JPWO2005098133A1 - ピッチコントロール剤 - Google Patents

Abstract

パルプや紙の製造工程において、製造設備や製品へのピッチの付着を充分に防止することができるピッチコントロール剤を提供する。重量平均分子量が５，０００〜１，０００，０００であって、（Ａ）Ｎ−ビニル−２−ピロリドンから誘導される構成単位２０〜９５モル％及び（Ｂ）カチオン性を有する単量体、例えばアクリレート系単量体、メタアクリレート系単量体などから誘導される構成単位５〜８０モル％からなる重合体を含有するピッチコントロール剤。

Description

本発明はピッチコントロール剤に関し、さらに詳しくは、パルプや紙の製造工程において、製造設備や製品へのピッチの付着を防止するピッチコントロール剤に関する。

パルプまたは紙の製造工程において発生するピッチ（原料である木材に含まれている樹脂や、古紙又は損紙由来で混入する接着剤やラテックスなどの粘着性物質、または紙を製造する際に使用されるサイズ剤などをいう）は、抄紙工程においてワイヤーやフェルトを目詰まらせることにより搾水性の低下を引き起こしたり、紙に付着することにより品質や操業性に影響を与えるなど、トラブルの原因となる。このため、従来から、パルプまたは紙を製造する際のピッチの凝集、あるいは紙や装置上へのピッチの付着を防止する目的で、ピッチコントロール剤が使用されている。ピッチコントロール剤は、タルクなどの無機系のものと重合体や界面活性剤などの有機系のものに大別され、近年では、アニオントラッシュ過剰系に対する電荷調整に有効であるなどの理由から、カチオン性重合体が多用されている。
カチオン性重合体を用いるピッチコントロール剤およびピッチコントロール方法として、従来以下の方法が知られている。
（１）アルキルアミンなどとエピハロヒドリンなどとの重合体を用いるピッチコントロール方法（例えば、特許文献１参照）。
（２）ジアリルジメチルアンモニウムクロライドなどを含有する重合体を用いるピッチコントロール方法（例えば、特許文献２参照）。
（３）Ｎ，Ｎ−ジアルキル−Ｎ−ヒドロキシアルキル−アミノアルキル（メタ）アクリレートの四級化物を含有する重合体を用いるピッチコントロール方法（例えば、特許文献３参照）
（４）ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドの四級化物を含有する重合体を用いるピッチコントロール方法（例えば、特許文献４参照）
（５）カチオン性重合体および界面活性剤を用いるピッチコントロール方法（例えば、特許文献５、６参照）

特開昭６２―２２３３９４号公報 特開昭６３―２６４９９３号公報 特開昭５３−４１５０７号公報 特開平２−２５９１９５号公報 特開平２−１８２９９５号公報 特開２００３−２６８６９６号公報

しかし、用水のクローズド化や古紙利用率の増加など近年の操業状況に起因してピッチに由来するトラブルはむしろ増加傾向にある中で、上記（１）〜（５）の方法では、ピッチの付着を防止する効果が未だ充分ではなかった。すなわち、ピッチの付着を充分に防止することができるピッチコントロール剤は開発されていないのが現状である。
すなわち、本発明は、パルプや紙の製造工程において、製造設備や製品へのピッチの付着を充分に防止することができるピッチコントロール剤を提供することを目的とする。

本発明は
（イ）重量平均分子量が５，０００〜１，０００，０００であって、（Ａ）Ｎ−ビニル−２−ピロリドンから誘導される構成単位２０〜９５モル％及び（Ｂ）カチオン性を有する単量体から誘導される構成単位５〜８０モル％からなる重合体を含有するピッチコントロール剤、
（ロ）前記重合体のコロイド当量値が０．１〜５ｍｅｑ／ｇである請求項１記載のピッチコントロール剤、
（ハ）前記カチオン性を有する単量体が、アクリレート系単量体及び／又はメタアクリレート系単量体である上記（イ）又は（ロ）に記載のピッチコントロール剤、及び
（ニ）前記カチオン性を有する単量体が下記の式（１）で表される単量体及び／又は式（２）で表される単量体である上記（イ）〜（ハ）のいずれかに記載のピッチコントロール剤、

（式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基、Ｒ²およびＲ³はそれぞれ水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、Ａはエチレン基、プロピレン基、ヒドロキシエチレン基またはヒドロキシプロピレン基を表わす。）

