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技術 紙類への柔軟性を付与し、紙粉発生を抑制するための薬剤および方法

出願人 ミヨシ油脂株式会社
発明者 鈴木功新関恒一
出願日 2016年7月22日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-144807
公開日 2018年1月25日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2018-012904
状態 特許登録済
技術分野 紙(4)
主要キーワード コミック本 テトラ型 アルキル硫酸アニオン 湿潤強度向上剤 色板紙 製本用紙 脂肪酸原料 紙器用板紙
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題

紙類に柔軟性を付与でき、かつ、紙粉発生を抑制できる薬剤の提供。

解決手段

パルプ水性スラリーに添加して、紙類への柔軟性の付与と製紙工程の紙粉発生の抑制とを行う薬剤で、式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩、式(II)で表されるイミダゾリニウム型ベタインの1種以上を含有する薬剤。(R1はH、C1〜32のアルキル又はアルケニル;R2はエチレンアミド又はエチレンエーテル;R3はH、C1〜32のアルキル又はC1〜4のヒドロキシアルキル;X−はハロゲンアニオンアルキル硫酸アニオン等)

概要

背景

紙類日常生活において、コミック本ペーパーバックなどの製本用紙トイレットペーパーティッシュペーパーなどの衛生紙段ボール色板紙などの包装紙など、様々な用途に用いられている。

近年、紙の高機能化が求められており、特に衛生紙、例えばトイレットペーパー、ティッシュペーパー、紙オムツペーパータオルなどは、その用途上適度な軟らかさが要求される。紙の柔軟性は繊維の種類、紙の密度、紙の水分などの多くの因子が複雑に関与して発現するものと考えられており、従来、紙に柔軟性を付与する剤としてグリセリン脂肪酸エステル類パラフィン乳化物、第4級アンモニウム塩などが用いられてきた。具体的には、例えば、イミダゾリン環を有する第4級アンモニウム塩を用いる紙用柔軟剤が開示されている(特許文献1〜3)。

一方、環境保護・省資源意識の高まりと紙の製造コスト削減の点から、古紙パルプ填料の高配合化あるいは軽量・嵩高化が進行している。

しかしながら、古紙パルプに含まれる繊維は、繰り返し使用、再生処理によってパルプ繊維切れて短く、パルプ繊維のへたばりが生じ柔軟な性状に変化している。このような繊維長が短くかつ高い柔軟性を有する古紙パルプを配合した紙類は、セルロース間の絡まりが弱く、紙力強度の低下や紙粉の発生が多く、以前から問題となっている。

紙粉は、製紙、用途加工、印刷工程などにおいて、例えば、紙または板紙の表面が、摩擦その他の原因で起毛する毛羽立ちなどや、紙をカッターあるいはギロチンなどで断裁するときの切り口不良により発生し、繊維・填料・塗膜などが紙と遊離した状態あるいは紙に弱く結合した状態で存在し、前者をダスト、後者をリントと呼ぶことがある。

紙粉は、紙の切り口に付着したり紙面上に載った状態になっているため、非常に取れやすく、製紙や用途加工時には操業トラブルの原因となり、印刷工程ではピンホールの原因となる。また、段ボールで工業製品食料品梱包する際に紙粉が混入すると製品汚損に繋がり、トイレットペーパー、ティッシュペーパーの使用時に紙粉が発生すると使用感が悪くなる。

このような紙粉発生を低減する手法として、アニオン性化合物であるホスフェートエステルを含む組成物を使用する方法(特許文献4)、硫酸バンドあるいは高分子カチオン性化合物澱粉糊液無機粒子から成る混合スラリー紙料へ添加する方法(特許文献5)、疎水性モノマーおよびカチオン性モノマーを含む共重合体と填料との混合物を使用する方法(特許文献6)、ポリアミドエピクロロヒドリンなどの湿潤強度向上剤カルボキシメチルセルロースなどの乾燥強度向上剤を使用する方法(特許文献7)、アミド化合物、第4級アンモニウム塩を含有する紙用添加剤を使用する方法(特許文献8)が提案されている。

また、特許文献9には、カチオン性界面活性剤およびオルガノポリシロキサンを必須成分とする表面処理剤を、紙表面に塗布する外添法により帯電防止性を付与することが提案されており、静電気による紙への紙粉の付着を防止できることが示唆されている。

概要

紙類に柔軟性を付与でき、かつ、紙粉発生を抑制できる薬剤の提供。パルプ水性スラリーに添加して、紙類への柔軟性の付与と製紙工程の紙粉発生の抑制とを行う薬剤で、式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩、式(II)で表されるイミダゾリニウム型ベタインの1種以上を含有する薬剤。(R1はH、C1〜32のアルキル又はアルケニル;R2はエチレンアミド又はエチレンエーテル;R3はH、C1〜32のアルキル又はC1〜4のヒドロキシアルキル;X−はハロゲンアニオンアルキル硫酸アニオン等)なし

