JP2007254900A

JP2007254900A - 紙密度調整剤

Info

Publication number: JP2007254900A
Application number: JP2006055275A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Arai; 厚新井; Tomomi Tanaka; 朝海田中; Kiyoshi Taira; 潔平
Original assignee: Miyoshi Yushi KK; Miyoshi Oil and Fat Co Ltd
Current assignee: Miyoshi Yushi KK; Miyoshi Oil and Fat Co Ltd
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: JP4812006B2

Abstract

【課題】紙類のコスト低減化、印刷適正向上、高級なボリューム感付与等の目的で、紙類の密度を低下させて嵩を高めるため、抄紙時に紙密度調整剤を添加する方法が採用されているが、従来の紙密度調整剤は紙類の嵩を高める効果が不十分であったり、サイズ度や紙力を低下させる等の問題があった。本発明は、抄紙工程において古紙パルプ使用量が増加したり、抄紙工程のクローズド化によってアニオントラッシュが増加した場合でも、紙力やサイズ度の低下を抑制し、嵩高で低密度の紙類を得ることのできる紙密度調整剤を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の紙密度調整剤は、一級あるいは二級アミンの窒素に、総炭素数１０〜２２のアルキレンオキシドが付加したヒドロキシアミン誘導体、或いはこれに更に炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した化合物の、リンゴ酸及び／又は乳酸塩よりなることを特徴とする。
【選択図】なし。

Description

本発明は、紙類の嵩高を向上させてボリューム感を付与することのできる紙密度調整剤に関する。

近年紙類にはコスト低減化、印刷適正向上、高級なボリューム感の付与、ならびに森林資源保護の観点から原料パルプや薬剤の使用量低減化、古紙利用率の上昇等が求められている。しかし古紙利用率の上昇は、古紙パルプ繊維がヴァージンパルプ繊維に比べ短繊維化している為、嵩高性が低下する等の問題が生じ、結果としてパルプ使用量の増大を引き起こしていた。また古紙再生に使用される水酸化ナトリウムや珪酸ナトリウム等のアルカリ剤や過酸化水素、次亜塩素酸塩などの漂白剤等の薬剤が抄紙工程へ流入するようになり、紙密度調整剤やサイズ剤といった機能性を付与する薬剤の効果が弱まり、使用量増加をもたらす結果となっている。紙類の嵩を高める方法として、架橋剤と反応させた架橋パルプや熱融着性繊維をパルプに混合して抄紙する方法（特許文献１）、芯鞘型やサイドバイサイド型のポリエステル繊維をパルプに混合する方法（特許文献２）や紙密度調整剤を用いる方法が知られており、紙密度調整剤としては脂肪酸多価アルコールエステルやそのアルキレンオキシド付加物（特許文献３）、油脂系非イオン界面活性剤、糖アルコール系非イオン界面活性剤、糖系非イオン界面活性剤の少なくとも１種を含むもの（特許文献４）、カチオン性化合物、アミン、アミンの酸塩、両性化合物の少なくとも１種からなるもの（特許文献５）等が知られている。

特開平４−１８５７９１号公報特開平３−２６９１９９号公報特開平１１−３５０３８０号公報特開平１１−２００２８３号公報特開平１１−２６９７９９号公報

しかしながら、特許文献１、２の方法は、パルプとは異なる素材を用いるため紙本来の特性が損なわれる虞があるとともに、嵩を高める効果も十分ではなかった。また特許文献３、４に記載の非イオン系の紙密度調整剤は、十分な嵩高効果が得られる量を添加すると、紙力低下、サイズ度低下という問題を生じ易く、特に古紙パルプの使用量の増加や抄紙工程のクローズド化によりアニオントラッシュが増加している近年、紙力低下の問題は更に大きくなってきている。特許文献５に記載の紙密度調整剤は嵩高性と紙力強度を両立させる観点の薬剤であり、（１）カチオン性薬剤では、古紙再生に使用されるアルカリ剤や漂白剤等の薬剤が抄紙工程へ流入する事により、カチオン性薬剤の性能が不十分となる。（２）アミン薬剤類では、腐食性や安全性に問題があり、またアニオントラッシュとなり装置汚染やピッチトラブルの原因となり、更にサイズ性が低下するとともに、アルカリ抄紙傾向となる為、印刷インク特性に影響を生じる。（３）アミンの酸塩として実施例記載薬剤では、対イオンとなるＣｌ、Ｂｒや酢酸での欠点として、対イオンを形成させる原料の安全性（腐食性、臭気の問題）、少量でのｐＨ変動が大きく薬剤調製、安定性や、抄紙マシンやポンプを腐食させ操業に支障をきたす虞があり、更に紙製品を焼却した際に、薬剤に起因したダイオキシン類等の汚染物質による大気汚染の虞がある。（４）両性薬剤類では、嵩高効果が元々不十分であるのに加え、アニオントラッシュと反応し装置汚染やピッチトラブル、更にサイズ性の低下などが生じる。特許文献５に記載の紙密度調整剤は、上記（１）〜（４）に挙げたようなサイズ性の問題や、古紙使用率の上昇、クローズド化、薬剤の増加及び安全性、トラッシュ増加、紙質の安定性、操業性、ダイオキシン類生成の問題等、使用環境特性(抄紙工程の諸問題)・環境保全への配慮が成されていない等の点で不十分なものであった。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、抄紙工程において古紙パルプ使用量が増加したり、抄紙工程のクローズド化によってアニオントラッシュが増加した場合でも、紙力やサイズ度の低下を抑制し、嵩高で低密度の紙類を得ることのできる紙密度調整剤を提供することを目的とする。