（式中、Ｒ⁴は水素原子またはメチル基、Ｒ⁵およびＲ⁶はそれぞれ水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ⁷は水素原子、炭素数１〜４のアルキル基またはベンジル基、Ｂはエチレン基、プロピレン基、ヒドロキシエチレン基またはヒドロキシプロピレン基、Ｙ^-は陰イオンを表わす。）
に関するものである。

本発明のピッチコントロール剤により、パルプや紙の製造工程において、製造設備や製品へのピッチの付着を充分に防止することができる。

以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のピッチコントロール剤に含有される「重量平均分子量が５，０００〜１，０００，０００であって、（Ａ）Ｎ−ビニル−２−ピロリドンから誘導される構成単位２０〜９５モル％及び（Ｂ）カチオン性を有する単量体から誘導される構成単位５〜８０モル％からなる重合体」（以下、「本発明の重合体」ということがある）において、（Ａ）成分のＮ−ビニル−２−ピロリドンから誘導される構成単位の含有量は２０〜９５モル％であり、好ましくは４０〜９５モル％、さらに好ましくは７０〜９０モル％である。含有量が上記範囲内にあれば、充分なピッチ付着防止性が得られ好ましい。
（Ｂ）成分のカチオン性を有する単量体から誘導される構成単位の含有量は５〜８０モル％であり、好ましくは５〜６０モル％、さらに好ましくは１０〜４０モル％である。含有量が上記範囲内であれば、充分なピッチコントロール性が得られ好ましい。

本発明の重合体において、コロイド当量値は０．１〜５ｍｅｑ／ｇであることが好ましく、更に０．２〜４ｍｅｑ／ｇであり、特に０．３〜３ｍｅｑ／ｇであることが好ましい。コロイド当量値が上記範囲内にあれば、充分なピッチコントロール性が得られる。なお、コロイド当量値とは高分子電解質のカチオンまたはアニオン度を示す指標であり、コロイド当量値がプラスで大きいほどカチオン性が高く、ほぼゼロになると非イオン性、さらにマイナスになるとアニオン性であることを示す。このコロイド当量値はコロイド滴定を用いて測定される。

本発明の重合体は、その重量平均分子量が５，０００〜１，０００，０００であり、好ましくは１０，０００〜５００，０００、さらに好ましくは２０，０００〜３００，０００である。重量平均分子量が５，０００以上であれば、充分なピッチコントロール性が得られ、１，０００，０００以下であれば適切な粘度を有することから取り扱いが容易であり、また充分なピッチコントロール性が得られる。

本発明の重合体の構成単位であるカチオン性を有する単量体には、四級アンモニウム塩基またはアミノ基などのカチオン性基を有する単量体の他に、重合後にアミド基をマンニッヒ反応でアミノ基に変性するなどの方法でカチオン性を付与したものを含む。上記カチオン性を有する単量体としては（メタ）アクリレート系単量体が好ましい。なお、ここで「（メタ）アクリレート」とは、アクリレートとメタアクリレートの双方を示す。
上記カチオン性基を有する単量体としては、前記式（１）で示される単量体及び／又は式（２）で示される単量体が好ましく用いられる。
式（１）で示される単量体において、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であり、好ましくはメチル基である。Ｒ²およびＲ³はそれぞれ水素原子または炭素数１〜４のアルキル基であり、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられ、好ましくはエチル基、プロピル基である。Ａはエチレン基、プロピレン基、ヒドロキシエチレン基またはヒドロキシプロピレン基であり、好ましくはエチレン基またはプロピレン基である。本発明においては、上記式（１）で示される単量体は、塩酸、硫酸、酢酸などの水溶性酸と塩を形成するものであってもよい。

また、式（２）で示される単量体において、Ｒ⁴は水素原子またはメチル基であり、好ましくはメチル基である。Ｒ⁵およびＲ⁶はそれぞれ水素原子または炭素数１〜４のアルキル基であり、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられ、好ましくはエチル基、プロピル基である。Ｒ⁷は水素原子、炭素数１〜４のアルキル基またはベンジル基であり、好ましくは炭素数１〜４のアルキル基であり、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられ、さらに好ましくはエチル基、プロピル基である。Ｂはエチレン基、プロピレン基、ヒドロキシエチレン基またはヒドロキシプロピレン基であり、好ましくはエチレン基またはプロピレン基である。Ｙ^-は陰イオンであり、例えばメチル硫酸イオン、エチル硫酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオンなどが挙げられ、好ましくはメチル硫酸イオンまたはエチル硫酸イオンである。
上記式（１）で示される単量体及び式（２）で示される単量体は、それぞれ単独で用いルことができるが、二種以上組みあわせて用いることもできる。

