説明

板紙の製造方法

【課題】抄紙系でのスケールトラブル及びピッチトラブルを回避することができ、サイズ剤由来の汚れの発生を抑制した、サイズの優れる板紙の製造方法の提供。
【解決手段】25℃で液状であるアルケニルコハク酸無水物60〜95質量%と25℃で液状である2−オキセタノン化合物5〜40質量%の割合で含有する混合物を乳化して得られることを特徴とするサイズ剤組成物をpH6.5〜8.5のパルプスラリーに添加して抄紙を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、板紙の製造方法に関し、詳しくは、アルケニルコハク酸無水物を主成分とするサイズ剤組成物をパルプスラリーに添加して抄紙を行う板紙の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に古紙から板紙を抄造する場合、硫酸バンドと必要であれば硫酸により抄紙pHを酸性にして製造していた。これは一般的に用いられているロジン系サイズ剤の効果を効率良く得る為である。
【0003】
しかしながら、近年環境問題から抄紙系はクローズド化が進み、硫酸バンドおよび硫酸に由来する硫酸イオンの蓄積によるマシンの腐食が問題となっている。また、古紙中の炭酸カルシウム含有量が近年増えており、抄紙系のpHが下がり難くそのため硫酸バンドおよび硫酸の使用量が増大している。このクローズド化による硫酸イオンの増加と炭酸カルシウム含有量の増加により、硫酸イオンとカルシウムイオンとの反応物である硫酸カルシウム(石膏)が系内で増加し、これが抄紙工程で析出する事によるスケールトラブルが多発している。
【0004】
さらに最近、抄紙工程において合成系のピッチによるトラブルが増加している。合成系のピッチは古紙から持ちこまれるインキビヒクル、コート紙用のバインダーに用いられるラテックス類、ガムテープやラベルに用いられる粘着物質、書籍・雑誌類の背糊として使用されるホットメルト接着剤などに由来する物質である。ピッチは抄紙装置内部や用具類に付着して搾水不良や断紙などを引き起こし、紙の生産性を低下させる。また、集塊化したピッチは、紙面上にピンホールやピッキングなどを生じさせるだけでなく、塗工時や印刷時におけるトラブルを招き、紙の品質が著しく損なわれる原因となる。
【0005】
現在、板紙の製造において一般的な抄紙pHは5.0〜6.5である。これは上記の問題を回避する為に従来の酸性抄紙から硫酸バンドの添加量を減らした為であり、また炭酸カルシウムの含有量が増加したため抄紙pHが上がってきた為でもある。
【0006】
前記した問題を回避するためにピッチコントロール剤を使用する等が提案されている。しかし、ピッチコントロール剤のみで解決することは不十分であった。
【0007】
これらを改良する方法として(1)pH6.5〜8.5、(2)アルカリ度50〜400ppm、(3)電導度50〜250mS/m、のパルプスラリーを用い、(4)内添サイズ剤をパルプスラリーに添加して抄紙を行うことを特徴とする板紙の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)が、未だ不十分であった。
【0008】
また、抄紙pHの上昇に伴って、ロジン系サイズ剤は、エマルションの安定性が悪化し、抄紙工程での汚れを誘発する場合があり、また、サイズ効果も悪化する傾向であった。
【0009】
ロジン系サイズ剤の他にも、アルケニルコハク酸無水物(以下、ASAと略すことがある)は、製紙分野において紙に耐水性を付与するサイズ剤として広く使用されている。同じくアルキルケテンダイマーに代表される2−オキセタノン化合物もサイズ剤として使用されているが、ASAは2−オキセタノン化合物よりも抄造直後のサイズ度が優れ、また古紙パルプや機械パルプに対してサイズ効果が優れる特徴を有する。実際の製紙工程において、ASAは水媒体中に乳化分散したエマルションとして使用されるが、ASAは、水分との接触により加水分解を起こし易く、紙へのサイズ効果の低下を起こすばかりでなく、ASA加水分解物が製紙工程の汚れの原因になり易く、未だ満足できるものではなかった。
【0010】
乳化分散液の品質を改良する他の方法として、特定の化学構造を有するASAを使用する方法(例えば、特許文献2参照)、ASAに相溶する疎水性物質を混合する方法(例えば、特許文献3参照)やASAの水性分散液と2−オキセタノン化合物の水性分散液を含有するサイジング分散液を使用する方法(例えば、特許文献4参照)が提案されている。しかし、紙へのサイズ付与効果が十分でなく、加水分解物による製紙工程の汚れは十分に解消されていない。
【0011】
また、特定のカチオン性デンプンを用いて液状の2−オキセタノン化合物とASAとを混合する2−オキセタノン化合物が主体となっているサイズ剤が例示されている(例えば、特許文献5,6参照)。しかし、2−オキセタノン化合物を主体とするサイズ剤を改良する技術であり、上記のASAの有する課題を解決するには十分ではなく、また、2−オキセタノン化合物を主体とするサイズ剤は、紙の摩擦係数を大きく下げてしまうため、板紙での実際の適用は限られた範囲にとどまっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開2007−186822号公報
【特許文献2】特開平6−248596号公報(特許2915241号公報)
【特許文献3】米国特許6576049号公報
【特許文献4】特許第3834699号公報
【特許文献5】特表2000−506941号公報
【特許文献6】特表2002−517638号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明の目的は、抄紙系でのスケールトラブル及びピッチトラブルを回避することができ、サイズ剤由来の汚れの発生を抑制した、サイズの優れる板紙の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、pH6.5〜8.5のパルプスラリーを用い、特定のサイズ剤をパルプスラリーに添加して抄紙を行うことで抄紙系でのスケールトラブル、ピッチトラブルおよびサイズ剤由来の汚れを回避することができ、サイズの優れる板紙の製造方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【0015】
すなわち、発明が解決しようとする課題は、
<1>25℃で液状であるアルケニルコハク酸無水物60〜95質量%と25℃で液状である2−オキセタノン化合物5〜40質量%の割合で含有する混合物を乳化して得られることを特徴とするサイズ剤組成物をpH6.5〜8.5のパルプスラリーに添加して抄紙を行うことを特徴とする板紙の製造方法、
<2>2−オキセタノン化合物が以下の(1)及び(2)を満たす前記<1>の板紙の製造方法。
(1)炭素数8〜10の脂肪酸が8〜20質量%、炭素数12〜18である脂肪酸が92〜80質量%である脂肪酸混合物を反応させて得られる2−オキセタノン化合物
(2)前記(1)の脂肪酸混合物のうちの不飽和脂肪酸が2質量%以下である脂肪酸混合物を反応させて得られる2−オキセタノン化合物
<3>アルケニルコハク酸無水物が、内部異性化オレフィンを含む炭素数16以上24以下のオレフィンと無水マレイン酸との付加反応生成物である前記<1>又は<2>の板紙の製造方法。
<4>25℃で液状であるアルケニルコハク酸無水物と25℃で液状である2−オキセタノン化合物の混合物100質量部に対して界面活性剤0.1〜5質量部を含有する混合物を乳化することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の板紙の製造方法。
<5>サイズ剤組成物の平均粒子径が0.5μm以上1.5μm以下である前記<1>〜<4>の板紙の製造方法、
<6>アクリルアミド系重合体類及び/又は澱粉類をパルプスラリーに添加する前記<1>〜<5>の板紙の製造方法、
<7>ピッチコントロール剤をパルプスラリーに添加する前記<1>〜<6>の板紙の製造方法、
<8>歩留り剤をパルプスラリーに添加する前記<1>〜<7>の板紙の製造方法、
<9>パルプスラリーの固形分に対してアルミニウム化合物を用いない若しくは1質量% 以下用いる前記<1>〜<8>の板紙の製造方法、
である。
【発明の効果】
【0016】
本発明の方法により抄紙系でのスケールトラブル、ピッチトラブルおよびサイズ剤由来の汚れを回避することができ、優れたサイズ性能を有する板紙を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下に発明を詳細に説明する。
<板紙>
本発明の板紙としては、ライナー原紙、中芯原紙、紙管原紙、石膏ボード原紙、コート白板、ノーコート白板、チップボール等を挙げることができる。この中でも中芯原紙、ライナー原紙が好ましく、特にライナー原紙であることが好ましい。板紙は多層抄きの場合もあるが、この場合、少なくとも一層が該当する場合も本発明では含まれる。
【0018】
本発明の板紙の製造方法は、pH6.5〜8.5のパルプスラリーを用いて抄紙を行い、このパルプスラリーに25℃で液状であるアルケニルコハク酸無水物60〜95質量%と25℃で液状である2−オキセタノン化合物5〜40質量%の割合で含有する混合物を乳化して得られるサイズ剤組成物をパルプスラリーに添加して抄紙を行うことを必須とするものであり、これら全てを満たす範囲であると抄紙系でのスケールトラブル、ピッチトラブルおよびサイズ剤由来の汚れを回避することができるが一つでも欠けると、スケールトラブル、ピッチトラブルおよびサイズ剤由来の汚れを回避することが困難になる。これらは一層抄きでもよく二層以上の抄き合わせ紙であってもよいが、少なくとも一層が前記の条件を満たすことが必要である。
【0019】
本発明におけるパルプスラリーのpHは、シートを形成する直前のパルプスラリーで測定したものをいう。具体的には、例えば、ウルトラフォーマや長網のインレット中のパルプスラリーや丸網のバット中のパルプスラリーを測定したpHの値をいう。
【0020】
パルプスラリーのpHとしては、pH6.6〜8.2が好ましく、更に6.7〜8.0が好ましい。本発明でいうpHは、25℃の条件で測定したものをいう。前記pHにするためにpH調節剤、たとえば水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ物質や硫酸等の酸性物質を使用することができる。
【0021】
<パルプスラリー>
