JPH0336958B2 - - Google Patents
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- JPH0336958B2 JPH0336958B2 JP57137095A JP13709582A JPH0336958B2 JP H0336958 B2 JPH0336958 B2 JP H0336958B2 JP 57137095 A JP57137095 A JP 57137095A JP 13709582 A JP13709582 A JP 13709582A JP H0336958 B2 JPH0336958 B2 JP H0336958B2
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- paper
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- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Paper (AREA)
Description
本発明は製紙用サイズ剤組成物に関する。更に
詳しくは、抄造水のPHが中性もしくはアルカリ性
領域で使用可能であり、分散安定性が良好でしか
もサイズ効果発現に時間を要しない新規なケテン
二量体系サイズ剤組成物に関する。
従来より製紙用サイズ剤としてロジンもしくは
強化ロジン(マレイン化ロジン)が広く利用され
ている。しかしながら、このロジン系サイズ剤は
硫酸アルミニウムによる定着工程を必要とするた
め、多くの問題点を有している。即ち硫酸アルミ
ニウムにより定着は抄紙時の抄造水のPHが低い
(酸性)為、抄紙機械の損傷が大きく、紙の印刷
適性を悪くし、更に紙の長期保存による変色の虞
れがあるなどの欠点が指摘されてきた。また資料
として炭酸カルシウムを使用した時、炭酸カルシ
ウムが酸性溶液中で分解するため、ロジン系サイ
ズ剤は使用できない。炭酸カルシウムは安価であ
り、白色度も高いため、紙の填料として使用すれ
ば有効であることは判つているものの上記の理由
によりその使用が極めて制限されているのが現状
である。
このため、上記欠点を克服した、紙質を劣化さ
せず炭酸カルシウムの使用可能な中性サイズ剤の
開発が望まれていた。
近年この目的を達成すべく、種々の中性サイズ
剤が提案されているが、中でもケテン二量体を水
にコロイド状に分散したサイズ剤が最も有望であ
ると考えられており、数多くの特許が出願されて
いる。しかしながら、これら多くの研究努力にも
かかわらず、ケテン二量体系サイズ剤にはサイズ
効果の発現に時間がかかるという致命的な欠点が
今なお存在する。つまりケテン二量体系サイズ剤
を使用して抄紙した場合、抄紙直後は殆んどサイ
ズ効果を示さず、十分なサイズ効果を得るために
は通常2〜3日、長い場合には7〜10日もの時間
を要すると言われている。この問題は一般にはサ
イズ効果の立ち上がりが悪いという表現で指摘さ
れているが、この立ち上がりの悪さは次の様な欠
点につながることは容易に想像される。即ち、筆
記用紙やミルクカートンの様な最終製品に高いサ
イズ効果を要する紙に対してはその品質管理を困
難とする。また高いサイズ効果を得るために、数
日を経過して出荷しなければならないが、この出
荷までの保存は紙のコスト高になることは言うま
でもない。一方塗工紙の場合には、塗工の工程に
おける吸液量を制御するために内添サイズ剤が使
用されている。現在塗工は抄紙から連続的に行わ
れることが多く、この場合には湿紙が乾燥された
直後(抄紙直後)にサイズ効果が発現していない
と全く役に立たない。ケテン二量体系サイズ剤に
は中性領域で使用できる、低添加量でサイズ効果
が出る、高サイズ紙が得られる等の優れた性能が
あるにもかかわらず、上記の理由によりその使用
が極めて制限されているのが現状である。
上記の様な状況に鑑み、本発明者らはケテン二
量体系サイズ剤の立ち上がり改良について鋭意研
究の結果、意外にも炭素数16〜24の直鎖飽和脂肪
酸の1種又は2種以上を含み、かつ含有量が最大
である脂肪酸が80%以上である直鎖飽和脂肪酸混
合物を原料として製造されたケテン二量体が立ち
上がり改良に有効であることを見い出した。しか
しながら、当該ケテン二量体を水にコロイド状に
分散したサイズ剤組成物は、従来使用されて来た
ケテン二量体に比べて分散安定性が著しく悪いと
いう欠点を有する。この分散安定性は、サイズ剤
組成物中のケテン二量体の濃度を低くすることに
より改良される。ところが、現存市販されている
従来型のケテン二量体系サイズ剤組成物は、有効
成分が6ないし12重量%であり、これよりも有効
成分が低い商品は輸送、充填等のコストが高くつ
き、また貯蔵のために大容量の容器が必要となり
甚だしく不経済である。本発明者らは、従来型の
ケテン二量体系サイズ剤組成物と同等もしくはそ
れ以上の有効分濃度において、前記ケテン二量体
の分散安定化についてさらに鋭意研究を続けた結
果、意外にもある特定の加工澱粉を分散剤として
当該ケテン二量体と共に水中に配合することによ
りこの目的が達成されることを見い出し、本発明
を完成するに致つた。
即ち本発明は次の()及び()の化合物を
含む水分散液から成る製紙用サイズ剤組成物であ
る。
() 直鎖飽和脂肪酸の1種又は2種以上を含
み、かつ含有量が最大である脂肪酸の炭素数が
16〜24であり、それを80重量%以上含有する直
鎖飽和脂肪酸混合物を原料として製造されたケ
テン二量体
() 無水グルコース単位あたり、0.02〜0.1個の
カチオン性基と、0.05〜0.2個の炭素数2〜4
の2−ヒドロキシアルキル基を有し、かつ8重
量%の水溶液が30℃において3〜25センチポイ
ズのブルツクフイールド粘度を有する加工澱粉
本発明を構成する上記ケテン二量体を得るに
は、たとえば、原料脂肪酸混合物を脂肪酸塩化物
として、次いで3級アミン触媒のの存在下で脱塩
酸反応を行う公知の方法を適用すればよい。
本発明を構成するもう一つの成分である加工澱
粉は、原料澱粉にカチオン性基及び2−ヒドロキ
シアルキル基を導入した後、澱粉主鎖を切断して
低分子化することにより得られる。ここでは、澱
粉主鎖を切断した後、カチオン性基及び2−ヒド
ロキシアルキル基を導入してもよい。この際、加
工澱粉が無水グルコース単位あたり0.02〜0.1個
のカチオン性基と、0.05〜0.2個の2−ヒドロキ
シアルキル基を有するような反応条件、加工澱粉
の8重量%の水溶液が30℃において3〜25センチ
ポイズの粘度を有するような切断低分子化条件を
設定する必要があるが、その具体例は製造例にお
いて示す。
原料澱粉としては、とうもろこし澱粉、ばれい
しよ澱粉、タピオカ澱粉、小麦澱粉及びそれらを
澱粉を含有する種子粉末又は根茎粉末等を使用す
ることができる。
カチオン性基は、アルカリ金属又はアルカリ土
類金属の水酸化物、あるいは水酸化四級アンモニ
ウムの如きアルカリ物質存在下で、2−ジエチル
アミノエチルクロライド、3−ジエチルアミノ−
1,2−エポキシプロパン、3−ジブチルアミノ
−1,2−エポキシプロパン、2−クロロエチル
トリメチルアンモニウムクロライド、グリシジル
トリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン
化試薬と澱粉を反応させることにより導入するこ
とができる。
2−ヒドロキシアルキル基は、前記アルカリ物
質存在下で、酸化エチレン、酸化プロピレン、酸
化イソブチレン等の炭素数2〜4の酸化アルキレ
ンと澱粉を反応させることにより導入することが
できる。
上述のカチオン性基導入反応および2−ヒドロ
キシアルキル基導入反応は、硫酸ナトリウム水溶
液や水−イソプロパノール混合溶媒中あるいは水
−メタノール混合溶媒中にデンプンを懸濁させて
行うこともできるし、水中にデンプンを糊化して
