(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散剤として少なくとも高分子型分散剤を用いる湿式分散法により、融点が20℃以上120℃以下である嵩高剤を、融点以下の温度条件下、湿式粉砕機としてボールミルを使用し、分散媒体として粒子径が0.1〜5.0mmのビーズを用いて、粒子径が0.1〜20μｍである経時安定性に優れる微粒子分散液とすることを特徴とする嵩高剤の微粒子分散液の調製方法。
【請求項２】
嵩高剤が多価アルコールと高級脂肪酸のエステル、または長鎖アルキル４級アンモニウム塩である請求項１に記載の嵩高剤の微粒子分散液の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体の紙用嵩高剤の微粒子分散液の調製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の活字離れを反映して、急激にコミック本やペーパーバックが普及してきた。これに伴ない、紙にも軽量化が求められている。ここで、紙の軽量化とは、紙の厚さは維持した上での軽量化、すなわち、嵩高化（低密度化）のことを指す。環境問題が叫ばれている現在、森林資源から製造される製紙用パルプを有効に活用する上でも、紙の軽量化は避けて通れない問題である。
【０００３】
紙を嵩高にする方法として知られている中に、嵩高剤を用いる方法（ＷＯ98/03730号公報、特開平11-200283号公報、特開平11-200284号公報、特開平11-200285号公報、特開平11-269799号公報、特開平11-350380号公報等）がある。嵩高剤による嵩高化の機構については明らかでなく、しかも嵩高剤として上市されている薬品の組成は同一ではないが、いずれにしても抄紙時にパルプ繊維に定着し、パルプ繊維間の結合距離を増すことにより紙が嵩高になると考えられている。そのため、嵩高剤による紙の嵩高化には、嵩高剤を繊維表面に均一に定着させることが必要である。しかしながら、嵩高剤の中でも固体品はそのままでは粒子径が大きいため、パルプスラリーに直接添加しても繊維表面に均一に定着させることができない。そこで、固体の嵩高剤については、細かく均一な粒子の分散液の形でパルプスラリーに添加することが必要である。
【０００４】
嵩高剤を細かく均一な粒子の分散液として調製する方法としては、乳化、粉砕などが挙げられ、また、粉砕としては乾式粉砕と湿式粉砕が挙げられる。現在は、粒子径が細かく均一で、かつ経時安定性に優れた分散液が得られることから、固体の嵩高剤については、乳化による分散液の調製が一般的である。しかしながら、乳化により嵩高剤分散液を調製する場合、乳化時に添加する乳化剤によっては、粒子間の凝集により嵩高剤を均一に分散することが困難であったり、分散液を調製することはできても経時的に粒子が凝集するといった問題が生じる。また、乳化剤は各嵩高剤に適したものを使用しなければならず、最適な乳化剤を選定する必要がある。さらに、乳化時の攪拌条件によっても調製された分散液の安定性は大きく異なり、攪拌条件についても最適化する必要がある。特に、固体を乳化する場合、加熱して固体を溶融させた後に攪拌して乳化しなければならならず、加熱に時間がかかるだけでなく、この際の加熱方法についても検討しなければならなかった。
【０００５】
このように、乳化により嵩高剤を調製する場合、粒子径の細かい経時安定性に優れた分散液が得られるものの、各嵩高剤ごとに最適な乳化剤や攪拌条件を選定しなければならず、非常な手間と時間を要していたのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、固体の紙用嵩高剤について、経時安定性に優れた粒子径の細かい嵩高剤微粒子分散液を簡便に調製する方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の様な状況に鑑み、固体の嵩高剤について、本発明者らは経時安定性に優れた粒子径の細かい分散液を簡便に調製できる方法について鋭意検討した結果、湿式分散法により粒子径が0.1〜20μｍ嵩高剤の微粒子分散液を調製することにより、この課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の湿式分散法とは、固体の嵩高剤に対して水中で機械的シェアをかけることにより、湿式粉砕するものである。