JPS6392800A - 紙力増強剤 - 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〕 本発明は紙力増強剤に関する。

さらに詳細には、例えば海水のような多量の電解質物質
が共存する抄紙系において紙力増強効果が優れる紙力増
強剤に関する。

〔従来の技術〕

近年紙の原料である森林資源の供給が不足し、その代替
として古紙の使用比率が高まっている。

古紙の使用比率の高まりに起因する紙力の低下を補うた
め種々の紙力増強剤が使用さｎている。

とシわけ乾燥紙力を増加させる乾燥紙力増強剤としては
ポリアクリルアミド系のポリマーが広く用いられている
。

しかし、ノクルプ原料の古紙中に含ましる各４−に解質
物質の抄紙用水への溶解および製紙プロセスする場合、
あるいは海水のような多量の電解質物質を含んだ工業用
水、河川水を抄紙用水に用ｌＪ′＞なければならない場
合、前記ポリアクリルアミド系のポリマーの効果が発現
しにくく、十分なる紙力増強効果を発揮できないという
問題があつ友。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の解決課題は、紙および板紙の抄紙において多量
の１に解質物質の存在する場合でも優れ九紙力増強効果
全呈する紙力増強剤を提供することにある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は前記問題点の解決手段として、（ａ）　　一般
式（１） （式中Ｒ１はＨまたはＣＨ３、Ｒ２及びＲ３は各々炭素
原子数１〜２のアルキル基、Ａは酸素原子または洲、ｎ
は２，３．またば４の整数、汐はアニオン恰対イオンを
表わす）で表わされる単量体、０．５〜１０モルチ、 （ｂ）　　α、β−不飽和モノカル、ぎン敵および／ま
たはα、β−不飽和ジカルボン酸単お体あるいはそれら
の塩類、０．２〜５モル饅、 （ｃ）　　アクリルアミドおよび／またはメタクリルア
ミド単量体、８５〜９９．３モルチ、を構成単量体成分
とする水溶性共１合体を鳴動成分とすることを特徴とす
る紙力増強剤を提供する。

カチオン性の（、）単量体としてけジメチルアミンエチ
ルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート
、ツメチルアミノプロビルアクリレート、ジエチルアミ
ノエチルアクリレート、・ジメチルアミノプロピルメタ
クリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド
等の塩化ペン・ツル罵による４級化物が挙けられる。と
りわけジメチルアミンエチルメタクリレートあるいはジ
メチルアミノプロピルアクリルアミドの塩化ベンジルに
よる４級化物が好ましい。

アニオン性の価フ単折体としてはアクリル酸、メタクリ
ｆｉ／戯、などのα、β−不飽和モノカルボン酸、マレ
イン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、などの
α、β−不飽和ジカルボン酸およびそれらのナトリウム
塩、カリウム塩、アンモニウム塩等が挙げられるが、と
りわけイタコン酸およびその塩類が最も優れた効果を有
している。勿論、これらを組合せて併用しても良い。

また前記三成分以外にジメチルアミノエチルメタクリレ
ート等のカチオン性単抗体をカチオン性単量体である（
ＩＬ）単量体と併用して用いる事あるいは重合体の水溶
性を害しない程度の１１のスチレン、アクリロニトリル
、アクリル酸エチル等の疎水性単せ体を共重合成分とし
て用いる事も本発明を妨げるものではない。本発明の紙
力増強剤は従来公知の重合反応によって合成する事がで
きる。即ち、所定量の前記（ａ）　、　（ｂ）　、　（
ｃ）単偏°体を仕込んだ水溶液にイングロビルアルコー
ル、アリルアルコール、アリルスルホン酸ナトリウム、
次亜リン酸ナトリウムの如き公知慣用の連鎖移動剤を適
宜使用し、単量体濃度５〜３０重廿チ、重合開始ｐｔｔ
　３〜６にて過硫酸アンモニウム」硫酸ナトリウム、過
硫酸カリウム等のラジカル重合開始剤、あるいはこれら
の過硫酸塩と亜硫酸水素す）　ＩＪウムの如き還元剤と
を組合せたレドックス系重合開始剤を加えて不活性ガス
下温度３５〜９５℃で１〜１０時間加温攪拌することに
よシ得られる。

本発明の共重合体は、１５重ｉチ溶液において、３００
〜１００，０００　ｃｐｓ　（２５℃、プルツク・フィ
ールド粘度）の粘度を有するものがよく、特に８００〜
３０．０００　ｃｐｓが好ましい。

