JP4275213B2 - プレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤及び紙粉付着防止方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤及び紙粉付着防止方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、各種の紙、板紙を製造する抄紙工程において、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着を防止するためのプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤及び紙粉付着防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙、板紙の抄紙工程において、プレスロールやドライヤーロールに微細パルプや填料粒子からなる紙粉が付着し、製品の品質に悪影響を与えたり、断紙により作業性を低下させるなどの問題が発生している。特に、製紙原料に填料含有量の多い古紙が多く使用されるようになった昨今は、紙粉付着防止対策が強く求められている。
紙粉の付着防止方法としては、デンプンや紙力増強剤を内部添加剤として大量にミキシングチェストなどからパルプ原料スラリーに添加する方法や、界面活性剤や油性の剥離剤をドライヤーロール表面に噴霧する方法などが知られている。
内部添加剤を適用する方法は、非常に多量の薬剤が必要となるので、その実用性は低い。また、剥離剤を噴霧する方法は、(１)専用の噴霧装置が必要である、(２)散布量が必ずしも均一ではない、(３)飛散が多く薬剤のロスが多い、(４)飛散に伴いマシン周りが汚れる、(５)ノズルが詰まる、などの問題が生じる。さらに、剥離剤を噴霧する方法では、ドライヤーロール表面の紙粉付着防止は可能であっても、プレスロールの紙粉には対応できず、根本的な改善はできなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、各種の紙、板紙を製造する抄紙工程において、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着を効果的に防止することができるプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤及び紙粉付着防止方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、コロイド当量値が５ｍｅｑ／ｇ以上であるカチオン性ポリマーをプレスロールの水ドクターに添加することにより、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着を効果的に防止し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）コロイド当量値が５ｍｅｑ／ｇ以上であるカチオン性ポリマーを含有することを特徴とするプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤、
（２）カチオン性ポリマーが５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５０〜５００ｃｐのエピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物である第(１)項記載のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤、
（３）カチオン性ポリマーが２５重量％水溶液の２５℃における粘度が１００〜１,５００ｃｐのポリエチレンイミンである第(１)項記載のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤、及び、
（４）第(１)項記載のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤を添加量がプレスロール幅１ｍ当たり０.００１〜５０ｇ／分となるよう、抄紙機のプレスロールの水ドクターに添加することを特徴とする紙粉付着防止方法、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤は、コロイド当量値が３meq／ｇ以上、より好ましくは５meq／ｇ以上であるカチオン性ポリマーを含有するものである。また、本発明の紙粉付着防止方法においては、コロイド当量値が３meq／ｇ以上、より好ましくは５meq／ｇ以上であるカチオン性ポリマーを、添加量がプレスロール幅１ｍ当たり０.００１〜５０ｇ／分、より好ましくは０.００１〜５ｇ／分となるよう、抄紙機のプレスロールの水ドクターに添加する。
本発明に用いるカチオン性ポリマーは、コロイド当量値が３meq／ｇ以上であれば特に制限はなく、例えば、エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物、ポリエチレンイミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドのコポリマー、ポリジメチルアミノエチルアクリレートの４級化物、ジメチルアミノエチルアクリレートのコポリマーの４級化物、ポリジメチルアミノエチルメタクリレートの４級化物、ジメチルアミノエチルメタクリレートのコポリマーの４級化物、ポリビニルホルムアミドの加水分解物、ビニルホルムアミドのコポリマーの加水分解物などを挙げることができる。カチオン性ポリマーのコロイド当量値が３meq／ｇ未満であると、カチオン性ポリマーのは荷電密度が低く、紙粉付着防止効果が十分に発現しないおそれがある。本発明において、カチオン性ポリマーとしてエピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物を特に好適に使用することができる。エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物は、少量の添加により顕著な紙粉付着防止効果を発揮する。
【０００６】
