JPH10110010A - 水溶性高分子およびその用途 - Google Patents

水溶性高分子およびその用途

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JPH10110010A
JPH10110010A JP28154796A JP28154796A JPH10110010A JP H10110010 A JPH10110010 A JP H10110010A JP 28154796 A JP28154796 A JP 28154796A JP 28154796 A JP28154796 A JP 28154796A JP H10110010 A JPH10110010 A JP H10110010A
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JP
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water
soluble polymer
mol
paper
polymer
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JP28154796A
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English (en)
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Osamu Kamata
理 鎌田
Toru Miyajima
徹 宮嶋
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Hymo Corp
Original Assignee
Hymo Corp
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/44—Preparation of metal salts or ammonium salts

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機汚泥の脱水剤および抄紙の内添あるいは
成紙の表面塗工に用いる製紙用薬剤として有効な水溶性
高分子ならびに、その製造方法を与える。 【解決手段】 Nビニルカルボン酸アミド35〜100
モル%およびアクリロニトリル0〜65モル%を含有す
るモノマーを(共)重合し、ついで加水分解して得られ
た水溶性高分子に、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リドまたは3,2エポキシプロ
ピルトリメチルアンモニウムクロリドをNビニルカルボ
ン酸アミド仕込み量に対し10〜100モル%反応させ
て、上記目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高分子凝集剤や製紙用薬
剤として有用な新規なカチオン性高分子を提供するもの
であり、主鎖にアクリル系アンモニウム塩構造単位、ビ
ニルアミン構造単位あるいはビニルアミジン構造単位を
有する新規なカチオン性高分子から成る、汚泥脱水剤、
紙力増強剤、サイズや填料等の歩留り向上剤、濾水性向
上剤、塗工原紙に用いる塗工剤等に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリビニルアミンは従来ポリアクリルア
ミドのホフマン分解により製造する方法が知られてい
る。 またN−ビニルカルボン酸アミドを重合して得ら
れるポリN−ビニルカルボン酸アミドを加水分解して製
造する事ができる(特開昭58−23809号公報)。
またN−ビニルカルボン酸アミドと酢酸ビニルの共重
合体の加水分解によりビニルアミノ基を含有する水溶性
高分子を製造する事ができる(特開昭62−74902
号公報)。 N−ビニルカルボン酸アミドとアクリロニ
トリルを共重合し、この共重合体を加水分解したもの、
さらに高温変性してアミジン化した水溶性高分子も提案
されている(特開昭63−165412号公報、特開平
6−123096号公報)。 ホフマン分解物に付加反
応等で第四級アンモニウム塩を導入する方法も公知であ
るが、これら公知の薬剤は未だ効果が不十分であった。
【0003】
【発明の課題】本発明はこれまで知られていなかった新
規なカチオン性水溶性高分子から成る高分子凝集剤を提
供する事を発明の課題とする。
【0004】
【課題を解決する為の手段】本発明はNビニルカルボン
酸アミドを含有する単量体の(共)重合物を加水分解す
る事により得られるカチオン性水溶性高分子に、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リ
ドまたは3,2エポキシプロピルトリメチルアンモニウ
ムクロリドを反応させて成る水溶性高分子が高分子凝集
剤および製紙用薬剤として有用である事を発見し本発明
を完成した。
【0005】本発明の請求項1の発明は、Nビニルカル
ボン酸アミド35〜100モル% およびアクリロニト
リル0〜65モル%を含有するモノマーを共重合し、つ
いで加水分解して得られた水溶性高分子に、下記式
(1)で表される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リドまたは下記式(2)で表され
る3,2エポキシプロピルトリメチルアンモニウムクロ
リドをNビニルカルボン酸アミド仕込み量に対し10〜
100モル%反応させて成ることを特徴とする水溶性高
分子である。
【化3】
【化4】
