JPH0525793A

JPH0525793A - 紙用表面サイジング剤

Info

Publication number: JPH0525793A
Application number: JP3198630A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tanaka; 智田中
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Current assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1993-02-02

Abstract

(57)【要約】【構成】ポリエチレングリコールなどの水溶性ポリオ
キシアルキレン化合物とビスフェノール類を水酸基含有
必須成分とし、これらとジフェニルメタンジイソシアネ
ートなどのポリイソシアネートとの反応により得られる
水溶性ポリウレタン樹脂からなり、紙の表面強度を大幅
に向上させることを目的とする紙用表面サイジング剤。【効果】上記表面サイジング剤はポリビニルアルコー
ルなどの既存のサイジング剤にくらべ紙の表面強度向上
効果にすぐれるのみならず、経済性、作業性等の観点か
らも紙用表面サイジング剤として種々の利点を有するも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紙の表面強度向上を主
目的とする紙用表面サイジング剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、紙用表面サイジング剤としては、
ポリビニルアルコールなどが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリビ
ニルアルコールを用いた紙は、表面強度がいまだ十分と
はいえず、特に印刷時のピック強度が弱いため、紙製品
の品質を著しく損なう場合があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明は、ヒドロキシル基を有する水溶性ポ
リオキシアルキレン化合物（ａ）、ビスフェノール類
（ｂ）およびポリイソシアネート（ｃ）から誘導され、
分子量が１万〜１００万の水溶性ポリウレタン樹脂
（１）からなり、（１）を構成する（ａ）と（ｂ）の重
量比が８０：２０〜９９．９：０．１であることを特徴
とする紙用表面サイジング剤である。

【０００５】本発明において、ヒドロキシル基を有する
水溶性ポリオキシアルキレン化合物（ａ）としては、例
えばヒドロキシル基を有する化合物にエチレンオキサイ
ド（ＥＯ）および必要により他のアルキレンオキサイド
が付加したものが挙げられる。ヒドロキシル基を有する
化合物として、例えば、脂肪族一価アルコール類（メタ
ノール、エタノール、オクチルアルコール、ドデシルア
ルコール、トリデシルアルコール、ステアリルアルコー
ル、オレイルアルコールなど）、一価フェノール類（フ
ェノール、クレゾール、エチルフェノール、イソブチル
フェノール、オクチルフェノール）、多価フェノール類
（ヒドロキノン、カテコールなど）、ビスフェノール類
（ビスフェノールＡなど）、多価アルコール類（エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ヘキシレングリ
コール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメ
チロールエタン、ペンタエリスリトール、ソルビトー
ル、ショ糖など）および水があげられる。これらのうち
好ましいものは多価フェノール類、多価アルコール類お
よび水であり、特に好ましいものはエチレングリコー
ル、プロピレングリコール及び水である。

【０００６】必要により用いる他のアルキレンオキサイ
ドの具体例としては、プロピレンオキサイド（ＰＯ）、
１，２−ブチレンオキサイド（ＢＯ）、テトラヒドロフ
ラン、α−オレフィンオキサイド、アルキレンオキサイ
ド置換体（エピクロロヒドリン、スチレンオキサイドな
ど）などがあげられる。これらのうち、他のアルキレン
オキサイドを用いる場合、好ましいものはＰＯである。
他のアルキレンオキサイドを併用する場合は、（ａ）お
よび（１）の各々が水溶性である範囲内であればよい。
代表例として、ＥＯとＰＯを併用する場合はＰＯはＥＯ
の重量に対し、通常８０％以下、好ましは５０％以下と
すればよい。ＥＯおよび必要により用いる他のアルキレ
ンオキサイドの合計付加モル数は５〜７００、好ましく
は、２５〜５００モルである。５モル未満では、ウレタ
ン樹脂（１）が水不溶となり、７００を越えるとポリイ
ソシアネート（ｃ）との反応性が乏しくなり目的とする
性能を有する高分子化合物を得ることが困難となる。Ｅ
Ｏとともに他のアルキレンオキサイドを用いる場合の付
加順序は問わない。また、付加様式は、ランダムでもブ
ロックでもよい。但し、（ａ）を構成するポリオキシア
ルキレン鎖の末端部分は、ポリイソシアネートとの反応
性の点からＥＯが付加しているものが好ましい。

【０００７】ヒドロキシル基を有する水溶性ポリオキシ
アルキレン化合物（ａ）の具体例としては、例えば、ポ
リエチレングリコール（平均分子量２，０００、４，０
００、６，０００、２０，０００など）、ポリオキシエ
チレンノニルフェニルエーテル（エチレンオキサイド付
加モル数４０モル、５０モル、７０モルなど）、ポリプ
ロピレングリコールにＥＯを付加したブロック共重合物
（平均分子量６，０００、９，０００、１２，０００
等；エチレンオキサイド含量７０％）、グリセリン、ト
リメチロールプロパンなどの多価アルコールにエチレン
オキサイド単独を付加するか、あるいはプロピレンオキ
サイドについでエチレンオキサイドを付加した化合物
（付加モル数５０、１００、２００モルなど；エチレン
オキサイド含量８０％）およびこれらの２種以上の混合
物があげられる。

