JP2681908B2

JP2681908B2 - パルプスラリーの調製方法及び抄紙方法

Info

Publication number: JP2681908B2
Application number: JP4707893A
Authority: JP
Inventors: 孝則宮西; 茂茂木; 幸広大井
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 1993-03-09
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 1997-11-26
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: JPH06264394A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルプに効率的に薬品
を付加することのできる抄紙用パルプスラリーの調製方
法、並びにこのパルプを用いた抄紙方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、抄紙に際して、パルプは漂白、
叩解、混合、稀釈等の工程を経て、最終的にパルプ濃度
約１重量％懸濁液の状態に調製された後、ワイヤ−パー
トに送り込まれ脱水される。パルプ懸濁液がワイヤ−上
で脱水される際、ワイヤ−下へ濾過された水を通常白水
と呼んでいる。この白水は抄紙系、原料系を循環し、回
収原料として或いは稀釈水として再利用されるが、白水
中にはワイヤ−で捕捉出来なかった微細繊維や填料、パ
ルプからの溶出物、漂白工程の際使用された薬品の残存
物等が含まれている。

【０００３】ところで、パルプ懸濁液がワイヤーパート
に送り込まれるに先立ち、填料、サイズ剤、紙力増強剤
等の内添薬品が添加されるが、これらの内添薬品は、通
常、ミキシングチェスト、マシンチェスト等抄紙機直前
の調成工程において、１〜３重量％濃度のパルプ懸濁液
に添加する。しかしながら、前述の通り稀釈水に使われ
る白水には、硫酸、亜硫酸、塩素、硅酸、燐酸等の無機
アニオンや脂肪酸、樹脂酸等パルプからの溶出物が溶存
している。そして、これらの溶存物の多くは負に帯電
し、一方、パルプも水中では負に帯電することから、内
添薬品として添加される薬品は、パルプ繊維への定着
や、効果の発現が阻害されてしまう。

【０００４】従って、従来、負に帯電している溶存物の
影響を極力小さく抑えるため、薬品添加に先立って予め
硫酸バンドを添加してパルプ懸濁液の電気的反発力を中
和した上で、サイズ剤、紙力増強剤、歩留向上剤などの
薬品を添加する方法が採られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、資源保護の立場
から古紙の配合率が増加している一方で、新聞用紙など
においても紙の高白色度化が進んでいる。従って、メカ
ニカルパルプの晒を強化してパルプの白色度を上げなけ
ればならないが、晒を強化するとメカニカルパルプから
発生する溶解成分は増加する傾向にある。即ち、メカニ
カルパルプからの溶出物、晒工程からの添加薬品の残存
物などが増えるためパルプ懸濁液のゼ−タ−電位は負に
高くなる。このため、系を中和するための硫酸バンドの
必要量は多くなるが、硫酸バンドの大量の添加は抄紙ｐ
Ｈを低下させ、紙の保存性を悪くするばかりか、過剰の
硫酸バンドは逆に薬品の定着を阻害する。

【０００６】つまり、メカニカルパルプの配合増や晒の
強化による白水中の溶解固形分の増加蓄積は、硫酸バン
ドの添加のみでその影響を完全に除去することは出来な
い。白水中の溶存物の増加は、添加薬品のパルプ繊維へ
の歩留の低下を招き、パルプに定着しなかった添加薬品
は白水中を循環し、加水分解や他の溶存物と反応し、白
水の雰囲気を更に悪くする。その結果、抄紙機の汚れな
ど操業のトラブルを引き起こしたり、薬品添加による紙
品質のコントロ−ルを益々困難にしている。

【０００７】従って、本発明は、抄紙用パルプスラリー
の調製にあたり、硫酸バンドの添加に代わって、白水中
の溶存物に影響されることなくパルプ繊維に効率よく薬
品を定着させることのできる方法を提供することを目的
とする。更に、本発明は、新規な抄紙用パルプスラリー
を用いて抄紙する方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る抄紙用パル
プスラリーの調製方法は、パルプを水に懸濁分散したパ
ルプスラリーから水分を脱水減少させてパルプ濃度を５
〜１５重量％に調整する工程、パルプに強い剪断力を与
えて流動化させる工程、前記脱水後でパルプが流動化す
る以前、流動化する途中又は流動化した後に填料、サイ
ズ剤、紙力増強剤、歩留向上剤等の内添薬品を添加する
工程、流動化状態でパルプと前記内添薬品とを均一に混
合する工程、並びにワイヤーパートに供給するために水
を加えて稀釈する工程からなることを特徴とする。ま
た、本発明に係る抄紙方法は、上記の如くして得られた
パルプ濃度０．５〜１．５重量％の抄紙用パルプスラリ
ーを用いて常法により抄造することを特徴とする。

