JP3160959B2 - 紙の製造法 - Google Patents
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- Paper (AREA)
Description
さらに詳しくは微細繊維や填料の歩留り及び紙の強度を
向上させる添加剤を用いた紙の製造法に関する。
めるために、抄紙工程のパルプスラリー中の微細繊維や
填料等の歩留りを向上させることが強く要求されてい
る。また、紙を抄造する際系外に排出する水を減少させ
るために水を循環使用させて、新たに補充する清水の使
用量を低く抑える目的で製紙用水のクローズド化が進め
られている。このクローズド化は使用した水を処理して
再使用するので、抄紙工程で紙中に歩留らずに白水中に
残される微細繊維や填料をできる限り少なくすることが
重要で、そのためにこれらの微細繊維や填料の歩留り率
を高くする工夫が施されている。これらの工夫には例え
ば以下の方法が提案されている。
コロイド状ケイ酸の使用(特開昭57−51900号公
報) カチオン又は両性炭水化物とアルミニウム変性コロ
イド状ケイ酸の使用(特開平2−19238号公報) カチオン性(メタ)アクリルアミド重合体とコロイ
ド状ケイ酸の使用(特開昭62−15391号公報) カチオン性ポリアクリルアミド系歩留り剤とケイ酸
アルミ又はアルミニウム変性コロイド状ケイ酸の使用
(特表昭63−500190号公報) カチオン性ポリアクリルアミド又はポリエチレンイ
ミン等の歩留り向上剤と、ポリアルミニウム化合物及び
コロイド状ケイ酸、アルミニウム変性コロイド状ケイ酸
等の無機コロイドの使用(特表平1−502519号公
報) カチオン性ポリアクリルアミド系歩留り向上剤を含
むカチオン合成ポリマー、アルミネート、及び無機コロ
イドの使用(特開平2−99692号公報)
においても微細繊維及び填料の歩留りは十分とは言え
ず、また、〜のみならず、、の方法において
も紙力の点で満足できるようなものではない。したがっ
て、本発明の目的は、地合を乱すことなく微細繊維や填
料の歩留りを向上させるとともに、紙の強度を向上させ
ることができる紙の製造法を提供することにある。
決するために、下記一般式〔I〕で示される重合体成分
と、イタコン酸及びそのナトリウム、カリウム、アンモ
ニウム塩等の1種の重合体成分と、アクリルアミド及び
/又はメタクリルアミドの重合体成分を有する両性重合
体と、無機コロイドを用いて抄紙することを特徴とする
紙の製造法。 一般式〔I〕
2〜4の整数、R1はH又はメチル基、R2、R3は同
一又は異なる低級アルキル基、X−は下記の対イオン、
YはH、ハロゲン又は低級アルキル基を示す。)
用いる上記一般式〔I〕で示される重合体成分と、イタ
コン酸及びそのナトリウム、カリウム、アンモニウム塩
等の1種の重合体成分と、アクリルアミド及び/又はメ
タクリルアミドの重合体成分を有する両性重合体は、
(i) 下記一般式〔II〕で示されるカチオン性モノマー
と、イタコン酸及びそのナトリウム、カリウム、アンモ
ニウム塩等の1種と、アクリルアミド及び/又はメタク
リルアミドを含有するモノマーを重合して得られるが、
(ii) 下記一般式[III] のモノマーと、イタコン酸及び
そのナトリウム、カリウム、アンモニウム塩等の1種
と、アクリルアミド及び/又はメタクリルアミドを有す
るモノマーを重合して得られた重合体に下記一般式[IV]
で示される化合物を反応させてカチオン性化することに
よっても得られる。
2〜4の整数、R1はH又はメチル基、R2、R3は同
一又は異なる低級アルキル基、X−は下記の対イオン、
YはH、ハロゲン又は低級アルキル基を示す。)
2〜4の整数、R1はH又はメチル基、R2、R3は同
一又は異なる低級アルキル基を示す。)
H、ハロゲン又は低級アルキル基を示す。)
ノマーを含有したモノマーを重合させることによって得
られる両性重合体を使用するが、このためにはアニオン
性モノマーを上記一般式〔II〕のカチオン性モノマー等
とともに共重合させる。このアニオン性モノマーとして
は、イタコン酸のほかに、アクリル酸、メタクリル酸、