３００　ｃｐｓ以下という極度に低粘度（低分子量）の
場合は紙力増強効果が劣シ、また１００，０００　ｃｐ
ｓ以上の極度に高粘度（高分子量）の場合は過度の凝集
を起こして地合を乱すため紙力低下等の悪影響を及はす
。

カチオン性の（ａ）単量体の量は０．５〜１０モルチが
好ましい。これが０．５モルチ以下ではパルプへの定着
力が不光分であシ、また１０モルチ以上ではカルバモイ
ル基を供する（メタ）アクリルアミド葉が減少するだけ
でなく多量の疎水基が存在するため水素結合を阻害する
ので却って紙力を低下させることになる。

アニオン性の（ｂ）単量体のα、β−不飽和カルゴン酸
は、カチオン部位あるいは抄紙薬品として多用されてい
る（ｐｌＣ酸アルミニウムに白米するアルミニウムイオ
ンとイオン結合を形成するアニオン部位を供する。α、
β−不飽和カルデン酸は０．２〜５モルチが好ましく０
．２モルチ以下ではイオン結合を形成するには不充分で
あシ、５モルチ以上ではパルプ、特に微細繊維状のパル
プを分散させ歩留す等に悪影響を及はす傾向が見られ好
ましくない。

また（ｂ）単量体としてはα、β不飽和モノカルボン酸
よシα、β不飽和ジカルメン酸が好ましく、さらにα、
β不飽和ジカルボン酸の中ではイタコン酸が最も好まし
い。

本発明の紙力増強剤はパルプの水性分散液のパルプ乾燥
Ｍ景に対して、００５〜４１量チ添加して使用される。

この紙力増強剤が抄紙工程で添加使用される場Ｐｉｔは
、パルプが水に良く分散している状態である所であれば
いずれでも良い。抄造時に公知のサイズ剤、紙力増強剤
、炉水性向上剤等を併用することは何らざしつかえない
。

〔作用〕

本発明の紙力剤増強剤は多量の電解質物質、塩類が存在
する系においても優れた紙力増強効果を示す。

紙力増強剤が十分な紙力増強効果を発現する重要な因子
として・９ルプへの定着力１紙力増強剤中のカチオン部
位とアニオン部位間のイオン結合力抄紙系中のアルミニ
ウムイオンと結合する紙力増強剤中のアニオン部位との
結合力および紙力増強作用を発揮する水素結合形成能力
に関係するカルバモイル基の構成量が挙げられる。

パルプへの定着は、負に帯電しているパルプと高分子電
解質物質である紙力増強剤のカチオン部位との静電的イ
オン結合によるものと言われている。多量の電解質物質
の入った系では共存する多量のイオンのため十分にパル
プへの定着が起らず、その結果として紙力増強効果が発
揮しえないが、本発明の紙力増強剤はカチオン部位を構
成する（ａｌ単量体中に疎水的なベンジル基を含み、こ
のベンシル基部分がパルプの疎水部へ吸着し易くなるこ
とが紙力増強剤のパルプへの定着向上に貢献していると
考えられる。

また（ｂ）単量体のα、β−不飽和カルボン醪はアルミ
ニウムイオンとイオン結合を形成するアニオン部位を提
供する。（ｂ）単量体においてはα、β−不飽和モノカ
ルは？ン酸よシもα、β−不飽和ジカルボン酸が優れて
いるが、これは当該共重合体分子間におけるカチオン性
官能基とのイオン結合あるいは研酸バンド（硫酸アルミ
ニウム）に由来するアルミニウムイオンとのイオン結合
が一属強固であり、また当該共重合体に導入すべきアニ
オン性単量体の量をモノカルボン酸に比して多官能性で
ある分だけ低減させることが可能であり、その結果紙力
の向上、増強に貢献すると思われるアクリルアミド部分
が増大するためと考えら九る。

〔実施例〕

以下に本発明の紙力増強剤の実施例および応用例を示す
が、本発明は決してこの実施例のみに限定されるもので
はない。以下においてチとあるのは特に断りのない限υ
すべて重量％である。