パルプスラリーは、パルプ原料をスラリー化したものである。パルプ原料として、クラフトパルプあるいはサルファイトパルプなどの晒あるいは未晒化学パルプ、砕木パルプ、機械パルプあるいはサーモメカニカルパルプなどの晒あるいは未晒高収率パルプ、上白古紙、新聞古紙、雑誌古紙、段ボール古紙あるいは脱墨古紙などの古紙パルプのいずれも使用することができ、古紙パルプを50%以上使用することが好ましい。また、前記パルプ原料としては、前記パルプ原料と、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等との混合物も使用することができる。さらにパルプスラリーに用いる主要な原料として填料がある。填料としては、炭酸カルシウム、クレー、タルク、チョーク、酸化チタン、ホワイトカーボンなどを挙げることができる。
【0022】
<サイズ剤>
本発明においては、25℃で液状であるアルケニルコハク酸無水物60〜95質量%と25℃で液状である2−オキセタノン化合物5〜40質量%の割合で含有する混合物を乳化して得られるアルケニルコハク酸無水物系サイズ剤を使用する必要がある。
【0023】
前記アルケニルコハク酸無水物としては、25℃で液状であればよいが、好ましくは内部異性化オレフィンを含む炭素数16以上24以下のオレフィンと無水マレイン酸との付加反応生成物である。ここで内部異性化オレフィンとは、α−オレフィン(二重結合の位置がオレフィンの1位と2位の炭素を結ぶ位置にあるオレフィン)ではなく、何らかの方法により二重結合がα−位より炭素鎖の内部に存在するオレフィンを言うこととする。また、この発明においては、内部異性化オレフィンはその二重結合がα位に形成されていないのであれば、二重結合が形成される炭素の位置は発明の目的を達成するのに何等問題にならない。
【0024】
具体的には、内部異性化ヘキサデセニルコハク酸無水物、内部異性化オクタデセニルコハク酸無水物、内部異性化イコセニルコハク酸無水物、内部異性化ドコセニルコハク酸無水物、内部異性化テトラコセニルコハク酸無水物等が挙げられ、これらは単独で使用しても良いし、複数混合して使用しても良い。
【0025】
前記オレフィンの炭素数が16以上24以下である場合は、サイズ剤組成物の紙へのサイズ付与効果が優れるため好ましい。また内部異性化オレフィンを含むオレフィンと無水マレイン酸との付加反応生成物であるアルケニルコハク酸無水物であると、ASAが加水分解し難くなるため、サイズ剤組成物の紙へのサイズ付与効果の低下が少なくなるため好ましい。
【0026】
内部異性化オレフィンについて、オレフィンのα−位(1位の炭素と2位の炭素を結ぶ位置)より内部に二重結合が存在することは、オレフィンのH−NMRによる分析において、5.4ppm付近に内部異性化オレフィン由来のピークがあることで確認できる。また逆に、α−オレフィンが含まれている場合は、オレフィンのH−NMRによる分析において、5.0ppm付近および5.8ppm付近にα−オレフィン由来のピークがあることで確認できる。また、上記ピークの積分値を基にα−オレフィンと内部異性化オレフィンの比率を求めることも可能である。
【0027】
内部異性化オレフィンは、通常の有機合成法により合成することができるが、例えば、シリカ・アルミナ系触媒を用いてα−オレフィンを内部異性化することで得ることができる。通常の有機合成法によりα−オレフィンを内部異性化して得られる内部異性化オレフィンは、二重結合の位置が炭素鎖の2位、3位等の様々な位置に形成されてなる内部オレフィンの混合物となっているが、この発明においては、異性化反応により形成された内部オレフィンの混合物である内部異性化オレフィンにあっては、その内部オレフィンの具体的な二重結合の位置が特定されなくてもよく、内部オレフィンの混合物である限り各内部オレフィンが特定されなくてもよく、また、この発明の目的を阻害しない限りα−オレフィンが含まれていても良い。各種の内部オレフィンが含まれている内部異性化オレフィンにあっては、許容されるα−オレフィンの含有量は10質量%以下である。
【0028】
上記オレフィンに無水マレイン酸を付加させ、アルケニルコハク酸無水物を得る方法としては、通常の有機合成法が適用できる。例えば、窒素雰囲気下210℃に加熱したオレフィンに無水マレイン酸を徐々に加え、6〜10時間攪拌することでアルケニルコハク酸無水物を得ることができる。
【0029】
本発明に用いる2−オキセタノン化合物は、常圧下に25℃で液状であれば良い。常圧下に25℃で液状にならない2−オキセタノン化合物は、ASAと混合するために長時間の加熱撹拌操作が必要であったり、ASAと均一に混合しても常圧下25℃で保管中に2−オキセタノン化合物が固体として析出しやすかったり、ASAとの混合物の乳化液が不安定となりやすく凝集や分離などを起こしたり、といった不都合があってこの発明の課題を達成することができない。好ましい2−オキセタン化合物は、炭素数8から30の飽和モノカルボン酸、炭素数8から30の不飽和モノカルボン酸、炭素数6から44の飽和ジカルボン酸および炭素数6から44の不飽和ジカルボン酸よりなる群から選択される少なくとも一種、好ましくは二種以上の混合物であって、これら脂肪酸から製造され、かつ常圧下に25℃で液状である2−オキセタノン化合物、好ましくは脂肪酸の混合物から製造され、かつ常圧下に25℃で液状である2−オキセタノン化合物混合物である。より好ましくは、オレイン酸やリノール酸などの不飽和脂肪酸を含む脂肪酸から製造されるアルケニルケテンダイマー、イソステアリン酸などの分岐脂肪酸を含む脂肪酸から製造されるアルキルケテンダイマー、および炭素数8の脂肪酸と炭素数10の脂肪酸とが8〜20質量%、炭素数12〜18である脂肪酸が92〜80質量%であり、不飽和脂肪酸が2質量%以下である脂肪酸混合物である脂肪酸を利用して製造されるアルキルケテンダイマーを含み、かつ常圧下に25℃で液状である2−オキセタノン化合物である。
【0030】
これらは、ASAと混合する際に短時間の緩やかな撹拌で均一な混合状態となりやすく、また混合物を25℃で保管しても長期間にわたり均一な状態を保つことができ、更にASAとの混合物のエマルションの保存安定性が優れる、という利点があるので好ましい。
【0031】
前記の具体的な原料としては、飽和モノカルボン酸としてカプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ペラルゴン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンタデカン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、及びべへン酸、並びにこれらの混合物よりなる群を挙げることができ、不飽和モノカルボン酸としてオレイン酸、リノール酸、ドデセン酸、テトラデセン酸、へキサデセン酸、オクタデカジエン酸、オクタデカトリエン酸、エイコセン酸、工イコサテトラエン酸、ドコセン酸及びドコサペンタエン酸、並びにこれらの混合物を挙げることができ炭素数8と炭素数10の脂肪酸が8〜20質量%であり、炭素数12〜18である脂肪酸が92〜80質量%である脂肪酸混合物であることが、25℃で液状でありまたサイズ性能が優れることから好ましい。これらの中でも、炭素数8〜18であるカプリル酸(炭素数8)、カプリン酸(炭素数10)、ラウリン酸(炭素数12)、ミリスチン酸(炭素数14)、パルミチン酸(炭素数16)、ステアリン酸(炭素数18)、オレイン酸(炭素数18)、リノール酸(炭素数18)のような脂肪酸からなることが好ましく、ラウリン酸とミリスチン酸とを原料の50〜80質量%含有していることが好ましい。炭素数8と炭素数10の脂肪酸が8〜20質量%であって、かつ、炭素数8の脂肪酸が3〜10質量%、炭素数10の脂肪酸が3〜12質量%、炭素数12と炭素数14の脂肪酸が54〜78質量%、炭素数16と炭素数18の脂肪酸が6〜37質量%であることがさらに好ましい。前記の条件を満たすためココヤシ油脂肪酸のアルケニル基を水素添加反応によってアルキル基に変換されている脂肪酸を原料とすることがさらに好ましい。
【0032】
前記不飽和カルボン酸を含有する原料を水素添加する反応は一般的な水素ガスを還元剤として用いる還元反応であり、通常、主にニッケル、銅一酸化クロム、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、白金などの金属の微粉末、もしくはそれらを活性炭、アルミナ、珪藻土などの不溶性の担体に吸着させたものを触媒として用いて一般的な方法で行うことができる。
【0033】
前記2−オキセタノン化合物は、上記の原料を用いて通常の有機合成法により合成することができ、又、市販品として容易に得ることもできるものもある。例えばステアリルケテンダイマーは、ステアリン酸にホスゲン、三塩化リン、塩化チオニルなどの塩素化剤を反応させ、ステアリン酸クロライドにし、次いでトリエチルアミンで脱塩酸処理した後、トリエチルアミン塩酸塩を除去することで得られる。
なお、本発明の2−オキセタノン化合物は、前記のごとく脂肪酸混合物を反応させて得られるため、数種のオキセタノン化合物の混合物である。本発明ではこのオキセタノン化合物の混合物を「2−オキセタノン化合物」と称することとする。
【0034】
2−オキセタノン化合物に使用する脂肪酸のうち、不飽和脂肪酸の割合が2重量%以内であることが二重結合の酸化を防止することができ、サイズ剤組成物の貯蔵安定性、分散安定性及びサイズ性能に寄与するため好ましい。
【0035】
本発明に用いられる上記アルケニルコハク酸無水物と上記混合組成となっている2−オキセタノン化合物とを特定の割合で混合した混合物を乳化して使用することにより、サイズ剤由来の抄紙系での汚れを抑制し、サイズ効果に優れる板紙を得ることができる。アルケニルコハク酸無水物と上記2−オキセタノン化合物との混合割合としては、アルケニルコハク酸無水物:2−オキセタノン化合物=60:40〜95:5の範囲である必要があり、70:30〜90:10がさらに好ましい。上記範囲よりもオキセタノン化合物が多いと、アルケニルコハク酸単独の場合よりもサイズ効果が劣り好ましくなく、上記範囲よりもオキセタノン化合物が少ないとサイズ効果、安定性および汚れ低減に効果が見られず好ましくない。
【0036】
本発明に用いられるアルケニルコハク酸無水物および2−オキセタノン化合物は、互いに相溶性に優れ、双方が液状であればいかなる温度条件でも混合することができるが、100℃以下で加熱混合することが好ましい。100℃より高温になると熱による変質で変色したりサイズ剤としての効果が低下したりするおそれがある。また、混合する際はアルケニルコハク酸無水物と2−オキセタノン化合物との両者が攪拌中に空気中の水分で加水分解し、または変性することを防ぐため、乾燥空気、窒素、アルゴン等の水分を含まない雰囲気下で混合することが好ましい。
【0037】
本発明に係るサイズ剤組成物は、アルケニルコハク酸無水物の乳化物、および2−オキセタノン化合物の乳化物のそれぞれを単独で用いるよりもサイズ性能が優れる効果が見られる。また、アルケニルコハク酸無水物の乳化物と2−オキセタノン化合物の乳化物を予め混合してパルプスラリーに添加したり、同一のパルプスラリーに両者を同時に添加したりする場合よりもサイズ性能が優れる効果が見られる。これは前記のアルケニルコハク酸の加水分解の抑止効果のほかに、双方の分子が混在し、配向することにより疎水性が向上する効果などが相乗することによると考えられる。
