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JPH039236B2 - - Google Patents
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JPH039236B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH039236B2
JPH039236B2 JP58187559A JP18755983A JPH039236B2 JP H039236 B2 JPH039236 B2 JP H039236B2 JP 58187559 A JP58187559 A JP 58187559A JP 18755983 A JP18755983 A JP 18755983A JP H039236 B2 JPH039236 B2 JP H039236B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
emulsion
oil
anhydride
substituted succinic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58187559A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS6081397A (en
Inventor
Kimio Kawatani
Takashi Fujikawa
Eiji Watanabe
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Arakawa Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Arakawa Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Priority to DE19843490455 priority patent/DE3490455T1/en
Priority to PCT/JP1984/000468 priority patent/WO1985001533A1/en
Publication of JPS6081397A publication Critical patent/JPS6081397A/en
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    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
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    • D21H17/05Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
    • D21H17/14Carboxylic acids; Derivatives thereof
    • D21H17/15Polycarboxylic acids, e.g. maleic acid
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    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は置換コハク酸無水物型サイズ剤を使用
する中性抄紙方法に関する。さらに詳しくは、置
換コハク酸無水物、界面活性剤および水からなる
油中水型エマルジヨンを経由したのち、水稀釈
し、相反転させて微分散型の水中油型エマルジヨ
ンをうる連続分散化工程を有する中性抄紙方法に
関する。 製紙用サイズ剤としては従来より天然ロジンま
たは変性ロジンから製造されるサイズ剤、とくに
ロジンのマレイン酸付加物をケン化してえられる
いわゆる強化ロジンサイズ剤が汎用されている。
これらサイズ剤は硫酸バンドにより定着させる酸
性サイズ化法に採用されている。しかし、必須成
分である硫酸バンドの使用により抄紙系のPHが低
下し、そのため製紙用機器の腐蝕がおこつたり、
えられた成紙の強度および耐久性が低下するとい
う欠点がある。また炭酸カルシウムのごとき安価
なアルカリ性充填剤の使用が困難なため、大幅な
成紙コストの低廉化は望めていない。 前記酸性サイズ化法の欠点を解決するため、硫
酸バンドを使用しない中性抄紙法が研究され、中
性域での抄紙条件で成紙に優れたサイズ効果を付
与するいわゆる中性サイズ剤が提案されている。
たとえば、特公昭39−2305号公報に記載の環式ジ
カルボン酸無水物を含有するサイズ剤、特公昭53
−28526号公報に記載の内部オレフインの無水マ
レイン酸付加物からなるサイズ剤、特公昭53−
36044号公報に記載の置換ジカルボン酸無水物と
ポリオキシアルキレン系化合物および水からなる
サイズ剤などがあげられる。 ところで製紙業界において、抄紙工程は生産効
率の面から、連続工程であることが必要とされて
いる。前記中性サイズ剤はいずれもエマルジヨン
の形態で使用されるが、該サイズ剤の有効成分で
ある置換コハク酸無水物の無水環の加水分解安定
性が充分でないため、容易に加水分解され、本来
のサイズ効果を発現しえないという欠点を有して
いる。そのため抄紙直前に該サイズ剤を分散させ
るか、抄紙工程中に分散化工程を設ける必要があ
る。いずれの方法を採用するにしても、抄紙工程
の生産効率を低下させることなく、パルプスラリ
ーに対してサイズ剤エマルジヨンを定量添加しな
ければならない。そのため斯界において、前記中
性抄紙方法における連続分散化工程の開発が望ま
れている現状にある。さらには省資源的見地、経
済性の観点からサイズ剤の添加量を減少させ、な
お所定のサイズ効果を期待する傾向にある。置換
コハク酸無水物のエマルジヨンサイズ剤を用いる
ばあいには、該エマルジヨンの粒子径とサイズ効
果との間に、相関関係(粒径が小さいほどサイズ
効果が良好となる)があるとの経験から、粒子径
の小さいエマルジヨンを収得することにより前記
目的を達成しうることが予想される。 しかしながら、特公昭39−2305号および特公昭
53−28526号公報に記載されたサイズ剤はいずれ