本発明において、カチオン性ポリマーがエピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物である場合、その５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５０〜５００ｃｐであることが好ましく、７０〜３００ｃｐであることがより好ましく、８０〜２５０ｃｐであることがさらに好ましい。エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物の５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５０ｃｐ未満であると、紙粉付着防止効果が不十分となるおそれがある。エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物の５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５００ｃｐを超えると、水溶液の粘度が高くなりすぎて、ポリマーによる汚れを引き起こし、あるいは、取り扱いが困難になるおそれがある。
本発明において、カチオン性ポリマーがポリエチレンイミンである場合、その２５重量％水溶液の２５℃における粘度が１００〜１,５００ｃｐであることが好ましく、３００〜１,３００ｃｐであることがより好ましく、５００〜１,２００ｃｐであることがさらに好ましい。ポリエチレンイミンの２５重量％水溶液の２５℃における粘度が１００ｃｐ未満であると、紙粉付着防止効果が不十分となるおそれがある。ポリエチレンイミンの２５重量％水溶液の２５℃における粘度が１,５００ｃｐを超えると、水溶液の粘度が高くなりすぎて、ポリマーによる汚れを引き起こし、あるいは、取り扱いが困難になるおそれがある。
本発明に用いるカチオン性ポリマーには、濃度１０〜７０重量％の水溶液として商業的に入手可能なものがある。例えば、エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物は、ＳＮＦ社よりＰＲＰ２３５０、ＰＲＰ２４４９、ＰＲＰ２８５０などとして市販されている。
エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物は、水を媒体とする溶液重合によって製造することができる。例えば、ジメチルアミンの５０重量％水溶液を撹拌しながら、室温で当量のエピクロルヒドリンを滴下し、その後８０℃程度に加熱して数時間反応することにより、下記の反応式にしたがってエピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物の水溶液を得ることができる。縮合物の水溶液は、必要に応じて水を加えて希釈し、適当な濃度の水溶液とすることができる。
【化１】
本発明のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤は、プレスロールの水ドクターに添加することが最も好ましいが、プレスロールの水ドクターを有しない抄紙機においては、類似する構造の位置あるいはシャワー水などに添加することができる。
【０００７】
本発明方法においては、コロイド当量値が３meq／ｇ以上、より好ましくは５meq／ｇ以上であるカチオン性ポリマーを、添加量がプレスロール幅１ｍ当たり０.００１〜５０ｇ／分、より好ましくは０.０１〜５ｇ／分となるよう、抄紙機のプレスロールの水ドクターに添加する。本発明方法において、カチオン性ポリマーの添加量は、抄紙する紙又は板紙の種類、原料スラリーの性状、抄紙速度などに応じて適宜選択することができる。カチオン性ポリマーの添加量が、プレスロール幅１ｍ当たり０.００１ｇ／分未満であると、紙粉付着防止効果が不十分となるおそれがある。カチオン性ポリマーの添加量は、通常はプレスロール幅１ｍ当たり５０ｇ／分以下で十分であり、プレスロール幅１ｍ当たり５０ｇ／分を超えるカチオン性ポリマーを添加しても、紙粉付着防止効果はカチオン性ポリマーの添加量に応じては向上しない。
本発明方法において、カチオン性ポリマーの添加方法に特に制限はなく、重合により得られたカチオン性ポリマーの水溶液又は商業的に入手したカチオン性ポリマーの水溶液をそのまま添加することができ、あるいは、カチオン性ポリマーの水溶液を水により希釈し、粘度を調整して添加することもできる。
本発明のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤の添加により、プレスロールのみならずドライヤーロールへの紙粉の付着をも防止し得る作用機構は必ずしも明らかではないが、プレスロールの表面に本発明の紙粉付着防止剤が供給されることにより、カチオン性ポリマーが抄紙機から紙又は板紙表面に移行し、紙粉の原因となるウェブ上の填料粒子や微細パルブ繊維と内部のパルブとの間にイオン結合が生じ、填料粒子や微細パルブ繊維がウェブから剥離してロール表面へ移行することが抑制されるものと推定される。このイオン結合は後工程のドライヤー工程においても有効であるために、ドライヤーロールまでも紙粉付着防止効果が持続するものと考えられる。
【０００８】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
ひとつの抄紙機で中性及び酸性の上質紙を抄造している抄紙機のプレスロールの水ドクターにエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加し、紙粉付着防止試験を行った。この抄紙機では、従来より、プレスロールに紙粉が付着し、それが原因で筋状の欠点の発生や断紙などの障害があり、大量のカチオンデンプンを内添することにより対策を講じてきたが、生産コストがかかりすぎるために十分な処理ができない状況であった。なお、中性紙抄造時のパルプスラリーの性状は、懸濁固形分０.４８重量％、白水pH７.４、ゼータ電位−９.１ｍＶであり、酸性紙抄造時のパルプスラリーの性状は、懸濁固形分０.５３重量％、白水pH４.１、ゼータ電位＋０.１ｍＶであった。
コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５０ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の水溶液［ＳＮＦ社製、ＰＲＰ２３５０］を、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の添加量がプレスロール幅１ｍ当たり１ｇ／分となるように水ドクターに添加し、１日間運転後のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉付着状況を目視により観察するとともに、水ドクター中の懸濁固形分濃度を測定した。
中性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加しない場合に比べて半減し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.２１重量％であった。
酸性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加しない場合に比べて半減し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.３６重量％であった。
実施例２
コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の２５℃における粘度が１００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の水溶液［ＳＮＦ社製、ＰＲＰ２４４９］を用いた以外は、実施例１と同様にして、紙粉付着防止試験を行った。
中性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０７重量％であった。
酸性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.１３重量％であった。
実施例３
コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の２５℃における粘度が２００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の水溶液［ＳＮＦ社製、ＰＲＰ２８５０］を用いた以外は、実施例１と同様にして、紙粉付着防止試験を行った。
中性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０６重量％であった。
酸性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.１４重量％であった。
比較例１
水ドクターにエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加することなく、従来法である製品１トン当たり８〜９kgのカチオンデンプンを内添する条件で、中性紙及び酸性紙をそれぞれ１日間抄造し、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉付着状況を目視により観察するとともに、水ドクター中の懸濁固形分濃度を測定した。
中性紙抄造時には、プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が付着し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.３２重量％であった。
酸性紙抄造時にも、プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が付着し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.５６重量％であった。
実施例１〜３及び比較例１の結果を、第１表に示す。
【０００９】
【表１】
【００１０】
第１表に見られるように、コロイド当量値が６.５meq／ｇであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物をプレスロールの水ドクターに添加することにより、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉付着が減少し、水ドクター中の懸濁固形分濃度も低下した。５０重量％水溶液の粘度が５０ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加した実施例１においては、紙粉付着減少効果も水ドクター中の懸濁固形分低減効果もやや不十分であるが、５０重量％水溶液の粘度が１００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加した実施例２及び該粘度が２００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加した実施例３においては、プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が全く付着せず、水ドクター中の懸濁固形分濃度も著しく低下した。この結果から、コロイド当量値が同じであっても、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の分子量がある程度高い方が、紙粉の付着防止効果が大きいことが分かる。
実施例２と同じ条件で、コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の粘度が１００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加しつつ、中性紙及び酸性紙の抄造を継続したところ、この抄紙機における従来の欠点が解消し、製品品質の向上、生産性の向上、作業性の改善、生産コストの低減などに顕著な効果が得られた。
【００１１】
実施例４