目的

また、特許文献4〜7の方法により得られた紙類は、紙粉発生が十分に抑制されているとは言い難く、依然として改善が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

パルプ水性スラリーに添加することで、紙類への柔軟性の付与と製紙工程における紙粉発生の抑制とが可能な薬剤であって、下記一般式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩、下記一般式(II)で表されるイミダゾリニウム型ベタインのうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする薬剤。(上記一般式(I)中、R1は、水素炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基のいずれかを表し、R2は、CH2CH2NHCOR4(R4は、水素、炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基のいずれかを表す。)、CH2CH2OR5(R5は、水素、炭素数1〜33のアシル基のいずれかを表す。)のいずれかを表し、R3は、水素、炭素数1〜32のアルキル基、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基のいずれかを表し、X−は、ハロゲンアニオンアルキル硫酸アニオンスルホン酸アニオンリン酸アニオンアルキルカーボネートアニオンのいずれかを表す。)(上記一般式(II)中、R6は、水素、炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基のいずれかを表し、R7は、炭素数1〜4のアルキレン基を表し、R8は、CH2CH2NHCOR9(R9は、水素、炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基のいずれかを表す。)、CH2CH2OR10(R10は、水素、炭素数1〜33のアシル基、アルキル基の炭素数が1〜4であるアルキルカルボン酸塩のいずれかを表す。)のいずれかを表す。)

請求項2

さらに非イオン性界面活性剤を含み、前記一般式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩、および前記一般式(II)で表されるイミダゾリニウム型ベタインの合計と、非イオン性界面活性剤との質量比は、25:75〜99:1であることを特徴とする請求項1の薬剤。

請求項3

一般式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩は、R1が炭素数11〜21のアルキル基またはアルケニル基、R2がCH2CH2NHCOR4(R4が炭素数11〜21のアルキル基またはアルケニル基)、R3が炭素数1〜21のアルキル基であることを特徴とする請求項1または2の薬剤。

請求項4

紙類に柔軟性を付与し、かつ、製紙工程における紙粉発生を抑制する方法であって、パルプの水性スラリーに、請求項1から3のいずれかの薬剤を添加する工程を含むことを特徴とする方法。

請求項5

薬剤の添加量は、パルプに対して0.01〜2質量%であることを特徴とする請求項4の方法。

技術分野

0001

本発明は、紙類への柔軟性を付与し、紙粉発生を抑制するための薬剤および方法に関する。

背景技術

0002

紙類は日常生活において、コミック本ペーパーバックなどの製本用紙トイレットペーパーティッシュペーパーなどの衛生紙段ボール色板紙などの包装紙など、様々な用途に用いられている。

0003

近年、紙の高機能化が求められており、特に衛生紙、例えばトイレットペーパー、ティッシュペーパー、紙オムツペーパータオルなどは、その用途上適度な軟らかさが要求される。紙の柔軟性は繊維の種類、紙の密度、紙の水分などの多くの因子が複雑に関与して発現するものと考えられており、従来、紙に柔軟性を付与する剤としてグリセリン脂肪酸エステル類パラフィン乳化物、第4級アンモニウム塩などが用いられてきた。具体的には、例えば、イミダゾリン環を有する第4級アンモニウム塩を用いる紙用柔軟剤が開示されている(特許文献1〜3)。

0004

一方、環境保護・省資源意識の高まりと紙の製造コスト削減の点から、古紙パルプ填料の高配合化あるいは軽量・嵩高化が進行している。

0005

しかしながら、古紙パルプに含まれる繊維は、繰り返し使用、再生処理によってパルプ繊維切れて短く、パルプ繊維のへたばりが生じ柔軟な性状に変化している。このような繊維長が短くかつ高い柔軟性を有する古紙パルプを配合した紙類は、セルロース間の絡まりが弱く、紙力強度の低下や紙粉の発生が多く、以前から問題となっている。

0006

紙粉は、製紙、用途加工、印刷工程などにおいて、例えば、紙または板紙の表面が、摩擦その他の原因で起毛する毛羽立ちなどや、紙をカッターあるいはギロチンなどで断裁するときの切り口不良により発生し、繊維・填料・塗膜などが紙と遊離した状態あるいは紙に弱く結合した状態で存在し、前者をダスト、後者をリントと呼ぶことがある。

