(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）で示される化合物を有効成分とする古紙再生用嵩高剤。
ＲＯ（ＡＯ）ｘ（ＢＯ）ｙ（ＡＯ）ｚＨ      （１）
（式中Ｒは、炭素数８〜２４のアルキル基、アルケニル基またはアシル基であり、Ａはエチレン基またはプロピレン基、Ｂはブチレン基を示す。ｘ、ｙおよびｚは、平均付加モル数を示し、０≦ｘ≦５、１≦ｙ≦１０、０≦ｚ≦１５、０≦ｘ＋ｚ≦１５である。）
【請求項２】
請求項１記載の古紙再生用嵩高剤を、古紙パルプに対して０．０３〜８重量％添加することを特徴とする再生紙の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、嵩高剤に関し、詳しくは古紙を原料とする再生紙の嵩高性および吸油性を向上することができ、製造装置や紙への付着汚れを低減することができる嵩高剤、およびその嵩高剤を用いた再生紙の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の有効利用や環境保護などの観点から古紙の再利用の重要性が増加している。古紙の再生は、通常、回収された後、離解し、古紙パルプスラリーとし、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム等のアルカリ剤、脱墨剤および過酸化水素、次亜塩素酸塩などの漂白剤を添加し、古紙パルプからインキを脱離させ、ついで脱離インキをフローテーションにより古紙パルプスラリーから分離する方法が採用されている。
古紙を原料とする再生紙にはいくつかの問題点があるが、中でも嵩高性の低下は最大の問題点であった。これは、古紙のパルプ繊維はバージンパルプの繊維に比べて短繊維化しているため、再生紙の嵩高性が低くなるためである。
【０００３】
再生紙の嵩高性を向上する方法として、パルプに架橋剤を反応させる方法が特開平４−１８５７９１号公報および特開平４−１８５７９２号公報に開示されている。しかし、これらの方法は、架橋後の解繊時に繊維が短繊維化し、嵩高性の向上が十分ではない。
また架橋剤を使用しないで、嵩高性を向上させる方法も提案されている。ジ長鎖アルキル型４級アンモニウム塩を含有する添加剤を使用する方法が特開昭６３−１６５５９７号公報に、ジアルキル型４級アンモニウム塩およびグリセリンと水または炭素数４以下の脂肪族アルコールを含有する添加剤を使用する方法が特開平４−１００９９５号公報に、ラノリンおよびラノリン誘導体を含有する添加剤を使用する方法が特開昭５３−１４７８０３号公報に、カチオン性オリゴマーを含有する添加剤を使用する方法が特開昭６３−２５１４０９号公報に、ポリアミド誘導体を含有する添加剤を使用する方法が特開昭５１−３８６００号公報に開示されている。
さらに、油脂または糖アルコール系非イオン性界面活性剤を用いた添加剤を使用する方法が特開平１１−２００２８３号公報に、４級アンモニウム塩、アルキルアミンおよびベタイン型両性界面活性剤と非イオン性界面活性剤とを併用した添加剤を使用する方法が特開平１１−２６９７９９号公報に開示されている。
しかし、これら添加剤を使用する方法では、嵩高性の向上は満足できるレベルではなかった。
【０００４】
これら以外にも、架橋剤や添加剤を使用しない方法として、物理的に繊維を毛羽立たせ、パルプの嵩高性を向上させるという方法がある。しかし、この方法も嵩高性の向上が不十分であるうえに、煩雑な操作の繰り返しが必要である。