この時、分散効率及び分散安定性を向上させるために要すれば分散剤を添加してもよい。分散剤としては、高分子型分散剤、ノニオン系、アニオン系の界面活性剤型分散剤、無機型分散剤などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、これらの分散剤は、嵩高剤100重量部に対して0.1から40重量部使用するのが好ましい。湿式粉砕機としては、公知の連続式ホモミキサー、コロイドミル、サンドグラインダー、アトライター、ボールミル、ロッドミル等が挙げられる。又、分散媒体を用いる場合は、ジルコニウムビーズなどのセラミック系ビーズ、ガラスビーズ、スチールボール等が使用できる。分散媒体の粒子の直径としては、0.1ｍｍから5.0ｍｍであることが好ましく、さらには0.2ｍｍから1.0ｍｍであることがより好ましい。粒子径が0.1ｍｍ未満であると分散媒体の分離が難しくなり、粒子径が5.0ｍｍを超えると嵩高剤を分散するのに長時間を要するからである。さらに、これらの分散媒体は嵩高剤及び水100ｍｌに対し、50から200ｍｌ使用することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の湿式分散法は、嵩高剤の融点以下の温度で行うことが望ましい。分散時の温度が嵩高剤の融点を超えると、嵩高剤が溶融し、分散液が不安定化するからである。
【００１０】
本発明の方法により調整された嵩高剤の分散液は、嵩高剤の粒子径が0.1〜20μｍであることが必須である。粒子径が0.1μｍ未満では抄紙した際に嵩高剤の歩留まりが低下し、20μｍを超えると抄紙した際に嵩高剤が一に繊維表面に分布、定着しない。
【００１１】
本発明に用いられる嵩高剤とは、分子内に疎水基と親水基とを両方持っているものであって、現在よく知られているものは界面活性剤である。その例として、高級アルコール及び高級脂肪酸のアルキレンオキサイド付加物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、長鎖アルキルアンモニウム塩などを挙げることができるが、紙を嵩高にすることが可能な薬品であれば特に界面活性剤に限定されることはない。また、脂肪族ポリアミドポリアミン化合物の中にも嵩高効果を有するものがあることも知られている。現在、販売されている嵩高剤としては、ＢＡＳＦ社のスルゾールVL、Ｂａｙｅｒ社のバイボリュームPリキッド、三晶(株)のリアクトペイク（不透明度向上剤）、花王（株）のＫＢ−０８、ＫＢ−１１５といった薬品が挙げられる。本発明で用いられる多価アルコールと高級脂肪酸とのエステル化合物の具体例としては以下の化合物が挙げられる。すなわち、エチィレングリコールモノラウリレート、エチレングリコールジラウリレート、エチレングリコールモノパルミテート、エチレングリコールジパルミテート、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、グリセリントリステアレート、グリセリンモノラウリレート、グリセリンジラウリレート、グリセリントリラウリレート、プロピレングリコールモノステアレート、プロピレングリコールジステアレート、プロピレングリコールモノミリスチレート、プロピレングリコールジミリスチレート、ペンタエリスリトールモノラウリレート、ペンタエリスリトールジラウリレート、ペンタエリスリトールトリラウリレート、ペンタエリスリトールテトララウリレート、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールジステアレート、ペンタエリスリトールトリステアレート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンジパルミテート、ソルビタントリパルミテート、ソルビタンテトラパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンジステアレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンテトラステアレートなどを挙げることができるがこれらに限定されるものではない。また、長鎖アルキルアンモニウム塩の具体例としては以下の化合物が挙げられる。すなわち、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、トリドデシルメチルアンモニウムクロライド、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド、トリオクチルメチルアンモニウムブロマイドなどを挙げることができる。