【０００９】本発明において調製されるのは、ワイヤー
パートに供給されるための最終的な抄紙用パルプスラリ
ーである。ここで使用されるパルプは、例えば、砕木パ
ルプ（ＧＰ）、リファイナーグラウンドパルプ（ＲＧ
Ｐ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、硫酸塩パル
プ（ＫＰ）、セミケミカルパルプ（ＳＣＰ）等を挙げる
ことができるが、上記以外の製造法によるパルプであっ
ても何ら差支えない。同様にパルプ原料の樹種について
も制約がなく、更に古紙パルプであっても良い。

【００１０】上記パルプを水に懸濁分散したパルプスラ
リーは、脱水されてパルプ濃度５〜１５重量％の状態、
好ましくは８〜１２重量％の中濃度領域で内添薬品を添
加し混合する。従来、抄紙工程で内添薬品を添加し混合
する時のパルプ濃度は、１〜３重量％が常識とされてい
た。これは、パルプ濃度が３重量％を超えると、パルプ
は十分に水分を含んだ状態ではあっても、パルプ外の自
由水が極端に少なくなり、薬品を添加しても均一な混
合、定着が望めないからである。パルプスラリーと填料
スラリーとを同じ１０重量％濃度で比較すると、填料ス
ラリーでは水中に填料が存在する状態なのに対して、パ
ルプスラリーではパルプに保有されている水分が殆どで
あって、自由水は極めて少なく到底スラリー状態とはい
えない。このようなパルプの水分特性を反映して、従来
の薬品添加時のパルプ濃度である１〜３重量％のパルプ
スラリーが水懸濁分散状態であるのに対して、本発明の
濃度５〜１５重量％、特に８重量％以上ではスラリーと
呼べる状態ではない。

【００１１】パルプと水分との関係について、D.W.Reev
e:Tappi,69(6),84(1986)は、次のように報告している。
パルプ繊維が保有できる水の量は、未叩解の未晒針葉樹
クラフトパルプを例にとれば、絶乾パルプ１トン当たり
の水分は、繊維壁内部に１〜２ｍ³、ル−メン内部に１
〜１０ｍ³である。これらの水は繊維外部のいわゆる自
由水とは容易には置換されず、添加した薬品の溶解、分
散に寄与しない。この報告に基いて試算すれば、３重量
％濃度のパルプ懸濁液では全体の水の量に比べて繊維に
保持される水の量は僅かにすぎないが、１０重量％濃度
のパルプ懸濁液の場合は、全体の水の量の２２〜１００
％が繊維壁とル−メン内部に保持される。

【００１２】従って、常識的には、濃度５〜１５重量
％、特に８重量％以上では自由水が少なすぎて、添加薬
品の均一な分散混合が不可能である。こうした常識に反
して、本発明がパルプ濃度５〜１５重量％で均一な混合
が可能なのは、パルプを流動化させることに根拠を置
く。つまり、パルプ濃度８重量％の中濃度領域のパルプ
をそのまま撹拌したところで、決して流動化することは
なく、薬品添加が可能な状態にはならないが、パルプに
強い剪断力を与えて撹拌することによって、初めて流動
化し、水と同じ挙動を示すことになる。流動化は、剪断
力と剪断応力との関係から説明することができる。弱い
剪断力下では、パルプの剪断応力はパルプ濃度の増加に
つれて著しく増加する。そこで剪断力を強くしてゆくと
パルプ懸濁液の乱流が進み、剪断応力がパルプ濃度に依
存しなくなる。このときの状態が流動化であって、剪断
力と剪断応力との関係は、ニュートン流体である水と同
様の直線関係となる。この場合の強い剪断力を与えなが
ら撹拌する手段としては、例えば、円筒型容器の内側壁
面の数か所に阻害板を有し、容器の中央に高速で回転す
る撹拌翼を有する密閉型のミキサ−を挙げることがで
き、化学パルプの多段漂白工程に用いることが知られて
いる中濃度ハイシェアミキサーを転用することもでき
る。

【００１３】本発明において、添加される内添薬品とし
ては、タルク、クレー、ホワイトカーボン、炭酸カルシ
ウム等の填料、ロジンエマルジョン、アルキルケテンダ
イマー等のサイズ剤、高分子ポリアクリルアミド、澱粉
等の紙力増強剤、アニオン性またはカチオン性の高分子
ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン等の歩留向上
剤、その他、硫酸バンド等を例示することができる。こ
れらの薬品は、パルプ濃度５〜１５重量％の高い濃度領
域で添加されることが重要である。具体的な添加の時期
は、先に薬品を添加し引続きパルプを強い剪断力により
処理しても良いし、剪断処理中に添加しても良い。ひと
つの薬品を２度以上に分けて添加しても良いし、複数の
薬品を添加時期を変えて加えることもできる。いずれに
せよ、強い剪断力によってパルプは流動化し、サイズ
剤、紙力増強剤などの薬品は、パルプに対して均一に混
合されパルプ繊維に効率良く付着し、高い歩留まりと優
れた薬品の効果を示す。