クラフト紙を抄造している抄紙機のプレスロールの水ドクターに、コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の２５℃における粘度が１００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の水溶液［ＳＮＦ社製、ＰＲＰ２４４９］を添加し、紙粉付着防止試験を行った。この抄紙機では、従来より、プレスロールに紙粉が付着し、それが原因で欠点などの障害があり、プルロニック型界面活性剤を水ドクターに添加することにより対策を講じてきたが、欠点がわずかに減少する程度の効果しか得られていなかった。なお、白水の性状は、懸濁固形分０.０８重量％、白水pH４.２、ゼータ電位＋１.０ｍＶであった。エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を、プレスロール幅１ｍ当たり０.００２ｇ／分となるように水ドクターに添加し、１日間運転後のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉付着状況を目視により観察するとともに、水ドクター中の懸濁固形分濃度を測定した。プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０１３重量％であった。
実施例５
エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の代わりに、コロイド当量値が１０meq／ｇであり、２５重量％水溶液の２５℃における粘度が１,０００ｃｐであるポリエチレンイミン［ＢＡＳＦ社製］を用いた以外は、実施例４と同様にして、紙粉付着防止試験を行った。
プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０１２重量％であった。
比較例２
この紙粉付着防止試験を開始する以前は、この抄紙機ではプルロニック型界面活性剤を、プレスロール幅１ｍ当たり０.００２ｇ／分となるように水ドクターに添加し、クラフト紙を抄造していた。
当時の状況は、界面活性剤を添加しない場合に比べるとプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着量の減少は認められるものの、なおかなりの量の紙粉が付着し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０３２重量％程度であった。比較例３
エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の代わりに、コロイド当量値が１.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５００ｃｐであるポリジメチルアミノエチルアクリレートの４級化物［ミサワセラミック社製］を用いた以外は、実施例４と同様にして、紙粉付着防止試験を行った。
プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が付着し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０３４重量％であった。
比較例４
水ドクターにエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加することなく、クラフト紙を１日間抄造し、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉付着状況を目視により観察するとともに、水ドクター中の懸濁固形分濃度を測定した。
プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が付着し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０５３重量％であった。
実施例４〜５及び比較例２〜４の結果を、第２表に示す。
【００１２】
【表２】
【００１３】
第２表に見られるように、コロイド当量値が６.５meq／ｇであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物をプレスロールの水ドクターに添加した実施例４及びコロイド当量値が１０meq／ｇであるポリエチレンイミンをプレスロールの水ドクターに添加した実施例５においては、プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が全く付着せず、水ドクター中の懸濁固形分濃度も著しく低下した。これに対して、従来より実施してきたプルロニック型界面活性剤をプレスロールの水ドクターに添加する比較例２及びコロイド当量値が１.５meq／ｇであるポリジメチルアミノエチルアクリレートの４級化物をプレスロールの水ドクターに添加した比較例３においては、紙粉付着防止剤成分を添加しない比較例４に比べて付着量は減少するものの、なおプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着が発生し、水ドクター中の懸濁固形分の減少量も少ない。コロイド当量値が大きいカチオン性ポリマーを添加した場合には、顕著な紙粉付着防止効果が得られるが、カチオン性ポリマーのコロイド当量値が小さい場合には、紙粉付着防止効果が不十分であることが分かる。
実施例４と同じ条件で、コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の粘度が１００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加しつつ、クラフト紙の抄造を継続したところ、この抄紙機における従来の欠点が解消し、製品品質の向上、生産性の向上、作業性の改善、生産コストの低減などに顕著な効果が得られた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤及び紙粉付着防止方法によれば、抄紙工程において、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着を防止し、また、水ドクター中の懸濁固形分を減少して、製品品質の向上、生産性の向上、作業性の改善、生産コストの低減などに顕著な効果を得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤及び紙粉付着防止方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、各種の紙、板紙を製造する抄紙工程において、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着を防止するためのプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤及び紙粉付着防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙、板紙の抄紙工程において、プレスロールやドライヤーロールに微細パルプや填料粒子からなる紙粉が付着し、製品の品質に悪影響を与えたり、断紙により作業性を低下させるなどの問題が発生している。特に、製紙原料に填料含有量の多い古紙が多く使用されるようになった昨今は、紙粉付着防止対策が強く求められている。