行うこともできる。
デンプンの低分子量化は、次亜塩素酸ナトリウ
ム、過酸化水素によつて酸化的に、あるいは塩
酸、硝酸、硫酸等の鉱酸によつて加水分解時に澱
粉主鎖を切断することによつて行うことができ
る。
カチオン性基及び2−ヒドロキシアルキル基の
置換度(無水グルコース単位あたりのカチオン性
基及び2−ヒドロキシアルキル基の数を意味す
る。)の規定及び加工澱粉の水溶液粘度の規定は
本発明の必須要件である。すなわち、カチオン性
基の置換度が0.02未満及び0.1を越える加工澱粉、
2−ヒドロキシアルキル基の置換度が0.05未満及
び0.2を越える加工澱粉、8重量%の水溶液粘度
が30℃において3センチポイズ未満及び25センチ
ポイズを越える加工澱粉は、すべて本発明に関す
るケテン二量体の水中分散安定化を実現させるこ
とはできないのである。
本発明のサイズ剤組成物を得るには、たとえ
ば、まず加工澱粉を水に投入して加温溶解し、次
にこの水溶液にケテン二量体を加えて、ケテン二
量体が融解した状態で混和分散する。ケテン二量
体は固体で上記水溶液に加えてもよいし、あらか
じめ融解させて加えてもよい。ケテン二量体を水
溶液中に混合分散させる時の温度は、ケテン二量
体の融点以上、100℃以下、好ましくは80℃以下
である。温度が高すぎると、ケテン二量体が水と
反応することにより、サイズ効果を有しない化合
物が生成される可能性がある。
本発明のサイズ剤組成物の各成分の構成比率
は、ケテン二量体については5〜20重量%が好ま
しい。それは、20重量%を越えると分散安定性が
不十分であり、5%未満では前述のように輸送、
充填費等がコスト高となるからである。一方、加
工澱粉は、ケテン二量体に対して20〜100重量%
が好ましい。それは、100重量%を越えると組成
物の粘度が高くなつて取り扱いにくく、20重量%
未満ではケテン二量体の分散が不十分となるから
である。
次に、サイズ剤粒子の大きさであるが、水中に
分散されたサイズ剤粒子の粒径は5ミクロン以
下、好ましくは2ミクロン以下であることが望ま
しい。粒径が5ミクロンより大きい場合には分散
液の安定性が損われたり、サイズ効果が劣つたり
する虞れがある。粒子の分散には、ホモミキサ
ー、超音波乳化機、高圧吐出型ホモジナイザー等
が使用できる。
本発明のサイズ剤を歩留りよく使用するため
に、定着剤の使用が有効であるが、その定着剤と
してはカチオン性ポリマーが好ましい。定着剤と
して使用されるカチオン性ポリマーの好ましい例
としてはカチオン化澱粉、カチオン化セルロー
ス、ポリアミド系ポリマー、ポリエチレンイミ
ン、ポリビニルピリジン及びその四級化物、ポリ
ジメチルアミノエチルメタアクリレート及びその
四級化物、ポリジエチルアミノエチルメタアクリ
レート及びの四級化物、またこれらカチオン性モ
ノマーとアクリルアミドとの共重合物等の例示で
きる。
本発明の実施に当つて、本発明のサイズ剤組成
物はパルプ重量に対する固型分として0.01〜2重
量%、好ましくは0.05〜1重量%添加される。こ
れらサイズ剤の添加水準は目的とする紙が要求す
るサイズ度に応じて加減されることは言うまでも
ない。
以下に、本発明を製造例及び実施例により説明
するが、本発明はこれら製造例及び実施例に制約
されるものではない。尚、例中の部は重量基準で
ある。
加工澱粉の製造例、比較製造例
製造例 1
水125部に水酸化ナトリウム2.2部と硫酸ナトリ
ウム50部を溶解させコーンスターチ100部をすみ
やかに投入する。次に、ジエチルアミノエチルク
ロライドを5部加え、45℃で5時間攪拌後、温度
を40℃に下げてプロピレンオキサイド8部を加
え、40℃で8時間攪拌する。さらに35%過酸化水
素水18部を加え、4時間攪拌する。その後、稀塩
酸を添加してPHを4.5まで下げ、反応生成物を
過によつて分離し、水洗および乾燥を行う。得ら
れた加工澱粉は、ジエチルアミノエチル置換度が
0.05、ヒドロキシプロピル基置換度が0.10、粘度
は8重量%水溶液30℃で10センチポイズであつ
た。
製造例 2
水8部、メタノール8.2部および50%水酸化ナ
トリウム水溶液からなる混合溶液をコーンスター
チ100部に加えコーンスターチを分散さす。分散
後、エチレンオキサイド10部を加え、38℃で10時
間攪拌する。次いで、反応物を水120部の中に投
入し、温度を43℃に上げてジエチルアミノエチル
クロライドを4部加え、さらに3%水酸化ナトリ
ウム水溶液を添加してPHを11に保ちながら5時間
攪拌する。さらに、温度を30℃以下にして、有効
塩素量14%の次亜塩素酸ナトリウム40部を加え3
時間攪拌する。その後、稀塩酸を添加してPHを
4.5まで下げ反応生成物を過によつて分離し、
水洗および乾燥を行う。得られた加工澱粉は、ジ
エチルアミノエチル基置換度が0.04、ヒドロキシ
ルエチル置換度が0.14、粘度は8重量%水溶液30
℃で12センチポイズであつた。
製造例 3
水125部に水酸化ナトリウム1.8部と硫酸ナトリ
ウム50部を溶解させ、ばれいしよ澱粉100部を投
入する。次に、ブチレンオキサイド8部を加え、
40℃で8時間攪拌する。次に、温度を43℃に上げ
ジメチルアミノエチルクロライド4部を加え5時
間攪拌する。さらに、稀塩酸を添加してPHを5に
下げ、20%塩酸18部を加え40℃で15時間攪拌し
た。その後、3%水酸化ナトリウム水溶液を添加
してPHを4.5に調整し、反応生成物を過によつ
て分離し、水洗および乾燥を行う。得られた加工
澱粉は、ジメチルアミノエチル基置換度が0.04、
ビドロキシブチル基置換度が0.09、粘度は8重量
%水溶液30℃で8センチポイズであつた。
製造例 4
製造例1のジエチルアミノエチルクロライド5
部を2−クロロエチルトリメチルアンモニウムク
ロライド6部に変えた以外は、製造例1と同様の
方法で加工澱粉を製造した。得られた加工澱粉
は、アンモニウム基置換度が0.05、ヒドロキシプ
ロピル基置換度が0.09、粘度は8重量%水溶液30
℃で11センチポイズであつた。
比較製造例 1
製造例1でジエチルアミノエチルクロライドを
加える量を1部とする以外は、製造例1と同様の
方法で加工澱粉を製造した。得られた加工澱粉は
ジエチルアミノエチル基置換度が0.01、ヒドロキ
シプロピル基置換度が0.10、粘度は8重量%水溶
液30℃で10センチポイズであつた。
比較製造例 2
水125部に水酸化ナトリウム5.2部および硫酸ナ
トリウム50部を溶解させ、コーンスターチ100部
をすみやかに投入する。次いでジエチルアミノエ
チルクロライド12部を加え、40℃で8時間攪拌後
温度を30℃に下げプロピレンオキサイド8部を加
え、30℃で24時間攪拌する。さらに、35%過酸化
水素水18部を加え4時間攪拌する。その後、稀塩
酸を添加してPHを4.5に下げて反応生成物を過
によつて分離し、水洗および乾燥を行う。得られ
た加工澱粉は、ジエチルアミノエチル基置換度が
0.11、ヒドロキシプロピル基置換度が0.10、粘度
は8重量%水溶液30℃で12センチポイズであつ
た。
比較製造例 3
製造例1でプロピレンオキサイドを加える量を
3部とする以外は、製造例1と同様の方法で加工
澱粉を製造した。得られた加工澱粉は、ジエチル
アミノエチル置換度が0.01、ヒドロキシプロピル
基置換度が0.04、粘度は8重量%水溶液30℃で9
センチポイズであつた。
比較製造例 4
水125部に水酸化ナトリウム2.2部と硫酸ナトリ
ウム50部を溶解させ、コーンスターチ100部をす
みやかに投入する。次いで、ジエチルアミノエチ
ルクロライド5部を加え45℃で5時間攪拌後、温
度を30℃に下げ、プロピレンオキサイド20部を加
え30℃で24時間攪拌する。さらに、35%過酸化水
素水18部を加え4時間攪拌する。その後、稀塩酸
を添加してPHを4.5に下げ、反応生成物を過に
よつて分離し、水洗および乾燥を行つた。得られ
