JP2898406B2

JP2898406B2 - 紙等の製品のサイズ化法

Info

Publication number: JP2898406B2
Application number: JP3503487A
Authority: JP
Inventors: アルベルトマラテスタ; クリスチャンピエール; ルネコアール
Original assignee: KYARAUEI CHEM CO
Current assignee: KYARAUEI CHEM CO
Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1991-01-21
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: NO922803D0; YU38891A; FI923317A; NO922803L; WO1991010777A1; NO300856B1; JPH05505220A; CA2074085A1; EP0512046A1; FI923317A0; PT96548A; FI98236B; FI98236C; PT96548B

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、紙や、セルロース又は合成繊維を基材とす
る板紙、厚紙などの製品をサイズ化するための方法及び
装置に関する。特に、アルカリ又は中性条件下で環状酸
無水物、特にアルキル又はアルケニル琥珀酸無水物（AS
A）、アルキルケテン二量体（AKD）、又はそれらの混合
物をサイズ剤として製造した紙に関する。

紙、板紙、厚紙及びその他の同様な製品は、まずセル
ロース又は合成繊維を多量の水の中に分散させ、次いで
分散液を紙製造機に送って水を除去し、連続紙ウェブを
形成することにより製造される。

繊維の性質、製造される紙又は板紙の種類等に応じ
て、繊維の水性分散液に注入しうる種々の化学物質で製
品を処理する。

紙のサイズ化は公知であり、二種類の典型的なサイズ
剤はアルキルケトン二量体及びアルケニル琥珀酸無水物
である。これらの物質は、たとえば日本特許公報62−23
1099号、同61−146898号、同61−160495号、同52−2510
2号、同60−20905号に記載されているように一般的には
乳濁液の形で使用される。本発明はサイズ化に関する
が、一般的には本発明は特にアルケニル琥珀酸無水物に
関する。

英国特許第1492104号には、低剪断エネルギーで環状
酸無水物の乳濁液を製造するためにポリオキシアルキレ
ンアルキル又はアリールアルキルエーテル、又は対応す
るモノー及びジエステル誘導体を用いることが記載され
ている。そのような乳濁液は、酸無水物をセルロース素
材中に均質に分散させ、サイズ化された紙を製造するの
に用いられる。サイズ化乳濁液はセルロース素材内でそ
の場で製造してもよいし、セルロース素材への導入前に
製造してもよい。好ましくは乳濁液は、カチオン化でん
ぷん、ポリアミノエチルアクリレート樹脂、エピクロロ
ヒドリンと反応させた又は反応させていない遊離アミノ
基を有するポリアミド樹脂等のようなカチオン化安定剤
の存在下で調製する。

これらのカチオン化安定剤の主な作用は、クーロン引
力により負に荷電したセルロース繊維の表面に吸着する
のに都合がよいように乳濁液の粒子を正に荷電させるこ
とである。

低剪断エネルギーで、カチオン安定剤の存在下で環状
酸無水物の乳濁液を製造するために窒素及び／又は酸素
を含む乳化剤を使用する場合には、一般的には酸無水物
の重量に対して2.0乃至10.0％の乳化剤を用いる。同時
に、酸無水物１部当り典型的には１乃至５部のカチオン
安定剤を使用する。

得られた乳濁液は化学的には水中では不安定である。
その結果、直径が１μ以下の乳濁液粒子はすぐに加水分
解される。一方、表面積の質量に対する割合が小さい直
径３〜４μ以上の乳濁液粒子はセルロースに迅速に付着
するにはクーロン引力が不十分であるため、紙の製造に
使用されるプロセス水中にそのまま懸濁している。

従って、連続的にプロセス水を再循環させるが、結局
は加水分解されてサイズ化化合物を廃棄するばかりか抄
紙機の運転上の問題をひきおこす。乳濁液を用いるサイ
ズ化技術では更に、乳化剤によりひきおこされる再湿潤
現象のために紙のサイズ化が不十分であり、サイズ化収
率が低く、発泡する。

再湿潤は、セルロース繊維の表面に吸着した環状酸無
水物中の残存乳化剤の存在より生ずる。無水物粒子の表
面に分布する乳化剤の極性基が水を表面に引きつけるの
で、無水物はセルロース内のヒドロキシル基と反応する
より加水分解してしまう。