紙粉の付着防止方法としては、デンプンや紙力増強剤を内部添加剤として大量にミキシングチェストなどからパルプ原料スラリーに添加する方法や、界面活性剤や油性の剥離剤をドライヤーロール表面に噴霧する方法などが知られている。
内部添加剤を適用する方法は、非常に多量の薬剤が必要となるので、その実用性は低い。また、剥離剤を噴霧する方法は、(１)専用の噴霧装置が必要である、(２)散布量が必ずしも均一ではない、(３)飛散が多く薬剤のロスが多い、(４)飛散に伴いマシン周りが汚れる、(５)ノズルが詰まる、などの問題が生じる。さらに、剥離剤を噴霧する方法では、ドライヤーロール表面の紙粉付着防止は可能であっても、プレスロールの紙粉には対応できず、根本的な改善はできなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、各種の紙、板紙を製造する抄紙工程において、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着を効果的に防止することができるプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤及び紙粉付着防止方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、コロイド当量値が５ｍｅｑ／ｇ以上であるカチオン性ポリマーをプレスロールの水ドクターに添加することにより、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着を効果的に防止し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）コロイド当量値が５ｍｅｑ／ｇ以上であるカチオン性ポリマーを含有することを特徴とするプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤、
（２）カチオン性ポリマーが５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５０〜５００ｃｐのエピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物である第(１)項記載のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤、
（３）カチオン性ポリマーが２５重量％水溶液の２５℃における粘度が１００〜１,５００ｃｐのポリエチレンイミンである第(１)項記載のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤、及び、
（４）第(１)項記載のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤を添加量がプレスロール幅１ｍ当たり０.００１〜５０ｇ／分となるよう、抄紙機のプレスロールの水ドクターに添加することを特徴とする紙粉付着防止方法、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤は、コロイド当量値が３meq／ｇ以上、より好ましくは５meq／ｇ以上であるカチオン性ポリマーを含有するものである。また、本発明の紙粉付着防止方法においては、コロイド当量値が３meq／ｇ以上、より好ましくは５meq／ｇ以上であるカチオン性ポリマーを、添加量がプレスロール幅１ｍ当たり０.００１〜５０ｇ／分、より好ましくは０.００１〜５ｇ／分となるよう、抄紙機のプレスロールの水ドクターに添加する。
本発明に用いるカチオン性ポリマーは、コロイド当量値が３meq／ｇ以上であれば特に制限はなく、例えば、エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物、ポリエチレンイミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドのコポリマー、ポリジメチルアミノエチルアクリレートの４級化物、ジメチルアミノエチルアクリレートのコポリマーの４級化物、ポリジメチルアミノエチルメタクリレートの４級化物、ジメチルアミノエチルメタクリレートのコポリマーの４級化物、ポリビニルホルムアミドの加水分解物、ビニルホルムアミドのコポリマーの加水分解物などを挙げることができる。カチオン性ポリマーのコロイド当量値が３meq／ｇ未満であると、カチオン性ポリマーのは荷電密度が低く、紙粉付着防止効果が十分に発現しないおそれがある。本発明において、カチオン性ポリマーとしてエピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物を特に好適に使用することができる。エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物は、少量の添加により顕著な紙粉付着防止効果を発揮する。
【０００６】
