JP2000505843A - 紙の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は希釈ヘッドボックスを含む抄紙機での紙の製造方法に関し、この方法ではセルロース繊維および充填剤を含む主水性流が前記ヘッドボックスで希釈水性流と混合され、結果の水性流を形成し、この水性流は金網上に吐出および脱水され紙のウェッブを形成し、この時歩留を向上する一つ以上の成分を主水性流に加え、ならびにゆっくりした脱水となる並びに／または非イオン性およびアニオン性有機ポリマーから選ばれる添加剤を希釈水性流に加える。

Description

【発明の詳細な説明】 紙の製造方法 発明の分野 本発明は、希釈ヘッドボックス(dilution headbox)を含む抄紙機での紙の製造 方法、およびより具体的には、原料がヘッドボックスから金網上に吐出されそし て脱水され紙のウェッブを形成する前に、歩留と脱水に影響を及ぼす添加剤を原 料に加える方法に関する。背景 製紙技術において、原料と呼ぶ、セルロース繊維、充填剤および添加剤を含む 水性懸濁液がヘッドボックスへ供給され、このヘッドボックスは原料を成形金網 上へスライス(slice)間隙を通して吐出する。水が原料から成形金網を通して排 水され、その結果紙の濡れたウェッブが金網上に成形され、そしてウェッブは更 に抄紙機の乾燥部分で脱水および乾燥される。歩留向上剤が通常原料へ加えられ その為細かな粒子、例えば細かな繊維および充填剤、のセルロース繊維への吸着 が増し、その結果これらが金網上で繊維に保持される。広範囲の種類の歩留向上 剤が当分野で公知であり、これらの例としては、アニオン性、非イオン性、両性 およびカチオン性の直鎖の、枝分れしたならびに架橋した有機ポリマー、異なる 分子量の有機ポリマー、無機材料、およびこれらの多くの組み合わせが挙げられ る。不完全な保持によって、原料および濡れたウェッブの脱水により得られた水 は、白水または背水と呼ばれ、金網上で保持されない細かな粒子を含み、そして この水は通常異なった流路で再循環される。 乾燥工程での紙ウェッブの不均一な収縮により、でき上がった乾燥したウェッ ブは通常横方向の坪量分布が不均一である。明らかに、紙ウェッブの中央部の収 縮は側部より小さく、これによりウェッブの両側部の乾燥坪量は高くなる。過去 に、スライス間隙を定めるリップ(lip)を長さに沿って制御し、ウェッブの坪量 分布を制御しようとした。しかしながら、実際には、この型の制御装置を用いて ウェッブの幅にわたって均一な坪量分布を得ることは非常に難しい。加えて、こ の方法で坪量分布を制御する試みは紙ウェッブの繊維配向分布に影響をおよぼし 、これは、強度および伸びの異方性のような、通常、生産された紙の品質へ悪影 響となる。 坪量分布は、希釈ヘッドボックスと呼ばれる、ヘッドボックス設計の異なった 型で改良を行うことができ、この中で紙ウェッブの坪量分布はヘッドボックスへ 供給される原料を水で希釈することにより制御される。通常、希釈工程で用いる 水は白水であり、そしてこれにより高い粘稠度を有する原料の流れは、白水から 生じる低粘稠度の流れで希釈される。例えば、ヘッドボックスは、ヘッドボック スの幅に渡って配置した一連の混練部分または希釈ラインを有することができる 。白水を混練部分へ注入し部分的に原料希釈を制御し、これによりスライス間隙 を一定容積の流れとしたまま可変の粘稠度分布を形成する。希釈の量、すなわち 、高い粘稠度の流れ対低い粘稠度の流れの比、を機械を横切ってヘッドボックス の複数の点で調整することにより、例えばオンラインスキャナーからの測定した 坪量分布に応じて、ウェッブの坪量は改善した方法で制御でき、そして機械の横 方向で実質的に均一にできる。機械横方向の一定の容積の流れは、また繊維の配 向分布にも有益な効果を有するであろう。 しかしながら、希釈ヘッドボックス設計を用いた抄紙機では、とりわけ高性能 の歩留向上剤を用いた時、生産した紙ウェッブがウェッブの幅方向に地合および 組成が変化していることが経験されている。明らかに、紙ウェッブが不均一な灰 分含量の横方向の分布を有することが見いだされ、それにより規格外の紙を生産 する。ある場合には灰分がウェッブの中央部より両側部でずっと低かった。本発明 本発明によれば、紙を希釈ヘッドボックスを含む抄紙機で生産する時、横方向 のより均一な灰分分布を有する紙のウェッブが、原料を金網上で脱水し紙のウェ ッブを形成する前に、ある方法で添加剤の特定の系を原料に導入することにより 得られることが見いだされた。