JP2951692B2

JP2951692B2 - カチオン性高分子エマルジョン型サイズ剤

Info

Publication number: JP2951692B2
Application number: JP13902690A
Authority: JP
Inventors: 賢治横谷; 晋一郎谷本
Original assignee: Arakawa Chemical Industries Ltd
Current assignee: Arakawa Chemical Industries Ltd
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH0434097A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、カチオン性高分子エマルジョン型サイズ剤
に関する。

（従来の技術）従来より、ステリン類または（メタ）アクリル酸アル
キルエステルとカチオン性単量体との水溶性共重合体は
サイズ剤として使用しうることは周知であるが、該サイ
ズ剤はサイズ効果が低いためほとんど実用化されていな
い。これらのうちで実用に供されているものとして、ス
チレン類と（メタ）アクリル酸N,N−ジメチルアミノエ
チルエステルとの共重合体のエピハロヒドリン変性物が
ある。水溶性重合体である該変性物は、いわゆる反応性
サイズ剤と呼称されており、そのカチオン性、セルロー
スとの反応性、熱硬化性の点で特徴を有するサイズ剤で
あるとされている。しかし、該変性物といえどもサイズ
効果の点では充分ではなく、更にはその架橋性に起因し
て、得られる紙の再離解性が劣るという重大な問題があ
る。

通常、サイズ剤のサイズ効果はサイズ剤自体の親水性
と負の相関を有することが経験的に認識されており、そ
のため従来より前記反応性水溶性サイズ剤のサイズ効果
を改良すべく、水溶性付与基であるカチオン性基の導入
量を低減させる方法につき種々提案されている。

（発明が解決しようとする課題）本発明者らは、上記の如き実状に鑑み、サイズ効果が
良好であり、しかも良好な離解性を成紙に付与しうるカ
チオン性高分子エマルジョン型サイズ剤を開発すること
を目的とした。

（課題を解決するための手段）本発明者らは前記課題に鑑みて、鋭意検討を行なった
結果、特定の構成単量体および特定の重合方法から得ら
れるカチオン性高分子エマルジョンを有効成分として使
用することにより、本発明目的を悉く達成しうることを
見い出した。本発明はこの新しい知見に基づいて完成さ
れたものである。

すなわち本発明は、（ａ）スチレン類 50〜98.5モル％（ｂ）（メタ）アクリル酸N,N−ジアルキルアミノア
ルキルエステルまたはその塩 0.1〜9.9モル％（ｃ）（メタ）アクリル酸N,N−ジアルキルアミノア
ルキルエステルの非架橋型４級化物 0.1〜10モル％（ｄ）（メタ）アクリル酸アルキルエステル０〜48.5モル％、かつ（ｂ）と（ｃ）の合計量が1.5〜10モル％である
構成単量体からなる、溶液重合または塊状重合により得
られる共重合体に水を添加することにより得られるカチ
オン性高分子エマルジョンを有効成分として含有するこ
とを特徴とするカチオン性高分子エマルジョン型サイズ
剤に係る。

本発明の構成単量体のうち、スチレン類（以下、モノ
マー（ａ）という）としては、スチレン、α−メチルス
チレン、ビニルトルエンなどが挙げられる。

本明細書においては（メタ）アクリル酸N,N−ジアル
キルアミノアルキルエステル（以下、モノマー（ｂ）と
いう）とは、アクリル酸N,N−ジアルキルアミノアルキ
ルエステルおよび／またはメタクリル酸N,N−ジアルキ
ルアミノアルキルエステルを意味するものとする。モノ
マー（ｂ）の具体例としては、（メタ）アクリル酸N,N
−ジメチルアミノメチルエステル、（メタ）アクリル酸
N,N−ジメチルアミノエチルエステル、（メタ）アクリ
ル酸N,N−ジメチルアミノプロピルエステル、（メタ）
アクリル酸N,N−ジエチルアミノメチルエステル、（メ
タ）アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチルエステル、
（メタ）アクリル酸N,N−ジエチルアミノプロピルエス
テルなどが挙げられ、これらは１種または２種以上で用
いられる。