0007

紙粉は、紙の切り口に付着したり紙面上に載った状態になっているため、非常に取れやすく、製紙や用途加工時には操業トラブルの原因となり、印刷工程ではピンホールの原因となる。また、段ボールで工業製品食料品梱包する際に紙粉が混入すると製品汚損に繋がり、トイレットペーパー、ティッシュペーパーの使用時に紙粉が発生すると使用感が悪くなる。

0008

このような紙粉発生を低減する手法として、アニオン性化合物であるホスフェートエステルを含む組成物を使用する方法(特許文献4)、硫酸バンドあるいは高分子カチオン性化合物澱粉糊液無機粒子から成る混合スラリー紙料へ添加する方法(特許文献5)、疎水性モノマーおよびカチオン性モノマーを含む共重合体と填料との混合物を使用する方法(特許文献6)、ポリアミドエピクロロヒドリンなどの湿潤強度向上剤カルボキシメチルセルロースなどの乾燥強度向上剤を使用する方法(特許文献7)、アミド化合物、第4級アンモニウム塩を含有する紙用添加剤を使用する方法(特許文献8)が提案されている。

0009

また、特許文献9には、カチオン性界面活性剤およびオルガノポリシロキサンを必須成分とする表面処理剤を、紙表面に塗布する外添法により帯電防止性を付与することが提案されており、静電気による紙への紙粉の付着を防止できることが示唆されている。

先行技術

0010

特開昭48-22701号公報
特開2004−044058号公報
特開2008−223161号公報
特表2007−508465号公報
特開2007−092203号公報
特開2010−031391号公報
特表2003−502519号公報
特開2004−308095号公報
特開平11−12985号公報

発明が解決しようとする課題

0011

しかしながら、特許文献1〜3においては、紙類に柔軟性を付与することに着目されており、紙類からの紙粉発生を抑制するための検討はなされていない。また、特許文献4〜7の方法により得られた紙類は、紙粉発生が十分に抑制されているとは言い難く、依然として改善が望まれている。

0012

さらに、特許文献8の紙用添加剤では、イミダゾリン環を有する3級アミン型のポリアミンアミド化合物またはその酸中和塩と、ジ長鎖アシルアキレモノヒドロキシアルキレン型などの特定のテトラ型第4級アンモニウム塩とを併用することにより、はじめて紙粉発生抑制効果が発現する。このため、ポリアミンアミド化合物またはその酸中和塩、テトラ型第4級アンモニウム塩のそれぞれ単独では紙粉発生抑制の効果はなく、紙粉発生の抑制効果が十分ではない。

0013

また、特許文献9の方法は、外添法によって紙への紙粉付着防止によるものであり、紙からの紙粉発生が抑制されるものではない。

0014

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、紙類に柔軟性を付与することができ、かつ、紙粉発生を抑制することができる薬剤および方法を提供することを課題としている。

課題を解決するための手段

0015

本発明の薬剤は、パルプ水性スラリーに添加することで、紙類への柔軟性の付与と製紙工程における紙粉発生の抑制とが可能な薬剤であって、下記一般式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩、下記一般式(II)で表されるイミダゾリニウム型ベタインのうちの1種または2種以上を含有することを特徴としている。

0016

0017

(上記一般式(I)中、
R1は、水素炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基のいずれかを表し、
R2は、CH2CH2NHCOR4(R4は、水素、炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基のいずれかを表す。)、CH2CH2OR5(R5は、水素、炭素数1〜33のアシル基のいずれかを表す。)のいずれかを表し、
R3は、水素、炭素数1〜32のアルキル基、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基のいずれかを表し、
X−は、ハロゲンアニオンアルキル硫酸アニオンスルホン酸アニオンリン酸アニオンアルキルカーボネートアニオンのいずれかを表す。)

0018

0019

(上記一般式(II)中、
R6は、水素、炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基のいずれかを表し、
R7は、炭素数1〜4のアルキレン基を表し、
R8は、CH2CH2NHCOR9(R9は、水素、炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基のいずれかを表す。)、CH2CH2OR10(R10は、水素、炭素数1〜33のアシル基、アルキル基の炭素数が1〜4であるアルキルカルボン酸塩のいずれかを表す。)のいずれかを表す。)
この薬剤は、さらに非イオン性界面活性剤を含み、前記一般式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩、および前記一般式(II)で表されるイミダゾリニウム型ベタインの合計と、非イオン性界面活性剤との質量比は、25:75〜99:1であることが好ましい。

0020

この薬剤では、一般式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩は、R1が炭素数11〜21のアルキル基またはアルケニル基、R2がCH2CH2NHCOR4(R4が炭素数11〜21のアルキル基またはアルケニル基)、R3が炭素数1〜21のアルキル基であることが好ましい。