更に、最終的な紙製品に乳化剤が残存するため、紙に
望ましくない水親和性を生じ、その結果サイズ化により
製造される紙の疎水性が減少する。これらの難題は乳化
剤濃度を無水物に対して1.0％未満に低下させても、ま
た無水物１部当りカチオン安定剤を１乃至５部存在させ
て高剪断ミキサーを用いても排除されない。タービン型
のミキサー（10000乃至20000RPMの速度で回転）を用い
てさえ粒子の直径を１μ以下３乃至４μ間に制御するの
は難しい。無水物の分子量及びそのアルケニル連鎖の構
造は前述の挙動にはほとんど影響を及ぼさない。

入口−出口圧力降下が８乃至10kg/cm²程度のタービン
ポンプを用いる高剪断乳化技術は、最良のサイズ化のた
めの乳濁液粒子直径分布を得る必要がある。しかしなが
ら、高剪断により得られる乳濁液は安定性が不十分であ
り、迅速に乳濁液ではなくなる傾向がある。

サイズ化のために環状酸無水物乳濁液を使用して紙を
製造する場合には、一般的には紙業界では役立たない別
の技術と余分な注意を必要とする。また作業費用が高く
なり、発泡が問題を生じうる。

大きな空気−液体界面を有する気泡は、再循環液体の
蒸発に都合がよく、紙の表面上及び水再循環タンク中の
双方に脂肪付着物を形成してしまう。それらはまた抄紙
機の運転上の問題をひきおこす。従って、プロセスを中
断させ製造費用を増大させがちである清掃作業を一層ひ
んぱんに必要とするかもしれない。更に乳濁液のカチオ
ン安定剤を用いることにより費用は増大する。

紙のサイズ化に環状酸無水物の乳濁液を使用すること
が以下の文献に記載されているが、その場合には紙業界
では多くの問題に遭遇する。1987 Sizing Short Cours
e,April 8〜10 1987、Atlanta,Ga.,TAPPI Press 1987。
1985 AlkalineくPapermaking,April17〜19、1985、Denv
er,CO.,TAPPI Press 1985、ISSN0738−1190。

従って、乳化された反応性合成物質を用いることによ
り紙のサイズ化は成就されうるけれども、加水分解によ
りサイズ化化合物廃棄物を生ずること、再湿潤現象によ
り紙のサイズ化が不十分であること、サイズ化率が低い
こと、発泡、水再循環タンク中の脂肪付着物の形成及び
抄紙機運転上の問題などの欠点がある。

更に、乳化された物質を用いてサイズ化する紙の製造
法は以下の理由により経済的ではない。

乳化剤及び乳化安定剤が必要であること。

サイズ剤の加水分解のために比較的サイズ化収率が低
いこと及びその結果比較的紙の疎水性が低いことを相殺
するためにサイズ化化合物を多量に使用すること。

多数のプロセスの中断を導く清掃作業が一層しばしば
必要であること。

高剪断タービンポンプ又は静的高圧差動静的ミキサー
が必要であること。

特に環状酸無水物を基剤とする乳化されたサイズ化化
合物を用いた紙のサイズ化に伴う技術上及び費用上の問
題を低下させるか又は排除することが本発明の主な目的
である。

本発明の目的は、精確にかつ再現できるように接触時
間及びサイズ化化合物の粒子の直径をその他の関連する
プロセスパラメータ（たとえば、セルロースの種類、紙
素材の叩解度、無機質の装入材料の種類、乾燥セクショ
ンの温度等）の関数として予め決めて、乳化剤不在下に
おいてサイズ化化合物とセルロース素材を相互作用させ
る方法を開発することである。

本発明の別の目的は、プロセス水中に滞留している期
間中のサイズ化化合物の加水分解を減少させた、合成サ
イズ化化合物とセルロース素材とを接触させる方法を開
発することである。

本発明の更に別の目的は、Herculesサイズ化試験及び
Cobb試験のような紙業界のために開発されている標準試
験により示される記述及び印刷に関して許容しうる疎水
性を有する紙を製造することである。

合成サイズ化化合物とセルロース素材とを接触させる
方法は紙、厚紙等を製造するための現存するプラントに
容易に適合されることが望ましい。

本出願人らによる欧州特許願第89306178.8号において
は、以下の工程から成るサイズ化プロセスを用いて紙、
板紙、厚紙等を製造する方法が記載されている。

セルロース素材の水スラリを製造すること。

そのようなスラリをカチオン化すること。

乾燥又は湿潤状態の紙ウェブの形成前、形成中又は形
成後に、そのまま又は気体又は溶媒のような不活性化合
物の溶液状の合成サイズ剤を微小液滴の形でセルロース
素材中に分散させること。

