JPS63270893A - 製紙用サイズ剤組成物 - 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、製紙用のサイズ剤組成物に関するものであっ
て、特にアルキルケテンダイマー系サイズ剤に関するも
のである。

従来の技術 従来から製紙用サイズ剤としてはロジン系サイズ剤が汎
用されている。しかしながらロジン系サイズ剤において
は、定着剤として硫酸バンドが不可欠であり、抄造工程
において抄造系の液が酸性を示し、設備を損傷するなど
の問題があった。またこのサイズ剤を使用して抄造した
紙を長期間保存すると、硫酸バンドが分解して酸を生じ
、その酸によって繊維が著しく劣化して紙力が低下し、
紙がボロボロになる、いわゆる酸性紙の問題が生じてい
る。

そのため近年硫酸バンドを使用せず、中性又はアルカリ
性での抄造に関心が払われ、セルローズ繊維と反応し易
いアルキルケテンダイマーを使用したサイズ剤が開発さ
れ、広く使用されるようになっている。このアルキルケ
テンダイマー系サイズ剤は、アルキルケテンダイマーを
カチオン澱粉等のカチオン性分散剤で分散したものであ
って、これを使用して中性又はアルカリ性の条件下で抄
造して得られた紙は、その繊維間の結合が強く、紙力が
向上すると共に、紙力が安定して経時変化が見られず、
長期間保存した場合においても紙力を維持し、充分に使
用に耐えるものである。また抄造工程が中性又はアルカ
リ性の条件下で行われるので、設備の腐蝕も生じない。

さらに紙の填料として炭酸カルシウム粉等も有利に使用
することができる。

発明が解決しようとする問題点 このように、アルキルケテンダイマー系サイズ剤は製紙
用サイズ剤として極めて優れたものであるが、アルキル
ケテンダイマーは本来反応性に富んだ物質であるが故に
、貯蔵中に分散系が不均一となりがちであり、貯蔵安定
性に欠けるという欠点がある。

またアルキルケテンダイマー系サイズ剤は、抄紙後のサ
イズ効果の発現が遅いという問題も有しており、抄紙後
紙が十分なサイズ効果を発現するためには長時間を要す
る。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、抄紙
後のサイズ効果の発現が早く、且つ長期に互って貯蔵し
ても均質な分散状態を損うことがなく、性能の劣化する
ことのない、特にアルキルケテンダイマー系に適した製
紙用サイズ剤を提供することを目的とするものである。

問題点を解決する手段 而して本発明は、カチオン性ビニルモノマー１５〜７５
モル％、芳香族ビニルモノマー５〜４０モル％、水溶性
非イオン性ビニルモノマー５〜５０モル％及び炭素数８
〜２２の炭化水素基を有する疎水性ビニルモノマー１〜
１５モル％を含む水溶性又は水分散性コポリマーと、疎
水性物質とを含有することを特徴とするものである。

本発明のサイズ剤は、疎水性物質と、水溶性又は水分散
性コポリマーとを含有しており、水溶性又は水分散性コ
ポリマーは、カチオン性ビニルモノマー１５〜７５モル
％、芳香族ビニルモノマー５〜４０モル％、水溶性非イ
オン性ビニルモノマー５〜５０モル％及び炭素数８〜２
２の炭化水素基を有する疎水性ビニルモノマー１〜１５
モル％を含む共重合体である。

本発明のサイズ剤において使用される疎水性物質として
は、アルキルケテンダイマー、置換コハク酸無水物等が
適用される。

アルキルケテンダイマーは、一般構造式（ただし、式中
角及び＆は、それぞれ炭素数８乃至２５、好ましくは１
２〜２２の炭化水素基を示す。〉 で示されるものであって、その例として、オクタデシル
ゲテンダイマー、ヘキサデシルケテンダイマー、テトラ
デシルケテンダイマー、ドデシルケテンダイマー等が挙
げられ、又天然脂肪酸混合物から合成されるケテンダイ
マーを使用することもできる。

また置換コハク酸無水物は、−ｍｍ造式（Ｒは炭素数８
〜２６の炭化水素基を示す、）で示されるものである。

本発明におけるコポリマーに含まれるカチオン性ビニル
モノマーとしては、アクリル酸又はメタクリル酸と、第
三級若しくは第四級アミノ基を有するアルコール又はア
ミンとのエステル又はアマイドが適当である。その具体
的な例としては、ジメチルアミノエチルメタクリレート
、メタクロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムク
ロライド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミンプロピルアクリルア
マイド等が挙げられる。

また本発明における芳香族ビニルモノマーとしては、ス
チレン又はその誘導体を使用することができる。

さらに水溶性非イオン性ビニルモノマーとしては、アク
リルアマイド又はメタクリルアマイドが適当て′あり、
さらにＮ−ビニル−２−ピロリドン、２−ヒドロキシエ
チルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレー
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使用することも可能である。

