JP2001140191A - 歩留向上方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 製紙原料中にアニオン性の不純物が多く存在
すると、カチオン性の高分子凝集剤では歩留向上を図る
ことは困難であった。 【解決手段】 一般式１で表わされる単量体とアクリル
アミドとを共重合したスルホン基含有高分子を製紙工程
中の高せん断手段の前後に添加することにより、目的を
達成できる。 ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ）Ｙ （一般式１） ただしＲはＨ又はＣＨ３、 ＹはＳＯ３Ｘ、Ｃ６Ｈ５ＳＯ３Ｘ、ＣＯＯＣＨ２ＣＨ２
ＳＯ３Ｘ ＣＯＮＨＣＨ２ＳＯ３Ｘ、ＣＯＯＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）Ｃ
Ｈ２ＳＯ３Ｘ ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３Ｘであり、 Ｘは陽イオン

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は製紙工業における歩
留向上方法に関するものであり、詳しくは特定の高分子
を抄紙原料中に添加することによりアニオン性の不純物
の多い原料パルプにおいても歩留率を向上させることの
できる歩留向上方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、新聞用紙、電話帳用紙等の中質紙
及び更紙の抄紙工程において、微細繊維、填料等の歩留
率向上を図るために、種々の歩留剤及びシステムが検討
・採用されている。従来最も多く採用されてきたシステ
ムは、カチオン性ポリマーを用いたポリマー単独処方で
あるが、機械パルプや古紙及び脱墨パルプに含まれるア
ニオン性物質や懸濁コロイド物質などの影響を受け易
く、その量が多くなると殆どポリマーとして性能を発揮
できなくなるという欠点があった。また、アニオン性の
ポリマーを用いる処方も検討されるが、ポリマー自身が
アニオン性であることから、機械パルプや古紙及び脱墨
パルプに含まれるアニオン性物質や懸濁コロイド物質な
どの影響は受けにくい特徴をもっている。しかし、新聞
用紙、電話帳用紙等の中質紙及び更紙の抄紙工程では、
硫酸バンドや硫酸が添加されているため、原料のｐＨは
酸性側を示し、アニオン基が解離せずにイオン性を示せ
ず、その凝集性の特徴が得られないという欠点があっ
た。

【０００３】更に、ポリエチレンオキサイドを歩留向上
システムに用いる技術も、機械パルプや古紙及び脱墨パ
ルプに含まれるアニオン性物質や懸濁コロイド物質など
の影響は受けにくいという利点があったが、ポリエチレ
ンオキサイド単独で使用されることは少なく、ポリエチ
レンオキサイドと、併用剤としてフェノール樹脂（スル
ホン化フェノールホルムアルデヒド樹脂）を用いる処方
が周知である（特開平９−１８８９９３号公報）。しか
し、二液を用いることから薬品コストが高くなるという
欠点を持ち、更にそれらの薬品を作る工程にてホルマリ
ンやフェノールやビスフェノールＡ及びビスフェノール
Ｓといったものを使用することから、環境ホルモンなど
の問題があり、環境への影響が懸念されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の従来における問題点を解決し、機械パルプや古紙及び
脱墨パルプを含む酸性側のｐＨの紙料に対して、アニオ
ン性物質や懸濁コロイド物質などに影響を受けずに、安
定した填料及び微細繊維などの歩留率向上を図ることが
でき、かつ、薬品のコストを抑え、また環境ホルモン物
質と疑われているビスフェノールＡなどを用いず、環境
にやさしい歩留向上方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、スルホン基を
含有するポリマーが、機械パルプや古紙及び脱墨パルプ
を含む酸性側のｐＨの紙料に対して、アニオン性物質や
懸濁コロイド物質などに影響を受けずに、驚くほど高い
填料及び微細繊維などの歩留率向上を図ることができる
こと見出して、本発明を完成した。