【００１２】
本発明でいう固体の嵩高剤とは、上記嵩高剤のうち、常温で固体である嵩高剤、具体的には融点が20℃以上120℃以下の嵩高剤のことをいう。一般に、長鎖アルキルアンモニウム塩や一部の多価アルコールと高級脂肪酸とのエステルは固体である場合が多いがこれに限定されるものではない。
【００１３】
本発明の嵩高剤微粒子分散液の添加場所としては、通常の抄紙工程中パルプスラリーと均一に混合できるところであれば特に限定されるものではない。
【００１４】
嵩高剤は、原料パルプに対して0.01重量％以上5.0重量％以下の範囲で添加することが好ましく、特に0.2重量％以上2.0重量％以下の範囲で添加することがより好ましい。添加量を5.0重量％を超えて増やしてもその効果が頭打ちになることと、添加量が多すぎると紙の摩擦係数が極端に変化してしまうなど一般紙質への影響が出る場合があるため、好ましくない。また、添加量が0.01重量％未満では嵩高剤の種類によっては嵩高効果が十分に発現しない場合があるので好ましくない。
【００１５】
本発明により調製された嵩高剤微粒子分散液は、化学パルプ（針葉樹の晒または未晒クラフトパルプ、広葉樹の晒または未晒クラフトパルプ等）、機械パルプ（グランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ等）、脱墨パルプなどを単独または任意の割合で混合した原料パルプに対し使用することができる。抄紙時のｐＨは、酸性・中性・アルカリ性のいずれでも良い。
【００１６】
また、嵩高剤を添加して抄造する際に、填料を含有しても良い。填料としては一般に使用されているものが使用でき、特に限定されるものではないが、例えばクレー、焼成クレー、ケイソウ土、タルク、カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、非晶質シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛などの無機填料、尿素−ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子などの有機填料が、単独でまたは適宜2種類以上を組み合わせて使用される。
【００１７】
なお、抄紙時には、従来から使用されている各種のノニオン性、カチオン性の歩留まり剤、濾水度向上剤、紙力向上剤、内添サイズ剤等の抄紙用内添助剤が必要に応じて添加されてもよい。
【００１８】
製紙用内添助剤としてたとえば、硫酸バンド、塩化アルミニウム、アルミン酸ソーダ、塩基性塩化アルミニウム、塩基性ポリ水酸化アルミニウム等の塩基性アルミニウム化合物や、水に易分解性のアルミナゾル等の水溶性アルミニウム化合物、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄等の多価金属化合物、シリカゾル等が挙げられる。次に各種サイズ剤としては、アルキルケテンダイマー系化合物、アルケニル無水コハク酸系化合物、スチレン−アクリル系化合物、高級脂肪酸系化合物、石油樹脂系サイズ剤やロジン系サイズ剤が挙げられる。
【００１９】
その他製紙用助剤として各種澱粉類、ポリアクリルアミド、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド、ポリアミン樹脂、ポリアミン、ポリエチレンイミン、植物ガム、ポリビニルアルコール、ラテックス、ポリエチレンオキサイド、親水性架橋ポリマー粒子分散物及びこれらの誘導体あるいは変成物等の各種化合物が例示できる。
【００２０】
更に、染料、蛍光増白剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等の抄紙用内添剤を用途に応じて適宜添加することもできる。なお、本発明の嵩高剤分散液を用いる際の抄紙方法は、例えば、抄紙ｐＨが4.5付近である酸性抄紙によるものか、あるいは炭酸カルシウム等のアルカリ性填料を主成分として含み抄紙ｐＨが約6の弱酸性〜約9の弱アルカリ性で行う所謂中性抄紙によるものか等については特に限定されず、全ての抄紙方法を対象とする。また抄紙機も長網抄紙機、ツインワイヤー機、ヤンキー抄紙機等を適宜使用できる。