【０００８】本発明において、ビスフェノール類（ｂ）
としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノール
Ｓ、テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメチルビス
フェノールＳおよびこれらの２種以上の混合物があげら
れる。これらのうち、好ましいものはビスフェノールＡ
である。（１）を構成する（ａ）と（ｂ）との重量比は通常８
０：２０〜９９．９：０．１、好ましく８０：２０〜９
９：１である。（ｂ）が０．１未満では紙の表面強度向
上効果が少なく、２０を越えると水に難溶となる。

【０００９】本発明において、ポリイソシアネート
（ｃ）としては、例えば、エチレンジイソシアネート、
ヘキシレンジイソシアネート、1,5ーナフチレンジイソシ
アネート、4,4' ージフェニルメタンジイソシアネート、
4,4' ージフェニルジメチルメタンジイソシアネート、ジ
もしくはテトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネ
ート、4,4' ージベンジルジイソシアネート、1,3ーフェニ
レンジイソシアネート、1,4ーフェニレンジイソシアネー
ト、トリレンジイソシアネート（2,4および2,6などの各
異性体）、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジ
イソシアネートなどのジイソシアネート類、トリレンジ
イソシアネートとトリメチロールプロパンとの反応物、
アニリンを塩酸の存在下でホルムアルデヒドを反応させ
て得たポリアミンをホスゲン化して得られるポリフェニ
ルメタンポリイソシアネート、これらの製造工程で得ら
れる粗製ポリイソシアネートおよびこれらの２種以上の
混合物を挙げることができる。これらのうち好ましいも
のは、ジイソシアネート類および粗製ジフェニルメタン
ジイソシアネートである。

【００１０】水溶性ポリウレタン樹脂（１）を構成する
（ａ），（ｂ），（ｃ）のうち、（ａ）と（ｂ）の合計
ＯＨ当量と（ｃ）のイソシアネート当量との比率は、通
常２／１〜１／１である。上記の範囲内では、本発明の
サイジング剤による紙力増強効果が良好となる。水溶性
ポリウレタン樹脂の分子量は、通常１０，０００〜１，
０００，０００、好ましくは２０，０００〜５００，０
００である。（１）は通常固形状である。形状は任意で
あるが水に溶解させ易くするためには、ペレット状とす
ることが好ましい。

【００１１】本発明の水溶性ポリウレタン樹脂の製法を
例示すると、通常のウレタンプレポリマーを作成する方
法で（ａ），（ｂ）および（ｃ）を反応させることによ
り（１）が得られる。反応温度は通常３０〜２００℃、
好ましくは５０〜1８０℃である。反応時間は、通常
０．１〜３０時間好ましくは、０．１〜８時間である。
この反応は、溶剤中で行ってもよい。溶剤としては、ア
セトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド
、ジメチルスルホキサイド、トルエン、ジオキサン等
が挙げられる。これら溶剤を用いる場合は、反応後、溶
剤を除去して（１）を得る。

【００１２】本発明のサイジング剤は必要に応じて他の
サイジング剤、すなわち、ポリビニルアルコール、デン
プン、カルボキシメチルセルロース、エチレン−ブタジ
エン系ラテックス、アクリル系ラテックス、酢酸ビニル
系ラテックスなどと併用してもよい。本発明のサイジン
グ剤と他のサイジング剤との割合は特に限定されない
が、通常、重量比で１〜１００：９９〜０、好ましくは
２０〜１００：８０：０である。

【００１３】更に必要に応じて消泡剤、浸透剤、離型
剤、界面活性剤など公知の添加剤を併用することもでき
る。これらの添加剤の添加量は本発明のサイジング剤に
対して２０重量％以下が好ましく、多量に添加すると、
紙力増強効果が減少する。

【００１４】本発明のサイジング剤は、通常、重量基準
で０．０１％〜５０％、好ましくは、０．１〜３０％の
水溶液として使用される。この水溶液とする方法は従来
のサイジング剤の場合と同様でよく、冷水中に本発明の
サイジング剤を攪拌しながら徐々に投入して溶解させて
もよいし、必要に応じて投入後、加温して溶解させても
よい。

【００１５】本発明のサイジング剤は、一般上質紙、グ
ラビア紙などの印刷紙、ライナー、白ボール、マニラボ
ールなどの板紙、離型紙用基紙、電子写真複写紙用基紙
など表面強度を要求される紙の表面サイジング剤として
有用である。

