專利名稱：造紙用表面施膠劑、表面施膠涂布液和紙的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及造紙用表面施膠劑、表面施膠涂布液和紙。
背景技術：
造紙用表面施膠劑是在紙的表面涂布的施膠劑，能有效地賦予施膠效果。作為造紙用表面施膠劑，可以使用使烷基烯酮二聚體、烯基烯酮二聚體(以下將兩者統(tǒng)稱為AKD) 分散于水中而得到的物質、使具有陽離子型官能團的聚合物分散于水中而得到的物質等。使AKD分散于水中得到的AKD類表面施膠劑，施膠效果良好，但存在到呈現(xiàn)施膠效果為止要耗費時間的問題。另外，使用AKD類表面施膠劑時，由于使紙的摩擦系數(shù)降低，因此存在用途有限的問題。此外，AKD類表面施膠劑在對于機械共享的穩(wěn)定性方面存在問題，因此，還存在如下問題在向紙上涂布時產生凝聚物，該凝聚物成為污垢而給紙的制造帶來不良影響。因此，為了解決對于機械共享的問題，提出了使用特定的共聚物的 AKD類表面施膠劑(參見專利文獻1)。但是，該表面施膠劑對于機械共享的穩(wěn)定性不能說是充分的，而且也不能充分地抑制摩擦系數(shù)的降低。另外，作為抑制摩擦系數(shù)降低的方法，提出了在將^ta電位控制在特定范圍內的基礎上并用水溶性高分子化合物的表面施膠劑(參見專利文獻幻。根據(jù)本方法，雖然能夠改善摩擦系數(shù)的降低，但由于水溶性高分子化合物的添加，存在施膠效果變差的問題。專利文獻1 日本特開平11-217795號公報專利文獻2 日本特開2003-221795號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供施膠效果良好、抑制了摩擦系數(shù)的降低、且能夠降低向紙上涂布時產生的凝聚物的造紙用表面施膠劑、表面施膠涂布液、以及施膠效果優(yōu)良的紙。本發(fā)明人為了解決上述問題而進行了深入的研究，結果發(fā)現(xiàn)，通過使用特定的聚合物、水溶性鋁系化合物、烷基烯酮二聚體和/或烯基烯酮二聚體，能夠解決上述問題。S卩，本發(fā)明涉及水性乳液型造紙用表面施膠劑，其含有聚合物(C)、水溶性鋁系化合物(D)、以及烷基烯酮二聚體和/或烯基烯酮二聚體(E)，所述聚合物(C)通過使含有疏水性單體(al)的乙烯基單體(A)在陽離子型水溶性聚合物(B)的存在下聚合而得到；表面施膠涂布液，其中，將所述造紙用表面施膠劑和淀粉類(F)以造紙用表面施膠劑淀粉類(F)為0. 1 20 99. 9 80的重量比率(固體成分換算)進行混合；和紙，其通過涂布所述造紙用表面施膠劑或所述表面施膠涂布液而得到。根據(jù)本發(fā)明，可以提供施膠效果良好、抑制了摩擦系數(shù)的降低、且能夠降低向紙上涂布時產生的凝聚物的造紙用表面施膠劑。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種水性乳液型造紙用表面施膠劑，其含有聚合物(C)(以下稱為成分(C))、水溶性鋁系化合物(D)(以下稱為成分(D))、烷基烯酮二聚體和/或烯基烯酮二聚體(E)(以下稱為成分(E))，所述聚合物(C)通過使含有疏水性單體(al)(以下稱為成分 (al))的乙烯基單體(A)(以下稱為成分(A))在陽離子型水溶性聚合物(B)(以下稱為成分 (B))的存在下聚合而得到。成分(A)的特征在于含有成分(al)。作為成分(al)，只要是疎水性的自由基聚合性單體，則沒有特別的限定，可以使用公知的物質。特別是，優(yōu)選使用對水的溶解度(20°C) 為2%以下的自由基聚合性單體。作為成分(al)，可以列舉例如苯乙烯類、α-烯烴類、乙烯基酯類、N-烷基(甲基)丙烯酰胺類、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸酯類、馬來酸的二烷基酯類以及富馬酸的二烷基酯類等。作為苯乙烯類，可以列舉苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、叔丁基苯乙烯、
二甲基苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、羥基苯乙烯、氯乙烯基甲苯等。作為α-烯烴類，可以列舉例如:2，4，4-三甲基-1-戊烯、3-甲基丁烯、3_甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯、1-二十四碳烯、1-三十碳烯等。作為乙烯基酯類，可以列舉例如碳原子數(shù)為5 10的t-羧酸乙烯酯、丙酸乙烯
