紙用嵩高剤と、これを含有する中性嵩高紙
【課題】本発明の課題は、第１に、紙を嵩高にする効果に優れ、かつ紙の摩擦係数を低下させる度合が小さく、更に紙のサイズ度発現を阻害する度合が小さい、という優れた特性を有する紙用嵩高剤の提供にあり、第２に、嵩高性に優れ、摩擦低下による作業性悪化の問題も少なく、更にサイズ度が高い中性嵩高紙の提供にある。
【解決手段】炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有させ、その固形分重量比を、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲とし、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径を0.3〜20μmとすることにより、本発明の紙用嵩高剤を得ることができる。該紙用嵩高剤とAKD中性サイズ剤を内添し抄紙することにより、本発明の中性嵩高紙が得られる。
【解決手段】炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有させ、その固形分重量比を、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲とし、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径を0.3〜20μmとすることにより、本発明の紙用嵩高剤を得ることができる。該紙用嵩高剤とAKD中性サイズ剤を内添し抄紙することにより、本発明の中性嵩高紙が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１に、紙を嵩高にする効果に優れ、かつ紙の摩擦係数を低下させる度合が小さく、更に紙のサイズ度発現を阻害する度合が小さい、という優れた特性を有する紙用嵩高剤に関するものであり、第２に、嵩高性に優れ、摩擦低下による作業性悪化の問題も少なく、更にサイズ度が高い中性嵩高紙に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の活字離れを反映して、急激にコミック本やペーパーバックが普及してきた。これに伴い、紙にも軽量化が求められている。ここで、紙の軽量化とは、紙の厚さは維持した上での軽量化、すなわち嵩高化(低密度化)のことを指す。環境問題が叫ばれている現在、森林資源から製造される製紙用パルプを有効に活用する上でも、紙の軽量化は避けて通れない問題である。
【０００３】
紙を嵩高にする従来の技術としては、パルプと疎水性繊維の混合物に架橋剤を反応させて得られる嵩高性パルプ組成物を使用する方法がある(特許文献１参照)。また、セルロースパルプ、特定形態のポリエステル複合繊維、および熱融着性バインダーとを混抄し、嵩高パルプシートを製造する方法がある(特許文献２参照)。しかし、架橋パルプや合成繊維等の使用は紙のリサイクルを不可能にしてしまうという問題がある。また、中空球状バテライト型炭酸カルシウムを充填して嵩高中性紙を製造する技術がある(特許文献３参照)が、特殊な填料であるという問題がある。また、パルプと加熱発泡性粒子とを抄紙して低密度の嵩高紙を製造する方法がある(特許文献４参照)。発泡性粒子を用いる方法では紙力が著しく低下するという問題がある。また、バクテリアセルロースと発泡性粒子を用いる方法(特許文献５参照)があるが、バクテリアセルロースという特殊なセルロースを使用しなければならなく、実用的ではない。
【０００４】
また、界面活性剤を用いる方法では、特定のアルコール及び／又はそのポリオキシアルキレン付加物を含有する紙用嵩高剤が開示されている(特許文献６参照)。また、非イオン界面活性剤を用いる方法がある(特許文献７参照)。また、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物からなる紙用嵩高剤(特許文献８参照)が開示されており、この紙用嵩高剤を板紙に応用した技術がある(特許文献９参照)。この多価アルコールと脂肪酸のエステルを添加すると紙を嵩高にすることは可能であるが、同時に急激な紙の摩擦係数低下が起こるため、この方法で得られた紙をオフセット印刷する場合、紙流れと言われる紙の走行不良や、紙替え時のテンション変動などの印刷走行性上のトラブル問題が発生するという問題がある。
【０００５】
これらの嵩高剤を用いて紙を嵩高にする技術では、特別な方法や装置を用いないため比較的容易に嵩高紙を得ることができる。しかしながら、親水性が高い界面活性剤にはサイズ性を阻害する働きがある。一方、疎水性が高い界面活性剤を使用することにより、サイズ性が向上することが期待されるが、いまだその様な性能をもつ界面活性剤は存在していない。
【０００６】
非界面活性剤系の嵩高剤の技術としては、特定構造のカチオン性化合物、アミン、アミンの酸塩及び両性化合物から選ばれた少なくとも１種以上の化合物を含有する紙用嵩高剤が開示されている(特許文献１０参照)。また、脂肪酸ポリアミドポリアミン型の嵩高剤もある。また、離水度が4%以上となる化合物であって、嵩、白色度、不透明度のいずれか２つ以上の紙質向上効果を有する化合物が記載されている(特許文献１１参照)。更に、離水度が4%以上となる化合物であって、嵩、白色度、不透明度のいずれか１つ以上の紙質向上効果を有する化合物を使用するパルプシートの製造方法が開示されている(特許文献１２参照)。
【０００７】
【特許文献１】特許第2903256号明細書
【特許文献２】特許第2591685号明細書
【特許文献３】特許第1755152号明細書
【特許文献４】特開平5-230798号公報
【特許文献５】特開平11200282号公報
【特許文献６】国際公開98/03730号パンフレット
【特許文献７】特開平11-200283号公報
【特許文献８】特許第2971447号明細書
【特許文献９】特許第3041294号明細書
【特許文献１０】特開平11-269799号公報
【特許文献１１】特許第3283248号明細書
【特許文献１２】特開2003-105685号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、第１に、紙を嵩高にする効果に優れ、かつ紙の摩擦係数を低下させる度合が小さく、更に紙のサイズ度発現を阻害する度合が小さい、という優れた特性を有する紙用嵩高剤の提供にあり、第２に、嵩高性に優れ、摩擦低下による作業性悪化の問題も少なく、更にサイズ度が高い中性嵩高紙の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有させ、その固形分重量比を、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲とし、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径を0.3〜20μmとすることにより、本発明の紙用嵩高剤を得ることができる。該紙用嵩高剤とアルキルケテンダイマー中性サイズ剤を内添し抄紙することにより、本発明の中性嵩高紙が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有させ、その固形分重量比を、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲とし、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径を0.3〜20μmとした紙用嵩高剤は、紙を嵩高にする効果に優れ、かつ紙の摩擦係数を低下させる度合が小さく、更に紙のサイズ度発現を阻害する度合が小さい。該紙用嵩高剤とアルキルケテンダイマー中性サイズ剤を内添し抄紙した中性嵩高紙は、嵩高性に優れ、摩擦低下による作業性悪化の問題も少なく、更にサイズ度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明である紙用嵩高剤について説明する。本発明の嵩高剤は、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有し、その固形分重量比は、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲である。
【００１２】
直鎖状脂肪酸モノアミドは直鎖状脂肪酸に１つのアミノ基が結合した構造である。直鎖状飽和脂肪酸モノアミドを構成する飽和脂肪酸としては、ラウリン酸(炭素数12)、トリデシル酸(炭素数13)、ミリスチン酸(炭素数14)、ペンタデシル酸(炭素数15)、パルミチン酸(炭素数16)、ヘプタデシル酸(炭素数17)、ステアリン酸(炭素数18)、ノナデカン酸(炭素数19)、アラキドン酸(炭素数20)、ベヘン酸(炭素数22)が挙げられ、これらの内の１種類以上を本発明の紙用嵩高剤の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドとして使用することができる。
【００１３】
炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドは不飽和脂肪酸における不飽和結合の種類、数、更に位置の違いにより多数存在するが、直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを構成する不飽和脂肪酸として代表的なものを挙げると、オレイン酸(炭素数18)、エライジン酸(炭素数18)、リノール酸(炭素数18)、リノレン酸(炭素数18)、ステアロール酸(炭素数18)、アラキドン酸(炭素数20)、セトレイン酸(炭素数22)、エルカ酸(炭素数22)、ブラシジン酸(炭素数22)などである。これらの内の１種類以上を本発明の紙用嵩高剤の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドとして使用することができる。
【００１４】
直鎖状脂肪酸モノアミドは、飽和、不飽和に関係なく、炭素数が11以下では嵩高効果が劣り、炭素数が23以上では脂肪酸モノアミドの分散または乳化が不良となり良好な分散液が得られない。直鎖状飽和脂肪酸モノアミドおよび直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドの好ましい炭素数は16〜18である。
【００１５】
本発明者らは、炭素数12〜22の直鎖状脂肪酸モノアミドが紙の嵩高効果に優れることを見出し、嵩高剤と嵩高紙および嵩高紙の製造方法について既に出願している(特開2005-54330号公報)。しかし、この公報に記載の嵩高紙は中性嵩高紙の場合、そのサイズ度は0秒か、または極めて低いレベルであり、高サイズ度が要求される紙の用途には使用できないという大きな問題があった。
【００１６】
本発明者らは、更に、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドを主成分とする紙用嵩高剤は内添する中性サイズ剤がアルキルケテンダイマー(以下、AKDと記述する)の場合のみ特異的に高いサイズ度を発現することを見出し、中性嵩高紙および中性嵩高紙の製造方法について既に出願している(特開2005-54331号公報)。しかし、直鎖状飽和脂肪酸モノアミドを主成分とする紙用嵩高剤と比較して、嵩高効果に劣るという問題があった。
【００１７】
本発明者らは、AKDを内添中性サイズ剤として含有する中性嵩高紙について引き続き鋭意検討した結果、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドとの固形分重量比を特定範囲とした嵩高剤を内添使用した場合のみ、抄造した紙の摩擦係数の低下が少なく、サイズ度の発現性も良好で、かつ紙の嵩高化効果に優れるという、極めてバランスの良い紙品質を得ることができること、更に、この嵩高化効果は特開2005-54331号公報記載の、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドを主成分とする紙用嵩高剤よりも優れていること、を見出し本発明を完成するに至ったものである。
【００１８】
炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドの固形分重量比は9/1〜1/1の範囲である。炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドの量がこの範囲よりも多くなると、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドのみから成る嵩高剤で得られる嵩高効果を上回る嵩高効果が得られない。一方、炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドの量がこの範囲よりも多くなると、AKDサイズ剤のサイズ度発現を著しく阻害してしまう。
【００１９】
また、本発明の嵩高剤は、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを乳化分散したエマルションであり、その固形分重量比は9/1〜1/1である。炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを固形分重量比で9/1〜1/1となるように秤取り、熱水と乳化剤と共にホモミキサー等の乳化装置に入れ、乳化時に溶融温度以上に加温して熱溶融させ、乳化分散する。この方法が装置の面から好ましいが、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを別々に乳化分散し、得られた各エマルションを固形分重量比で9/1〜1/1となるように添加混合しても良い。
【００２０】
乳化剤の種類と添加量、乳化時の撹拌強度、乳化時間などを適宜調節して、良好な粒度分布を持つエマルション粒子が得られる。中でも乳化剤は重要である。乳化剤は、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性、から選ばれる１種類または２種類以上を組み合わせて使用される。
【００２１】
アニオン性の乳化剤としては、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の脂肪酸類、高級アルコール硫酸エステル、高級アルキルエーテル硫酸エステル、硫酸化脂肪酸エステル、硫酸化オレフィン等の硫酸エステル類、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、パラフィンスルホン酸、スルホコハク酸ジエステル等のスルホン酸エステル類、高級アルコールリン酸エステル類等の燐酸エステルとアルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはアミン等の塩等が挙げられる。
【００２２】
カチオン性あるいは両性の乳化剤としては、塩化アルキルトリメチルアンモニウム塩、塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩等の第４級アンモニウム塩、塩化アルキルピリジウム塩、あるいはアルキルベタイン、カチオン化デンプン(第３級または第４級)などが挙げられる。
【００２３】
ノニオン性の乳化剤としては、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物等のポリエチレングリコール型、グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリストールの脂肪酸エステル、ソルビトールの脂肪酸エステル、ソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミド等の多価アルコール型、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
【００２４】
エマルション粒子の平均粒子径は0.3〜20μmである。0.3μm未満でも20μmを超えても、嵩高性が低下する。この原因は明らかではないが、平均粒子径0.3μm未満の場合、抄紙時、湿紙中への該エマルション粒子の歩留まりが低い結果、嵩が出にくいことが考えられる。また、平均粒子径20μm超の場合、湿紙中のエマルション粒子の数が少ないため、湿紙中での該エマルション粒子の存在が不均一となり、嵩が出にくいことが考えられる。乳化剤の添加量については、エマルション粒子の平均粒子径が0.3〜20μmの範囲に入るように適宜決められ、特に限定はないが、通常、嵩高剤固形分重量に対して0.1〜50重量%(有姿)の範囲が好ましい。0.1重量%未満では安定したエマルションが得難く、50重量%を超えて添加しても平均粒子径は小さくなり難いと同時に得られる嵩高紙のサイズ度発現にも影響が出る恐れがある。更に、本発明の嵩高剤を充填した紙の紙質(嵩、摩擦係数、サイズ度を除く)をあまり変化させない観点から、0.1〜20重量%がより好ましい。
【００２５】
かくして得られる本発明の嵩高剤エマルションは、エマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径が0.3〜20μmであり、濃度は0.5〜50重量％が好ましく、ゼータ電位は−50〜＋50mVが好ましい。尚、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを別々に乳化分散し、得られた各エマルションを固形分重量比で9/1〜1/1となるように添加混合する場合は、この混合エマルションの平均粒子径が0.3〜20μmであり、濃度は0.5〜50重量％が好ましく、ゼータ電位は−50〜＋50mVが好ましい。
【００２６】
第２の発明である中性嵩高紙について説明する。本発明の中性嵩高紙は、各種パルプから通常の製紙工程によって製造される。紙の種類、銘柄、品質に応じて、原料パルプには化学パルプ、機械パルプ、古紙パルプ等を単独または任意の割合で混合して使用することが出来る。なお、紙の原料に用いるパルプに機械パルプ及び／または古紙パルプが含まれた場合でも、前記の嵩高剤は良好な嵩高性を示す。
【００２７】
嵩高剤の添加場所は抄紙工程以前であり、内添される。抄造工程以前の場所であれば特に制限されるものではないが、好ましくはミキシングチェストや二次ファンポンプ前などであり、歩留向上剤を添加する前が良い。