即ち本発明は、
（１）一級あるいは二級アミンの窒素に、総炭素数１０〜２２のアルキレンオキシドが付加したヒドロキシアミン誘導体のリンゴ酸及び／又は乳酸塩よりなることを特徴とする紙密度調整剤、
（２）ヒドロキシアミン誘導体が一般式（ａ）及び／又は（ｂ）で示される化合物である上記（１）の紙密度調整剤、

（３）ヒドロキシアミン誘導体が一般式（ｃ）及び／又は（ｄ）で示される化合物である上記（１）の紙密度調整剤、

（４）ヒドロキシアミン誘導体が一般式（ｅ）で示される化合物である上記（１）の紙密度調整剤、

（５）一級あるいは二級アミンの窒素に、総炭素数１０〜２２のアルキレンオキシドが付加したヒドロキシアミン誘導体に、総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した化合物のリンゴ酸及び／又は乳酸塩よりなることを特徴とする紙密度調整剤、

（６）ヒドロキシアミン誘導体に、総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した化合物が、一般式（ｆ）及び／又は（ｇ）で示される化合物である上記（５）の紙密度調整剤、

（７）ヒドロキシアミン誘導体に、総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した化合物が、一般式（ｈ）及び／又は（ｉ）で示される化合物である上記（５）の紙密度調整剤、

（８）ヒドロキシアミン誘導体に、総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した化合物が、一般式（ｊ）で示される化合物である上記（５）の紙密度調整剤、

を要旨とするものである。

本発明の紙密度調整剤は、古紙パルプ使用量の多い抄紙工程や、クローズド化された抄紙工程において使用しても、抄紙マシンやポンプ等の装置の腐食性および汚染を低減し、紙力やサイズ度の低下を抑制し、嵩高性に優れた紙類を得ることができる。また本発明の紙密度調整剤は少ない使用量で優れた嵩高性を付与できるため、使用量を削減することができ、しかも本発明の紙密度調整剤で処理した紙類は焼却した際に有害な物質を排出する虞がないため、環境汚染問題を生じることもない等の効果を有する。

本発明の紙密度調整剤を構成させる一級アミンとしては、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、ブチルアミン、イソブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、２−エチルヘキシルアミン、１，５−ジメチルヘキシルアミン、ジイソブチルアミン等のモノアルキルアミン；モノメタノールアミン、モノエタノールアミン、３−アミノ−１−プロパノール、１−アミノ−２−プロパノール、４−アミノ−１−ブタノール、４−アミノ−２−ブタノール、５−アミノ−１−ペンタノール、６−アミノ−１−ヘキサノール等のモノアルカノールアミン等が挙げられ、なかでも嵩高効果に優れるため、モノメタノールアミン、モノエタノールアミンが好ましい。二級アミンとしてはジメタノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のジアルカノールアミンが挙げられ、なかでも嵩高効果に優れるため、ジメタノールアミン、ジエタノールアミンがより好ましい。

上記一級あるいは二級アミンの窒素に反応する総炭素数１０〜２２のアルキレンオキシドとしては例えば、１，２−エポキシデカン、１，２−エポキシドデカン、１，２−エポキシテトラデカン、１，２−エポキシヘキサデカン、１，２−エポキシエイコサン、１，２−エポキシドコサン等が挙げられる。