た加工澱粉は、ジエチルアミノエチル基置換度が
0.05、ヒドロキシプロピル基置換度が0.23、粘度
は8重量%水溶液30℃で10センチポイズであつ
た。
比較製造例 5
製造例1で過酸化水素水を加えた後の攪拌時間
を2時間とする以外は、実施例1と同様の方法で
加工澱粉を製造した。得られた加工澱粉は、ジエ
チルアミノエチル基置換度が0.05、ヒドロキシプ
ロピル基置換度が0.10、粘度は8重量%水溶液30
℃で31センチポイズであつた。
比較製造例 6
製造例1で過酸化水素水を加えた後の攪拌時間
を16時間とする以外は、製造例1と同様の方法で
加工澱粉を製造した。得られた加工澱粉は、ジエ
チルアミノエチル基置換度が0.05、ヒドロキシプ
ロピル基置換度が0.10、粘度は8重量%水溶液30
℃で2.5センチポイズであつた。
実施例1〜6および比較例1〜8
製造例1〜4、比較製造例1〜6で製造された
加工澱粉を水に加熱溶解後、これに表1で示され
る原料脂肪酸組成を有するケテン二量体を加えて
70℃で融解し、高圧吐出形ホモジナイザーで圧力
200Kg/cm2にて乳化し、さらに冷却してサイズ剤
組成物を得た。得られたサイズ剤組成物の組成を
表2に示す。
The present invention relates to a paper sizing composition. More specifically, the present invention relates to a novel ketene dimer-based sizing agent composition that can be used in a neutral or alkaline PH range of papermaking water, has good dispersion stability, and does not require time to develop its sizing effect. Rosin or reinforced rosin (maleated rosin) has been widely used as a sizing agent for paper manufacturing. However, this rosin-based sizing agent requires a fixing step using aluminum sulfate, and therefore has many problems. In other words, fixing with aluminum sulfate has drawbacks such as the fact that the pH of the papermaking water during papermaking is low (acidic), which can cause significant damage to the papermaking machine, impair the printability of the paper, and furthermore, there is a risk of discoloration due to long-term storage of the paper. has been pointed out. Furthermore, when calcium carbonate is used as a material, rosin-based sizing agents cannot be used because calcium carbonate decomposes in acidic solutions. Calcium carbonate is inexpensive and has a high degree of whiteness, so it is known that it is effective when used as a paper filler, but at present its use is extremely limited for the above reasons. Therefore, it has been desired to develop a neutral sizing agent that overcomes the above-mentioned drawbacks and allows the use of calcium carbonate without deteriorating paper quality. In recent years, various neutral sizing agents have been proposed to achieve this purpose, but among them, a sizing agent in which a ketene dimer is colloidally dispersed in water is considered to be the most promising, and has been patented numerous times. has been filed. However, despite these many research efforts, ketene dimer-based sizing agents still have the fatal drawback that it takes time to develop the size effect. In other words, when paper is made using a ketene dimer-based sizing agent, there is almost no size effect immediately after paper making, and it usually takes 2 to 3 days to obtain a sufficient size effect, and in some cases it takes 7 to 10 days. It is said that it takes a lot of time. This problem is generally pointed out as a poor rise in the size effect, but it is easy to imagine that this poor rise leads to the following drawbacks. That is, it is difficult to control the quality of paper that requires a high size effect in the final product, such as writing paper or milk cartons. Furthermore, in order to obtain a high size effect, the paper must be shipped after several days have elapsed, but it goes without saying that storage until shipping increases the cost of paper. On the other hand, in the case of coated paper, an internal sizing agent is used to control the amount of liquid absorbed during the coating process. Currently, coating is often carried out continuously from paper making, and