酯、醋酸乙烯酯等。作為N-烷基(甲基)丙烯酰胺類，可以列舉例如N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、 N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-異丙基(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺、N-月桂基(甲基)丙烯酰胺、N, N- 二異丙基(甲基)丙烯酰胺、 N，N- 二叔丁基(甲基)丙烯酰胺、N, N- 二月桂基(甲基)丙烯酰胺、N, N- 二叔辛基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二環(huán)己基(甲基)丙烯酰胺等。作為(甲基)丙烯酸烷基酯，可以列舉例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯等。這些可以單獨使用1種，也可以并用2種以上。其中，從施膠效果、乳液的穩(wěn)定性方面出發(fā)，優(yōu)選使用苯乙烯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯。成分(A)也可以根據(jù)需要含有與成分(al)共聚的其他自由基聚合性單體(a2) (以下稱為(a2)成分)。作為(a2)成分，沒有特別的限定，可以使用公知的物質。具體而言，可以列舉例如(甲基)丙烯酰胺、具有羥基的親水性單體、(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯、(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酰胺、(甲基)丙烯酸、衣康酸、(甲基)烯丙基磺酸鈉、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等。作為具有羥基的親水性單體，可以列舉(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥甲酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、(甲基)丙烯酸羥丁酯、(甲基)烯丙醇等。作為(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯，可以列舉(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、 (甲基)丙烯酸二乙氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基丙酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基丁酯、(甲基)丙烯酸二丙氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二丁氨基乙酯等。作為(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酰胺，可以列舉二甲氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、二乙氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、二甲氨基丁基
4(甲基)丙烯酰胺、二丙氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、二丁氨基乙基(甲基)丙烯酰胺等。成分(A)中的成分(al)的含量沒有特別的限定，但從施膠效果變得良好出發(fā)，通常優(yōu)選為約80重量％ 約100重量％。另外，成分(A)中的成分(a2)的含量優(yōu)選為約10
重量％以下。成分(B)只要是具有陽離子型官能團的水溶性聚合物，則沒有特別的限定，可以使用公知的物質。具體而言，可以使用例如陽離子化淀粉、使含有陽離子型單體的單體成分自由基聚合而得到的水溶性聚合物、陽離子化聚乙烯醇等。其中，優(yōu)選使用使含有陽離子型單體的單體成分自由基聚合而得到的水溶性聚合物。特別是在成分(C)的分散穩(wěn)定性以及施膠效果方面，優(yōu)選使用使疏水性單體(bl)(以下稱為成分(bl))、以及(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯( )(以下稱為成分( ))和/或(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酰胺 (b3)(以下稱為成分(b3))共聚而得到的陽離子型聚合物。作為成分(bl)，可以使用與上述成分(al)同樣的物質。