JP2019529731A - 紙又は板紙等の製造方法及び組成物の使用 - Google Patents
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Abstract
Description
− パルプを用意すること、
− (i)アクリルアミドと少なくとも1種のカチオン性モノマーとのコポリマーであって、カチオン性モノマーを、モノマーの全量から計算して少なくとも15モル%含むコポリマー、及び
(ii)少なくとも2つのカルボキシル基を含むイオン性架橋剤であって、カルボキシル基:カチオン性モノマーの当量比が1:20〜1:0.5である架橋剤
を含む組成物を水のような水溶液に溶解して、水性処理溶液を得ること、
− 得た処理溶液をパルプに添加すること、及び
− パルプを繊維状ウェブに形成すること
を含む方法である。
(i)アクリルアミドと少なくとも1種のカチオン性モノマーとのコポリマーであって、カチオン性モノマーを、モノマーの全量から計算して少なくとも15モル%含むコポリマー、及び
(ii)少なくとも2つのカルボキシル基を含むイオン性架橋剤であって、カルボキシル基:カチオン性モノマーの当量比が1:20〜1:0.5、好ましくは1:15〜0.8、より好ましくは1:10〜1:1である架橋剤
を含む組成物を
乾燥強度剤として紙又は板紙等の製造に使用する。
(i)アクリルアミドと少なくとも1種のカチオン性モノマーとのコポリマーであって、カチオン性モノマーを、モノマーの全量から計算して少なくとも15モル%含むコポリマー、及び
(ii)少なくとも2つのカルボキシル基を含むイオン性架橋剤であって、カルボキシル基:カチオン性モノマーの当量比が1:20〜1:0.5、好ましくは1:15〜0.8、より好ましくは1:10〜1:1である架橋剤
を含む組成物を
脱水剤(drainage agent)及び/又はデンプン及びコロイド用歩留まり剤として紙又は板紙等の製造に使用する。その他の合成有機脱水助剤(drainage aids)は使用しないことが好ましい。すなわち、紙又は板紙製造方法はその他の有機脱水助剤を含まない。
特に明記しない限り、パーセントで示したデータは常に質量パーセントである。
最初に、塩溶液の調製を、磁気バー及び磁気撹拌機を備えたビーカー中で脱イオン水(3000g)に塩化ナトリウム(525g)を溶解させることにより行う。塩化ナトリウムが完全に溶解するまで、その混合物を最高速度の磁気撹拌機で撹拌する。
カチオン性ポリアクリルアミド(2.50g)を水(497.5g)に溶解させて0.5%CPAM溶液を調製した。粘度測定は、小型サンプルアダプターを備えたブルックフィールドDV1により、スピンドルS31を用いて最大回転速度で25℃で測定した。
アクリルアミド溶液(50質量%)及びADAM−Cl溶液(80質量%)を各ポリマー生成物につき所定のモル比で反応器に装入する。アジピン酸をモノマー全量の1質量%添加することによってpHを約2.5〜4.5に調整する。連鎖移動剤、キレート剤、及び熱開始剤などの他の化学物質をモノマー混合物に添加する。その後、その溶液を窒素ガスでパージする。重合反応器に酸化還元対開始剤系を注入して重合を開始する。重合反応の結果、カチオン性ポリアクリルアミドゲルを得る。そのゲルを乾燥し、最終的に粉末又は粒子を得る。ポリマー組成物は、約95〜98質量%の乾燥含量(dry content)を有する。得た粉末を用いてポリマー物性を測定する。
アクリルアミドとカチオン性モノマーとのコポリマー、及びイオン性架橋剤として、重合後に添加したクエン酸又はアジピン酸の組成物を、水にカチオン性ポリアクリルアミド粉末を添加し、60分間25℃でマグネチックスターラーを用いて攪拌し、次いでポリマー溶液に酸を添加し、マグネチックスターラーで15分間撹拌することによって調製する。ポリマー溶液の例を表1に示す。その溶液中のCPAMは、CPAM49モル%ADAM−Cl、乾燥含量95%である。CPAM49モル%の電荷密度は3.7meq/gポリマーであり、0.5%溶液中の全カチオン電荷は18.5meq/リットルである。クエン酸のMWは192.1g/molである。クエン酸は三塩基酸であり、クエン酸各モルは3当量の潜在的アニオンを含有する。したがって、例えば、0.22gのクエン酸は、3.4meqまでのアニオン電荷を含有することができる。各溶液の性質及びカルボキシル基:カチオン性モノマーの当量比を表2に示す。これらの溶液を適用例1で使用する。