本発明において、カチオン性ポリマーがエピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物である場合、その５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５０〜５００ｃｐであることが好ましく、７０〜３００ｃｐであることがより好ましく、８０〜２５０ｃｐであることがさらに好ましい。エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物の５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５０ｃｐ未満であると、紙粉付着防止効果が不十分となるおそれがある。エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物の５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５００ｃｐを超えると、水溶液の粘度が高くなりすぎて、ポリマーによる汚れを引き起こし、あるいは、取り扱いが困難になるおそれがある。
本発明において、カチオン性ポリマーがポリエチレンイミンである場合、その２５重量％水溶液の２５℃における粘度が１００〜１,５００ｃｐであることが好ましく、３００〜１,３００ｃｐであることがより好ましく、５００〜１,２００ｃｐであることがさらに好ましい。ポリエチレンイミンの２５重量％水溶液の２５℃における粘度が１００ｃｐ未満であると、紙粉付着防止効果が不十分となるおそれがある。ポリエチレンイミンの２５重量％水溶液の２５℃における粘度が１,５００ｃｐを超えると、水溶液の粘度が高くなりすぎて、ポリマーによる汚れを引き起こし、あるいは、取り扱いが困難になるおそれがある。
本発明に用いるカチオン性ポリマーには、濃度１０〜７０重量％の水溶液として商業的に入手可能なものがある。例えば、エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物は、ＳＮＦ社よりＰＲＰ２３５０、ＰＲＰ２４４９、ＰＲＰ２８５０などとして市販されている。
エピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物は、水を媒体とする溶液重合によって製造することができる。例えば、ジメチルアミンの５０重量％水溶液を撹拌しながら、室温で当量のエピクロルヒドリンを滴下し、その後８０℃程度に加熱して数時間反応することにより、下記の反応式にしたがってエピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物の水溶液を得ることができる。縮合物の水溶液は、必要に応じて水を加えて希釈し、適当な濃度の水溶液とすることができる。
【化１】
【０００７】
本発明方法においては、コロイド当量値が３meq／ｇ以上、より好ましくは５meq／ｇ以上であるカチオン性ポリマーを、添加量がプレスロール幅１ｍ当たり０.００１〜５０ｇ／分、より好ましくは０.０１〜５ｇ／分となるよう、抄紙機のプレスロールの水ドクターに添加する。本発明方法において、カチオン性ポリマーの添加量は、抄紙する紙又は板紙の種類、原料スラリーの性状、抄紙速度などに応じて適宜選択することができる。カチオン性ポリマーの添加量が、プレスロール幅１ｍ当たり０.００１ｇ／分未満であると、紙粉付着防止効果が不十分となるおそれがある。カチオン性ポリマーの添加量は、通常はプレスロール幅１ｍ当たり５０ｇ／分以下で十分であり、プレスロール幅１ｍ当たり５０ｇ／分を超えるカチオン性ポリマーを添加しても、紙粉付着防止効果はカチオン性ポリマーの添加量に応じては向上しない。
本発明方法において、カチオン性ポリマーの添加方法に特に制限はなく、重合により得られたカチオン性ポリマーの水溶液又は商業的に入手したカチオン性ポリマーの水溶液をそのまま添加することができ、あるいは、カチオン性ポリマーの水溶液を水により希釈し、粘度を調整して添加することもできる。
本発明のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤の添加により、プレスロールのみならずドライヤーロールへの紙粉の付着をも防止し得る作用機構は必ずしも明らかではないが、プレスロールの表面に本発明の紙粉付着防止剤が供給されることにより、カチオン性ポリマーが抄紙機から紙又は板紙表面に移行し、紙粉の原因となるウェブ上の填料粒子や微細パルブ繊維と内部のパルブとの間にイオン結合が生じ、填料粒子や微細パルブ繊維がウェブから剥離してロール表面へ移行することが抑制されるものと推定される。このイオン結合は後工程のドライヤー工程においても有効であるために、ドライヤーロールまでも紙粉付着防止効果が持続するものと考えられる。
【０００８】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
ひとつの抄紙機で中性及び酸性の上質紙を抄造している抄紙機のプレスロールの水ドクターにエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加し、紙粉付着防止試験を行った。この抄紙機では、従来より、プレスロールに紙粉が付着し、それが原因で筋状の欠点の発生や断紙などの障害があり、大量のカチオンデンプンを内添することにより対策を講じてきたが、生産コストがかかりすぎるために十分な処理ができない状況であった。なお、中性紙抄造時のパルプスラリーの性状は、懸濁固形分０.４８重量％、白水pH７.４、ゼータ電位−９.１ｍＶであり、酸性紙抄造時のパルプスラリーの性状は、懸濁固形分０.５３重量％、白水pH４.１、ゼータ電位＋０.１ｍＶであった。
コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５０ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の水溶液［ＳＮＦ社製、ＰＲＰ２３５０］を、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の添加量がプレスロール幅１ｍ当たり１ｇ／分となるように水ドクターに添加し、１日間運転後のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉付着状況を目視により観察するとともに、水ドクター中の懸濁固形分濃度を測定した。
中性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加しない場合に比べて半減し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.２１重量％であった。