0021

本発明の方法は、紙類に柔軟性を付与し、かつ、製紙工程における紙粉発生を抑制する方法であって、パルプの水性スラリーに、上記一般式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩、上記一般式(II)で表されるイミダゾリニウム型ベタインのうちの1種または2種以上を含有する薬剤を添加する工程を含む。

0022

本発明の方法では、前記薬剤の添加量は、パルプに対して0.01〜2質量%であることが好ましい。

発明の効果

0023

本発明の薬剤を抄紙工程において添加し抄造することで、柔軟性に優れ、紙粉の発生が抑制された紙類を得ることができる。このため、製紙、用途加工、印刷工程や使用時において紙粉発生に起因するトラブルを低減することができる。

0024

本発明の薬剤は、パルプの水性スラリーに添加することで、紙類に柔軟性を付与することができるとともに、製紙工程における紙粉発生を抑制することができる。

0025

具体的には、本発明の薬剤は、イミダゾリン型第4級アンモニウム塩、イミダゾリニウム型ベタインのうちの1種または2種以上を含有している。

0026

本発明の薬剤に含有されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩は、上記一般式(I)で表される。

0027

上記一般式(I)中、R1は、水素、炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基のいずれかである。

0028

上記一般式(I)中、R2は、CH2CH2NHCOR4(R4は、水素、炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基のいずれかを表す。)、CH2CH2OR5(R5は、水素、炭素数1〜33のアシル基のいずれかを表す。)のうちのいずれかである。

0029

上記一般式(I)中、R3は、水素、炭素数1〜32のアルキル基、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基のうちのいずれかである。

0030

上記一般式(I)中、X−は、ハロゲンアニオン、アルキル硫酸アニオン、スルホン酸アニオン、リン酸アニオン、アルキルカーボネートアニオンのうちのいずれかである。

0031

このようなイミダゾリン型第4級アンモニウム塩は、中でも、上記一般式(I)中のR1が炭素数11〜21のアルキル基またはアルケニル基であり、R2がCH2CH2NHCOR4(R4が炭素数11〜21のアルキル基またはアルケニル基)であり、R3が炭素数1〜21のアルキル基であることが好ましい。この場合、柔軟性に優れ、紙粉の発生が抑制された紙類を確実に得ることができる。

0032

また、一般式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩の合成方法は従来知られており、例えば、R2がCH2CH2NHCOR4である化合物は、ジエチレントリアミン脂肪酸とを反応させてジアミド化した後に、分子内環化反応(縮合反応)させてイミダゾリン化合物を合成し、このイミダゾリン化合物と4級化剤とを反応させることで得ることができる。ジエチレントリアミンとギ酸が反応するとR1が水素である化合物を得ることができ、炭素数2以上の脂肪酸が反応するとR1がアルキル基またはアルケニル基である化合物を得ることができる。また、R2がCH2CH2OR5である化合物は、N−(2−アミノエチル)−2−アミノエタノールと脂肪酸とを反応させてアミド化した後に、分子内環化反応(縮合反応)させてイミダゾリン化合物を合成し、このイミダゾリン化合物と4級化剤とを反応させることで得ることができる。N−(2−アミノエチル)−2−アミノエタノールと等モルの脂肪酸が反応するとR5が水素である化合物を得ることができ、2倍モルの脂肪酸が反応するとR5がアシル基である化合物を得ることができる。

0033

ここで、脂肪酸としては、炭素数1〜33の飽和脂肪酸不飽和脂肪酸を使用することができる。

0034

具体的には、飽和脂肪酸としては、酢酸プロピオン酸ブタン酸酪酸)、ペンタン酸ヘキサン酸カプロン酸)、ヘプタン酸オクタン酸カプリル酸)、ノナン酸デカン酸カプリン酸)、ウンデカン酸ドデカン酸ラウリン酸)、トリデカン酸、テトラデカン酸(ミリスチン酸)、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸パルチミン酸)、ヘプタデカン酸マルガリン酸)、オクタデカン酸ステアリン酸)、ノナデカン酸、イコサン酸(アラキジン酸)、ヘンイコサン酸、ドコサン酸ベヘン酸)、トリコサン酸、テトラコサン酸リグノセリン酸)、ペンタコサン酸、ヘキサコサン酸(セロチン酸)、ヘプタコサン酸、オクタコサン酸(モンタン酸)、ノナサン酸、トリアコンタン酸(メリシン酸)、ヘントリアコンタン酸、ドトリアコンタン酸、トリトリアコンタン酸、不飽和脂肪酸としては、ブテン酸ペンテン酸ヘキセン酸ヘプテン酸オクテン酸ノネン酸、デセン酸ウンデセン酸ドデセン酸、トリデセン酸、テトラデセン酸(ミリストレイン酸)、ペンタデセン酸、ヘキサデセン酸パルミトレイン酸)、ヘプタデセン酸、オクタデセン酸オレイン酸)、ノナデデセン酸、イコセン酸、ヘンイコセン酸、ドコセン酸エルカ酸)、トリコセン酸、テトラコセン酸(ネルボン酸)、ペンタコセン酸、ヘキサコセン酸、ヘプタコセン酸、オクタコセン酸、ノナコセン酸、トリアコンテン酸、ヘントリアコンテン酸、ドトリアコンテン酸、トリトリアコンテン酸、オクタデカジエン酸リノール酸)、エイコサジエン酸ドコサジエン酸、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の混合物としては、牛脂脂肪酸、パーム油脂肪酸、ヤシ油脂肪酸などを例示することができる。中でも、炭素数11〜21の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸が、紙に柔軟性を与え紙粉の発生を抑える点から好ましい。