も特公昭53−36044号公報の記載からも明らかな
ように、前記ジカルボン酸無水物を水に分散させ
るためには多くの制約を有する。すなわち、カチ
オン化デンプン、ゼラチン、ポリビニルアルコー
ルのごとき懸濁化剤である保護コロイドを必須成
分としなければならず、しかも高速度振とう機、
機械的ホモジナイザー、超音波ホモジナイザーな
どの特定の強撹拌装置を使用することにより、は
じめて水に分散せしめることができるのである。
これらの強撹拌装置を用いるばあいには、通常
10000〜20000rpm程度の高速撹拌に伴なう高剪断
力により、前記ジカルボン酸無水物を水中に微分
散させることができ、サイズ効果の発現の点でほ
ぼ満足しうる。しかしながら、該装置を用いれば
ある程度(5分間以上)の滞留時間を要するた
め、いわゆるバツチ方式を採用しなければならな
いという制約を受け、連続抄紙工程を必要とする
実機への適用が困難となり、しかもバツチ方式で
あるが由に単位時間当りの分散処理効率も劣ると
いう欠点を有するものである。 一方、特公昭53−36044号公報においては前記
置換ジカルボン酸無水物に界面活性剤としてポリ
オキシアルキレン系化合物を使用することによ
り、前記の強撹拌装置による懸濁化工程を省略で
きる旨が記載されている。すなわち、同公報中の
界面活性剤、たとえばポリオキシアルキレンアル
キルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルア
リールエーテルを使用して前記ジカルボン酸無水
物の懸濁化を行なうばあいには、高速撹拌するこ
となく混合パルプアスピレーターあるいはオリフ
イス(以下、オリフイスなどという)に通過させ
るだけでよいとされている。かかるオリフイスな
どを用いるばあいには、前記強撹拌装置の使用の
ばあいとは異なり連続運転に適しているが、細孔
径が小さいばあい(たとえば100μm程度)にはサ
イズ剤あるいは不慮に混入した夾雑物などにより
細孔のつまりが生じやすく、そのため連続運転を
中止しなければならないという事態が発生しやす
い。逆に、細孔径が比較的大きいばあい(たとえ
ば1000μm程度)には、つまりの問題は解消でき
るが、置換ジカルボン酸無水物の微分散体をえが
たい傾向にあり、いずれも実際の抄紙工程へ適用
したばあいには未だ満足のゆくものではない。該
オリフイスなどの具体例としては、ベンチユリー
管式の分散装置があげられるが、前記サイズ剤の
フイード量、フイード圧の調節が困難であり、連
続工程化にはなお不満足であり、またサイズ剤の
微分散化も充分とはいい難い。とくに1回の通過
(ワンパス)のばあいに充分とはいい難い。 叙上のごとく、置換コハク酸無水物型サイズ剤
に関する従来公知の懸濁化(分散化)方法は、優
れたサイズ効果を発現するにたりる微分散体をう
ることおよび連続抄紙工程へ適用しうる連続分散
化工程を提供することの2つの要求性能を同時に
満足しうるものではなく、多くの改善の余地があ
る。 本発明者らは、かかる従来技術の欠点に鑑み各
種の撹拌装置、分散化方法につき検討を行ない、
置換コハク酸無水物の微分散型サイズ剤を収得し
うる連続分散化工程を開発すべく鋭意研究を重ね
た結果、置換コハク酸無水物、界面活性剤および
水からなる3成分を一括して仕込み、より油中水
型エマルジヨンを形成させ、ついで水稀釈し、相
反転させ、水中油型エマルジヨンを収得する工程
を設けることにより、初めて前記欠点を解消しう
るという事実を意外にも見出し、本発明を完成す
るに至つた。 すなわち本発明は置換コハク酸無水物型サイズ
剤を使用する中性抄紙方法において、置換コハク
酸無水物、エチレンオキシドの付加モル数2〜50
モルのポリオキシエチレン型界面活性剤および水
を一括して仕込み、固形分濃度が60〜95重量%と
なるように油中水型エマルジヨンを形成させたの
ち、該油中水型エマルジヨンを水で稀釈し相反転
せしめることにより水中油型の微分散エマルジヨ
ンをうる連続分散化工程を設けることを特徴とす
る中性抄紙方法に関する。 本発明におけるサイズ剤に含有される置換コハ
ク酸無水物は、とくに制限されるものではなく、
従来公知のいずれをも使用でき、特公昭39−2305
号公報および特公昭53−28526号公報などに記載
のものを例示できる。より具体的には (式中、R1は炭素数9〜23、好ましくは13〜
19のアルキル基またはアルケニル基を示す)で表
わされる直鎖または分岐鎖状の置換コハク酸無水
物および(または)一般式(): (式中、R2は炭素数1〜27の直鎖または分岐
鎖状のアルキル基、R3は炭素数2〜28の直鎖ま
たは分岐鎖状のアルキル基もしくはアルケニル基
を示し、かつR2とR3の炭素数の合計が9〜29、
好ましくは13〜23である)で表わされる分岐鎖状
置換コハク酸無水物などがあげられる。前記一般
式()で表わされる置換コハク酸無水物は末端
に二重結合を有するα−オレフインまたはそれら
のオリゴマーと無水マレイン酸の付加反応により
えられる。 該置換コハク酸無水物の具体例としては、イソ
オクタデセニルコハク酸無水物、n−ヘキサデセ
ニルコハク酸無水物、ドデセニルコハク酸無水
物、トリイソブテニルコハク酸無水物などやこれ
らの不飽和置換コハク酸無水物を水素添加反応さ
せてえられた対応する飽和置換コハク酸無水物な
どがあげられる。 一般式()で表わされる分岐鎖状置換コハク
酸無水物は内部オレフインと無水マレイン酸との
付加反応によりえられる。 該置換コハク酸無水物の具体例としてはデセン
−5、ドデセン−6、テトラデセン−7、ヘキサ
デセン−7、オクタデセン−9、エイコセン−11
などの内部オレフインの無水マレイン酸への付加
物などやこれらの不飽和置換コハク酸無水物を水
素添加反応させてえられた対応する飽和置換コハ
ク酸無水物などがあげられる。 前記α−オレフインまたは内部オレフインと無
水マレイン酸との反応は触媒の存在下または不存
在下に、好ましくは不活性雰囲気下で、常圧また
は加圧下で行なわれる。反応温度は180〜250℃、
好ましくは190〜220℃とし、反応時間は1〜50時
間、好ましくは10〜36時間とするのがよい。 オレフイン類と無水マレイン酸とのモル比はと
くに限定されないが、通常オレフイン類1モルに
対して無水マレイン酸0.4〜2モル、好ましくは
0.8〜1.3モルとするのが適当である。反応終了