【００２８】
嵩高剤は通常、パルプ繊維間の結合の阻害要因となるために、一般に紙の強度が低下する傾向が見られる。また、ある一定以上の添加量を増やしても、その効果は頭打ちになることも散見される。そのため、原料パルプ固形分重量に対して嵩高剤を0.1〜20固形分重量%の範囲で添加することが好ましく、紙質(嵩、摩擦係数、サイズ度を除く)をあまり変化させずに効果を十分に発現させるには0.2〜5固形分重量%がより好ましい。
【００２９】
本発明者らは、前記の嵩高剤と、中性サイズ剤との併用について検討した結果、中性サイズ剤がアルケニル無水コハク酸(ASA)や中性ロジンサイズ剤の場合にはサイズ度が著しく低下または発現しなく、中性サイズ剤がAKDの場合にのみ特異的に高いサイズ度が発現し、しかもAKDのみの添加に比較して、該嵩高剤とAKDを併用添加したほうが高いサイズ性を得ることができることを見出した。サイズ度を一定とすれば、AKD使用量を低減できるという効果が生じる。従って、本発明の中性嵩高紙の内添サイズ剤は、AKDに限定される。
【００３０】
一般に嵩高剤として使用される多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物を添加すると紙の嵩高化と同時に摩擦係数が急激に低下するが、本発明の嵩高剤は摩擦係数の低下が抑えられるため、添加量を従来の嵩高剤よりも増やすことができ、その結果、より低密度の紙を製造できるという特徴がある。更に前述のように、中性サイズ剤であるAKDのサイズ発現性を促進するという特徴も有する。AKDは摩擦係数を低下させる特性があることは良く知られており、AKDを減配できれば、更に摩擦係数の低下を抑制できるという効果も生じる。このように、嵩高性に優れ、摩擦係数の低下が少なく、しかもサイズ発現を阻害しない嵩高剤は、未だかつて開発されていない。
【００３１】
中性嵩高紙は填料無配合でも良いし、配合しても良い。填料を配合する場合、填料としては中性抄紙で一般に使用されているものが使用でき、特に限定されるものではないが、例えば、クレー、焼成カオリン、デラミカオリン、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化珪素、非晶質シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛などの無機填料、尿素−ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子等の有機填料が単独でまたは適宜2種類以上を組み合わせて使用される。
【００３２】
本発明の中性嵩高紙の抄紙において、従来から使用されている各種のノニオン性、カチオン性の歩留向上剤、濾水度向上剤、紙力向上剤等の製紙用内添剤が必要に応じて適宜選択して使用される。これらの製紙用内添剤としては、例えば、各種澱粉類、ポリアクリルアミド、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド、ポリアミン樹脂、ポリアミン、ポリエチレンイミン、植物ガム、ポリビニルアルコール、ラテックス、ポリエチレンオキサイド、親水性架橋ポリマー粒子分散物及びこれらの誘導体あるいは変成物等の各種化合物が挙げられる。
【００３３】
また、公知の製紙用内添助剤を添加しても良く、例えば、硫酸バンド、塩化アルミニウム、アルミン酸ソーダや、塩基性塩化アルミニウム、塩基性ポリ水酸化アルミニウム等の塩基性アルミニウム化合物や、水に易分解性のアルミナゾル等の水溶性アルミニウム化合物、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄等の多価金属化合物、シリカゾル、染料、蛍光増白剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等を必要に応じて適宜添加することもできる。
【００３４】
本発明の中性嵩高紙の表面には、必要に応じて表面処理剤を塗布してもかまわない。該表面処理剤に含有される成分は、紙の表面強度の向上を目的として使用される水溶性高分子物質や、紙の表面サイズ性の向上を目的として使用される表面サイズ剤などが挙げられる。
【００３５】
水溶性高分子物質としては、生澱粉や、酸化澱粉、エステル化澱粉、カチオン化澱粉、熱変性澱粉、酵素変性澱粉、アルデヒド化澱粉、ヒドロキシエチル化澱粉などの変性澱粉、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、カルボキシル変性ポリビニルアルコールなどの変性アルコール、スチレンブタジエン共重合体、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミドなどを単独または併用することができる。また、表面サイズ剤としては、スチレンアクリル酸、スチレンマレイン酸、オレフィン系化合物などの公知の表面サイズ剤を単独または併用することができる。
【００３６】
抄紙機の型式は特に限定は無く、長網抄紙機、ツインワイヤー機、ヤンキー抄紙機等で適宜抄紙できる。プレス線圧は通常の操業範囲内で用いられる。サイズプレスの型式は限定はなく、2ロールサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、シムサイザーのような液膜転写方式サイズプレスなどを適宜用いることができる。キャレンダーは通常の操業範囲内の線圧で用いられるが、嵩高紙を製造する観点から、紙の平滑性を維持できる範囲で寝るべく低線圧が好ましく、また、ソフトキャレンダーが好ましい。
【００３７】
本発明の中性嵩高紙は、嵩高性に優れ、摩擦係数が比較的に高く、かつサイズ度が高いという優れた特徴を有する。該中性嵩高紙の用途は特に限定はないが、例えば、オフセット印刷用紙、筆記用紙として好適である。その他にも凸版印刷用紙、電子写真用紙、あるいはインクジェット記録用紙、感熱記録紙、感圧記録紙、ＰＰＣ用紙、フォーム用紙などの情報記録用紙の中性原紙にも使用することができる。また、塗工紙用原紙としても使用できる。最近では、環境問題の高まりに伴い、古紙パルプを高配合する傾向が随所に見られてきている。第１の発明の嵩高剤は古紙パルプの量にかかわらず、著しい嵩高性を示す。そのため、中性新聞印刷用紙はもちろんのこと、板紙・白板紙でも効果を発揮する。
【実施例】
【００３８】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
＜供試嵩高剤エマルションの調製例＞
下記の実施例１(ＥＭ−１)〜実施例８(ＥＭ−８)、比較例１(ＥＭ−９)〜比較例８(ＥＭ−１６)で得られたエマルション粒子の平均粒子径は、レーザー粒度分布計(マスターサイザー：Malvern Instruments製)にて測定した体積の積算分布の50%に対する粒子径である。
エマルションの調製結果を表１にまとめた。
【００４０】
［実施例１］
ステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1(固形分重量比)を25g、乳化剤としてヤシ脂肪酸カリウム2.5g、95℃の熱水472.5gを高圧ホモジナイザー(A.P.V.Gaulin Inc製)に入れ、圧力550kg/cm2の下で10分間処理した。処理時の最高温度は、約120℃となっていた。高圧ホモジナイザー処理後、直ちに15℃の清水で希釈し、エマルションを得た。乳化は良好で平均粒子径0.4μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１)。
【００４１】
［実施例２］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−２)。
【００４２】
［実施例３］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=1/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−３)。
【００４３】
［実施例４］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をラウリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−４)。
【００４４】
［実施例５］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をベヘン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.5μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−５)。
【００４５】
［実施例６］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をステアリン酸モノアミド/リノール酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−６)。
【００４６】
［実施例７］