〈実施例１〉 攪拌機、温度計、還流冷却管及び仝素ガス導入管を付し
た１１四つロフラスコに脱イオン水６６３．１ｙ、５０
俤アクリルアミド水謬液２４３．２Ｆ、β−メタクリロ
イルオキシエチルジメチル、ペンジルアンモニクムクロ
ライドの８０チ水溶液１９．１６．９゜イタコン酸４．
６８ｇ、２％次亜リン酸ナトリウム水溶？Ｎ１２．９５
．９を仕込み次いで１５チ水酸化ナトリウム水溶液にて
ｐｉ−１４，０に調整した後、窒素ガス導入下６０℃に
昇温し、５％過硫酸アンモニウム水溶液４．１１．９を
加え重合反応を開始した。その後７５℃に３時間保温し
て重合反応を完了させた。

かくして得られた重合体は不揮発分１５．５％。

２５℃プルツク・フィールド粘度７２００ｃｐｓ＊ＰＨ
４，３の透明な水溶液であった。これを共重合体Ａとす
る。

〈実施例２〜８〉 第１表記載の構成単量体成分の配合にて、実施例１と同
様な重合反応を行ない共重合体水溶液Ｂ〜工を得た。な
お同程度の粘度を得るために連鎖移動剤の量は適宜変え
て行った。

実施例で得られた共重合体の物性を第１表に示す。

第１表および第２表における各単量体Ｊ　ＩＬ２　ｂ１
ｂ２ｂ３Ｃ１Ｃ２ｄ１ｄ２ｄ３は次の通シである。

ａ、・・・β−メタクリロイルオキシエチルジメチルベ
ンジルアンモニウムクロライド ＣＨ３ ＣＨ２＝Ｃ ＣＨ３ へ、・・・３−アクリルアミドプロピルジメチルベンノ
ルアンモニウムクロライド ｂｌ・・・イタコン酸 ｂ２・・・マレイン酸 ｂ３・・・アクリル酸 ｃｌ・・・アクリルアミド ｃ２・・・メタクリルアミド ｄ、・・・ジメチルアミノエチルメタクリレートｄ２・
・・上記ｄ、のＣＨ２Ｃｌ　Ｋよる４級化物（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クロラ
イド） ｄ３・・・ジメチルアミノプロピルアクリルアミドく比
較例１〜８〉 第２表記載の構成単葉体成分の配合て従い、実施例１と
固唾の重合反応を行ない、共重合体水浴液５４　’−ｇ
を得た。この場合も、連鎖移動剤の量は適宜変えて行っ
た。

比較例で得られた共重合体の物性を第２表に示すＯ く応用例１〉 多量の電解質物質を含む抄紙系において、本発明の紙力
増強剤がどのような効果を呈するかを明らかにするため
に抄紙用水として水道水／海水＝８／２　（’１導度８
２００μＶ／、、硬度１３００ｐｐｍ）を使用し、カナ
ディアン・スタンダード・フリーネス（以下Ｃ８Ｆと略
記する）３９９ｍｌの段ボール古紙の２．５％水性分散
液に硫酸バンドを２．０％（対バルブ乾燥重量基準、以
下同様）加えた後、実施例および比較例で得られた各々
の共重合体＊−’ｔｎそれ１．０％加えた。このパルプ
スラリーを０．３３％に希釈し、ノープル・アンド・ウ
ッド裂の手抄き装置にて、抄紙しく抄紙時ｐ）１５．０
）、次いでドラム・ドライヤーにで１１０℃、１．５分
間乾燥させ、坪ｔｈｔ８２±２１／ｍ”の手抄き紙（１
）および坪量１６５±３９／ｍ２の手抄き紙（Ｉｔ）を
得た。得られた手抄き紙は２０℃、相対湿度６５％の条
件下で　　−２４時間調湿した後、手抄き紙（１）につ
いては「比破裂強さ」、手抄き紙（ＩＩ）について（グ
「比圧縮強さ」および「平面圧縮強さ」を測定した。結
果を第３表に示す。なお各応用例における物性の測定は
下記の方法に準じて行った。

比破裂強さ・・・ＪＩＳ　Ｐ−８１１２比圧縮強さ・・
・ＪＩＳ　Ｐ−８１２６比平面圧縮強さ・・・Ｊａｐａ
ｎ、　Ｔａｐｐ１紙・母ルプ試験方法扁２９−７８ｒ段
ゴール用中芯の平面 圧縮強さ試験方法」において、段 く１ 翫υ後相対湿度６５％温度２０℃ の恒温恒湿室にて２４時間調湿し た後測定を行った。

