JPS62156391A - 製紙用サイズ剤分散液 - Google Patents

製紙用サイズ剤分散液

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JPS62156391A
JPS62156391A JP29388885A JP29388885A JPS62156391A JP S62156391 A JPS62156391 A JP S62156391A JP 29388885 A JP29388885 A JP 29388885A JP 29388885 A JP29388885 A JP 29388885A JP S62156391 A JPS62156391 A JP S62156391A
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漆畑 英明
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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分散液に関するものである。更
に詳しくは置換環式ジカルボン酸無水物を特定の分散剤
で安定に分散させた製紙用サイズ剤分散液に関する。
〔従来の技術及び問題点〕
従来より製紙用サイズ剤としてロジンもしくは強化ロジ
ン(マレイン化ロジン)が広く利用されている。しかし
ながら、このロジン系サイズ剤は硫酸アルミニウムによ
る定着を必要とする為、多くの問題を有している。即ち
、硫酸アルミニウムによる定着は、抄造時の抄造水のp
Hが低い(酸性)為、抄紙機械の損傷が大きく紙の印刷
適性を悪くし、更に紙の長期保存による変色の虞れがあ
る等の欠点が指摘されてきた。
又、填料として炭酸カルシウムを使用した時、炭酸カル
シウムが酸性溶液中で分解する為、ロジン系サイズ剤は
使用出来ない。炭酸カルシウムは安価であり、白色度も
高い為、紙の填料として使用すれば、有効であることは
判っているものの上記の理由によりその使用が極めて制
限されているのが現状である。この為、上記欠点を克服
した、紙質を劣化させず、炭酸カルシウムの使用可能な
中性抄紙用サイズ剤の開発が望まれていた。
近年この目的を達成すべく、種々の中性サイズ剤が提案
されているが、置換環式ジカルボン酸無水物又は置換ジ
カルボン酸(又はその塩)を水に分散させ使用するとい
う数多くの特許が出願されている。
特に、置換環式ジカルボン酸無水物の分散液は、製紙用
サイズ剤や繊維処理剤として使用されることは公知であ
り、特公昭53−36044号公報ではカチオン性澱粉
及び特定の非イオン性界面活性剤を用い、安定に置換コ
ハク酸無水物を水に分散せしめ利用する方法が示されて
いる。しかしながら、カチオン性澱粉を使用する場合、
これを予めクツキングし、更に大量の水で希釈した後、
置換環式ジカルボン酸無水物を特定の乳化分散装置によ
り分散化しなくてはならず、装置が大掛かりになるうえ
、分散粒子の平均粒径をコントロールする為には高い剪
断力を必要とし、エネルギーコストの上昇という欠点を
有している。又、特定の非イオン性界面活性剤、ここで
はポリオキシエチレンアリールエーテルであるが、これ
を併用したとしても、分散粒子の平均粒径のコントロー
ルかつ粒度分布のコントロール(平均粒径は1μm前後
、粒度分布はシャープで5μm以上の粒子が皆無に近い
状態に保つこと)が容易ではない。更には、仮に平均粒
径及び粒度分布をコントロールできたとしても大量のカ
チオン性澱粉を使わざるを得なく、薬品コストを考慮す
ると必ずしも満足すべきものではない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らはこの点を改良すべく鋭意研究を行った結果
、ある特定の分散剤を用いることにより、水溶液中の置
換環式ジカルボン酸無水物粒子の平均粒径が1μm前後
、粒度分布はシャープでしかも5μm以上の粒子が皆無
に近いという状態に保つことができること、また、この
分散剤はカチオン性であり、カチオン性澱粉の20〜1
00倍のカチオン電荷密度を有し、少量で有効に置換環
式ジカルボン酸無水物を分散化し得ること、更にモノマ
ー組成比を変えることにより適宜カチオン電荷密度の異
なる分散剤を合成することも可能であり、この分散剤を
用いると、置換環式ジカルボン酸無水物粒子のζ−電位