【０００６】すなわち本発明の請求項１の発明は、製紙
工程における抄紙時にスルホン基を含有するポリマーを
紙料中に添加することを特徴とする歩留向上方法であ
る。

【０００７】請求項２の発明は、前記スルホン基を含有
するポリマーが、下記構造式（１）のモノマーの共重合
体であることを特徴とする請求項１記載の歩留向上方法
である。

【０００８】請求項３の発明は、前記スルホン基を含有
前するポリマーが、下記構造式（１）で表されるモノマ
ーとアクリルアミドとの共重合体であることを特徴とす
る請求項１あるいは請求項２に記載の歩留向上方法であ
る。

【０００９】請求項４の発明は、前記スルホン基を含有
するポリマーが、下記構造式（１）で表されるモノマー
とアクリルアミドをモル％で１〜１５：９９〜８５モル
％の範囲において共重合した重合体であることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の歩留向上方法であ
る。

【００１０】請求項５の発明は、前記スルホン基を含有
するポリマーが、アクリルアミド２−メチル２−プロパ
ンスルホン酸及び／またはその塩であることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれかに記載の歩留向上方法。

【００１１】請求項６の発明は、前記共重合ポリマー
が、２５℃の測定温度で、１規定食塩水中での０．５重
量％ポリマー水溶液が１０ｍＰａ・ｓ以上であることを
特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の歩留向上方
法である。

【００１２】請求項７の発明は、前記スルホン基を含有
するポリマーの添加量が、全紙料に対して０．００５〜
０．１重量％であることを特徴とする請求項１〜５のい
ずれかに記載の歩留向上方法である。

【００１３】請求項８の発明は、前記スルホン基を含有
するポリマーを抄紙工程中の最後の高剪断手段の前また
は後に添加することを特徴とする請求項１〜７のいずれ
かに記載の歩留向上方法である。

【００１４】請求項９の発明は、前記高剪断手段がスク
リーン、ファンポンプおよびこれらの組み合わせから選
択されることを特徴とする請求項８に記載の歩留向上方
法である。

【００１５】請求項１０の発明は、前記高剪断手段がス
クリーンであることを特徴とする請求項８に記載の歩留
向上方法である。

【００１６】請求項１１の発明は、前記スルホン基を含
有するポリマーが添加される紙料を保留粒子径５μｍの
濾紙にて濾過した場合、濾液のカチオン要求量０．００
１ｍｅｑ／リットル以上であることを特徴とする請求項
１〜１０のいずれかに記載の歩留向上方法である。

【００１７】請求項１２の発明は、前記スルホン基を含
有するポリマーが添加される紙料のｐＨが３．５〜６．
０であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに
記載の歩留向上方法である。

【００１８】請求項１３の発明は、前記スルホン基を含
有するポリマーが添加される紙料中に機械パルプおよび
／または古紙を含むことを特徴とする請求項１〜１２の
いずれかに記載の歩留向上方法である。

【００１９】請求項１４の発明は、前記機械パルプがサ
ーモメカニカルパルプまたは／あるいはグランドウッド
パルプであることを特徴とする請求項１３に記載の歩留
向上方法である。

【００２０】請求項１５の発明は、前記古紙が、脱墨パ
ルプであることを特徴とする請求項１３に記載の歩留向
上方法である。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の抄紙工程における歩留率
向上方法においては、スルホン基を含有するポリマーを
紙料中に添加することを特徴とするものである。前記ス
ルホン基を含有するモノマ−は前記一般式（１）で表さ
れる。たとえば、ビニルスルホン酸、ベンゼンスルホン
酸、アクリルアミド２−メチル２−プロパンスルホン酸
などがあげられ、それらの遊離酸あるいはアルカリ金属
塩である。また、スルホン記を有するポリマ−は前記モ
ノマ−類と非イオン性モノマ−との共重合物である。共
重合の相手としては、例えばアクリルアミド、ジメチル
アクリルアミド、アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリ
ドン、スチレン酢酸ビニル、アクリル酸メチルＮ−ビニ
ルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミドなどである
が、これらニ種以上を組み合わせて用いてもかまわな
い。最も好ましく用いられるのはアクリルアミドであ
る。