【0038】
本発明のサイズ剤組成物は常温で液体であることからそのまま塗布したり、トルエン等の溶剤に溶解させてワニスとしたりして塗布することも可能であるが、作業性から水性分散液として使用することが好ましい。水性分散液は界面活性剤や各種水性高分子分散剤を用い、公知の乳化方法にて乳化分散することにより調製可能である。なお、水性分散液の調製はアルケニルコハク酸無水物の加水分解による性能低下を最小限にする目的から、使用直前に分散したり、ポンプで連続的に乳化装置に送って水分散液を調製し、連続的に使用したりすることが好ましい。
【0039】
本発明において、アルケニルコハク酸無水物と2−オキセタノン化合物との混合物に更に界面活性剤を混合した混合物を乳化することが、乳化性を改善すること、抄紙用具に汚れが付着し難いことから好ましい。前記のようにアルケニルコハク酸無水物と2−オキセタノン化合物との混合物に添加する界面活性剤(以下、混合用界面活性剤と略することがある)の使用量は、アルケニルコハク酸無水物と2−オキセタノン化合物との混合物の合計100質量部に対して0.01〜10質量部が好ましく、0.1〜5質量部がより好ましい。混合用界面活性剤の量が多すぎると、アルケニルコハク酸無水物、2−オキセタノン化合物と界面活性剤の混合物の保管時に混合物が空気中の水分を吸収しやすくなるため、アルケニルコハク酸無水物の加水分解を促進する場合があり、加水分解物であるアルケニルコハク酸が抄紙用具の汚れとサイズ性能の低下をもたらす恐れがある。混合用界面活性剤の量が少なすぎると混合による前記利点が十分に発揮されないおそれがある。
【0040】
混合用界面活性剤としては、従来公知のカチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、アニオン性界面活性剤あるいはノニオン性界面活性剤が使用できる。これらは1種又は2種以上を使用しても良い。
【0041】
前記カチオン性界面活性剤としては、たとえば長鎖アルキルアミン塩、変性アミン塩、テトラアルキル4級アンモニウム塩、トリアルキルベンジル4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、アルキルキノリウム塩、アルキルスルホニウム塩などが挙げられる。
【0042】
前記両性界面活性剤としては、たとえば各種ベタイン系界面活性剤が挙げられる。
【0043】
前記アニオン性界面活性剤としては、たとえばアルキルスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキル燐酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルアリール硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアラルキルアリール硫酸エステル塩、アルキル−アリールスルホン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキル燐酸エステル塩および各種スルホコハク酸エステル系界面活性剤等が挙げられる。
【0044】
前記ノニオン性界面活性剤としては、脂肪酸ソルビタンエステルおよびそのポリアルキレンオキサイド付加物、脂肪酸ポリグリコールエステル、各種ポリアルキレンオキサイド型ノニオン性界面活性剤(ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレン脂肪族アミン、ポリオキシエチレン脂肪族メルカプタン、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンアラルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェノールエーテル燐酸エステル等)が挙げられる。
【0045】
これらの中でもアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤が好ましく、具体的には、スルホコハク酸ジアルキルナトリウム塩またはポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸エステルが好ましい。
【0046】
混合用界面活性剤はアルケニルコハク酸無水物と2−オキセタノン化合物の混合時に同時に混合してもよいし、乳化直前にアルケニルコハク酸無水物と2−オキセタノン化合物との混合物に連続混合してもよいが、予めアルケニルコハク酸無水物と2−オキセタノン化合物との混合物に混合しておくことが好ましい。
【0047】
乳化装置としては本発明に用いるアルケニルコハク酸無水物と2−オキセタノン化合物と必要に応じて用いられる界面活性剤や各種水性高分子分散剤および水とからサイズ剤組成物の分散液を調製することが可能であれば特に制限はなく、スタティックミキサー、ベンチュリーミキサー、ブレンダー、ホモミキサー、高圧・高速吐出ホモジナイザー、超音波乳化機、高せん断型回転乳化機等の各種乳化機乃至乳化装置が使用可能である。
【0048】
本発明に用いるサイズ剤組成物を乳化して得るに際して、乳化物であるサイズ剤組成物の分散安定性が優れることから水性高分子分散剤を使用することが好ましい。
【0049】
水性高分子分散剤としては水溶性の各種合成高分子、天然高分子が挙げられ、具体的には、澱粉類、アクリルアミド系ポリマー類、澱粉グラフトアクリルアミド系ポリマー、ポリビニルアルコール類、カルボキシメチルセルロース類、ガム類、カゼインなどが挙げられる。これらの中でも澱粉類、アクリルアミド系ポリマー、澱粉グラフトアクリルアミド系ポリマー、カルボキシメチルセルロース類、ポリビニルアルコール類が好ましい。
【0050】
水性高分子分散剤の重量平均分子量として、10,000以上10,000,000以下が好ましい。10,000より重量平均分子量が小さい場合、乳化性および分散安定性が低下するおそれがある。10,000,000より重量平均分子量が大きい場合は水性高分子分散剤の粘度が増加し、取り扱いが困難になるおそれがある。
【0051】
上記澱粉類として、例えばトウモロコシ、小麦、馬鈴薯、米、タピオカ等の生澱粉およびそれらの澱粉に、一級、二級、第三級の各アミノ基及び四級アンモニウム基からなる群から選ばれる少なくとも一種の塩基性窒素を含有させたカチオン性澱粉が挙げられる。また上記カチオン性澱粉にアニオン性基(例えば、リン酸エステル基等)を導入した両イオン性澱粉も使用可能である。その他、酸化澱粉、ジアルデヒド澱粉、アルキルエーテル化澱粉、リン酸澱粉、尿素リン酸澱粉、疎水変性澱粉等が挙げられる。なお、本発明においては液体カチオン性澱粉が含まれていなくても本発明の目的が達成される。
【0052】
前記アクリルアミド系ポリマー類として、アクリルアミド及び/又はメタクリルアミド、即ち(メタ)アクリルアミドを50モル%以上含有し、カチオン性基及び/又はアニオン性基を有しても良い水溶性ポリマーを挙げることができる。このアクリルアミド系ポリマーは、例えば、(メタ)アクリルアミドを主成分とする水溶性ポリマーを変性することによってイオン性基を導入する変性方法により、あるいは(メタ)アクリルアミドと必要に応じてカチオン性モノマー、アニオン性モノマー及び他のビニル系モノマーとを含有するモノマー混合物を従来公知の方法で重合させる共重合方法により、更にはこれら両方の方法の組み合わせ等によって得ることができる。
【0053】
前記変性方法による場合、カチオン性基の導入には、ホフマン変成反応、マンニッヒ反応及びポリアミンによるアミド交換反応が利用され、他方アニオン性基の導入には、加水分解反応等が利用できる。
【0054】
前記カチオン性モノマーとしては、モノ−あるいはジ−アルキルアミノアルキルアクリレート、モノ−あるいはジ−アルキルアミノアルキルメタクリレート、モノ−あるいはジ−アルキルアミノアルキルメタクリルアミド、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、モノ−あるいはジ−アリルアミン及びそれらの混合物、更にはこれらの4級アンモニウム塩などを例示することができる。
【0055】
前記アニオン性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのα,β−不飽和カルボン酸類、あるいはこのほかスルホン酸基やリン酸基を有する公知の各種重合性モノマー類を例示することができる。
【0056】
前記他のビニル系モノマーとしては、(メタ)アクリルアミドなどと共重合可能なN−メチロールアクリルアミド、メチレン(ビス)アクリルアミド、2官能性モノマー、3官能性モノマー、4官能性モノマーなどの架橋性ビニルモノマーや、(メタ)アクリル酸エステル、スチレン、酢酸ビニルなどのノニオン性ビニルモノマーも併用可能である。
【0057】
本発明で用いるアクリルアミド系ポリマー類の製造法としては、従来公知の各種方法により行うことができる。例えば、攪拌機、及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に構成成分であるビニルモノマーと水とを仕込み、重合開始剤として過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、アンモニウムハイドロパーオキサイドなどの過酸化物、或はこれらの過酸化物と重亜硫酸ソーダなどの還元剤との組み合わせからなる任意のレドックス開始剤、更には2−2´アゾビス(アミノプロパン)塩酸類のような水溶性アゾ系開始剤などを使用し、反応温度40〜80℃で1〜5時間反応させてアクリルアミド系ポリマー類を得ることができる。
【0058】
本発明で用いる澱粉グラフトアクリルアミド系ポリマーは、澱粉類の存在下に前記アクリルアミド系ポリマー類を形成し得るモノマー類をグラフト重合させて調製される。
【0059】
例えば、カチオン性澱粉水溶液中において、(a)カチオン性基含有モノマー、(b)アニオン性基含有モノマーおよび(c)(メタ)アクリルアミドを含有するモノマー混合物を共重合して得ることができる。
【0060】
前記カチオン性モノマー(a)の具体例としては、モノ−或いはジ−アルキルアミノアルキルアクリレート、モノ−或いはジ−アルキルアミノアルキルメタアクリレート、モノ−或いはジ−アルキルアミノアルキルアクリルアミド、モノ−或いはジ−アルキルアミノアルキルメタアクリルアミド、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、モノ−或いはジ−アリールアミン及びそれらの混合物、更にそれらの第4級アンモニウム塩等を例示することができる。また前記アニオン性モノマー(b)としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のα,β−不飽和カルボン酸類のほか、スルホン酸基やリン酸基を有する公知の各種重合性モノマー類等が使用可能である。上記の変性や共重合の反応は、公知の反応操作に従うもので、適当な反応条件を任意に選択できる。