また、古紙を原料とする再生紙の有効な利用方法として、人体からの油やマシンオイル、軽油などの吸油性を求められるクレープ紙、ティッシュペーパー、人体または機械等の油取り紙がある。再生紙の吸油性を向上する方法として、離解機によりパルプ原料を解繊し、繊維の撚れを起こし、さらに、これに水溶性高分子フィルムを積層する方法が特開平８−１３３８１号公報に開示されている。しかし、この方法は、作業が煩雑であるとともに、高分子系薬剤を多量に使用しており、高価になるという欠点がある。さらに、拭き布の製法としてパルプの長繊維どうしを機械的に積層させる方法が特開平５−２１４６５４号公報に、油取り紙の製造方法として紙の平面部にエンボス加工を行って、吸油性を向上させるというものが特開平１１−３２２５３６号公報に開示されているが、これらのいずれも、充分な吸油性を有するものとはなっていないのが現状である。
さらに、これら添加剤を使用した場合、何らかの外的作用、例えば大きなせん断力、ｐＨの急激な変化、硫酸バンドの過剰添加等により、添加剤が凝集、巨大化し、汚れとなるという問題を発生させている。これらの汚れは、自身の粘着性によりパルプおよび製紙工程で使用される添加薬品に由来する有機物等をも凝集させ、塊状物となり、製造装置へ付着し操業性を低下させる。さらに、パルプや紙へ付着し、できた紙の汚点や欠点となり、品質を低下させたり、断紙を発生させる等の障害を引き起こし、問題となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、再生紙の嵩高性と吸油性を向上させることができ、使用の際、製造装置類や紙への付着汚れを低減することができる嵩高剤およびその嵩高剤を用いた再生紙の製造方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
（１）式（１）で示される化合物を有効成分とする古紙再生用嵩高剤、
ＲＯ（ＡＯ）ｘ（ＢＯ）ｙ（ＡＯ）ｚＨ      （１）
（式中Ｒは、炭素数８〜２４のアルキル基、アルケニル基またはアシル基であり、Ａはエチレン基またはプロピレン基、Ｂはブチレン基を示す。ｘ、ｙおよびｚは、平均付加モル数を示し、０≦ｘ≦５、１≦ｙ≦１０、０≦ｚ≦１５、０≦ｘ＋ｚ≦１５である。）
（２）前記（１）記載の古紙再生用嵩高剤を、古紙パルプに対して０．０３〜８重量％添加することを特徴とする再生紙の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の嵩高剤である式（１）で示される化合物において、Ｒは炭素数８〜２４のアルキル基、アルケニル基またはアシル基である。
例えば、アルキル基としてはオクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、イソウンデシル基、ドデシル基、イソドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、テトラデシル基、イソテトラデシル基、ペンタデシル基、イソペンタデシル基、ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ヘプタデシル基、イソヘプタデシル基、オクタデシル基、イソオクタデシル基、ノナデシル基、イソノナデシル基、エイコシル基、イソエイコシル基、ヘンイコシル基、イソヘンイコシル基、ドコシル基、イソドコシル基、トリコシル基、イソトリコシル基、テトラコシル基、イソテトラコシル基などが挙げられる。
アルケニル基としては、テトラデセニル基、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基、エイコセニル基、ドコセニル基などが挙げられる。
また、アシル基としては、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキン酸、ベヘン酸、エルカ酸、リグノセリン酸等の１種または２種以上の混合物や、ヤシ油脂肪酸、パーム油脂肪酸、牛脂脂肪酸、豚脂脂肪酸、大豆油脂肪酸、なたね油脂肪酸、トール油脂肪酸等の混合脂肪酸由来のものが挙げられる。