【００２２】前記スルホン基を含有するポリマーが、前
記構造式（１）で表されるモノマーとアクリルアミドと
モル％で、１〜１５：９〜８５の範囲であるが、４〜１
０：９６〜９０の範囲が好ましく、４：９６が経済的お
よび効果的により好ましい。

【００２３】本発明において用いる共重合体は、その分
子量の指標として０．５重量％ポリマー水溶液に１規定
分の食塩を溶かした塩溶液の粘度が水温２５℃で測定し
た場合、１０ｍＰａ・ｓ以上の粘度を示していれば本発
明の作用・効果・特徴が得られるので好ましく、４０ｍ
Ｐａ・ｓ以上であればより好ましい。すなわち、この条
件で測定した場合、１０ｍＰａ・ｓでは重量平均分子量
で約１００万であり、従って、４０ｍＰａ・ｓでは、約
４００万になる。１０ｍＰａ・ｓ未満では、すなわち、
分子量１００万未満では本発明の効果は得られない。

【００２４】共重合体の添加量は、特に限定されず、通
常は０．００５〜０．１重量％にて効果が得られる。
０．００５重量％未満では効果が得られない恐れがあ
る。一方、０．１重量％を超えて添加してもさらなる効
果の改善は少なく不経済であり、抄紙系内に汚れが出る
恐れもある。したがって、経済性及び現場の情況を予想
し考慮した場合、実際に添加される両は０．０１〜０．
０５重量％が好ましい。

【００２５】本発明において、共重合体の前記抄紙工程
中における添加場所が重要である。より高い効果を得る
ためには、抄紙工程中の最後の高剪断手段の後に添加す
る。抄紙工程中の最後の高剪断手段としては、スクリー
ンとファンポンプ及びそれらの組み合わせが考えられる
が、スクリーンが最後の場合は、スクリーンの後に共重
合体を添加することが好ましい。但し、地合い、その
他、紙質に影響を与える場合または予想される場合に
は、共重合体の添加場所をスクリーンの前もしくはファ
ンポンプの出口または入口にすることが好ましい。

【００２６】本発明においては、カチオン要求量が高く
なってもその影響を受けずに安定した性能を発揮でき、
機械パルプおよび／または古紙が含まれている紙料を保
留粒子径５μｍ濾紙にて濾過した濾液中にカチオン要求
量が０．１ｍｅｑ／リットル以上である場合において
も、安定した性能を発揮することができる。それに対し
て、従来一般的に使用されてきたカチオン性ポリマー
は、カチオン要求量が高いほど、カチオン性ポリマーの
性能が発揮されにくくなり、機械パルプおよび／または
古紙が含まれている紙料を保留粒子径５μｍの濾紙にて
濾過した濾液中のカチオン要求量が０．０１ｍｅｑ／リ
ットル以上であると、その凝集力が発揮されない。

【００２７】すなわち、従来の「カチオン性ポリマーと
ベントナイトを用いるシステム」および「カチオン化澱
粉とカチオン要性ポリマーとコロイダルシリカを用いる
システム」は、カチオン要求量が高くなると使用するカ
チオン性ポリマーの性能が発揮されないために、それぞ
れのシステムの特徴が現れなくなる。

【００２８】また、アニオン性ポリマーは、自信がアニ
オン性を示すために、カチオン要求量の影響を受け難い
が、機械パルプおよび／または古紙が含まれている紙料
が酸性側のｐＨ域である場合、一般的なアニオン性基
（カルボキシル基）の解離が抑えられるために、その特
徴が現れず、その凝集剤力が発揮されない。

