JP2010236125A - 紙の製造方法及びそれを用いた紙 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パルプ成分が1.5〜0.1質量%濃度の水性スラリーに対し、特定分子量のカチオン性ポリマーとASAサイズ剤エマルションとを別々に用意し、各々を同時に水性スラリー中に配合するか、または、特定分子量のカチオン性ポリマーとASAサイズ剤エマルションとを予め混合し、その混合物を水性スラリーに配合後、少なくとも1度のせん断工程後に水性スラリーを脱水することを特徴とする製紙方法、及びこの製紙方法により得られる紙。
【選択図】なし
Description
すなわち、本発明によれば、下記に示す紙の製造方法及びこれを用いた紙が提供される。
この方法により得られる紙は、サイズ度が高く、またASAサイズ剤に起因する汚れの付着等がない高品質な紙である。
また、本発明の紙の製造方法により得られる紙は、上質紙、中質紙、新聞紙などの他、各種機能性を付与したコート紙や板紙・段ボール紙などの各種紙に好適に用いられる。
前記水性スラリーとは、従来紙を製造する際に用いられているパルプ成分、各種填料、各種製紙用助剤などを配合しスラリー状に調製したものである。この水性スラリーに用いられるパルプ成分としては、バージンパルプ等においては勿論のこと、古紙再生パルプを用いることができる。パルプの種類としては、例えば、新聞古紙、雑誌古紙、チラシ古紙、段ボール古紙やシュレッダーダスト等脱墨古紙パルプや砕木パルプ、リファイナグランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ等の機械パルプ、亜硫酸パルプ、ソーダパルプ、クラフトパルプ、塩素法パルプ等の化学的パルプ、ケミカルパルプ、ケミグランドパルプ等の機械的、化学的パルプなどが挙げられる。これらのものは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、パルプの原木としては、エゾマツ、トドマツ、アカマツのような針葉樹や、ブナ、ポプラ、カバのような広葉樹などが挙げられる。これらのパルプは2種以上を組み合わせて用いることができる。パルプ成分の配合割合は、水性スラリー中1.5〜0.1質量%の範囲である。この範囲よりパルプ成分が少なくてもこの範囲を超える量としても質の高い紙を得ることができない。
本発明の水性スラリーは、パルプ成分を3〜5質量%程度の濃厚パルプスラリーを調整後、希釈液により1.0〜0.1質量%濃度に調製したものや前記濃厚パルプスラリーを調製することなく、パルプ成分を1.0〜0.1%に調製したものであってもよい。なお、前記各種填料、各種製紙用助剤の配合は、従来紙を製造する際に配合する方法で調製することができ、例えば、前記濃厚パルプスラリーに凝結剤や澱粉、硫酸バンドなどを配合し、パルプ濃度が1.0〜0.1%となった後に填料や紙力剤などを配合することができる。
本発明の紙の製造方法においては、水性スラリーに(A)粘度平均分子量が500万以上のカチオン性ポリマーを含有するものである。ここでいう粘度平均分子量とは、極限粘度法により測定したポリビニルアルコール換算の粘度平均分子量である。この粘度平均分子量が500万未満のものを用いると、凝結・凝集性、特にフロック形成後のせん断下で微細パルプ繊維や填料、ピッチ成分が脱落するため、歩留り率が低下し、しかも脱落したピッチ成分により製造マシンが汚れるので好ましくない。以上の面及び製造上の面から本発明のカチオン性ポリマーの好ましい粘度平均分子量は500万以下であり、好ましくは5000万以下、より好ましくは3500万以下である。
で表されるものである。
また、水溶性還元剤の例としては、水に可溶な通常のラジカル酸化還元重合触媒成分として用いられる還元剤、例えばエチレンジアミン四酢酸又はそのナトリウム塩やカリウム塩、あるいはこれらと鉄、銅、クロムなどの重金属との錯化合物、スルフィン酸又はそのナトリウム塩やカリウム塩、L‐アスコルビン酸又はそのナトリウム塩やカリウム塩やカルシウム塩、ピロリン酸第一鉄、硫酸第一鉄、硫酸第一鉄アンモニウム、亜硫酸ナトリウム、酸性亜硫酸ナトリウム、ホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウムなどが挙げられる。
本発明の紙の製造方法においては、水性スラリーに(B)ASAサイズ剤エマルションを前記(A)成分と同時に配合する必要がある。ASAサイズ剤エマルションとは、アルケニル無水コハク酸をカチオン化澱粉やアニオン性ポリマー、カチオン性ポリマー等の各種乳化剤でエマルション化したものである。アルケニル無水コハク酸は、無水コハク酸とヒドロカルビルまたは複数のヒドロカルビル、例えばオレフィンまたは13個以上の炭素原子を含むオレフィン組成物との混合物の反応生成物からなるサイズ剤で、無水コハク酸と13〜25個の炭素原子を含む直鎖もしくは分岐オレフィンとの混合物の反応生成物が多く用いられている。前記オレフィン部分としては、直鎖もしくは分岐のC13〜C25アルケンからなるものも用いることができる。
