造紙用粘結劑的製作方法
2023-10-04 03:27:39
專利名稱：造紙用粘結劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及造紙用粘結劑。本申請對在2003年11月28日申請的特願2003-398922號要求優先權，此處引用其內容。
背景技術：
在製造日本紙、薄紙、衛生紙、紙巾紙時，為了提高紙料在水中的分散性，自古以來，實行使用分散粘結劑的造紙法。這種分散粘結劑稱為造紙用粘結劑，例如周知的黃蜀葵根的提取粘液等天然物。但是，天然物黃蜀葵具有因腐敗造成變質或質量不穩定、使提取操作困難、價格不穩定等缺點，現在工業上幾乎已不使用。
另外，作為分散粘結劑也可以使用合成的高分子化合物，例如使用聚氧化乙烯、陰離子性的丙烯醯胺系聚合物。
在製造薄紙或紙巾紙時，大多在紙料中添加溼潤紙力增強劑等的陽離子性高分子化合物，另外，有時也添加柔軟劑、染料、顏料等的陽離子性藥劑。因此，將含有陰離子性丙烯醯胺系聚合物的造紙用粘結劑使用於含有陽離子性高分子化合物或陽離子性藥劑的紙料中時，因電荷的作用，紙料纖維凝集，所以存在造紙時分散困難的問題。另外，雖然在上述添加劑使用比較少的衛生紙的情況下，可以使用陰離子性的丙烯醯胺系聚合物，但是，在使用一種造紙用粘結劑而同時生產衛生紙和薄紙的情況下，或在混合含有溼潤紙力增強劑的白水的情況下，存在不能使用陰離子性丙烯醯胺系聚合物的問題。
所以，一般使用沒有電荷作用的非離子性造紙用粘結劑。作為具體的非離子性造紙用粘結劑，例如可以舉出聚氧化乙烯系造紙用粘結劑。現在，作為非離子性造紙用粘結劑，大部分場合使用聚氧化乙烯。
另外有如下提案將聚氧化乙烯和非離子型的高分子聚丙烯醯胺組合使用的方法，與單獨地使用聚丙烯醯胺的場合相比，得到紋理勻度顯著改善的紙(例如，參照特許文獻1)。
另外有如下提案由含有丙烯醯胺單體單元和N-乙烯基羧酸醯胺單體單元的共聚物構成的造紙用粘結劑(例如，參照特許文獻2)。
另外有如下提案含有丙烯醯胺系非離子性(共)聚合物和食鹽的食鹽水溶液的粘度，比在純水中含有與上述食鹽水溶液相同濃度的丙烯醯胺系非離子性(共)聚合物的純水溶液的粘度高，在使用這樣的丙烯醯胺系非離子性(共)聚合物時，使用抑制加水分解的丙烯醯胺系非離子性(共)聚合物而構成造紙用粘結劑(參照特許文獻3)。
特許文獻1特公昭52-15681號公報特許文獻2特開2000-290892號公報特許文獻3特開2003-253587號公報發明內容但是，作為造紙用粘結劑添加聚氧化乙烯，由於因溶解條件引起聚氧化乙烯發生粘度降低，因此具有穩定地造紙不容易、價格高等問題。另外，因聚氧化乙烯在造紙工序中會發泡，所以不得不多量添加抑制發泡的消泡劑。
在特許文獻1所述的發明中，雖然聚氧化乙烯的發泡降低，但是在製造薄紙和紙巾紙那樣的含有陽離子性高分子化合物和陽離子性藥劑的製造中，與單獨使用聚氧化乙烯相比，不能得到充分均勻的紋理勻度。另外，由於聚丙烯醯胺的分子量低，所以具有造紙用粘結劑的添加量多的缺點。
在特許文獻2所述的發明中，存在N-乙烯基羧酸醯胺價格高，或者得到穩定質量的N-乙烯基羧酸醯胺困難等問題。另外，與聚氧化乙烯相比較，有紙料纖維凝集強的傾向，造紙性能不充分。
特許文獻3所述的造紙用粘結劑的溶解速度慢、溶解需要長時間，因此，若在溶解不充分時使用，存在因未溶解物而發生造紙故障等的問題。
另外，與聚氧化乙烯系造紙用粘結劑相比，非離子性的聚丙烯醯胺系造紙用粘結劑的溶解速度慢。因此，將聚氧化乙烯系造紙用粘結劑和聚丙烯醯胺系造紙用粘結劑混合使用的時，比單獨使用聚氧化乙烯時，攪拌時間有必要延長。在強化含有聚氧化乙烯的水溶液的攪拌力，或者延長攪拌時間時，由於聚氧化乙烯部分由攪拌造成的剪切力會增加至必要以上，所以存在導致粘度降低的問題，有難以設定溶解條件這樣的缺點。
