JP2731920B2 - 製紙方法 - Google Patents

製紙方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸性抄造系・中性抄造系を問わず紙力を向
上させる製紙方法、特に中性抄造系において従来にない
優れた紙力増強効果を発揮する製紙方法に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
製紙工程では各種の紙力増強剤が使用されているが、
これらの紙力増強剤としては天然系高分子物質と合成系
高分子物質に大別される。
天然系高分子ではデンプンおよびその誘導体が最もよ
く利用されている。
一方、合成系高分子はポリエチレンイミン,ポリビニ
ルアルコール,ポリアミンポリアミドエピクロルヒドリ
ン,ポリアクリルアミド等がよく利用されている。この
中でもポリアクリルアミドは、重合度、カチオン・アニ
オン変性率を自由に調整できることから種類も多く、最
もよく利用されている。
かかる紙力増強剤はイオン性によりノニオンタイプ,
アニオンタイプ,カチオンタイプおよびカチオン性基と
アニオン性基を有する両性タイプに分類できるが、パル
プ繊維は水中でマイナスに帯電することから、ノニオン
・アニオンタイプ紙力増強剤では自己定着性がない為、
通常定着助剤として硫酸バンドが使用される(酸性抄紙
系)。
もちろん定着助剤として硫酸バンドが使用される酸性
抄紙系においても自己定着能を有するカチオンタイプお
よび両性タイプの紙力増強剤は使用されている。
一方、定着助剤として硫酸バンドが使用されない中性
抄紙系では定着助剤の不必要なカチオンタイプおよび両
性タイプの紙力増強剤が主流を占めている。
近年、酸性抄紙系における酸性紙の経日劣化の問題あ
るいは、省資源,省エネルギー,コストダウン,新規性
の確保といった観点から中性抄紙が注目されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
最近の針葉樹から広葉樹への原料転換率のアップおよ
び古紙利用比率の増大に伴うパルプ品質の低下、あるい
はマシンスピードの増大,抄紙系のクローズド化といっ
た要因より紙力増強剤に対する要求は益々高度化してき
ており、紙力増強効果の高い製紙方法の開発が望まれて
いる。
これらの要求に対応して両性紙力剤単独処方あるいは
アニオン性紙力剤とカチオン性紙力剤による併用処方が
普及してきたが、これらの要求に対して充分満足出来る
ものではなかった。
特に、定着助剤として硫酸バンドを使用しない中性抄
紙系では、定着能を有するカチオン性ポリマー単独使用
あるいは硫酸バンドのかわりにカチオン性ポリマーを定
着助剤として使用し、他のポリマーを紙力剤として利用
する方法がとられているが、充分な成紙強度を得る為に
は、これらのカチオン性ポリマーを非常に多量に使用し
なければならないという問題点があった。
〔発明の課題〕
本発明は、従来のカチオン性ポリマーに替え、比較的
少量の添加量においても、イオン性高分子化合物ととも
に高い紙力補強効果を発揮させる製紙方法を提供するこ
とを課題とする。
〔課題解決のための手段〕
本発明は、イオン性高分子化合物に対しポリアリルア
ミン樹脂または該ポリアリルアミン樹脂の変性物を併用
した場合に優れた紙力補強効果が得られることを見出
し、完成したもので、 パルプスラリーに対し、 または (式中、XはCl、Br、I、HSO4、HSO3、H3PO4、H2PO3
HCOO、CH3COOまたはC2H5COOを表し、nは10〜100.000の
数を表し、mは0〜100,000の数を表す)で示されるポ
リアリルアミン樹脂および/またはそのポリアリルアミ
ン樹脂変性物の存在下に(b)イオン性高分子化合物を
添加した後、抄紙することを要旨とする製紙方法にあ
る。
本発明に使用されるポリアリルアミン樹脂は、 で示され、その変性物は、 で示され、従来公知である。
なお、式中、XはCl、Br、I、HSO4、HSO3、H3PO4、H
2PO3、HCOO、CH3COOまたはC2H5COOを表し、nは10〜10
0.000の数を表し、mは0〜100,000の数を表す。通常無
機酸塩の形態で市販されている。
このポリアリルアミン樹脂は従来反応性染料用固着剤
として優れていることが知られている(特開昭58−3115
8号)が、製紙方法におけるカチオン性ポリマーとして
利用されたことはなく、また、従来の中性抄造系におい
て使用されてきたカチオン性ポリマーと異なり、少量使
用において併用される他のイオン性ポリマーの紙力増強
効果を増大させる点において特徴を有する。
本発明に使用するイオン性高分子化合物は、その分子
中にアニオン性基単独、カチオン性基単独、あるいはア
ニオン性基、カチオン性基の両者が併存する水溶性もし
くは水分散性の高分子化合物である。
これらのアニオン性基を付与するモノマーとして代表
的なものには、アクリル酸、メタクリル酸等のモノカル
ボン酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸等のジカ
ルボン酸あるいは、それらのナトリウム塩、カリウム塩
等のアルカリ金属塩類またはアンモニウム塩類等が挙げ
られる。
他方、カチオン性基を付与するモノマーとして代表的
なものには、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレー
ト、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメ
チルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドもしくはジ
エチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどの第
三級アミノ基を有するビニルモノマーまたはそれらの塩
酸、硫酸もしくは酢酸などの無機ないしは有機酸の塩
類、あるいは該第三級アミノ基含有ビニルモノマートメ
チルクロライド、ベンジルクロライド、ジメチル硫酸も
しくはエピクロルヒドリンなどの四級化剤との反応によ
って得られる第四級アンモニウム塩を含有するビニルモ
ノマーなどを挙げることができる。
特に本発明の目的に対して最も有効に作用するイオン
性高分子化合物はアクリルアミド(あるいはメタクリル
アミド)系誘導体で、アニオン性アクリルアミド系ポリ
マーまたは両性アクリルアミド系ポリマーが挙げられ、
これらはアクリルアミド(あるいはメタクリルアミド)
に公知かつ任意の方法でアニオン性基および/またはカ
チオン性基を導入した水溶性もしくは水分散性の高分子
化合物である。
特に両性アクリルアミド系ポリマーとしてはアクリル
アミド系ポリマーのマンニッヒ変性物、または(A)ア
クリルアミドモノマー99.6〜40モル%および(B)水溶
性カチオンモノマー/またはそれらの塩類0.2〜30モル
%および(C)水溶性アニオンモノマー/またはそれら
の塩類0.2〜30%の共重合物を使用するのが望ましい。
本発明の実施にあたっては、目的とする成紙の強度等
を考慮してイオン性高分子化合物並びにポリアリルアミ
ン樹脂の添加量あるいは使用比率を任意に設定すること
ができるが、通常イオン性高分子化合物100重量部に対
してポリアリルアミン樹脂および/またはその変性物を
0.01〜120重量部の範囲で併用し、パルプスラリーに対
して添加される。
製紙工程中の実施に際しては通常の原質調製工程中に
適用できるが、ミキシングチェスト,マシンチェストあ
るいは種箱等,原料パルプとイオン性高分子化合物並び
にポリアリルアミン樹脂が良く混合される位置に両者を
同時にあるいは別々の位置に添加した後、抄紙すること
が望ましい。
〔作用〕
一般的に紙力増強剤は、地合形成に問題のない場合パ
ルプ繊維に対して歩留率(吸着性)の高い方が良好な紙
力効果を示す。
ポリアリルアミン樹脂とイオン性高分子化合物の併用
処方において、高い紙力増強効果の得られる機構につい
ては明確ではないが目下の処、以下に示す機能の結果と
考えられる。
すなわち、第一の機構としてポリアリルアミン樹脂が
低分子量,高カチオン電荷を有することから、パルス繊
維表面に高密度で吸着され、第二の機構としてポリアリ
ルアミン樹脂のカチオン性を示す部位がポリマー主鎖に
近く、かつ小さいことから他のカチオン性ポリマーに比
べて、より強くパルプ繊維に吸着されるものと推察され
る。以上のことからパルプ繊維、ポリアリルアミン樹
脂、イオン性高分子化合物とのあいだに一層強固な結合
が具現され、結果的にポリアリルアミン樹脂とイオン性
高分子化合物の歩留率が向上し、優れた紙力増強効果が
得られるものと推測される。
以下、本発明方法を実施例に基づき、具体的に説明す
る。
(イオン性高分子化合物調整例1) 撹拌機,温度計,還流冷却機を備えた500mlの四つ口
フラスコに40%アクリルアミド,98%アクリル酸,イオ
ン交換水の所定量を取り48%水酸化ナトリウムにてpHを
調整し、15%モノマー水溶液とした後,重合開始剤とし
て過硫酸アンモニウム水溶液及び酸性亜硫酸ナトリウム
水溶液を添加して重合を開始した。重合発熱が停止した
後80℃で1.5時間保持し、アニオン性ポリアクリルアミ
ドの約15%水溶液を得た。
次に、上記アニオン性ポリアクリルアミド水溶液の一
部を別の四つ口フラスコに取り所定量の37%ホルマリン
と50%ジメチルアミン水溶液を添加し、50℃で2時間マ
ンニッヒ反応を行った。
以上の調整例で得られたアニオン性ポリアクリルアミ
ド水溶液と両性ポリアクリルアミド水溶液について第1
表に示す。
(調整例2) 撹拌機,温度計,還流冷却機を備えた500mlの四つ口
フラスコに40%アクリルアミド,ジメチルアミノエチル
メタクリレート,98%アクリル酸,イオン交換水の所定
量を取り塩酸にてpHを調整し、15%モノマー水溶液とし
た後,重合開始剤として過硫酸アンモニウム水溶液及び
酸性亜硫酸ナトリウム水溶液を添加して重合を開始し
た。重合発熱が停止した後85℃で1.5時間保持し、両性
ポリアクリルアミドの約15%水溶液を得た。以上の調整
例で得られた両性ポリアクリルアミド水溶液について第
2表に示す。
(調整例3) 撹拌機,温度計,還流冷却機を備えた500mlの四つ口
フラスコに40%アクリルアミド,2−ヒドロキシ−3−メ
タクリロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライ
ド,98%アクリル酸,イオン交換水の所定量を取り塩酸
にてpHを調整し、15%モノマー水溶液とした後、重合開
始剤として過硫酸アンモニウム水溶液及び酸性亜硫酸ナ
トリウム水溶液を添加して重合を開始した。重合発熱が
停止した後85℃で1.5時間保持し、両性ポリアクリルア
ミドの約15%水溶液を得た。以上の調整例で得られた両
性ポリアクリルアミド水溶液について第2表に示す。
(実施例1〜9および比較例1〜9) カナディアン・スタンダード・フリーネス(以下、C.