酸性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加しない場合に比べて半減し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.３６重量％であった。
実施例２
コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の２５℃における粘度が１００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の水溶液［ＳＮＦ社製、ＰＲＰ２４４９］を用いた以外は、実施例１と同様にして、紙粉付着防止試験を行った。
中性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０７重量％であった。
酸性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.１３重量％であった。
実施例３
コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の２５℃における粘度が２００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の水溶液［ＳＮＦ社製、ＰＲＰ２８５０］を用いた以外は、実施例１と同様にして、紙粉付着防止試験を行った。
中性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０６重量％であった。
酸性紙抄造時のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.１４重量％であった。
比較例１
水ドクターにエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加することなく、従来法である製品１トン当たり８〜９kgのカチオンデンプンを内添する条件で、中性紙及び酸性紙をそれぞれ１日間抄造し、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉付着状況を目視により観察するとともに、水ドクター中の懸濁固形分濃度を測定した。
中性紙抄造時には、プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が付着し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.３２重量％であった。
酸性紙抄造時にも、プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が付着し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.５６重量％であった。
実施例１〜３及び比較例１の結果を、第１表に示す。
【０００９】
【表１】
第１表に見られるように、コロイド当量値が６.５meq／ｇであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物をプレスロールの水ドクターに添加することにより、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉付着が減少し、水ドクター中の懸濁固形分濃度も低下した。５０重量％水溶液の粘度が５０ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加した実施例１においては、紙粉付着減少効果も水ドクター中の懸濁固形分低減効果もやや不十分であるが、５０重量％水溶液の粘度が１００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加した実施例２及び該粘度が２００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加した実施例３においては、プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が全く付着せず、水ドクター中の懸濁固形分濃度も著しく低下した。この結果から、コロイド当量値が同じであっても、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の分子量がある程度高い方が、紙粉の付着防止効果が大きいことが分かる。
実施例２と同じ条件で、コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の粘度が１００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加しつつ、中性紙及び酸性紙の抄造を継続したところ、この抄紙機における従来の欠点が解消し、製品品質の向上、生産性の向上、作業性の改善、生産コストの低減などに顕著な効果が得られた。
【００１１】
実施例４
クラフト紙を抄造している抄紙機のプレスロールの水ドクターに、コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の２５℃における粘度が１００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の水溶液［ＳＮＦ社製、ＰＲＰ２４４９］を添加し、紙粉付着防止試験を行った。この抄紙機では、従来より、プレスロールに紙粉が付着し、それが原因で欠点などの障害があり、プルロニック型界面活性剤を水ドクターに添加することにより対策を講じてきたが、欠点がわずかに減少する程度の効果しか得られていなかった。なお、白水の性状は、懸濁固形分０.０８重量％、白水pH４.２、ゼータ電位＋１.０ｍＶであった。エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を、プレスロール幅１ｍ当たり０.００２ｇ／分となるように水ドクターに添加し、１日間運転後のプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉付着状況を目視により観察するとともに、水ドクター中の懸濁固形分濃度を測定した。プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０１３重量％であった。