本發明鑑於上述情況，要做的是即使在例如薄紙、紙巾紙等的造紙中添加陽離子性高分子或者陽離子性藥劑，也可以賦予紙料纖維以分散性，因而可以提高造紙的穩定性和生產效率。本發明的目的在於提供價廉性能高而且操作容易的造紙用粘結劑。
本發明人為解決上述課題進行種種銳意研究的結果發現，通過使極其少量的陰離子性單體與丙烯醯胺共聚，可以得到溶解速度急劇提高的丙烯醯胺系共聚物，另外，使用該丙烯醯胺系共聚物，即使與陽離子性高分子或者陽離子性藥劑並用，也不發生或者幾乎不發生紙料纖維的凝集，可以製作造紙用粘結劑，其凝集程度與食鹽水溶液的粘度和純水溶液的粘度的數值有關，從而完成了本發明。
即，本發明的造紙用粘結劑，其特徵在於，含有至少具有陰離子性基的乙烯基系單體與丙烯醯胺共聚而成的丙烯醯胺系共聚物，上述丙烯醯胺系共聚物滿足下述粘度條件。
(粘度條件)含有丙烯醯胺系共聚物和4質量％食鹽的食鹽水溶液的粘度、比含有與上述食鹽水溶液相同濃度的丙烯醯胺系共聚物的純水溶液的粘度高。
這裡，具有陰離子性基的乙烯基系單體的量可以任意選擇，相對於100摩爾％的上述丙烯醯胺系共聚物，優選具有0.1～1.5摩爾％的上述乙烯基系單體。
上述乙烯基系單體可以任意選擇，優選是丙烯酸(鹽)和/或丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸(鹽)。
純水中含1質量％的上述丙烯醯胺系共聚物的1質量％純水溶液的粘度優選是2000mPa·s或其以上。
另外，本發明的造紙用粘結劑優選還含有聚氧化乙烯。而且，優選上述丙烯醯胺系共聚物是20～75質量％，聚氧化乙烯是25～80質量％。
本發明的造紙用粘結劑，即使在薄紙和紙巾紙等的造紙中添加陽離子性高分子或陽離子性藥劑，也可以賦予紙料纖維以與特開2003-253587號公報所述的非離子性造紙用粘結劑同等或其以上的分散性，和使造紙的穩定性及生產效率提高，而且溶解速度也急劇地提高。因溶解速度的提高，減少了使用時的由不溶解部分引起的問題，同時可以縮短溶解時間。
另外，本發明的造紙用粘結劑中含有聚氧化乙烯時，可以將惡化限定到最小限度，而且可以提高使紙料分散的性能。
具體實施例方式
以下，詳細地說明本發明。
本發明的造紙用粘結劑含有水溶性丙烯醯胺系共聚物。
作為丙烯醯胺系共聚物，使用含有該丙烯醯胺系共聚物和4質量％食鹽的食鹽水溶液的粘度，比在純水中含有與上述食鹽水溶液相同濃度的丙烯醯胺系共聚物的純水溶液的粘度高的丙烯醯胺共聚物。
另外，在本申請中使用的食鹽以氯化鈉表示。而且，在本申請中，將至少具有陰離子性基的乙烯基系單體與丙烯醯胺共聚的丙烯醯胺系共聚物僅簡述為丙烯醯胺系共聚物。
在本發明中，例如可以使用含有1質量％的丙烯醯胺系共聚物和4質量％食鹽的1質量％食鹽水溶液的粘度比純水中含1質量％的丙烯醯胺系共聚物的1質量％純水溶液的粘度高100mPa·s或其以上的丙烯醯胺系共聚物。另外，更優選使用高150mPa·s或其以上的丙烯醯胺系共聚物，更進一步優選使用高200mPa·s或其以上的丙烯醯胺系共聚物。
另外，本發明中的所謂「粘度」是指使用B型粘度計(轉子No.2、迴轉數6rpm)、在測定溫度25℃下、測定將丙烯醯胺系共聚物添加到4質量％食鹽水或純水中、攪拌3小時得到的溶液的值。
通過測定上述那樣的丙烯醯胺系共聚物的食鹽水溶液和純水溶液的粘度，根據以下理由，可以知道丙烯醯胺系共聚物的陰離子性基含有量的多少，可以得到丙烯醯胺系共聚物與陽離子成分凝集而引起紙料凝集的傾向的大體推測。
即，丙烯醯胺系共聚物具有羧基、磺酸基等陰離子性基時，使這樣的丙烯醯胺系共聚物溶解於純水中時，因陰離子性基的分子內的靜電相斥，丙烯醯胺系共聚物分子伸長，在水溶液中分子舒展變大，液體的粘度上升。另一方面，溶解於食鹽水這樣的電解質溶液中時，由於分子內的陰離子性基的分子內的靜電相斥被抑制，所以由分子的伸長造成的液體粘度的上升也就被抑制。另一方面，丙烯醯胺系共聚物不含離子性基時，在純水中根本不發生靜電相斥，也就不會引起溶解於純水中時的粘度的上升。因此，與將丙烯醯胺系共聚物溶解於含有4質量％的食鹽水那樣的電解質的水溶液中時相比較，純水溶液的粘度就低。