クロトン酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビ
ニルスルホン酸、スチレンスルホン酸及びこれらのナト
リウム、カリウム、アンモニウム塩等の1種又は2種以
上が例示されるが、イタコン酸及びそのナトリウム、カ
リウム、アンモニウム塩等の1種は必ず用いるので、1
種用いる場合にはこれだけ用い、2種以上用いる場合に
はこれを含めた2種以上用いる。両性共重合体の場合、
カチオン性モノマーとアニオン性モノマーの比率は、全
モノマー中カチオン性モノマーは1〜30モル%、好ま
しくは2〜20モル%であり、アニオン性モノマーは1
5モル%以下、好ましくは5モル%以下である。アニオ
ン性モノマーが15モル%を越える場合、抄紙工程にお
ける微細繊維や填料の歩留りの向上効果が不十分なこと
がある。
の使用のほかに、例えば下記一般式〔V〕、一般式〔V
I〕で示されるモノマーを共重合させてカチオン性基を
性能に影響のない範囲で導入させることができる。
整数、R4はH又はメチル基、R5、R6は同一又は異
なる低級アルキル基(例えばメチル基、エチル基等)を
それぞれ示す。)
整数、R7はH又はメチル基、R8、R9、R10は同
一又は異なる低級アルキル基(例えばメチル基、エチル
基等)、X1−は下記の対イオンをそれぞれ示す。)
1、R2、X−、X、Y等の一般項はそれぞれにおいて
複数例示されている場合はそれぞれにおいて複数併用す
る場合も含む。
微細繊維や填料の歩留りを向上させる点からは上記一般
式〔II〕のモノマーは全カチオンモノマー中の30モ
ル%以上が好ましく、特に好ましくは50モル%以上の
仕込み組成で重合した重合物を用いる。
ルアミドモノマー以外のノニオン性モノマーとして、ア
クリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、ア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル
等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸
エステル類、スチレン類等を性能に影響のない範囲で併
用することは何等構わない。
ーを含有するモノマーを重合させて得られる両性重合体
は、ポリアクリルアミドの粘度−分子量曲線より求めた
平均分子量が約5万〜約300万であることが好まし
く、より好ましくは約10万〜約150万である。この
分子量が5万以下の場合、上述した微細繊維や填料の歩
留りがこれより大きいのに比べて良くなく、分子量が3
00万以上ではこれ以下のものに比べて地合が乱れ、紙
の強度が低下することがある。
場合であったが、上記(ii)によりその重合体を製造する
場合もこれに準ずる。
は、コロイド状ケイ酸、アルミニウム変性コロイド状ケ
イ酸又はコロイド状ケイ酸アルミニウムが挙げられる。
なお、アルミニウム変性コロイド状ケイ酸とは粒子の表
面層をアルミニウム変性したコロイド状ケイ酸を示す。
これらは1種又は2種以上混合して用いられる。その平
均粒子径は1〜30nm、好ましくは2〜15nmであ
り、平均粒径が30nmより大きくなれば歩留り向上効
果がそれより小さいものに比べ良くない。
性コロイド状ケイ酸又はコロイド状ケイ酸アルミニウム
はいずれもアニオン性を示すコロイドであり、高いpH
(例えば7以上)ではほぼ同等のアニオン性を示す。し
かし低いpH域(pH7以下)の場合、コロイド状ケイ
酸はアニオン性の低下がみられ、それに伴い微細繊維や
填料の歩留り、濾水性向上効果も低下する。一方、アル
ミニウム変性コロイド状ケイ酸又はコロイド状ケイ酸ア
ルミニウムは低いpH域でもアニオン性の低下はほとん
どなく、低いpH域でも良好な上記の歩留り効果、濾水
性向上効果を示す。これらのことから、コロイド状ケイ
酸とアルミニウム変性コロイド状ケイ酸又はコロイド状
ケイ酸アルミニウムを比較すると高いpH域では同等の
効果を発揮するが、低いpH域ではアルミニウム変性コ
ロイド状ケイ酸又はコロイド状ケイ酸アルミニウムの方
が良好な上記歩留り、濾水性向上効果を示す。
対して0.01〜3%、好ましくは0.05〜2%添加
して使用され、一方無機コロイドは、パルプに対し0.
