JP2015183333A - 歩留向上剤及びそれを用いた製紙原料の歩留向上方法 - Google Patents
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Abstract
抄紙工程において歩留向上剤を使用する製紙原料の歩留向上方法に関するものであり、微細繊維分や灰分割合の多い製紙原料に対しても高い歩留効果を発揮する歩留向上剤及び歩留向上方法を提供することを課題とする。
【解決手段】
本発明における電荷内包率が10.0%未満であるカチオン性あるいは両性水溶性高分子からなる歩留向上剤を抄紙前の製紙原料に添加することで、微細繊維分や灰分割合の多い製紙原料に対しても高い歩留率を得ることができ生産性の向上や紙品質の向上を達成することができ、上記課題を解決することができる。特に微細繊維分割合が15質量%以上の製紙原料に適用することが好ましい。
【選択図】 なし
Description
一般式(1)
R1は水素又はメチル基、R2、R3は炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基、R4は水素、炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Aは酸素またはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基またはアルコキシレン基、X1は陰イオンをそれぞれ表わす。
一般式(2)
R5は水素又はメチル基、R6、R7は炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、X2は陰イオンをそれぞれ表わす。
一般式(3)
R8は水素、メチル基又はカルボキシメチル基、QはSO3、C6H4SO3、CONHC(CH3)2CH2SO3、C6H4COOあるいはCOO、R9は水素又はCOOY2、Y1あるいはY2は水素又は陽イオンをそれぞれ表わす。
定義(A):カチオン性水溶性高分子の場合、あるいは両性水溶性高分子でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体共重合率の差が正である場合
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αは酢酸にてpH4.0に調整したカチオン性水溶性高分子あるいは両性水溶性高分子0.0025質量%水溶液を京都電子工業(株)製PCD滴定装置(PCD−500、AT−510)により、滴下液:1/1000Nポリビニルスルホン酸カリウム水溶液、滴下速度:0.1ml/5sec、終点判定:0mVにて滴定し、求めた滴定量である。βは酢酸にてpH4.0に調整したカチオン性水溶性高分子あるいは両性水溶性高分子0.0025質量%水溶液に(株)日本精機製作所製エースホモジナイザー(AM−11)により、10000rpm、5分間の条件にてせん断を加え、同様にPCD滴定装置により、滴下液:1/1000Nポリビニルスルホン酸カリウム水溶液、滴下速度:自動制御、終点判定:0mVにて滴定し、求めた滴定量である。
定義(B):両性水溶性高分子でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体の共重合率の差が負である場合
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αはアンモニアにてpH10.0に調整した両性水溶性高分子0.025質量%水溶液を京都電子工業(株)製PCD滴定装置(PCD−500、AT−510)により、滴下液:1/1000Nポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液、滴下速度:0.1ml/5sec、終点判定:0mVにて滴定し、求めた滴定量である。βはアンモニアにてpH10.0に調整した両性水溶性高分子0.0025質量%水溶液に(株)日本精機製作所製エースホモジナイザー(AM−11)により、10000rpm、5分間の条件にてせん断を加え、同様にPCD滴定装置により、滴下液:1/1000Nポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液、滴下速度:自動制御、終点判定:0mVにて滴定し、求めた滴定量である。
尚、PCD滴定装置は、同様な測定ができるのであれば前記装置に限定はしないが、数値を規定する必要上、前記装置で前記条件において測定した同一のイオン性高分子の電荷内包率の実験誤差が±0.5%以内に入る必要がある。
前記滴定量β値は、水溶性高分子の化学組成から計算される理論的な電荷量に相当すると考えられる。即ち水溶性高分子に対し、せん断によって現出した反対電荷が多量に存在するので、表面の電荷だけでなく、内部の電荷まで静電的な中和反応が行われると考えられる。架橋度が高ければ、αはβに対し小さくなり、(1−α/β)値は、大きくなり電荷内包率は大きい(すなわち架橋の度合いは高くなる)。