【0006】本発明の請求項2の発明は、前記水溶性高
分子の、1規定食塩水中における固有粘度が0.1〜1
0dl/gである事を特徴とする請求項1ないし請求項
2に記載の水溶性高分子である。
【0007】本発明の請求項3の発明は、前記水溶性高
分子の、PH3.0におけるコロイド当量値が3.0m
eq/g以上である事を特徴とする請求項1ないし請求
項2に記載の水溶性高分子である。
【0008】本発明の請求項4の発明は、請求項1ない
し請求項3に記載の水溶性高分子からなることを特徴と
する汚泥脱水剤である。
【0009】本発明の請求項5の発明は、請求項1ない
し請求項3に記載の水溶性高分子からなることを特徴と
する紙力増強剤である。
【0010】本発明の請求項6の発明は、請求項1ない
し請求項3に記載の水溶性高分子からなることを特徴と
する歩留り向上剤である。
【0011】本発明の請求項7の発明は、請求項1ない
し請求項3に記載の水溶性高分子からなることを特徴と
する濾水性向上剤である。
【0012】本発明の請求項8の発明は、請求項1ない
し請求項3に記載の水溶性高分子からなることを特徴と
する成紙の表面塗工剤である。
【0013】本発明の請求項9の発明は、請求項8に記
載の成紙の表面塗工剤を塗工原紙表面に塗工する事を特
徴とするインクジェット記録紙の製造方法である。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の第一の限定は、Nビニル
カルボン酸アミド35〜100モル% およびアクリロ
ニトリル0〜65モル%を含有するモノマーを共重合
し、ついで加水分解して得られた水溶性高分子に、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
リドまたは3,2エポキシプロピルトリメチルアンモニ
ウムクロリドをNビニルカルボン酸アミド仕込み量に対
し10〜100モル%反応させて成ることを特徴とする
水溶性高分子である。 Nビニルカルボン酸アミド
(共)重合物の加水分解物はアミノ基またはアミジン基
を生じ、3クロロ2ヒドロキシプロピルトリメチルアン
モニウムクロリドまたは3,2エポキシプロピルトリメ
チルアンモニウムクロリドと反応し、アミノ基またはア
ミジン基は活性水素を一つ減じながらもカチオン性を有
し、上記反応物末端のトリメチルアンモニウム基と共に
二つのカチオン性基が発現する。 この結果、吸着性と
イオン強度がもっとも適当な範囲の水溶性高分子を与え
る。 アクリロニトリル共重合物の加水分解においてカ
ルボキシル基を副成する場合もあるが少量であれば効果
に影響を与えることは無い。
【0015】本発明の水溶性高分子は1規定食塩水中に
おける固有粘度が0.1〜10dl/gの範囲にある事
が望ましい。 特に好ましくは0.2〜7dl/gが表
面塗工剤あるいは高分子凝集剤として目的に応じ用いら
れる。 汚泥脱水剤あるいは製紙用薬剤としての使用方
法は従来公知の方法がそのまま適用され、塗工用薬剤に
は低分子量のものが、高分子凝集剤には高分子量のもの
が適用される。
【0016】本発明の水溶性高分子のコロイド当量値は
PH3.0において3.0meq/g以上であり、これ
以下では本発明の各種用途において満足な効果を発揮し
えない。
【0017】本発明の請求項4の発明は上記水溶性高分
子の具体的用途としての汚泥脱水剤に関するものであ
り、対象と成る汚泥は有機物の嫌気性消化による嫌気性
消化汚泥、下水の混合生汚泥、各種有機廃水の活性汚泥
法の余剰汚泥等(金属水酸化物含有汚泥を含む)が挙げ
られ、汚泥脱水機としてはベルトプレス、デカンター、
フィルタープレス、スクリュウプレス、真空脱水機等が
挙げられる。 また必要に応じて塩化第二鉄、ポリ硫酸
鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド等の無機系凝集
剤や、その他の有機系高分子凝集剤と併用する事ができ
る。
【0018】本発明の請求項5の発明は上記水溶性高分
子の具体的用途としての紙力増強剤に関するものであ
る。 紙力増強剤は紙の圧縮強度、引っ張り強度、破裂
強度、表面強度、層間剥離強度の改良等に使用されるも
ので抄紙に際しパルプスラリー中に添加する方法の他、
湿紙または乾燥紙にロールコーター、サイズプレス、ス
プレーあるいは浸漬機により塗布する方法も採用され
る。 また必要に応じてカチオン澱粉、アニオン系紙力
増強剤等の一般的紙力増強剤や硫酸バンド等を併用す
る。 パルプの種類は特に限定されるものではなく、G
P,SP,KP,DIP等いずれにも使用される。
【0019】本発明の請求項6の発明は上記水溶性高分
子の具体的用途としての歩留り向上剤に関するものであ
り、本発明品は填料歩留りのみならずサイズの定着歩留
り向上に有効であり、成紙の撥水性を向上させる効果が
ある。
【0020】本発明の請求項7の発明は上記水溶性高分
子の具体的用途としての濾水性向上剤に関するものであ
る。 濾水性向上剤は抄紙速度の向上を意図するもので
あり、主に板紙の抄紙において使用され、ワイヤー上の
水切れおよび搾水性の向上による乾燥性の増大を図るも
のである。
【0021】本発明の請求項8の発明は上記水溶性高分
子の具体的用途としての成紙の表面塗工剤に関するもの
であり、本発明品は他の塗工用薬剤たとえばカチオン澱
粉、酸化澱粉、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子
やラテックスあるいはコロイダルシリカ、タルク、カオ
リンクレー、炭酸カルシウム等の塗工用顔料を併用する
事ができる。 これら塗工剤としての添加量は通常0.