乳化を200kg/cm2の圧力下で5分間行った以外は実施例２と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径9.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−７)。
【００４７】
［実施例８］
乳化を150kg/cm2の圧力下で5分間行った以外は実施例２と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径19.4μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−８)。
【００４８】
［比較例１］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をステアリン酸モノアミドのみに替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−９)。
【００４９】
［比較例２］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をオレイン酸モノアミドのみに替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１０)。
【００５０】
［比較例３］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=1/2に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１１)。
【００５１】
［比較例４］
乳化を700kg/cm2の圧力下で15分間行った以外は実施例２と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径0.2μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１２)。
【００５２】
［比較例５］
乳化を100kg/cm2の圧力下で5分間行った以外は実施例２と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径25.6μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１３)。
【００５３】
［比較例６］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をカプリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１４)。
【００５４】
［比較例７］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をリグノセリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行いエマルションの調製を試みたが、乳化不良であった(ＥＭ−１５)。
【００５５】
［比較例８］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をイソステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１６)。
【００５６】
【表１】
【００５７】
＜中性嵩高紙の製造例＞
パルプ分としてLBKP(ろ水度：CSF450ml)を使用した。パルプ固形分重量当たり、前記の嵩高剤エマルションを1.0固形分重量%、硫酸バンドを1.0重量%(50固形分重量の硫酸バンド製品)、カチオン化デンプンを0.5固形分重量%、AKDサイズ剤を0.2固形分重量%、重質炭酸カルシウムを3固形分重量%となるように添加して紙料を調製した。この紙料を使用して、実験用配向性抄紙機(熊谷理機工業)を用いて抄紙速度900m/minで坪量60g/m2となるように抄紙し、4.18kg/cm2で5分間プレスし、鏡面ドライヤーを用い、105℃で３分間乾燥して中性嵩高紙を得た。この中性嵩高紙の密度、静摩擦係数、動摩擦係数、ステキヒトサイズ度を測定した。得られた中性嵩高紙の紙質測定結果を表２に示した。
・密度：JIS P 8118に従って測定した。
・ステキヒトサイズ度：JIS P 8122に従って測定した。
・摩擦係数の測定：F面とW面を重ね合わせ、MD方向について測定した。
中性嵩高紙を以下の実施例１〜実施例8で記述した。
【００５８】
［実施例９］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１を使用した。
【００５９】
［実施例１０］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−２を使用した。
【００６０】
［実施例１１］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−３を使用した。
【００６１】
［実施例１２］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−４を使用した。
【００６２】
［実施例１３］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−５を使用した。
【００６３】
［実施例１４］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−６を使用した。
【００６４】
［実施例１５］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−７を使用した。
【００６５】
［実施例１６]
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−８を使用した。
【００６６】
［比較例９］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−９を使用した。
【００６７】
［比較例１０］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１０を使用した。
【００６８】
［比較例１１］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１１を使用した。
【００６９】
［比較例１２］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１２を使用した。
【００７０】
［比較例１３］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１３を使用した。
【００７１】
［比較例１４］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１４を使用した。
【００７２】
［比較例１５］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１５を使用した。
【００７３】
［比較例１６］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１６を使用した。
【００７４】
［比較例１７］
実施例９のエマルションＥＭ−１に替え、ペンタエリスリトールとステアリン酸のジエステル体を成分とする市販の嵩高剤(花王株式会社製、商品名：KB−110)を使用した。
【００７５】
［比較例１８］
実施例９のエマルションＥＭ−１を添加しない以外は、実施例１と同様に行った。
【００７６】
【表２】
【００７７】
表１と表２の結果から、炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有し、その固形分重量比が、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲であり、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径が0.3〜20μmである紙用嵩高剤は、紙を嵩高にする効果に優れ、かつ紙の摩擦係数を低下させる度合が小さく、更に紙のサイズ度発現を阻害する度合が小さいことが解る。また、該紙用嵩高剤とAKD中性サイズ剤を内添し抄紙した中性嵩高紙は、嵩高性に優れ、摩擦低下による作業性悪化の問題も少なく、更にサイズ度が高いことが解る。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１に、紙を嵩高にする効果に優れ、かつ紙の摩擦係数を低下させる度合が小さく、更に紙のサイズ度発現を阻害する度合が小さい、という優れた特性を有する紙用嵩高剤に関するものであり、第２に、嵩高性に優れ、摩擦低下による作業性悪化の問題も少なく、更にサイズ度が高い中性嵩高紙に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の活字離れを反映して、急激にコミック本やペーパーバックが普及してきた。これに伴い、紙にも軽量化が求められている。ここで、紙の軽量化とは、紙の厚さは維持した上での軽量化、すなわち嵩高化(低密度化)のことを指す。環境問題が叫ばれている現在、森林資源から製造される製紙用パルプを有効に活用する上でも、紙の軽量化は避けて通れない問題である。