丙烯醯胺系共聚物中含有的陰離子性基越多，靜電相斥也就越大，在純水中的粘度上升也就越大。
一般地，用於造紙用粘結劑的丙烯醯胺系共聚物，從防止與陽離子性物質反應這點出發，優選不具有陰離子性基，但是，另一方面在純非離子性的場合，有溶解速度變慢的傾向。
本發明人研究滿足該相反規律的條件時發現，丙烯醯胺系共聚物的溶解性通過含有極其少量的離子性基急速地改善，另一方面，只要是某限定的量的陰離子性基，在實際的造紙系中就不會引起急速的凝集，並且其凝集的程度與上述食鹽水溶液的粘度和純水中的粘度的數值有關。即，對於丙烯醯胺系共聚物，比較上述食鹽水溶液的粘度和上述純水溶液的粘度時，上述食鹽水溶液的粘度高時，就不會引起紙料激劇凝集。
可以得到上述食鹽水溶液的粘度比上述純水溶液的粘度高的丙烯醯胺系共聚物，具體地說，可以得到相對於100摩爾％的丙烯醯胺系共聚物，具有0.1～1.5摩爾％的具有陰離子性基的乙烯基系單體的丙烯醯胺系共聚物。
具有陰離子性基的乙烯基系單體的量不足0.1摩爾％時，造紙用粘結劑的溶解速度的改善效果小，超過1.5摩爾％時，純水溶液的粘度變高，而且在實際的使用例中引起紙料的凝集。另外，上述乙烯基系單體的量更優選在1.0摩爾％或其以下，最優選在0.8摩爾％或其以下。另外，下限值更優選在0.4摩爾％或其以上。
另外，本申請的丙烯醯胺系共聚物也可以含有作為其它的不具有陰離子性基的非離子性乙烯基系單體等。
作為具有陰離子性基的乙烯基系單體，可以例舉出丙烯酸、丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸、甲基丙烯酸、馬來酸、富馬酸、依康酸、檸康酸及其它們的鹽等。可以使用它們中的1種或大於等於2種。其中丙烯酸(鹽)和/或丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸(鹽)，因在工業上廉價且高質量可以得到，所以優選，最優選丙烯酸(鹽)，只要是含有陰離子性基的單體，對此就不作限定。
另外，在本發明中，所謂丙烯酸(鹽)、丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸(鹽)分別表示丙烯酸和/或丙烯酸鹽、丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸和/或丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸鹽。
另外，優選將陰離子性基取為鹽的形態，即使部分不被中和也沒關係。具有這樣的陰離子性基的乙烯基系單體通過共聚被導入到丙烯醯胺系共聚物中。另外，用由丙烯醯胺殘基的加水分解的方法也可以將陰離子性基導入到丙烯醯胺系共聚物中，但是由於作為目標的導入量少、允許的範圍窄，所以從極力抑制加水分解方面出發，優選通過共聚導入陰離子性基。
丙烯醯胺系共聚物可以是丙烯醯胺僅和含有陰離子性基的乙烯基系單體共聚成的產物，也可以是還和其它的非離子性單體的共聚物。作為上述非離子性單體，可以舉出甲基丙烯醯胺、N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基甲醯胺、N-乙烯基-N-甲基乙醯胺、N-乙烯基-N-甲基甲醯胺、N-甲基(甲基)丙烯醯胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、甲基(甲基)丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、烯丙醇、N-乙烯基吡咯烷酮、異丙基丙烯醯胺、雙丙酮丙烯醯胺、丙烯腈等。也可以單獨使用或大於等於2種使用丙烯醯胺以外的非離子性單體。
