(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド単独重合体を含有した紙力増強剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾燥及び湿潤紙力を増強させる、ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド単独重合体を含有した紙力増強剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙力増強剤には乾燥紙力増強剤としてポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、でんぷん等が、湿潤紙力増強剤として尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂などのアミノ樹脂、ポリアミドエピクロルヒドリン系樹脂、ジアルデヒドデンプンなどが使用されてきた。
しかしながら、ポリアクリルアミド等の乾燥紙力増強剤では湿潤強度がまったく発揮されず、一方、湿潤紙力増強剤として用いられている尿素−ホルムアルデヒド樹脂はホルマリンが発生すること、ポリアミドエピクロルヒドリン系樹脂は毒性が高いこと、という問題点を有していた。
【０００３】
これら問題点を解決するために、天然物や微生物が産生する多糖類を利用した紙力増強剤の開発も進められており、例えば、特開平９−１４１０００号公報にはキトサンが、特開平５−３２１１９２号公報には特定の微生物が産生する多糖類が開示されている。しかしながら、前者ではエビやカニの甲羅に含まれるキチンを熱アルカリで処理してキトサンを得るため、品質が一定化し難いとともに紙力増強作用は十分とはいえず、また後者については大規模の培養設備と煩雑な精製工程が必要となるなど、工業的に有利とは言い難い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況を鑑みなされたもので、ホルマリンなど有害物の発生或はそれ自体の毒性が無く、乾燥紙力増強剤および湿潤紙力増強剤として利用できる紙力増強剤を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【発明を解決するための手段】
かかる課題を解決するために本発明では、ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミドを単独で使用することで課題を解決するに至った。
すなわち本発明は、
（１）ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド単独重合体を含有した紙力増強剤、
を提供するものである。
【０００６】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いられるヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミドは、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡ）またはＮ−ヒドロキシエチルメタクリルアミド（ＨＥＭＡＡ）であるが、これら化合物は、特公昭５５−２９９７６号公報あるいは本発明者等が先に出願した特願２０００−２３８１４３号に記載のように、シクロペンタジエンで二重結合を保護された（メタ）アクリル酸アルキルエステル（具体的にはアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルなど）を塩基性触媒存在下、アミノエタノールでアミド化反応させた後、生成するノルボルネンアミドを気相熱分解することで製造できる。
Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド及びＮ−ヒドロキシエチルメタクリルアミドは、ＰＩＩがいずれも０、沸点がそれぞれ１３０℃／０．１ｋＰａ、１３５℃／０．１ｋＰａと、皮膚刺激性がなく、沸点が高いために室温ではほとんど臭気を有さない化合物である。
【０００８】
ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミドの重合方法としては、特に限定されるものではなく、例えば水溶液重合、逆相懸濁重合、逆相乳化重合、アルコール等の有機溶媒中での溶液重合等可能であるが、水溶液重合が好ましい。重合時のモノマー（単量体）濃度としては、５〜８５重量％、好ましくは５〜３０重量％である。適用可能な重合開始剤は、アゾ系、有機過酸化物系、無機過酸化物系、レドックス系等、一般的に知られている重合開始剤が挙げられる。
【０００９】
重合体の好ましい分子量としては５０万以上、更に好ましくは１００万〜２００万程度であるが、用途に応じて調製することができる。
【００１０】
本発明の紙力増強剤の使用方法としては、抄紙時にパルプ懸濁液に直接添加しても良いし、製紙後に直接塗工しても良い。添加量としては、抄紙時に内添する場合、パルプ重量に対して、０．０５〜５重量％が好ましい。塗工する場合は水で希釈して０．５〜５％程度のポリマー溶液を調製し、コーティングロールバーなどを用いて塗工することができる。
これらは、通常、１００〜１２０℃で乾燥すると、十分な乾燥紙力増強効果が得られる。
【００１１】