0035

一般式(I)中のR3が炭素数1〜32のアルキル基である場合は、例えば、4級化剤として、ハロゲン化アルキルジアルキル硫酸ジアルキルカーボネートアルキルスルホン酸リン酸アルキルエステルなどを使用することができる。

0036

ハロゲン化アルキルは、具体的には、クロロメタンブロモメタンヨードメタンクロロエタンブロモエタンヨードエタン、1−クロロプロパン、1−ブロモプロパン、1−ヨードプロパン、1−クロロブタン、1−ブロモブタン、1−ヨードブタン、1−クロペンタン、1−ブロモペンタン、1−ヨードペンタン、1−クロロヘキサン、1−ブロモヘキサン、1−ヨードヘキサン、1−クロロヘプタン、1−ブロモヘプタン、1−ヨードヘプタン、1−クロロオクタン1−ブロモオクタン、1−ヨードオクタン、1−クロロノナン、1−ブロモノナン、1−ヨードノナン、1−クロロデカン、1−ブロモデカン、1−ヨードデカン、1−クロロウンデカン、1−ブロモウンデカン、1−ヨードウンデカン、1−クロロドデカン、1−ブロモドデカン、1−ヨードドデカン、1−クロロトリデカン、1−ブロモトリデカン、1−ヨードトリデカン、1−クロロテトラデカン、1−ブロモテトラデカン、1−ヨードテトラデカン、1−クロロペンタデカン、1−ブロモペンタデカン、1−ヨードペンタデカン、1−クロロヘキサデカン、1−ブロモヘキサデカン、1−ヨードヘキサデカン、1−クロロヘプタデカン、1−ブロモヘプタデカン、1−ヨードヘプタデカン、1−クロロオクタデカン、1−ブロモオクタデカン、1−ヨードオクタデカン、1−クロロノナデカン、1−ブロモノナデカン、1−ヨードノナデカン、1−クロロエイコサン、1−ブロモエイコサン、1−ヨードエイコサン、1−クロロヘンイコサン、1−ブロモヘンイコサン、1−ヨードヘンイコサンなどを例示することができる。

0037

ジアルキル硫酸は、具体的には、ジメチル硫酸ジエチル硫酸、ジ−n−プロピル硫酸、ジ−n−ブチル硫酸、ジ−n−ペンチル硫酸、ジ−n−ヘキシル硫酸、ジ−n−ヘプチル硫酸、ジ−n−オクチル硫酸、ジ−n−ノニル硫酸、ジ−n−デシル硫酸、ジウンデシル硫酸、ジドデシル硫酸、ジトリデシル硫酸、ジテトラデシル硫酸、ジペンタデシル硫酸、ジヘキサデシル硫酸、ジヘプタデシル硫酸、ジオタデシル硫酸、ジ−iso−プロピル硫酸、ジ−sec−ブチル硫酸、ジ−tert−ブチル硫酸などを例示することができる。

0038

ジアルキルカーボネートは、具体的には、ジメチルカーボネートジエチルカーボネートジプロピルカーボネートジブチルカーボネートなどを例示することができる。

0039

アルキルスルホン酸は、具体的には、p−トルエンスルホン酸メチル、p−トルエンスルホン酸エチル、p−トルエンスルホン酸n−ブチルなどを例示することができる。

0040

リン酸アルキルエステルは、具体的には、リン酸トリメチルリン酸トリエチルリン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチルなどを例示することができる。

0041

一般式(I)中のR3が炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基である場合は、例えば、4級化剤として、ハロゲン化アルコールを使用することができる。