また、Ｒは、好ましくは炭素数１２〜２２、より好ましくは、炭素数１２〜１８のアルキル基、アルケニル基、アシル基である。炭素数が８より小さい場合は、嵩高性および吸油性向上効果、付着汚れの防止効果が弱くなり、炭素数が２４より大きい場合は、嵩高剤の取り扱いが困難になり、製造設備や紙に対して付着汚れを引き起こすので好ましくない。
式（１）で表わされる嵩高剤は、通常水溶液にして用いられる。
【０００８】
式（１）で表される嵩高剤の製造方法は、例えばアルカリ触媒下、アルコールあるいは脂肪酸にブチレンオキシドをまず付加して、さらにエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドを付加させるか、あるいはエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドを付加後、ブチレンオキシドを付加し、さらにエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドを付加することにより得られる。ここで、エチレンオキシド、プロピレンオキシドの付加の状態は、それぞれ単独でも、ランダム状付加あるいはブロック状付加でも良い。
平均付加モル数であるｘは０〜５であり、好ましくは０〜３である。ｘが５を超えると嵩高性および吸油性向上効果が弱くなるので好ましくない。平均付加モル数であるｙは１〜１０であり、好ましくは１〜３である。ｙが１より小さいと、嵩高性および吸油性向上効果が弱くなるので好ましくない。ｙが１０を超えると、高濃度水溶液の取り扱い性が悪くなり、付着汚れ防止効果が弱くなるので好ましくない。平均付加モル数であるｚは０〜１５であり、好ましくは１〜１０である。ｚが１５を超えると、嵩高性および吸油性向上効果が弱くなり、高濃度水溶液の取り扱い性が悪くなるので好ましくない。平均付加モル数であるｘ＋ｚは０〜１５であり、好ましくは１〜１０である。ｘ＋ｚが１５を超えると、嵩高性および吸油性向上効果が弱くなるので好ましくない。
【０００９】
本発明の再生紙の製造方法における前記嵩高剤の使用量は、古紙パルプに対して有効成分として０．０３〜８重量％が好ましく、水とパルプが共存するいずれの工程でも使用することができる。特に、抄紙工程が均一にパルプ原料に添加できる工程が望ましい。
ここで添加量は、０．０３重量％未満では嵩高性および吸油性向上効果が小さく、８重量％を超えても、使用量に見合った嵩高性および吸油性の向上は得られず、再生紙のコストアップになり好ましくない。さらに、８重量％を超えた使用は、製紙工程中において使用される添加剤を凝集、塊状化させ、製造設備や紙への付着汚れを引き起こすので好ましくない。
【００１０】
また本発明の嵩高剤は、製紙工程において一般的に使用される添加薬剤、例えばポリアクリルアミド、植物グァム等の紙力増強剤、アルキルケテンダイマー、ロジン等のサイズ剤、ポリエチレンイミン、カチオン化ポリマー等の濾水性・歩留まり向上剤等と併用することも可能である。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の嵩高剤は、古紙を原料とする再生紙の嵩高性および吸油性を向上させることができ、製紙工程中において、嵩高剤自身が製造設備や紙への付着汚れの原因となることがなく、さらにパルプ原料、添加薬剤等由来の汚れも低減させることができる。また、本発明の嵩高剤を用いた再生紙の製造方法によれば、嵩高性および吸油性に優れた再生紙を効率良く得ることができる。
【００１２】
【実施例】
本発明を実施例および比較例により具体的に説明する。
実施例１
