JPH07506151A - 紙および板紙の製造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 紙および板紙の製造 本発明は、紙および板紙の製造に関する。

従来の紙または板紙の製造は、顔料、フィラーおよびサイズ剤等の添加物を含む 繊維状紙料の形成、および前記紙料の金属または織物のワイヤ上での脱水による 紙または板紙の原紙（ｂａｓｉｓ）の形成を含んでいる。そのような方法は、紙 料の素早い排水が生じなければならないという要請と、排水中に添加物および繊 維の紙料からの過度の損失があってはならない、即ちワイヤ上のそのような添加 物と繊維の歩留りが高（なくてはならないという要請との相反する要請にさらさ れている。このことは、原料費を節減させ、ソートの乾燥に必要なエネルギーを 減少させるのみならず、パージ水中の懸濁固体が低含量となることおよびＣＯＤ とＢＯＤの負荷が低下することの結果として、排水処理の必要性をも減少させる ように働く。シート形成および表面特性も改善され得る。凝集剤として作用し、 高分子量のポリアクリルアミドおよびそのコポリマー等の高分子電解質を含む添 加物を組合せて使用することにより排水特性および歩留り特性を最適化する試み が多数行われている。

伝統的に凝集剤として使用されており、本来的に非イオン型、アニオン型または カチオン型であることができ、そして紙料の荷電要求性に合わせて選択され得る 、高分子量でかつ比較的低電化密度であるポリアクリルアミドと共に、コロイド 状膨潤クレーを使用することが提案されている。

例えば、米国特許第３０５２５９５号明細書は、ベントナイトのフィラー入り紙 料への添加、およびそれに続（、本来的にアニオン型またはカチオン型であるこ とができ、最大成約２ｍ、　ｅ　ｑ、／ｇの電荷密度に相当し得る官能性コモノ マーを最大限約１５重量％含有し得るアクリルアミドのホモポリマーまたはコポ リマーの添加を開示している。上記組合せの影響は、前記ポリマーおよびベント ナイトが「共同して働き、紙ウエブ中のフィラーの歩留りが増加し、そして得ら れる白紙の濁り度が減少する」ことである。

より最近では、欧州特許出願第００１７２５３号が、実質的にフィラーを含有し ない紙料の繊維歩留りおよび脱水特性が紙料中に高分子量ポリアクリルアミドと ベントナイト型クレーを含有することで劇的に改善され得ることを開示している 。前記ポリアクリルアミドは、１０％を越えない分量のカチオン型またはアニオ ン型のどちらかの官能モノマー単位（ｕｎｉｔｓ）を含有し、かつそのことによ り低い電荷密度のものに制限されている。

米国特許第４７５３７１０号および第４９１３７７５号は、薄い紙料に高分子量 直鎖カチオン型ポリマーを添加して大きなフロックを形成させること、凝集され た懸濁液を有効な剪断にかけること、および剪断された腎濁液にベントナイトを 添加することを含む方法、即ちハイドロコル（Ｉｌｙｄｒｏｃｏｌ）法を開示し ている。剪断の効果は、フロックを破壊して、さらなる崩壊に耐えるに充分に安 定な微細フロックとすることであると説明されている。ハイドロコル法のこれ以 上の、そしてより詳細な説明は、ＴＡＡＰＰＩプロン−ディンゲス［ＴＡＰＰＩ 　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、　１９８６　Ｐａｐｅｒ−ｍａｋｅｒｓ　Ｃｏｎｆ ｅｒｅｎｃｅ、　Ｐａｇｅｓ　８９−９２］において、前記特許の発明者らによ り提供されている。その９０頁において、該方法の発明者らは「超凝集を達成す る鍵は、前処理された紙料の電荷および表面積と、２次添加物の電荷および表面 積とのバランスである」と述べていることが注目される。さらに、米国特許第４ ７５３７１０号の第１０［、第２６〜４３行、および米国特許第４９１３７７５ 号の第１０１ＩＩ１１第５９〜６６行に、前記方法においては非イオン型または アニオン型のポリマーよりはむしろカチオン型ポリマーを凝集剤として用いるこ とが本質的であると述べられている。