【００２９】本発明でいう機械パルプとは、グランドウ
ッドパルプ・リファイナーグランドウッドパルプ・加圧
式砕木パルプ・サーモメカニカルパルプ・ケミサーモメ
カニカルパルプなどがあり、サーモメカニカルパルプが
主体である。

【００３０】本発明でいう古紙とは、使用済みの紙製
品、すなわち一般の板紙または紙あるいは板紙の裁断屑
などがあり、損紙も含まれるが、脱墨パルプが主体であ
る。

【００３１】

【実施例】以下本発明を実施例及び比較例により具体的
に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定され
るものではない。

【００３２】（スルホン基を有するポリマーの合成例）
アクリルアミド２−メチル２−プロパンスルホン酸とア
クリルアミドを表１に示した割合（モル％）で公知の方
法（水溶液重合）により共重合したスルホン基を有する
ポリマー（試作ＮＯ．１〜ＮＯ．８）を合成した。スル
ホン基を有するポリマー（試作ＮＯ．１〜ＮＯ．８）の
重合度の指標となる１規定食塩水溶液中での０．５重量
％ポリマー溶液粘度を測定した（粘度測定方法：水温２
５℃、Ｂ−８Ｍ型粘度計、１号ロータ、６０ｒｐｍ）。
測定した結果を表１に示した。

【００３３】表１において、比較１のポリマーは、アク
リルアミド２−メチル２−プロパンスルホン酸４モル％
とアクリルアミドを９６モル％とを共重合して得られた
アニオン性ポリマー（ランダムコポリマー及び／または
ブロックコポリマー）（ポリマー溶液粘度５ｍＰａ・
ｓ）である。比較２のポリマーはアクリルアミド１００
モル％のノニオン性ポリマー（ポリマー溶液粘度７０ｍ
Ｐａ・ｓ）であり、比較３のポリマーはアクリロイルオ
キシエチルトリメチルアンモニウム塩化物２５モル％と
アクリルアミド７５モル％とを共重合して得られたカチ
オン性ポリマー（ランダムコポリマー及び／またはブロ
ックコポリマー）（ポリマー溶液粘度７０ｍＰａ・ｓ）
である。

【００３４】（実施例１〜２） 「カチオン要求量が高
い条件における効果の比較」 Ｂｒｉｔｔ式 Ｄｙｎａｍｉｃ Ｊａｒ Ｔｅｓｔｅｒ
を用い、下記試験条件で表１に示したポリマーを添加
し、攪拌を開始する。３０秒後に１０秒間白水を排出
し、３０秒間白水を採取し、下記条件で総歩留率を測定
した。測定結果を表２に示す

【００３５】（Ｂｒｉｔｔ式 Ｄｙｎａｍｉｃ Ｊａｒ
Ｔｅｓｔｅｒによる歩留率の測定） 紙料準備；原料配合：ＬＢＫＰ／ＤＩＰ／ＴＭＰ＝１０
／６０／３０（重量比） パルプ濃度０．９重量％に水道水を用いて希釈する。 添加薬品：タルク７重量％ ホワイトカーボン２重量％
硫酸バンド２％ エマルジョンロジンサイズ ０．３％ パルプスラリ−ｐＨ ４．５ カチオン要求量の調整は、ＫＰ黒液（カチオン要求量
０．３３５ｍｅｑ／ｇ）を紙料１リットルに対して２ｍ
ｌ添加してカチオン要求量を０．１５ｍｅｑ／リットル
に高く調整した。 （Ｂｒｉｔｔ式 Ｄｙｎａｍｉｃ Ｊａｒ Ｔｅｓｔｅ
ｒ条件）； ワイヤー１２５Ｐスクリーン（２００メッシュ相当） 攪拌回転数１０００ｒ．ｐ．ｍ．（高剪断力相当条件） 試薬添加後、攪拌開始し、３０秒後に１０秒間白水を排
出、３０秒間白水採取する。 総歩留率（ＳＳ濃度）：ＡＤＶＡＮＴＥＣ ＮＯ．２に
て濾過して測定する。 カチオン要求量：Ｍｕｔｅｋ社製ＰＣＤ−０３型を使用
し（流動電流法）、ｐＨを調整せず、ＡＤＶＡＮＴＥＣ
ＮＯ．２にて濾過した濾液について測定した。