【００１６】本発明のサイジング剤の水溶液を紙にコー
テイングする方法としては、通常の方法でよく、たとえ
ば、サイズプレスコート法、キャレンダーコート法、ロ
ールコート法、エアーナイフコート法、ブレードコート
法などの方法が挙げられる。サイジング温度、サイズ速
度、乾燥条件なども通常用いられる条件でよい。本発明
のサイジング剤水溶液の塗工量は有効成分当り、通常
０．１〜５ｇ／ｍ²、好ましくは０．２〜３ｇ／ｍ²であ
る。

【００１７】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実
施例中で使用したポリオキシアルキレン化合物（ａ）、
ビスフェノール類（ｂ）及びポリイソシアネート（ｃ）
は以下の通りである。ポリオキシアルキレン化合物（ａ）：ポリオキシアルキレン化合物１＝ポリエチレングリコール（平均分子量6200）ポリオキシアルキレン化合物２＝ポリエチレングリコール（平均分子量20000）ポリオキシアルキレン化合物３＝ポリプロピレングリコール（平均分子量3300）エチレンオキサイド付加物（ＥＯ=８０重量％）ポリオキシアルキレン化合物４＝ポリプロピレングリコール（平均分子量1700）エチレンオキサイド付加物（ＥＯ=８０重量％）ビスフェノール類（ｂ）：ビスフェノールＡ（以下ＢＰＡと略す）ビスフェノールＳ（以下ＢＰＳと略す）ポリイソシアネート（ｃ）：ポリイソシアネート１＝４，４’-ジフェニルメタンジ
イソシアネートポリイソシアネート２＝２，４ -トリレンジイソシアネ
ート実施例１〜４、比較例１〜４上記ポリオキシアルキレン化合物（ａ）、ビスフェノー
ル類（ｂ）およびポリイソシアネート（ｃ）を使用し、
表１に示すような組合せで、反応温度８０℃にて、８時
間反応させることにより本発明のサイジング剤［１］〜
［４］を得た。なお、ＯＨ当量とイソシアネート当量の
比率は０．９５、（ａ）と（ｂ）の重量比は９９：１と
した。比較例として、（ｂ）を使用しない系（サイジン
グ剤［５］）、ポリビニルアルコール（サイジング剤
［６］）を併せて示した。

【００１８】

【表１】注）（ａ）欄は用いたポリオキシアルキレン化合物の前
記化合物Ｎｏ．、（ｂ）欄は用いたビスフェノール類の略称、（ｃ）欄は用いたポリイソシアネートの前記化合物Ｎ
ｏ．を各々示す。なお、ビスフェノール類はポリオキシアルキレン化合物
に対し、１．０重量％を使用した。

【００１９】試験例１〜４および比較試験例５〜６サイジング剤［１］〜［６］について、表面強度試験を
実施した。すなわち、試験紙として上質紙用原紙を用
い、試験用サイズプレス機により、下記条件に従い、各
サイジング液を紙上に塗被したのち、表面温度１２０℃
のドラムドライヤーにて１分間乾燥を行った。さらに２
０℃、６５％ＲＨの環境下で４８時間調湿後、表面強度
の評価法としてＩＧＴピック強度及びＲＩ導管ピック数
の測定を実施した。サイジング液塗被条件塗工液濃度：３％水溶液塗工液温度：５０℃ 絞り圧：１０ｋｇ／ｃｍ² 塗工速度：６０ｍ／ｍｉｎ．

【００２０】結果を表２に示した。ＩＧＴピック値の大
きいものほど、また、導管ピック数の少ないものほど紙
の表面強度が強いことを示している。

【００２１】

【表２】

【００２２】

【発明の効果】本発明のサイジング剤は従来のポリビニ
ルアルコール系サイジング剤に比べ、表面強度向上効果
に優れ、印刷適性を大幅に向上させるのみならず、途工
むらを大幅に減少させうるものである。さらに、本発明
のサイジング剤はポリビニルアルコールやデンプンなど
の公知のサイジング剤と極めて良く相溶し、少量でサイ
ジング効果を発揮することなどから経済性に優れ、ま
た、水に対する溶解性に優れるため塗被液の調製が容易
となり、作業性を大幅に改善することが可能である。ま
た、クリアーコーテイングのみならず、クレーなどの顔
料を添加した顔料コーテイング剤として用いる場合にも
ポリビニルアルコール以上の塗工性能が得られる等、紙
用表面サイジング剤として種々の利点を有するものであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】ヒドロキシル基を有する水溶性ポリオキシ
アルキレン化合物（ａ）、ビスフェノール類（ｂ）およ
びポリイソシアネート（ｃ）から誘導され、分子量が１
万〜１００万の水溶性ポリウレタン樹脂（１）からな
り、（１）を構成する（ａ）と（ｂ）の重量比が８０：
２０〜９９．９：０．１であることを特徴とする紙用表
面サイジング剤。