本発明の方法は、生産した紙ウェッブの地合改良 を提供できることが更に見いだされた。従って、本発明によれば、希釈ヘッドボ ックスを含む抄紙機での紙の生産方法が提供され、この方法ではセルロース繊維 および充填剤を含む主水性流が前記ヘッドボックスで希釈水性流と混合され、結 果の水性流を形成し、これは金網の上に吐出されそして脱水され紙のウェッブを 形成し、ここで歩留改良を提供する一つ以上の成分を主な水性流に加えそして追 加の添加剤を脱水の前に希釈水性流に加え、この追加の添加剤は脱水をより遅く することとなり並びに／または非イオンおよびアニオン有機ポリマーから選ばれ る。本発明は、従って請求項に更に定義する方法に関する。 希釈ヘッドボックスは一般的に、第一の部分体積流の入口を少なくとも一つ、 第二の部分体積流の入口を少なくとも一つ、これら部分体積流を混合し混合体積 流を形成する部分を少なくとも一つ、および混合体積流を吐出する出口を少なく とも一つ含む装置と記載することができる。好ましくは希釈ヘッドボックスは、 その稼働幅にわたって複数のこのような入口、部分および出口を含む。希釈ヘッ ドボックスの適切な例は、U.S．Pat．Nos．4,909,904；5,196,091；5,316,383； 5,545,293;および5,549,793に開示されている。 ここで用いる「主水性流」という用語は、ヘッドボックスヘ入るセルロース繊 維および充填剤を含む原料の主な流れを意味し、この主な流れは高い粘稠度（以 下ＨＣという）を有しており、すなわち高固体含量であり、それにより高粘稠度 流（以下ＨＣ流という）を表している。ＨＣ流の粘稠度は０．１重量％から３． ５重量％であることができ、適切には０．３重量％から２．２重量％および好ま しくは０．４重量％から１．９重量％である。ここで用いる「希釈水性流」とい う用語は、ＨＣ流を希釈するのに用いる水性流を意味し、そしてこの水性流は、 ＨＣ流との関連で、低粘稠度（以下ＬＣという）を有し、すなわち低固体含量で あり、それにより低粘稠度流（以下ＬＣ流という）を表している。ＬＣ流の粘稠 度は、ＨＣ流の粘稠度より低いとの条件で、０〜１．５重量％の範囲であること ができ、適切には０．００２〜０．９重量％、好ましくは０．００５〜０．８重 量％である。ヘッドボックスで、ＨＣ流はＬＣ流と、例えば乱流発生器の直前で 、混合および希釈され結果の流れを形成し、これは脱水のため金網上に放出され る。ＨＣ流のＬＣ流に対する容積比は９９：１から５０：５０の範囲であること ができ、適切には９７：３から６０：４０、好ましくは９５：５から７５：２５ および代表的には約８５：１５である。希釈ヘッドボックスの設計において慣習 的なように、ＨＣ流のＬＣ流に対する容積比は希釈の量を調節するため、好まし くはヘッドボックスの幅方向の複数の点で異なり、それにより成形した紙ウェッ ブの坪量横方向分布の制御を可能にする。好ましくは部分容積流、すなわちＨＣ 流とＬＣ流、はヘッドボックス内で混合され、結果のＨＣおよびＬＣ混合容積流 を形成し、これはヘッドボックスから吐出され、ならびにこれは本質的に機械の 横方向に一定である。 希釈に用いる水性ＬＣ流は、淡水、白水および他の形の水性流から選ぶことが でき、これらは工程中で再循環される。希釈ＬＣ流は繊維微細物および充填剤を 含んでよく、ならびにこれはヘッドボックスに供給する前にいかなる浄化手段に より処理されてもよい。これらの型の水性流を浄化または清澄するのに用いるこ とのできる適切な処理手段の例は、濾過、浮遊、沈降、嫌気および好気処理が挙 げられる。好ましくは、このＬＣ流は白水であり、これは微細物、充填剤および ＨＣ流に加えたが金網上で保持されない更なる添加剤を含んでよい。用いる白水 は、好ましくは金網上の原料および／または湿ったウェッブを脱水することによ り得られ、そしてこれは希釈ヘッドボックスへ供給する前に、上述のように清澄 してもよい。本方法において、ＬＣ流は適切にはＨＣ流と異なる組成を有し、そ して明らかにＬＣ流の充填剤含量はＨＣ流と異なる。好ましくはＬＣ流は、流れ の乾燥物質のパーセントで表して、ＨＣ流より高い充填剤含量を有する。 上述のようなヘッドボックスに入るＨＣ流およびＬＣ流に加え、本発明に従っ てヘッドボックスへ入る少なくとも一つの追加の流れがあり得る。追加の流れは 好ましくは水のみを含む流れである。追加の流れはまた原料またはパルプの流れ でよく、これの粘稠度および／または組成はＨＣ流のものと異なる。 