丙烯醯胺，相對於構成共聚物的全部單體優選是50質量％或其以上，更優選是70質量％或其以上，特別優選是90質量％或其以上。一般丙烯醯胺的比例越高，得到的聚合物的分子量有增大的傾向，可以得到粘性高的丙烯醯胺系共聚物。
另外，由於丙烯醯胺系共聚物是作為造紙用粘結劑使用，所以在溶解性不惡化的範圍內，粘度越高越好，具體地說，上述1質量％純水溶液的粘度優選在2000mPa·s或其以上，更優選在2500mPa·s或其以上，進一步優選在3000mPa·s或其以上。另外，含有上述丙烯醯胺系共聚物和4質量％食鹽的食鹽水溶液的粘度也優選在2000mPa·s或其以上。
本發明的造紙用粘結劑，也可以還含有丙烯醯胺系共聚物以外的成分，例如可以單獨或組合大於等於2種而含有通常用於造紙用途的聚氧化乙烯、黃蜀葵提取粘液等。但是，為了顯現本發明的效果，優選丙烯醯胺系共聚物以外的成分是非離子性物質。
本發明的造紙用粘結劑還含有聚氧化乙烯，優選上述丙烯醯胺系共聚物是20～75質量％，聚氧化乙烯是25～80質量％。
由於用於本發明的上述丙烯醯胺系共聚物溶解速度快，所以在將該丙烯醯胺系共聚物和聚氧化乙烯混合而作為造紙用粘結劑使用時，丙烯醯胺系共聚物和聚氧化乙烯的溶解速度的差別小，不必過度延長用於溶解的時間。因此，可以將溶解時的聚氧化乙烯的劣化抑制到最小限度。而且，含有上述丙烯醯胺系共聚物和聚氧化乙烯時，與單獨使用丙烯醯胺系共聚物或單獨使用聚氧化乙烯相比較，可以得到使紙料分散的性能提高這樣的倍增效果。另外，也不產生聚氧化乙烯發泡的問題。
聚氧化乙烯的含有率在80質量％或其以下時，造紙用粘結劑的成本變低。另外，聚氧化乙烯的含有率在25質量％或其以上時，表示作為造紙用粘結劑的性能的造紙用粘結劑吸管粘度的值比聚氧化乙烯單獨的值大。即，用更少量的造紙用粘結劑就可以進行穩定的造紙。
聚氧化乙烯的含有率的下限更優選是33質量％，特別優選是40質量％。聚氧化乙烯的含有率的上限更優選是75質量％，特別優選是67質量％。
另外，聚氧化乙烯和丙烯醯胺系共聚物的含有率越接近1比1，與聚氧化乙烯單獨水溶液的吸管粘度、丙烯醯胺系共聚物單獨水溶液的吸管粘度、或者與在聚氧化乙烯和丙烯醯胺系共聚物的造紙用粘結劑中的含有率相應的相加平均值相比，提高造紙用粘結劑的吸管粘度的倍增效果越增大。
本發明所用的丙烯醯胺系共聚物的製造方法，只要能夠得到食鹽水溶液的粘度比純水溶液的粘度高的丙烯醯胺系共聚物就不作特別的限定，可以採用水溶液聚合、懸浮聚合等公知的聚合方法。丙烯醯胺系共聚物的一般的聚合方法是使用自由基聚合引發劑或光聚合引發劑的水溶液聚合，特別優選使用光聚合引發劑的水溶液聚合。
在水溶液聚合中，水溶液中的丙烯醯胺的濃度(以下簡稱為「單體濃度」)通常是10～75質量％，但單體濃度的下限優選在15質量％或其以上，更優選在20質量％或其以上。另一方面，單體濃度的上限優選在50質量％或其以下。
單體濃度一旦變高，就有生產率提高的傾向，單體濃度一旦變低，就有得到的聚合物的溶解性提高的傾向。
作為普通的聚合引發劑，可以使用光聚合引發劑、偶氮系引發劑、氧化還原系引發劑等。
作為光聚合引發劑，可以使用α-羥基酮類、醯基膦化氧化合物等。作為這些化合物的例子，可以舉出偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、2，2』-偶氮二(2-脒基丙烷)二氫氯化物、2，2』-偶氮二[2-甲基-N-(2-羥基乙基)-丙醯胺]、1-羥基環己基苯基甲酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、二(2，4，6-三甲基苯甲醯基)-苯基膦化氧、2，4，6-三甲基苯甲醯基二苯基膦化氧、苯偶姻、苯偶姻乙醚、二苯甲酮等。