in this case, it is completely useless if the size effect does not appear immediately after the wet paper is dried (immediately after paper making). Although ketene dimer-based sizing agents have excellent performance, such as being able to be used in the neutral region, producing sizing effects with low addition amounts, and producing high-size paper, their use is extremely difficult due to the reasons mentioned above. The current situation is that it is restricted. In view of the above circumstances, the present inventors have conducted extensive research into improving the rise of ketene dimer-based sizing agents, and have surprisingly found that they contain one or more types of linear saturated fatty acids having 16 to 24 carbon atoms. We have found that a ketene dimer produced from a straight chain saturated fatty acid mixture in which the maximum content of fatty acids is 80% or more is effective in improving the rise. However, a sizing agent composition in which the ketene dimer is colloidally dispersed in water has a drawback of significantly poorer dispersion stability than conventionally used ketene dimers. This dispersion stability is improved by lowering the concentration of ketene dimer in the sizing composition. However, the conventional ketene dimer-based sizing agent compositions currently on the market have an active ingredient content of 6 to 12% by weight, and products with lower active ingredients than this require high costs for transportation, filling, etc. Furthermore, a large-capacity container is required for storage, which is extremely uneconomical. The present inventors have conducted further intensive research into dispersion stabilization of the ketene dimer at an effective ingredient concentration equivalent to or higher than that of conventional ketene dimer-based sizing agent compositions, and have found that, unexpectedly, The present inventors have discovered that this objective can be achieved by blending a specific modified starch as a dispersant in water with the ketene dimer, and have completed the present invention. That is, the present invention is a paper sizing agent composition comprising an aqueous dispersion containing the following compounds () and (). () Contains one or more types of straight chain saturated fatty acids, and the number of carbon atoms of the fatty acid with the maximum content is
16-24 and produced from a straight-chain saturated fatty acid mixture containing 80% by weight or more of ketene dimer (). 0.02-0.1 cationic groups and 0.05-0.2 cationic groups per anhydroglucose unit. carbon number 2-4
To obtain the above-mentioned ketene dimer constituting the present invention, for example, a modified starch having a 2-hydroxyalkyl group of A known method may be applied in which a raw fatty acid mixture is converted into a fatty acid chloride and then a dehydrochlorination reaction is carried out in the presence of a tertiary amine catalyst. Processed starch, which is another component of the present invention, is obtained by introducing a cationic group and a 2-hydroxyalkyl group into raw starch, and then cutting the starch main chain to reduce the molecular weight. Here, after cutting the starch main chain, a cationic group and a 2-hydroxyalkyl group may be introduced. At this time, the reaction conditions were such that the modified starch had 0.02 to 0.1 cationic groups and 0.05 to 0.2 2-hydroxyalkyl groups per