0042

ハロゲン化アルコールは、具体的には、クロロメタノール、ブロモメタノール、ヨードメタノール、1−クロロエタノール、1−ブロモエタノール、1−ヨードエタノール、2−クロロエタノール、2−ブロモエタノール、2−ヨードエタノール、1−クロロプロパノール、1−ブロモプロパノール、1−ヨードプロパノール、2−クロロプロパノール、2−ブロモプロパノール、2−ヨードプロパノール、3−クロロプロパノール、3−ブロモプロパノール、3−ヨードプロパノール、1−クロロブタノール、1−ブロモブタノール、1−ヨードブタノール、2−クロロブタノール、2−ブロモブタノール、2−ヨードブタノール、3−クロロブタノール、3−ブロモブタノール、3−ヨードブタノール、4−クロロブタノール、4−ブロモブタノール、4−ヨードブタノールなどを例示することができる。

0043

本発明の薬剤に含有されるイミダゾリニウム型ベタインは、上記一般式(II)で表される。

0044

上記一般式(II)中、R6は、水素、炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基のいずれかである。

0045

上記一般式(II)中、R7は、炭素数1〜4のアルキレン基である。

0046

上記一般式(II)中、R8は、CH2CH2NHCOR9(R9は、水素、炭素数1〜32のアルキル基またはアルケニル基)、CH2CH2OR10(R10は、水素、炭素数1〜33のアシル基、アルキル基の炭素数が1〜4であるアルキルカルボン酸塩)のうちのいずれかである。

0047

一般式(II)で表されるイミダゾリニウム型ベタインの合成も同様に、R8がCH2CH2NHCOR9である化合物は、ジエチレントリアミンと脂肪酸とを反応させてジアミド化した後に、分子内環化反応(縮合反応)し、イミダゾリン化合物を合成し、このイミダゾリン化合物と4級化剤とを反応させることで得ることができる。また、R8がCH2CH2OR10である化合物は、N−(2−アミノエチル)−2−アミノエタノールと脂肪酸とを反応させてアミド化した後に、分子内環化反応(縮合反応)させてイミダゾリン化合物を合成し、このイミダゾリン化合物と4級化剤とを反応させることで得ることができる。

0048

この場合、脂肪酸としては上記同様の炭素数1〜33の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の混合物を使用することができる。4級化剤としては、クロロ酢酸、クロロプロピオン酸などのハロゲン化カルボン酸を使用することができる。R10が水素である化合物に2倍モルのハロゲン化カルボン酸が反応するとR10がアルキルカルボン酸塩である化合物を得ることができる。アルキルカルボン酸塩の塩としては、ナトリウムカリウムなどのアルカリ金属塩カルシウムマグネシウムなどのアルカリ土類金属塩アンモニウム塩モノエタノールアミンジエタノールアミントリエタノールアミンなどの有機アミン塩などが挙げられる。

0049

さらに、本発明の薬剤は、非イオン性界面活性剤を含むことが好ましい。非イオン系界面活性剤としては、例えば、炭素数12〜22の脂肪酸エトキシレートひまし油エトキシレートポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルポリオキシアルキレンアルキル(C12〜C22)エーテルポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルなどのうちの1種または2種以上を例示することができる。

0050

そして、一般式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩、および一般式(II)で表されるイミダゾリニウム型ベタインの合計と、非イオン性界面活性剤との質量比は、25:75〜99:1であることが好ましい。この場合、柔軟性に優れ、紙粉の発生が抑制された紙類を確実に得ることができる。

0051

次に、本発明の方法について説明する。

0052

本発明の方法は、紙類に柔軟性を付与し、かつ、製紙工程における紙粉発生を抑制する方法であり、パルプの水性スラリーに、上述した本発明の薬剤を添加する工程を含む。

0053

本発明の薬剤の添加量は、原料のパルプに対して0.01〜2質量%であることが好ましい。薬剤の添加量がこの範囲であると、柔軟性に優れ、紙粉の発生が抑制された紙類を確実に得ることができる。

0054

紙類の柔軟性の評価方法としては、例えば「JAPAN TAPPI紙パルプ試験法No.34:2000 紙‐柔らかさ試験方法」が挙げられる。本発明の薬剤を添加して製紙した紙の柔軟性については、上記の試験方法で測定した紙の抵抗力が、パルプのみで製紙した紙の抵抗力に対して、10%以上の低下率であるものが好ましく、20%以上の低下率であるものがより好ましい。

0055

本発明の薬剤の使用方法は特に限定されず、工業水などにより希釈して添加することもできるし、希釈せずそのまま添加することもできる。いずれの場合も、本発明の薬剤を用いること以外は、一般的な紙類の製造方法と同様の方法を採用できる。