本発明の目的は、紙料の排水および歩留り特性が改変される、紙および板紙の製 造法を提供することである。

本発明によれば、紙および板紙は、水性セルロース懸濁液を形成し、該セルロー ス懸濁液を１またはそれ以上の剪断工程に通し、該懸濁液を排水させてシートを 形成させ、そしてシートを乾燥させることにより作られ、その際、排水されるセ ルロース懸濁液は有機高分子材料および無機材料を含有し、前記有機高分子材料 は５００．０００を越える分子量を有する凝集剤であり、前記剪断工程のいずれ かの前に蟹濁液に添加され、そして前記無機材料はベントナイトを含み、いずれ かの剪断工程の後に添加されるが、本発明の特徴は、前記有機高分子材料がアニ オン型または非イオン型の合成ポリマーを包含することである。前記有機高分子 材料はアニオン型ポリマーを包含することが好ましい。本発明の方法は、従来技 術であるハイドロコル法の使用により得られる特性改善と比較して、さらに改善 された歩留りおよび／または排水特性を与える。このことは、米国特許第４７５ ３７１０号および米国特許第４９１３７７５号が、後工程におけるベントナイト の添加により凝集紙料の電荷がさらにバランスを崩すので、非イオン型またはア ニオン型のポリマーよりはむしろカチオン型ポリマーが使用されねばならないと 明確に教示していることから、驚（べきことである。

添加されるベントナイトの里は、通常、米国特許第４７５３７１０号の第１０１ １１．第４４〜４６行に開示された範囲内である。本発明において使用されるベ ントナイトは、米国特許第４７５３７１０号の第１０欄、第４７行から第１１欄 、第２行にかけて開示されたアニオン型膨潤クレーのいずれかであることができ る。ベントナイトは米国特許第４７５３７１０号の第１１！１１！、第３〜１１ 行に開示された乾燥粒子サイズを有することができる。ベントナイトは、一般的 に、米国特許第４７５３７１０号の第１１欄、第１２〜１６行に開示された形態 で水性懸濁液に添加される。

前記有機ポリマーは５００，０００を越える分子量、好ましくはｉ、ｏｏｏ、。

００を越える分子量、より好ましくは５．０００，０００を越える分子量、例え ば１０．０００．０００〜３０．０００．０００またはそれ以上の分子量を有す る。

前記アニオン型ポリマーはホモポリマーまたはコポリマーであり、より好ましく は、アクリルアミド、アクリロニトリルまたはメタクリルアミドをモノマーとす る部分的に加水分解されたホモポリマー、上記モノマー同士のみによる部分的に 加水分解されたコポリマー、あるいは上記モノマーとアクリル酸および／または メタクリル酸とのコポリマーである。特に好適なポリマーは、アクリルアミド、 アクリロニトリルおよびメタクリルアミドの加水分解されたポリマー、上記モノ マー同士の加水分解されたコポリマー、アクリルアミド、アクリロニトリルおよ び／またはメタクリルアミドとアクリル酸および／またはメタクリル酸とのコポ リマーを包含する。これらのポリマーのアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属 塩もまた、本発明に使用され得る。

アニオン型ポリマーは比較的低い電化密度を有することが好ましい。例えば、ポ リマーの電化密度はポリマー１ｋｇ当たりの当量で、好ましくは５未満、より好 ましくは０．０１〜４、さらに好ましくは０．０５〜３．５である。

非イオン型ポリマーはホモポリマーまたはコポリマーであり、好ましくは加水分 解されていないポリマーであり、アクリルアミド、メタクリルアミドまたはアク リロニトリルのホモポリマーまたはコポリマー、あるいは、例えば酸化エチレン 、酸化プロピレンまたは酸化ブチレンまたはそれらの混合物の縮合により形成さ れるポリアルコキシレートを包含する。

本発明に用いられる有機高分子の１は、乾燥紙料の重量を基準として、好ましく は０．００５％超過であるが、０．２５％未満であることが好ましい。典型的に は、ポリマーの投入量は、普通には領０１〜０．２％、好ましくは領０１〜０１ ％、そしてより好ましくは０．０２〜０，０７％である。

剪断１稈は、紙料を洗浄工程、混合工程またはヘッドボックスへの供給（ｐｕｍ ｐ）工程に通すことにより行われることができる。紙料をパイプラインの長さに 沿って通すことにより得られる単純な乱流混合によっても効果を挙げることがで きるが、紙料を遠心力式スクリーン（ｃｅｎｔｒｉｓｃｒｅｅｎ）に通すことが 非常に有利である。

好ましくは、ポリマー添加前には、セルロース懸濁液は中性またはアニオン要求 性である。セルロース懸濁液はアニオン要求性であることが好ましい。

本発明の実施態様の１つにおいて、紙料には最初に、みょうばん、または最も好 ましくはカチオン型低分子ポリマー等のカチオン供与体が投与される。供与体ポ リマーは好ましくは紙料固形分を基準として０．０１〜０．２５％活性成分の量 で使用される。典型的には、そのようなカチオン供与体ポリマーは、例えば２０ ｏ、ｏｏｏ未満、好ましくは２０．０００未満の低分子量を有し、そして例えば カチオン電荷を有するポリマーを形成するために使用されるモノマーの７０％を 越える高いカチオン電荷を有する。このような供与体としては、ポリアミン、ポ リ第四アミンおよびポリイミドアミンが最も好ましく、特にアミンのホモポリマ ーが好ましい。