紙ウェブを乾燥させること。

この技術は工業規模で開発されているので、水系に浸
漬している１個以上のノズルを通してピストンポンプに
よりサイズ剤を注入すればプロセスは改良されることが
見い出された。セルロース素材／水スラリに注入する前
に予熱すればサイズ剤の分散が改良されることも見い出
した。本発明の好ましい特徴として、セルロース素材／
水スラリに注入する前にサイズ剤を少量の水と混合し
た。この水流はカチオン化でんぷん及び／又はたんぱく
質、ポリアミン並びに天然ガム及び合成ポリヒドロキシ
ル化炭化水素のようなその他のカチオン化剤を含みう
る。

従って本発明は、以下の工程を含む紙又は同様な製品
をサイズ化する方法を提供する。

セルロース水スラリを形成する工程。

そのまま又は溶液状のサイズ剤を予熱し、予熱したサ
イズ剤を水と混合し、かつ紙ウェブ形成前、形成中又は
形成後に前記セルロース水スラリに液滴状の混合物を注
入する工程。（但し、セルロース水スラリ及び／又はサ
イズ剤はカチオン化化合物で処理されている。）紙ウェブを乾燥する工程。

サイズ剤を予熱する好ましい温度はサイズ剤の種類に
依存する。アルケニル琥珀酸無水物を使用する場合には
温度は30乃至65℃であり、好ましくは35乃至50℃であ
る。アルキルケテン二量体を使用する場合には温度はそ
の融点以上であり、一般的には40℃以上である。予熱さ
れたサイズ剤と混合する水も30乃至65℃の温度に加熱さ
れていることが好ましい。

スラリをカチオン化する際には、一般的にはサイズ剤
と混合した後無機質の装入材料で処理する。

本発明の方法を使用することの更に別の利点は、その
方法を実施するのに必要ないくつかの手順に関する詳細
な記載において明らかとなろう。そのような手順は本発
明を説明するために記載するのであって、本発明の限定
を意味するわけではない。

本発明を実施する好ましい手順によれば、迅速かつ完
全にサイズ化合物と紙素材とを接触させるために好まし
くはセルロース素材水スラリが高乱流下にある場所にお
いて、水と混合した反応性合成サイズ化化合物を連続的
に微小液滴の形で抄紙機の湿った端部に分散させる。

サイズ化化合物の分散液は、予め決められた寸法でか
つ予め決められた粒度分布の液滴を水中に製造する噴霧
ノズルで便宜的に得られる。噴霧ノズルの種類及び噴霧
角度は、抄紙機の種類及び最良の結果を得るための抄紙
機内の位置に依存して変化しうる。使用する噴霧ノズル
の数は、抄紙機の種類及び製造される紙又は紙製品の種
類に従って選択しうる。

水系に浸漬した１個以上のノズルを通してピストンポ
ンプでサイズ剤をポンプ輸送することにより、大きな水
系にサイズ剤を良好に分散させうることが見い出され
た。

次いで、ノズル先端においてサイズ剤及び紙素材間に
生ずる大きな圧力差のために噴霧混合があこるであろ
う。そのような圧力差が、ノズル先端から高速度で放出
する液体噴流がまわりの液体との衝突により砕解されて
小さな球状粒子となることを促進する。

反応性合成サイズ化化合物は圧力管系により噴霧ノズ
ルに送出され、噴霧圧力はマイクロポンプの計量により
発生させうる。あるいは化合物は不活性乾燥ガスで加圧
した貯蔵タンクから噴霧ノズルに送出され、化合物を、
検量されたマイクロバルブにより計量する。

貯蔵タンク、管系、ノズル、バルブ及び測定用マイク
ロポンプは、所望の予熱温度にサイズ剤を保持するため
にサーモスタットを具備していると都合がよい。便宜的
なサーモスタットは、選択した温度の水でもよい。

サーモスタットによりサイズ化化合物の粘度が制御さ
れ、噴霧ノズルに出る場合には予め決めた直径を有する
液滴が製造される。室温において固体又は粘度の高い反
応性サイズ化化合物を使用する場合には、粘度制御が特
に有用である。たとえば、パルミチル基（又はそれより
長い基）すなわち分岐基よりむしろ直鎖基で置換された
環状酸無水物又はアルキルケトン二量体を使用する場合
にはそうである。