パルプの調製
ヨーロッパのテストライナー板紙(ボード)を原料として使用した。このテストライナーは約5%の表面サイズのデンプンを含む。このデンプンは酵素的に分解された天然コーンスターチであった。水道水のCa2+濃度をCaCl2によって520mg/lに調整し、導電率をNaClによって4mS/cmに調整することにより希釈水を作った。テストライナー板紙を2×2cm四方に切断した。2.7リットルの希釈水を85℃に加熱した。テストライナー片を、離解する前に2%濃度の希釈水中で5分間湿らせた。スラリーをBrittジャー離解機中30000回転で離解した。希釈水を添加してパルプを0.5%に希釈した。
歩留りと脱水(水切り)を測定するために、DDA(ダイナミックドレネージアナライザー)(AB Akribi Kemikonsulter社製、スエーデン)を使用した。各試験点について500mlのパルプを使用した。脱水の30秒前にパルプをDDAに注ぎ、DDAスターラーを1000rpmに調整した。脱水の10秒前にポリマーを添加した。脱水の2秒前に攪拌を止めた。脱水を開始した後30秒間、真空度を300mBarとし、ワイヤ開口を0.25mmであった。
本実施例で使用した試験化学物質を表2に示す。化学物質の投与及び投与時間を表3に示す。溶解時にクエン酸をCPAMに添加した。CS1、CS2及びCS3と符号を付けたイオン架橋CPAM試料は表1と同じである。投与時間は脱水前の時間である。
この実施例で使用するイオン架橋コポリマーの組成物を、実施例2で記載したように製造した。その特性を表5に示す。脱水前の投与時間、用量及び試験結果を表6に示す。
表5に示した、前の例と同じ試料を使用した。脱水前の投与時間及び用量を表7に提示し、試験結果は表8に示す。
Claims (20)
- 紙又は板紙等の製造方法であって、
− パルプを用意する工程、
− (i)アクリルアミドと少なくとも1種のカチオン性モノマーとのコポリマーであって、カチオン性モノマーを、モノマーの全量から計算して少なくとも15モル%含むコポリマー、及び
(ii)少なくとも2つのカルボキシル基を含むイオン性架橋剤であって、カルボキシル基:カチオン性モノマーの当量比が1:20〜1:0.5である架橋剤
を含む組成物を水溶液に溶解して、水性処理溶液を得る工程、
− 得た処理溶液をパルプに添加する工程、及び
− パルプを繊維状ウェブに形成する工程
を含むことを特徴とする方法。 - 前記パルプが、ヘッドボックスストック中で、少なくとも1mS/cm、好ましくは少なくとも2.5mS/cm、より好ましくは少なくとも3mS/cm、さらにより好ましくは少なくとも3.5mS/cmの導電率を有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記アクリルアミドのコポリマーが、カチオン性モノマーを少なくとも20モル%、好ましくは少なくとも30モル%、より好ましくは少なくとも40モル%、さらにより好ましくは少なくとも45モル%含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記コポリマーのカチオン性モノマーが、2−(ジメチルアミノ)エチルアクリレート(ADAM)、[2−(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(ADAM−Cl)、及びこれらの組合せから選択されることを特徴とする請求項1〜3に記載の方法。
- 前記イオン性架橋剤中のカルボキシル基:カチオン性モノマーの当量比が、好ましくは1:15〜0.8、より好ましくは1:10〜1:1である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。
- 前記アクリルアミドのコポリマーの正味電荷がpH7でカチオン性であることを条件として、該コポリマーがアニオン性モノマーをさらに含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物が乾燥粉末の形態である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。
