JPWO2017110868A1 - ポリアクリルアミド系製紙用添加剤及びその製造方法、並びに紙の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<1>(メタ)アクリルアミド、カチオン性ビニルモノマー、アニオン性ビニルモノマー、および(メタ)アリル基を有するモノマーをポリマー構成単位として有する両性ポリアクリルアミド共重合体(a)のジアルデヒド化合物付加物であり、下記(1)〜(3)全てを満足することを特徴とするアルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)を含む、ポリアクリルアミド系製紙用添加剤、
(1)アルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)中の、アミド基及びジアルデヒド化合物が付加しているアミド基に対して、ジアルデヒド化合物が付加しているアミド基の割合であるアミド反応率が3〜20モル%
(2)アルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)の数平均分子量が50万〜400万
(3)アルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)がpH3.5〜8.5の間でイオン化度が0meq/gになる等電点が存在する
<2>アルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)の分子量分布が2.0〜8.0であることを特徴とする、前記<1>に記載のポリアクリルアミド系製紙用添加剤、
<3>ポリマー構成単位の割合が、(メタ)アクリルアミド :74.0〜99.7mol%、カチオン性ビニルモノマー :0.1〜12.0mol%、アニオン性ビニルモノマー :0.1〜10.0mol%、(メタ)アリル基を有するモノマー :0.1〜4.0mol%であることを特徴とする、前記<1>又は<2>に記載のポリアクリルアミド系製紙用添加剤、
<4>ポリマー構成単位のカチオン性ビニルモノマーが、3級アミノ基を有することを特徴とする、前記<1>〜<3>いずれか一項に記載のポリアクリルアミド系製紙用添加剤、
<5>(メタ)アクリルアミド、カチオン性ビニルモノマー、アニオン性ビニルモノマー、及び(メタ)アリル基を有するモノマーを重合することによって得られる両性ポリアクリルアミド共重合体(a)に下記(1)〜(5)の条件となるようにジアルデヒド化合物(b)を反応させることを特徴とする、アルデヒド官能化したポリアクリルアミド(A’)を含むポリアクリルアミド系製紙用添加剤の製造方法、
(1)両性ポリアクリルアミド共重合体(a)のアミド基に対してジアルデヒド化合物(b)がモル比率で10〜60%であること、
(2)pHが7.5〜12.5であること、
(3)温度が1〜60℃であること、
(4)両性ポリアクリルアミド共重合体(a)の反応前の濃度が0.5〜11.0質量%であること、
(5)時間が20秒〜4時間であること
<6>前記<5>に記載のアルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A’)が、前記<1>〜<4>のいずれか一項に記載のアルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)であること特徴とする、ポリアクリルアミド系製紙用添加剤の製造方法、
<7>ジアルデヒド化合物(b)が、グリオキサールであることを特徴とする、前記<5>に記載のポリアクリルアミド系製紙用添加剤の製造方法、
<8>パルプスラリーに、前記<1>〜<4>いずれか一項に記載のポリアクリルアミド系製紙用添加剤をパルプ固形分に対して0.01〜3質量%添加することを特徴とする、紙の製造方法。
本発明のアルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A’)を含むポリアクリルアミド系製紙用添加剤の製造方法は、(メタ)アクリルアミド、カチオン性ビニルモノマー、アニオン性ビニルモノマー、及び(メタ)アリル基を有するモノマーを重合することによって得られる両性ポリアクリルアミド共重合体(a)に下記(1)〜(5)の条件となるようにジアルデヒド化合物(b)を反応させることを特徴とするものである。
(1)両性ポリアクリルアミド共重合体(a)のアミド基に対してジアルデヒド化合物(b)がモル比率で10〜60%であること、
(2)pHが7.5〜12.5であること、
(3)温度が1〜60℃であること、
(4)両性ポリアクリルアミド共重合体(a)の反応前の濃度が0.5〜11.0質量%であること、
(5)時間が20秒〜4時間であること
(1)両性ポリアクリルアミド共重合体(a)のアミド基に対してジアルデヒド化合物(b)がモル比率で10〜60%であること、
(2)pHが7.5〜12.5であること、
(3)温度が1〜60℃であること、
(4)両性ポリアクリルアミド共重合体(a)の反応前の濃度が0.5〜11.0質量%であること、
(5)時間が20秒〜4時間であること