【0061】
その他の水溶性ポリマーとしては、カルボキシメチルセルロース類、ポリビニルアルコール類、デキストリン類、キトサン類なども使用可能である。
【0062】
水性高分子分散剤の濃度、添加量は特に制限はなく、用途に応じて添加量、濃度を変更することができるが、本発明のサイズ剤組成物に対する固形分比で0.1〜4倍を添加することが好ましい。
【0063】
更に乳化によりサイズ剤組成物を得るに際して、界面活性剤(以下、乳化用界面活性剤と略することがある)を併用することが、より乳化性と安定性が向上することから好ましい。
【0064】
乳化用界面活性剤としては、前記従来公知のカチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤あるいはノニオン性界面活性剤が使用できる。これらは1種又は2種以上を使用しても良い。
【0065】
前記界面活性剤の中でも、本発明の乳化用界面活性剤としてはノニオン性界面活性剤及びアニオン性界面活性剤が好ましい。
【0066】
前記乳化用界面活性剤の濃度、添加量は特に制限はなく、用途に応じて添加量、濃度を変更することができるが、本発明のサイズ剤組成物に対する固形分比で0.3〜3質量%を使用することにより乳化性、得られたエマルションの安定性が向上するため、好ましい。
【0067】
乳化用界面活性剤は予め水性高分子分散剤に混合してもよいし、また、乳化時に水性高分子分散剤に連続混合してもよいが、予め水性高分子分散剤に混合しておくことが好ましい。
【0068】
<紙力剤>
本発明に用いることのできるパルプスラリーに添加する紙力剤としては、アクリルアミド系重合体類、澱粉類、ポリビニルアルコール類、セルロース類などを挙げることができる。これらの中でも、アクリルアミド系重合体類及び/又は澱粉類を用いることが好ましい。
【0069】
アクリルアミド系重合体類としては、(メタ)アクリルアミド及びイオン性ビニルモノマーを重合してなる(メタ)アクリルアミド系ポリマー、必要に応じてその他のモノマーを加えて重合してなる(メタ)アクリルアミド系ポリマー、澱粉存在下でアクリルアミド系モノマー類などを重合して得られる澱粉グラフトポリアクリルアミド系重合体、ホフマン変性によるアクリルアミド系重合体、マンニッヒ変性によるアクリルアミド系重合体を挙げることができる。
【0070】
(メタ)アクリルアミドは、アクリルアミド、又はメタクリルアミドであり、これらは、粉体でも、水溶液でも使用することができる。
【0071】
イオン性ビニルモノマーは、カチオン性ビニルモノマー及び/又はアニオン性ビニルモノマーである。
【0072】
カチオン性ビニルモノマーとしては、1級アミノ基を有するビニルモノマー、2級アミノ基を有するビニルモノマー、3級アミノ基を有するビニルモノマー、及び4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマー等が挙げられる。
【0073】
前記1級アミノ基を有するビニルモノマーとしては、アリルアミン、メタリルアミン、及びこれらの塩等を挙げることができる。これらの塩類としては塩酸塩、及び硫酸塩等の無機酸塩類、並びにギ酸塩、及び酢酸塩等の有機酸塩類が挙げられる。
【0074】
前記2級アミノ基を有するビニルモノマーとしては、ジアリルアミン、ジメタリルアミン、及びこれらの塩等を挙げることができる。これらの塩類としては塩酸塩、及び硫酸塩等の無機酸塩類、並びにギ酸塩、及び酢酸塩等の有機酸塩類が挙げられる。
【0075】
また、前記2級アミノ基を有するビニルモノマーとして、アリルアミン、及びメタアリルアミン等の前記1級アミノ基を有するビニルモノマーと、メチルクロライド、及びメチルブロマイド等のアルキルハライド、ベンジルクロライド、及びベンジルブロマイド等のアラルキルハライド、ジメチル硫酸、及びジエチル硫酸等のジアルキル硫酸、エピクロロヒドリン等のいずれかとの反応により2級アミンの酸塩としたモノマーが挙げられる。
【0076】
前記3級アミノ基を有するビニルモノマーとしては、例えばジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、ジエチルアミノプロピルアクリレート、及びジエチルアミノプロピルメタクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート類、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ジエチルアミノプロピルアクリルアミド、及びジエチルアミノプロピルメタクリルアミド等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド類、並びにこれらの塩等を挙げることができる。これらの塩類としては塩酸塩、及び硫酸塩等の無機酸塩類、並びにギ酸塩、及び酢酸塩等の有機酸塩類が挙げられる。
【0077】
また、前記3級アミノ基を有するビニルモノマーとして、ジアリルアミン、及びジメタリルアミン等の前記2級アミノ基を有するビニルモノマーと、メチルクロライド、及びメチルブロマイド等のアルキルハライド、ベンジルクロライド、及びベンジルブロマイド等のアラルキルハライド、ジメチル硫酸、及びジエチル硫酸等のアルキル硫酸、エピクロロヒドリン等のいずれかとの反応により3級アミンの酸塩としたモノマーが挙げられる。
【0078】
前記4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマーとしては、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジメタリルジメチルアンモニウムクロライド、ジアリルジエチルアンモニウムクロライド、及びジエチルジメタリルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
【0079】
また、前記4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマーとして、前記3級アミノ基を有するビニルモノマーと4級化剤との反応によって得られるビニルモノマーが挙げられる。前記4級化剤としては、メチルクロライド、及びメチルブロマイド等のアルキルハライド、ベンジルクロライド、及びベンジルブロマイド等のアラルキルハライド、ジメチル硫酸、及びジエチル硫酸等のアルキル硫酸、エピクロロヒドリン、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、並びにグリシジルトリアルキルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
【0080】
具体的には、ア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、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、ア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、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、アクリロイルオキシプロピルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、及びメタクリロイルオキシプロピルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
【0081】
これらの1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマーは一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0082】
アニオン性ビニルモノマーとしては、カルボキシル基含有モノマー(これは、カルボキシル基を含有する重合性ビニルモノマーと言う意味である。)、スルホン酸基含有モノマー(これは、スルホン酸基を含有する重合性ビニルモノマーと言う意味である。)、リン酸基含有モノマー(これは、リン酸基を含有する重合性ビニルモノマーと言う意味である。)が挙げられる。
【0083】
前記カルボキシル基含有モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、けい皮酸、及びクロトン酸等の不飽和モノカルボン酸、2−アクリルアミドグリコリック酸、及び2−メタクリルアミドグリコリック酸等のグリオキシル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、及びムコン酸等の不飽和ジカルボン酸、アコニット酸、3−ブテン−1,2,3−トリカルボン酸、及び4−ペンテン−1,2,4−トリカルボン酸等の不飽和トリカルボン酸、1−ペンテン−1,1,4,4−テトラカルボン酸、4−ペンテン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、及び3−ヘキセン−1,1,6,6−テトラカルボン酸等の不飽和テトラカルボン酸が挙げられる。
【0084】
前記スルホン酸基含有モノマーとしては、例えば、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、2−(メタクリロイルオキシエタン)スルホン酸、及び2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。
【0085】
前記リン酸基含有モノマーとしてはビニルホスホン酸、及び1−フェニルビニルホスホン酸等が挙げられる。
【0086】
また、カルボキシル基含有モノマー、スルホン酸基含有モノマー、及びリン酸基含有モノマーの塩類も使用することができる。前記カルボキシル基含有モノマー、前記スルホン酸基含有モノマー、又は前記リン酸基含有モノマーの塩としてはアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、及びアンモニウム塩等が挙げられる。これらは、一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0087】
前記アニオン性モノマーの中でも好適なアニオン性モノマーは不飽和ジカルボン酸であり、より好ましくはイタコン酸である。
【0088】