本発明に係る改良した歩留を提供する成分は、単独の歩留向上剤または歩留向 上剤系であってよく、例えば以下に定義するもののどれかである。単独成分は歩 留向上剤として機能するいかなる成分でもあり得、好ましくはカチオン性ポリマ ーである。この実施態様において、主水性流に加える成分の量は、成分を添加し なかった時得られるよりよい歩留を与えるのに十分な量であるべきである。 本発明の好ましい実施態様において、歩留向上剤系を用いる。ここで用いられ る「歩留向上剤系」という用語は、少なくとも二成分を意味し、これは原料に添 加した時、成分を添加しない時得られるよりよい歩留を与える。歩留向上剤系の 成分は、好ましくは有機ポリマーならびに有機ポリマーとアルミニウム化合物お よび／または無機微粒子との組み合わせから選ばれる。本発明の特に好ましい実 施態様において、微粒子歩留向上剤系を用いる。ここで用いる「微粒子歩留向上 剤系」という用語は、例えば、アニオン性無機粒子、カチオン性無機粒子および 有機微粒子のような、微粒子材料、または微粒子材料を含む歩留向上剤系を言う 。微粒子材料は少なくとも一つの更なる成分との組み合わせで用いられ、この成 分は通常少なくとも一つの有機ポリマーであり、ここで主ポリマーとも言及し、 好ましくはカチオン性、両性またはアニオン性ポリマーである。アニオン性微粒 子は、少なくとも一つの両性および／またはカチオン性ポリマーとの組み合わせ で好ましく用いられ、一方カチオン性微粒子は、少なくとも一つの両性および／ またはアニオン性ポリマーとの組み合わせで好ましく用いられる。好ましくは微 粒子はアニオン性無機粒子である。微粒子は粒子径がコロイド範囲であることが 更に好ましい。歩留向上剤系、例えば微粒子を含む系、は三つ以上の成分を含む ことができ；例えば、これは三または四成分の歩留向上剤系であり得る。適切な 追加成分は、一つ以上のアルミニウム化合物および低分子量カチオン性有機ポリ マーを含む。通常、歩留向上剤系（微粒子歩留向上剤系を含め）はまた、成分を 添加しない時得られるより良好な脱水をもたらし、そしてこの系は一般的に歩留 向上および脱水系という。 本発明に係り用いることのできるアニオン性無機粒子は、アニオン性シリカベ ースの粒子およびスメクタイト型の粘土を含む。アニオン性シリカベースの粒子 、すなわちＳｉＯ₂または珪酸に基づく粒子は、コロイド状シリカ、異なる型の ポリ珪酸、コロイド状アルミニウム改質シリカまたは珪酸アルミニウム、および これらの混合物を含み、好ましくは単独でまたは他の型のアニオン性無機粒子と の組み合わせのどちらかで用いる。アニオン性シリカベースの粒子は、通常水性 コロイド分散液、いわゆるゾル、の形で供給される。適切なアニオン性シリカベ ース粒子を含む歩留向上および脱水系は、U.S．Pat．Nos．4,388,150；4,927,49 8；4,954,220；4,961,825；4,980,025；5,127,994；5,176,891；5,368,833;5,44 7,604；5,470,435；5,543,014；5,571,494；5,584,966;および5,603,805に開示 されており、これらはすべて参考文献に加える。 アニオン性シリカベースの粒子は、適切には約５０ｎm未満の平均粒子径を有 し、好ましくは約２０ｎm未満およびより好ましくは約１から約１０ｎｍの範囲 である。シリカ化学で慣習的であるように、この粒子径は一次粒子の平均径を意 味し、これは凝集してても凝集してなくてもよい。シリカベースの粒子の比表面 積は適切には５０ｍ²／ｇを超えおよび好ましくは１００ｍ²／ｇを超える。一般 的に、比表面積は約１７００ｍ²／ｇまでおよび好ましくは１０００ｍ²／ｇまで であり得る。比表面積は公知の方法でNａＯＨでの滴定により、例えばSearSによ りAnalytical Chemistry 28(1956):12，1981-1983およびU.S．Pat．No.5.176.89 1に記載されているように、測定できる。得られた面積は従って粒子の平均比表 面積を表す。 本発明の好ましい実施態様において、アニオン性無機粒子はシリカベースの粒 子、例えばコロイド状シリカまたはアルミニウム改質シリカであり、５０から１ ０００ｍ²／ｇおよび好ましくは１００から９５０ｍ²／ｇの範囲内の比表面積を 有する。