をコントロールできるため抄紙工程で最良なサイズ効果
を発現せしめ得ることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は一般式(I) (式(1)中、R”は炭素数8〜36の直鎖または分岐
鎖のアルキル基、アルケニル基、アラルキル基またはア
ラルケニル基であり、nは2または3である。) で示される置換環式ジカルボン酸無水物(1)と分散剤
として炭素数10〜2日の炭化水素基を有する疎水性ビ
ニルモノマー(A)1〜15モル%、芳香族ビニルモノ
マー(B) 10〜50モル%、カチオン性ビニルモノ
マー(C) 10〜50モル%及び水溶性非イオン性ビ
ニルモノマー(D)10〜50モル%の水溶性重合物(
II)を必須成分とする製紙用サイズ剤分散液を提供す
るものである。
本発明を構成する必須成分の一つである置換環式ジカル
ボン酸無水物(1)としては、従来公知の置換環式ジカ
ルボン酸無水物はいずれも使用できる。例えば、炭素数
8以上の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、アルケニル基、
アラルキル基またはアラルケニル基を有する置換環式ジ
カルボン酸無水物であり、α−オレフィン、内′部オレ
フィン、プロピレン、ブチレン等と無水マレイン酸との
反応によって得られる化合物またはその化合物を水素添
加して得られる化合物を挙げることができる。具体的に
は、1−プロピル−2−トリデセニルコハク酸無水物、
1−エチル2−テトラデセニルコハク酸無水物、1−メ
チル−2−ペンタデセニルコハク酸無水物、1−オクチ
ル−2−デセニルコハク酸無水物、ポリ(3〜8)プロ
ピレニルコハク酸無水物、ポリ(3〜8)ブテニルコハ
ク酸無水物、n−へキサデセニルコハク酸無水物、イソ
オクタデセニルコハク酸無水物等である。
本発明に係わる分散剤即ち水溶性重合物(n)は炭素数
10〜28の炭化水素基を有する疎水性ビニルモノマー
(A)、芳香族ビニルモノマー(B)、カチオン性ビニ
ルモノマー(C)及び水溶性非イオン性ビニルモノマー
(D)を重合して得られる重合物であるが、該重合物の
中の各モノマーの成分の比率も重要であり、(A)は1
〜15モル%、好ましくは3〜10モル%、CB)は1
0〜50モル%、好ましくは20〜40モル%、(C)
  は10〜50モル%、好ましくは20〜40モル%
、(D)  は10〜50モル%、好ましくは20〜4
0モル%でなければならない。
各モノマーの成分比率が上記範囲以外の水溶性重合物で
は置換環式ジカルボン酸無水物(1)を安定に分散でき
ないばかりでなく、サイズ性能効果も期待できない。
本発明に係わる炭素数10〜28の炭化水素基を有する
疎水性ビニルモノマー(A) としては、アクリル酸ア
ルキルエステル、メククリル酸アルキルエステル、炭素
数12〜30のα−オレフィン、脂肪酸の炭素数が11
〜29の脂肪酸ビニルエステル、炭化水素基の炭素数が
10〜28のアルキルビニルエーテル等を挙げることが
できるが、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル
酸アル ゛キルエステルが重合しやすいので好ましい。
本発明に係わる芳香族ビニルモノマー(B)としては一
般式(1) (式中R1は水素原子、メチル基又はエチル基を表わし
、R2は水素原子、塩素原子、メチル基もしくはモノク
ロルメチル基を表わす。)で表わされるスチレン及び/
又はスチレン誘導体が好ましい。
本発明に係わるカチオン性ビニルモノマー(C)として
は、一般式(2) (式中、R3は水素原子又はメチル基を表わし、R4及
び11%は炭素数1〜3のアルキル基を表わし、R4は
水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又は炭素数2〜4
のヒドロキシアルキル基を表わし、Yは酸素原子又は=
NO−を表わし、Zは炭素数1〜4のアルキレン基又は
炭素数2〜4のヒドロキシアルキレン基を表わし、Xは
ハロゲン原子又は酸残基を表わす。) で表わされるアクリル酸又はメタクリル酸系カチオン性
モノマーが好ましい。
前記一般式(2)で表わされる化合物としては。
β−アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム
塩、β−メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモ
ニウム塩、β−アクリロイルオキシエチルジメチルエチ
ルアンモニウム塩、β−メタクリロイルオキシエチルジ
メチルエチルアンモニウム塩等を挙げることができる。
本発明に係わる水溶性非イオン性ビニルモノマー(D)
としてはアクリルアミド、メタクリルアミド、N−ビニ
ル−2−ピロリドン、2−ヒドロキシエチルメタクリー
ト、2−ヒドロキシエチルアクリレート、ポリエチレン
グリコールモノメタクリレート、メトキシポリエチレン
グリコールメタクリレート、ジアセトンアクリルアミド
等を挙げることができるが水性分散液の安定性の面から
みるとアクリルアミド又はメタクリルアミドが好ましい
本発明に係わる水溶性重合物(II)は前記モノマー(
A) 、 (B) 、(C)及び(D)の混合物を溶媒
中ラジカル開始剤の存在下で重合せしめることにより得
ることができる。溶媒としてはエタノール、イソプロパ
ツール、ターシャリ−ブタノール、メチルエチルケトン
、トルエン等が使用できる。ラジカル重合開始剤として
は用いた溶媒に可溶なものを選択すれば良い。例えば2
゜2゛−アゾビスイソブチルニトリル、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。重合温度はラジカル開始剤の分解温度により設定
される。
本発明に於いて、分散液中のサイズ剤の濃度は一般に0
.1〜10重量%の範囲であり、置換環式ジカルボン酸
無水物(1)に対して水溶性重合物(n)を0.2〜2
0重量%の割合で添加するのが適当である。
本発明のサイズ剤を歩留りよく使用するために、定着剤
の使用が有効であるが、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−エビハロヒドリン系
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、またはこれらカチオン性
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、本発明のサイズ剤分散液はパ
ルプ重量に対する固型−分として0.01〜2重量%、
好ましくは0.05〜1重量%添加される。これらのサ
イズ剤の添加水準は目的とする紙に要求されるサイズ度
に応じて加減されることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明に係わる製紙用サイズ剤分散液は、サイズ性能が
優れ、且つ定着剤添加量を減らすことが可能である。
〔実施例〕
以下に本発明を製造例及び実施例をもって詳細に説明す
るが、本発明はこれら実施例等に制約されるものではな
い。
尚、例中の部は重量基準である。
〔分散剤(水溶性重合体)の合成〕
製造例1 予め加熱還流させておいたイソプロパツール100部に
メタクリル酸ステアリル4.1部、β−メタクリロイル
オキシエチルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェ
ート37.3部、スチレン12.5部、アクリルアミド
10.5部及び2.2゛−アゾビスイソブチルニトリル
1.0部を含むイソプロパツール溶液150部を2時間
かけて滴下した。滴下後3時間反応液を加熱還流した後
、水200gを加えて稀釈し、イソプロパツールを留去
し、濃度調節し固型分20.0%の水溶液を得た。
製造例2〜5、比較製造例1〜5 全仕込みモノマー量を0.4モルとして仕込み、モノマ
ー組成を表1、表2に示すように変化させ、製造例1と
同様の方法で各種コポリマーを得た。表1.2中の()
内の数字は各モノマーの仕込みモル%を表わす。
〔サイズ剤分散液の効果〕
実施例1〜9及び比較例1〜7 (サイズ剤分散液の調整) 製造例1〜5、比較製造例1〜5で製造された水溶性重
合体を0.5〜1重量部、置換環式ジカルボン酸無水物
を18重量部用い、0.5重量%水溶液となるように調
整し、実験用高圧吐出型ホモジナイザーで乳化・分散さ
せ、サイズ剤分散液を得た。この分散液の乳化状態を表
3に示す。尚、粒度分布測定は遠心自動粒度分布測定装
置cAPA−500(堀場製作所製)を使用した。
測定条件: 平均粒径を求める場合 0.4〜4.0μm5μm以上
の粒子の割合を求める場合 2.0〜30μm (抄紙条件) 本試験に用いた成紙は次に示す条件下で製造した。