好ましい方法においては、水流自体をバルクのセルロ
ース素材中に注入する直前のサイズ剤の温度と実質的に
同一の温度に予熱したサイズ剤を水流に注入する。この
水流はまた、脱泡剤、たんぱく質、天然ガム、合成ポリ
ヒドロキシル化炭化水素、みょうばん及びカチオン、化
でんぷんのようなその他の添加剤を紙素材に導入するの
にも使用される。サイズ剤をマイクロ包封（カプセル
化）して加水分解を抑制する物質も水中に含まれうる。

貯蔵タンクにおけるサイズ化化合物の加圧は、室温又
はほぼ室温において、空気、窒素、アルゴン、メタン、
プロハン、ブタン、クロロフルオロ炭化水素、二酸化炭
素、窒素の初級酸化物のような乾燥ガスで得られる。前
記ガスは貯蔵温度において反応性サイズ化化合物中に溶
解するものもある。

セルロース繊維上へのサイズ化化合物液滴の吸着は、
カチオン化処理により促進される。繊維は、ライン上
で、又は紙素材調製タブ中で予めカチオン化しうる。あ
るいはサイズ剤自体をカチオン化剤と共に供給しうる。
そのようなカチオン化は、湿潤紙力増強用樹脂、無機質
装入材料等の保有に有利であるように紙の製造において
は標準技術である。さもなければ大部分を失ってしまう
であろう。カチオン化は一般的には長鎖脂肪族アミン、
アミン類を含む合成ポリマー、カチオン変性でんぷん、
ポリアミイド−アミン樹脂及びその他のカチオン化物質
を用いて実施する。典型的には乾燥繊維の重量に対して
0.02乃至3.50重量％のカチオン化剤を使用する。

プロセス水と分散した液滴状の反応性合成サイズ化化
合物との接触時間は、機械の湿った端部の乱流及びカチ
オン化処理に依存するが、非常に短い。これらの因子
は、繊維上にサイズ剤の液滴が所望の速度で付着するよ
うに変化しうる。

サイズ化化合物のプロセス水との接触時間が非常に短
かく、サイズ化化合物がもともと疎水性であることが互
いに作用して加水分解及びそれにより生ずる廃棄物を防
ぐ。

更に、液滴の直径を低下させることによりセルロース
繊維と吸着したサイズ化化合物の相互作用が改良され、
サイズ化収率が現在の乳濁液技術で成就されるレベル以
上に増大する。

本発明を実施する別の方法においては、メタン、プロ
パン、ブタン、クロロフルオロ炭化水素、二酸化炭素等
のある種の気体を合成サイズ化化合物に溶解させた溶液
を抄紙機の湿った端部中又は機械の乾燥セクションの
前、又はサイズ化プレス中の形成された紙ウェブ上に直
接微小液滴の形で噴霧する。

サイズ化化合物の溶液を含む貯蔵タンクへの圧力管系
と連結しているノズル又は同様な装置は、サイズ化化合
物溶液をセルロース−水スラリ中に分散させるのに用い
うる。好ましくは注入系は紙の製造速度により制御さ
れ、好ましくはフィルターを通して供給する低圧供給ポ
ンプを供給する予熱容器、50乃至300気圧、好ましくは1
20乃至200気圧の圧力下で作業する４乃至６本のシリン
ダー計量ポンプからなる計量ポンプを含む。ポンプはサ
イズ剤の素材に対する割合を一定に保持するために紙素
材流からの信号により制御される。

ポンプは１個以上のノズルを通してサイズ剤を水流
中、従って素材中に所定の速度で注入するので、適する
サイズ化がおこる。紙の製造プロセスに影響を及ぼすこ
となく、ガスは蒸発するか又はプロセス水、好ましくは
液滴分散液に溶解する。

溶解したガスの別の重要な機能は、液滴の表面を水の
加水分解作用を受けないように保護し、ガスが蒸発又は
プロセス水に溶解する時に液滴の表面に新たな表面をそ
の場で製造することである。

ある範囲のサイズ化化合物混合物を使用しうる。好ま
しい組成物は所与の機械で製造される紙の種類及びプロ
セスパラメーターに依存する。

一般的には、溶解したガスの濃度はサイズ化化合物の
20乃至50％であるが、経済的な理由からガスの濃度は１
乃至19％に保持するのが好ましい。サイズ化化合物のガ
ス溶液は、たとえば窒素と二酸化炭素、窒素とメタンの
ような溶解度の低いガスと高いガスをサイズ化化合物に
予め混合することによっても得られる。