(1)アルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)中の、ジアルデヒド付加前の(メタ)アクリルアミド構成単位のアミド基に対して、ジアルデヒド化合物が付加しているアミド基の割合であるアミド反応率が3〜20モル%
(2)アルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)の数平均分子量が50万〜400万
(3)pH3.5〜8.5の間でイオン化度が0meq/gになる等電点が存在する
本発明における数平均分子量は、GPC に多角度光散乱検出器を接続したGPC−MALS法により得られるものをいう。
また、本発明のポリアクリルアミド系製紙用添加剤は、未反応のジアルデヒド化合物を含んでいてもよい。その場合、酸を添加して、pH2.5〜4.5に調整してジアルデヒド化合物との反応を停止して製紙用添加剤とすることが好ましいが、反応後直ちに用いる場合には、pHを下げずにそのまま反応溶液をパルプスラリーに添加することもできる。pH調整に用いられる塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等、酸としては、硫酸、塩酸、酢酸等が挙げられる。また、防腐剤、消泡剤等を含有していてもよい。
HPLC:Agilent1100シリーズ
カラム:昭和電工(株)製SHODEX SB806MHQ
溶離液:硝酸ナトリウムを含むリン酸緩衝液(pH3)
流速:1.0ml/分
検出器1:ワイアットテクノロジー社製 多角度光散乱検出器DAWN
検出器2:昭和電工(株)製 示唆屈折率検出器RI−101
製造例1
撹拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに、水260.00g、モノマー類(1)として、50%アクリルアミド水溶液126.81g、ジメチルアクリルアミド0.10g、30%硫酸水溶液15.60g、ジメチルアミノエチルメタクリレート15.72g、メタリルスルホン酸ナトリウム1.27gを仕込んだ。次いで、窒素ガス雰囲気下、60℃に昇温し、重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.24gを加え、重合を開始させ反応温度を90℃まで昇温させた。その後、水180.00g、モノマー類(2)として、50%アクリルアミド水溶液132.49g、ジメチルアクリルアミド0.10g、アクリル酸5.40g、メタリルスルホン酸ナトリウム1.27gを加え、更に過硫酸アンモニウム0.48g を加え、25℃における推定粘度が3000mPa・sになった時点で、水290.00を投入し、固形分15.0%の両性ポリアクリルアミド共重合体(a−1)を得た。両性ポリアクリルアミド共重合体(a−1)を構成するモノマー単位の割合(mol%)と、数平均分子量、重量平均分子量、および分子量分布を測定した結果を表1に示す。
モノマー類(1)、モノマー類(2)の組成を表1に示すように変えたこと以外は、製造例1と同様に行い、固形分15.0%の両性ポリアクリルアミド共重合体(a−2)〜(a−14)、(ra−1)〜(ra−6)を得た。両性ポリアクリルアミド共重合体(a−2)〜(a−14)、(ra−1)〜(ra−6)を構成するモノマー単位の割合(mol%)と、数平均分子量、重量平均分子量、分子量分布を測定した結果を表1に示す。
AAm:アクリルアミド
DM :ジメチルアミノエチルメタクリレート
DMC:2‐(メタクリロイルオキシ)‐N, N, N‐トリメチルエタンアンモニウム・クロライド
DPA:N‐(2‐ジメチルアミノエチル)アクリルアミド
DADMAC:ジアリルジメチルアンモニウムクロライド
IA:イタコン酸
AGA:2‐アクリルアミド-N -グリコール酸
AAc:アクリル酸
SMAS:メタリルスルホン酸ナトリウム
HEMAC:ジメチルヒドロキシエチルメタリルアンモニウムクロライド
MET:メルカプトエタノール
MBAAm:メチレンビスアクリルアミド
DMAAm:ジメチルアクリルアミド
Mn:数平均分子量
Mw:重量平均分子量
Mw/Mn:分子量分布
実施例1
200mLビーカーに製造例1において調製した両性ポリアクリルアミド共重合体(a−1)の15%水溶液12.69g、163.00gのイオン交換水、およびジアルデヒド化合物(b)としてグリオキサールの40%水溶液1.16g(共重合体(a)のアミド基に対して35mol%)を添加し、180rpmで攪拌しつつ35℃に昇温した。この際のpHは3.8であった。次いで、5.0%水酸化ナトリウム水溶液2.66gを添加してpH10.0に調整することで反応を開始させた。30分攪拌させた後、30%硫酸水溶液0.67gを加えてpH を3.0に調整し、反応を停止させた。両性ポリアクリルアミド共重合体(a)とジアルデヒド化合物(b)との反応条件を表2に示す。また、得られたポリアクリルアミド系製紙用添加剤(A−1)について、数平均分子量、重量平均分子量、分子量分布、アミド反応率を測定した結果を表3に示す。なお、アミド反応率はVARIAN製INOVA(400MHz)にて13C−NMR測定を行うことにより得た。