後、未反応のオレフイン類と無水マレイン酸を蒸
留して除去することにより置換コハク酸無水物を
うることができる。 本発明において、エチレンオキシドの付加モル
数2〜50モルのポリオキシエチレン型界面活性剤
は置換コハク酸無水物の微分散体をうるための必
要不可欠の構成成分である。本発明に使用しうる
界面活性剤には、とくに制限はなく、従来公知の
いずれをも単独または併用して使用しうる。たと
えばアニオン系界面活性剤としては、ドデシルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナト
リウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサ
ルフエートのアンモニウム塩などがあげられ、前
2者は以下のノニオン系界面活性剤と併用して、
また後者は単独でそれぞれ使用してもよい。また
ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチ
レンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアル
キルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂
肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフエ
ニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミ
ン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、多価ア
ルコールと脂肪酸とのエステル、高級アルコール
など、さらにはポリオキシエチレンアルキルエー
テルのアセチル化物、ポリオキシエチレンアルキ
ルフエニルエーテルのアセチル化物、ポリオキシ
エチレンソルビタン脂肪酸エステルのアセチル化
物などがあげられる。 本発明は置換コハク酸無水物の微分散体を好適
に収得でき、しかも実機への適用可能な連続分散
工程を提供することが可能であり、さらには従来
技術のごとく特定の撹拌装置などを使用しなけれ
ばならないというような制限を受けず、通常の撹
拌装置をそのまま使用して本発明の目的を達成し
うる。 本発明において、まず第1に置換コハク酸無水
物、界面活性剤および水の3成分が混合され、油
中水型エマルジヨンが形成される。ここで油中水
型エマルジヨンとは連続相が油(置換コハク酸無
水物および界面活性剤)であり、分散相が水であ
るばあいをいう。油中水型エマルジヨンの形成過
程において、置換コハク酸と界面活性剤との混合
割合は、えられる微分散体の発泡性、粒子径など
を考慮して適宜決定されるが、通常重量比で
100:5〜100:20とするのがよい。界面活性剤の
使用量が該範囲に満たないばあいには、えられる
分散体の粒径が大となるため所望のサイズ効果を
うることができず、該範囲をこえるばあいには、
えられる微分散体の泡立ちが大となるため好まし
くない。 一方、上記2成分と水との混合割合は油中水型
エマルジヨンの形成に重大な影響をおよぼすため
慎重に決定されるべきであり、固形分濃度〔油中
水型エマルジヨン中における置換コハク酸無水物
と界面活性剤の固形分の濃度(重量%、以下単に
%という)〕が60〜95%となるよう混合すればよ
い。該濃度が60%未満になると直接水中油型エマ
ルジヨンがえられ、粒子径が通常5〜6μmの粗大
粒子となる。他方該濃度が95%をこえるばあいに
も本発明による微粒子径のエマルジヨンがえられ
がたく、通常粒子径が5〜6μmの粗大粒子とな
る。またこの際使用する撹拌装置には何らの制限
はなく、低剪断力の撹拌機やパイプラインミキサ
ーなどの一般的な撹拌装置を用いることができ
る。 ついで、このようにしてえられた油中水型エマ
ルジヨンに所定量の稀釈水を加え、反転過程を経
て所定濃度の水中油型微分散エマルジヨンとなす
ことができ、該過程においても一般的な撹拌装置
をそのまま用いうる。すなわち、油中水型エマル
ジヨンを形成する段階およびこれを反転させて水
中油型エマルジヨン形成させる段階のいずれにお
いても、たとえばパイプラインミキサーを用いて
前記各成分に比例注入方式で注入すれば抄紙工程
に適合しうる連続分散化工程を提供することがで
きる。 えられたエマルジヨンは放置安定性、水稀釈安
定性に優れるとともに、平均粒子径が通常1μm以
下の微分散体となるため、優れたサイズ効果を発
現しうる。 叙上のごとくしてえられたサイズ剤の微分散体
は、通常固形分換算で0.05〜5%となるようパル
プに対して添加される。また該サイズ剤のパルプ
への定着性をより改善させるため種々のカチオン
性化合物、たとえばポリエチレンイミン樹脂、カ
チオン性ポリアクリルアミド樹脂、カチオン性ポ
リアミドポリアミン樹脂、カチオン性デンプン誘
導体などを使用することができる。 叙上のごとく、本発明によれば油中水型エマル
ジヨンを形成させたのち、稀釈水を加えて反転過
程を経て水中油型エマルジヨンをうることにより
連続分散化工程を提供でき、しかもサイズ性能に
優れた中性紙を抄造できることとなる。 つぎに参考例、実施例および比較例をあげて本
発明の方法をより詳細に説明するが、本発明はこ
れらのみに限定されるものではない。 参考例 1 炭素数14の分岐鎖状α−オレフインオリゴマー
に無水マレイン酸を付加反応させることによりア
ルケニルコハク酸無水物をえた。 参考例 2 炭素数20の分岐鎖状α−オレフインオリゴマー
に無水マレイン酸を付加反応させることによりア
ルケニルコハク酸無水物をえた。 参考例 3 テトラデセン−7に無水マレイン酸を付加反応
させることによりアルケニルコハク酸無水物をえ
た。 参考例 4 エイコセン−11に無水マレイン酸を付加反応さ
せることによりアルケニルコハク酸無水物をえ
た。 参考例 5 オクタデセン−9に無水マレイン酸を付加反応
させることによりアルケニルコハク酸無水物をえ
た。 実施例 1 参考例1でえたアルケニルコハク酸無水物50部
(重量部、以下同様)に対しポリオキシエチレン
ノニルフエニルエーテル(エチレンオキシドの付
加モル数は18)5部および脱イオン水25部をそれ
ぞれ比例注入し、これらをパイプラインミキサー