その他のモノマーのひとつである架橋性モノマー及び架橋性化合物としては、ビニル基を複数持つモノマー、N置換(メタ)アクリルアミド、ビニル基と連鎖移動点を持つことで架橋作用を持つモノマー、シリコン系モノマー、水溶性アジリジニル化合物、及び水溶性多官能エポキシ化合物等を挙げることができる。これらは、一種単独で用いても良いし、二種以上を併用してもよい。
【0089】
前記ビニル基を複数持つモノマーとしては、ジ(メタ)アクリレート類、ビス(メタ)アクリルアミド類、及びジビニルエステル類等の2官能性モノマーに加え、3官能性ビニルモノマー、4官能性ビニルモノマー等が挙げられる。
【0090】
前記ジ(メタ)アクリレート類としては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、グリセリンジアクリレート、及びグリセリンジメタクリレート等を挙げることができ、これらは一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0091】
前記ビス(メタ)アクリルアミド類としては、例えばN,N−メチレンビスアクリルアミド、N,N−メチレンビスメタクリルアミド、エチレンビスアクリルアミド、エチレンビスメタクリルアミド、ヘキサメチレンビスアクリルアミド、ヘキサメチレンビスメタクリルアミド、N,N−ビスアクリルアミド酢酸、N,N−ビスアクリルアミド酢酸メチル、N,N−ベンジリデンビスアクリルアミド、及びN,N−ビス(アクリルアミドメチレン)尿素等を挙げることができ、これらは一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0092】
前記ジビニルエステル類としては、例えば、アジピン酸ジビニル、セバシン酸ジビニル、ジアリルフタレート、ジアリルマレート、及びジアリルサクシネート等を挙げることができ、これらは一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0093】
前記以外の2官能性モノマーとしては、例えば、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、ジビニルベンゼン、及びジイソプロペニルベンゼン等を挙げることができ、これらは一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0094】
前記3官能性ビニルモノマーとしては、例えば、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアヌレート、N,N−ジアリルアクリルアミド、N,N−ジアリルメタクリルアミド、トリアリルアミン、及びトリアリルピロメリテート等を挙げることができ、これらは一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0095】
前記4官能性ビニルモノマーとしては、例えば、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、テトラアリルピロメリテート、N,N,N’,N’−テトラアリル−1,4−ジアミノブタン、テトラアリルアミン(塩)、及びテトラアリルオキシエタン等を挙げることができ、これらは一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0096】
前記N置換(メタ)アクリルアミドとしては、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、及びN−t−オクチル(メタ)アクリルアミド等を挙げることができる。
【0097】
前記ビニル基と連鎖移動点とを持つことで架橋作用を持つモノマーとしては、例えば、N−メチロールアクリルアミド、グリシジルアクリレート、及びグリシジルメタクリレート等を挙げることができ、これらは一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0098】
前記シリコン系モノマーとしては、例えば、3−アクリロイロキシメチルトリメトキシシラン、3−メタクリロイロキシメチルトリメトキシシラン、3−アクリロイロキシプロピルジメトキシメチルシラン、3−メタクリロイロキシプロピルジメトキシメチルシラン、3−アクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロイロキシプロピルメチルジクロロシラン、3−メタクリロイロキシプロピルメチルジクロロシラン、3−アクリロイロキシオクタデシルトリアセトキシシラン、3−メタクリロイロキシオクタデシルトリアセトキシシラン、3−アクリロイロキシ−2,5−ジメチルヘキシルジアセトキシメチルシラン、3−メタクリロイロキシ−2,5−ジメチルヘキシルジアセトキシメチルシラン、及びビニルジメチルアセトキシシラン等を挙げることができ、これらは一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0099】
前記水溶性アジリジニル化合物としては、例えば、テトラメチロールメタン−トリ−β−アジリジニルプロピオネート、トリメチロールプロパン−トリ−β−アジリジニルプロピオネート、及び4,4’−ビス(エチレンイミンカルボニルアミノ)ジフェニルメタン等を挙げることができ、これらは一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0100】
前記水溶性多官能エポキシ化合物としては、例えば、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)プロピレングリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)グリセリンジグリシジルエーテル、及び(ポリ)グリセリントリグリシジルエーテル等を挙げることができ、これらは一種単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0101】
また、(メタ)アクリルアミド系ポリマーを合成する際に用いることのできるその他のモノマーとしては、ノニオン性ビニルモノマー等を挙げることができる。ノニオン性ビニルモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリロニトリル、スチレン、スチレン誘導体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、及びメチルビニルエーテル、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド等を挙げることができ、これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
【0102】
(メタ)アクリルアミド系ポリマーを構成する各モノマーの使用量は、得られる(メタ)アクリルアミド系ポリマーを含有する紙力剤を使用して紙を製造した場合における、紙の内部結合強さ、破裂強さ度等の紙力や、抄紙時の濾水性や微細繊維、填料等の歩留り等の性能を十分に考慮して決定する事ができる。
【0103】
総和100モル%に対し、(メタ)アクリルアミド及びイオン性ビニルモノマーが必須であるが、(メタ)アクリルアミドが、通常100〜45モル%、好ましくは98〜74モル%、 イオン性ビニルモノマーが、通常0〜55モル%、好ましくは2〜26モル%である。 その他共重合可能なモノマーは、上記(メタ)アクリルアミドのモル数の一部を、通常0〜20モル%、好ましくは0.01〜10モル%使用することが好ましい。
【0104】
なお、イオン性ビニルモノマー中におけるカチオン性ビニルモノマー及びアニオン性ビニルモノマーの使用量は、それぞれ通常0.05〜20モル%である。
【0105】
前記モノマーの重合を行うにあたり、従来公知の重合開始剤を用いる事が出来る。具体的には、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化ベンゾイル、過酸化水素、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド等の過酸化物、臭素酸ナトリウム、臭素酸カリウム等の臭素酸塩、過ホウ素酸ナトリウム、過ホウ素酸アンモニウム等の過ホウ素酸塩、過炭酸ナトリウム、過炭酸カリウム、過炭酸アンモニウム等の過炭酸塩、過リン酸ナトリウム、過リン酸カリウム、過リン酸アンモニウム等の過リン酸塩を使用することができる。この場合、1種単独でも使用できるが、2種以上組み合わせて使用しても良く、また、還元剤と併用してレドックス系重合開始剤として使用することができる。還元剤としては、亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩、亜硫酸水素ナトリウム等の亜硫酸水素塩、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等の有機アミン、及びアルドース等の還元糖等を挙げることができる。また、これらの還元剤は1種を単独で用いても良いし、2種以上併用しても良い。また、上記以外として、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2−アミジノプロパン塩酸塩、2,2’−アゾビス−2,4’−ジメチルバレロニトリル、4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸及びその塩等のアゾ系重合開始剤を用いる事も出来る。
【0106】
また、必要に応じて従来公知の連鎖移動剤を併せて適宜使用できる。従来公知の連鎖移動剤としては、分子内に1個ないし複数個の水酸基を有する化合物、例えば、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール、グリセリンアルコール類、ポリエチレンオキサイド、ポリグリセリン等のオリゴマー及びポリマー類、グルコース、アスコルビン酸、ショ糖等の糖類やビタミン類を挙げることができる。また、分子内に1個または複数個のメルカプト基を含む化合物として、例えば、ブチルメルカプタン、メルカプトエタノール、チオグリコール酸及びそのエステル、メルカプトプロピオン酸及びそのエステル、チオグリセリン、システアミン及びその塩等を挙げることができる。また、分子内に1個または複数個の炭素―炭素不飽和結合を有する化合物として、例えば(メタ)アリルアルコール及びそのエステル誘導体、(メタ)アリルアミン、ジアリルアミン、ジメタリルアミン及びそのアミド誘導体、トリアリルアミン、トリメタリルアミン、(メタ)アリルスルホン酸及びその塩、アリルスルフィド類、アリルメルカプタン類を挙げることができる。更に、次亜リン酸を挙げることができる。
【0107】