【００２１】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
実施例及び比較例で調製した嵩高剤分散液について、粒子径はマスターサイザー（Ｍａｌｖｅｒｎ社製）により測定し、経時での安定性は分散液調製後３時間経過時の分散液の状態を目視にて評価した。
【００２３】
［実施例１］
嵩高剤としてペンタエリスリトールジステアレート（試薬：東京化成（株）製、融点51℃）25.0ｇを蒸留水100ｍｌ中、3000ｒｐｍで15分間湿式分散することにより嵩高剤微粒子分散液を調製した。湿式粉砕機としてはボールミルを使用し、分散媒体としては粒子径0.8ｍｍのガラスビーズを100ｍｌ用いた。また、ペンタエリスリトールジステアレート100重量部に対し、分散剤としてゴーセランＬ３２６６（強アニオン特殊変性ポリビニルアルコール、日本合成化学（株）製）を15部、デモールＥＰ（特殊ポリカルボン酸型高分子界面活性剤、花王（株）製）を10部添加した。
【００２４】
［実施例２］
嵩高剤としてトリラウリン（試薬：東京化成（株）製、融点47℃）を使用した以外は、実施例１と同様にして嵩高剤微粒子分散液を調製した。
【００２５】
［実施例３］
嵩高剤としてモノステアリン（試薬：東京化成（株）製、融点75℃）を使用した以外は、実施例１と同様にして嵩高剤微粒子分散液を調製した。
【００２６】
［実施例４］
湿式分散機としてホモミキサーを使用した以外は、実施例１を同様にして嵩高剤微粒子分散液を調製した。
【００２７】
［比較例１］
嵩高剤としてペンタエリスリトールジステアレート（試薬：東京化成（株）製、融点51℃）10.0ｇを乾式粉砕した後、水100ｍｌに希釈して嵩高剤微粒子分散液を調製した。乾式粉砕は、乳鉢で嵩高剤を粉砕することによりおこなった。
【００２８】
［比較例２］
嵩高剤としてトリラウリン（試薬：東京化成（株）製、融点47℃）を使用した以外は、比較例１と同様にして嵩高剤微粒子分散液を調製した。
【００２９】
［比較例３］
嵩高剤としてモノステアリン（試薬：東京化成（株）製、融点75℃）を使用した以外は、比較例１と同様にして嵩高剤微粒子分散液を調製した。
【００３０】
［比較例４］
ホモミキサーを使用して乾式分散した以外は、比較例１と同様にして嵩高剤微粒子分散液を調製した。
【００３１】
［参考例１］
嵩高剤としてペンタエリスリトールジステアレート（試薬：東京化成（株）製、融点51℃）10.0ｇと乳化剤としてエマルゲン９０５（ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、花王（株）製）1.0ｇとを90℃で加熱溶融させ、90℃の温水を90ｇ添加した後、30分間攪拌して乳化し、さらに１時間25℃で放置することにより嵩高剤微粒子分散液を調製した。
【００３２】
［参考例２］
嵩高剤としてモノステアリン（試薬：東京化成（株）製、融点75℃）、乳化剤としてペレックスＯＴ−Ｐ（ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、花王（株）製）を使用した以外は、参考例１と同様にして嵩高剤微粒子分散液を調製した。
【００３３】
実施例１〜４、比較例１〜４、参考例１〜２の嵩高剤微粒子分散液を平均粒子径を測定し、3時間放置後の分散液の状態を観察し、結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】
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表１に示すように、湿式粉砕により嵩高剤の微粒子分散液を調製した実施例１〜４は、乾式粉砕により嵩高剤分散液を調製した比較例1〜４と比較して、粒子径が細かく経時安定性に優れた嵩高剤の微粒子分散液が得られた。さらに、乳化により嵩高剤分散液を調製した参考例１、２と比較して、粒子径、経時安定性ともに同等の良好性を示す嵩高剤の微粒子分散液を、嵩高剤を加熱溶融しないでも短時間で得ることができた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、粒子径が細かく経時安定性に優れた嵩高剤の分散液を、簡便に得ることができる。