好ましくは、アニオン性無機粒子は８％から４５％、好ましくは１０％ から３０％の範囲のＳ値(S-value)を有するシリカゾル中に存在し、３００から １０００ｍ²／ｇ)適切には５００から９５０ｍ²／ｇ，および好ましくは７５０ から９５０ｍ²／ｇの範囲の比表面積のシリカ粒子を含み、この粒子は非アルミ ニウム改質またはアルミニウム改質であることができ、適切にはアルミニウム改 質でありそして好ましくは粒子は珪素原子の２から２５％置換程度アルミニウム で表面改質されている。Ｓ値はIler&DaltonがJ．Phys．Chem．60(1956)，955-95 7に記載するように測定および計算できる。Ｓ値は凝集またはミクロゲル形成の 程度を表しそして低いＳ値は凝集の程度の高いことを示す。 更に本発明の他の好ましい実施態様において、アニオン性無機粒子はポリ珪酸 およびコロイド状アルミニウム改質シリカまたは珪酸アルミニウムから選ばれ、 これは大きな比表面積、適切には約１０００ｍ²／ｇ超を有する。この比表面積 は１０００から１７００ｍ²／ｇの範囲であることができ、および好ましくは１ ０５０から１６００ｍ²／ｇである。本技術において、ポリ珪酸はまた高分子珪 酸、ポリ珪酸ミクロゲル、ポリ珪酸塩およびポリ珪酸塩ミクロゲルとも呼ばれ、 これらは全てここで用いられるポリ珪酸という用語に含まれる。この型のアルミ ニウム含有化合物は、また一般的にポリアルミノ珪酸塩およびポリアルミノ珪酸 塩ミクロゲルとも言及され、この両方ともここで用いるコロイド状アルミニウム 改質シリカおよび珪酸アルミニウムの用語に含まれる。 本発明の方法で用いることのできるスメクタイト型の粘土は、当分野で公知で あり並びに天然にできた、合成のおよび化学処理された材料を含む。適切なスメ クタイト粘土の例としてはモンモリロナイト／ベントナイト、ヘクトライト、バ イデライト、ノントロナイトおよびサポナイトが挙げられ、好ましくはベントナ イトおよび特に膨潤後好ましくは４００から８００ｍ²／ｇの表面積を有するよ うなものである。適切な粘土はU.S．Pat．Nos．4,753,710；5,071,512;および5, 607,552（これらをここで参考文献とする）に開示されており、後者の特許は、 アニオン性シリカベースの粒子とスメクタイト粘土（好ましくは天然のベントナ イト）との混合物を開示している。使用できるカチオン性無機粒子はカチオン性 シリカベースの粒子、カチオン性アルミナ、およびカチオン性ジルコニアを含む 。 本発明で用いる適切な有機ポリマーは、アニオン性、非イオン性、両性、また はカチオン性の性質で有り得、これらは天然源または合成源から誘導することが できおよびこれらは直鎖、枝分れまたは架橋、例えば微粒子の形状であることが できる。好ましくはこのポリマーは水溶性または水分散性である。適切な主ポリ マーの例は、アニオン性、両性およびカチオン性澱粉、アニオン性、両性および カチオン性グアールガム、ならびにアニオン性、両性およびカチオン性アクリル アミドベースのポリマー、ならびにキトサン、ポリ（ジアリルジメチル塩化アン モニウム）、ポリエチレンイミン、ポリアミン、ポリアミドアミン、メラミンホ ルムアルデヒドおよびウレアホルムアルデヒド樹脂が挙げられる。カチオン性澱 粉およびカチオン性アクリルアミドベースのポリマーは、本発明に係り、両者と も単独の歩留向上成分として並びにアニオン性無機粒子有りおよび無しでの歩留 向上剤系において、特に好ましいポリマーである。主ポリマーの分子量は通常２ ００，０００超、適切には約３００，０００超、好ましくは少なくとも５００， ０００および最も好ましくは少なくとも１，０００，０００である。通常分子量 は約２０，０００，０００未満である。 本発明で用いる更なる適切なポリマーは低分子量（以下ＬＭＷという）カチオ ン性有機ポリマーを含み、これはまたアニオン性屑捕捉剤(anionic trash catch ers(ATC's))とも言う。ＡＴＣは、原料に存在する有害アニオン性物質の中和剤 として当分野で公知であり、そしてこれを歩留向上成分または歩留向上剤系との 組み合わせで使用するとしばしば歩留が向上する。従って、ＡＴＣは好ましくは 歩留向上剤系の成分として含まれ、これは高いカチオン性の要求を有する原料と 共に用いられる。適切なＡＴＣはＬＭＷ高荷電カチオン性有機ポリマーを含み、 例えばポリアミン、ポリエチレンイミン、ジアリルメチル塩化アンモニウムに基 づくホモポリマーおよびコポリマー、（メタ）アクリルアミドおよび（メタ）ア クリル酸塩である。主ポリマーの分子量に比較して、ＬＭＷカチオン性有機ポリ マーの分子量は好ましくは低く；適切には少なくとも２，０００および好ましく は少なくとも１０，０００である。分子量の上限は通常約７００，０００、およ び適切には約５００，０００である。