本発明に用いることのできる紙力剤として(メタ)アクリルアミド系ポリマーの合成は、窒素等の不活性ガス雰囲気下、所定の反応容器にモノマーと、溶媒である水(有機溶媒を併用することがあっても良い)と、必要に応じて上記連鎖移動剤とを仕込み、攪拌下、上記重合開始剤を加えて重合を開始することで、本発明に用いることのできる紙力剤としての(メタ)アクリルアミド系ポリマーが得られる。
【0108】
<ホフマン分解反応によるカチオン変性(メタ)アクリルアミド系重合体>
本発明に用いることが好ましいホフマン分解反応によるカチオン変性(メタ)アクリルアミド系重合体としては、ホフマン分解反応によりカチオン変性した(メタ)アクリルアミド系重合体であれば良く、変性前の(メタ)アクリルアミド系重合体としては(メタ)アクリルアミドと共重合可能なノニオン性モノマー、カチオン性モノマー、アニオン性モノマーとの共重合体や、これに架橋性モノマーや連鎖移動剤を併用したものであってもよい。
【0109】
前記(メタ)アクリルアミドと共重合可能なノニオン性モノマーとしては、アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸エステル、酢酸ビニル等が挙げられる。
【0110】
前記(メタ)アクリルアミドと共重合可能なカチオン性モノマーとしては、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、アリルアミン、ジアリルアミン等のアミノ基を有するビニルモノマー又はそれらの無機酸若しくは有機酸の塩類あるいは3級アミノ基含有ビニルモノマーとメチルクロライド、ベンジルクロライド、ジメチル硫酸、エピクロロヒドリン、グリシジルトリメチルアンモニウムクロライド、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級化剤との反応によって得られる4級アンモニウム基を有するビニルモノマー等が挙げられる。
【0111】
前記(メタ)アクリルアミドと共重合可能なアニオン性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、フマル酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸又はそれらのナトリウム、カリウム、アンモニウム塩等のビニルモノマーが挙げられる。
【0112】
前記(メタ)アクリルアミドと共重合可能な架橋性ビニルモノマーとしては、メチロールアクリルアミド、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド等のビス(メタ)アクリルアミド類、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート類、アジピン酸ジビニル、セバシン酸ジビニル等のジビニルエステル類、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレート類、ジビニルベンゼン、1,3,5−トリアクリロイルヘキサヒドロ−S−トリアジン、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、トリアリルアミン、N,N−ジアリルアクリルアミド、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、テトラアリルピロメリラート、N置換アミド基を有するN,N−ジメチルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド等が挙げられる。
【0113】
前記ホフマン分解反応によりカチオン変性する(メタ)アクリルアミド系重合体は前記(メタ)アクリルアミドと共重合可能なモノマーの1種または複数種を共重合させても良く、好ましくは(メタ)アクリルアミドは総モル%の60%以上である。
【0114】
(メタ)アクリルアミド系重合体の製造方法としては、従来公知の各種の方法を採用することが出来る。例えば、撹拌機及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、前述のモノマーと水を仕込み、重合開始剤として、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、アンモニウムハイドロパーオキサイド等の過酸化物、またはそれらの過酸化物と重亜硫酸塩等の還元剤とを組み合わせたレドックス開始剤、あるいは2,2−アゾビス−(2−アミジノプロパン)塩酸塩等の水溶性アゾ系重合開始剤などを加え、また必要に応じてイソプロピルアルコール、アリルアルコール、次亜リン酸ナトリウム、メルカプトエタノール、チオグリコール酸等の重合調整剤又は連鎖移動剤を適宜使用し、反応温度20〜90℃で1〜5時間反応させ、目的とする(メタ)アクリルアミド系重合体を得ることが出来る。
【0115】
前記ホフマン分解反応によるカチオン変性は従来と同様の方法を採用すれば良い。例えば、前述の(メタ)アクリルアミド系重合体の水溶液に次亜ハロゲン酸塩とアルカリ触媒とを添加することにより、アルカリ性領域において(メタ)アクリルアミド系重合体と次亜塩素酸塩とを反応せしめ、しかる後に酸を添加してpH3.5〜5.5に調整する方法、塩化コリンの存在下にポリ(メタ)アクリルアミドをホフマン分解反応して調整する方法(例えば、特開昭53−109545号公報)、ホフマン分解反応において水酸基を有する3級アミンと塩化ベンジルあるいはその誘導体との4級反応物を添加して調整する方法(例えば、特公昭58−8682号公報)、ホフマン分解反応において安定剤として有機多価アミンを添加して調整する方法(例えば、特公昭60−17322号公報)、またはホフマン分解反応において安定剤として特定のカチオン化合物を添加して調整する方法(例えば、特公昭62−45884号公報)等を挙げることが出来る。
【0116】
<澱粉類>
澱粉類としては、澱粉そのものである生澱粉、澱粉を原料として各種変性を行って得られるカチオン化澱粉、酸化澱粉、両性澱粉などの化学変性澱粉、ならびにこれら澱粉及び前記化学変性澱粉を酵素変性した酵素変性澱粉などを用いることができる。前記澱粉としては各種の植物、例えば馬鈴薯、さつまいも、タピオカ、小麦、米、とうもろこし(コーン)等から得られる澱粉等を挙げることができ、これらの誘導体としては、前記澱粉をアセチル化、リン酸エステル化等の変性又は処理した澱粉等を挙げることができる。これらは、粉体でも溶液状でも用いることができる。
【0117】
カチオン化澱粉とはカチオン性基を有し、アニオン性基を有しない澱粉を意味し、酸化澱粉とはアニオン性基を有し、カチオン性基を有しない澱粉を意味し、両性澱粉はカチオン性基及びアニオン性基の両方を有する澱粉を意味する。
【0118】
澱粉類のカチオン基の導入にあたっては、例えば、澱粉又はその誘導体を公知のカチオン化剤である3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル・トリメチルアンモニウム・クロライドやグリシジルトリメチルアンモニウムクロライドあるいはジメチルアミノエチルクロライド等と触媒の存在下に反応させることによって得られる。
【0119】
前記カチオン基を有する澱粉は、粘度を低減したものも使用できる。粘度低減方法としては例えば酸化剤処理、又は酵素変成として酵素分解を行う等が挙げられる。
【0120】
酸化剤としては、従来公知慣用の酸化剤を用いる事が出来る。具体的には、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸アンモニウム等の次亜塩素酸塩、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化ベンゾイル、過酸化水素、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド等の過酸化物、臭素酸ナトリウム、臭素酸カリウム等の臭素酸塩、過ホウ素酸ナトリウム、過ホウ素酸アンモニウム等の過ホウ素酸塩、過炭酸ナトリウム、過炭酸カリウム、過炭酸アンモニウム等の過炭酸塩、過リン酸ナトリウム、過リン酸カリウム、過リン酸アンモニウム等の過リン酸塩を使用することができる。この場合、1種単独でも使用できるが、2種以上組み合わせて使用しても良い。
【0121】
酵素分解変成に使用する澱粉分解酵素には各種細菌、酵母、動植物の生産するα−アミラーゼ、β−アミラーゼ、γ−アミラーゼ、isoアミラーゼ等を挙げることができる。この中でも、過度の低分子物や単糖類を生じさせ無い点でα−アミラーゼがもっとも好ましい。
【0122】
クッキングした後の澱粉類は、25℃における固形分1%水溶液の粘度が好ましくは5〜10,000mPa・s、さらに好ましくは、5〜1,000mPa・sである。
【0123】
<ピッチコントロール剤>
本発明に用いることが好ましいピッチコントロール剤としては有機系ピッチコントロール剤と無機系ピッチコントロール剤が挙げられる。前記有機系ピッチコントロール剤として少なくとも1種以上のカチオン性モノマーを含んで重合することにより得られるカチオン性重合物、アミン−エピハロヒドリン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミン変性物、ポリビニルアミン等のカチオン性化合物、ノニオン性分散剤、アニオン性界面活性剤が挙げられる。
【0124】
前記カチオン性重合物に用いられるカチオン性モノマーとしては、下記一般式化1〜化3で示される化合物、ジアリルアミン類等が挙げられ、これらは単独でも用いられるが2種以上併用することもできる。
【0125】
【化1】



(但し、一般式化1中、Aは酸素又はNH、nは2〜4の整数、RはH又はメチル基、R、R、R、R、Rは同一又は異なる炭素数1〜3の低級アルキル基、X、Yは同一又は異なるアニオン性基を示す。)
【0126】
前記一般式化1の具体的なカチオン性モノマーとしては、2−ヒドロキシ−N,N,N,N′,N′−ペンタメチル−N′−(3−(メタ)アクリロイルアミノプロピル)−1,3−プロパンジアンモニウムジクロライド、2−ヒドロキシ−N−ベンジル−N,N−ジエチル−N′,N′−ジメチル−N′−(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)−1,3−プロパンジアンモニウムジブロマイドなどが挙げられる。
【0127】
【化2】


(但し、一般式化2中、Aは酸素又はNH、nは2〜4の整数、RはH又はメチル基、R、Rは同一又は異なる炭素数1〜3の低級アルキル基を示す。)
【0128】
上記一般式化2の具体的なカチオン性モノマーとしては、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。
【0129】
【化3】