05〜10g/m2 好ましくは0.2〜5g/m2 であ
る。 塗工原紙は特に制限は無く、酸性抄紙・中性抄紙
のコート原紙、新聞用紙、PPC用紙等の各原紙に塗工
する事ができる。 塗工原紙に本発明の水溶性高分子を
単独または他の塗工用薬剤を混合した塗工液をサイズプ
レス、ゲートロールコーター、ブレードコーターあるい
はキャレンダー等で表面塗布し、印刷用紙、記録用紙と
することができる。
【0022】本発明の請求項9の発明は上記水溶性高分
子の具体的用途としての成紙の表面塗工剤に関するもの
であり、本発明品を塗工原紙表面に塗工する事を特徴と
するインクジェット記録紙の製造方法である。 本発明
は上述の如く塗工原紙に対して印刷適性を向上させるの
みならず、インクジェットの記録紙としてアニオン性の
水溶性インクと結合して水不溶性とし、紙への浸透を抑
制し、インクジェット印刷におけるカラーの発現に鮮や
かな色調を保持する。
【0023】
【実施例】次に実施例によって、本発明を具体的に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施
例に制約されるものではない。
【0024】(合成例ー1〜2)攪拌機、窒素導入管、
冷却器および温度計を備えた300mlの四つ口フラス
コに表1記載の組成のモノマー40.0g、脱塩水14
3.0g、ヒドロキシルアミン塩酸塩1%水溶液7.0
gを加えた。 氷冷下で窒素ガスを通じた後、50度C
に昇温し2,2’−アゾビス−2−アミジノプロパン・
2塩酸塩2%水溶液10.0gを加え300rpmの攪
拌下50度Cにて6時間保持した。 重合物の全量をア
セトン中に添加してポリマーを析出させ、これを真空乾
燥して固体粒状のポリマーを得た。 次いで上記固体粒
状重合物25g,脱塩水100gを攪拌機、冷却器およ
び温度計を備えた200mlの三つ口フラスコにとり、
ヒドロキシルアミン10%水溶液8gおよびホルミル基
に対して110モル%の苛性ソーダを添加して攪拌しな
がら60°Cで3時間反応させ、次いでホルミル基に対
して70モル%の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リドを添加して攪拌しながら60
°Cで3時間反応させた。 得られた反応物溶液をアセ
トン中に滴下して析出せしめ、これを真空乾燥して固体
粒状高分子を得た。 常法によりコロイド当量値と固有
粘度を測定した。 結果を表ー1に示す。
【0025】(合成例ー3〜4)攪拌機、窒素導入管、
冷却器および温度計を備えた300mlの四つ口フラス
コに表1記載の組成のモノマー40.0g、脱塩水14
3.0g、ヒドロキシルアミン塩酸塩1%水溶液7.0
gを加えた。 氷冷下で窒素ガスを通じた後、50度C
に昇温し2,2’−アゾビス−2−アミジノプロパン・
2塩酸塩2%水溶液10.0gを加え300rpmの攪
拌下50度Cにて6時間保持した。 重合物の全量をア
セトン中に添加してポリマーを析出させ、これを真空乾
燥して固体粒状のポリマーを得た。 次いで上記固体粒
状重合物25g,脱塩水100gを攪拌機、冷却器およ
び温度計を備えた200mlの三つ口フラスコにとり、
ヒドロキシルアミン塩酸塩10%水溶液8gおよびホル
ミル基に対して110モル%の35%塩酸を添加して攪
拌しながら70°Cで3時間反応させ、さらに90°C
で3時間反応させた後PH5.5に調整し、次いでホル
ミル基に対して70モル%の3,2エポキシプロピルト
リメチルアンモニウムクロリドを添加して攪拌しながら
60度Cで3時間反応させた。 得られた反応物溶液を
アセトン中に滴下して析出せしめ、これを真空乾燥して
固体粒状高分子を得た。 常法によりコロイド当量値と
固有粘度を測定した。 結果を表ー1に示す。
【0026】(比較合成例ー1〜4)合成例と同様な操
作をカチオン化剤(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リド・3,2エポキシプロピル
トリメチルアンモニウムクロリド)を使用する事無くお
こなった試料を調整した。 結果を表ー1に示す。
【0027】
【表ー1】
【0028】〔効果試験−1〕表ー2記載のポリマー添
加条件で、下水の嫌気性消化汚泥(PH;7.1,S
S;15200mg/l,強熱減量;69.5%,Mア
ルカリ度3200mg/l)200mlにポリマー0.