偶氮系引發劑可以用作為光聚合引發劑或熱分解聚合引發劑，例如可以舉出偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、2，2』-偶氮二(2-脒基丙烷)二氫氯化物、2，2』-偶氮二[2-(2-苯並咪唑啉-2-基)丙烷]二氫氯化物、2，2』-偶氮二[2-甲基-N-(2-羥基乙基)-丙醯胺]等。
作為氧化還原系引發劑，可以舉出過硫酸鹽或叔丁基過氧化氫、枯烯過氧化氫、過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯等過氧化物，和亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、硫代硫酸鹽、甲醛合次硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、葡萄糖、胺類等還原劑的組合。
聚合引發劑可以是單獨或大於等於2種以上並用。聚合引發劑的添加量由得到的聚合物的分子量和聚合時間或殘存單體量的平衡來決定，例如，光聚合引發劑的場合，相對於全部單體通常是1～1000ppm左右。
通常，由於以粉末狀使用造紙用粘結劑，所以可以將得到的丙烯醯胺系共聚物乾燥而粉末化。乾燥的方法不作特別的規定，但是為了防止加水分解和丙烯醯胺系共聚物的溶解性的惡化，採用熱負荷小的乾燥方法是滿意的。
丙烯醯胺系共聚物連續乾燥而被粉碎成粉末。對其粒徑不作特別的規定。由於粒徑如果過大則溶解時花費時間，粒徑小則發生粉末飛起的問題等，所以可以根據需要任意地選擇。
另外，本發明的丙烯醯胺系共聚物，只要在使用中不出問題，也可以以任何狀態被使用，而且也可以以任何形狀或大小被使用。
得到的丙烯醯胺系共聚物優選溶解性良好。此處，評價溶解性是，在3kg水中添加0.1質量％的丙烯醯胺系共聚物，攪拌3小時後，用孔徑180μm的金屬網過濾，以金屬網上截留的含水凝膠體的質量來評價。其量越少越好，通常含水凝膠體質量在20g或其以下，優選在10g或其以下，更優選在6g或其以下。
本發明得到的丙烯醯胺系共聚物的粉末可以單獨或者再混合聚氧化乙烯作為造紙用粘結劑使用。
在本發明的造紙用粘結劑中，還含有上述那樣的聚氧化乙烯時，聚氧化乙烯和丙烯醯胺系共聚物的混合，可以以粉體彼此預先混合，也可以溶解時分別供給粉體而在溶解槽中混合。另外，也可以分別溶解聚氧化乙烯和丙烯醯胺系共聚物而混合彼此的水溶液。以水溶液狀態混合時，為了更均勻，必須攪拌混合。
另外，也可以僅由上述丙烯醯胺系共聚物構成本發明的造紙用粘結劑。也可以將該造紙用粘結劑與流通的造紙時其它市售的造紙用粘結劑例如聚氧化乙烯系造紙用粘結劑以粉體彼此混合或者在溶解槽中混合而用於造紙。如上，本發明的造紙用粘結劑即使與其它的造紙用粘結劑混合，也不會導致其它的造紙用粘結劑的劣化，可以發揮其良好的性能。
如上所述，由於本發明的造紙用粘結劑含有的丙烯醯胺系共聚物的上述食鹽水溶液的粘度比純水溶液的粘度高，所以丙烯醯胺系共聚物中的具有陰離子性基的單體單位少。
其結果是，可以防止與陽離子性藥劑並用時紙料纖維的凝集，造紙中分散良好，造紙的穩定性和生產率提高。另外，因少量存在的具有陰離子性基的單體單位的作用，有溶解速度快、使用容易、同時具有不溶物少的優點。另外，價廉、造紙性能優良。
另外，本發明的造紙用粘結劑，即使在還含有聚氧化乙烯時，也不產生以往那樣的聚氧化乙烯劣化的問題。由於可以還含有聚氧化乙烯，有進一步增粘效果，進而提高了紙料纖維分散的性能，所以提高了造紙的穩定性、製造效率，降低了造紙用粘結劑的使用量。
實施例以下通過實施例和比較例，進一步詳細地說明本發明，但是本發明對此不作任何限定。
(實施例1)[丙烯醯胺系共聚物的調製]按照如下方式調製由丙烯醯胺和丙烯酸鈉的共聚物構成的、含有0.4摩爾％的丙烯酸鹽的丙烯醯胺系共聚物。