(但し、一般式化3中、Aは酸素又はNH、nは2〜4の整数、R10はH又はメチル基、R11、R12は同一又は異なる炭素数1〜3の低級アルキル基、R13は低級アルキル基又はベンジル基、Zはアニオン性基を示す。)
【0130】
上記一般式化3の具体的なカチオン性モノマーとしては、上記一般式化2で示されるカチオン性モノマーを適当な4級化剤、例えばアルキルハライド、ジアルキルカーボネート、アルキルトシレート、アルキルメシレート、ジアルキル硫酸、ベンジルハライドなどにより4級化することにより得られ、例えばN−エチル−N,N−ジメチル−(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)アンモニウムブロマイド、N−ベンジル−N,N−ジメチル−(3−(メタ)アクリロイルアミノプロピル)アンモニウムクロライド等が挙げられる。
【0131】
ジアリルアミン類として、ジアリルアミン、ジアリルメチルアミン、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
【0132】
カチオン性モノマーは10モル%以上使用していればよく、その他の共重合モノマーとしてアクリルニトリル、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸メチルエステル、(メタ)アクリル酸エチルエステル等のノニオン性モノマー、アクリル酸、メタクリル酸などの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、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸などの不飽和スルホン酸及びそれらの塩類、例えばナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等のアニオン性モノマー、従来公知の連鎖移動剤、架橋剤を使用してもよい。
【0133】
前記カチオン性重合物の重合方法としては特に制限はなく従来公知の方法を採用できる。
【0134】
さらには、前記のように一般式化2のカチオン性単量体を前記4級化剤により4級化してから重合反応を行うのみならず、上記一般式化2に属するカチオン性単量体等を重合反応させる途中又は重合反応後に上記4級化剤を用いて4級化することもできる。この場合全部を4級化しても良いが、一部を4級化しても良い。
【0135】
前記アミン−エピハロヒドリン樹脂としては、アミン類とエピハロヒドリンを反応させることにより得られる。アミン類として用いることのできるアミンは、分子中に少なくとも1個のエピハロヒドリンと反応可能なアミノ基を有するアミン類であれば特に制限はないが、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、アルキレンジアミン、ポリアルキレンポリアミン、及びアルカノールアミンからなる群から選択された1種以上のアミンが好ましい。
【0136】
アミンとして例えばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、アリルアミン、n−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、及びプロピレンジアミン、N,Nジメチルアミノプロピルアミン、1 ,3−ジアミノシクロヘキシル、1,4−ジアミノシクロヘキシル、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン等が挙げられる。
【0137】
エピハロヒドリンとしては、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン等を使用でき、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。エピハロヒドリンとしてはエピクロロヒドリンが好ましい。
【0138】
前記アミンエピハロヒドリン樹脂の重合方法としては特に制限はなく従来公知の方法を採用できる。
【0139】
前記無機系ピッチコントロール剤としてポリ塩化アルミニウム、ポリアルミニウムシリケートサルフェート、ポリ水酸化アルミニウム等のポリアルミニウム化合物、ポリ硫酸鉄、炭酸ジルコニウム、ベントナイト、タルク(微粉末)が挙げられる。
【0140】
<歩留り剤>
本発明に用いることが好ましい歩留り剤としては有機系歩留り剤、無機系歩留り剤を挙げることができる。
【0141】
有機系歩留り剤としては、アクリルアミド系重合体類、澱粉類、ポリビニルアルコール類、セルロース類などを挙げることができる。これらは紙力剤としても機能するものもあるが、歩留り向上を目的とするものは、紙力剤に比べ、分子量が大きく凝集能が大きいものである。歩留り剤のイオン性に関してはカチオン性、アニオン性、両性、ノニオン性のいずれでもよく、2種以上を適宜組み合わせることもできる。また、有機系歩留り剤を構成するポリマーの構造は直鎖状、分岐状、架橋構造のいずれの構造を有していてもよい。
【0142】
無機系歩留り剤としては、ベントナイト、コロイド状珪酸、アルミニウム化合物、などを挙げることができる。
【0143】
<アルミニウム化合物>
本発明に必要に応じて添加されるアルミニウム化合物としては硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、ポリ塩化アルミニウム、アルミナゾル、ポリ硫酸ケイ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウムゾル、ポリ水酸化アルミニウム等の水溶性アルミニウム化合物が挙げられ、添加する場合には、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウムが好ましい。これらのアルミニウム化合物は単独又は2種以上併用して用いることができる。パルプスラリーの固形分に対してアルミニウム化合物を用いないあるいは1質量%以下使用することが好ましく、使用する場合には、0.1〜0.5質量%用いることが好ましい。
【0144】
<エマルションサイズ剤の添加場所及び添加量>
本発明においてエマルションサイズ剤を添加する場所は特に限定されないが、抄紙工程の叩解機出口からインレットの入口の間に添加するのが好ましい。また、1箇所に限らず複数箇所に分割添加することもできる。さらに、抄紙工程で使用する他薬品と混合して添加してもよい。また、本発明に用いられるサイズ剤組成物以外にも、2−オキセタノン系サイズ剤、ロジン系サイズ剤、カチオン性合成サイズ剤などを必要に応じて併用することもできる。
【0145】
エマルションサイズ剤のパルプ固形分あたりの添加率は有効成分で0.01〜1質量%、好ましくは0.01〜0.4質量%である。前記の範囲より少ない場合はサイズ効果が不十分となる場合があり、前記の範囲を越えて使用した場合、効果が頭打ちとなるばかりでなく、操業トラブル(発泡や汚れ等)が起こる可能性がある。
【0146】
<紙力剤の添加場所及び添加量>
本発明において紙力剤を添加する場合、添加場所は特に制限されないが、抄紙工程の叩解機出口からインレット入口の間に添加するのが好ましい。また1箇所に限らず複数箇所に分割添加することもできる。
【0147】
紙力剤のパルプ固形分あたりの添加率は0.02〜3質量%、好ましくは0.05〜1質量%である。0.02質量%未満では紙力効果が不十分となる場合があり、3質量%を越えて使用しても効果が頭打ちとなる場合がある。
【0148】
<歩留り剤の添加場所及び添加量>
歩留り剤をパルプスラリーに添加する場合、添加場所は特に制限されないが、叩解機出口からインレット出口の間の混合性の良い場所で添加されるのが好ましい。また、一箇所に限らず複数箇所に分割添加してもよく、1種または2種以上の歩留り剤を使用しても良い。
【0149】
歩留り剤のパルプ固形分あたりの添加率は0.005〜2質量%、好ましくは0.01〜1質量%である。
【0150】
<ピッチコントロール剤の添加場所及び添加量>
ピッチコントロール剤をパルプスラリーに添加する場合、添加場所は特に制限されないが、叩解機出口からインレット出口の間の混合性の良い場所で添加されるのが好ましい。また、一箇所に限らず複数箇所に分割添加してもよく、1種または2種以上のピッチコントロール剤を使用しても良い。
【0151】
前記ピッチコントロール剤をパルプスラリーに添加する場合、パルプ固形分あたりの添加率は好ましくは0.005〜1質量%、さらに好ましくは0.01〜0.5質量%である。添加率0.005質量%未満では汚れ防止効果が不良となる場合があり、1質量%を超える添加率では紙力剤等の定着が低下する場合がある。
【0152】
パルプスラリーには、上記以外の添加薬品としてポリアミドポリアミンエピクロロヒドリン樹脂等の湿潤紙力剤等、また、軽質炭酸カルシウムや重質炭酸カルシウムのような炭酸カルシウム、クレー、酸化チタンなどの填料を適宜併用することは何ら差し支え無い。
【0153】
パルプスラリーと紙力剤やサイズ剤などの薬品が混合されたスラリーを常法により脱水、乾燥することで板紙原紙を製造することができる。
【0154】
以上のようにして板紙原紙を製造した後に必要に応じて、塗工液を板紙原紙の表面に塗工することもできる。
【0155】
塗工液の塗工量は表面紙力剤の場合、通常は固形分で0.05〜5g/m、好ましくは0.1〜2g/mである。また、表面サイズ剤を用いる場合の塗工量は、通常は固形分で0.01〜1g/m、好ましくは0.02〜0.1g/mである。
【0156】
塗工液は、公知の方法により紙に塗工することができ、例えば、サイズプレス、フィルムプレス、ゲートロールコーター、ブレードコーター、キャレンダー、バーコーター、ナイフコーター、エアーナイフコーターを用いて塗工することが可能である。また、スプレー塗工を行うこともできる。
【0157】
塗工液には、表面紙力剤、表面サイズ剤、防滑剤、防腐剤、消泡剤、粘度調整剤、防錆剤、離型剤、難燃剤、染料、撥水剤、罫割防止剤等の添加剤を使用できるが、表面紙力剤及び/又は表面サイズ剤を塗工液に含有していることが好ましい。
【実施例】
【0158】
以下、本発明の効果を製造例及び実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの例にのみ限定されるものではない。なお、特にことわりがない場合は質量基準である。
【0159】
製造例1 2−オキセタノン化合物(B1)の製造