（メタ）アクリル酸N,N−ジアルキルアミノアルキル
エステルの非架橋型４級化物（以下、モノマー（ｃ）と
いう）としては、上記モノマー（ｂ）を特定の４級化剤
で４級化してなる各種のものが該当する。ここに、特定
の４級化剤とは、エピハロヒドリン基を有しない４級化
剤をいい、例えばジメチル硫酸、メチルクロリド、メチ
ルブロミド、アリルクロリド、ベンジルクロリド、プロ
ピレンオキシドなどを例示でき、これらは１種または２
種以上で用いられる。本発明において、エピハロヒドリ
ン基を有しない４級化剤の使用に限定したのは、得られ
る成紙の再離解性を考慮したためであり、エピクロルヒ
ドリンなどのエピハロヒドリン基を有する４級化剤を用
いてなるカチオン性高分子エマルジョンサイズ剤を使用
した場合には、再離解性の良好な成紙を到底得ることが
できないからである。なお、４級化は前記モノマーの段
階で行いうるのはもちろんのこと、公知の手段により共
重合体の製造後にこれを行ってもよい。

本発明において、（メタ）アクリル酸アルキルエステ
ル（以下、モノマー（ｄ）という）は、任意の構成単量
体として適宜使用しうるものである。モノマー（ｄ）の
具体例としては、メチル（メタ）アクリレート、ブチル
（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）ア
クリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレー
ト、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メ
タ）アクリレートなどが挙げられる。

前記各種のモノマーは、得られるカチオン性高分子エ
マルジョンのサイズ剤としての諸性能の発現の程度を考
慮して適宜決定されねばならない。かかる理由から、モ
ノマー（ａ）の使用量は、全モノマー合計量に対し50〜
98.5モル％、好ましくは60〜90モル％とされる。モノマ
ー（ｂ）の使用量は0.1〜9.9モル％、好ましくは１〜７
モル％である。モノマー（ｃ）の使用量は0.1〜10モル
％、好ましくは0.5〜７モル％である。更に、本発明で
はモノマー（ｂ）とモノマー（ｃ）の使用合計量が1.5
〜10モル％でなければならない。モノマー（ｄ）の使用
量は48.5モル％以下、好ましくは30モル％以下とされ
る。上記範囲外である場合には、いずれも得られるカチ
オン性重合体が所望のサイズ効果を発揮することができ
ない。

本発明サイズ剤の有効成分であるカチオン性高分子
は、前記モノマー（ａ）〜（ｃ）および必要によりモノ
マー（ｄ）からなる混合単量体を、溶液重合または塊状
重合することにより容易に収得しうる。重合方法は特に
制限されず、従来公知の条件をそのまま採用することが
できる。溶液重合法における溶媒としては、イソプロピ
ルアルコール、トルエン、ベンゼン、メチルイソブチル
ケトンなどを使用できる。

ついで、得られた共重合体であるカチオン性高分子に
水を所定量添加することによりカチオン性高分子エマル
ジョンとすることができるが、該エマルジョン化に際し
ては、溶液重合時の使用溶媒を必ずしも除去する必要は
ない。カチオン性高分子エマルジョンの固形分濃度は特
に制限はされないが、通常は20〜40％程度とされ、適宜
使用に当たって希釈することができるのはもとよりであ
る。

本発明サイズ剤の有効成分たるカチオン性高分子とし
ては、水を添加するという操作だけで安定なエマルジョ
ンとなるものでなければならず、従って分散剤を用いて
初めてエマルジョン化するもの、あるいは水を添加する
ことにより水溶液となるものであってはならない。安定
なエマルジョンとなって初めて、セルロースへの歩留り
が良好となり、成紙に優れたサイズ効果を付与できるか
らである。なお、本発明のサイズ剤は、適宜に消泡剤な
どの添加剤、他の公知のサイズ剤などを併用しても良
い。

また本発明のサイズ剤は、紙、板紙、木質繊維板など
にサイズ剤固形分換算で0.01〜５重量％程度、塗布また
は含浸させることにより、表面サイズ剤として使用する
ことも可能である。

（実施例）以下、実施例および比較例をあげて本発明方法を更に
具体的に説明するが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではない。

実施例１〜６攪拌器、冷却管及び温度制御装置を備えた１の反応
容器に、下記第１表に示す組成のモノマー混合物200g、
イソプロピルアルコール67g及びアゾビスイソブチロニ
トリル4gを仕込み、攪拌しながら80℃まで昇温させた。
同温度で120分反応させた後、アゾビスイソブチロニト
リル1gを追加し、さらに240分反応を行った。この時、
酢酸2gを加え、30分攪拌した後、800gの水を攪拌しつつ
ゆっくりと滴下し、固形分20％、pH4、粘度20cps、粒子
径0.1μのエマルジョンを得た。