に1回通過させ、固形分濃度68.8%の油中水型エ
マルジヨンを形成させ、これに脱イオン水5420部
を加えて稀釈撹拌し、相反転させ固形分濃度1%
の水中油型エマルジヨンを連続的にえた。該エマ
ルジヨンの平均粒子径および標準偏差につき、コ
ールターカウンター(MODEL TA−型、コ
ールター・エレクトロニクス(COULTER
ELECTRONICS)社製)により測定を行ない、
それぞれ0.835μmおよび0.713μmの値をえた。ま
た該エマルジヨンのサイズ効果は下記のサイズ性
能試験方法に従い測定した。その結果を第1表に
示す。 (サイズ性能試験) パルプ(L−BKP)をカナデイアン・スタン
ダード・フリーネス450mlに叩解して1%の水性
スラリーとした。該スラリーに定着剤としてポリ
アミドポリアミン樹脂(荒川化学工業(株)製、アラ
フイツクス100)をパルプに対して0.3%(固形分
換算)加え、さらに本実施例でえられたサイズ剤
をパルプに対して0.1または0.2%(固形分換算)
加えて均一に分散させた。 えられたスラリーをタツピ・スタンダード・シ
ートマシンを用いて坪量60±1g/m2となるよう
に抄紙した。ついでえられた湿紙を圧縮脱水し、
100℃で1分間乾燥させたのち相対湿度65%の条
件で24時間調湿し、ついでステキヒト法によつて
それぞれのサイズ度(秒)を測定した。 実施例 2〜5 参考例2〜5でえた各種のアルケニルコハク酸
無水物を用いたほかは実施例例1と同様にして各
種の水中油型エマルジヨンをえた。これらの平均
粒子径、標準偏差およびサイズ効果を実施例1と
同様にして測定した。その結果を第1表に示す。 実施例 6〜10 実施例1において使用したアルケニルコハク酸
無水物または界面活性剤の種類を第2表に示すご
とく変更したほかは実施例1と同様にして各種の
水中油型エマルジヨンをえた。これらの平均粒子
径、標準偏差およびサイズ効果を実施例1と同様
にして測定した。その結果を第2表に示す。 実施例 11〜12 実施例1において油中水型エマルジヨンの固形
分濃度が80%および90%(それぞれ実施例11,12
に相当)となるよう水分量を調節したほかは実施
例1と同様にして、それぞれ水中油型エマルジヨ
ンをえた。これらの平均粒子径、標準偏差および
サイズ効果を実施例1と同様にして測定した。そ
の結果を第2表に示す。 比較例 1〜3 実施例1〜3においてアルケニルコハク酸無水
物、界面活性剤および水から油中水型エマルジヨ
ンを経由させることなく、直接固形分濃度1%と
なるようパイプラインミキサーを1回通過させて
各種の水中油型エマルジヨンをえた。これらの平
均粒子径、標準偏差およびサイズ効果を実施例1
と同様にして測定した。この結果を第2表に示
す。 比較例 4 アクリルアミド系ポリマー3部を含有した水性
媒体100部に、参考例1でえられたアルケニルコ
ハク酸無水物5部と実施例1で用いたのと同じポ
リオキシエチレンノニルフエニルエーテル0.5部
の混合物を添加、混合したのち、これを実施例1
と同様にしてパイプラインミキサーに1回通過さ
せて水中油型エマルジヨンを形成させた。えられ
た水中油型エマルジヨンのエマルジヨン特性およ
びサイズ効果を実施例1と同様にして調べた。そ
の結果を第3表に示す。 比較例 5 アクリルアミド系ポリマー3部および実施例1
で用いたのと同じポリオキシエチレンノニルフエ
ニルエーテル0.5部を含有した水性媒体100部に、
参考例1でえられたアルケニルコハク酸無水物5
部を添加、混合したのち、これを実施例1と同様
にしてパイプラインミキサーに1回通過させて水
中油型エマルジヨンを形成させた。えられた水中
油型エマルジヨンのエマルジヨン特性およびサイ
ズ効果を実施例1と同様にして調べた。その結果
を第3表に示す。 比較例 6 参考例1でえられたアルケニルコハク酸無水物
5部と実施例1で用いたのと同じポリオキシエチ
レンノニルフエニルエーテル0.5部の混合物を水
90部中に分散させた後、えられた分散液にアクリ
ルアミド系ポリマー3部を含有した水性媒体13を
添加、混合したのち、これを実施例1と同様にし
てパイプラインミキサーに1回通過させて水中油
型エマルジヨンを形成させた。えられた水中油型
エマルジヨンのエマルジヨン特性をおよびサイズ
効果を実施例11と同様にして調べた。その結果を
第3表に示す。 比較例 7 参考例1でえたアルケニルコハク酸無水物50部
に対してポリオキシエチレンノニルフエニルエー
テル(エチレンオキシドの付加モル数は18)5部
を配合した混合物に、脱イオン水5445部を徐々に
滴下し、撹拌して固形分濃度1%の水中油型エマ
ルジヨンをえた。えられた水中油型エマルジヨン
のエマルジヨン特性およびサイズ効果を実施例1
と同様にして調べた。その結果を第3表に示す。
The present invention relates to a neutral papermaking process using a substituted succinic anhydride type sizing agent. More specifically, after passing through a water-in-oil emulsion consisting of substituted succinic anhydride, a surfactant, and water, it is diluted with water and phase inverted to obtain a finely dispersed oil-in-water emulsion. The present invention relates to a neutral paper making method. Sizing agents for paper manufacturing have conventionally been widely used, such as sizing agents produced from natural rosin or modified rosin, particularly so-called reinforced rosin sizing agents obtained by saponifying maleic acid adducts of rosin.