0056

本発明の方法によって得られる紙類の種類は、特に制限されるものでない。具体的には、例えば、ティシュペーパー、トイレットペーパー、紙オムツ、ペーパータオル、キッチンペーパーなどの家庭用薄葉紙PPC用紙インクジェット印刷用紙圧着紙レーザープリンター用紙、フォーム用紙熱転写紙、感熱記録原紙、感圧記録原紙などの記録用紙印画紙およびその原紙、アート紙、キャストコート紙上質コート紙などのコート原紙、クラフト紙、純白ロール紙などの包装用紙、その他ノート用紙書籍用紙、各種印刷用紙、新聞用紙などの各種紙(洋紙)、マニラボール白ボールチップボールなどの紙器用板紙ライナー石膏ボード原紙などの板紙を例示することができる。

0057

また、紙を製造するためのパルプ原料としては、クラフトパルプまたはサルファイトパルプなどの化学パルプ砕木パルプ機械パルプまたはサーモメカニカルパルプなどの高収率パルプ新聞古紙雑誌古紙、段ボール古紙または脱墨古紙などの古紙パルプなどを例示することができる。また、このような紙は、パルプ原料と岩綿石綿、あるいはポリアミド、ポリイミドポリエステルポリオレフィン、およびポリビニルアルコールなどの合成繊維との混合物を含有してもよい。

0058

本発明の方法では、必要に応じて、例えば、填料、硫酸バンド、サイズ剤乾燥紙力向上剤、湿潤紙力向上剤保湿剤歩留り向上剤、および濾水性向上剤などの添加物も、各々の紙種に要求される物性を発現するために使用してもよい。これらは単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。また、これらの添加物は、紙類の水性スラリーに本発明の薬剤を添加する前、添加した後、あるいは同時に添加して使用してもよく、本発明の薬剤と予め混合して紙類の水性スラリーに添加して使用することもできる。

0059

填料としては、クレータルク炭酸カルシウムなどが挙げられ、これらは単独で用いても良く、二種以上を併用しても良い。

0060

サイズ剤としては、ステアリン酸ナトリウムのごとき脂肪酸石鹸のサイズ剤、ロジン強化ロジンロジンエステル水性エマルションアルケニル無水コハク酸の水性エマルション、2−オキセタノンの水性エマルション、パラフィンワックスの水性エマルション、カルボン酸多価アミンとの反応により得られるカチオン性サイズ剤および脂肪族オキシ酸脂肪族アミン又は脂肪族アルコールとの反応物の水性エマルション、並びにアニオン性およびカチオン性スチレン系サイズ剤などのうちの1種または2種以上を例示することができる。

0061

乾燥紙力向上剤としては、アニオン性ポリアクリルアミドカチオン性ポリアクリルアミド両性ポリアクリルアミドカチオン化澱粉、および両性澱粉などが挙げられ、これらは単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。

0062

湿潤紙力向上剤としては、ポリアミド・エピクロルヒドリン樹脂メラミンホルムアルデヒド樹脂、および尿素・ホルムアルデヒド樹脂などのうちの1種または2種以上を例示することができる。

0063

保湿剤としては、グリセリン、プロピレングリコールジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、ソルビトールポリエチレングリコールなどの多価アルコール類のうちの1種または2種以上を例示することができる。分子量600以下の多価アルコールを本発明の薬剤に添加すると、薬剤の粘度が低減し、取扱いが容易になり好ましい。

0064

歩留り向上剤としては、アニオン性、カチオン性、または両性高分子量ポリアクリルアミドを使用したり、シリカゾルとカチオン化澱粉を併用したり、或いはベントナイトカチオン性高分子量ポリアクリルアミドを併用したりすることができる。これらは単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。

0065

濾水性向上剤としては、ポリエチレンイミン、カチオン性又は両性又はアニオン性ポリアクリルアミドのうちの1種または2種以上を例示することができる。

0066

本発明の薬剤および方法は、以上の実施形態に限定されることはない。

0067

以下、実施例とともに、本発明の薬剤および方法について詳しく説明するが、本発明の薬剤および方法は以下の実施例に限定されるものではない。

0068

<1>薬剤の成分
(1)上記一般式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩について、実施例および比較例で使用した化合物のR1〜R5、Xを表1に示す。化合物I−2のR1およびR4の脂肪酸原料には、牛脂脂肪酸(ミヨシ油脂株式会社製PM810)を用いた。

0069

0070

(2)上記一般式(II)で表されるイミダゾリニウム型ベタインについて、実施例および比較例で使用した化合物のR6〜R10を表2に示す。

0071

0072

(3)実施例、比較例の薬剤に添加した非イオン性界面活性剤(A〜E)の種類を表3に示す。

0073

0074

(4)比較例として使用したテトラアルキル4級アンモニウム塩(F〜H)を表4に示す。

0075

0076

<2>試験方法および評価方法
(1)試験紙の製造方法
広葉樹パルプ70%、針葉樹パルプ30%で構成された再生漂白パルプの水性スラリーに、表5に記載の薬剤および非イオン性界面活性剤を表5に記載の量を添加して撹拌した後、手すき抄紙機を用いて抄紙して坪量40g/m2の紙を得た。