作為成分(b2)，可以列舉例如(甲基)丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N，N-二甲氨基丙酯、(甲基)丙烯酸N，N-二甲氨基丁酯、(甲基)丙烯酸N，N- 二丙氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N，N- 二丁氨基乙酯等。作為成分(b3)，可以列舉例如N，N-二甲氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二乙氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲氨基丁基 (甲基)丙烯酰胺、N, N- 二丙氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N, N- 二丁氨基乙基(甲基)丙烯酰胺等。這些可以單獨使用1種，也可以并用2種以上。而且，在成分(B)的制備中，也可以根據(jù)需要并用與(bl) (b3)成分可共聚的其他自由基聚合成分(b4)(以下稱為成分 (b4))。作為成分(b4)，可以列舉(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯磺酸鈉等含
磺基的單體等。成分(bl) 成分(b3)的使用量沒有特別的限定，但通常在(bl) [(b2) + (b3)] =20 90 80 10重量％左右時，成分(C)的分散穩(wěn)定性、施膠效果變得良好，因而優(yōu)選。另外，在使用成分(b4)的情況下，通常優(yōu)選使該使用量為成分(bl) 成分(b4)的總量的10重量％以下。成分(B)可以通過使上述聚合性成分聚合而得到。聚合法沒有特別的限定，但可以采用公知的方法。在采用溶液聚合的情況下，可以使用苯、甲苯等芳香族烴類、丙酮、甲乙酮等低級酮類、正丙醇、異丙醇等醇類等作為溶劑。關于聚合引發(fā)劑的種類，也沒有特別的限定，可以使用公知的物質，例如可以使用以下物質中的任意一種2，2’ -偶氮二異丁腈、 2，2’ -偶氮二 0，4_甲基戊腈)等偶氮化合物；或者過氧化苯甲酰、過氧化氫異丙苯、過氧化叔丁醇、過氧化二異丙苯、月桂基過氧化物等有機過氧化物；其他氧化還原催化劑類物質。另外，在聚合時，也可以使用α-甲基苯乙烯二聚體、硫醇類、仲醇類等鏈轉移劑。作為聚合反應的條件，通常，在反應溫度約70°C 約140°C、反應時間約1小時 約10小時的條件下進行即可。這樣得到的成分(B)的分子量沒有特別的限定，通常使重均分子量(利用凝膠滲透色譜法測定的聚苯乙烯換算值)為約5000 約40000時，成分(C)的分散穩(wěn)定性、施膠效果變得良好，因而優(yōu)選。另外，使來自成分(B)的成分( )和成分(b!3)的氨基的一部分或全部季銨化，能夠提高共聚物的陽離子性、并使穩(wěn)定的乳液的形成和施膠性能提高，因而優(yōu)選。作為季銨化的程度，優(yōu)選成分⑶的共聚物中存在的成分(b2)和/或成分(b3)的氨基的至少約10摩爾％，更優(yōu)選約50 約100摩爾％。作為季銨化所使用的季銨化劑，可以使用公知的物質。作為代表性的季銨化劑，可以列舉芐基氯、氯代甲烷、硫酸二甲酯、縮水甘油、2-氯乙醇、烯丙基氯、氧化苯乙烯、環(huán)氧丙烷或表氯醇等。通常，季銨化通過在50 90°C下保溫1 4小時進行即可。需要說明的是，季銨化通常在制備成分(B)后進行，但也可以在聚合前進行。本發(fā)明中使用的成分(C)可以通過使成分㈧在成分⑶的存在下聚合而得到。 成分(A)的聚合法沒有特別的限定，可以采用公知的方法。使用乳液聚合法作為聚合法時， 所得到的成分(C)的穩(wěn)定性變得良好，因此優(yōu)選。在進行乳液聚合時，由于成分(B)具有作為乳化劑的功能，因此可以不使用其他的乳化劑，也可以并用公知的乳化劑。作為其他的乳化劑，可以使用陽離子型表面活性劑、 非離子型表面活性劑等。作為陽離子型表面活性劑，可以使用例如十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十四烷基二甲基芐基氯化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨等。這些可以以例如第一工業(yè)制藥株式會社制造的力+才一 ^ > H、 力子才一 y > L、花王株式會社制造的二一夕S > 24P、二一夕二 >夕、二一夕 60W、二一夕^ >86W的形式獲得。另外，作為非離子型表面活性劑，除了例如聚乙二醇、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯苯乙烯基苯基醚、聚氧乙烯脫水山梨糖醇脂肪酸酯之外，還可以使用分子中具有反應性官能團的非離子型表面活性劑等，可以單獨使用1種，或者使用2種以上。