anhydroglucose unit. It is necessary to set conditions for cutting and reducing the molecular weight so as to have a viscosity of ~25 centipoise, and specific examples thereof will be shown in the production examples. As the raw starch, corn starch, potato starch, tapioca starch, wheat starch, and seed powder or rhizome powder containing these starches can be used. In the presence of an alkali substance such as an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide or quaternary ammonium hydroxide, the cationic group can be converted into 2-diethylaminoethyl chloride, 3-diethylamino-
It can be introduced by reacting starch with a cationizing reagent such as 1,2-epoxypropane, 3-dibutylamino-1,2-epoxypropane, 2-chloroethyltrimethylammonium chloride, or glycidyltrimethylammonium chloride. The 2-hydroxyalkyl group can be introduced by reacting an alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms, such as ethylene oxide, propylene oxide, or isobutylene oxide, with starch in the presence of the alkali substance. The above-mentioned cationic group introduction reaction and 2-hydroxyalkyl group introduction reaction can be carried out by suspending starch in an aqueous sodium sulfate solution, a water-isopropanol mixed solvent, or a water-methanol mixed solvent, or by suspending starch in a water-isopropanol mixed solvent. It can also be done by gelatinizing. The molecular weight of starch is reduced by oxidatively using sodium hypochlorite or hydrogen peroxide, or by cutting the starch main chain during hydrolysis with mineral acids such as hydrochloric acid, nitric acid, or sulfuric acid. be able to. The specification of the degree of substitution of cationic groups and 2-hydroxyalkyl groups (meaning the number of cationic groups and 2-hydroxyalkyl groups per anhydroglucose unit) and the specification of the aqueous solution viscosity of the processed starch are essential requirements of the present invention. It is. That is, modified starch in which the degree of substitution of cationic groups is less than 0.02 and more than 0.1,
Modified starches with a degree of substitution of 2-hydroxyalkyl groups of less than 0.05 and more than 0.2, and modified starches with a viscosity of 8% by weight aqueous solution of less than 3 centipoise and more than 25 centipoise at 30°C, are all suitable for the present invention. It is not possible to achieve dispersion stabilization. To obtain the sizing agent composition of the present invention, for example, firstly, processed starch is poured into water and dissolved by heating, and then a ketene dimer is added to this aqueous solution, and the ketene dimer is dissolved in a state in which the ketene dimer is dissolved. Mix and disperse. The ketene dimer may be added as a solid to the aqueous solution, or may be melted beforehand and added. The temperature when mixing and dispersing the ketene dimer in the aqueous solution is higher than the melting point of the ketene dimer and lower than 100°C, preferably lower than 80°C. If the temperature is too high, the ketene dimer may react with water, producing compounds without size effects. The composition ratio of each component of the sizing agent composition of the present invention is preferably 5 to 20% by weight for the ketene dimer. If it exceeds 20% by weight, the dispersion stability will be insufficient, and if it is less than 5%, it will be difficult to transport as mentioned above.