01〜2%、好ましくは0.03〜1%添加して使用さ
れる。無機コロイドの添加率がパルプに対して0.01
%より少ない場合、抄紙工程中の微細繊維や填料の歩留
りはこれ以上のものに比べ良くなく、2%より多いとこ
の歩留りは良いが、コスト高になる。
ドは、両者を別々に紙料中に添加し、混合することが好
ましい。両者を予め混合し、その混合溶液を紙料中に添
加することもできるが、前者ほど抄紙中の微細繊維や填
料の歩留り効果及び紙の強度の向上効果が得られない。
にカチオン化澱粉も併用できる。このカチオン化澱粉
は、通常の澱粉、例えばとうもろこし澱粉、小麦澱粉、
馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉をカチオン化することにより
製造することができる。その際のカチオン化剤として
は、ジメチルアミノエチルクロライド、3−クロロ−2
−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、グリシジルトリメチルアンモニウムクロライド等が
用いられ、カチオン性基の置換度は0.01から1.
0、好ましくは0.02から0.5である。上記両性重
合体と上記カチオン化澱粉との使用割合は、重量比で1
0:90から100:0であり、また、これらの両性重
合体とカチオン化澱粉は合計でパルプに対して0.01
〜2%、好ましくは0.05〜2%添加される。
重合体、無機コロイド、カチオン化澱粉を紙料に添加し
て使用するが、この抄紙の際、通常用いられる添加剤は
全て使用できる。例えば填料としては、炭酸カルシウ
ム、タルク、クレー、二酸化チタン、水酸化アルミニウ
ム等の鉱物填料、あるいは合成樹脂を成分とするプラス
チック顔料、あるいはその他の有機顔料や無機顔料が挙
げられる。その他の添加剤としては硫酸バン土、サイズ
剤等も挙げられる。
[IV]で示されるベンジル基を有するカチオン性基が導入
されることにより、両性重合体と無機コロイドとの相互
作用が強まり、さらに微細繊維、填料、パルプ繊維との
相互関係も強まるので、微細繊維や填料の歩留り及び紙
の強度向上に顕著な効果を奏するものと考えられるが詳
細は明らかでない。なお、本発明はこの考えによって何
等不利な制限を受けるものではない。
下、パーセントの表示は特に断りのない限り、重量%を
意味する。また、便宜上モノマーについては下記のよう
に略号で示す。 AA:アクリル酸 IA:イタコン酸 MA:メタクリル酸 C−7:ジメチルアミノエチルメタクリレート C−8:ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド C−9:C−7のメチルクロライドによる4級化物 C−10:下記構造式〔VII〕で示されるカチオン性
モノマー
るにあたり、次のように重合体を調製した。 重合体の製造例 攪拌機、温度計、還流冷却管及び窒素ガス導入管を備え
た500ml、4つ口フラスコに水400g、50%ア
クリルアミド80g、50%β−メタクリロイルオキシ
エチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド(C−
1)17.4g、アクリル酸1.3g及び5%次亜リン
酸ナトリウム0.3gを入れ混合する。内容物を5%硫
酸でpH4.0に調節後、窒素気流中60℃に昇温し
た。次いで5%過硫酸アンモニウム水溶液0.8gを加
え、重合を開始した。その後75℃まで昇温し、3時間
反応を行い重合物Aを495gを得た。この重合物は固
形分10%、粘度8000cpsであり、重合体の平均
分子量は50万であった。
する表1に示したモノマー(C−2〜C−6)を使用し
た重合体であるカチオン性又は両性重合体B〜Lを合成
した。さらに上記C−7〜C−10のモノマーを用いて
比較例用重合体M〜Pを同様の方法により製造した。こ
れらの重合体の内容及び物性を表2に示す。表2中、
「重合物No.」がA、B、D、E、F、J、Kはイタ
コン酸(IA)を使用していない参考例用重合体であ
る。
における測定値であり、分子量はポリアクリルアミド粘
度−分子量曲線から求めた平均分子量である。
酸を用い、ノーブルアンドウッド社製手抄き機を用いて
下記条件にて手抄き紙を得た。パルプ:段ボール古紙、
パルプ濃度1% カナディアンスタンダードフリーネス(CSF)370
ml 添加物及び添加順序 上記パルプに対して次の順序で以下の添加物を添加し