実施例７実施例１と同様の装置に、スチレン110g（60モル
％）、アクリル酸ブチル65g（30モル％）、メタクリル
酸N,N−ジメチルアミノエチルエステル25g（10モル
％）、イソプロピルアルコール67g及びアゾビスイソブ
チロニトリル4gを仕込み、攪拌しながら80℃まで昇温さ
せた。120分反応させた後、アゾビスイソブチロニトリ
ル1gを追加し、さらに240分反応を行った。この後、ベ
ンジルクロリド16gを加え、４級化反応を80℃にて180分
行った。さらに酢酸2gを加え、30分攪拌した後、820gの
水を攪拌しつつゆっくりと滴下し、固形分20％、pH4、
粘度20cps、粒子径0.1μのエマルジョンを得た。

比較例１実施例１と同様の装置に、スチレン140g（78モル
％）、メタクリル酸N,N−ジメチルアミノエチルエステ
ル60g（22モル％）、イソプロピルアルコール67g及びア
ゾビスイソブチロニトリル4gを仕込み、攪拌しながら80
℃まで昇温させた。120分反応後、アゾビスイソブチロ
ニトリル1gを追加し、さらに240分反応を行った。この
後、酢酸23gを加え、30分攪拌した後、960gの水を攪拌
しつつゆっくりと滴下し水溶液とした。続いてエピクロ
ロヒドリンを35g加え、４級化を行い、固形分20％、pH
5、粘度20cpsの水溶性ポリマーを得た。

比較例２〜４実施例１と同様の装置に、第１表に示す組成のモノマ
ー混合物200g、イソプロピルアルコール67g及びアゾビ
スイソブチロニトリル4gを仕込み、攪拌しながら80℃ま
で昇温させた。120分反応させた後、アゾビスイソブチ
ロニトリル1gを追加し、さらに240分反応を行った。こ
の後、800gの水を攪拌しつつゆっくりと滴下し、固形分
20％、pH4、粘度20cps、粒子径0.3μのエマルジョン
（比較例２、３）及び水溶性ポリマー（比較例４）を得
た。

（性能評価）中性抄紙用内添サイズ剤としての評価（１）抄紙条件Ｌ−BKP（450ml csf）の濃度１％パルプスラリーへ、
炭酸カルシウム（対パルプ20％）、硫酸アルミニウム
（対パルプ0.5％）、カチオン澱粉（対パルプ0.5％）、
前記各種サイズ剤（対パルプ0.3％）、定着剤（対パル
プ0.02％）を順次添加し、TAPPIスタンダードシートマ
シンにて、坪量60g/m²の条件で抄紙し、ドライヤーによ
り100℃で１分間乾燥することにより各種成紙を得た。

（２）サイズ効果 JIS P 8122に準じた。

（３）再離解性上記各種成紙3gと濾紙3gを家庭用ミキサーにいれ、つ
いで水600gを加え、スクリューバネで3000rpmのシェア
ーをかけ離解状態を目視判定した。これらの結果は第２
表に示す。

第２表より、実施例に示す本発明のサイズ剤は、各種
比較例に示すサイズ剤と比べ、サイズ効果、再離解性と
もに大幅に優れた結果が得られている。

（発明の効果）本発明により、従来公知のカチオン性高分子サイズ剤
に比べて、サイズ効果および成紙の再離解性の点で顕著
に改良されたカチオン性高分子エマルジョンサイズ剤を
提供しうるという効果が奏される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D21H 17/34 C08F 212/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）スチレン類 50〜98.5モル％（ｂ）（メタ）アクリル酸N,N−ジアルキルアミノアル
キルエステルまたはその塩 0.1〜9.9モル％（ｃ）（メタ）アクリル酸N,N−ジアルキルアミノアル
キルエステルの非架橋型４級化物 0.1〜10モル％（ｄ）（メタ）アクリル酸アルキルエステル０〜48.5モル％、かつ（ｂ）と（ｃ）の合計量が1.5〜10モル％である構
成単量体からなる、溶液重合または塊状重合により得ら
れる共重合体に水を添加することにより得られるカチオ
ン性高分子エマルジョンを有効成分として含有すること
を特徴とするカチオン性高分子エマルジョン型サイズ
剤。
【請求項２】前記構成単量体（ｃ）の使用量が3.5〜8.5
モル％である請求項１記載のエマルジョン型サイズ剤。