This is because filling costs and the like become expensive. On the other hand, modified starch is 20-100% by weight based on ketene dimer.
is preferred. If it exceeds 100% by weight, the viscosity of the composition becomes high and difficult to handle;
This is because if it is less than this, the ketene dimer will not be sufficiently dispersed. Next, regarding the size of the sizing agent particles, it is desirable that the particle size of the sizing agent particles dispersed in water be 5 microns or less, preferably 2 microns or less. If the particle size is larger than 5 microns, the stability of the dispersion may be impaired or the size effect may be poor. A homomixer, an ultrasonic emulsifier, a high-pressure discharge type homogenizer, etc. can be used to disperse the particles. In order to use the sizing agent of the present invention with good yield, it is effective to use a fixing agent, and a cationic polymer is preferable as the fixing agent. Preferred examples of cationic polymers used as fixing agents include cationized starch, cationized cellulose, polyamide polymers, polyethyleneimine, polyvinylpyridine and its quaternized products, polydimethylaminoethyl methacrylate and its quaternized products, and polyester. Examples include diethylaminoethyl methacrylate, quaternized products thereof, and copolymers of these cationic monomers and acrylamide. In carrying out the present invention, the sizing composition of the present invention is added in an amount of 0.01 to 2% by weight, preferably 0.05 to 1% by weight, as a solid content based on the weight of the pulp. It goes without saying that the level of addition of these sizing agents is adjusted depending on the degree of sizing required by the target paper. The present invention will be explained below using production examples and examples, but the present invention is not limited to these production examples and examples. Note that parts in the examples are based on weight. Production examples and comparative production examples of processed starch Production example 1 Dissolve 2.2 parts of sodium hydroxide and 50 parts of sodium sulfate in 125 parts of water and immediately add 100 parts of corn starch. Next, 5 parts of diethylaminoethyl chloride are added, and after stirring at 45°C for 5 hours, the temperature is lowered to 40°C, 8 parts of propylene oxide are added, and the mixture is stirred at 40°C for 8 hours. Furthermore, 18 parts of 35% hydrogen peroxide solution was added and stirred for 4 hours. Thereafter, dilute hydrochloric acid is added to lower the pH to 4.5, and the reaction product is separated by filtration, washed with water, and dried. The obtained processed starch has a degree of diethylaminoethyl substitution.
0.05, the degree of hydroxypropyl group substitution was 0.10, and the viscosity was 10 centipoise at 30°C as an 8% by weight aqueous solution. Production Example 2 A mixed solution consisting of 8 parts of water, 8.2 parts of methanol, and 50% aqueous sodium hydroxide solution is added to 100 parts of cornstarch to disperse the cornstarch. After dispersion, add 10 parts of ethylene oxide and stir at 38°C for 10 hours. Next, the reactant was poured into 120 parts of water, the temperature was raised to 43°C, 4 parts of diethylaminoethyl chloride was added, and a 3% aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred for 5 hours while maintaining the pH at 11. . Furthermore, reduce the temperature to below 30℃ and add 40 parts of sodium hypochlorite containing 14% available chlorine.
Stir for an hour. Then, add dilute hydrochloric acid to adjust the pH.
4.5, and the reaction product was separated by filtration.
Wash with water and dry. The obtained processed starch has a degree of diethylaminoethyl group substitution of 0.04, a degree of hydroxylethyl substitution of 0.14, and a viscosity of 8% by weight aqueous solution.