た。%はパルプに対するものである。 (1)硫酸バン土 0.5% (2)上記で得たA〜Lの各々の重合物 1.0% (3)アルミニウム変性コロイド状ケイ酸(BMA−
9:日産エカノーベル社)0.3% 抄紙pH:6.5 乾燥条件:ドラムドライヤー(110℃、90秒)
相対湿度の条件下で24時間調湿後、引張強度(乾燥裂
断長)を測定した。その結果及び抄紙時の白水の透過率
を測定した結果を表3に示す。
CONFERENCEP171(1985)に記載され
ているModified HerculesDynam
ic Drainage Testerと同様の装置
(直径約7.5cmの容器にパルプ スラリーを注ぎ、
攪拌下、マットを形成しないように下部から空気を送
り、攪拌及び送気を停止すると同時に濾過される構造を
有する)を用いてパルプスラリー300mlを容器に注
ぎ濾液70mlを採取し、620nmにおける濾過率を
測定し、ファーストパスリテンションの指標とした。す
なわち濾過率が高いほど、濾液が清澄であることを示
し、微細繊維や填料の歩留りが高いことを示すものであ
る。
ロイド状ケイ酸のそれぞれの代わりに表4に示す薬品処
方a〜kを用いること以外同一条件で抄紙を行い、その
結果を表5に示す。なお、薬品の添加順序は薬品→薬
品→薬品の順序である。
酸を用い、ノーブルアンドウッド社製手抄き機を用いて
下記条件にて手抄き紙を得た。 パルプ:広葉樹クラフトパルプ/針葉樹クラフトパルプ
=8/2 カナディアンスタンダードフリーネス(CSF)375
ml パルプ濃度1% 添加物及び添加順序 上記パルプに対して次の順序で以下の添加物を添加し
た。%はパルプに対するものである。 (1)タルク(NDタルク、日本タルク(株)製 )
20% (2)硫酸バン土 2% (3)上記で得たA〜Lの各々の重合物 0.4% (4)ロジン系エマルジョンサイズ剤 (OT500J、ディック・ハーキュレス(株)製)
0.1% (5)アルミニウム変性コロイド状ケイ酸(BMA−
9、日産エカノーベル社)0.1% 抄紙pH:4.5 乾燥条件:ドラムドライヤー(100℃、50秒)
相対湿度の条件下で24時間調湿後、填料含有率及び引
張強度(乾燥裂断長)を測定した。その結果及び抄紙時
の白水の透過率を測定し、結果を表6に示す。なお、填
料含有率の測定はJIS P−8128の方法に準じて
行った。
ルミニウム変性コロイド状ケイ酸のそれぞれの代わりに
表7に示す薬品処方a〜kを用いること以外同一条件で
抄紙を行い、その結果を表8に示す。なお、薬品の添加
順序はタルク→薬品,ロジン系エマルジョンサイズ剤
→薬品→薬品の順序である。
ルアンドウッド社製手抄き機を用いて下記条件にて手抄
き紙を得た。パルプ:広葉樹クラフトパルプ/針葉樹ク
ラフトパルプ=8/2カナディアンスタンダードフリー
ネス(CSF)395ml添加物及び添加順序上記パル
プに対して次の順序で添加物を添加した。%はパルプに
対するものである。 (1)炭酸カルシウム(TP121、奥多摩工業
(株)) 15% (2)硫酸バン土 0.5% (3)上記で得たA〜Lの各々の重合物 0.6% (4)アルキルケテンダイマー系エマルジョンサイズ剤 (ハーコン603、ディック・ハーキュレス(株)製)
0.1% (5)コロイド状ケイ酸(BMA−0、日産エカノーベ
ル社製) 0.2%抄紙pH:8.0 乾燥条件:ドラムドライヤー(100℃、50秒)
相対湿度の条件下で24時間調湿後、填料含有量及び引
っ張り強度(乾燥裂断長)を測定した。その結果及び抄
紙時の白水の透過率を測定し、結果を表9に示す。
ロイド状ケイ酸のそれぞれの代わりに表10に示す薬品
処方a〜kを用いること以外同一条件にて抄紙を行い、
その結果を表11に示す。なお、薬品の添加順序は炭酸
カルシウム→薬品→薬品→アルキルケテンダイマー
系エマルジョンサイズ剤→薬品の順序である。
No.」がA、B、D、E、F、J、Kの重合物を使用
したものは参考例を示す。
される重合体成分と、イタコン酸及びそのナトリウム、
カリウム、アンモニウム塩等の1種の重合体成分を有す
る両性重合体及び無機コロイドを添加物に用いると、抄
紙工程における微細繊維や填料の歩留り効果を向上さ
せ、紙の強度も向上させることができる。
Claims (10)
- 【請求項1】 下記一般式〔I〕で示される重合体成分
と、イタコン酸及びそのナトリウム、カリウム、アンモ