本発明の紙密度調整剤としては、一級あるいは二級アミン１モル当たり、総炭素数１０〜２２のアルキレンオキシドが１〜２モル付加したヒドロキシアミン誘導体のリンゴ酸塩や乳酸塩が挙げられる。これらの化合物としては、例えばモノアルキルアミン１モル当たりに対してアルキレンオキシド１モルが付加した構造の一般式（ａ）で示されるヒドロキシアミン誘導体、モノアルキルアミン１モル当たりに対してアルキレンオキシド２モルが付加した構造の一般式（ｂ）で示されるヒドロキシアミン誘導体、モノアルカノールアミン１モル当たりに対してアルキレンオキシド１モルが付加した構造の一般式（ｃ）で示されるヒドロキシアミン誘導体、モノアルカノールアミン１モル当たりに対してアルキレンオキシド２モルが付加した構造の一般式（ｄ）で示されるヒドロキシアミン誘導体、ジアルカノールアミン１モル当たりに対してアルキレンオキシド１モルが付加した構造の一般式（ｅ）で示されるヒドロキシアミン誘導体、等のヒドロキシアミン誘導体のリンゴ酸塩や乳酸塩が挙げられ、リンゴ酸塩と乳酸塩の混合物であっても良い。

本発明の紙密度調整剤は、一級あるいは二級アミンの窒素に、総炭素数１０〜２２のアルキレンオキシドが付加したヒドロキシアミン誘導体に、更に総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した化合物のリンゴ酸塩、乳酸塩を包含する。総炭素数２〜４のアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド（ＥＯ）、プロピレンオキシド（ＰＯ）、ブチレンオキシド（ＢＯ）等が挙げられ、２種以上が付加したものでも良い。異なる２種以上のアルキレンオキシドが付加している場合、ランダムに付加したものでも、ブロック状に付加したものでも良い。総炭素数２〜４のアルキレンオキシドの付加モル数は１〜１００モルが好ましい。これらの化合物としては、一般式（ａ）、（ｂ）で示されるヒドロキシアミン誘導体に総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した構造を有する、一般式（ｆ）、（ｇ）で示される化合物、一般式（ｃ）、（ｄ）で示されるヒドロキシアミン誘導体に総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した構造を有する、一般式（ｈ）、(ｉ)で示される化合物、一般式（ｅ）で示されるヒドロキシアミン誘導体に総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した構造を有する、一般式（ｊ）で示される化合物、等のヒドロキシアミン誘導体化合物のリンゴ酸塩や乳酸塩が挙げられ、リンゴ酸塩と乳酸塩の混合物であっても良い。

本発明の紙密度調整剤は上記化合物の１種又は２種以上の混合物であっても良いが、一般式（ｆ）〜（ｊ）で示されるように一級あるいは二級アミンの窒素に、総炭素数１０〜２２のアルキレンオキシドが付加したヒドロキシアミン誘導体に、更に総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した化合物のリンゴ酸及び／又は乳酸塩がより嵩高効果、紙力強度に優れ好ましく、特に一般式（ｈ）〜（ｊ）で示されるようにヒドロキシアミン誘導体の水酸基にもアルキレンオキシドが付加した構造を有する化合物のリンゴ酸塩、乳酸塩が、アニオントラッシュ分散効果に優れるので、濾水性が向上し工程時間が短縮すると共に、色差（明度、白度、黄色度）の低下、ムラを抑制し紙質が均一となりピッチトラブルが低減でき好ましい。本発明の紙密度調整剤は、使用環境特性や紙類の用途において要求される嵩高性以外の印刷特性等の他の特性に応じて、一般式（ａ）〜（ｅ）系紙密度調整剤あるいは一般式（ｆ）〜（ｊ）系紙密度調整剤を適宜選択し、もしくは２種以上を配合して用いることが好ましい。

本発明の紙密度調整剤は、抄紙工程においてパルプスラリーに添加することにより、得られる紙類の嵩を高めることができる。本発明の紙密度調整剤をパルプスラリー中に添加する量は、パルプ原料乾燥重量の０．０１〜２重量％が好ましい。パルプ原料としては、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ、化学パルプ化法パルプ、セミケミカルパルプ、機械パルプ、古紙パルプ等のいずれも使用することができる。本発明の紙密度調整剤はヴァージンパルプ、古紙パルプのいずれに対しても優れた嵩高効果を発揮し、またクローズド化された抄紙工程において用いても、オープンな抄紙工程において用いても、優れた嵩高効果が発揮されるが、従来の紙密度調整剤により嵩高性が付与され難い古紙パルプを含むクローズド化された抄紙工程においても、優れた嵩高性付与効果が発揮される。本発明の紙密度調整剤とともに、サイズ剤、紙力増強剤、スケール防止剤、消泡剤等、一般的に使用される抄紙工程用薬剤を併用することができる。