両性ポリアクリルアミド共重合体(a)の種類、反応時の温度、pH、濃度、時間、グリオキサール量(mol%対共重合体(a)のアミド基)を表2に示すように変えたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A−2)〜(A−16)、(RA−1)〜(RA−10)を含むポリアクリルアミド系製紙用添加剤を得た。得られたアルデヒド官能化ポリアクリルアミドについて、実施例1と同様に数平均分子量、分子量分布、アミド反応率、等電点を測定した結果を表3に示す。
応用実施例1
濃度2.4%、叩解度(カナディアンスタンダード・フリーネス)350、電気伝導度200mS/mの段ボール古紙パルプスラリーに、パルプ固形分に対し、硫酸バンドを0.5質量%添加した。次いで、実施例1で得られたポリアクリルアミド系製紙用添加剤を固形分換算でパルプ固形分に対し、0.3質量%添加した。このパルプスラリーを撹拌後、pH7.0の水でパルプ濃度を0.8%に希釈した後、ノーブル・アンド・ウッド(The Noble&Wood)製シートマシンにて抄紙し、プレス後、ドラムドライヤーで100℃、120秒間乾燥させて、坪量80g/m2の紙を得た。得られた紙は、以下に記載する、比破裂強さ、及びインターナルボンドにて評価を行った。結果を表4に示す。また、パルプ濃度を0.8%にするまでは上記と同様にしてパルプスラリーを調整した上で濾水性の評価(DDT)を行った。結果を表4に示す。
インターナルボンド:JAPAN TAPPI 18−2に準拠して行った。
応用実施例1 において、表4のようにポリアクリルアミド系製紙用添加剤の種類、および質量%を変えた以外は、応用実施例1と同様な操作を行い、坪量80g/m2の紙を得た。得られた紙は、応用実施例1と同様に評価を行った。結果を表4に示す。また、応用実施例1と同様にして濾水性の評価(DDT)を行った。結果を表4に示す。
応用実施例33
濃度2.4%、叩解度(カナディアンスタンダード・フリーネス)350、電気伝導度200mS/mの段ボール古紙パルプスラリーに、実施例1で得られたポリアクリルアミド系製紙用添加剤を固形分換算でパルプ固形分に対し、0.3質量% 添加した。このパルプスラリーを撹拌後、pH7.0の水でパルプ濃度を0.8%に希釈した後、ノーブル・アンド・ウッド(TheNoble&Wood)製シートマシンにて抄紙し、プレス後、ドラムドライヤーで100℃、120秒間乾燥させて、坪量80g/m2の紙を得た。得られた紙は、応用実施例1と同様に評価を行った。結果を表5に示す。また、応用実施例1と同様に濾水性の評価(DDT)を行った。結果を表5に示す。
応用実施例33において、表5のようにポリアクリルアミド系製紙用添加剤の種類、および質量%を変えた以外は、応用実施例33と同様な操作を行い、坪量80g/m2の紙を得た。得られた紙は、応用実施例1と同様に評価を行った。結果を表5に示す。また、応用実施例1と同様にして濾水性の評価(DDT)を行った。結果を表5に示す。
応用実施例65
濃度2.4%、叩解度(カナディアンスタンダード・フリーネス)350、電気伝導度800mS/mの段ボール古紙パルプスラリーに、パルプ固形分に対し、硫酸バンドを0.5質量%添加した。次いで、実施例1で得られたポリアクリルアミド系製紙用添加剤を固形分換算でパルプ固形分に対し、0.3質量% 添加した。このパルプスラリーを撹拌後、pH7.0の水でパルプ濃度を0.8%に希釈した後、ノーブル・アンド・ウッド(TheNoble&Wood)製シートマシンにて抄紙し、プレス後、ドラムドライヤーで100℃、120秒間乾燥させて、坪量80g/m2の紙を得た。得られた紙は、応用実施例1と同様に評価を行った。結果を表6に示す。また、応用実施例1と同様に濾水性の評価(DDT)を行った。結果を表6に示す。
応用実施例65において、表6のようにポリアクリルアミド系製紙用添加剤の種類を変えた以外は、応用実施例65と同様な操作を行い、坪量80g/m2の紙を得た。得られた紙は、応用実施例1と同様に評価を行った。結果を表6に示す。また、応用実施例1と同様にして濾水性の評価(DDT)を行った。結果を表6に示す。
応用実施例81
濃度2.4%叩解度(カナディアンスタンダード・フリーネス)410、電気伝導度100mS/mの広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)/コートブローク(CB)=8/2の混合パルプスラリーに、パルプ固形分に対し、硫酸バンドをアルミナ換算で0.1質量%添加し、次いで、実施例1で得られたポリアクリルアミド系内添紙力剤を固形分換算で0.3質量%添加した。このパルプスラリーを撹拌後、pH7.5の水でパルプ濃度を0.8% に希釈し、さらに撹拌下炭酸カルシウム(タマパール121:奥多摩工業(株)製)10%を添加し、ノーブル・アンド・ウッド(TheNoble&Wood)製シートマシンにて抄紙し、プレス後、ドラムドライヤーで100℃、100秒間乾燥させて、坪量60g/m2の紙を得た。得られた紙は、応用実施例1と同様の評価を行った。結果を表7に示す。また、応用実施例1と同様にして濾水性の評価(DDT)を行った。結果を表7に示す。