It was 12 centipoise in °C. Production Example 3 Dissolve 1.8 parts of sodium hydroxide and 50 parts of sodium sulfate in 125 parts of water, and add 100 parts of potato starch. Next, add 8 parts of butylene oxide,
Stir at 40°C for 8 hours. Next, the temperature was raised to 43°C, 4 parts of dimethylaminoethyl chloride was added, and the mixture was stirred for 5 hours. Furthermore, dilute hydrochloric acid was added to lower the pH to 5, 18 parts of 20% hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at 40°C for 15 hours. Thereafter, a 3% aqueous sodium hydroxide solution is added to adjust the pH to 4.5, and the reaction product is separated by filtration, washed with water, and dried. The obtained processed starch has a dimethylaminoethyl group substitution degree of 0.04,
The degree of substitution with bidroxybutyl group was 0.09, and the viscosity was 8 centipoise at 30°C as an 8% by weight aqueous solution. Production Example 4 Diethylaminoethyl chloride 5 of Production Example 1
Processed starch was produced in the same manner as in Production Example 1, except that 6 parts of 2-chloroethyltrimethylammonium chloride was used. The obtained processed starch has an ammonium group substitution degree of 0.05, a hydroxypropyl group substitution degree of 0.09, and a viscosity of 8% by weight aqueous solution.
It was 11 centipoise in °C. Comparative Production Example 1 A processed starch was produced in the same manner as in Production Example 1, except that the amount of diethylaminoethyl chloride added was 1 part. The obtained processed starch had a degree of diethylaminoethyl group substitution of 0.01, a degree of hydroxypropyl group substitution of 0.10, and a viscosity of 10 centipoise at 30° C. as an 8% by weight aqueous solution. Comparative Production Example 2 Dissolve 5.2 parts of sodium hydroxide and 50 parts of sodium sulfate in 125 parts of water, and immediately add 100 parts of corn starch. Next, 12 parts of diethylaminoethyl chloride were added, and after stirring at 40°C for 8 hours, the temperature was lowered to 30°C, 8 parts of propylene oxide was added, and the mixture was stirred at 30°C for 24 hours. Furthermore, 18 parts of 35% hydrogen peroxide solution was added and stirred for 4 hours. Thereafter, dilute hydrochloric acid is added to lower the pH to 4.5, and the reaction product is separated by filtration, washed with water, and dried. The obtained processed starch has a degree of diethylaminoethyl group substitution.
0.11, the degree of hydroxypropyl group substitution was 0.10, and the viscosity was 12 centipoise at 30°C as an 8% by weight aqueous solution. Comparative Production Example 3 A processed starch was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the amount of propylene oxide added was changed to 3 parts. The obtained processed starch has a degree of diethylaminoethyl substitution of 0.01, a degree of hydroxypropyl group substitution of 0.04, and a viscosity of 9% by weight at 30°C in an 8% aqueous solution.
It was centipoise hot. Comparative Production Example 4 Dissolve 2.2 parts of sodium hydroxide and 50 parts of sodium sulfate in 125 parts of water, and immediately add 100 parts of corn starch. Next, 5 parts of diethylaminoethyl chloride were added, and the mixture was stirred at 45°C for 5 hours, then the temperature was lowered to 30°C, 20 parts of propylene oxide was added, and the mixture was stirred at 30°C for 24 hours. Furthermore, 18 parts of 35% hydrogen peroxide solution was added and stirred for 4 hours. Thereafter, dilute hydrochloric acid was added to lower the pH to 4.5, and the reaction product was separated by filtration, washed with water, and dried. The obtained processed starch has a degree of diethylaminoethyl group substitution.
0.05, the degree of hydroxypropyl group substitution was 0.23, and the viscosity was 10 centipoise at 30°C as an 8% by weight aqueous solution. Comparative Production Example 5 Processed starch was produced in the same manner as in Example 1, except that the stirring time after adding the hydrogen peroxide solution in Production Example 1 was changed to 2 hours. The obtained processed starch has a diethylaminoethyl group substitution degree of 0.05, a hydroxypropyl group substitution degree of 0.10, and a viscosity of 8% by weight aqueous solution.
It was 31 centipoise in °C. Comparative Production Example 6 A modified starch was produced in the same manner as in Production Example 1, except that the stirring time after adding the hydrogen peroxide solution was changed to 16 hours. The obtained processed starch has a diethylaminoethyl group substitution degree of 0.05, a hydroxypropyl group substitution degree of 0.10, and a viscosity of 8% by weight aqueous solution.
It was 2.5 centipoise in °C. Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 8 After heating and dissolving the processed starches produced in Production Examples 1 to 4 and Comparative Production Examples 1 to 6 in water, a ketene diacetate having the raw fatty acid composition shown in Table 1 was added. add mass
Melt at 70℃ and pressurize with a high-pressure discharge homogenizer.
It was emulsified at 200 kg/cm 2 and further cooled to obtain a sizing agent composition. The composition of the obtained sizing agent composition is shown in Table 2.
【表】【table】
【表】
<安定性試験>
サイズ剤組成物の分散安定性の試験は、表2に
示されるサイズ剤組成物を、5℃、20℃、40℃の
各温度で1ケ月間放置した後のサイズ剤の分散状
態を肉眼で観察して行つた。その結果を表3に示
す。表3に示した記号の意味は次の通りである。
○:乳化状態が始めのそれとほとんど変わらな
い。
△:乳化液がやや増粘しているが使用可能であ
る。
×:乳化液の増粘が著しい又はゲル化していて使
用不可能である。あるいは、クリーミングのた
め使用不可能である。[Table] <Stability test> The dispersion stability test of the sizing agent composition was conducted after the sizing agent composition shown in Table 2 was left at temperatures of 5°C, 20°C, and 40°C for one month. The dispersion state of the sizing agent was visually observed. The results are shown in Table 3. The meanings of the symbols shown in Table 3 are as follows. ○: The emulsified state is almost the same as the initial state. Δ: The emulsion has slightly thickened, but can be used. ×: The emulsion was significantly thickened or gelatinized and could not be used. Alternatively, it is unusable due to creaming.