【０００３】
紙を嵩高にする従来の技術としては、パルプと疎水性繊維の混合物に架橋剤を反応させて得られる嵩高性パルプ組成物を使用する方法がある(特許文献１参照)。また、セルロースパルプ、特定形態のポリエステル複合繊維、および熱融着性バインダーとを混抄し、嵩高パルプシートを製造する方法がある(特許文献２参照)。しかし、架橋パルプや合成繊維等の使用は紙のリサイクルを不可能にしてしまうという問題がある。また、中空球状バテライト型炭酸カルシウムを充填して嵩高中性紙を製造する技術がある(特許文献３参照)が、特殊な填料であるという問題がある。また、パルプと加熱発泡性粒子とを抄紙して低密度の嵩高紙を製造する方法がある(特許文献４参照)。発泡性粒子を用いる方法では紙力が著しく低下するという問題がある。また、バクテリアセルロースと発泡性粒子を用いる方法(特許文献５参照)があるが、バクテリアセルロースという特殊なセルロースを使用しなければならなく、実用的ではない。
【０００４】
また、界面活性剤を用いる方法では、特定のアルコール及び／又はそのポリオキシアルキレン付加物を含有する紙用嵩高剤が開示されている(特許文献６参照)。また、非イオン界面活性剤を用いる方法がある(特許文献７参照)。また、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物からなる紙用嵩高剤(特許文献８参照)が開示されており、この紙用嵩高剤を板紙に応用した技術がある(特許文献９参照)。この多価アルコールと脂肪酸のエステルを添加すると紙を嵩高にすることは可能であるが、同時に急激な紙の摩擦係数低下が起こるため、この方法で得られた紙をオフセット印刷する場合、紙流れと言われる紙の走行不良や、紙替え時のテンション変動などの印刷走行性上のトラブル問題が発生するという問題がある。
【０００５】
これらの嵩高剤を用いて紙を嵩高にする技術では、特別な方法や装置を用いないため比較的容易に嵩高紙を得ることができる。しかしながら、親水性が高い界面活性剤にはサイズ性を阻害する働きがある。一方、疎水性が高い界面活性剤を使用することにより、サイズ性が向上することが期待されるが、いまだその様な性能をもつ界面活性剤は存在していない。
【０００６】
非界面活性剤系の嵩高剤の技術としては、特定構造のカチオン性化合物、アミン、アミンの酸塩及び両性化合物から選ばれた少なくとも１種以上の化合物を含有する紙用嵩高剤が開示されている(特許文献１０参照)。また、脂肪酸ポリアミドポリアミン型の嵩高剤もある。また、離水度が4%以上となる化合物であって、嵩、白色度、不透明度のいずれか２つ以上の紙質向上効果を有する化合物が記載されている(特許文献１１参照)。更に、離水度が4%以上となる化合物であって、嵩、白色度、不透明度のいずれか１つ以上の紙質向上効果を有する化合物を使用するパルプシートの製造方法が開示されている(特許文献１２参照)。
【０００７】
【特許文献１】特許第2903256号明細書
【特許文献２】特許第2591685号明細書
【特許文献３】特許第1755152号明細書
【特許文献４】特開平5-230798号公報
【特許文献５】特開平11200282号公報
【特許文献６】国際公開98/03730号パンフレット
【特許文献７】特開平11-200283号公報
【特許文献８】特許第2971447号明細書
【特許文献９】特許第3041294号明細書
【特許文献１０】特開平11-269799号公報
【特許文献１１】特許第3283248号明細書
【特許文献１２】特開2003-105685号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、第１に、紙を嵩高にする効果に優れ、かつ紙の摩擦係数を低下させる度合が小さく、更に紙のサイズ度発現を阻害する度合が小さい、という優れた特性を有する紙用嵩高剤の提供にあり、第２に、嵩高性に優れ、摩擦低下による作業性悪化の問題も少なく、更にサイズ度が高い中性嵩高紙の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有させ、その固形分重量比を、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲とし、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径を0.3〜20μmとすることにより、本発明の紙用嵩高剤を得ることができる。該紙用嵩高剤とアルキルケテンダイマー中性サイズ剤を内添し抄紙することにより、本発明の中性嵩高紙が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有させ、その固形分重量比を、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲とし、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径を0.3〜20μmとした紙用嵩高剤は、紙を嵩高にする効果に優れ、かつ紙の摩擦係数を低下させる度合が小さく、更に紙のサイズ度発現を阻害する度合が小さい。該紙用嵩高剤とアルキルケテンダイマー中性サイズ剤を内添し抄紙した中性嵩高紙は、嵩高性に優れ、摩擦低下による作業性悪化の問題も少なく、更にサイズ度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明である紙用嵩高剤について説明する。本発明の嵩高剤は、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有し、その固形分重量比は、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲である。
【００１２】
直鎖状脂肪酸モノアミドは直鎖状脂肪酸に１つのアミノ基が結合した構造である。直鎖状飽和脂肪酸モノアミドを構成する飽和脂肪酸としては、ラウリン酸(炭素数12)、トリデシル酸(炭素数13)、ミリスチン酸(炭素数14)、ペンタデシル酸(炭素数15)、パルミチン酸(炭素数16)、ヘプタデシル酸(炭素数17)、ステアリン酸(炭素数18)、ノナデカン酸(炭素数19)、アラキドン酸(炭素数20)、ベヘン酸(炭素数22)が挙げられ、これらの内の１種類以上を本発明の紙用嵩高剤の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドとして使用することができる。
【００１３】
炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドは不飽和脂肪酸における不飽和結合の種類、数、更に位置の違いにより多数存在するが、直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを構成する不飽和脂肪酸として代表的なものを挙げると、オレイン酸(炭素数18)、エライジン酸(炭素数18)、リノール酸(炭素数18)、リノレン酸(炭素数18)、ステアロール酸(炭素数18)、アラキドン酸(炭素数20)、セトレイン酸(炭素数22)、エルカ酸(炭素数22)、ブラシジン酸(炭素数22)などである。これらの内の１種類以上を本発明の紙用嵩高剤の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドとして使用することができる。
【００１４】
直鎖状脂肪酸モノアミドは、飽和、不飽和に関係なく、炭素数が11以下では嵩高効果が劣り、炭素数が23以上では脂肪酸モノアミドの分散または乳化が不良となり良好な分散液が得られない。直鎖状飽和脂肪酸モノアミドおよび直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドの好ましい炭素数は16〜18である。
【００１５】
本発明者らは、炭素数12〜22の直鎖状脂肪酸モノアミドが紙の嵩高効果に優れることを見出し、嵩高剤と嵩高紙および嵩高紙の製造方法について既に出願している(特開2005-54330号公報)。しかし、この公報に記載の嵩高紙は中性嵩高紙の場合、そのサイズ度は0秒か、または極めて低いレベルであり、高サイズ度が要求される紙の用途には使用できないという大きな問題があった。
【００１６】
本発明者らは、更に、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドを主成分とする紙用嵩高剤は内添する中性サイズ剤がアルキルケテンダイマー(以下、AKDと記述する)の場合のみ特異的に高いサイズ度を発現することを見出し、中性嵩高紙および中性嵩高紙の製造方法について既に出願している(特開2005-54331号公報)。しかし、直鎖状飽和脂肪酸モノアミドを主成分とする紙用嵩高剤と比較して、嵩高効果に劣るという問題があった。
【００１７】