ＡＴＣを含む適切な歩留向上剤系は、両性 またはカチオン性の性質の主ポリマーを含む系を包含する。ＬＭＷカチオン性ポ リマーは、サイトブロッキング剤（ＳＢＡ）としてもまた用いられ、より効率的 な凝集をもたらすため吸着した高分子量ポリマーの配座を改良する。 本発明に係り用いることのできるアルミニウム化合物としては、アラム、アル ミン酸塩、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムならびにポリ塩化アルミニウム 、ポリ硫酸アルミニウム、塩化物イオンおよび硫酸塩イオンの両方を含むポリア ルミニウム化合物、ポリ珪酸硫酸アルミニウム、およびこれらの混合物のような ポリアルミニウム化合物が挙げられる。ポリアルミニウム化合物はまた他のアニ オンを含んでよく、例えばリン酸、硫酸、クエン酸およびシュウ酸のような有機 酸からのアニオンである。 本発明に係る適切な微粒子歩留向上剤系は、アニオン性シリカベースの粒子と カチオン性澱粉、カチオン性グアールガムまたはカチオン性アクリルアミドベー スのポリマーとを組み合わせたもの（好ましくは、カチオン性澱粉と組み合わせ た、アニオン性コロイド状シリカまたはポリ珪酸、およびカチオン性アクリルア ミドベースのポリマーと組み合わせた、アニオン性コロイド状アルミニウム改質 シリカまたは珪酸アルミニウム）および任意にまたＡＴＣと組み合わせたもの； アニオン性アクリルアミドベースのポリマーおよびカチオン性澱粉、カチオン性 グアールガムまたはカチオン性アクリルアミドベースのポリマーから選ばれた、 カチオン性ポリマーと組み合わせたアニオン性シリカベースの粒子；カチオン性 アクリルアミドベースのポリマーおよび任意にまたＡＴＣと組み合わせたベント ナイト；アニオン性澱粉、アニオン性グアールガムまたはアニオン性アクリルア ミドベースのポリマーと組み合わせたカチオン性シリカベースの粒子；アニオン 性アクリルアミドベースのポリマーおよびＡＴＣと組み合わせたアニオン性シリ カベースの粒子；および実質的に非イオン性のアクリルアミドベースのポリマー と組み合わせたベントナイト、を含む。アルミニウム化合物を含む適切な歩留向 上剤系は、カチオン性ポリマーおよびアニオン性無機粒子、好ましくはアニオン 性シリカベースの粒子を含む系を含有する。 歩留向上剤系の成分はまた、有機ポリマーおよびアルミニウム化合物と組み合 わせた有機ポリマーから選んでもよく、例えば主ポリマー；ＬＭＷポリマーと組 み合わせた主ポリマー；および、上述したような、アルミニウム化合物と組み合 わせた主ポリマー、から選んでよい。この実施態様の第一の見地において、歩留 向上剤系は、二つの反対に荷電したポリマー、すなわちアニオン性ポリマー＋カ チオン性ポリマー、例えばカチオン性主ポリマーと組み合わせたアニオン性ポリ マー、およびカチオン性ＡＴＣポリマーと組み合わせたアニオン性ポリマーを含 む。この実施態様の第二の見地において、歩留向上剤系は、二つの両性および／ またはカチオン性ポリマー、例えば二つのカチオン性主ポリマー、およびＬＭＷ カチオン性ポリマーと組み合わせたカチオン性主ポリマーを含む。他の実施態様 では、歩留向上剤系は、二つの非イオン性ポリマー、好ましくは水素結合を通じ て相互作用のできる非イオン性ポリマー、例えばポリエチレンオキサイドおよび フェノール樹脂のような、アルキレンオキサイドベースのポリマーを含む。 本発明の方法において、歩留向上剤成分は、ヘッドボックスでＬＣ流と混合さ れるべきＨＣ流に導入され、それによりこの成分を希釈工程で得られる水性流に 導入する。歩留向上剤系の成分は、いかなる順番でも従来の方法で原料流に添加 することができる。アニオン性無機粒子および主ポリマー、例えばカチオン性ポ リマー、を含む歩留向上剤系を用いる時は、たとえ逆の添加の順序が用いられる としても、このポリマーをＨＣ原料流へ微粒子材料の前に加えることが好ましい 。第一の成分、例えば主ポリマーを、ポンピング、混合、洗浄等から選ぶことが できる剪断段階の前に加え、そして第二の成分、例えば微粒子、をこの剪断段階 の後に加えることが、更に好ましい。ＡＴＣまたはアルミニウム化合物を用いる 時は、これらの成分は、例えばアニオン性屑物質を中和するため、好ましくはＨ Ｃ原料流に歩留向上剤系の他の成分の前または同時に加える。一つ以上の歩留向 上剤成分の一部は、成分がＬＣ流に加えた追加の添加剤の性能に、以下に記載す るように反対に作用しない場合、ＬＣ流に導入することもまた可能である。