐれている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 紙を製造するに際し、下記一般式（Ｄ、　（Ｉｆ）、　
   （ＩＩＩ）、　（ＩＶ）で表わされる重合性ビニル単量
   体を共重合してなり、重合体中の各成分の割合が、（１
   ＞　：　（ｎ）　：　（ｉｌｌ）　：奴）−３〜１５：
   ３〜２０：６５〜９４：０〜２０　（モル％）なる範囲
   □で、かつ、Ｐ　Ｈ３，０の１Ｎ食塩水中においてポリ
   マー濃度０．１％における還元粘度が１〜５である水溶
   性両性共重合物（ａ）と、少なくとも０５　（モル％）
   以上１０（モル％）以下のカチオン基を含有する水溶性
   カチオン変性デンプン（ｂ）を（ａ）：（ｂ）〜２５　
   ：　７５〜７５　：　２５の割合で混合した後、紙料に
   添加混合することを特徴とする抄紙方法。 Ｒ】 ５ ０Ｈ２＝＝（！−ａｏｏ１１！　（ＩＩ）６ ０　Ｈ２＝　Ｏ−ｃ　（ｌ　Ｎ　Ｈ２（ＩＩＩ　）７ ０Ｈ２＝Ｃ！−Ｒ８（ｉＶ） たたし式中Ｒ１，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，は水素原子または
   メチル基を、Ｒ２は水素原子またはメチル基、エチ＃ｉ
   を、Ｒ３，Ｉ’（４はメチル基またはエチル基を、Ｒ８
   はニトリルまたはメチルエステノへエチルエステルヲ×
   ハハロゲン、モノアルギル硫酸または硫酸イオン、Ｍは
   水素原子、アルカリ金属またはアンモニウムをそれぞれ
   意味する。