JP2002525448A - 紙の製造 - Google Patents

紙の製造

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JP2002525448A JP2000571073A JP2000571073A JP2002525448A JP 2002525448 A JP2002525448 A JP 2002525448A JP 2000571073 A JP2000571073 A JP 2000571073A JP 2000571073 A JP2000571073 A JP 2000571073A JP 2002525448 A JP2002525448 A JP 2002525448A
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Abstract

(57)【要約】 セルロースの希薄な製紙原料懸濁液を与え、天然及び合成重合体から選ばれる、重合体の保持助剤の水溶液を加えることによって、該懸濁液を凝集させ、それによって凝集した懸濁液を形成し、該凝集懸濁液を剪断し、該剪断された懸濁液を、水性再凝集用懸濁液の添加によって再凝集させ、該再凝集させた懸濁液を、ワイヤを通じて排水して、シートを形成し、そして該シートを乾燥することを含む、製紙機械で紙を製造する方法であって、実質的に完全に蒸煮された澱粉を、剪断後かつ排水前に該懸濁液に加えることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、澱粉によって強化される紙の製造に関する。紙、及び澱粉によって
強化された紙を製造する様々な方法が、例えば国際公開特許第９５／３３０９６
号公報（引用によって本明細書に組み込まれる）に記載されている。
【０００２】 製紙において現在関心が持たれている方法は、セルロースの希薄な製紙原料懸
濁液を与え、この懸濁液を凝集させ、凝集した懸濁液を剪断し、剪断された懸濁
液を、水性再凝集組成物の添加によって再凝集させ、該懸濁液を、ワイヤを通じ
て排水して、濡れたシートを形成し、そして該シートを乾燥することを含む。凝
集は、一般的には、天然又は合成重合体の保持助剤の使用によって実施され、再
凝集は、一般的には、ベントナイトその他の陰イオン性微粒子状材料の水性懸濁
液の使用によって実施される。
【０００３】 強さを改良するには、最終的なシートに澱粉を含ませることが公知である。慣
用の一処理は、実質的に完全に蒸煮された澱粉の溶液を、最終的な乾燥の前にシ
ートに塗布することを含む。部分的にか、又は全体的に未蒸煮である澱粉をこの
局面で塗布し、乾燥の際にそれを蒸煮することも公知である。実質的に未蒸煮で
ある澱粉を、排水の前に、例えば、重合体の保持助剤、又は水性再凝集組成物と
ともに加える結果として、水性懸濁液に含ませることも公知である。この実質的
未蒸煮澱粉は、その最終的な蒸煮を容易にするために、僅かに蒸煮してあってよ
いが、蒸煮のほとんど又はすべては、乾燥段階の間に実施し、それによって、実
質的未蒸煮澱粉を、最終的なシートでの実質的完全蒸煮澱粉へと転換する。
【０００４】 本発明では、実質的完全蒸煮澱粉を、懸濁液を凝集させた後に、好ましくは、
凝集した懸濁液を剪断した後に、懸濁液に加える。好ましくは、水性の再凝集組
成物は、この実質的完全蒸煮澱粉を含む。
【０００５】 水性の再凝集組成物は、好ましくは、陰イオン微粒子状材料の水性分散を含む
。実質的完全蒸煮澱粉は、その実質的完全蒸煮状態へと予備蒸煮してよく、そう
して、蒸煮澱粉と陰イオン微粒子状材料とを混合して、双方を含有する最終的な
分散を形成してよい。例えば、澱粉は、蒸煮し、次いで微粒子状材料の水性分散
と混合してよい。
【０００６】 しかし、好ましくは、再凝集組成物は、実質的未蒸煮澱粉を微粒子状材料の水
性分散と混合し、この分散中の澱粉を蒸煮することによって、調製する。必要又
は望ましいならば、得られた分散を、次いで、水で希釈してよい。微粒子状材料
の存在下で澱粉を蒸煮することは、特に望ましい構造を再凝集組成物の中に生成
するものと思われる。
【０００７】 好ましい陰イオン粒子状材料は、シリカ、コロイド状ケイ酸及びコロイド状シ
リカのような膨潤性粘土、ポリケイ酸塩やポリケイ酸のミクロゲル、これらをア
ルミニウム変性させたもの、並びに有機微粒子、例えば、国際公開特許第９５／
３３０９６号公報に記載のものすべてである。
【０００８】 用い得るもう一つの再凝集組成物は、セルロースの希薄な製紙原料懸濁液を最
初に凝集させるのに用いた重合体の保持助剤に対して一般的に対イオン性である
、重合体の水溶液であり、特に、国際公開特許第９５／３３０９６号公報に記載
されたような材料であることができる。
【０００９】 この澱粉は、排水の前に、好ましくは水性セルロース性希薄原料懸濁液の添加
の前に、完全に蒸煮しなければならず、その意味するところは、澱粉顆粒が、破
裂し、実質的に完全に糊化しなければならないということである。当然、蒸煮の
際は、慣用的であるとおり、澱粉を、何らかの程度の攪拌下に保つ必要があるの
を常とする。
【００１０】 好ましくは、未蒸煮澱粉は、排水される懸濁液中に実質的に全く含まれず、そ
のため、シートの乾燥の際は、澱粉の蒸煮に依存する必要がない。
【００１１】 用い得る澱粉は、陽イオン性、陰イオン性又は両性澱粉のような、慣用の澱粉