この 分割添加の方式は、高い水準の剪断力により反対に作用され得る成分に適用され るであろう。ＬＣ流へこのような成分の一部を添加することにより、その成分お よび生成したフロック（塊）はより厳しくない剪断条件にさらされ、それにより 本発明の目的の効果を改良する。このような成分の例としてはアニオン性無機粒 子が挙げられる。一般的に、ＨＣ流およびＬＣ流の両方へ分割添加する時は、成 分の主要量は好ましくはＨＣ流へ添加する。ＨＣ流へ添加した歩留向上剤成分は 、好ましくはＬＣ流に添加した歩留向上成分より高い歩留向上性能を有する。 歩留向上剤系の成分は、とりわけ、成分の型および数、原料の型、充填剤の型 、充填剤含量、添加の地点、添加の流れ等によって変動する広い限界内で変える ことができる量で、脱水される原料へ加える。一般的にこの成分は、成分を加え ない時得られるより良好な歩留をもたらす量で添加する。微粒子状材料としてア ニオン性無機粒子を用いる時、合計添加量は、原料の乾燥物質に基づき、通常少 なくとも０．００１重量％、しばしば少なくとも０．００５重量％である。上限 は通常１．０重量％および適切には０．６重量％である。アニオン性シリカベー ス粒子を用いる時、合計量は、ＳｉＯ₂として計算しおよび乾燥原料物質に基づ き、適切には０．００５重量％から０．５重量％の範囲内、好ましくは０．０１ 重量％から０．２重量％の範囲内である。有機ポリマー、例えば主ポリマー、は 通常、乾燥原料物質に基づき合計量で、少なくとも０．００１重量％、しばしば 少なくとも０．００５重量％添加する。上限は通常３重量％であり、かつ適切に は１．５重量％である。ＬＭＷカチオン性有機ポリマーを本方法で用いる時、脱 水する原料の乾燥物質に基づき、少なくとも０．０５重量％の量で添加すること ができる。適切には、この量は０．０７重量％から０．５重量％の範囲、好まし くは０．１重量％から０．３５重量％の範囲である。本方法でアルミニウム化合 物を用いる時、脱水する原料に加える合計量は、用いるアルミニウム化合物の型 およびこれから望む他の効果による。例えば、アルミニウム化合物をロジンベー スのサイジング剤の沈殿剤として用いることは当分野で周知である。この合計添 加量は、Ａｌ₂Ｏ₃として計算しかつ乾燥物質に基づき、通常少なくとも０．０５ 重量％である。適切にはこの量は０．８重量％から２．８重量％の範囲、好まし くは０．１重量％から２．０重量％の範囲である。 本発明によれば、追加の添加剤がＬＣ流へ導入され、以下これをＬＣ流添加剤 と呼ぶ。好ましくはこの添加剤は、これを添加しない時得られるよりゆっくりし た脱水をもたらすようなものである。好ましくはＬＣ流添加剤は水溶性または水 分散性有機または無機ポリマーであり、これらは天然源および合成源から誘導で きる。ＬＣ流添加剤は、適切には非イオン性およびアニオン性有機ポリマーから 選ばれ、これらは直鎖、枝分れまたは架橋であってよい。適切なＬＣ流添加剤の 例としては、アクリルアミドに基づく非イオン性およびアニオン性ポリマーなら びに炭水化物、多糖類、ガムおよびアルギン酸塩；天然のおよび化学的に改質さ れた澱粉、例えばじゃがいも、小麦、とうもろこし、タピオカ、大麦、烏麦、お よび米に基づくようなもの、グアールガム、キサンタンガム、アラビアゴム(gum arabicum)、ローカストビーンガム、カルボキシメチルセルロース等のようなセ ルロース誘導体等が挙げられる。アクリルアミドベースのポリマーの分子量は、 適切には１，０００，０００超、好ましくは５，０００，０００超および最も好 ましくは１０，０００，０００超であるべきである。通常この分子量は約４０， ０００，０００未満である。アクリルアミドベースのポリマーは０．３まで、適 切には０．２までおよび好ましくは０．１までの、アニオン置換度を有すること ができる。炭水化物の分子量は適切には２００，０００超、好ましくは３００， ０００超および最も好ましくは５００，０００超であるべきである。この炭水化 物は好ましくは非イオン性またはわずかにアニオン性の性質であり、これらは０ ．１５までのアニオン置換度を有することができる。ＬＣ流添加剤は、原料にゆ っくりした脱水をもたらすのに十分な量適切に加え、この量は通常水性ＬＣ流の 質量に基づき少なくとも０．０１ｐｐｍであり；これは、水性ＬＣ流の質量に基 づき、０．０１ｐｐｍから５０ｐｐｍの量添加でき、適切には０．０５ｐｐｍか ら４０ｐｐｍおよび好ましくは０．１ｐｐｍから２０ｐｐｍである。 