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１〜１３、比較例１〜８
パルプ原料として、クローズド化抄紙工程採用の製紙メーカーより提供された工程薬剤の含まれる約３％の古紙パルプスラリーを用いて、坪量６０ｇ／ｍ²の紙シートが得られるように調整した。このパルプスラリーを攪拌しながらパルプスラリー中のパルプ原料乾燥重量に対して紙密度調整剤を０．６重量％、サイズ剤（アルキルケテンダイマー系）を１．０重量％添加し、１２０メッシュワイヤーを備えた角型タッピ抄紙機で試験紙を作成し圧搾後、１００メッシュの濾布で挟み、鏡面ドライヤーを用い、１０５℃で３分間乾燥した。使用した紙密度調整剤の種類を表１に示した。乾燥した紙シートを２５℃、湿度４０％の条件下で２４時間調湿した後、紙密度（嵩高性）、紙力残存率（紙力強度）、サイズ度、アニオントラッシュ分散性の確認を以下の方法で測定した。嵩高性、紙力残存率の測定値は１０回の測定、アニオントラッシュ分散性の確認は５回の測定の平均値評価である。これらの結果を紙密度調整剤とサイズ剤を使用していない参考例１とサイズ剤のみを使用した参考例２とともに表２に示す。

（表２）

※１：紙密度（嵩高性）（ｇ／ｃｍ³）：
調湿後の紙シートの坪量（ｇ／ｍ²）と厚み（ｍｍ）を測定し、下記（１）式により密度（ｇ／ｃｍ³）を求めた。密度が小さい程、嵩高である。
紙密度＝坪量÷厚み×０．００１（１）

※２：紙力残存率（％）：
調湿後の紙シートから２．５ｃｍ×１０ｃｍの大きさの試験片１０枚を切り出し、ユニトロン引張り試験機（（株）上島製作所）により、紙力強度（引張強さ）を測定した。１０枚の試料について平均した値を平均紙力強度として求め、ブランク（薬剤未使用で抄紙したもの）の紙力強度を１００とし、下記式（２）より紙力残存率を算出した。
紙力残存率＝試験片の平均紙力強度÷ブランクの平均紙力強度×１００（２）

※３：ステキヒト・サイズ度（ｓ）：
調湿後の紙シートを５ｃｍ×５ｃｍに切り取った試験片の四隅を指定通りに折り、この試験片を２％チオシアン酸アンモニウム溶液上に浮かべると同時に１％塩化第二鉄溶液をピペットで一滴落とし、３個の赤色斑点が現れるまでの時間を測定し、その秒数をステキヒト・サイズ度とした。

※４：アニオントラッシュ分散性：
アニオントラッシュ分散性が悪いと、紙シートの色差が低下するため、調湿後の紙シートから２０ｃｍ×２０ｃｍの大きさの試験片を切り出し、５ｃｍ×５ｃｍの大きさまで４回折りたたみ、色差計（日本電色工業株式会社製）にて明度、白度、黄色度を測定し、各５枚の平均値から以下のように総合的に評価した。
◎：明度７４以上、白度４５以上、黄色度２８未満。
○：明度７２以上７４未満、白度４３以上４５未満、黄色度２８以上３０未満。
△：明度７０以上７２未満、白度４１以上４３未満、黄色度３０以上３２未満。
×：明度７０未満、白度４１未満、黄色度３２以上。

Claims

一級あるいは二級アミンの窒素に、総炭素数１０〜２２のアルキレンオキシドが付加したヒドロキシアミン誘導体のリンゴ酸及び／又は乳酸塩よりなることを特徴とする紙密度調整剤。
ヒドロキシアミン誘導体が一般式（ａ）及び／又は（ｂ）で示される化合物である請求項１記載の紙密度調整剤。
ヒドロキシアミン誘導体が一般式（ｃ）及び／又は（ｄ）で示される化合物である請求項１記載の紙密度調整剤。
ヒドロキシアミン誘導体が一般式（ｅ）で示される化合物である請求項１記載の紙密度調整剤。
一級あるいは二級アミンの窒素に、総炭素数１０〜２２のアルキレンオキシドが付加したヒドロキシアミン誘導体に、総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した化合物のリンゴ酸及び／又は乳酸塩よりなることを特徴とする紙密度調整剤。
ヒドロキシアミン誘導体に、総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した化合物が、一般式（ｆ）及び／又は（ｇ）で示される化合物である請求項５記載の紙密度調整剤。
ヒドロキシアミン誘導体に、総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した化合物が、一般式（ｈ）及び／又は（ｉ）で示される化合物である請求項５記載の紙密度調整剤。
ヒドロキシアミン誘導体に、総炭素数２〜４のアルキレンオキシドが付加した化合物が、一般式（ｊ）で示される化合物である請求項５記載の紙密度調整剤。