上記カチオン性を有する単量体としては、例えばジアルキルアミノ（ヒドロキシ）アルキル（メタ）アクリレートまたはその四級化物、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドまたはその四級化物、塩化アルキルビニルイミダゾリウム、塩化ジメチルジアリルアンモニウムなどが挙げられ、好ましくは、塩化アルキルビニルイミダゾリウム、ジアルキルアミノ（ヒドロキシ）アルキル（メタ）アクリレートまたはその四級化物であり、さらに好ましくはジアルキルアミノ（ヒドロキシ）アルキル（メタ）アクリレートの四級化物である。

カチオン性を有する単量体として具体的な化合物としては、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジブチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジブチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジブチルアミノヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジブチルアミノヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノメチル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノメチル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリルアミドまたはこれらを塩化メチル、塩化エチル、塩化ベンジル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などで四級化した単量体、塩化メチルビニルイミダゾリウム、塩化ジメチルジアリルアンモニウムなどが挙げられる。

これらのうち、好ましくは、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジブチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジブチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジブチルアミノヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジブチルアミノヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、またはこれらを塩化メチル、塩化エチル、塩化ベンジル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸で四級化した単量体であり、さらに好ましくはジメチルアミノプロピルメタアクリレート、ジメチルアミノエチルメタアクリレート、ジエチルアミノプロピルメタアクリレート、ジエチルアミノエチルメタアクリレート、またはこれらをジメチル硫酸、ジエチル硫酸で四級化した単量体である。

本発明の重合体は、（Ａ）Ｎ−ビニル−２−ピロリドンから誘導される構成単位及び／又はカチオン性を有する単量体から誘導される構成単位に加え、他の単量体から誘導される構成単位を含有していてもよい。該他の単量体としては、例えば（メタ）アクリルアミド、スチレン、（メタ）アクリル酸エステル、酢酸ビニル、ビニルアルコール、メチルビニルエーテル、エチレン、（ポリオキシアルキレン）アリルアルコール、ビニルアセトアミド、ビニルホルムアミドなどの非イオン性単量体、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニルスルホン酸、２−アクロイルアミノ−２−メチルプロパンスルホン酸、ヒドロキシプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸などのアニオン性単量体またはその塩などが挙げられる。

本発明のピッチコントロール剤は、本発明の重合体を０．１〜６０重量％含有することが好ましく、更に好ましくは０．５〜３０重量％含有し、特に好ましくは１〜２０重量％含有する。本発明の重合体の含有量が上記範囲内であれば、ピッチコントロール剤が適切な粘度を有することから取り扱いが容易となり、充分なピッチコントロール性を得ることができる。
本発明のピッチコントロール剤は、前記本発明の重合体以外にも、必要に応じて、界面活性剤、重合体、キレート剤、ビルダー、有機酸、ｐＨ調整剤、溶剤、消泡剤、殺菌剤、防腐剤、着色料、香料などを含有することができる。

本発明のピッチコントロール剤は、好ましくはパルプや紙の製造工程において用いられるが、その使用方法としては、例えばワイヤー、フェルト、ロール、カンバス、ドライヤーシリンダーなどの製造設備に散布する方法およびパルプに添加する方法などが挙げられ、本発明においては、高いピッチコントロール性が得られる点から製造設備に散布する方法が好ましい。
ピッチコントロール剤を製造設備に散布する場合には、シャワー水などの洗浄水に添加して行えばよい。この場合、他のピッチコントロール剤や潤滑剤、剥離性向上剤、洗浄剤、酸、アルカリなどの添加剤と組み合わせて使用することができる。
また、ピッチコントロール剤をパルプに添加する場合には、パルプスラリーに添加するのが好ましい。添加場所としては、チェスト、種箱、エキストラクターなどが挙げられる。ピッチコントロール剤は、填料、染料、硫酸バンド、凝結剤、紙力増強剤、歩留向上剤、濾水性向上剤、サイズ剤、嵩高剤、消泡剤などの添加剤と組み合わせて使用することができる。

上記製造工程における本発明のピッチコントロール剤の使用量は、例えば、洗浄水またはパルプに対し、本発明の重合体換算で０．０５〜２０００ｐｐｍであり、好ましくは０．１〜１０００ｐｐｍであり、さらに好ましくは０．５〜３００ｐｐｍである。使用量が上記範囲内にあれば、紙力増強剤や濾水性向上剤など他の添加剤の性能を阻害することなくピッチコントロール性が充分となり好ましい。