0077

(2)柔軟性評価方法
得られた紙について、「JAPAN TAPPI紙パルプ試験法No.34:2000 紙‐柔らかさ試験方法」に準拠して、ハンドルメーターで紙の抵抗力を、紙の表裏縦横方向にそれぞれ5回ずつ合計20回測定し、その平均値を求め、同様にして測定したパルプのみから製紙した紙の抵抗力の平均値からの低下率によって、柔軟性を以下のように評価した。
◎:試験の平均値がパルプのみの平均値と比較して低下率が20%以上。
○:試験の平均値がパルプのみの平均値と比較して低下率が10%以上、20%未満。
△:試験の平均値がパルプのみの平均値と比較して低下率が5%以上、10%未満。
×:試験の平均値がパルプのみの平均値と同等もしくは平均値の低下率が5%未満。

0078

(3)紙粉発生抑制効果評価方法
得られた紙について、断裁による紙粉の発生を、50枚重ねて断裁した際の断裁面に透明な粘着テープ粘着力:約4N/10cm)を密着させてから剥離して黒紙台紙に貼り付ける方法によって紙粉を採取し、粘着テープに付着した紙粉量目視によって観察した。紙粉発生抑制効果を有する薬剤を添加せずパルプのみによって抄紙した紙の紙粉量を基準とし、発生する紙粉量がこの基準と同等の場合を○、この基準よりも少ない場合を◎、この基準よりもやや多い場合を△、この基準よりも多い場合を×として評価した。

0079

<3>結果
結果を表5、表6、表7、表8に示す。

0080

0081

0082

0083

0084

薬剤として、一般式(I)で表され、R1〜R5、Xが本発明における所定の条件を満たすイミダゾリン型第4級アンモニウム塩を1種使用した実施例1〜19は、良好な柔軟性を有し(評価:◎または○)、紙粉の発生もパルプのみ場合と比べて同等程度(評価:○または△)、または、少なく抑えられていることが確認された(評価:◎)。

0085

薬剤として、一般式(I)で表され、R1〜R5、Xが本発明における所定の条件を満たすイミダゾリン型第4級アンモニウム塩を2種使用した実施例20は、良好な柔軟性を有し(◎)、紙粉の発生も抑えられていることが確認された(評価:○)。

0086

薬剤として、一般式(II)で表され、R6〜R10が本発明における所定の条件を満たすイミダゾリニウム型ベタインを1種使用した実施例21〜27は、良好な柔軟性を有し(評価:◎または○)、紙粉の発生もパルプのみ場合と比べて同等程度(評価:△)に抑えられていることが確認された。

0087

薬剤として、一般式(I)で表され、R1〜R5、Xが本発明における所定の条件を満たすイミダゾリン型第4級アンモニウム塩1種と、一般式(II)で表され、R6〜R10が本発明における所定の条件を満たすイミダゾリニウム型ベタイン1種を混合して使用した実施例28は、良好な柔軟性を有し(評価:◎)、紙粉の発生も抑えられていることが確認された(評価:○)。

0088

一方、パルプのみの比較例1は、柔軟性が乏しいことが確認された(評価:×)。

0089

従来、紙用柔軟剤として使用されている化合物F〜Hを使用した比較例2〜4は、柔軟性は付与されるものの(評価:◎)、紙粉が多く発生してしまうことが確認された(評価:×)。

0090

また、一般式(I)で表され、R1およびR2が本発明における所定の条件を満たさないイミダゾリン型第4級アンモニウム塩を使用した比較例5、6は、紙粉の発生はやや多い程度であったが(評価:△)、柔軟性が乏しいことが確認された(評価:×)。

0091

さらに、一般式(II)で表され、R6、R9が本発明における所定の条件を満たさないイミダゾリニウム型ベタインを1種使用した比較例7およびR10が本発明における所定の条件を満たさないイミダゾリニウム型ベタインを1種使用した比較例8は、紙粉の発生はやや多い程度であったが(評価:△)、柔軟性が乏しいことが確認された(評価:×)。

実施例

0092

以上のように、一般式(I)で表されるイミダゾリン型第4級アンモニウム塩、一般式(II)で表されるイミダゾリニウム型ベタインのうちの1種または2種以上であり、R1〜R10、Xが所定の条件を満たす本発明の薬剤を使用することで、紙類に柔軟性の付与することができ、かつ、紙粉発生を抑制することができることが確認された。

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