四つ口フラスコに塩化チオニルを200g入れ、温度を80℃(塩化チオニル還流条件)にした。次いで質量組成比がカプリル酸/カプリン酸/ラウリン酸/ミリスチン酸/パルミチン酸/ステアリン酸/オレイン酸=7/7/51/18/9/8/0(不飽和脂肪酸酸0質量%)である水素添加ココヤシ油脂肪酸205.8gを2時間かけ滴下した。その後80℃で1時間攪拌を続け、更に80℃常圧下で塩化チオニルを留去し、脂肪酸クロリド212.7gを得た。次に新たに四つロフラスコに上記脂肪酸クロリド200gおよびトルエン200mlを入れて20℃に冷却し、20℃を保ちながらトリエチルアミン108.4gを3時間かけて滴下した。滴下終了後30℃に昇温し、更に3時間反応を続けた。次に3%の希塩酸水溶液を200ml加え10分攪拌した後、1時間静置し下層の水相を分離した後、減圧下でトルエンを留去して2−オキセタノン化合物(B1)141.5gを得た。得られた2−オキセタノン化合物(B1)は25℃で液状であった
【0160】
製造例2 アルケニルコハク酸無水物系サイズ剤組成物の製造方法
攪拌機、温度計、及び窒素ガス導入管を付した密閉容器に、アルケニルコハク酸無水物(原料のオレフィンの炭素数18、原料のオレフィンに含まれるαオレフィンの割合0%、25℃にて液状)(A1)を70g仕込み、次いで製造例1で得られた2−オキセタノン化合物(B1)を30g仕込んで窒素雰囲気下25℃にて1時間攪拌を続け、A1/B1=70/30の比率の混合物を100g得た。次いで、得られた混合物を15g、および固形分20質量%であるアクリルアミド系ポリマー(星光PMC株式会社製 製品名:SP1800)15gの計30gを、回転型ホモミキサー(株式会社日本精機製作所製)にて15000rpmで2分攪拌し、エマルションを得た。得られたエマルションの粒子径は表1に示す。
【0161】
<粒子径測定>
乳化により得られたエマルションについて、レーザー光散乱式粒度分布計LA−910(堀場製作所製)を用いて重量平均粒子径を測定した。
【0162】
製造例3〜6
製造例2で用いるアルケニルコハク酸無水物A1を表1記載のA2〜5に変える以外は製造例2と同様の方法でエマルションを得た。得られたエマルションの粒子径は表1に示す。
【0163】
【表1】

【0164】
表1中の略号の説明
(*):製造後、20分後には、エマルションが分離し、安定なエマルションが得られなかった。
【0165】
製造例7〜9
製造例2で用いる2−オキセタノン化合物(B1)を表2記載のB2〜4に変える以外は製造例2と同様の方法でエマルションを得た。得られたエマルションの粒子径は表2に示す。
【0166】
【表2】

【0167】
表2中の略号の説明
(*):製造後、20分後には、エマルションが分離し、安定なエマルションが得られなかった。
【0168】
製造例10〜13
製造例2で用いるアルケニルコハク酸無水物(A1)と2−オキセタノン化合物(B1)を表3記載の比率に変える以外は製造例2と同様の方法でエマルションを得た。得られたエマルションの粒子径は表3に示す。
【0169】
【表3】

【0170】
製造例14
攪拌機、温度計、及び窒素ガス導入管を付した密閉容器に、アルケニルコハク酸無水物(A1)を70g仕込み、次いで2−オキセタノン化合物(B1)を30g、アニオン性界面活性剤(D1、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム塩)を0.5g仕込んで窒素雰囲気下60℃にて1時間攪拌を続けた後25℃に冷却し、界面活性剤を0.5質量%含むA1/B1=70/30の混合物を100.5g得た。次いで、得られた混合物の15g、および固形分20%であるアクリルアミド系ポリマー((星光PMC株式会社製 製品名:SP1800))15gの計30gを、回転型ホモミキサー(株式会社日本精機製作所製)にて15000rpmで2分攪拌し、エマルションを得た。得られたエマルションの粒子径は0.85μmであった。
【0171】
製造例15
製造例14で用いるアニオン性界面活性剤(D1)をノニオン性の界面活性剤ポリオキシエチレンジスチレン化フェノールエーテル(D2)に変えた以外は、製造例15と同様の方法でエマルションを得た。得られたエマルションの粒子径は0.85μmであった。
【0172】
なお、サイズ性比較、汚れ試験は以下のように行った。
【0173】
<サイズ性比較試験1>
カナディアンスタンダードフリーネス332、灰分16質量%に調整した段ボール古紙パルプを用い、パルプに対して、表4記載のサイズ剤を0.16質量%、両性アクリルアミド系重合体DS4416(星光PMC株式会社製)を0.3質量%添加し、電導度100mS/m、pH7.5に調整した用水で0.8質量%に希釈した後、ホフマン変性アクリルアミド系紙力剤DH4162(星光PMC株式会社製)を0.05質量%添加した。このときのパルプスラリーのpHは、7.1であった。このパルプスラリーを用いて、ノーブルアンドウッド社製シートマシンで坪量80g/mとなるよう手抄きを行い、ドラムドライヤー100℃、80秒の条件で乾燥した。得られた紙を23℃、50%RHの恒温恒湿室中で24時間調湿した後、コブ吸水度(120秒)をJIS P−8140に準じて測定することによりサイズ度を測定した。結果を表4に示す。
【0174】
<汚れ試験1>
サイズ性比較試験と同様にカナディアンスタンダードフリーネス332、灰分16質量%に調整した段ボール古紙パルプに薬品を添加し、手抄き試験を行うかわりにスラリーを60メッシュステンレスメッシュにて濾過し、濾過残をステンレス板に密着、4.2kgf/cmの圧力で2分間プレスし、剥がした後のステンレス板の付着汚れを観察、4段階評価を行った。エマルションが不安定化し、パルプ繊維への定着性が悪いほどステンレス板へ転写されやすく、アルケニルコハク酸の加水分解が進むほど粘着性が増し、ステンレス板へ転写されやすい。この評価において、汚れが多いほど実際の使用条件においても同様に汚れの原因となる。評価の基準は以下の通りである。結果を表4に示した。
◎;汚れ付着が認められない
○;僅かに付着が認められる
△;少量の付着が認められる
×;多量の付着が認められる
【0175】
<汚れ試験2>
パルプスラリーの調製を耐水性試験2と同様に歩留まり剤添加前に40℃1時間攪拌状
態で保持する以外は汚れ試験1と同様にして実験を行い、汚れ試験1と同様に4段階評価を行った。結果を表4に示した。
【0176】
【表4】

【0177】
表4中の略号の説明
(*):A1とB1のエマルションを別々に作成した後に、A1/B1=7/3で混合
−:エマルションが分離したため、評価を行わなかったことを示している。
【0178】
<サイズ性比較試験2>
カナディアンスタンダードフリーネス332、灰分16質量%に調整した段ボール古紙パルプを用い、パルプに対して、表5記載のサイズ剤を0.12質量%および表5記載の併用薬品を添加し、電導度100mS/m、pH7.5に調整した用水で0.8質量%に希釈した後、NR12MLS(高分子歩留まり剤、ハイモ社製)を0.03質量%添加した。このパルプスラリーのpHは7.3であった。このパルプスラリーを用いて、ノーブルアンドウッド社製シートマシンで坪量80g/mとなるよう手抄きを行い、ドラムドライヤー100℃、80秒の条件で乾燥した。得られた紙を23℃、50%RHの恒温恒湿室中で24時間調湿した後、コブ吸水度(120秒)をJIS P−8140に準じて測定することによりサイズ度を測定した。結果を表5に示す。
【0179】
【表5】

【0180】
表5中の併用薬品の説明
AC7314:星光PMC株式会社製 有機系カチオン性ピッチコントロール剤
DS4416:星光PMC株式会社製 両性アクリルアミド系紙力剤
DH4162:星光PMC株式会社製 ホフマン変性アクリルアミド系紙力剤
Cato304:日本NSC株式会社製 カチオン化澱粉をクッキングして糊状にして使用
併用薬品の後に記載の%は質量%であり、パルプスラリーへの添加量を示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
25℃で液状であるアルケニルコハク酸無水物60〜95質量%と25℃で液状である2−オキセタノン化合物5〜40質量%の割合で含有する混合物を乳化して得られることを特徴とするサイズ剤組成物をpH6.5〜8.5のパルプスラリーに添加して抄紙を行うことを特徴とする板紙の製造方法。
【請求項2】
2−オキセタノン化合物が以下の(1)及び(2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の板紙の製造方法。
(1)炭素数8〜10の脂肪酸が8〜20質量%、炭素数12〜18である脂肪酸が92〜80質量%である脂肪酸混合物を反応させて得られる2−オキセタノン化合物
(2)前記(1)の脂肪酸混合物のうちの不飽和脂肪酸が2質量%以下である脂肪酸混合物を反応させて得られる2−オキセタノン化合物
【請求項3】
アルケニルコハク酸無水物が、内部異性化オレフィンを含む炭素数16以上24以下のオレフィンと無水マレイン酸との付加反応生成物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の板紙の製造方法。
【請求項4】
25℃で液状であるアルケニルコハク酸無水物と25℃で液状である2−オキセタノン化合物の混合物100質量部に対して界面活性剤0.1〜5質量部を含有する混合物を乳化することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の板紙の製造方法。
【請求項5】
サイズ剤組成物の平均粒子径が0.5μm以上1.5μm以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の板紙の製造方法。
【請求項6】
アクリルアミド系重合体類及び/又は澱粉類をパルプスラリーに添加することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の板紙の製造方法。
【請求項7】
ピッチコントロール剤をパルプスラリーに添加することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の板紙の製造方法。
【請求項8】
歩留り剤をパルプスラリーに添加することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の板紙の製造方法。
【請求項9】
パルプスラリーの固形分に対してアルミニウム化合物を用いない若しくは1質量% 以下用いることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の板紙の製造方法。

【公開番号】特開2011−214190(P2011−214190A)
【公開日】平成23年10月27日(2011.10.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−83503(P2010−83503)
【出願日】平成22年3月31日(2010.3.31)
【出願人】(000109635)星光PMC株式会社 (102)
【Fターム(参考)】