のいずれであることもでき、例えば、トウモロコシ、コムギ、バレイショ若しく
はタピオカに由来することができるか、又は再生澱粉であってもよい。
【００１２】 本発明のもう一つの実施態様では、水性再凝集組成物は、剪断されたそのセル
ロース性フロックに対して、再凝集組成物として作用するのに充分に対イオン性
である、僅かに蒸煮された澱粉を、その基本的成分として含有することができる
。実際には、この要件を最も充分に満たす蒸煮澱粉は、通常、両性蒸煮澱粉であ
る。
【００１３】 上記により、本発明は、剪断された懸濁液の再凝集を、慣用の陰イオン微粒子
状材料なしに、蒸煮された両性その他の適切な澱粉を単に加えることによって達
成する、新規な製紙法も提供する。そのような方法は、微粒子状材料の不在にも
拘わらず、満足すべき保持及び排水特性を与える。
【００１４】 本発明の方法は、すべて、例えば破裂強さに示されるような、改良された強さ
を与える。
【００１５】 加えようとする澱粉の量は、必要とされる強さの程度に配慮し、かつ懸濁液中
のその他の成分に配慮しつつ、選ばれることになる。一般的には、それは、セル
ロース性希薄原料の乾燥重量に対して、少なくとも０．５重量％、通常は、少な
くとも１重量％であり、１０〜１５重量％もの多さであることもできる。
【００１６】 用いられる重合体性保持助剤は、陽イオン性澱粉であることもできるが、一般
的には、合成重合体である。この合成重合体は、公知のとおり、低及び高分子量
重合体の組合せを含むことができるが、一般的には、加えられる最終重合体性保
持助剤は、少なくとも４dl/gの固有粘度を有する合成重合体である。該合成重合
体は、非イオン性、陰イオン性又は陽イオン性であることができるが、通常は、
陽イオン性である。好ましくは、保持助剤は、少なくとも４dl/gの固有粘度を有
する、合成陽イオン性重合体である。代表的には、該陽イオン性重合体は、アク
リルアミドと、例えば、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド又はジアルキル
アミノアルキル（メタ）−アクリラート又は−アクリルアミド重合体（通常は、
酸付加物又は第四級アンモニウム塩として）との共重合体であってよい。適切な
材料は、例えば国際公開特許第９５／３３０９６号公報、及びそれに引用された
文書に記載されている。
【００１７】 同様に、適切なセルロース材料、及び方法の工程の記載についても、これらの
文書を参照しなければならない。
【００１８】 この方法は、ボール紙を包含し、そのため軽量又は重量であってよい、いかな
る重さの紙を作るのにも用いることができる。本発明は、比較的軽量の材料にお
いて特に価値があるが、その理由は、乾燥段階の際に、未蒸煮澱粉の適切な蒸煮
を達成するのが困難なのは、これらの材料においてだからである。したがって、
例えば、本発明は、１５０g/m2未満のシートの製造に特に価値があるが、より大
きい重量のシート及びボール紙にも適用することができる。
【００１９】 水が硬水であるならば、再凝集組成物、及び／又は澱粉を蒸煮しようとする水
相に、キレート化剤を組み込んでよい。
【００２０】 下記の実施例は、本発明を例示するものである。
【００２１】 実施例１ セルロース性希薄原料を、慣用の方式で、アクリルアミド及び陽イオン性単量
体から誘導した高分子量の水溶性陽イオン性重合体で凝集させ、次いで剪断し、
次いで水性再凝集組成物を加えることによって、１１０g/m2のハンドシートを製
造した。
【００２２】 破裂強さ（kPaで示す）は、再凝集組成物に依存した。
【００２３】 一系列の実験では、再凝集組成物は、単独でか、又は陰イオン性バレイショ澱
粉との併用でのベントナイトの水性分散からなった。ベントナイトを単独で用い
たときの破裂強さは、２９９kPaであった。陰イオン性バレイショ澱粉をベント
ナイト分散中で蒸煮したときの破裂強さは、３５２であり、陰イオン性澱粉を蒸
煮し、剪断後であるが、ベントナイト以前に加えたときの破裂強さは、３２２で
あった。
【００２４】 実施例２ 実施例１を、再凝集組成物を変えて反復した。ベントナイトを単独で加えたと
き、破裂強さは１６９であった。予備蒸煮した陰イオン性澱粉を含ませたとき、
破裂強さは２８１であった。陰イオン性澱粉をベントナイト中で蒸煮したとき、
破裂強さは３５０であった。陰イオン性澱粉を、予備蒸煮し、剪断後に、しかし
工程中いかなるベントナイトも不在下で加えたとき、破裂強さは３０８であった
。
【００２５】 両性澱粉を含ませ、ベントナイト中で蒸煮したとき、破裂強さは２７１であっ
た。両性澱粉を蒸煮し、剪断段階の後で、しかしベントナイトの添加なしで加え
たとき、そのときか、又はその後に、良好な保持が達成され、破裂強さは３７９
であった。この系列の実験では、澱粉の量は、繊維に対して７％であった。
【００２６】 実施例３ １２dl/gの過剰な固有粘度を有する、アクリルアミドとジメチルアミノエチル
アクリラート、塩化メチル第四級アンモニウム塩との共重合体を保持助剤として
、またベントナイト又は蒸煮澱粉のいずれかを再凝集組成物として用いて、廃物
に由来する包装等級の紙製備品に対して自由排水試験を実施した。各用量につい
て、自由排水を、それぞれ１００ml、２００ml及び３００mlについて秒単位で測