別の手順では、まず反応性合成サイズ化化合物を無水
非プロトン水溶性不活性溶媒中に溶解させる。溶液を抄
紙機の湿った端部において水−セルローススラリ中に直
接微小液滴として１個以上のノズルを用いて噴霧する。
この場合、不活性溶媒はプロセス水に溶解するため反応
性サイズ化化合物の液滴が水の加水分解作用を受けない
ように保護し、セルロースの存在下で現場に新たな表面
を形成する。

別の実施態様においては、前述のように不活性ガス
（たとえば二酸化炭素）を非プロトン溶媒に溶解させう
る。

有用な非プロトン化合物の例には、ケトン、エステ
ル、エーテル、芳香族及び脂肪族炭化水素（たとえばア
セトン、メチルエチルケトン、アセトニルアセトン、酢
酸メチル、エチレングリコールジアセテート、ジオキサ
ン等）が含まれる。サイズ化化合物を含む溶液において
ある範囲の溶媒濃度が考えられる。

好ましい組成物は、プロセスパラメータに依存して実
験により決定されるであろう。費用のことを考えると、
20乃至50％又はそれ以上の溶媒濃度より１乃至19％の濃
度の方が好ましいことが分かるであろう。これらの低濃
度を用いると水再循環系に溶媒が蓄積されるのを回避で
きるであろう。

本発明を実施する別の好ましい手順においては、噴霧
して微小液滴とする直前に反応性サイズ化化合物を無水
プロトン水溶性化合物中に溶解させる。

反応性サイズ化化合物のプロトン無水溶媒の好ましい
濃度は、前述の非プロトン溶媒の場合に開示した濃度と
同様である。そのような溶媒の種類には、アルコール、
エーテルアルコール、エステルアルコール（たとえば、
メチルアルコール、エチルアルコール、２−ブトキシエ
タノール、エチレングリコールモノアセテート、２−
（２−ブトキシエタノール）等）が含まれる。

乾燥繊維に対して0.005乃至2.0重量％のサイズ剤を用
いることが好ましい。サイズ剤を用いたあと、90乃至12
0℃の温度に加熱することにより紙ウェブを乾燥させ
る。この加熱はまた、反応性サイズ化化合物及びセルロ
ースのヒドロキシル基間の反応を促進する。

このことは、紙ウェブに反応性サイズ化化合物を含浸
させるのに必要な圧力も提供する加熱シリンダーによっ
ても実施されうる。

本発明を実施する他のとりうる手順によれば、合成サ
イズ化化合物を小さな噴霧角度の一個以上のノズルによ
り形成された紙ウェブ上に噴霧する。紙ウェブの片面、
又は反対側の面又は両面に同時に噴霧することができる
であろう。

この技術を用いると、噴霧を湿った状態のままあるい
はサイズ化プレス中、あるいは両方の位置で紙ウェブの
全表面に拡張することもできるし表面の一部に限定する
こともできる。

サイズ化プレス中の噴霧では、紙を乾燥させるのに使
用する最終乾燥シリンダーを、湿った厚み紙をサイズ化
化合物で含浸させること及びセルロースのヒドロキシル
基と反応させることの両方を確保するのに十分な圧力及
び湿度とすべきである。

サイズ化化合物をサイズ化プレス中で適用する場合に
は、その濃度は乾燥繊維の２重量％以上の値に達しうる
であろう。もっと高濃度も可能であるが、その結果費用
がかさむであろう。

サイズ化化合物の濃度が高い場合には、そのような反
応を成就するためにある程度時間が必要であろう。

好ましい合成反応性サイズ化化合物は一般式：（式中、R₁は有機疎水性基である。）で示される環状酸無水物である。更に好ましくはR₁が分
岐鎖状のC₈〜C₁₆のアルケニル基である液体環状酸無水
物である。

サイズ化化合物で処理されるセルロースの典型的な例
は、漂白又は無漂白、半化学的、砕木及びそれらの組合
せの硬材及び軟材から誘導される。合成レーヨン又は再
生セルロース繊維も古紙及び圧紙と同様に使用しうる。

本発明は、前述の1987Sizing Short Courseという文
献の第４頁に記載されているようなアシルハライド、環
状酸無水物、アルキルケテン二量体、イソシアナート、
アルキルアミノクロライド、尿素誘導体、炭素酸クロラ
イド、クロロスルホン酸アミド及びクロロ燐酸アミドを
含むいかなるサイズ化材料の例にも適用しうる。