分岐構造が進行した場合や架橋構造を有した場合は、分子間の架橋まで分岐が進行し強い絡み合いが生じ電荷内包率が高くなっていると考えられ、この値が10.0%を超える。又、直鎖型高分子も高分子量のものでは10.0%を超える。高分子量であることを考慮しても30%以上の高分子は架橋型高分子であると言える。つまり、直鎖型高分子から分岐構造を有し、分岐が進行、更に架橋型高分子となる過程において、電荷内包率が極小となる領域があり、本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子は、この領域にある高分子を適用すると歩留効果が高くなることを発明したものである。直鎖型高分子では、ポリマーの収縮により絡み合いが生じ電荷内包率が高く、分岐が進行した場合や架橋型高分子の領域では、分子間の架橋により、更に強い絡み合いが生じ電荷内包率が増加すると考えられる。一方、本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子は、適度な分岐構造により立体障害や電荷の反発が生じポリマー間の絡み合いが起こり難くなっていることが推測される。本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子では、電荷内包率が10.0%未満の範囲において適度な分岐構造を有するため微細繊維分や填料、特に微粒な炭酸カルシウムと架橋吸着作用が最適化され、高い歩留効果が発現されるものと考えられる。適度な分岐構造を有するためには、電荷内包率8.0%以下が好ましい。又、本発明で規定する電荷内包率の値が−(マイナス)となることがあるが、10.0%未満であれば本発明の水溶性高分子の分岐構造の範囲内であり、測定上−であっても差し支えない。実験上、電荷内包率の最低値−3.0の水溶性高分子が得られており、本発明の効果が確認されている。
DMQ: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
AAM:アクリルアミド
0.5質量%塩水溶液粘度:4質量%食塩水中に高分子濃度が0.5質量%になるように溶解したときの25℃において測定した粘度
Claims (3)
- 下記一般式(1)及び/又は(2)で表される単量体を10〜40モル%と下記一般式(3)で表される単量体を0〜30モル%、及び共重合可能な非イオン性水溶性単量体を60〜90モル%を含有する単量体混合物水溶液を重合して製造したカチオン性あるいは両性水溶性高分子であり、下記定義(A)あるいは定義(B)で測定した電荷内包率が10.0%未満であるカチオン性あるいは両性水溶性高分子からなる歩留向上剤。
定義(A):カチオン性水溶性高分子、あるいは両性水溶性高分子でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体共重合率の差が正である場合
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αは酢酸にてpH4.0に調整したカチオン性水溶性高分子あるいは両性水溶性高分子水溶液をポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量。βは酢酸にてpH4.0に調整したカチオン性水溶性高分子あるいは両性水溶性高分子水溶液にせん断を加え、ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量である。
定義(B):両性水溶性高分子でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体の共重合率の差が負である場合
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αはアンモニアにてpH10.0に調整した両性水溶性高分子水溶液をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量。βはアンモニアにてpH10.0に調整した両性水溶性高分子水溶液にせん断を加え、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量である。
一般式(1)
R1は水素又はメチル基、R2、R3は炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基、R4は水素、炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Aは酸素またはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基またはアルコキシレン基、X1は陰イオンをそれぞれ表わす。
一般式(2)
R5は水素又はメチル基、R6、R7は炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、X2は陰イオンをそれぞれ表わす。
一般式(3)
R8は水素、メチル基又はカルボキシメチル基、QはSO3、C6H4SO3、CONHC(CH3)2CH2SO3、C6H4COOあるいはCOO、R9は水素又はCOOY2、Y1あるいはY2は水素又は陽イオンをそれぞれ表わす。 - 前記カチオン性あるいは両性水溶性高分子の25℃で測定した0.5質量%における、4質量%食塩水溶液中の固有粘度が15〜25dl/gであることを特徴とする請求項1に記載の歩留向上剤。
- 請求項1あるいは2に記載の歩留向上剤を、微細繊維分割合が15質量%以上の製紙原料に添加することを特徴とする製紙原料の歩留向上方法。
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