さらに本発明において使用する疎水性ビニルモノマーと
しては、炭素数８〜２２の炭化水素基を有するものであ
って、アクリル酸又はメタクリル酸と、炭素数８〜２２
のアルキルアルコールとのエステルが適当であり、その
具体例としては、２−エチルへキシルメタクリレート、
ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等
が挙げられる。

本発明における水溶性又は水分散性コポリマーは、以上
のカチオン性ビニルモノマ〒を１５〜７５モル％、芳香
族ビニルモノマーを５〜４０モル％、水溶性非イオン性
ビニルモノマーを５〜５０モル％、疎水性ビニルモノマ
ーを１〜１５モル％の割合で共重合したものであり、さ
らに他のビニルモノマーとして、アクリロニトリル等を
共重合させることもできる。

共重合反応は、前述の各モノマーの混合物を、溶媒中に
おいてラジカル反応開始剤の存在下で重合せしめること
により行われる０反応系の溶媒としては、エタノール、
イソプロパツール、ｔ−ブタノール、メチルエチルケト
ン、トルエン等が使用される。また反応開始剤は、使用
する溶媒に溶解するものを使用すれば良く、２，２′−
アゾ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）等が適当である。

本発明の製紙用サイズ剤は、ナ記コポリマーと前記疎水
性物質とを水に分散させることにより得られる。先ず上
記水溶性又は水分散性コポリマーを１〜３０重量％、好
ましくは２〜１０重量％を水中に溶解し、５０〜７０℃
にまで昇温する。この水溶液中に疎水性物質を５〜３５
重量％、好ましくは１０〜３０重量％投入し、撹拌して
分散させる。このときの温度は、高温になると疎水性物
質が水と反応してサイズ効果を損なう恐れがあるので、
１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下とするべき
である。

また本発明のサイズ剤組成物には、サイズ効果を損わな
い範囲内において、分散安定剤、乳化剤、定着剤等を添
加することもできる。分散安定剤、乳化剤としては、市
販のものの中から適当なものを選択すれば良い。

定着剤としては、カチオン性高分子物質が好ましい。具
体的には、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
チルアミンエチルメタフリレート及びその四級化物並び
にこれらの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。

また本発明のサイズ剤組成物は、ホモミキサー、ホモジ
ナイザー、乳化器等を使用して、水不溶性物質の粒子径
を、５μ以下、好ましくは１μ以下に整えるのが望まし
い０粒子径が大きいと、サイズ剤の安定性が劣り、また
サイズ剤としての性能も低下する。

本発明のサイズ剤組成物のバルブに対する添加１は、目
的とする紙に要求されるサイズ度に応じて変化するが、
パルプに対して０．０１〜２重１％が適当である。

発明の効果 而して本発明によれば、抄紙後のサイズ効果の発現が早
く、且つ長期に亙って貯蔵しても均質な分散状態を損う
ことがな（、性能の劣化することのない、特にアルキル
ケテンタイマー系として適した製紙用サイズ剤を提供す
ることができるのである。

実施例 以下本発明の詳細な説明する。

コポリマーの合成 イソプロピルアルコール１００ｇを、撹拌機、温度計、
還流冷却器及び滴下漏斗を備えた５０ＯＣＣ四つロフラ
スコに仕込み、窒素ガスで充分脱気した後還流温度まで
昇温する。

前記各モノマーを合計１００ｇ、イソプロピルアルコー
ル１００ｇ及びアゾビスイソブチルニトリル１．０ｇの
混合液を２時間かけて滴下する。さらに５時間その温度
に保ちながら反応溶液中のイソプロピルアルコール約１
００ｇを溜去する。然る後温水４００ｇを加え、加温し
てイソプロピルアルコールを溜去する。さらに濃度及び
Ｉ）Ｈを調整し、固形分濃度２０重量％、ｐＨ３，５の
ポリマーの水溶液又は水分散物を得た。これを合成例１
〜５及び比較合成例１〜４とする。

各合成例及び比較合成例における各モノマーの組成は次
の表１に示す通りである。なお組成の数値は、モル％で
ある。

表１ アルキルケテンダイマーの調製 硬化牛脂脂肪酸クロライドを、ベンゼン中においてトリ
エチルアミンの存在下で反応させ、混合アルキルケテン
ダイマーを得な。このアルキルケテンダイマーについて
モノメチルアミン消費量測定法によりアルキルケテンダ
イマーの純度を測定したところ、その消費量は５０Ｉｌ
１ｇ／ｇであった。