2%水溶液を添加し、300mlのガラスビーカーにて
移し替え攪拌を15回行い、ナイロン濾布を敷いたロー
トに内径50mmのPVC製円筒を置き、その中へ凝集
した汚泥を注ぎ込み、10秒後の濾液量を計量した。
次に濾布上に残った凝集汚泥をベルトプレス用のポリエ
ステル濾布に置き換え、2.0Kg/cm2 で1分間圧
搾したのち、濾布上のケーキをヘラでかきとり含水率を
測定した。 濾布に付着した汚泥は目視により濾布剥離
性を評価した。 これらの結果を表ー2に示す。
【0029】
【表ー2】
【0030】〔効果試験ー2〕LBKP〔CSF(カナ
ディアンスタンダードフリーネス)=400ml〕のパ
ルプスラリー(パルプ濃度0.4%)の300mlを5
00mlガラスビーカーにとり、600rpmで攪拌し
ながらエマルジョン型ロジンサイズ剤0.3%対パル
プ、本実施例のポリマー0.2%対パルプ、液体バンド
3%対パルプをそれぞれ20秒間隔で添加混合した後、
タッピースタンダード手抄き抄紙機にて、目標坪量60
g/m2 の紙を抄き、105度Cで5分間ロール乾燥
後、温度20度C湿度60%の恒温恒湿室にて調湿し、
破裂強度およびステキヒトサイズ度を測定した。 なお
破裂強度はJIS P−8112、ステキヒトサイズ度
はJISP−8122に準拠した。 結果を表ー3に示
す。
【0031】
【表ー3】
【0032】〔効果試験ー3〕本実施例のポリマー1.
2%水溶液を調整し、これを市販中質紙(坪量55g/
m2 、大昭和製紙(株)製)にコーティングロッドによ
り塗布し、105度Cで5分間ロール乾燥して塗工紙を
得た。 塗工量は0.1g/m2 および0.2g/m2
である。 破裂強度試験結果を表ー4に示す。
【0033】
【表ー4】
【0034】〔効果試験ー4〕効果試験ー2のLBKP
の0.3%スラリー1000mlをとり300rpmで
攪拌しながら液体バンド2%対パルプ添加し、20秒後
本実施例のポリマーを表記記載量添加し、20秒攪拌後
カナディアンスタンダードフリーネステスターに投入し
て濾水量を測定した。 結果を表ー5に示す。
【0035】
【表ー5】
【0036】〔効果試験ー5〕坪量70g/m2 、ステ
キヒトサイズ度25秒の上質紙を支持体とし、塗工液
(微粉末シリカ6.8g,PVA117(クラレ製)
2.7g,本実施例のポリマー0.5gおよび水40g
を混合した液)をコーティングロッドにより固形分で
5.0g/m2 を片面に塗工して塗工紙を得た。 この
塗工紙をカラー印刷後、印字の耐水性および対光性を下
記の如く測定した。 なおカラー印刷はキャノン(株)
製BJC600型カラーバブルジェットプリンターによ
って、マゼンダ(M),シアン(C),イエロー
(Y),ブラック(BL)の各色についてベタ印字し
た。 結果を表ー6に示す。 (耐水性)ベタ印字した画像を3リットル/分の流水中
に10分間浸漬し、試験前後の画像濃度を5段階に評価
した。 <判定> A:変わらず B:微かに色が滲み出る。 C:色落ちを認める。 D:色落ち大。 E:ほとんど脱色。 (耐光性)ベタ印字した画像をフェードメーターで24
時間照射し、照射前後の画像濃度を4段階に評価した。 <判定> A:変わらず B:微かに褪色。 C:褪色。 D:極めて褪色。
【0037】
【表ー6】
【0038】
【発明の効果】Nビニルカルボン酸アミド(共)重合体
加水分解物のカチオン化剤(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リドおよび3,2エポ
キシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド)反応物
は該カチオン化剤を反応させないNビニルカルボン酸ア
ミド(共)重合体加水分解物に対し、汚泥脱水剤および
製紙用薬剤として優れた効果を発揮し、製品の安定性も
高い。 この様な効果は従来公知の技術から類推する事
は困難である。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【手続補正書】
【提出日】平成9年2月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】(合成例−1〜2)攪拌機、窒素導入管、
冷却器および温度計を備えた300mlの四つ口フラス
コに表1記載の組成のモノマー40.0g、脱塩水14
3.0g、ヒドロキシルアミン塩酸塩1%水溶液7.0
gおよび適量の2−メルカプトエタノールを加えた。
氷冷下で窒素ガスを通じた後、50度Cに昇温し2,
2’−アゾビス−2−アミジノプロパン・2塩酸塩2%
水溶液10.0gを加え300rpmの攬拌下50度C
にて6時間保持した。 重合物の全量をアセトン中に添