本発明の歩留向上剤系の成分および／またはＬＣ流添加剤の、量および添加の 位置は、当業者により容易に認められるように、形成される紙ウェッブの最適な 灰分含量横方向分布および地合を達成するよう選択および調整できる。本発明の 好ましい実施態様において、例えば、アキュレイ(Accuray)、メジャレックス(Me asurex)，ロイボックス(Roibox)等のようなオンライン測定装置が、オンライン 坪量横方向分布、充填剤含量横方向分布および水分測定に用いられる。このよう な測定から得られた情報を添加についての情報と組み合わせて、例えばコンピュ ータシステムにより分析することにより、歩留向上剤成分および／またはＬＣ流 添加剤の量および添加の位置は、上述のように、坪量および充填剤含量横方向分 布を制御および最適化するために調整することができる。 本発明に係る方法は紙の生産に用いる。ここで用いる「紙」という用語は、も ちろん紙およびその製品のみでなく、例えば厚紙および板紙のような、他のウェ ッブ状製品、並びにその製品もまた含む。本方法はセルロース含有繊維の異なっ た型の懸濁液からの紙の生産に用いることができ、そして懸濁液はこのような繊 維を、乾燥物質に基づき、適切には少なくとも２５重量％および好ましくは少な くとも５０重量％含むべきである。懸濁液は、硫酸塩パルプおよび亜硫酸塩パル プ、熱機械パルプ、化学熱機械パルプ、有機溶剤パルプ、リファイナパルプまた は広葉樹および針葉樹両方からの砕木パルプのような化学パルプからの繊維、ま たはエレファントグラス、バガス、亜麻、わら等のような一年生植物から導かれ る繊維に基づくことができ、および再利用繊維に基づく懸濁液にもまた用いるこ とができる。懸濁液は従来型の鉱物繊維もまた含み、これは例えば、カオリン、 粘土、二酸化チタン、石膏、タルクのようなものならびに天然および合成の両方 の炭酸カルシュウム、例えば、チョーク粉砕大理石、粉砕炭酸カルシュウム、沈 降炭酸カルシュウムのようなものである。もちろん原料は、湿潤強度向上剤、原 料サイズ剤のような、従来型の製紙用添加剤もまた含むことができ、これはロジ ン、ケテンダイマーまたはアルケニルコハク酸無水物等に基づくようなもので ある。 適切には本発明は、ＳＣ（スーパーカレンダー）、ＬＷＣ（軽量塗工紙）なら びに様々なタイプの書籍用紙および新聞用紙のような、砕木パルプ含有紙および 再利用繊維に基づく紙を生産する抄紙機、並びに上質印刷用紙および上質筆記用 紙を生産する機械に適用され、上質(wood-free)という用語は砕木パルプ繊維が 約１５％未満を意味する。本発明は単層機械および多層ヘッドボックスで紙また は板紙を生産する機械、並びにいくつかのヘッドボックスを有する機械での板紙 の生産にもまた適用でき、この生産では一つ以上の層が実質的に再利用繊維から なる。多層ヘッドボックス、またはいくつかのヘッドボックスを用いる機械では 、一層以上が希釈型のヘッドボックスで生産され、本発明はこれらの層の一層以 上に適用できる。適切には、本発明は６００ｍ／ｍｉｎから２５００ｍ／ｍｉｎ および好ましくは１０００ｍ／ｍｉｎから２０００ｍ／ｍｉｎの速度で運転する 抄紙機に適用される。 本発明は更に以下の実施例で説明されるが、しかしながら、これは本発明を限 定しようとするものでない。特記しない限り、部および％は、それぞれ重量部お よび重量％を述べる。実施例 本発明の方法を、約３０％の粘土を含むＳＣ紙組成を用い、１２００ｍ／ｍｉ ｎの速度で中性紙を生産する、希釈ヘッドボックスを有する抄紙機で評価した。 試験は、金網部で原料を脱水して得た白水（ＬＣ流）へのＬＣ流添加剤の投人あ りおよびなしで、微粒子歩留向上剤系を主原料流（ＨＣ流）へ投入することによ り行った。白水は再利用し、そして幅方向にわたり複数の地点でヘッドボックス へ注入した。実質的に均一な横方向坪量分布の乾燥紙ウェッブを得るため、ＨＣ 流のＬC流に対する容積比はヘッドボックスの幅にわたって両側部で約８０：２ ０から中央部で約９５：５へ調節した。生産した紙の地合と灰分含量分布は、こ れらのパラメータをウェッブの側部と中央部で測定することにより分析した。 微粒子歩留向上剤系の成分は以下からなる。分子量約２００，０００のＬＭＷ カチオン性ポリアミン、分子量約五百万のカチオン性アクリルアミドベースのポ リマー、ならびにU.S．Pat．No．5,368,833に開示されている型のアルミニウム 改質シリカゾル、これは約２５％のＳ値を有しおよび５％程度までアルミニウム で表面改質した比表面積約９００ｍ²／ｇのシリカ粒子を含む。これら成分はＨ Ｃ流へ前記の順序、すなわちＬＭＷポリマーを乾燥原料に基づき０．