本発明者らは、AKDを内添中性サイズ剤として含有する中性嵩高紙について引き続き鋭意検討した結果、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドとの固形分重量比を特定範囲とした嵩高剤を内添使用した場合のみ、抄造した紙の摩擦係数の低下が少なく、サイズ度の発現性も良好で、かつ紙の嵩高化効果に優れるという、極めてバランスの良い紙品質を得ることができること、更に、この嵩高化効果は特開2005-54331号公報記載の、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドを主成分とする紙用嵩高剤よりも優れていること、を見出し本発明を完成するに至ったものである。
【００１８】
炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドの固形分重量比は9/1〜1/1の範囲である。炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドの量がこの範囲よりも多くなると、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドのみから成る嵩高剤で得られる嵩高効果を上回る嵩高効果が得られない。一方、炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドの量がこの範囲よりも多くなると、AKDサイズ剤のサイズ度発現を著しく阻害してしまう。
【００１９】
また、本発明の嵩高剤は、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを乳化分散したエマルションであり、その固形分重量比は9/1〜1/1である。炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを固形分重量比で9/1〜1/1となるように秤取り、熱水と乳化剤と共にホモミキサー等の乳化装置に入れ、乳化時に溶融温度以上に加温して熱溶融させ、乳化分散する。この方法が装置の面から好ましいが、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを別々に乳化分散し、得られた各エマルションを固形分重量比で9/1〜1/1となるように添加混合しても良い。
【００２０】
乳化剤の種類と添加量、乳化時の撹拌強度、乳化時間などを適宜調節して、良好な粒度分布を持つエマルション粒子が得られる。中でも乳化剤は重要である。乳化剤は、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性、から選ばれる１種類または２種類以上を組み合わせて使用される。
【００２１】
アニオン性の乳化剤としては、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の脂肪酸類、高級アルコール硫酸エステル、高級アルキルエーテル硫酸エステル、硫酸化脂肪酸エステル、硫酸化オレフィン等の硫酸エステル類、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、パラフィンスルホン酸、スルホコハク酸ジエステル等のスルホン酸エステル類、高級アルコールリン酸エステル類等の燐酸エステルとアルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはアミン等の塩等が挙げられる。
【００２２】
カチオン性あるいは両性の乳化剤としては、塩化アルキルトリメチルアンモニウム塩、塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩等の第４級アンモニウム塩、塩化アルキルピリジウム塩、あるいはアルキルベタイン、カチオン化デンプン(第３級または第４級)などが挙げられる。
【００２３】
ノニオン性の乳化剤としては、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物等のポリエチレングリコール型、グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリストールの脂肪酸エステル、ソルビトールの脂肪酸エステル、ソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミド等の多価アルコール型、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
【００２４】
エマルション粒子の平均粒子径は0.3〜20μmである。0.3μm未満でも20μmを超えても、嵩高性が低下する。この原因は明らかではないが、平均粒子径0.3μm未満の場合、抄紙時、湿紙中への該エマルション粒子の歩留まりが低い結果、嵩が出にくいことが考えられる。また、平均粒子径20μm超の場合、湿紙中のエマルション粒子の数が少ないため、湿紙中での該エマルション粒子の存在が不均一となり、嵩が出にくいことが考えられる。乳化剤の添加量については、エマルション粒子の平均粒子径が0.3〜20μmの範囲に入るように適宜決められ、特に限定はないが、通常、嵩高剤固形分重量に対して0.1〜50重量%(有姿)の範囲が好ましい。0.1重量%未満では安定したエマルションが得難く、50重量%を超えて添加しても平均粒子径は小さくなり難いと同時に得られる嵩高紙のサイズ度発現にも影響が出る恐れがある。更に、本発明の嵩高剤を充填した紙の紙質(嵩、摩擦係数、サイズ度を除く)をあまり変化させない観点から、0.1〜20重量%がより好ましい。
【００２５】
かくして得られる本発明の嵩高剤エマルションは、エマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径が0.3〜20μmであり、濃度は0.5〜50重量％が好ましく、ゼータ電位は−50〜＋50mVが好ましい。尚、炭素数12〜22の直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数12〜22の直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを別々に乳化分散し、得られた各エマルションを固形分重量比で9/1〜1/1となるように添加混合する場合は、この混合エマルションの平均粒子径が0.3〜20μmであり、濃度は0.5〜50重量％が好ましく、ゼータ電位は−50〜＋50mVが好ましい。
【００２６】
第２の発明である中性嵩高紙について説明する。本発明の中性嵩高紙は、各種パルプから通常の製紙工程によって製造される。紙の種類、銘柄、品質に応じて、原料パルプには化学パルプ、機械パルプ、古紙パルプ等を単独または任意の割合で混合して使用することが出来る。なお、紙の原料に用いるパルプに機械パルプ及び／または古紙パルプが含まれた場合でも、前記の嵩高剤は良好な嵩高性を示す。
【００２７】
嵩高剤の添加場所は抄紙工程以前であり、内添される。抄造工程以前の場所であれば特に制限されるものではないが、好ましくはミキシングチェストや二次ファンポンプ前などであり、歩留向上剤を添加する前が良い。
【００２８】
嵩高剤は通常、パルプ繊維間の結合の阻害要因となるために、一般に紙の強度が低下する傾向が見られる。また、ある一定以上の添加量を増やしても、その効果は頭打ちになることも散見される。そのため、原料パルプ固形分重量に対して嵩高剤を0.1〜20固形分重量%の範囲で添加することが好ましく、紙質(嵩、摩擦係数、サイズ度を除く)をあまり変化させずに効果を十分に発現させるには0.2〜5固形分重量%がより好ましい。
【００２９】
本発明者らは、前記の嵩高剤と、中性サイズ剤との併用について検討した結果、中性サイズ剤がアルケニル無水コハク酸(ASA)や中性ロジンサイズ剤の場合にはサイズ度が著しく低下または発現しなく、中性サイズ剤がAKDの場合にのみ特異的に高いサイズ度が発現し、しかもAKDのみの添加に比較して、該嵩高剤とAKDを併用添加したほうが高いサイズ性を得ることができることを見出した。サイズ度を一定とすれば、AKD使用量を低減できるという効果が生じる。従って、本発明の中性嵩高紙の内添サイズ剤は、AKDに限定される。
【００３０】
一般に嵩高剤として使用される多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物を添加すると紙の嵩高化と同時に摩擦係数が急激に低下するが、本発明の嵩高剤は摩擦係数の低下が抑えられるため、添加量を従来の嵩高剤よりも増やすことができ、その結果、より低密度の紙を製造できるという特徴がある。更に前述のように、中性サイズ剤であるAKDのサイズ発現性を促進するという特徴も有する。AKDは摩擦係数を低下させる特性があることは良く知られており、AKDを減配できれば、更に摩擦係数の低下を抑制できるという効果も生じる。このように、嵩高性に優れ、摩擦係数の低下が少なく、しかもサイズ発現を阻害しない嵩高剤は、未だかつて開発されていない。
【００３１】