裂　　断　　長・・・ＪＩＳ　Ｐ−８１１３第　３　表 第３表から本発明の紙力増強剤が多量に電解質物質を含
む系において優れた紙力増強効果を示す事が明らかであ
る。

く応用例２〉 抄紙工程のクローズド化が進行し多量の１！解質物質を
含む系における不発明の紙力増強剤がどのような効果を
呈するかを明らかにするために抄紙用水として各種の塩
（注１）を含む含塩水道水を調製してこれを使用し、Ｃ
８Ｆ　３８３ゴの段？−ル古紙を用いて応用例１と同様
の方法によシ紙を抄紙し、その測定を行った。結果を第
４表に示す。

同表より、塩が多く蓄積した抄紙系においても、本発明
の紙力増強剤がｔＵｔた紙力増強効果を示す事が明らか
である。

注１）含塩水道水 水道水１０Ｊ中に以下の塩を含む。

電導度　１９００μη告、硬度６３０　ｐｐｍ第４表 〈応用例３〉 流送未晒クラフトノｆ／Ｌ／プを用いた抄紙系における
本発明の紙力増強剤がどのような効果を呈するかを明ら
かにするためにＣ３Ｆ３３２１ｍの流送未晒クラフトパ
ルプの２．５係水性分散液（スラリーｐＨ１０，５，電
導度８２０　μＶ／ｃｍ　）　Ｋ硫酸バンドを０．３壬
、実施例および比較例で得られた各々の共重合体をそれ
ぞれ０．４％加えた。このパルプスラリーを０．３３４
に希釈し、ノープル・アンド・ウッド類の手抄き装置に
て抄紙しく抄紙時ＰＩ（８，Ｏ）次いでドラムドライヤ
ーにて１１０℃、１．５分間乾燥させ、坪量７５±２９
／７？Ｌ”の手抄きｆｆ１（１）および坪量１５０±２
１／ｍ”の手抄き紙（ＩＩ）を得た。

得られた手抄き紙は、２０℃、相対湿度６５憾の条件下
で２４時間調湿した後、手抄き紙（１）については「裂
断長」、手抄き紙（ｎ）については「比圧ｉｓｄ　ｑ４
さ」を測定し念。結果を第５表に示す。同表よりリグニ
ンソーダ等を多量に含んでいる流送未晒クラフトパルプ
においても本発明の紙力増強剤は優れた紙力増強効果を
示すことが明らかである。

第５表 く応用例４〉 石ｆｙｌｆ−ド原紙における本発明の紙力増強剤がどの
ような効果を呈するかを明らかにするために、石膏ポー
ド原樟製造会社よシ入手したパル％注２）を用いてその
２．５壬水性分散液にケン化ロジンサイズ（ディック・
バーキュレス（休）製ＰＦＰ　）を１、０４　、硫酸バ
ンドを２．５係加え、次いで実施例および比較例で得ら
れた谷々の共重合体をそれぞれ０．３係加えた。

このパルプスラリーを０．３３　％に希釈し、ノープル
・アンド・ウッド類の手抄き装置にて抄紙し。

抄紙時…５゜５）次いでドラムドライヤーにて１１０℃
、ｔ、ｓ分間乾燥させ、坪量１６０±２１１　／ｒｎ”
の手抄き紙を得た。得られた手抄き紙は２０℃、相対湿
度６５係の条件下で２４時間調湿した後「裂断長」、「
比破裂強さ」を測定した。結果を第６表に示す。