【表】
表3から明らかなように、本発明による実施例
1〜6のサイズ剤組成物は良好な分散安定性を示
すが、比較製造例1〜6で製造した加工澱粉を用
いた場合(これは比較例1〜6に相当する)は20
℃及び40℃での分散安定性が不良である。
<サイズ度試験>
本試験に用いた成紙は、次に示す条件下で製造
した。
パルプ:LBKP(CSフリーネス410ml)
サイズ剤添加量:パルプ重量に対する固型分0.2
重量%
安着剤:ポリアルキレンポリアミド系カチオンポ
リマー(市販品)パルプ重量に対する固型分
0.2%
定着PH:7.0
抄造:タツピー角型手抄き機
プレス:3.5Kgω/cm2×3分間
乾燥:回転式ドライヤー、95℃×25秒間
坪量:60g/m3
サイズ度試験は、次に示す方法にて行つた。
サイズ度試験:ステキヒト法(JISP−8122)試
験紙の四辺を上方に折り曲げて舟型にし、2%
NH4SCN水溶液上に浮かべる。浮かべると同
時に上方より1%FeCl3水溶液を一滴試験紙上
に落とし、両水溶液が紙に浸透して接しチオシ
アン鉄の赤い斑点が3つ出現するまでの時間
(秒)を測定した。
上記の条件にて抄造した紙のサイズ度を抄紙直
後、1時間後、1日後に測定した。
試験結果を表4に示す。[Table] As is clear from Table 3, the sizing agent compositions of Examples 1 to 6 according to the present invention exhibit good dispersion stability, but when the modified starches produced in Comparative Production Examples 1 to 6 were used ( This corresponds to Comparative Examples 1 to 6) is 20
Dispersion stability at ℃ and 40℃ is poor. <Size Test> The paper used in this test was manufactured under the following conditions. Pulp: LBKP (CS Freeness 410ml) Amount of sizing agent added: Solids content relative to pulp weight 0.2
Weight % Stabilizer: Polyalkylene polyamide cationic polymer (commercial product) Solid content relative to pulp weight
0.2% Fixation PH: 7.0 Papermaking: Tatsupi square hand paper machine Press: 3.5Kgω/cm 2 x 3 minutes Drying: Rotary dryer, 95℃ x 25 seconds Basis weight: 60g/m 3 Size degree test is next I did it using the method shown. Sizing test: Stekicht method (JISP-8122) Fold the four sides of the test paper upwards to make a boat shape, and add 2%
Float on NH 4 SCN aqueous solution. At the same time as floating, a drop of a 1% FeCl 3 aqueous solution was dropped onto the test paper from above, and the time (seconds) until both aqueous solutions penetrated the paper and came into contact with it, and three red spots of iron thiocyanate appeared, was measured. The sizing of the paper made under the above conditions was measured immediately after the paper was made, 1 hour later, and 1 day later. The test results are shown in Table 4.
Claims (1)
含み、かつ含有量が最大である脂肪酸の炭素数
が16〜24であり、それを80重量%以上含有する
直鎖飽和脂肪酸混合物を原料として製造された
ケテン二量体、及び () 無水グルコース単位あたり0.02〜0.1個のカ
チオン性基と、0.05〜0.2個の炭素数2〜4の
2−ヒドロキシアルキル基を有し、かつ8重量
%の水溶液が30℃において3〜25センチポイズ
のブルツクフイールド粘度を有する加工澱粉 を含む水分散液から成る製紙用サイズ剤組成物。[Scope of Claims] 1 () Straight-chain saturated fatty acids containing one or more types of straight-chain saturated fatty acids, in which the maximum content of the fatty acid has 16 to 24 carbon atoms, and which contains 80% by weight or more of straight-chain saturated fatty acids. A ketene dimer produced from a mixture of chain saturated fatty acids, and () having 0.02 to 0.1 cationic groups and 0.05 to 0.2 2-hydroxyalkyl groups having 2 to 4 carbon atoms per anhydroglucose unit. A paper sizing agent composition comprising an aqueous dispersion containing 8% by weight of modified starch having a Bruckfield viscosity of 3 to 25 centipoise at 30°C.
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| JP13709582A JPS5926592A (en) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | Papermaking size agent composition |
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| JPS5926592A JPS5926592A (en) | 1984-02-10 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS58197397A (en) * | 1982-05-10 | 1983-11-17 | 日澱化學株式会社 | Production of papermaking size agent |
-
1982
- 1982-08-06 JP JP13709582A patent/JPS5926592A/en active Granted
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