中性嵩高紙は填料無配合でも良いし、配合しても良い。填料を配合する場合、填料としては中性抄紙で一般に使用されているものが使用でき、特に限定されるものではないが、例えば、クレー、焼成カオリン、デラミカオリン、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化珪素、非晶質シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛などの無機填料、尿素−ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子等の有機填料が単独でまたは適宜2種類以上を組み合わせて使用される。
【００３２】
本発明の中性嵩高紙の抄紙において、従来から使用されている各種のノニオン性、カチオン性の歩留向上剤、濾水度向上剤、紙力向上剤等の製紙用内添剤が必要に応じて適宜選択して使用される。これらの製紙用内添剤としては、例えば、各種澱粉類、ポリアクリルアミド、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド、ポリアミン樹脂、ポリアミン、ポリエチレンイミン、植物ガム、ポリビニルアルコール、ラテックス、ポリエチレンオキサイド、親水性架橋ポリマー粒子分散物及びこれらの誘導体あるいは変成物等の各種化合物が挙げられる。
【００３３】
また、公知の製紙用内添助剤を添加しても良く、例えば、硫酸バンド、塩化アルミニウム、アルミン酸ソーダや、塩基性塩化アルミニウム、塩基性ポリ水酸化アルミニウム等の塩基性アルミニウム化合物や、水に易分解性のアルミナゾル等の水溶性アルミニウム化合物、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄等の多価金属化合物、シリカゾル、染料、蛍光増白剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等を必要に応じて適宜添加することもできる。
【００３４】
本発明の中性嵩高紙の表面には、必要に応じて表面処理剤を塗布してもかまわない。該表面処理剤に含有される成分は、紙の表面強度の向上を目的として使用される水溶性高分子物質や、紙の表面サイズ性の向上を目的として使用される表面サイズ剤などが挙げられる。
【００３５】
水溶性高分子物質としては、生澱粉や、酸化澱粉、エステル化澱粉、カチオン化澱粉、熱変性澱粉、酵素変性澱粉、アルデヒド化澱粉、ヒドロキシエチル化澱粉などの変性澱粉、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、カルボキシル変性ポリビニルアルコールなどの変性アルコール、スチレンブタジエン共重合体、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミドなどを単独または併用することができる。また、表面サイズ剤としては、スチレンアクリル酸、スチレンマレイン酸、オレフィン系化合物などの公知の表面サイズ剤を単独または併用することができる。
【００３６】
抄紙機の型式は特に限定は無く、長網抄紙機、ツインワイヤー機、ヤンキー抄紙機等で適宜抄紙できる。プレス線圧は通常の操業範囲内で用いられる。サイズプレスの型式は限定はなく、2ロールサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、シムサイザーのような液膜転写方式サイズプレスなどを適宜用いることができる。キャレンダーは通常の操業範囲内の線圧で用いられるが、嵩高紙を製造する観点から、紙の平滑性を維持できる範囲で寝るべく低線圧が好ましく、また、ソフトキャレンダーが好ましい。
【００３７】
本発明の中性嵩高紙は、嵩高性に優れ、摩擦係数が比較的に高く、かつサイズ度が高いという優れた特徴を有する。該中性嵩高紙の用途は特に限定はないが、例えば、オフセット印刷用紙、筆記用紙として好適である。その他にも凸版印刷用紙、電子写真用紙、あるいはインクジェット記録用紙、感熱記録紙、感圧記録紙、ＰＰＣ用紙、フォーム用紙などの情報記録用紙の中性原紙にも使用することができる。また、塗工紙用原紙としても使用できる。最近では、環境問題の高まりに伴い、古紙パルプを高配合する傾向が随所に見られてきている。第１の発明の嵩高剤は古紙パルプの量にかかわらず、著しい嵩高性を示す。そのため、中性新聞印刷用紙はもちろんのこと、板紙・白板紙でも効果を発揮する。
【実施例】
【００３８】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
＜供試嵩高剤エマルションの調製例＞
下記の実施例１(ＥＭ−１)〜実施例８(ＥＭ−８)、比較例１(ＥＭ−９)〜比較例８(ＥＭ−１６)で得られたエマルション粒子の平均粒子径は、レーザー粒度分布計(マスターサイザー：Malvern Instruments製)にて測定した体積の積算分布の50%に対する粒子径である。
エマルションの調製結果を表１にまとめた。
【００４０】
［実施例１］
ステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1(固形分重量比)を25g、乳化剤としてヤシ脂肪酸カリウム2.5g、95℃の熱水472.5gを高圧ホモジナイザー(A.P.V.Gaulin Inc製)に入れ、圧力550kg/cm2の下で10分間処理した。処理時の最高温度は、約120℃となっていた。高圧ホモジナイザー処理後、直ちに15℃の清水で希釈し、エマルションを得た。乳化は良好で平均粒子径0.4μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１)。
【００４１】
［実施例２］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−２)。
【００４２】
［実施例３］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=1/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−３)。
【００４３】
［実施例４］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をラウリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−４)。
【００４４】
［実施例５］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をベヘン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.5μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−５)。
【００４５】
［実施例６］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をステアリン酸モノアミド/リノール酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−６)。
【００４６】
［実施例７］
乳化を200kg/cm2の圧力下で5分間行った以外は実施例２と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径9.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−７)。
【００４７】
［実施例８］
乳化を150kg/cm2の圧力下で5分間行った以外は実施例２と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径19.4μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−８)。
【００４８】
［比較例１］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をステアリン酸モノアミドのみに替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−９)。
【００４９】
［比較例２］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をオレイン酸モノアミドのみに替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１０)。
【００５０】
［比較例３］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=1/2に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１１)。
【００５１】
［比較例４］
乳化を700kg/cm2の圧力下で15分間行った以外は実施例２と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径0.2μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１２)。
【００５２】
［比較例５］
乳化を100kg/cm2の圧力下で5分間行った以外は実施例２と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径25.6μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１３)。