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
なお、実施例および比較例で用いた本発明の重合体１〜１３の構造及び性状を表１に示す。また、上記重合体のコロイド当量値は以下のようにして測定した。
コロイド当量値
ミューテック社製ＰＣＤ０３を用いて、重合体固形分あたりのコロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ）を測定した。

実施例１
表１に示す重合体１をイオン交換水に希釈混合し、表２に示すピッチコントロール剤を得た。
実施例２〜９および比較例１〜５
表１に示す重合体を用いて、実施例１と同様に実施例２〜９および比較例１〜５の各々のピッチコントロール剤を表２及び表３に示すように調製した。

各ピッチコントロール剤について、ピッチ付着防止性を以下の方法で評価した。評価結果を表２及び表３に示す。
ピッチ付着防止性
精製水９９０ｇにオレイン酸２ｇ、トール油２ｇ、アビエチエン酸２ｇおよび４８％水酸化ナトリウム４ｇを加えてピッチを調製した。
よく洗浄したワイヤーを７×２１ｃｍに切り取り、円筒状にしたものをテストピースとし、１０５℃にて１時間乾燥後、デシケーター中で放冷し、秤量した（重量Ａ）。５００ｍＬビーカー中に濾過水４６０ｍＬを入れ、恒温水槽中で４０℃に昇温し、ピッチコントロール剤を５０ｍｇ添加した。調製した溶液中にテストピースを入れ、３０分間攪拌を行い、ピッチ２５ｍＬ、５重量％塩化カルシウム水溶液１５ｍＬを添加した。添加後１時間攪拌を行った。攪拌後、テストピースを取り出し、水を切った後１０５℃にて１時間乾燥させた。デシケーター内で放冷し、重量を測定した（重量Ｂ）。重量Ｂ−重量Ａがピッチ付着量となる。ピッチ付着防止率を下式に従い算出し下記のように評価した。

ピッチ付着防止率（重量％）：
[（薬剤を添加しない場合のピッチ付着量−薬剤を添加した場合のピッチ付着量）／薬剤を添加しない場合のピッチ付着量]×１００
◎：ピッチ付着防止率が８０％以上である。
○：ピッチ付着防止率が６０％以上８０％未満である。
△：ピッチ付着防止率が４０％以上６０％未満である。
×：ピッチ付着防止率が４０％未満である。

本発明のピッチコントロール剤は、ピッチ付着防止性が良好であった。これに対して比較例１は重合体のＮ−ビニル−２−ピロリドン成分の含量が２０モル％未満でありカチオン性を有する単量体成分の含量が８０モル％を超えるため、ピッチ付着防止性が不良であった。比較例２は重合体がカチオン性を有する単量体単位を含有しないため、ピッチ付着防止性が不良であった。比較例３および比較例４は重合体がＮ−ビニル−２−ピロリドン成分を含有しないため、ピッチ付着防止性が不良であった。比較例５は重合体の重量平均分子量が１，０００，０００を超えるため、ピッチ付着防止性が不良であった。

本発明のピッチコントロール剤は、ピッチの付着を充分に防止することができることから、優れたピッチコントロール剤として、パルプや紙の製造において有利に利用可能である。

Claims (4)

1. 重量平均分子量が５，０００〜１，０００，０００であって、（Ａ）Ｎ−ビニル−２−ピロリドンから誘導される構成単位２０〜９５モル％及び（Ｂ）カチオン性を有する単量体から誘導される構成単位５〜８０モル％からなる重合体を含有するピッチコントロール剤。
2. 前記重合体のコロイド当量値が０．１〜５ｍｅｑ／ｇである請求項１記載のピッチコントロール剤。
3. 前記カチオン性を有する単量体が、アクリレート系単量体及び／又はメタアクリレート系単量体である請求項１又は２に記載のピッチコントロール剤。
4. 前記カチオン性を有する単量体が、下記の式（１）で表わされる単量体及び／又は式（２）で表される単量体である請求項１〜３のいずれかに記載のピッチコントロール剤。
   

   

   （式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基、Ｒ²およびＲ³はそれぞれ水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、Ａはエチレン基、プロピレン基、ヒドロキシエチレン基またはヒドロキシプロピレン基を表わす。）
   

   

   （式中、Ｒ⁴は水素原子またはメチル基、Ｒ⁵およびＲ⁶はそれぞれ水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ⁷は水素原子、炭素数１〜４のアルキル基またはベンジル基、Ｂはエチレン基、プロピレン基、ヒドロキシエチレン基またはヒドロキシプロピレン基、Ｙ^-は陰イオンを表わす。）