ASAサイズ剤エマルションを調製する方法としてはこれまで紙の製造方法で慣用されている方法を用いて調製することができる。ASAサイズ剤エマルションは前記アルケニル無水コハク酸と各種乳化剤とを混合しこれを乳化させることによって調製することができる。ASAサイズ剤エマルションは調製後の時間の経過と共にサイズ効果が低下する傾向があるため、一般的にはエマルションを調製後、できるだけ早い段階で使用するのが好ましい。乳化方法としては、例えばホモミキサー、高圧ホモジナイザー、超音波照射機などを用いてASAサイズ剤と乳化剤を混合して乳化後のASAサイズ剤エマルションの粒径を0.3〜3μmに調整する方法などが挙げられる。このときASAサイズ剤と乳化剤との配合割合は質量比で1:0.01〜1:10の範囲である。この範囲より乳化剤の配合割合が少ないと、乳化剤量が不足してASAサイズ剤エマルションの粒径が大きくなり十分なサイズ効果が得られない、またはASAサイズ剤が乳化不良を起こして凝集物を生じることとなるし、この範囲を超えるとASAサイズ剤に対する乳化剤の割合が高すぎるため乳化剤のもつ親水基の影響により十分なサイズ効果が得られないこととなる。好ましい配合割合は1:0.02〜1:5、特に好ましくは1:0.2〜1:0.5の範囲である。
ASAサイズ剤と乳化剤とを用いてエマルション化する場合は、なるべく機械的なせん断力を加えずに、またエマルションの粒度分布幅が狭くなるように調製することで安定性を向上させることができる。
本発明の紙の製造方法について説明する。前記(A)カチオン性ポリマーと(B)ASAサイズ剤エマルションとをパルプ含有水性スラリーのパルプ含有量が1.5〜0.1質量%に調製後、抄紙マシンのヘッドボックス直前まで同時に配合する。同時に配合する方法としては、前記(A)成分と(B)成分とは、別々に用意し、それらを水系スラリーに同時に配合する方法、予め前記(A)成分と(B)成分とを混合し、その混合物を水性スラリーに配合する方法のいずれの方法を用いてもよい。この場合、前記(B)ASAサイズ剤エマルションを調製後、直ぐに使用するのであれば、いずれの配合方法も問題なく行うことができるが、(B)成分を調製しある程度造り置きしたりし、直ぐに使用しない場合は、(B)成分と(A)成分とを予め混合させておく方法を採用するのが好ましい。前記(A)成分と(B)成分の配合割合は質量比で1:0.01〜1:1000の範囲である。(A)成分がこの範囲を超えるとASAサイズ剤エマルション比が過剰となりカチオン性ポリマーの凝結・凝集性が低下する。より好ましくは1:0.1〜1:100の範囲である。また、この(A)成分と(B)成分との合計量は水性スラリーのパルプ成分に対し0.001〜5質量%の範囲である。
サイズ剤エマルション単独あるいはASAサイズ剤含有量が2.0質量%濃度のASAサイズ剤エマルションと0.1質量%濃度のカチオン性ポリマー(直鎖状アクリルアミド−アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド共重合体:粘度平均分子量1800万、カチオン量2.9meq/g)とを質量比10:1で混合したものを12時間静置して乳化状態を観察した。○:乳化状態を維持、×:水相と油相に分離または粘着性物質が発生
パルプ含有水性スラリーを角型容器に入れ、撹拌しながら、角型抄紙機[東西精機(株)社製]に前記スラリーを入れ、撹拌棒で一定の力で2回上下に撹拌し、最後に穏やかに撹拌した。そして、前記抄紙機の排水弁を開き、メッシュ(40メッシュ)上に形成されたマット(250mm×250mm)の上に濾紙とステンレス鋼板1枚を載せ、ローラーで脱水した。マットをメッシュから剥がし、濾紙とステンレス鋼板で挟み、2枚ずつプレス機を用いて荷重5.25Kg/cm2、5分の条件で1回プレスし、さらに前記荷重で2分の条件で1回プレスした。その後、ドラム式ドライヤー(ドラムの表面温度95℃)で3分間乾燥させ、一昼夜調湿(20℃、湿度55%)し、評価用の紙を得た。この紙のサイズ度をステキヒト法(JIS P8122:2004)に準拠し、サイズ度を測定した。その結果を表1に示す。
(1)ASAサイズ剤エマルションの調製
カチオン性ポリマー乳化剤(直鎖状アクリルアミド−アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド共重合体:粘度平均分子量100万以下)を水で希釈して2.0質量%濃度に調製した。次にASAサイズ剤を2.0質量%濃度となるように配合し、ホモミキサーを用いて乳化混合し、ASAサイズ剤エマルションを調製した。このASAサイズ剤エマルションのレーザー回折/散乱法における平均分子量は1.8μmである。
実施例1
実施例2
実施例5,6
比較例1
比較例2〜3
比較例4
比較例5
比較例6
これらのことから、本発明の紙の製造方法を用いることにより、通常の製造方法に比べサイズ度を高くすることができるため、使用するサイズ剤の量を少なくすることができるため、ASAサイズ剤に起因する抄紙マシンの汚れを低下することができ、また使用資源の削減によるコスト削減性、地球環境保全の面で優れていることが分かる。このような紙の製造方法により得られる紙はサイズ度が高く又汚れ等の付着のない質の高い紙が得られる。
Claims (3)
- パルプ成分が1.5〜0.1質量%濃度の水性スラリーに対し、(A)粘度平均分子量が500万以上の第四級アンモニウム塩残基含有カチオン性モノマー単位を5モル%以上80モル%未満含むカチオン性ポリマーの配合と同時に(B)ASAサイズ剤エマルションを配合し、少なくとも1度のせん断工程後に水性スラリーを脱水することを特徴とする製紙方法。
- 前記(B)成分は前記(A)成分と予め混合した後、水性スラリーに配合させることを特徴とする請求項1に記載の製紙方法。
- 請求項1または2に記載の製紙方法により得られる紙。
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