These sizing agents are employed in acid sizing methods in which the sizing is fixed by sulfuric acid. However, the use of sulfuric acid, an essential ingredient, lowers the pH of the papermaking system, which can lead to corrosion of papermaking equipment.
The disadvantage is that the strength and durability of the resulting paper is reduced. Furthermore, because it is difficult to use an inexpensive alkaline filler such as calcium carbonate, it is difficult to expect a significant reduction in paper production costs. In order to solve the drawbacks of the acidic sizing method, research has been conducted on neutral papermaking methods that do not use sulfate, and so-called neutral sizing agents have been proposed that provide excellent sizing effects to paper under papermaking conditions in the neutral range. has been done.
For example, the sizing agent containing cyclic dicarboxylic acid anhydride described in Japanese Patent Publication No. 39-2305;
-Sizing agent consisting of maleic anhydride adduct of internal olefin described in Japanese Patent Publication No. 28526, 1973-
Examples include a sizing agent comprising a substituted dicarboxylic acid anhydride, a polyoxyalkylene compound, and water, which is described in Japanese Patent No. 36044. By the way, in the paper manufacturing industry, the paper making process is required to be a continuous process from the viewpoint of production efficiency. All of the above neutral sizing agents are used in the form of emulsion, but because the anhydride ring of the substituted succinic anhydride, which is the active ingredient of the sizing agent, does not have sufficient hydrolytic stability, it is easily hydrolyzed and the original size is The disadvantage is that the size effect cannot be expressed. Therefore, it is necessary to disperse the sizing agent immediately before papermaking, or to provide a dispersion step during the papermaking process. Whichever method is adopted, the sizing emulsion must be added in a fixed amount to the pulp slurry without reducing the production efficiency of the papermaking process. Therefore, there is a current demand in the industry for the development of a continuous dispersion process in the above-mentioned neutral paper making method. Furthermore, there is a tendency to reduce the amount of sizing agent added from the viewpoint of resource saving and economic efficiency, and still expect a certain sizing effect. When using a substituted succinic anhydride emulsion sizing agent, there is a correlation between the particle size of the emulsion and the size effect (the smaller the particle size, the better the size effect). Therefore, it is expected that the above object can be achieved by obtaining an emulsion with a small particle size. However, Special Publication No. 39-2305 and Special Publication No.
All of the sizing agents described in Japanese Patent Publication No. 53-28526 have many restrictions in order to disperse the dicarboxylic acid anhydride in water, as is clear from the description in Japanese Patent Publication No. 53-36044. In other words, protective colloids, which are suspending agents such as cationized starch, gelatin, and polyvinyl alcohol, must be included as essential ingredients, and in addition, high-speed shakers,
Dispersion in water can only be achieved by using a specific strong stirring device such as a mechanical homogenizer or an ultrasonic homogenizer.