また、さらに、高い温度で加熱することでポリ−Ｎ−ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミドの末端水酸基が脱水し、架橋構造が形成されるため、耐水性が向上し、湿潤紙力増強効果が発現される。このような脱水のための加熱温度としては、１３０〜１６０℃、加熱時間は５〜３０分で充分である。脱水架橋反応は加熱だけで十分に進行するが、より低温化、短時間化を必要とする場合、脱水架橋反応促進のために酸触媒あるいは過酸化物触媒を使用することもできる。触媒としては、酸触媒としては塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、蓚酸、ｐ−トルエンスルホン酸など、過酸化物触媒としては過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどを挙げることができる。添加量は重合体に対して０．１〜５重量％程度である。
【００１２】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
合成例１
窒素導入管、温度計、排気管、冷却管、磁気攪拌装置を備えた５００ｍｌのセパラブルフラスコに、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド３０．０ｇと脱イオン水１７０ｇを仕込み、攪拌下６０℃で窒素置換を３０分間行なった。その後、開始剤としてＶ−５０（和光純薬製）１４１．１ｍｇを加え、窒素雰囲気下、６０℃で６時間重合を行い、ポリ−Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド水溶液を得た。
【００１３】
合成例２
合成例１と同様に、アクリルアミド２０．０ｇ、脱イオン水１８０ｇ、およびＶ−５０（和光純薬製）３０５．５ｍｇを用いて重合を行い、ポリアクリルアミド水溶液を得た。
【００１４】
実施例１
合成例１で得られた重合体を脱イオン水で希釈して１重量％のポリマー水溶液を得た。これを試験紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ製Ｎｏ１ろ紙を長方形１００ｍｍ×１５ｍｍに切ったもの）に含浸し、十分液きりした後、１００℃の熱風乾燥機内で１時間で乾燥させた。試験紙の重量変化より、ポリマーの付着量は１．３％であった。
得られた試験紙は恒温恒湿室（温度２５℃、湿度５０％）で１昼夜調湿後、引張強度を測定した。結果を表１に示す。
なお、引張強度は、引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、処理および測定はいずれも５回行い、その平均値で示した（以下、同様）。
【００１５】
比較例１
実施例１で使用した試験紙のみを１昼夜調湿後、引張強度の測定を実施した。結果を表１に示す。
【００１６】
実施例２
実施例１において、２重量％のポリマー水溶液に調製した以外、実施例１と同様に処理した。試験紙に付着したポリマーは２．１％であった。１昼夜調湿後、引張強度の測定を実施した。結果を表１に示す。
【００１７】
比較例２
合成例２で調整したアクリルアミド重合体を２重量％のポリマー水溶液に調製して、実施例２と同様に処理した。試験紙に付着したポリマーは２．５％であった。１昼夜調湿後、引張強度の測定を実施した。結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
0003691431.tif 000002
【００１９】
実施例３
実施例１と同様に含浸して得られた試験紙を、１００℃の熱風乾燥機内で１時間で乾燥後、さらに１５０℃の熱風乾燥機内で２０分間加熱し、湿潤紙力増強紙を得た。試験紙の重量変化より、ポリマーの付着量は１．４％であった。次いでこれを、２０℃の脱イオン水に１０分間浸漬した後、引張強度の測定を実施した。
さらに、同様に作成した紙を脱イオン水の代わり８０℃の５重量％の水酸化ナトリウム水溶液に１０分間浸漬した後、引張強度の測定を実施した。
結果を表２に示す。
【００２０】
比較例３
実施例１で使用した試験紙のみを２０℃の脱イオン水に２０分間浸漬した後、引張強度の測定を実施した。結果を表２に示す。
【００２１】
実施例４
合成例１で得られた重合体を脱イオン水で希釈して１重量％のポリマー水溶液を得た。さらにポリマー水溶液に含有ポリマー純分に対して、３重量％の過硫酸アンモニウムを溶解した。このポリマー水溶液を実施例１と同じ試験紙に含浸し、十分液きりした後、１００℃の熱風乾燥機内で１時間乾燥後、さらに１３０℃の熱風乾燥機内で２０分間加熱した。試験紙の重量変化より、ポリマーの付着量は１．３％であった。次いで、脱イオン水に１０分間浸漬した後、引張強度の測定を実施した。
結果を表２に示す。
【００２２】
実施例５
実施例４において過硫酸アンモニウムを５重量％使用した以外、実施例４と同様に行なった。
結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
表１及び２の結果より、ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミドを含有する重合体を用いることにより、乾燥および湿潤紙力を増強できることが明らかである。また、熱アルカリ水に対する耐性も有していることが分かる。
【００２５】
以上説明してきたように、本発明によると、ホルムアルデヒドなどの有害物の発生が無く、それ自体の毒性が極めて低い、乾燥紙力増強及び湿潤紙力増強作用を有する紙力増強剤が提供される。