応用実施例81において、表7のように硫酸バンドの質量%およびポリアクリルアミド系内添紙力剤の種類を変えた以外は、応用実施例81と同様な操作を行い、坪量60g/m2の紙を得た。得られた紙は、応用実施例81と同様に評価を行った。結果を表7に示す。また、応用実施例81と同様にして濾水性の評価(DDT)を行った。結果を表7に示す。
応用実施例113、応用比較例85
濃度2.4%、叩解度(カナディアンスタンダード・フリーネス)350、電気伝導度200mS/mの段ボール古紙パルプスラリーに、パルプ固形分に対し、硫酸バンドを0.5質量%添加した。次いで、実施例1で得られたポリアクリルアミド系製紙用添加剤を固形分換算でパルプ固形分に対し、0.3質量% 添加した。このパルプスラリーを撹拌後、pH7.0の水でパルプ濃度を0.8%に希釈した後、パルスシートフォーマーで真空脱水を行い(真空度30kpa、60秒)、坪量400gのシートを作成した。このシート上にスポンジ、濾紙を重ね、平面プレス機にて4.2kgf−1で1秒間プレスを行った。プレス後のシート、および110℃、2時間の条件で乾燥させたシートの重量からプレス後の湿紙水分率を計算した。結果を表8に示す。
Claims (8)
- (メタ)アクリルアミド、カチオン性ビニルモノマー、アニオン性ビニルモノマー、および(メタ)アリル基を有するモノマーをポリマー構成単位として有する両性ポリアクリルアミド共重合体(a)のジアルデヒド化合物付加物であり、下記(1)〜(3)全てを満足することを特徴とするアルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)を含む、ポリアクリルアミド系製紙用添加剤。
(1)アルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)中の、アミド基及びジアルデヒド化合物が付加しているアミド基に対して、ジアルデヒド化合物が付加しているアミド基の割合であるアミド反応率が3〜20モル%
(2)アルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)の数平均分子量が50万〜400万
(3)アルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)がpH3.5〜8.5の間でイオン化度が0meq/gになる等電点が存在する - アルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)の分子量分布が2.0〜8.0であることを特徴とする、請求項1に記載のポリアクリルアミド系製紙用添加剤。
- ポリマー構成単位の割合が、(メタ)アクリルアミド:74.0〜99.7mol%、カチオン性ビニルモノマー:0.1〜12.0mol%、アニオン性ビニルモノマー:0.1〜10.0mol%、(メタ)アリル基を有するモノマー:0.1〜4.0mol%であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のポリアクリルアミド系製紙用添加剤。
- ポリマー構成単位のカチオン性ビニルモノマーが、3級アミノ基を有することを特徴とする、請求項1〜3いずれか一項に記載のポリアクリルアミド系製紙用添加剤。
- (メタ)アクリルアミド、カチオン性ビニルモノマー、アニオン性ビニルモノマー、および(メタ)アリル基を有するモノマーを重合することによって得られる両性ポリアクリルアミド共重合体(a)に下記(1)〜(5)の条件となるようにジアルデヒド化合物(b)を反応させることを特徴とするアルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A’)を含む、ポリアクリルアミド系製紙用添加剤の製造方法。
(1)両性ポリアクリルアミド共重合体(a)のアミド基に対してジアルデヒド化合物(b)がモル比率で10〜60%であること、
(2)pHが7.5〜12.5であること、
(3)温度が1〜60℃であること、
(4)両性ポリアクリルアミド共重合体(a)の反応前の濃度が0.5〜11.0質量%であること、
(5)時間が20秒〜4時間であること - 請求項5に記載のアルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A’)が、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のアルデヒド官能化ポリアクリルアミド(A)であることを特徴とする、ポリアクリルアミド系製紙用添加剤の製造方法。
- ジアルデヒド化合物(b)が、グリオキサールであることを特徴とする、請求項5に記載のポリアクリルアミド系製紙用添加剤の製造方法。
- パルプスラリーに、請求項1〜4いずれか一項に記載のポリアクリルアミド系製紙用添加剤をパルプ固形分に対して0.01〜3質量%添加することを特徴とする、紙の製造方法。
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