When using these strong stirring devices, usually
The dicarboxylic acid anhydride can be finely dispersed in water by the high shear force associated with high-speed stirring of about 10,000 to 20,000 rpm, and the size effect can be almost satisfied. However, since using this device requires a certain amount of residence time (more than 5 minutes), it is restricted to the so-called batch method, making it difficult to apply to actual machines that require a continuous papermaking process. Since it is a batch method, it has the disadvantage that the distributed processing efficiency per unit time is also poor. On the other hand, Japanese Patent Publication No. 53-36044 describes that by using a polyoxyalkylene compound as a surfactant in the substituted dicarboxylic anhydride, the suspension step using the strong stirring device can be omitted. ing. That is, when the dicarboxylic acid anhydride is suspended using the surfactant described in the same publication, such as polyoxyalkylene alkyl ether or polyoxyalkylene alkylaryl ether, the mixed pulp can be prepared without high-speed stirring. It is said that it is sufficient to simply pass it through an aspirator or orifice (hereinafter referred to as an orifice). When using such an orifice, it is suitable for continuous operation, unlike when using the above-mentioned strong stirring device, but if the pore size is small (for example, about 100 μm), sizing agents or accidentally mixed in The pores are likely to become clogged due to contaminants, resulting in a situation where continuous operation must be stopped. On the other hand, if the pore size is relatively large (for example, about 1000 μm), the clogging problem can be solved, but it tends to be difficult to form a fine dispersion of the substituted dicarboxylic anhydride, which is difficult to achieve in the actual paper-making process. It is still not satisfactory when applied to A specific example of the orifice is a ventilate type dispersion device, but it is difficult to adjust the feed amount and feed pressure of the sizing agent, and it is still unsatisfactory for continuous processing. Fine dispersion is also not sufficient. Especially in the case of one pass (one pass), it is difficult to say that it is sufficient. As mentioned above, conventionally known suspension (dispersion) methods for substituted succinic anhydride-type sizing agents are effective in obtaining fine dispersions that exhibit excellent sizing effects and in application to continuous papermaking processes. However, it is not possible to simultaneously satisfy the two required performances of providing a continuous dispersion process that is efficient, and there is much room for improvement. In view of the shortcomings of the prior art, the present inventors investigated various stirring devices and dispersion methods, and
As a result of intensive research to develop a continuous dispersion process that can obtain a finely dispersed sizing agent of substituted succinic anhydride, the three components consisting of substituted succinic anhydride, surfactant, and water were prepared all at once. It was surprisingly discovered that the above drawbacks can be overcome for the first time by forming a water-in-oil emulsion, followed by dilution with water, phase inversion, and obtaining an oil-in-water emulsion, and the present invention has been made based on the present invention. I was able to complete it. That is, the present invention provides a neutral papermaking method using a substituted succinic anhydride type sizing agent, in which the number of added moles of substituted succinic anhydride and ethylene oxide is 2 to 50.
Moles of polyoxyethylene type surfactant and water are charged all at once to form a water-in-oil emulsion with a solid content concentration of 60 to 95% by weight, and then the water-in-oil emulsion is mixed with water. The present invention relates to a neutral papermaking method characterized by providing a continuous dispersion step in which an oil-in-water type finely dispersed emulsion is obtained by dilution and phase inversion. The substituted succinic anhydride contained in the sizing agent in the present invention is not particularly limited,
Any conventionally known method can be used;
Examples include those described in Japanese Patent Publication No. 53-28526 and the like. More specifically (In the formula, R 1 has 9 to 23 carbon atoms, preferably 13 to 23 carbon atoms.
19 alkyl or alkenyl group) and (or) a linear or branched substituted succinic anhydride represented by the general formula (): (In the formula, R 2 represents a straight chain or branched alkyl group having 1 to 27 carbon atoms, R 3 represents a straight chain or branched alkyl group or alkenyl group having 2 to 28 carbon atoms, and R 2 and the total number of carbon atoms in R 3 is 9 to 29,
Examples include branched substituted succinic anhydrides represented by (preferably 13 to 23). The substituted succinic anhydride represented by the above general formula () can be obtained by the addition reaction of α-olefin having a double bond at the terminal or an oligomer thereof and maleic anhydride. Specific examples of the substituted succinic anhydride include isooctadecenylsuccinic anhydride, n-hexadecenylsuccinic anhydride, dodecenylsuccinic anhydride, triisobutenylsuccinic anhydride, and these impurities. Examples include corresponding saturated substituted succinic anhydrides obtained by hydrogenating saturated substituted succinic anhydrides. The branched substituted succinic anhydride represented by the general formula () can be obtained by an addition reaction between an internal olefin and maleic anhydride. Specific examples of the substituted succinic anhydride include decene-5, dodecene-6, tetradecene-7, hexadecene-7, octadecene-9, and eicosene-11.
and the like, and the corresponding saturated substituted succinic anhydrides obtained by hydrogenating these unsaturated substituted succinic anhydrides. The reaction of the α-olefin or internal olefin with maleic anhydride is carried out in the presence or absence of a catalyst, preferably under an inert atmosphere, under normal pressure or increased pressure. Reaction temperature is 180~250℃,
The temperature is preferably 190 to 220°C, and the reaction time is 1 to 50 hours, preferably 10 to 36 hours. The molar ratio of olefins to maleic anhydride is not particularly limited, but is usually 0.4 to 2 moles of maleic anhydride per mole of olefins, preferably 0.4 to 2 moles of maleic anhydride.