將含有50質量％的丙烯醯胺水溶液329.05g、50質量％的丙烯酸水溶液1.35g、33質量％的氫氧化鈉水溶液1.14g、亞磷酸二鈉50ppm(以下，ppm表示相對於全部液體量的質量比例)的水溶液413g加入到1升的三角燒瓶中，調製單體水溶液。
在避光下，將2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮10ppm和2，2』-偶氮二(2-脒基丙烷)二氫氯化物150ppm加入到單體水溶液中，將三角燒瓶放入10℃的恆溫水槽中，保持原樣在氮氣條件下置換30分鐘水溶液中的溶解氧。
準備如下這樣的容器在厚度1mm的不鏽鋼板的周邊上，要使該不鏽鋼板的內底面成為200×200mm的正方形，而在斷面的一邊粘貼24mm的橡膠棒。在該容器的內側塗敷16μm的透光性薄膜(由厚度12μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯和厚度4μm的聚偏二氯乙烯構成的疊層膜)，向該薄膜上供給聚合性單體的上述水溶液。用與水溶液連接的與上述同種的透光性薄膜覆蓋水溶液的上面。由單體水溶液構成的層的厚度是10mm。另外，從供給單體水溶液之前起，噴吹10℃的水而冷卻不鏽鋼板的裡側，將不鏽鋼板的溫度調節到10℃。另外，直至聚合終了一直連續噴吹10℃的水。
在供給上述單體水溶液的容器的上方設置20W型螢光化學燈。使照射強度調整為5W/m2的螢光化學燈預先在水溶液表面上照射10分鐘。接著，使照射強度調整為10W/m2的螢光化學燈在水溶液表面上照射20分鐘。其後，使照射強度調整為60W/m2的螢光化學燈在水溶液表面上照射30分鐘，結束聚合，得到含有聚合物的含水凝膠狀片。水溶液或者含水凝膠狀片達到的聚合時的峰值溫度是55℃。
用鉗子細斷得到的含水凝膠狀片，用60℃的熱風乾燥機乾燥。然後，用威爾萊(ウイレ)式粉碎機粉碎乾燥物，得到粉末狀的丙烯醯胺系共聚物。
(1)純水溶液的粘度的測定測定得到的1質量％的丙烯醯胺系共聚物純水溶液的粘度。
將495g的純水裝入500ml的燒杯中，在攪拌的條件下，添加5g上述得到的丙烯醯胺系共聚物，連續攪拌3小時後，在25℃下由B型粘度計進行粘度測定。此時使用的轉子是No.2，迴轉數取為6rpm。
(2)食鹽水溶液的粘度的測定測定得到的1質量％的丙烯醯胺系共聚物食鹽水溶液的粘度。
將475g的純水裝入500ml的燒杯中，在攪拌的條件下，添加5g丙烯醯胺系共聚物，攪拌3小時。然後添加20g食鹽，攪拌30分鐘後，在25℃下由B型粘度計進行粘度測定。此時使用的轉子與上述相同。
(3)水不溶解部分的測定將2997g管道水加入到3000ml的燒杯中，在攪拌的條件下，添加3g丙烯醯胺系共聚物，溶解3小時後，用孔徑180μm的金屬網過濾，測定放置10分鐘後的質量。接著，扣除預先測定的金屬網的質量，得到水不溶解部分的質量。
(4)溶解時間的測定將2997g管道水加入到3000ml的燒杯中，在攪拌的條件下，添加3g丙烯醯胺系共聚物，溶解規定的時間後，用孔徑180μm的金屬網過濾，放置10分鐘後，測定金屬網上殘留的含水凝膠狀物的質量。扣除預先測定的金屬網質量後測定質量。在溶解時間為30分鐘、60分鐘、90分鐘、120分鐘、150分鐘、180分鐘下進行上述測定，將實質上不改變質量的時間取為溶解時間。
作為紙料，使用打漿度650ml CFS(加拿大標準濾水度)的NBKP(針葉樹紙漿)，調製成0.2質量％的紙漿。這時，相對於紙漿，添加0.2質量％的作為添加藥劑的陽離子性溼潤紙力增強劑的聚醯胺聚胺環氧氯丙烷(エピクロルヒドリン)，充分攪拌，得到紙料漿。
對於用上述方法得到的由丙烯醯胺系共聚物的粉末構成的造紙用粘結劑，評價性能。