同表よシ石骨ゴード原紙においても、不発明の紙力増強
剤は優れた紙力増強効果を示すことが明らかである。

注２）　ノぐルプは新聞古紙と雑誌古紙（Ｃ３Ｆ１６０
ｒｎｌ）、が混合されておりこの・セルデスラリ−の性
状分析値は久の 通シである。

ｐ）１　　　　　　　　６．６ 電導波　　　　　７７０μｖ／ｃｒｎ 全硬度　　　　４３０　　ｐｐｍ 全酸度　　　　　２５　　ｐｐｍ 全アルカリ度　　　　２９０　　　ｐｐｍ硫酸イオン　
　　　　５１０　　１）ｌ）ｍ塩素イオン　　　　　　
２７　　　ｐｐｍナトリウムイオン　　　６４　　　ｐ
ｐｍカルシウムイオン　　１３０　　１）Ｐｍカリウム
イオン　　　　２２　　　ｐｐｍ第６表 〈応用例５〉 抄紙工程をクローズド°化した実際の系における本発明
の低力増強剤がどのような効果を呈するかを明らかにす
るために、クローズド化の進んだ都市近郊の板紙製造会
社より入手した・々ルデ注３）を用いてその２．５係水
性分散液に硫酸バンド１，０憾加え、次いで、実施例お
よび比較例で得られた各々の共重合体をそれぞれ０．４
係加えた。このパルプスラリーを０．３３９６に希釈し
、ノープル・アント９・ウッド製の手抄き装置にて抄紙
しく抄紙時ｐ４４．５）、次いでドラムドライヤーにて
、１１０１：、１．５分間乾燥させ坪量８０±２１／ｍ
”の手抄き紙（１）および坪量１６０±２１１／ｍ”の
手抄き紙（ＩＩ）を得た。得られた手抄き紙は２０℃相
対湿度６５壬の条件下で２４時間調湿した後、手抄き紙
（１）については「比破裂強さ」、手抄き紙（Ｉｆ）に
ついては「比圧縮強さ」を測定した。結果を第７表に示
す。

同表より製紙会社で使用されている４解■物質を多量に
含んでいるパルプを用いても、本発明紙力増強剤が優れ
た紙力増強効果を示す事は明らかである。

注３）パルプは段ゴール古紙（Ｃ８Ｆ　４１６ｍ１）で
あり、このパルプスラリーの性状分析値は次の通りであ
る。

ｐＨ４，４ 電導波　　　　　　３３４０１１Ｖ／ｃｍ全硬度　　　
　　　　１２５０ｐｐｍ 全酸度　　　　　　　　５５５　ｐｐｍ全アルカリ度　
　　　　　　　　ｏ　　ｐｐｍ硫酸イオン　　　　　　
　４４０ｐｐｍ塩素イオン　　　　　　　　３８ｐｐｍ
ナトリウムイオン　　　　　４２ｐｐｍカルシウムイオ
ン　　　　　６８ｐｐｍ第７表 〔発明の効果〕 本発明の紙力増強剤は、多情の電解質物質力；含まｎて
いる抄紙系において優ｎた紙力増強効果を与えることが
できる。

代理人　弁理士　高　橋　勝　利 ｒ−続補正書（自発） 昭和８１年１２月ノ９日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １　事件の表示 昭和６１年特許願第２３６２６６吋 ２　発明の名称 紙力増強剤 ３　補正をする者 １Ｓ件との関係　　　特　許　出願人 〒１０３東京都中央区口本橋３丁［１７番２０号ディッ
ク・バーキュレス株式会社 代表者　　　用　　井　　−行 ４　代理人 〒１０３東京都中央区Ｄ＊橋三丁目７番２０号大［１本
インキ化学工業株式会社内 ′、′、１４＝１−　’−’ｌ・ 、−、＝、、１ ５　補正の対象 ６　補正の内容 （１）明細書第１２頁５行の 「メタクリロイルオキシエチルジメチル、ベンジル」を 「メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジル」に補
正する。

（２）明細占第１８頁５行、第２１頁２１行、第２３頁
６行、第２６頁６行および第２９頁６行の ［μＶ／ｃｍＪを １’ｇｔｒ／ｃＩＩＩＪに補正する。

（３）明細書第２６頁６行および第２９頁６行の「電導
波」を ｒ電導度ｊに補正する。

以」−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）一般式〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｒ＿１はＨまたはＣＨ＿３、Ｒ＿２及びＲ＿３は
   各々炭素原子数１〜２のアルキル基、Ａは酸素原子また
   はＮＨ、ｎは２、３、または４の整数、Ｘ＾■はアニオ
   ン性対イオンを表わす）で表わされる単量体、０．５〜
   １０モル％、 （ｂ）α，β−不飽和モノカルボン酸および／またはα
   ，β−不飽和ジカルボン酸単量体あるいはそれらの塩類
   、０．２〜５モル％、 （ｃ）アクリルアミドおよび／またはメタクリルアミド
   単量体、８５〜９９．３モル％、を構成単量体成分とす
   る水溶性共重合体を有効成分とすることを特徴とする紙
   力増強剤。 ２、前記（ａ）単量体が次式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の紙力増強剤。 ３、前記（ａ）単量体が次式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の紙力増強剤。 ４、前記（ｂ）α，β−不飽和ジカルボン酸単量体がイ
   タコン酸および／またはその塩類であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の紙力増強剤。