A suitable amount is 0.8 to 1.3 mol. After the reaction is completed, substituted succinic anhydride can be obtained by removing unreacted olefins and maleic anhydride by distillation. In the present invention, a polyoxyethylene type surfactant having an added mole of ethylene oxide of 2 to 50 moles is an essential component for obtaining a fine dispersion of substituted succinic anhydride. There are no particular limitations on the surfactant that can be used in the present invention, and any conventionally known surfactants can be used alone or in combination. For example, examples of anionic surfactants include sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium lauryl sulfate, ammonium salts of polyoxyethylene alkyl ether sulfate, and the former two are used in combination with the following nonionic surfactants:
Moreover, the latter may be used alone. Examples of nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl amine, polyoxyethylene alkyl amide, and polyoxyethylene alkyl ester. Examples include esters of alcohol and fatty acids, higher alcohols, and acetylated products of polyoxyethylene alkyl ether, acetylated products of polyoxyethylene alkyl phenyl ether, and acetylated products of polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester. The present invention can suitably obtain a fine dispersion of substituted succinic anhydride, and can also provide a continuous dispersion process that can be applied to actual equipment.Furthermore, it is possible to use a specific stirring device as in the prior art. The purpose of the present invention can be achieved by using a conventional stirring device as it is without being subject to any restrictions. In the present invention, first, the three components of substituted succinic anhydride, surfactant, and water are mixed to form a water-in-oil emulsion. Here, water-in-oil emulsion refers to a case where the continuous phase is oil (substituted succinic anhydride and surfactant) and the dispersed phase is water. In the process of forming a water-in-oil emulsion, the mixing ratio of substituted succinic acid and surfactant is determined appropriately taking into account the foamability and particle size of the resulting fine dispersion, but it is usually determined by the weight ratio.
It is best to set the ratio to 100:5 to 100:20. If the amount of the surfactant used is less than this range, the particle size of the resulting dispersion becomes large, making it impossible to obtain the desired size effect, and if it exceeds this range,
This is not preferable because the resulting fine dispersion becomes foamy. On the other hand, the mixing ratio of the above two components and water should be carefully determined as it has a significant influence on the formation of water-in-oil emulsion, and the solid content concentration [substituted succinic anhydride in water-in-oil emulsion] should be carefully determined. They may be mixed so that the solid content concentration (weight %, hereinafter simply referred to as %) of the surfactant and the surfactant is 60 to 95%. When the concentration is less than 60%, an oil-in-water emulsion is directly obtained, with coarse particles having a particle diameter of usually 5 to 6 μm. On the other hand, if the concentration exceeds 95%, it is difficult to obtain an emulsion of fine particle size according to the present invention, and coarse particles usually have a particle size of 5 to 6 μm. Further, there are no restrictions on the stirring device used at this time, and general stirring devices such as a low-shearing force stirrer or a pipeline mixer can be used. Next, a predetermined amount of dilution water is added to the water-in-oil emulsion thus obtained, and an oil-in-water microdisperse emulsion of a predetermined concentration can be obtained through an inversion process. The device can be used as is. That is, in both the step of forming a water-in-oil emulsion and the step of inverting it to form an oil-in-water emulsion, for example, if each component is injected in a proportional injection method using a pipeline mixer, the papermaking process can be carried out. A compatible continuous dispersion process can be provided. The obtained emulsion has excellent storage stability and water dilution stability, and is a fine dispersion with an average particle diameter of usually 1 μm or less, so it can exhibit excellent size effects. The fine dispersion of the sizing agent obtained as described above is usually added to the pulp in an amount of 0.05 to 5% in terms of solid content. Furthermore, various cationic compounds such as polyethyleneimine resins, cationic polyacrylamide resins, cationic polyamide polyamine resins, cationic starch derivatives, etc. can be used to further improve the fixability of the sizing agent to the pulp. As described above, according to the present invention, a continuous dispersion process can be provided by forming a water-in-oil emulsion, adding diluting water and performing an inversion process to obtain an oil-in-water emulsion. This makes it possible to produce excellent neutral paper. Next, the method of the present invention will be explained in more detail with reference to Reference Examples, Examples, and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these. Reference Example 1 An alkenylsuccinic anhydride was obtained by subjecting a branched α-olefin oligomer having 14 carbon atoms to an addition reaction with maleic anhydride. Reference Example 2 An alkenylsuccinic anhydride was obtained by subjecting a branched α-olefin oligomer having 20 carbon atoms to an addition reaction with maleic anhydride. Reference Example 3 Alkenylsuccinic anhydride was obtained by addition reaction of maleic anhydride to tetradecene-7. Reference Example 4 Alkenylsuccinic anhydride was obtained by addition reaction of maleic anhydride to eicosene-11. Reference Example 5 Alkenylsuccinic anhydride was obtained by subjecting octadecene-9 to an addition reaction with maleic anhydride. Example 1 5 parts of polyoxyethylene nonyl phenyl ether (the number of moles of ethylene oxide added is 18) and 25 parts of deionized water were each added to 50 parts (by weight, the same applies hereinafter) of the alkenylsuccinic anhydride obtained in Reference Example 1. Proportionally injected, these were passed through a pipeline mixer once to form a water-in-oil emulsion with a solids concentration of 68.8%, and 5420 parts of deionized water was added to this, diluted and stirred, and phase inverted to increase the solids concentration. 1%
An oil-in-water emulsion of 100% was obtained continuously. The average particle diameter and standard deviation of the emulsion were measured using a Coulter counter (MODEL TA-type, Coulter Electronics).
ELECTRONICS)).