ラウリン酸８２１．３ｇ（４．１モル）に水酸化カリウム５．７ｇ（対脂肪酸０．７重量％）を５リットル容量オートクレーブに秤り取り、１３５℃に昇温し、エチレンオキシド４０８．６ｇ（９．３モル）を０．４９ＭＰａで反応させ、約１時間熟成を行った（ＯＨＶ：１８６．５，エチレンオキシド（ＥＯ）平均付加モル数：２．２）。そして、ブチレンオキシド３７５．４ｇ（５．２モル）を０．４９ＭＰａで反応させ、１時間熟成を行った（ＯＨＶ：１４４．９，ブチレンオキシド（ＢＯ）平均付加モル数：１．２）。次いで、エチレンオキシド１８９４．６ｇ（４３．１モル）を０．４９ＭＰａで反応させ、約１時間熟成を行った。次いで、７５℃で減圧下、脱ガスを行った後、酢酸で中和し、ろ過を行い嵩高剤１（ＯＨＶ：６７．１２，ＥＯ平均付加モル数：１０．２）を得た。収量は、３４３２．６ｇであった。ここで得られた嵩高剤１は、この１０ｇをイオン交換水９０ｇと２００ミリリットル容量のビーカー中へ仕込み室温で攪拌混合し、１０重量％の嵩高剤水溶液１として後述の再生紙の製造に使用した。
【００１３】
【表１】
0003985482.tif 000002
【００１４】
１）脂肪酸組成；Ｃ１４：４重量％、Ｃ１６：２８重量％、Ｃ１６Ｆ１：２重量％、Ｃ１８：４５重量％、Ｃ１８Ｆ１：２０重量％、Ｃ２０：１重量％  Ｃは炭素数を示し、Ｆは不飽和結合の数を示す。
２）ＥＯ、ＰＯの付加状態；ブロック状：＊、：ランダム状：＊＊
【００１５】
実施例２〜１２、比較例１〜７
表１に示す平均付加モル数（ｘ，ｙ，ｚ）およびＲの組成になるように、実施例１に準じて合成を行い、嵩高剤２〜１２および比較用の嵩高剤１〜７を調製した。
【００１６】
実施例１３
脱墨古紙パルプを離解機（熊谷理研（株）製）で離解し、硫酸アルミニウムを対パルプ３重量％加えてｐＨ４．５の１％パルプスラリーを調製した。このパルプスラリーを２００ミリリットル容量のビーカーに１２０ｇとり、これに嵩高剤水溶液１を０．０６ｇ（嵩高剤対パルプ０．５重量％）添加し、径４．５ｃｍのタービン羽根により、２５０ｒｐｍで２分間攪拌した。その後、ＴＡＰＰＩスタンダードシートマシン（安田精機（株）製）により抄紙し、油圧プレス機（安田精機（株）製）により、０．３５ＭＰａで５分間プレス後、ドラム式ドライヤー（安田精機（株）製）により１０５℃、８０秒の乾燥を行い、再生紙を得た。
この再生紙について、下記の方法で嵩高性、吸油性を評価を行い結果を表２に示した。また、嵩高剤を用いた時の汚れの付着性についても下記の方法で評価を行い結果を表３に示した。
【００１７】
＜嵩高性評価＞
再生紙の嵩高性の評価は、坪量と厚さより求めた密度により行った。坪量はＪＩＳ  Ｐ  ８１２４に従って求め、調製した再生紙を４枚重ね合わせ、ＪＩＳ式紙圧測定機（シチズン時計（株）製  ＭＥＩ−１０）により異なる１０箇所の厚さを測定し、その平均値より求めた。なお嵩高性の向上は、ブランクに対する密度の低下率で評価した。密度は小さくなるほど嵩高性は良好であり、ブランク（比較例１５）を１００％とした時の密度を用いて、下記の基準で評価を行った。
密度９５．０％未満  ：○  効果良好
密度９５．０％以上  ：×  効果低い
【００１８】
＜吸油性評価＞
再生紙の吸油性の評価は、ブランク（嵩高剤を用いていない比較例１５）に対する吸油量増加値により行った。具体的には調製した再生紙を５５×１００ｍｍの紙片に加工し、温度２３℃，湿度５０％で、混合油（軽油：鉱物油＝８０：２０）３０ｍｌの入った１００ミリリットル容量ビーカーに紙片下端より５ｍｍを浸漬させ、１分後に紙片が吸い上げた量（紙片の下端より５ｍｍの位置から、浸透した液の上端までの距離（ｍｍ））を測定し、ブランクに対する吸油量の増加率で評価した。吸油量は大きくなるほど吸油性は良好であり、下記式および基準で評価を行った。
吸油量増加率（％）＝（サンプルの吸油量（ｍｍ）／ブランク吸油量（ｍｍ）×１００）−１００
吸油量増加率２０％以上              ：◎  効果非常に良好