加してポリマーを析出させ、これを真空乾燥して固体粒
状のポリマーを得た。 次いで上記固体粒状重合物25
g,脱塩水100gを攪拌機、冷却器および温度計を備
えた200mlの三つ口フラスコにとり、ヒドロキシル
アミン10%水溶液8gおよびホルミル基に対して11
0モル%の苛性ソーダを添加して攪拌しながら60゜C
で3時間反応させ、次いでホルミル基に対して70モル
%の3クロロ2ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニ
ウムクロリドを添加して攬拌しながら60°Cで3時間
反応させた。 得られた反応物溶液をアセトン中に滴下
して析出せしめ、これを真空乾燥して固体粒状高分子を
得た。 常法によりコロイド当量値と固有粘度を測定し
た。 結果を表−1に示す。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】(合成例−3〜4)攬拌機、窒素導入管、
冷却器および温度計を備えた300mlの四つ口フラス
コに表1記載の組成のモノマー40.0g、脱塩水14
3.0g、ヒドロキシルアミン塩酸塩1%水溶液7.0
gおよび適量の2−メルカプトエタノールを加えた。
氷冷下で窒素ガスを通じた後、50度Cに昇温し2,
2’−アゾビス−2−アミジノプロパン・2塩酸塩2%
水溶液10.0gを加え300rpmの攪拌下50度C
にて6時間保持した。 重合物の全量をアセトン中に添
加してポリマーを析出させ、これを真空乾燥して固体粒
状のポリマーを得た。 次いで上記固体粒状重合物25
g,脱塩水100gを攪拌機、冷却器および温度計を備
えた200mlの三つ口フラスコにとり、ヒドロキシル
アミン塩酸塩10%水溶液8gおよびホルミル基に対し
て110モル%の35%塩酸を添加して攪拌しながら7
0°Cで3時間反応させ、さらに90°Cで3時間反応
させた後PH5.5に調整し、次いでホルミル基に対し
て70モル%の3,2エポキシプロピルトリメチルアン
モニウムクロリドを添加して攪拌しながら60度Cで3
時間反応させた。得られた反応物溶液をアセトン中に滴
下して析出せしめ、これを真空乾燥して固体粒状高分子
を得た。 常法によりコロイド当量値と固有粘度を測定
した。結果を表−1に示す。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Nビニルカルボン酸アミド35〜100
    モル% およびアクリロニトリル0〜65モル%を含有
    するモノマーを共重合し、ついで加水分解して得られた
    水溶性高分子に、下記式(1)で表される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リドまた
    は下記式(2)で表される3,2エポキシプロピルトリ
    メチルアンモニウムクロリドをNビニルカルボン酸アミ
    ド仕込み量に対し10〜100モル%反応させて成るこ
    とを特徴とする水溶性高分子。 【化1】 【化2】
  2. 【請求項2】 前記水溶性高分子の、1規定食塩水中に
    おける固有粘度が0.1〜10dl/gである事を特徴
    とする請求項1に記載の水溶性高分子。
  3. 【請求項3】 前記水溶性高分子の、PH3.0におけ
    るコロイド当量値が3.0meq/g以上である事を特
    徴とする請求項1ないし請求項2に記載の水溶性高分
    子。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3に記載の水溶性
    高分子からなることを特徴とする汚泥脱水剤。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項3に記載の水溶性
    高分子からなることを特徴とする紙力増強剤。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし請求項3に記載の水溶性
    高分子からなることを特徴とする歩留り向上剤。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし請求項3に記載の水溶性
    高分子からなることを特徴とする濾水性向上剤。
  8. 【請求項8】 請求項1ないし請求項3に記載の水溶性
    高分子からなることを特徴とする成紙の表面塗工剤。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の成紙の表面塗工剤を塗
    工原紙表面に塗工する事を特徴とするインクジェット記
    録紙の製造方法。
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