パルプ: LBKP (カナディアンスタンダードフリ
ーネス400nl) サイズ剤:パルプ重量に対する固型分0.1%定着剤:
カチオン化澱粉(市販品)パルプ重量に対する固型分0
.2〜0.8% 歩留向上剤:カチオン性ポリアクリルアミド系高分子(
市販品)パルプ重量に対す る固型分0.02% 填 料:重質炭酸カルシウム(市販品)紙中炭酸カルシ
ウムが12%になるように調節して添加 定着時pH: 8.2 添加順序:パルプ−填料一定着剤−サイズ剤−歩留向上
剤 抄 造:タラピー角型手抄き機 プレス: 3.5 kg w/cm”X 2分間乾 燥
二回転式ドライヤー、100℃×40秒間秤量: 70
g/m” (サイズ度試験) サイズ度試験は次に示す方法にて行った。
サイズ度試験:ステッキヒト法(JIS P−8122
)試験紙の四方を上方に折り曲げて舟型にし、2%NH
#SCN水溶液上に浮かべる。浮かべると同時に上方よ
り1%FeC1,水溶液を一滴試験紙上に落とし、雨水
溶液が祇に浸透して接しチオシアン鉄の赤い斑点が3つ
出現するまでの時間(秒)を測定した。
上記の条件にて抄造した紙のサイズ度を抄造直後、1日
調湿(20℃×60%)後に測定した試験結果を表4に
示す。抄造直後のサイズ度は、サイズ効果の立上がりの
良否を示し、数値の高いもの程良である。
表4 本ステキヒトサイズ度 c′)o−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式( I )中、R′は炭素数8〜36の直鎖または分
    岐鎖のアルキル基、アルケニル基、アラルキル基または
    アラルケニル基であり、nは2または3である。) で示される置換環式ジカルボン酸無水物( I )と分散
    剤として炭素数10〜28の炭化水素基を有する疎水性
    ビニルモノマー(A)1〜15モル%、芳香族ビニルモ
    ノマー(B)10〜50モル%、カチオン性ビニルモノ
    マー(C)10〜50モル%及び水溶性非イオン性ビニ
    ルモノマー(D)10〜50モル%の水溶性重合物(I
    I)を必須成分とする製紙用サイズ剤分散液 2 炭素数10〜28の炭化水素基を有する疎水性ビニ
    ルモノマー(A)がアクリル酸アルキルエステル、メタ
    クリル酸アルキルエステルからなる群から選ばれた化合
    物である特許請求の範囲第1項記載の製紙用サイズ剤分
    散液。 3 芳香族ビニルモノマー(B)が一般式(1)▲数式
    、化学式、表等があります▼(1) (式中R_1は水素原子、メチル基又はエチル基を表わ
    し、R_2は水素原子、塩素原子、メチル基もしくはモ
    ノクロルメチル基を表わす。)で表わされる化合物であ
    る特許請求の範囲第1項もしくは第2項記載の製紙用サ
    イズ剤分散液 4 カチオン性ビニルモノマー(C)が下記一般式(2
    ) ▲数式、化学式、表等があります▼(2) (式中、R_3は水素原子又はメチル基を表わし、R_
    4及びR_5は炭素数1〜3のアルキル基を表わし、R
    _6は水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又は炭素数
    2〜4のヒドロキシアルキル基を表わし、Yは酸素原子
    又は−NH−を表わし、Zは炭素数1〜4のアルキレン
    基又は炭素数2〜4のヒドロキシアルキレン基を表わし
    、Xはハロゲン原子又は酸残基を表わす。) で表わされる化合物である特許請求の範囲第1項〜第3
    項のいずれか1項に記載の製紙用サイズ剤分散液。 5 水溶性非イオン性ビニルモノマー(D)がアクリル
    アミド、メタクリルアミド、N−ビニル−2−ピロリド
    ン、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロ
    キシエチルアクリレート、ポリエチレングリコールモノ
    メタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタ
    クリレート及びジアセトンアクリルアミドより成る群か
    ら選ばれた化合物である特許請求の範囲第1項〜第4項
    のいずれか1項に記載の製紙用サイズ剤分散液。
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