- 前記イオン性架橋剤の量が、クエン酸当量として表されるアクリルアミドのコポリマーの2〜20質量%、好ましくは2.5〜20質量%、より好ましくは3.5〜20質量%、さらにより好ましくは5.5〜20質量%の範囲であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パルプが、パルパー内でパルプ化されたリサイクル紙又はリサイクル板紙等及び/又は未漂白クラフトパルプ及び/又は未漂白セミケミカルパルプ、好ましくはパルパー内でパルプ化されたリサイクル紙又はリサイクル板紙等の、乾燥繊維完成紙料を少なくとも50質量%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。
- 前記パルプがデンプンを、パルプ貯蔵所又は損紙貯蔵所で測定して、乾燥全固形分に基づいて、少なくとも0.5質量%、好ましくは少なくとも2質量%、より好ましくは少なくとも3質量%、さらにより好ましくは少なくとも4質量%の量で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。
- 前記組成物を、50〜1000乾燥g/t乾燥パルプ、好ましくは150〜900乾燥g/t乾燥パルプ、より好ましくは300〜800乾燥g/t乾燥パルプの量で使用す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。
- 最後の剪断段階の後で、かつ、抄紙機又は板紙抄紙機のヘッドボックスの前で、前記得た処理溶液を添加することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つのアミラーゼ阻害剤及び/又は殺生物剤をパルプ及び/又は損紙に添加することを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- (i)アクリルアミドと少なくとも1種のカチオン性モノマーとのコポリマーであって、カチオン性モノマーを、モノマーの全量から計算して少なくとも15モル%含むコポリマー、及び
(ii)少なくとも2つのカルボキシル基を含むイオン性架橋剤であって、カルボキシル基:カチオン性モノマーの当量比が1:20〜1:0.5、好ましくは1:15〜0.8、より好ましくは1:10〜1:1である架橋剤
を含む組成物を乾燥強度剤、及び/又は脱水剤、及び/又はデンプン及びコロイドの歩留まり剤として、紙又は板紙等の製造に使用する方法。 - 前記アクリルアミドのコポリマーがカチオン性モノマーを、少なくとも20モル%、好ましくは少なくとも30モル%、より好ましくは少なくとも40モル%、さらにより好ましくは少なくとも45モル%含むことを特徴とする請求項14に記載の使用する方法。
- 前記コポリマーのカチオン性モノマーを、2−(ジメチルアミノ)エチルアクリレート(ADAM)、[2−(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(ADAM−Cl)、及びこれらの組合せから選択することを特徴とする請求項14又は15に記載の使用する方法。
- 前記アクリルアミドのコポリマーの正味電荷がpH7でカチオン性であることを条件として、該コポリマーがアニオン性モノマーをさらに含むことを特徴とする請求項14〜16のいずれか一項に記載の使用する方法。
- 前記イオン性架橋剤の量が、クエン酸当量として表されるアクリルアミドのコポリマーの2〜20質量%、好ましくは2.5〜20質量%、より好ましくは3.5〜20質量%、さらにより好ましくは5.5〜20質量%の範囲であることを特徴とする請求項14〜17のいずれか一項に記載の使用する方法。
- 前記組成物が乾燥粉末の形態であることを特徴とする請求項14〜18のいずれか一項に記載の使用する方法。
- 前記組成物を、クラフト紙、ライナーボード、テストライナー、フルーティング、袋用紙、裏白チップボール、紙管用板紙、又は折り畳み箱用板紙の製造に使用することを特徴とする請求項14〜19のいずれか一項に記載の使用する方法。
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