對於上述紙料漿，添加以0.1質量％的濃度溶解的造紙用粘結劑水溶液作為造紙用粘結劑的純成分使其達到2ppm，對攪拌混合後的漿溶液，測定紙料的凝集性和濾水性。
(1)紙料凝集性用剪切式測定器攪拌添加有造紙用粘結劑的紙料漿溶液後，目視判定紙料狀態。評價標準如下所示。另外，下述標準越處於上部越好(例如如下的◎表示最優選)。
◎沒有凝集性，使用時完全沒有問題。
○稍微凝集，使用時沒有問題。
△少量凝集，造紙製品的紋理勻度可能亂。
×凝集，不能用於造紙。
(2)濾水性將敷有濾布的孔徑62mm的布氏吸濾漏鬥設置在500ml的量筒的上方，將添加混合造紙用粘結劑後的紙料漿倒入布氏吸濾漏鬥中，測定濾水量。
此處，濾水量越少，表示紙料的分散性越好，也就意味著為賦予紙料以一定的分散性而最終必要的粘結劑使用量少。
(3)紙的紋理勻度用不通過過濾器等直接添加了造紙用粘結劑的紙料漿溶液，目視判定由圓網楊基式造紙機(Yankee machine)造紙得到的質量為13.0g/m2的紙。評價標準如下所示。
◎均勻優良。
○良好。
△不均勻。
×不好，不能造紙或者是孔為空的紙。
(4)發泡性向以0.1質量％的濃度溶解造紙用粘結劑後的水溶液中吹入空氣，以目視評價有無發泡。評價標準如下所示。
○不發泡。
△略微發泡，為了造紙必須添加消泡劑。
×發泡多，為了造紙必須有多量的消泡劑。
表2匯總表示了造紙用粘結劑的評價結果。
(實施例2)除了取50質量％的丙烯醯胺水溶液328.38g、50質量％的丙烯酸水溶液2.02g、33質量％的氫氧化鈉水溶液1.70g調製單體水溶液以外，用與實施例1同樣的方法進行聚合，得到含有0.6摩爾％丙烯酸鹽的丙烯醯胺系共聚物。將丙烯醯胺系共聚物的水溶液物性的評價結果示於表1，將由得到的丙烯醯胺系共聚物構成的造紙用粘結劑的評價結果分別示於表2。
(實施例3)除了取50質量％的丙烯醯胺水溶液327.72g、50質量％的丙烯酸水溶液2.68g、33質量％的氫氧化鈉水溶液2.25g，調製單體水溶液以外，用與實施例1同樣的方法進行聚合，得到含有0.8摩爾％丙烯酸鹽的丙烯醯胺系共聚物。將丙烯醯胺系共聚物的水溶液物性的評價結果示於表1，將由得到的丙烯醯胺系共聚物構成的造紙用粘結劑的評價結果分別示於表2。
(實施例4)除了取50質量％的丙烯醯胺水溶液327.06g、50質量％的丙烯酸水溶液3.34g、33質量％的氫氧化鈉水溶液2.81g以外，用與實施例1同樣的方法進行聚合，得到含有1.0摩爾％丙烯酸鹽的丙烯醯胺系共聚物。將丙烯醯胺系共聚物的水溶液物性的評價結果示於表1，將由得到的丙烯醯胺系共聚物構成的造紙用粘結劑的評價結果分別示於表2。
(實施例5)除了取50質量％的丙烯醯胺水溶液325.38g、50質量％的丙烯酸水溶液5.02g、33質量％的氫氧化鈉水溶液4.32g以外，用與實施例1同樣的方法進行聚合，得到含有1.5摩爾％丙烯酸鹽的丙烯醯胺系共聚物。將丙烯醯胺系共聚物的水溶液物性的評價結果示於表1，將由得到的丙烯醯胺系共聚物構成的造紙用粘結劑的評價結果分別示於表2。
(比較例1)除了取50質量％的丙烯醯胺水溶液330.40g、50質量％的丙烯酸水溶液0g、33質量％的氫氧化鈉水溶液0g以外，用與實施例1同樣的方法進行聚合，得到含有0摩爾％丙烯酸鹽的丙烯醯胺系共聚物。將丙烯醯胺系共聚物表2
注催化劑A是中國石化齊魯催化劑廠工業生產的，商品牌號為DVR催化劑B是中國石化齊魯催化劑廠工業生產的，商品牌號為LMC-500
表2
如以上表1、表2所示，在實施例1～5中，含有具有陰離子性基的乙烯基系單體與丙烯醯胺共聚成的丙烯醯胺系共聚物，該丙烯醯胺系共聚物和4質量％的食鹽的食鹽水溶液的粘度，比在純水中含有與上述食鹽水溶液相同濃度的丙烯醯胺系共聚物的純水溶液的粘度高，可以得到紙料的凝集性、濾水性低，紙的紋理勻度優良，且溶解時間短、可操作性也優良的造紙用粘結劑。