サイズ剤組成物の調整 前記アルキルケテンダイマ−１６００（実施例６及び７
については２１０ｇ＞を７０℃に加熱し、これに前記各
合成例及び比較合成例のコポリマーの水溶液又は水分散
物２００ｇと水６４０ｇ　（実施例６及び７については
５９００＞とを添加して混合しな。これを７０℃に加熱
しながらホモミクサーで５分間予備分散させた後、同温
度でピストン型高圧乳化機（３００ｋｉＪ７２／）に１
回通して分散させた。然る後直ちに冷却し、実施例１〜
７及び比較例１〜４の、アルキルケテンダイマー分散液
を得た。各分散液の固形分は、２０重量％である。

各実施例及び比較例の組成は、次の表２に示す通りであ
る。

表２ 安定性試験 各実施例及び比較例で得られた分散液を３０°Ｃの温度
で貯蔵して、１ケ月後の性状の変化を見た。

安定性試験の結果は、次の表３に示す通りであった。

サイズ剤性能試験 次に、製紙用サイズ剤としての性能を試験した。この試
験においては、比較として、市販のアルキルケテンダイ
マー系サイズ剤（不揮発分２０重１％、１）８３．４）
についても併せて試験した。

試験方法 カナディアン・スタンダード・フリーネス４１０ｒｒｌ
ｌのパルプ（ＬＢＫＰ／ＮＢＫＰ＝７／３）の２％水性
スラリーに、填料として重質炭酸カルシウム粉をパルプ
固形分に対して２０重量％及び、サイズ剤として各実施
例及び比較例の水性分散液を含有不揮発分の対パルプ固
形分比率として０３１５重１％を、それぞれ添加した後
、タッピ・スタンダード・シートマシンを使用して抄紙
した。得られた湿紙を５ｋｇ膚で１分間プレスして脱水
し、湿紙水分含有１を６０重１％とした。

この湿紙を回転式ドラムドライヤーで９０〜９５℃で８
０秒間乾燥し、手抄紙を得た。得られた手抄紙の秤崖は
、６４±２ａ／がのものであった。

試験１ この手抄紙について、抄紙した後直ちにステキヒトサイ
ズ度（ＪＩＳ−Ｐ８１２２＞を測定した。

試験２ また前述の手抄紙について、抄紙した後２゜℃、湿度６
５％の条件下で２４時間調湿処理をし、然る後、同様に
ステキヒトサイズ度を測定した。

試験結果 試験結果を表４に示す。

なように、本発明の製紙用サイズ剤は、調製した後長期
間の保存に対して極めて安定であって、性状の変化がな
い。また本発明のサイズ剤を使用して抄紙した紙は、サ
イズ度が高く、しかもサイズ効果の発現が早い。さらに
長期間保存した後のサイズ剤を使用した場合においては
、従来のサイズ剤ではサイズ度が大幅に低下しているに
も拘らず、本発明のサイズ剤ではサイズ度の低下はほと
んど見られない。

従って本発明のサイズ剤は、中性紙を製造するためのア
ルキルケテンダイマー系製紙用サイズ剤としで、極めて
優れた性能を有するものであることが理解できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　カチオン性ビニルモノマー１５〜７５モル％、芳香
   族ビニルモノマー５〜４０モル％、水溶性非イオン性ビ
   ニルモノマー５〜５０モル％及び炭素数８〜２２の炭化
   水素基を有する疎水性ビニルモノマー１〜１５モル％を
   含む水溶性又は水分散性コポリマーと、疎水性物質とを
   含有することを特徴とする、製紙用サイズ剤組成物 ２　カチオン性ビニルモノマーが、ジメチルアミノエチ
   ルメタクリレートであることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項記載の製紙用サイズ剤組成物 ３　カチオン性ビニルモノマーが、メタクロイルオキシ
   エチルトリメチルアンモニウムクロライドであることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の製紙用サイズ
   剤組成物 ４　カチオン性ビニルモノマーが、Ｎ，Ｎ−ジメチルア
   ミノプロピルアクリルアマイドであることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１項記載の製紙用サイズ剤組成物 ５　芳香族ビニルモノマーがスチレンであることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項記載の製紙用サイズ剤組
   成物 ６　水溶性非イオン性ビニルモノマーが、アクリルアマ
   イドであることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記
   載の製紙用サイズ剤組成物 ７　水溶性非イオン性ビニルモノマーが、メタアクリル
   アマイドであることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項記載の製紙用サイズ剤組成物 ８　疎水性ビニルモノマーが、２−エチルヘキシルメタ
   アクリレートであることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項記載の製紙用サイズ剤組成物９　疎水性ビニルモ
   ノマーが、ラウリルメタアクリレートであることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項記載の製紙用サイズ剤組
   成物 １０　疎水性ビニルモノマーが、ラウリルメタアクリレ
   ートであることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記
   載の製紙用サイズ剤組成物 １１　疎水性ビニルモノマーが、ステアリルメタアクリ
   レートであることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   記載の製紙用サイズ剤組成物 １２　疎水性物質がアルキルケテンダイマーであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製紙用サイズ
   剤組成物