【００１４】上記のように流動化状態において添加薬品
を混合されたパルプ濃度５〜１５重量％のパルプは、引
き続いて白水等より稀釈されてパルプ濃度０．５〜１．
５重量％程度の抄紙用パルプスラリーに調製される。

【００１５】また、本発明に係る抄紙方法は、上記のよ
うにして得られた抄紙用パルプスラリーを用いて、常法
により抄紙するものであるが、一般的には、このパルプ
スラリーをワイヤーパートに供給し脱水した後、プレス
パートでの搾水、ドライヤーパートでの乾燥を経て紙が
抄造されることになる。

【００１６】

【作用】上記したように、本発明はパルプ濃度５〜１５
重量％という常識を超える高い濃度で内添薬品を混合す
るものであるが、このような高い濃度での薬品混合は、
通常の１〜３重量％濃度での添加混合と同一次元で議論
することはできない。つまり、パルプ懸濁液の繊維どう
し及び繊維と薬品の接触度合いは、懸濁を可能にする自
由水の層の厚さの影響を受ける。１〜３重量％の低濃度
領域では厚い自由水の層が存在し、自由水の層が薄くな
ればなる程、繊維どうしが接触する機会及び繊維と薬品
との接触の度合いは高まる関係にあり、それに伴い薬品
のパルプ繊維への付着効率も向上するものと考えられ
る。しかしながら、例えば８重量％以上の中濃度領域で
は、元々自由水の層が存在しないか極めて薄いため、繊
維どうし及び繊維と薬品との接触度合いと、自由水の量
との間に何らの関係も見られない。このように低濃度領
域のパルプ繊維の挙動と中濃度領域のパルプ繊維の挙動
は全く異なり、すべての濃度領域において、濃度増に伴
い繊維間或いは繊維と薬品の接触度合いが増加するわけ
ではない。

【００１７】本発明が、高いパルプ濃度で薬品を混合す
ることで、パルプ繊維に薬品が効率良く付着し、高い歩
留まりと優れた添加効果が得られるのは、次のような理
由によるものと考察される。先ず、高い濃度のパルプは
流動化すると、それ自身が水と同じような挙動を示すこ
とから、たとえ自由水の層がなくとも流動化したパルプ
繊維の周辺に存在する薬品と容易になじみ均一に混合す
ることができる。次に、高いパルプ濃度での薬品の混合
は、薬品添加を阻害する多くの溶存物、それも負に帯電
している溶存物を含む白水が存在しないか或いは僅かに
しか存在しない状態でなされることになる。このため、
白水中の溶存物の悪影響が抑えられ、パルプに効率良く
薬品を定着させることができ、歩留まりも飛躍的に向上
する。

【００１８】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。

【００１９】［実施例１］パルプとして清水でよく洗浄
した未叩解の針葉樹晒硫酸塩パルプ（ＬＢＫＰ）、稀釈
水としてパルプからの溶出物や晒薬品の残存物等、溶解
固形分の最も多いＴＭＰの晒白水を用意した。先ず、遠
心分離機を用いて、ＬＢＫＰを一旦パルプ濃度２５重量
％まで脱水した後、晒白水で稀釈してパルプ濃度１重量
％（比較例）、３重量％（比較例）、１０重量％（発明
例）の３種類のパルプスラリー試料を調整した。別に、
パルプに強い剪断力を与える装置として、内径２００mm
の２．５Ｌ容り円筒状密閉容器の内壁に、高さ２０mmの
直角二等辺三角形状断面の縦リブ４個を均等間隔で取付
け、１００mm径のローターの周囲に高さ１０mm、幅１５
mmの縦リブ３個を均等間隔で取付けた、回転数０〜３４
００rpm のミキサーを用意した。

【００２０】このミキサーにパルプを入れ、予備実験で
確認された、運転開始から６０秒後までにパルプが流動
化するのに十分なパルプ濃度毎のローターの回転数、９
００ｒｐｍ（濃度１重量％）、１２００ｒｐｍ（濃度３
重量％）、１８５０ｒｐｍ（濃度１０重量％）に基き、
ローターの回転数を設定し運転を開始した。運転開始６
０秒後に流動化した状態のパルプにミキサ−の壁面から
注射針で薬品を注入し、運転を続けた。運転開始１３５
秒後に減速し、自然停止させた。薬品は硫酸バンド、サ
イズ剤（ロジンエマルジョン）、サイズ定着剤（カチオ
ン性アクリルアミド：分子量２０万）の順で添加した。
なお、硫酸バンドの添加率を変えて、各パルプ濃度に対
して４回ずつの試験を行なった。