あるいは、サイズ化材料の混合物も使用しうる。材料
がアルキルケテン二量体のように室温において固体の場
合には、それらを溶液としてあるいは溶融状態で、ある
いは他のサイズ化化合物との混合物として適用すること
が必要かもしれない。後者の場合には、予熱温度は生成
物が溶融状態か液体状態であるようにすべきである。

本発明の一部を構成する注入系を第１図に模式的に示
す。第１図は、サイズ剤が貯蔵タンクから予熱器Ａに供
給され、そこから低圧ポンプＢへ、更にフィルターＣを
通過して計量ポンプＤへ供給され、それによりサイズ剤
は注入ノズルＥを通過して、水流が主セルロース素材Ｇ
へ流れる管Ｆへ供給される。

低圧ポンプの作業は好ましくは、素材に適用されるサ
イズ剤の割合を制御する計量ポンプの作業と同様に紙の
製造速度により制御される。

本発明の更に詳細な好ましい実施態様を、第２図を参
照して説明する。サイズ剤を、カムシャフト５を有する
変速電気モーター２の車軸に連結している４個のバレル
の付いたポンプ１を含む噴霧混合装置より注入する。ポ
ンプ１は用途に依存して何個のバレルを含んでもよい。
低圧ポンプ３はカムシャフト６によりポンプ１へ、管７
及び８によりフィルター４を通過して管11へ連結してい
る。固体不純物が濾過された液体又は融液をポンプ１の
吸引側に供給する。ポンプ３は管11によりサイズ剤が貯
蔵されているタンク13に連結している。ポンプのバレル
は管20、21、22、23により圧力開放安全弁24、25、26及
び27に連結している。

ポンプ１は加圧下で管28、29、30、31によりノズル4
0、41、42、43へサイズ剤を送る。ノズルはノズルホル
ダー36、37、28及び39により管44へ固定されている。

装置は以下のように操作する。タンク13は管14を通し
て、管44中に流れ込む水及び水洗流体と混合される液体
で満たされている。次いでバルブ15を閉じる。タンク13
は管16によりシリカゲル、分子篩等の空気乾燥剤を含む
タンク17に連結されている。タンク17は、バルブ18を開
くと大気と連結する。

低圧ポンプ３、管７、フィルター４及び管８を通じて
タンク13をピストンポンプ１に連結する管11上のバルブ
12を開くと、サイズ剤がポンプのバレルに流れ込む。バ
ルブ32、33、34、35、手動回転カムシャフト５を閉じ、
圧力開放安全弁24、25、26、27を開くとバレルの充填が
容易になる。

電気モーター２を始動させ、バルブ32、33、34、35を
開き、安全弁24、25、26及び27を閉じると、ノズル36、
37、38、39、40により、管44に固定されているノズル4
0、41、42、43を通して、管44（水又は含水流体を含
む）へのサイズ剤の計量及び噴霧混合が開始される。デ
ィーゼル燃料をディーゼルモーターへ注入するために用
いられるようなピンノズルが特に有用であることが見い
出された。

管20、21、22、23によりポンプのバレルに連結し、管
28、29、30、31によりノズル40、41、42、43に連結され
ている圧力開放安全弁24、25、26及び27は、系内の圧力
が安全な設定値以上に増大する時に開くであろう。

本発明の好ましい実施態様においては、ノズルが好ま
しい位置に固定されている管44と同様な管（たとえば、
全てのノズルが管の長さ方向に沿って一列に並んでいた
り、管の直径のまわりに好ましい角度で離隔して配置し
ている等）内を流れる水又は水性液体にサイズ剤を噴霧
混合する。使用するノズルの数は、噴霧混合される液体
の容量、使用するポンプのバレルの数及びポンプの数に
依存して自由自在である。

本発明の好ましい実施態様においては、ポンプ１及び
３、フィルター４、バルブ12、24、25、26、27、32、3
3、34、35、タンク13、管８、11、20、21、22、23、2
8、29、30、31及びノズル40、41、42、43は電気的に加
熱されて温度を変化させ、それらの中の液体の温度調節
がなされる。特に冬期の作業又は20乃至100℃の融点を
有する物質を強く混合する場合には周囲温度より高温の
方がポンプ輸送及び噴霧混合に有利である。