The values were 0.835μm and 0.713μm, respectively. The size effect of the emulsion was also measured according to the size performance test method described below. The results are shown in Table 1. (Size Performance Test) Pulp (L-BKP) was beaten to 450 ml of Canadian Standard Freeness to form a 1% aqueous slurry. A polyamide polyamine resin (Arafix 100, manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the slurry as a fixing agent at 0.3% (solid content equivalent) based on the pulp, and the sizing agent obtained in this example was added to the pulp. 0.1 or 0.2% (solid content equivalent)
In addition, it was evenly dispersed. The resulting slurry was made into paper using a Tatsupi Standard Sheet Machine to have a basis weight of 60±1 g/m 2 . The resulting wet paper is then compressed and dehydrated.
After drying at 100°C for 1 minute, the humidity was controlled at a relative humidity of 65% for 24 hours, and then the degree of size (seconds) of each was measured by the Stekicht method. Examples 2-5 Various oil-in-water emulsions were obtained in the same manner as in Example 1, except that the various alkenylsuccinic anhydrides obtained in Reference Examples 2-5 were used. These average particle diameters, standard deviations, and size effects were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. Examples 6 to 10 Various oil-in-water emulsions were prepared in the same manner as in Example 1, except that the type of alkenylsuccinic anhydride or surfactant used in Example 1 was changed as shown in Table 2. These average particle diameters, standard deviations, and size effects were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. Examples 11-12 In Example 1, the solid content concentration of the water-in-oil emulsion was 80% and 90% (Examples 11 and 12, respectively).
Oil-in-water emulsions were obtained in the same manner as in Example 1, except that the water content was adjusted so that the amount of water was 10%. These average particle diameters, standard deviations, and size effects were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. Comparative Examples 1 to 3 In Examples 1 to 3, alkenylsuccinic anhydride, surfactant, and water were directly passed through a pipeline mixer once to a solid content concentration of 1% without passing through a water-in-oil emulsion. Various oil-in-water emulsions were obtained. These average particle diameters, standard deviations, and size effects are shown in Example 1.
It was measured in the same manner. The results are shown in Table 2. Comparative Example 4 5 parts of the alkenylsuccinic anhydride obtained in Reference Example 1 and 0.5 part of the same polyoxyethylene nonyl phenyl ether used in Example 1 were added to 100 parts of an aqueous medium containing 3 parts of acrylamide polymer. After adding and mixing the mixture, this was prepared in Example 1.
An oil-in-water emulsion was formed with one pass through a pipeline mixer in the same manner as above. The emulsion properties and size effects of the obtained oil-in-water emulsion were investigated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3. Comparative Example 5 3 parts of acrylamide polymer and Example 1
To 100 parts of an aqueous medium containing 0.5 parts of the same polyoxyethylene nonyl phenyl ether used in
Alkenylsuccinic anhydride 5 obtained in Reference Example 1
After addition and mixing, it was passed once through a pipeline mixer as in Example 1 to form an oil-in-water emulsion. The emulsion properties and size effects of the obtained oil-in-water emulsion were investigated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3. Comparative Example 6 A mixture of 5 parts of the alkenylsuccinic anhydride obtained in Reference Example 1 and 0.5 part of the same polyoxyethylene nonyl phenyl ether used in Example 1 was added to water.
After dispersing in 90 parts of the dispersion, an aqueous medium 13 containing 3 parts of acrylamide polymer was added to the resulting dispersion and mixed, and the mixture was passed once through a pipeline mixer in the same manner as in Example 1. An oil-in-water emulsion was formed. The emulsion properties and size effects of the obtained oil-in-water emulsion were investigated in the same manner as in Example 11. The results are shown in Table 3. Comparative Example 7 5445 parts of deionized water was gradually added to a mixture of 50 parts of the alkenylsuccinic anhydride obtained in Reference Example 1 and 5 parts of polyoxyethylene nonyl phenyl ether (the number of moles of ethylene oxide added was 18). It was added dropwise and stirred to obtain an oil-in-water emulsion with a solid content concentration of 1%. Example 1 shows the emulsion properties and size effects of the obtained oil-in-water emulsion.
I investigated in the same way. The results are shown in Table 3.

【表】【table】

【表】【table】

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Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 置換コハク酸無水物型サイズ剤を使用する中
性抄紙方法において、置換コハク酸無水物、エチ
レンオキシドの付加モル数2〜50モルのポリオキ
シエチレン型界面活性剤および水を一括して仕込
み、固形分濃度が60〜95重量%となるように油中
水型エマルジヨンを形成させたのち、該油中水型
エマルジヨンを水で稀釈し、相反転せしめること
により水中油型の微分散エマルジヨンをうる連続
分散化工程を設けることを特徴とする中性抄紙方
法。 2 水中油型微分散エマルジヨンの平均粒子径が
1μm以下である特許請求の範囲第1項記載の方
法。
[Scope of Claims] 1. In a neutral papermaking method using a substituted succinic anhydride type sizing agent, substituted succinic anhydride, a polyoxyethylene type surfactant with an added mole of 2 to 50 moles of ethylene oxide, and water are added. After charging all at once to form a water-in-oil emulsion with a solid content concentration of 60 to 95% by weight, the water-in-oil emulsion is diluted with water and phase inverted to form an oil-in-water emulsion. A neutral papermaking method characterized by providing a continuous dispersion step to obtain a finely dispersed emulsion. 2 The average particle size of the oil-in-water finely dispersed emulsion is
The method according to claim 1, wherein the particle size is 1 μm or less.
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