本来的にアルカリ性または中性であることが好ましいカチオン型の紙生産システ ムに本発明を利用し、筆記および印刷用紙、バンク紙およびボンド紙等級紙、新 聞用紙、ライナーボード、証券およびコンピュータ用紙、感光複写紙、袋用紙、 芯用板紙、裏白カーボン、包装／梱包用紙、プラスターボード、筒用板紙、段ボ ール、紙タオルおよびティッシュペーパー等を生産することが好ましい。

紙または板紙の製造に通常用いられるその他の添加物は本発明においても使用す ることができる。そのような添加物には、フィラー、（非膨潤）クレー、二酸化 チタン等の顔料、沈降／重質カルサイト、石膏、アルキルヶトンニ量体またはア ルキル無水琥珀酸等の合成サイズ剤あるいはロジン／みょうばん等のサイズ剤、 湿潤または乾燥紙力増強樹脂、染料、蛍光増白剤およびスライム防止剤等が包含 される。

本発明を、本発明の能力を凝集剤ポリマーの従来の使用と比較した下記試験に言 及して説明する。

標準的な量の上級紙紙料を（微細繊維の歩留りを測定するためにＴＡＰＰＩ　Ｔ ２６１．１９８０に従い）標準ブリットジャー（Ｂｒｉｔｔ　Ｊａｒ）装置に導 入し、アニオン型凝集剤を所定量導入した後、強い剪断条件（１５００ｒｐｍ） 下に３０秒間混合した。

この混合工程の後、幾つかの試験においては市販の膨潤クレーの所定量をクレー を１０ｇ／ｌを含む水性懸濁液の形態で添加した。このクレーを１５秒間の弱い 剪断により混合し、そして歩留り試験を実施した。その結果得られた微細繊維の 歩留りを元来存在していた微細繊維の重量％として表した。

２つの異なる上級紙紙料バッチ（ｐＨ７，２かつアニオン要求性）における結果 を以下に示す。

歩留り検討結果： ヘッドボックス濃度　０．７４％ 微細繊維画分　４６％ 微細繊維歩留り（％） パーコルｌｌ０Ｌ’　（２ｌｂ／１ｏｎ）　８２　８５バーコル１１０Ｌ　（２ （ｂ／１ｏｎ）＋ハイドロコルＯ”　（４ｌｂ／１ｏｎ）　８６　８７■　パー コル１１０　Ｌ　（＋’ｃｒｃｏｌ　１１０１、）はアニオン型高分子凝集剤ポ リマーであり、アライドコロイズ（＾１ｌｉｅｄ　Ｃｏ１１ｏｉｄｓ）から入手 可能である。

２　ハイドロコル０　（ｔｌｙｄｒｃｘ：ｏｌ　Ｏ）はベントナイトクレーであ り、アライドコロイズ（＾１ｌｉｃｄ　Ｃｏ１１ｏｉｄｓ）から入手可能である 。

上記の結果は、本発明により処理された紙料の歩留り特性における驚くべき改善 を明示している。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成　６年　７月　１ 日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．水性セルロース懸濁液を形成し、該セルロース懸濁液を１またはそれ以上の 剪断工程に通し、該懸濁液を排水させてシートを形成させ、そしてシートを乾燥 させ、その際、排水されるセルロース懸濁液は有機高分子材料および無機材料を 含有し、前記有機高分子材料は５００，０００を越える分子量を有する凝集剤で あり、前記剪断工程のいずれかの前に懸濁液に添加され、そして前記無機材料は ベントナイトを含み、いずれかの剪断工程の後に添加される紙または板紙の製造 法において、前記有機高分子材料がアニオン型または非イオン型のポリマーを包 含することを特徴とする方法。
2. ２．前記有機高分子材料がアニオン型ポリマーである、請求項２に記載の方法。
3. ３．前記有機高分子材料がアクリルアミドおよび／またはメタクリルアミドをモ ノマーとするポリマーである、請求項２に記載の方法。
4. ４．前記ポリマーがアクリル酸および／またはメタクリル酸をモノマーとするコ ポリマーである、請求項３に記載の方法。
5. ５．前記セルロース懸濁液が、前記有機高分子材料により処理される前に、カチ オン供与体により処理される、請求項１に記載の方法。
6. ６．前記セルロース懸濁液が、前記有機高分子材料により処理される前には、中 性またはアニオン要求性である、請求項１に記載の方法。
7. ７．実施例に関連して記載された方法。