本発明の好ましい実施態様においては、タンク13は連
続的に秤量されて流量が記録され、サイズ剤が精確に計
量される。

噴霧混合装置は、噴霧混合される流体の種類に依存し
て低炭素鋼、ステンレス鋼又はその他の材料で構築しう
る。管20、21、22、23、28、29、30、31及びバルブ24、
25、26、27、32、33、34、35は200kg/cm²を越える圧力
に対する耐性が必要であり、管11、７、８及びフィルタ
ー４は３乃至10kg/cm²の圧力に対する耐性が必要であ
る。

本発明の好ましい実施態様においては、電気モーター
２の速度は、管44内の水又は水性流体の流れを発生させ
るポンプの電気回路に電気的に連結させることにより変
化する。この装置では、管44内の正又は負の流動性の変
化が自動的にポンプ１の出力を調節するであろう。

前述の装置は、100乃至250kg/cm²の圧力において、C
₁₂及びC_16-18のアルケニル琥珀酸無水物（ASA）を紙の
製造作業中に紙パルプに計量及び噴霧混合するのに使用
した。紙パルプのASAに対する割合が40,000乃至100,000
の場合に、200kg/cm²の噴霧混合圧力でASAが１〜２μを
中心とするガウス分布の粒度を有することが示された。

そのような工業的な実験において製造される紙の品質
は、Cobb及びインキ浸透サイズ化試験により決定される
疎水性が一定で、工業的及び商業的標準に合格する範囲
であることが示された。

本発明を更に以下の実施例により説明する。実施例に
おいては全ての物質の含量は乾燥セルロースに対する重
量で言及する。以下の物質を使用した。

Ａ）叩解度35°SR及び水道水（フランス硬度17°）１
当り40gの濃度の漂白した硫酸塩セルロース（60％の硬
材、40％の軟材）を水道水１当り100gの濃度の溶液と
して０乃至0.5％の水和した硫酸アルミニウム（alum）
で処理した。

Ｂ）脱イオン水中約５％の濃度のカチオン化じゃがいも
でんぷん（Roquette Fr.HICAT 180ブランド）を85乃至9
0℃において30分間調理し、約５倍に希釈した。望まし
くない老化を防ぐために、でんぷんは通常蒸解後12乃至
24時間以内に使用する。

Ｃ）炭酸カルシウム（Craie Micronic 0ブランド）を35
0g/lの濃度で水道水中で予めスラリとした。

Ｄ）C₁₂の分岐鎖状の側壁を有するアルケニル琥珀酸無
水物（EXXON CHEMICAL CO）及びC_16-18の側鎖を有するF
IBRAN 76（Roquette Fr.ブランド）をサイズ剤として使
用した。

Ｅ）0.038％の濃度で水に溶解させたポリアクリルアミ
ド（Schimmer＆Schwartz F04550BPMブランド）を凝集保
留剤として使用した。

Ｆ）42重量％水溶液としてポリ珪酸ナトリウムNa₂Si₃O₇
・3H₂Oを変性することなく添加した。15％の水分散液と
して0.3％のNa₂Oを含むコロイド状重合シリカ（EKA−KE
MI Compozil BMAブランド）を変性することなく添加し
た。

Ｇ）20％の水溶液として0.1％のNa₂Oを含むジエチレン
テトラアミノペンタメチレンホスホン酸（MONSANTO DEQ
UEST 2060S）。

実施例１漂白した硫酸塩セルロース（60％硬剤、40軟剤）を0.
25％のみょうばんで処理した紙素材を５m³の供給タブ中
に供給し、0.5％の蒸解したカチオンじゃがいもでんぷ
んで処理した。望ましくない老化を防ぐため、紙素材の
機械への供給は約１時間に限定した。

35℃に予熱した分枝鎖状のC₁₂−アルケニル琥珀酸無
水物（Ｄ）をそのまま40乃至50℃において水道水の流れ
に噴霧混合するのに噴霧ノズルに連結しているピストン
計量ポンプを用い、混合物を0.5m³／トンの速度で、み
ょうばん処理紙素材を抄紙機に供給するポンプの吸引側
に供給した。

抄紙機はSICMA,Terni,Italy製である。それは、幅0.5
6mのフォードリニエネット及び一連の22本の水蒸気加熱
乾燥シリンダーを具備し、40m/分の速度で回転し、毎時
約100kgの紙を製造する。グラム数（grammage）は約80
〜85g・m²に保持する。