【００５３】
［比較例６］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をカプリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１４)。
【００５４】
［比較例７］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をリグノセリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行いエマルションの調製を試みたが、乳化不良であった(ＥＭ−１５)。
【００５５】
［比較例８］
実施例１のステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=9/1をイソステアリン酸モノアミド/オレイン酸モノアミド=5/1に替えた以外は実施例１の調製と同様に行った。乳化は良好で平均粒子径が0.3μｍのエマルションが得られた(ＥＭ−１６)。
【００５６】
【表１】
【００５７】
＜中性嵩高紙の製造例＞
パルプ分としてLBKP(ろ水度：CSF450ml)を使用した。パルプ固形分重量当たり、前記の嵩高剤エマルションを1.0固形分重量%、硫酸バンドを1.0重量%(50固形分重量の硫酸バンド製品)、カチオン化デンプンを0.5固形分重量%、AKDサイズ剤を0.2固形分重量%、重質炭酸カルシウムを3固形分重量%となるように添加して紙料を調製した。この紙料を使用して、実験用配向性抄紙機(熊谷理機工業)を用いて抄紙速度900m/minで坪量60g/m2となるように抄紙し、4.18kg/cm2で5分間プレスし、鏡面ドライヤーを用い、105℃で３分間乾燥して中性嵩高紙を得た。この中性嵩高紙の密度、静摩擦係数、動摩擦係数、ステキヒトサイズ度を測定した。得られた中性嵩高紙の紙質測定結果を表２に示した。
・密度：JIS P 8118に従って測定した。
・ステキヒトサイズ度：JIS P 8122に従って測定した。
・摩擦係数の測定：F面とW面を重ね合わせ、MD方向について測定した。
中性嵩高紙を以下の実施例１〜実施例8で記述した。
【００５８】
［実施例９］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１を使用した。
【００５９】
［実施例１０］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−２を使用した。
【００６０】
［実施例１１］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−３を使用した。
【００６１】
［実施例１２］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−４を使用した。
【００６２】
［実施例１３］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−５を使用した。
【００６３】
［実施例１４］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−６を使用した。
【００６４】
［実施例１５］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−７を使用した。
【００６５】
［実施例１６]
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−８を使用した。
【００６６】
［比較例９］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−９を使用した。
【００６７】
［比較例１０］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１０を使用した。
【００６８】
［比較例１１］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１１を使用した。
【００６９】
［比較例１２］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１２を使用した。
【００７０】
［比較例１３］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１３を使用した。
【００７１】
［比較例１４］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１４を使用した。
【００７２】
［比較例１５］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１５を使用した。
【００７３】
［比較例１６］
嵩高剤として、嵩高剤エマルションＥＭ−１６を使用した。
【００７４】
［比較例１７］
実施例９のエマルションＥＭ−１に替え、ペンタエリスリトールとステアリン酸のジエステル体を成分とする市販の嵩高剤(花王株式会社製、商品名：KB−110)を使用した。
【００７５】
［比較例１８］
実施例９のエマルションＥＭ−１を添加しない以外は、実施例１と同様に行った。
【００７６】
【表２】
【００７７】
表１と表２の結果から、炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有し、その固形分重量比が、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲であり、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径が0.3〜20μmである紙用嵩高剤は、紙を嵩高にする効果に優れ、かつ紙の摩擦係数を低下させる度合が小さく、更に紙のサイズ度発現を阻害する度合が小さいことが解る。また、該紙用嵩高剤とAKD中性サイズ剤を内添し抄紙した中性嵩高紙は、嵩高性に優れ、摩擦低下による作業性悪化の問題も少なく、更にサイズ度が高いことが解る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直鎖状脂肪酸モノアミドを主成分とする紙用嵩高剤であって、炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有し、その固形分重量比が、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲であり、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径が0.3〜20μmであることを特徴とする紙用嵩高剤。
【請求項２】
炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有し、その固形分重量比が、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲であり、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径が0.3〜20μmである紙用嵩高剤と、アルキルケテンダイマー中性サイズ剤とを、内添し、紙中に含有することを特徴とする中性嵩高紙。
【請求項１】
直鎖状脂肪酸モノアミドを主成分とする紙用嵩高剤であって、炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有し、その固形分重量比が、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲であり、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径が0.3〜20μmであることを特徴とする紙用嵩高剤。
【請求項２】
炭素数が12〜22である直鎖状飽和脂肪酸モノアミドと炭素数が12〜22である直鎖状不飽和脂肪酸モノアミドを主成分として含有し、その固形分重量比が、直鎖状飽和脂肪酸モノアミド／直鎖状不飽和脂肪酸モノアミド＝9/1〜1/1の範囲であり、かつ、そのエマルション粒子のレーザー回折散乱法で測定した平均粒子径が0.3〜20μmである紙用嵩高剤と、アルキルケテンダイマー中性サイズ剤とを、内添し、紙中に含有することを特徴とする中性嵩高紙。
【公開番号】特開２００７−２３１４８５（Ｐ２００７−２３１４８５Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５７７２３（Ｐ２００６−５７７２３）
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（０００１８３４８４）日本製紙株式会社 (981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（０００１８３４８４）日本製紙株式会社 (981)
【Ｆターム（参考）】
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