【００３６】表２から、カチオン要求量が高くても、ス
ルホン基を有するポリマー（試作ＮＯ．３）はカチオン
要求量の影響を受けず、総歩留率と灰分歩留率が向上す
ることがわかる。それに対して、カチオン要求量が高く
なると、スルホン基を有しない比較例１〜４の場合は、
試薬を添加しないブランクの比較例５の場合よりは総歩
留率と灰分歩留率が向上するが、実施例１〜２と比較す
ると明らかに総歩留率と灰分歩留率は低いことがわか
る。

【００３７】（実施例３〜７）「前記構造式（１）を示
すモノマーとアクリルアミドの共重合割合の効果」 実施例１〜２と同様にして紙料を準備し（カチオン要求
量０．１５ｍｅｑ／リットル）、表３に示した試薬を表
３に示した添加量で用いた以外は実施例１〜２と同様の
条件で総歩留率（％）および灰分歩留率（％）を測定し
た。

【００３８】表３から、前記構造式（１）を示すモノマ
ーの共重合比が２モル％以下と少ないスルホン基を有す
るポリマー試作ＮＯ．１〜ＮＯ．２を用いた実施例３、
４は、カチオン性ポリマー比較３を用いた比較例６より
は高い歩留率を示すが、前記構造式（１）を示すモノマ
ーの共重合割合が４モル％以上であるスルホン基を有す
るポリマー試作ＮＯ．３〜ＮＯ．５を用いた実施例５〜
７の場合は、カチオン性ポリマー比較３を用いた比較例
６より優れた総歩留率（％）、灰分歩留率（％）が得ら
れることがわかる。

【００３９】（実施例８〜１１）「スルホン基を有する
ポリマーの重合度の効果」 実施例１〜２と同様にして紙料を準備し（カチオン要求
量０．１５ｍｅｑ／リットル）、表４に示した試薬を表
４に示した添加量で用いた以外は実施例１〜２と同様の
条件で総歩留率（％）および灰分歩留率（％）を測定し
た。

【００４０】表４から、スルホン基を有するポリマーの
溶液粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下である比較１を用いた比
較例８は、カチオン性ポリマー比較３を用いた比較例９
よりは高い歩留率を示すが、スルホン基を有するポリマ
ーの溶液粘度が４０ｍＰａ・ｓ以上を示す試作ＮＯ．
３、ＮＯ．７、ＮＯ．８を用いた実施例９〜１１の場合
は、カチオン性ポリマー比較３を用いた比較例９より明
らかに高い総歩留率（％）、灰分歩留率（％）が得られ
ることがわかる。

【００４１】（実施例１２〜１３） 「紙料ｐＨの変動
に伴う効果」 実施例１〜２と同様にして紙料を準備し（カチオン要求
量０．１５ｍｅｑ／リットル）、紙料のｐＨを１０重量
％濃度の硫酸希釈液を用いて６．０に調整し、表５に示
した試薬を表５に示した添加量で用いた以外は実施例１
〜２と同様の条件で総歩留率（％）および灰分歩留率
（％）を測定した。

【００４２】表５から、スルホン基を有するポリマー試
作ＮＯ．３を用いた実施例１２〜１３は、紙料のｐＨが
４．５と６．０であっても同様な歩留率を示している。
カチオン性ポリマー比較２を用いた比較例１２は紙料ｐ
Ｈが高くなると、歩留率が若干低下し、カルボキシル基
を有するアニオン性ポリマーである比較４を用いた実施
例１２の場合は、紙料ｐＨが４．５になると総歩留率
（％）、灰分歩留率（％）が低下していることがわか
る。