S.Fと略記する。)385mlの段ボール古紙叩解パルプ2.5
%濃度スラリーに液体硫酸バンドを対パルプ2.5%添加
したのちポリアリルアミン〔日東紡績(株)製,商品
名:PAA−HCl−3S〕及び調整例1−1〜1−9で得られ
たポリマーの所定量を添加した。
上記のパルプスラリーを充填撹拌した後、TAPPスタン
ダード角型シートマシンににて抄紙した(抄紙時のpHは
5.5)。得られた湿紙を自動プレス機で脱水し、ついで
回転式ドラムドライヤーで105〜110℃条件にて3分間乾
燥した。これらについて実施例1〜9とする。
比較例1〜9では、実施例1〜9と同様の操作を行っ
たが、ポリアリルアミンを添加せずに抄造した。
以上のようにして得られた米坪量100g/mの成紙につい
てJIS P−8112に準じた「比破裂強さ」を測定した。
それらの結果をまとめて第3表に示す。
実施例10〜15および比較例10〜15 C.S.F480mlの未晒クラフト叩解パルプ2.5%濃度スラ
リーにポリアリルアミン〔日東紡績(株)製,商品名:P
AA−HCl−3S〕及び調整例2−1〜2−3,3−1〜3−3
で得られたポリマーの所定量を添加した。
上記のパルプスラリーを充分撹拌した後、TAPPスタン
ダード角型シートマシンにて抄紙した(抄紙時のpHは6.
9)。得られた湿紙を自動プレス機で脱水し、ついで回
転式ドラムドライヤー105〜110℃条件にて3分間乾燥し
た。これらについて実施例10〜15とする。
比較例10〜15では、実施例10〜15と同様の操作を行っ
たが、ポリアリルアミンを添加せずに抄造した。
以上のようにして得られた米坪量100g/mの成紙につい
てJIS P−8112に準じた「比破裂強さ」を測定した。
それらの結果をまとめて第4表に示す。
実施例16〜21および比較例16〜21 C.S.F420mlの段ボール古紙叩解パルプ2.5%濃度スラ
リーにポリアリルアミン〔日東紡績(株)製,商品名:P
AA−HCl−3S〕及び調整例2−1〜2−3,3−1〜3−3
で得られたポリマーの所定量を添加した。
上記のパルプスラリーを充分撹拌した後、TAPPスタン
ダード角型シートマシンにて抄紙した(抄紙時のpHは6.
9)。得られた湿紙を自動プレス機で脱水し、ついで回
転式ドラムドライヤーで105〜110℃条件にて3分間乾燥
した。これらについて実施例16〜21とする。
比較例16〜21では、実施例16〜21と同様の操作を行っ
たが、ポリアリルアミンを添加せずに抄造した。
以上のようにして得られた米坪量100g/mの成紙につい
てJIS P−8112に準じた「比破裂強さ」を測定した。
それらの結果をまとめて第5表に示す。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パルプスラリーに対し、 (a) または (式中、XはCl、Br、I、HSO4、HSO3、H3PO4、H2PO3
    HCOO、CH3COOまたはC2H5COOを表し、nは10〜100.000の
    数を表し、mは0〜100,000の数を表す)で示されるポ
    リアリルアミン樹脂および/またはそのホリアリルアミ
    ン樹脂変性物の存在下に(b)イオン性高分子化合物を
    添加した後、抄紙することを特徴とする製紙方法。
  2. 【請求項2】イオン性高分子化合物が、アニオン性アク
    リルアミド系ポリマーである特許請求の範囲第1項記載
    の製紙方法。
  3. 【請求項3】イオン性高分子化合物が、両性アクリルア
    ミド系ポリマーである特許請求の範囲第1項記載の製紙
    方法。
  4. 【請求項4】両性アクリルアミド系ポリマーが、アクリ
    ルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物である特許請求
    の範囲第3項記載の製紙方法。
  5. 【請求項5】両性アクリルアミド系ポリマーが、(A)
    アクリルアミドモノマー99.6〜40モル%および(B)水
    溶性カチオンモノマー/またはそれらの塩類0.2〜30モ
    ル%および(C)水溶性アニオンモノマー/またはそれ
    らの塩類0.2〜30%の共重合物である特許請求の範囲第
    3項記載の製紙方法。
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