另一方面，完全沒有陰離子性基的比較例1，其造紙性能優良，但是溶解速度慢，溶解花費時間而難以操作。另外，在比較例2、3中，含陰離子性基多的丙烯醯胺系共聚物的純水溶液的粘度比食鹽水溶液的粘度高，紙料的凝集性、濾水性高，紙的紋理勻度不良。
(實施例6～10和比較例4)將聚氧化乙烯和實施例2中使用的丙烯醯胺系共聚物以表3所示的配合比率混合而作為造紙用粘結劑，對這些造紙用粘結劑進行與實施例1同樣的評價。聚氧化乙烯使用市售的阿魯可庫斯SW(アルコツクスsw)(商品名、明成化學社制)。
表3
PEO聚氧化乙烯PAM實施例2中所述的丙烯醯胺系共聚物如表3所示，在實施例6～10中，含有聚氧化乙烯和實施例2中的丙烯醯胺系共聚物的的造紙用粘結劑是，紙料的凝集性、濾水性、紙的紋理勻度優良、發泡性降低的造紙用粘結劑。
另一方面，僅由聚氧化乙烯構成的比較例4，其發泡性差。
由以上可知，實施例1～10的造紙用粘結劑，與由比較例1～4得到的造紙用粘結劑相比較，在同量的條件下，可以賦予紙料以更高的分散性，可以實現良好的造紙，而且操作性優良。
產業上利用的可能性本發明的造紙用粘結劑，適宜用於使用聚氧化乙烯、聚丙烯醯胺、陰離子性丙烯醯胺系聚合物作為增粘劑用途的產業上，特別是，即使在以往使用一種造紙用粘結劑困難的衛生紙及薄紙等的生產品種之間，也能夠通用。即，製造薄紙、紙巾紙、衛生紙等時，可以使用於用來賦予紙料纖維以分散性。提供了造紙用粘結劑，其在製造例如薄紙、紙巾紙等時，即使添加陽離子性高分子或者陽離子性藥劑，也可以賦予紙料纖維以分散性，可以提高造紙的穩定性、製造效率的、價廉性能高且操作容易。
權利要求
1.一種造紙用粘結劑，其特徵在於，含有至少具有陰離子性基的乙烯基系單體與丙烯醯胺共聚而成的丙烯醯胺系共聚物，滿足以下粘度條件含有所述丙烯醯胺系共聚物和4質量％食鹽的食鹽水溶液的粘度，比含有與所述食鹽水溶液相同濃度的所述丙烯醯胺系共聚物的純水溶液的粘度高。
2.根據權利要求1所述的造紙用粘結劑，其特徵在於，相對於100摩爾％的所述丙烯醯胺系共聚物，具有0.1～1.5摩爾％的所述乙烯基系單體。
3.根據權利要求1所述的造紙用粘結劑，其特徵在於，所述乙烯基系單體是丙烯酸、丙烯酸鹽、丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸及丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸鹽的至少1種。
4.根據權利要求1所述的造紙用粘結劑，其特徵在於，純水中含1質量％的所述丙烯醯胺系共聚物的1質量％純水溶液的粘度是2000mPa·s或其以上。
5.根據權利要求1所述的造紙用粘結劑，其特徵在於，還含有聚氧化乙烯，所述丙烯醯胺系共聚物是20～75質量％，聚氧化乙烯是25～80質量％。
6.根據權利要求1所述的造紙用粘結劑，其特徵在於，含有1質量％丙烯醯胺系共聚物和4質量％食鹽的1質量％食鹽水溶液的粘度，比純水中含1質量％的丙烯醯胺系共聚物的1質量％純水溶液的粘度高100mPa·s或其以上。
7.根據權利要求1所述的造紙用粘結劑，其特徵在於，相對於構成所述丙烯醯胺系共聚物的全部單體的50質量％或其以上是丙烯醯胺。
8.根據權利要求1所述的造紙用粘結劑，其特徵在於，所述陰離子性基是羧基。
全文摘要
本發明是含有至少具有陰離子性基的乙烯基系單體與丙烯醯胺共聚成的丙烯醯胺系共聚物的造紙用粘結劑。作為所述丙烯醯胺系共聚物，含有該丙烯醯胺系共聚物和4質量％食鹽的食鹽水溶液的粘度，比含有與所述食鹽水溶液相同濃度的丙烯醯胺系共聚物的純水溶液的粘度高。
文檔編號C08F220/56GK1621614SQ20041009172
公開日2005年6月1日 申請日期2004年11月25日 優先權日2003年11月28日
發明者中裡孝則, 和田洋二, 森康治 申請人:大野綠水株式會社