作為乳液聚合中使用的聚合引發(fā)劑，沒有特別的限定，使用公知的物質即可。作為聚合引發(fā)劑，例如可以使用以下物質中的任意一種過硫酸鉀、過硫酸銨等過硫酸鹽、水溶性偶氮化合物、其他氧化還原催化劑類物質等。另外，在聚合時，也可以使用α-甲基苯乙烯二聚體、硫醇類、仲醇類等鏈轉移劑。此外，還可以使用交聯(lián)劑，可以使用作為2 4官能性的交聯(lián)性單體的亞甲基雙(甲基)丙烯酰胺、亞乙基雙(甲基)丙烯酰胺、三烯丙基異氰脲酸酯、三烯丙基胺、季戊四醇四丙烯酸酯、均苯四甲酸四烯丙酯等。乳液聚合通常在約 70°C 約100°C、反應時間約1小時 約10小時的條件下進行。另外，成分㈧和成分⑶的使用量沒有特別的限定，通常以重量比(固體成分換算)計成分(A)成分(B) = 1 4 4 1左右時，成分(C)的穩(wěn)定性、施膠效果變得良好，因而優(yōu)選。這樣得到的成分(C)通常由成分(A)的聚合物和成分(B)形成。成分(C)的分子量沒有特別的限定，通常在使重均分子量(利用凝膠滲透色譜法測定的聚苯乙烯換算值) 為約50000 約500000時，施膠效果變得良好，因而優(yōu)選。作為本發(fā)明中使用的成分(D)，沒有特別的限定，可以使用公知的物質。具體而言， 可以使用例如硫酸鋁、堿式硫酸鋁、硫酸硅酸鋁等硫酸鋁類；氯化鋁、堿式氯化鋁等氯化鋁類；硝酸鋁以及它們的聚合物等。其中，使用硫酸鋁時施膠效果變得良好，因而優(yōu)選。作為本發(fā)明中使用的成分(E)，沒有特別的限定，可以使用公知的物質。作為成分 (E)，例如可以使用以通式(1)表示的物質
權利要求
1.一種水性乳液型造紙用表面施膠劑，其含有聚合物(C)、水溶性鋁系化合物(D)、 以及烷基烯酮二聚體和/或烯基烯酮二聚體(E)，所述聚合物(C)通過使含有疏水性單體 (al)的乙烯基單體(A)在陽離子型水溶性聚合物(B)的存在下聚合而得到。
2.如權利要求1所述的造紙用表面施膠劑，其中，烷基烯酮二聚體和/或烯基烯酮二聚體(E)的含量為5 40重量％，通過使含有疏水性單體(al)的乙烯基單體㈧在陽離子型水溶性聚合物(B)的存在下聚合而得到的聚合物(C)、和水溶性鋁系化合物(D)的總量按固體成分換算為95 60重量％。
3.如權利要求1或2所述的造紙用表面施膠劑，其中，通過使含有疏水性單體(al)的乙烯基單體(A)在陽離子型水溶性聚合物(B)的存在下聚合而得到的聚合物(C)、和水溶性鋁系化合物(D)的含有比率以固體成分重量比計為(C)/(D) = 20/80 80/20。
4.如權利要求1 3中任一項所述的造紙用表面施膠劑，其中，陽離子型水溶性聚合物⑶以(bl) [(b2) + (b3)] =20 90 80 10重量％的比率含有疏水性單體(bl)、 以及(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯( )和/或(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酰胺 (b3)，并且來自所述( )和(b!3)的氨基的一部分或全部季銨化。
5.如權利要求1 4中任一項所述的造紙用表面施膠劑，其中，含有疏水性單體(al) 的乙烯基單體(A)與陽離子型水溶性聚合物(B)的含有比率以重量比計為(A) (B)= 1 4 4 1。
6.如權利要求1 5中任一項所述的造紙用表面施膠劑，其中，水溶性鋁系化合物(D) 為選自硫酸鋁、氯化鋁、硝酸鋁、堿式硫酸鋁、堿式氯化鋁、硫酸硅酸鋁以及它們的聚合物中的至少1種。
7.一種表面施膠涂布液，其中，將權利要求1 6中任一項所述的造紙用表面施膠劑和淀粉類(F)以造紙用表面施膠劑淀粉類(F)按固體成分換算為0. 1 20 99. 9 80 的重量比率進行混合。
8.一種紙，其通過涂布權利要求1 6中任一項所述的造紙用表面施膠劑或權利要求 7所述的表面施膠涂布液而得到。
全文摘要
本發(fā)明提供造紙用表面施膠劑、表面施膠涂布液和紙，該造紙用表面施膠劑的施膠效果良好、抑制了摩擦系數(shù)的降低、且能夠降低向紙上涂布時產生的凝聚物，所述紙的施膠效果優(yōu)良。本發(fā)明使用水性乳液型造紙用表面施膠劑，其含有聚合物(C)、水溶性鋁系化合物(D)、以及烷基烯酮二聚體和/或烯基烯酮二聚體(E)，所述聚合物(C)通過使含有疏水性單體(a1)的乙烯基單體(A)在陽離子型水溶性聚合物(B)的存在下聚合而得到。
文檔編號D21H19/00GK102261015SQ201110144190
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權日2010年5月27日
發(fā)明者原口剛士, 川喜田正之, 橫谷賢治, 野村浩 申請人:荒川化學工業(yè)株式會社