25％の炭酸カルシウム／水スラリをライン上で計量し
てファンポンプの吸引側の紙素材に添加した。炭酸カル
シウムを添加した後の紙素材のpHは7.2乃至7.6であっ
た。

0.038％のポリアクリルアミド（Ｅ）を紙素材に、ヘ
ッドボックスに入る直前に添加した。

ポリ珪酸ナトリウム（Ｆ）をライン上で計量し、炭酸
カルシウム／水スラリと一緒にファンポンプの吸引側の
紙素材に添加した。添加後の紙素材のpHは7.2乃至7.6で
あった。

実験３及び４は、0.5％のみょうばんで予め処理した
紙素材を用い、実験４は0.3％のサイズ材濃度を用いて
実施した。

平衡に達した時に以下の抄紙機パラメーターが観察さ
れた。

紙ウェブを機械の乾燥セクション中で乾燥させた。乾
燥セクションの水蒸気加熱シリンダーは、巻取られる前
に50乃至110℃の温度に達するようになっている。

Cobb 60″の結果は、紙が適当にサイズ化され、記述
及び印刷に関して商業上許容しうる疎水性であることを
示す。

実施例２実験５、６、７及び８においては、実施例１を繰返し
た。実験９はサイズ剤としてFIBRAN 76を用いて実施し
た。全ての場合においてサイズ剤の濃度は0.25％であっ
た。

ポリ珪酸ナトリウム（Ｆ）をライン上で計算し、炭酸
カルシウム／水スラリと一緒にファンポンプの吸引側の
紙素材に添加した。添加後の紙素材のpHは7.2乃至7.6で
あった。実験５乃至８のポリアクリルアミドの量を減少
させつつ実施した（実施例１と同様な0.038％から0.019
及び0.0％）。

平衡に達した時に以下の抄紙機パラメータが観察され
た。

ここでもCobb 60″の結果は、紙が適当にサイズ化さ
れ、記述及び印刷に関して商業上許容しうる疎水性であ
ることを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号９００８３３４．６ (32)優先日 1990年４月12日 (33)優先権主張国イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号９００８３３５．３ (32)優先日 1990年４月12日 (33)優先権主張国イギリス（ＧＢ） (72)発明者コアールルネフランス国エフ―38400 サンマルタンデールバティマン 54 ドメーヌユニヴェルシテールヴォワエ７ (56)参考文献特開昭60−215897（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D21H 3/00,23/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】紙等の製品をサイズ化する方法であって、（ｉ）セルロース水スラリを形成すること；（ii）30乃至60℃に加熱した、そのまま又は溶液状のサ
イズ剤を水と混合し、乳化していない混合物を調製する
こと；（iii）紙ウェブの形成前、形成中又は形成後に、前記
紙ウェブが乾燥しているか否かに関係なく、前記セルロ
ース水スラリに、前記混合物を液滴状で注入すること；
及び（iv）前記紙ウェブを乾燥すること；を含み、前記セルロース水スラリ及び／又はサイズ剤が
カチオン化化合物で処理されていることを特徴とする方
法。
【請求項２】前記サイズ剤を混合する水を30乃至60℃に
加熱する請求の範囲１記載の方法。
【請求項３】前記サイズ剤を水と共に乾燥セルロースに
対して0.1乃至1.0重量％の濃度で注入する請求の範囲１
又は２記載の方法。
【請求項４】前記セルロース水スラリを前記カチオン化
化合物で処理する請求の範囲１乃至３のいずれかに記載
の方法。
【請求項５】前記カチオン化化合物をサイズ剤／水混合
物と共に注入する請求の範囲１乃至４のいずれかに記載
の方法。
【請求項６】前記サイズ剤を混合する水が前記サイズ剤
を包封する物質も含む請求の範囲１乃至５のいずれかに
記載の方法。
【請求項７】前記サイズ剤を、水流に浸漬された１個以
上のノズルからピストンポンプにより注入する請求の範
囲１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】（ｉ）予熱したサイズ剤源及び（ii）サイ
ズ剤を注入ノズルからセルロース素材へ注入させる計量
ポンプに該サイズ剤を供給する低圧ポンプを含むことを
特徴とする、サイズ剤を紙素材に注入する装置。
【請求項９】前記注入ノズルかサイズ剤を、セルロース
素材へ供給される水流に注入する請求の範囲８記載の装
置。
【請求項１０】前記計量ポンプが紙製造速度により制御
される請求の範囲８又は９記載の装置。