実施例５
エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の代わりに、コロイド当量値が１０meq／ｇであり、２５重量％水溶液の２５℃における粘度が１,０００ｃｐであるポリエチレンイミン［ＢＡＳＦ社製］を用いた以外は、実施例４と同様にして、紙粉付着防止試験を行った。
プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着は全く認められず、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０１２重量％であった。
比較例２
この紙粉付着防止試験を開始する以前は、この抄紙機ではプルロニック型界面活性剤を、プレスロール幅１ｍ当たり０.００２ｇ／分となるように水ドクターに添加し、クラフト紙を抄造していた。
当時の状況は、界面活性剤を添加しない場合に比べるとプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着量の減少は認められるものの、なおかなりの量の紙粉が付着し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０３２重量％程度であった。比較例３
エピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物の代わりに、コロイド当量値が１.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５００ｃｐであるポリジメチルアミノエチルアクリレートの４級化物［ミサワセラミック社製］を用いた以外は、実施例４と同様にして、紙粉付着防止試験を行った。
プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が付着し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０３４重量％であった。
比較例４
水ドクターにエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加することなく、クラフト紙を１日間抄造し、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉付着状況を目視により観察するとともに、水ドクター中の懸濁固形分濃度を測定した。
プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が付着し、水ドクター中の懸濁固形分濃度は０.０５３重量％であった。
実施例４〜５及び比較例２〜４の結果を、第２表に示す。
【００１２】
【表２】
第２表に見られるように、コロイド当量値が６.５meq／ｇであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物をプレスロールの水ドクターに添加した実施例４及びコロイド当量値が１０meq／ｇであるポリエチレンイミンをプレスロールの水ドクターに添加した実施例５においては、プレスロール及びドライヤーロールへ紙粉が全く付着せず、水ドクター中の懸濁固形分濃度も著しく低下した。これに対して、従来より実施してきたプルロニック型界面活性剤をプレスロールの水ドクターに添加する比較例２及びコロイド当量値が１.５meq／ｇであるポリジメチルアミノエチルアクリレートの４級化物をプレスロールの水ドクターに添加した比較例３においては、紙粉付着防止剤成分を添加しない比較例４に比べて付着量は減少するものの、なおプレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着が発生し、水ドクター中の懸濁固形分の減少量も少ない。コロイド当量値が大きいカチオン性ポリマーを添加した場合には、顕著な紙粉付着防止効果が得られるが、カチオン性ポリマーのコロイド当量値が小さい場合には、紙粉付着防止効果が不十分であることが分かる。
実施例４と同じ条件で、コロイド当量値が６.５meq／ｇであり、５０重量％水溶液の粘度が１００ｃｐであるエピクロルヒドリン−ジメチルアミン縮合物を添加しつつ、クラフト紙の抄造を継続したところ、この抄紙機における従来の欠点が解消し、製品品質の向上、生産性の向上、作業性の改善、生産コストの低減などに顕著な効果が得られた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤及び紙粉付着防止方法によれば、抄紙工程において、プレスロール及びドライヤーロールへの紙粉の付着を防止し、また、水ドクター中の懸濁固形分を減少して、製品品質の向上、生産性の向上、作業性の改善、生産コストの低減などに顕著な効果を得ることができる。
Claims (4)
- コロイド当量値が５ｍｅｑ／ｇ以上であるカチオン性ポリマーを含有することを特徴とするプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤。
- カチオン性ポリマーが５０重量％水溶液の２５℃における粘度が５０〜５００ｃｐのエピクロルヒドリンとジメチルアミンの縮合物である請求項１記載のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤。
- カチオン性ポリマーが２５重量％水溶液の２５℃における粘度が１００〜１,５００ｃｐのポリエチレンイミンである請求項１記載のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤。
- 請求項１記載のプレスロールの水ドクター用紙粉付着防止剤を添加量がプレスロール幅１ｍ当たり０.００１〜５０ｇ／分となるよう、抄紙機のプレスロールの水ドクターに添加することを特徴とする紙粉付着防止方法。
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