５ｋｇ／ト ンの量上流で添加し、続いて主ポリマーを乾燥原料に基づき０．７５ｋｇ／トン の量下流で添加し、そして次にシリカゾルをＳｉＯ₂として計算しおよび乾燥原 料に基づき１．０ｋｇ／トンの量さらに下流で添加した。ＬＣ流添加剤は約二千 万の分子量の非イオン性アクリルアミドベースのポリマーであり、これは用いる 時乾燥原料に基づき０．７５ｋｇ／トンの量添加した。 ＨＣ流へ歩留向上剤系成分を添加するがＬＣ流添加剤を添加しない時、灰分含 量はウェッブ中央部で２９．５％及び両側部で３０．５％であり、すなわち中央 部が３．４％側部より高かった。しかしながら、歩留向上剤系およびＬＣ流添加 剤の両方を用いた時、灰分含量横方向分布はウェッブ中央部で約０．７％高いの みであった。従って、ＬＣ流添加剤を用いない時、灰分含量の偏差はＬＣ流添加 剤を用いた時より五倍大きかった。ＬＣ流添加剤の投入により更に金網上でのゆ っくりした脱水となり、生産された紙ウェッブは幅にわたってより均一な地合分 布を有し；地合の偏差はより小さく（０．１０単位に比較し０．０５単位）およ び平均の水準はよりよく（０．５８単位に比較し０．４６単位）、これは標準化 した地合、すなわち坪量の標準偏差を坪量で割ったもの、として測定した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＵ，ＢＲ ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＨＵ，ＩＤ，ＪＰ，ＫＲ， ＬＴ，ＬＶ，ＭＫ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＹＵ (72)発明者 ノレル マリア スウェーデン国、エス―436 51 ホヴァ ス、オッテルバクスヴァゲン ５ アー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．希釈ヘッドボックスを含む抄紙機での紙の製造方法であり、この方法は （ａ）セルロース繊維および充填剤を含有する主水性流に、一つ以上の歩留向上 成分を加え、および主水性流をヘッドボックスに供給し、 （ｂ）希釈水性流へ、ゆっくりな脱水となり並びに／または非イオン性およびア ニオン性有機ポリマーから選ばれる添加剤を加え、およびヘッドボックスへ希釈 水性流を供給し、 （ｃ）ヘッドボックスで主水性流を希釈水性流と混合し、結果の水性流を形成し 、これは金網上に吐出されそして脱水され紙のウェッブを形成する、 ことを含むことを特徴とする。 ２．主水性流が希釈水性流より大きな容積および高い粘稠度を有することを特 徴とする請求項１に記載の方法。 ３．希釈水性流が結果の水性流の脱水により得られる白水であることを特徴と する請求項１または２に記載の方法。 ４．歩留向上剤成分が少なくとも一つのカチオン性ポリマーを含むことを特徴 とする請求項１、２または３に記載の方法。 ５．歩留向上剤成分が両性および／またはカチオン性ポリマーならびにアニオ ン性シリカベースの粒子を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に 記載の方法。 ６．アニオン性シリカベースの粒子がコロイド状シリカ、ポリ珪酸、コロイド 状アルミニウム改質シリカおよび珪酸アルミニウムから選ばれることを特徴とす る請求項５記載の方法。 ７．歩留向上剤成分がカチオン性ポリマーおよびベントナイトを含むことを特 徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。 ８．カチオン性ポリマーが、少なくとも約１，０００，０００の分子量を有す るカチオン性澱粉またはカチオン性アクリルアミドベースのポリマーであること をことを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の方法。 ９．歩留向上剤成分が、約５００，０００までの分子量の低分子量カチオン性 ポリマーを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。 １０．歩留向上剤成分が、アルミニウム化合物を含むことを特徴とする請求項 １〜９のいずれか一項に記載の方法。 １１．希釈水性流へ加える添加剤が、非イオン性およびアニオン性アクリルア ミドベースのポリマーならびに非イオン性およびアニオン性多糖から選ばれるこ とを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。