【００２１】上記のようにして薬品を添加した各パルプ
スラリーを用いて、ＴＡＰＰＩ法により坪量６０ｇ／ｍ
²の手抄き紙を作製して、次の２項目について評価し、
結果を表１及び表２に示した。サイズ度：ＪＩＳＰ−８１２２によるステキヒトサ
イズ度接触角減衰率：硫酸バンド３重量％添加紙について、
水５μｌを滴下し滴下直後から１００秒後までの接触角
の減衰率を計算した。

【００２２】

【表１】

【表２】

【００２３】表１から、硫酸バンド添加率が同じ場合、
発明例（１−Ａ〜１−Ｄ）は、比較例（１−ａ〜１−
ｈ）の２倍以上のサイズ度を示している。一方、比較例
相互間では、１重量％パルプと３重量％パルプとの間に
は顕著な差は見られなかった。また、表２から、紙の接
触角の減衰率についても、発明例は比較例との対比で３
倍程度の効力持続能力を示している。

【００２４】［実施例２］実施例１で調製した３種類の
パルプスラリー試料に、パルプ濃度６重量％のものを加
えて４種類とした。これら４種類のパルプスラリー試料
について、薬品としてカチオン澱粉を使用した以外は、
実施例１と同様にして、手抄き紙を作製した。

【００２５】得られた手抄き紙について、澱粉添加によ
る紙力増強の効果を調べるために、下記の３項目につい
て評価し、結果を表３に示した。また、各紙中の澱粉量
を測定した結果を表４に示した。比破裂強度：ＪＩＳＰ−８１１２内部強度：ＪＴＡＰＰＩ１８裂断長：ＪＩＳＰ−８１１３

【００２６】

【表３】

【表４】

【００２７】表３から、比較例において、パルプ濃度１
重量％（２−ａ〜ｃ）の場合とパルプ濃度３重量％（２
−ｄ〜ｆ）の場合とでは、パルプの強度には大きな差は
無い。これら比較例に比して、発明例の濃度６重量％
（２−Ａ〜Ｃ）及び濃度１０重量％（２−Ｄ〜Ｆ）の場
合には、顕著な紙力増強の効果が見られた。また、表４
から、パルプ濃度の高いものほど澱粉歩留まりが高く、
特に発明例の歩留まりは飛躍的に高いことが分かる。

【００２８】［実施例３］実施例２と同様にパルプ濃度
が１重量％、３重量％、６重量％、１０重量％の４種類
のパルプスラリー試料を調整し、薬品として紙力増強剤
（カチオン性ポリアクリルアミド）を使用した以外は、
実施例２と同様にして手抄き紙を作製した。

【００２９】得られた紙について、紙力増強の効果を確
認するために、比破裂強度、内部強度、裂断長の３項目
より評価し、結果を表５に示した。また、各手抄き紙に
おける紙力増強剤の歩留まりを調べるために、紙中の窒
素含有率を測定し、表６に示した。

【００３０】

【表５】

【表６】

【００３１】表５において、パルプ濃度と紙力の関係に
ついては実施例２のカチオン澱粉とほぼ同様の結果が得
られた。すなわち合成紙力増強剤の添加率同一のレベル
で比較すると、各比較例に比べ発明例の紙力増強の効果
は顕著であった。また、表６から、発明例では紙中の窒
素含有率が高く、紙力増強剤の歩留まりが高いことが分
かる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のパルプスラ
リー調製方法によれば、パルプへ添加した薬品の高い歩
留まりと優れた薬効が得られることから、一定レベルの
薬品添加効果を得るに際し、従来と比べて薬品の添加率
を大幅に低下することが可能となった。また、本発明の
抄造方法によれば、抄造コストを大幅に低減することが
できる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パルプを水に懸濁分散したパルプスラリ
ーから水分を脱水減少させてパルプ濃度５〜１５重量％
に調整する工程、パルプに強い剪断力を与えて流動化さ
せる工程、前記脱水後でパルプが流動化する以前、流動
化する途中又は流動化した後に填料、サイズ剤、紙力増
強剤、歩留向上剤等の内添薬品を添加する工程、流動化
状態でパルプと前記内添薬品とを均一に混合する工程、
並びにワイヤーパートに供給するために水を加えて稀釈
する工程からなることを特徴とする抄紙用パルプスラリ
ーの調製方法。
【請求項２】前項によりパルプ濃度０．５〜１．５重
量％の抄紙用パルプスラリーを調製し、このスラリーを
常法により抄造することを特徴とする抄紙方法。