吸油量増加率１０％以上、２０％未満  ：○  効果良好
吸油量増加率１０％未満              ：×  効果低い
【００１９】
＜汚れ付着性評価＞
汚れ付着性の評価は、調製した人口汚れ物質の、嵩高剤を使用した際の紙製造装置の一部と同じ材質であるポリエチレンシートへの付着量により行った。
粘着テープからクロロホルムにより粘着成分を抽出し、抽出された粘着成分をクロロホルム：プロピレングリコール：水（体積比２：２：１）の混合溶媒にて固形分２重量％に調整し、人工汚れとした。次に、厚さ１ｍｍのポリエチレンシートを２×２ｃｍに切りとり、１０５℃にて１時間乾燥後、デシケーター中で放冷し、秤量した（重量Ａ）。
ここで、５重量％硫酸アルミニウム水溶液でｐＨ４．５に調整した１．０重量％パルプスラリー３００ｇを３００ミリリットル容量のビーカー中に入れ、径４．５ｃｍのタービン羽根により３００ｒｐｍで撹拌しながら６０℃に昇温した。昇温後、嵩高剤水溶液を０．６ｇ（対パルプ２．０重量％）添加し、さらに３０分間撹拌後、人工汚れを５ミリリットル添加し、予め秤量したポリエチレンシートをパルプスラリー中に３枚入れ、３時間攪拌した。３時間後、ポリエチレンシートを取出し、水洗した後、１０５℃にて１時間乾燥後、デシケーターで放冷し、ポリエチレンシートの重量（重量Ｂ）を測定し、下記の式により汚れ付着量（ｍｇ）を求め、下記基準で評価を行った。
汚れ付着量（ｍｇ）＝重量Ｂ−重量Ａ
汚れ付着量（ｍｇ）を求め、その値により下記の基準で評価を行った。
１０ｍｇ未満            ：◎  効果大
１０以上〜３０ｍｇ未満  ：○効果有り
３０ｍｇ以上            ：×効果なし
【００２０】
【表２】
0003985482.tif 000003
【００２１】
３）ブランクを１００％とした時の％を示す
４）（サンプルの吸油量（ｍｍ）／ブランク吸油量（ｍｍ）×１００）−１００
【００２２】
【表３】
0003985482.tif 000004
【００２３】
実施例１４〜２４および比較例８〜１４
表２、表３に示す嵩高剤の添加量に従い、実施例１３と同様の方法で再生紙を各々得た。各々について実施例１３と同様な評価を行った。
ここで、比較例８（嵩高剤比較例１）、比較例１３（嵩高剤比較例６）は、用いた式（１）で示される化合物のアルキル鎖長が本発明の範囲よりも短いので嵩高性および吸油性が向上せず、さらに付着汚れが低減しない。比較例９（嵩高剤比較例２）は、式（１）で示される化合物のブチレンオキシドの平均付加モル数であるｙの値が０なので、嵩高性および吸油性が向上しない。比較例１０（嵩高剤比較例３）は、式（１）で示される化合物のエチレンオキシドの平均付加モルであるｘ＋ｚの値が１５を超えており、嵩高性および吸油性が向上しない。比較例１１（嵩高剤比較例４）は、式（１）で示される化合物中のエチレンオキシドの平均付加モル数であるｘの値が５を超えているので、嵩高性および吸油性が向上しない。比較例１２（嵩高剤比較例５）は、式（１）で示される化合物のエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの平均付加モル数であるｚの値が、１５を超えているので、嵩高性および吸油性が向上せず、取り扱い性も悪い。比較例１４（嵩高剤比較例７）は、式（１）で示される化合物のエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの平均付加モル数であるｘの値が、５を超えているので、嵩高性および吸油性が向上しない。
表１および表２に示したように、式（１）で示される化合物が、本発明の範囲であることが重要であり、本発明の嵩高剤は、古紙を原料とする再生紙の嵩高性および吸油性を向上させ、製紙工程中の設備や紙への付着汚れを低減させるということがわかる。