ニウム塩等の1種の重合体成分と、アクリルアミド及び
/又はメタクリルアミドの重合体成分を有する両性重合
体と、無機コロイドを用いて抄紙することを特徴とする
紙の製造法。 一般式〔I〕 【化1】 (ただし、式中、Aは酸素又はNH、nは2〜4の整
数、R1はH又はメチル基、R2、R3は同一又は異な
る低級アルキル基、X−は下記の対イオン、YはH、ハ
ロゲン又は低級アルキル基を示す。) 【化2】 - 【請求項2】 両性重合体は下記一般式〔II〕で示され
るカチオンモノマーと、イタコン酸及びそのナトリウ
ム、カリウム、アンモニウム塩等の1種と、アクリルア
ミド及び/又はメタクリルアミドを含有するモノマーを
重合して得られる重合体である請求項1記載の紙の製造
法。 一般式〔II〕 【化3】 (ただし、式中、Aは酸素又はNH、nは2〜4の整
数、R1はH又はメチル基、R2、R3は同一又は異な
る低級アルキル基、X−は下記の対イオン、YはH、ハ
ロゲン又は低級アルキル基を示す。) 【化2】 - 【請求項3】 両性重合体は一般式〔II〕で示されるモ
ノマーの使用比率が全モノマーに対して1〜30モル%
である請求項2記載の紙の製造法。 - 【請求項4】 一般式〔II〕で示されるモノマーの使用
比率が全モノマーに対して2〜15モル%である請求項
3記載の紙の製造法。 - 【請求項5】 両性重合体の平均分子量が5万〜300
万である請求項1ないし4いずれかに記載の紙の製造
法。 - 【請求項6】 無機コロイドがコロイド状ケイ酸である
請求項1ないし5いずれかに記載の紙の製造法。 - 【請求項7】 無機コロイドがアルミニウム変性コロイ
ド状ケイ酸又はコロイド状ケイ酸アルミニウムである請
求項1ないし5いずれかに記載の紙の製造法。 - 【請求項8】 無機コロイドの平均粒子径が1〜30n
mである請求項6又は7記載の紙の製造法。 - 【請求項9】 両性重合体はイタコン酸を全モノマーに
対し1〜15モル%含有するモノマーを重合して得られ
る請求項2ないし8いずれかに記載の紙の製造法。 - 【請求項10】 両性重合体はイタコン酸を全モノマー
に対し2〜5モル%含有するモノマーを重合して得られ
る請求項2ないし8いずれかに記載の紙の製造法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP27605591A JP3160959B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 紙の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27605591A JP3160959B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 紙の製造法 |
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|---|---|
| JPH0533292A JPH0533292A (ja) | 1993-02-09 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP27605591A Expired - Fee Related JP3160959B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 紙の製造法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3160959B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| SE9502522D0 (sv) * | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Eka Nobel Ab | A process for the production of paper |
-
1991
- 1991-07-29 JP JP27605591A patent/JP3160959B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0533292A (ja) | 1993-02-09 |
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