【００４３】（実施例１４〜１７） 「攪拌条件の変化
と効果の関係」 実施例１〜２と同様にして紙料を準備し（カチオン要求
量０．１５ｍｅｑ／リットル）、攪拌条件を１０００
ｒ．ｐ．ｍ．（高剪断力想定条件）と５００ｒ．ｐ．
ｍ．（低剪断力想定条件）の二通りの条件を設定した。
表６に示した試薬を表６に示した添加量で用いた以外は
実施例１〜２と同様の条件で総歩留率（％）および灰分
歩留率（％）を測定した。

【００４４】表６より、実施例１４、１６は実施例１
５，１７よりも高い歩留率を示し、また比較例１５より
も明らかに高い総歩留率（％）、灰分歩留率（％）を示
した。したがって、実機テストのマシンでは、ポリマー
は剪断力が低いスクリーンの出口に添加する方法により
高い歩留率が得られる可能性が大きい。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製紙工程における抄紙時にスルホン基を
   含有するポリマーを紙料中に添加することを特徴とする
   歩留向上方法。
2. 【請求項２】 前記スルホン基を含有するポリマーが、
   下記一般式（１）で表わされるモノマーの共重合体であ
   ることを特徴とする請求項１記載の歩留向上方法。
3. 【請求項３】 前記スルホン基を含有前するポリマー
   が、下記一般式（１）で表されるモノマーとアクリルア
   ミドとの共重合体であることを特徴とする請求項１ある
   いは請求項２に記載の歩留向上方法。
4. 【請求項４】 前記スルホン基を含有するポリマーが、
   下記一般式（１）で表されるモノマーとアクリルアミド
   をモル％で１〜１５：９９〜８５モル％の範囲において
   共重合した重合体であることを特徴とする請求項１〜３
   のいずれかに記載の歩留向上方法。
5. 【請求項５】 前記スルホン基を含有するポリマーが、
   アクリルアミド２−メチル２−プロパンスルホン酸及び
   ／またはその塩であることを特徴とする請求項１〜４の
   いずれかに記載の歩留向上方法。
6. 【請求項６】 前記共重合ポリマーが、２５℃の測定温
   度で、１規定食塩水中での０．５重量％ポリマー水溶液
   が１０ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１
   〜４のいずれかに記載の歩留向上方法。
7. 【請求項７】 前記スルホン基を含有するポリマーの添
   加量が、全紙料に対して０．００５〜０．１重量％であ
   ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の歩
   留向上方法。
8. 【請求項８】 前記スルホン基を含有するポリマーを抄
   紙工程中の最後の高剪断手段の前または後に添加するこ
   とを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の歩留向
   上方法。
9. 【請求項９】 前記高剪断手段がスクリーン、ファンポ
   ンプおよびこれらの組み合わせから選択されることを特
   徴とする請求項８に記載の歩留向上方法。
10. 【請求項１０】 前記高剪断手段がスクリーンであるこ
    とを特徴とする請求項８に記載の歩留向上方法。
11. 【請求項１１】 前記スルホン基を含有するポリマーが
    添加される紙料を保留粒子径５μｍの濾紙にて濾過した
    場合、濾液のカチオン要求量０．００１ｍｅｑ／リット
    ル以上であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれ
    かに記載の歩留向上方法。
12. 【請求項１２】 前記スルホン基を含有するポリマーが
    添加される紙料のｐＨが３．５〜６．０であることを特
    徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の歩留向上方
    法。
13. 【請求項１３】 前記スルホン基を含有するポリマーが
    添加される紙料中に機械パルプおよび／または古紙を含
    むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の
    歩留向上方法。
14. 【請求項１４】 前記機械パルプがサーモメカニカルパ
    ルプまたは／あるいはグランドウッドパルプであること
    を特徴とする請求項１３に記載の歩留向上方法。
15. 【請求項１５】 前記古紙が、脱墨パルプであることを
    特徴とする請求項１３に記載の歩留向上方法。