定し、表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】 表からわかるように、ベントナイトに代えて蒸煮澱粉を用いた試験は、より速
い自由排水を与えた。
【００２９】 実施例４ １２dl/gの過剰な固有粘度を有する、アクリルアミドとジメチルアミノエチル
アクリラート、塩化メチル第四級アンモニウム塩との共重合体を保持助剤として
、またベントナイト又は蒸煮澱粉のいずれかを再凝集組成物として用いて、廃物
に由来する包装等級の紙製備品に対してブリット動的保持試験を実施した。排水
された水中の固体含量、及び保持を、各試験について測定し、表２に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】 結果からわかるように、蒸煮澱粉での試験は、改良された保持を示す。
【００３２】 実施例５ 実施例３を反復するが、脱インクした廃物７０％、及び機械的パルプ３０％に
由来する新聞用紙原料を用いた。結果を表３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】 蒸煮澱粉を用いた試験は、改良された排水時間を示した。
【００３５】 実施例６ 実施例４を反復するが、脱インクした廃物７０％、及び機械的パルプ３０％に
由来する新聞用紙原料を用いた。結果を表４に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】 ベントナイトに代えて蒸煮澱粉を用いて、より高い保持が達成された。
【００３８】 実施例７ ０．７％の褐色粉砕原料を用い、１２dl/gの過剰な固有粘度を有する、トンあ
たり７５０gのアクリルアミドとジメチルアミノエチル＝アクリラート、塩化メ
チル第四級アンモニウム塩との共重合体を保持助剤として用いて、実施例１の方
法を反復した。唯一の再凝集組成物として陰イオン性蒸煮澱粉を、また３種類の
両性蒸煮澱粉、及び未変性蒸煮バレイショ澱粉を様々な用量で用いて、５系列の
実験を実施した。形成された紙シートの破裂強さを測定し、結果を表５に示す。
【００３９】
【表５】
【００４０】 比較例として、蒸煮澱粉に代えてベントナイトを用いて、方法を反復した。破
裂強さを表６に示す。
【００４１】
【表６】
【００４２】 表５、６からわかるとおり、紙の破裂強さは、蒸煮澱粉を再凝集組成物として
用いたとき、大幅に改良された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ワリング，イアン マーク イギリス国 ランカシャー ビーエル７ ９エックスディー ボルトン エガートン ピナクル ドライブ ５ Ｆターム(参考） 4L055 AG18 AG27 AG47 AH18 EA25

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セルロースの希薄な製紙原料懸濁液を与え、 天然及び合成重合体から選ばれる、重合体の保持助剤の水溶液を加えることに
    よって、該懸濁液を凝集させ、それによって凝集した懸濁液を形成し、 該凝集懸濁液を剪断し、 該剪断された懸濁液を、水性再凝集用懸濁液の添加によって再凝集させ、 該再凝集させた懸濁液を、ワイヤを通じて排水して、シートを形成し、そして 該シートを乾燥する ことを含む、製紙機械で紙を製造する方法であって、 実質的に完全に蒸煮された澱粉を、剪断後かつ排水前に該懸濁液に加えること
    を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 実質的に完全に蒸煮された澱粉を、水性再凝集組成物に加え
    る請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 水性再凝集組成物が、陰イオン微粒子状材料の水性分散を含
    む先行請求項のいずれかに記載の方法。
  4. 【請求項４】 水性再凝集組成物が、膨潤性粘土、コロイド状シリカ、ポリ
    ケイ酸若しくはポリケイ酸塩のミクロゲル、又はアルミニウム変性ケイ酸塩の水
    性分散を含む請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 実質的に未蒸煮の澱粉を、微粒子状材料の水性分散と混合し
    、該澱粉を該分散中で蒸煮することを含む方法によって、再凝集組成物を調製す
    る工程を含む請求項３又は４記載の方法。
  6. 【請求項６】 澱粉が両性である請求項２記載の方法。
  7. 【請求項７】 水性再凝集組成物が、陰イオン性微粒子状材料又は合成重合
    体の保持助剤を実質的に含まない請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 保持助剤が、陽イオン性澱粉及び合成重合体から選ばれる請
    求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 保持助剤が、少なくとも４dl/gの固有粘度を有する合成陽イ
    オン性重合体である請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
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