JP4407915B2 - パルプシートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、紙を製造する際のパルプシートの製造方法に関する。

近年、抄紙工程の白水のクローズド化、填料として安価で白色度の高い炭酸カルシウムの利用とコートブローク処理等の観点から中性サイジングが導入されてきている。この中性サイジングに用いられるサイズ剤の一つとして、アルキルケテンダイマー系サイズ剤が主に用いられる。しかしながら、アルキルケテンダイマー系サイズ剤は最終的に得られるサイズ効果は高いが、抄紙直後はサイズ効果を示さず充分なサイズ効果を得るためには通常２〜３日以上の時間を要する（サイズ効果の立ち上がりが悪い）という難点がある。この立ち上がりの悪さを改良する技術として、特定のエステル化合物を併用する技術（特許文献１）が知られている。

一方、カチオン界面活性剤を抄紙工程に添加する技術として、ピッチ障害を抑制しサイズ度を向上するピッチコントロール剤（特許文献２）やサイズ性能を要しないティシュペーパーやペーパータオル等に用いられる紙用柔軟剤（特許文献３）が知られている。
特開昭５８−９１８９５号公報 特開平８−３２５９６９号公報 特開平７−１８９１７１号公報

しかしながら、サイズ効果発現までの時間の短縮やサイズ効果の安定性の向上については、更なる改善が望まれている。

本発明は、アルキルケテンダイマーとカチオン界面活性剤とを水を含むパルプスラリー中に添加する工程と、該工程後のパルプスラリーから水を分離する工程とを有する、パルプシートの製造方法、及び該製造方法を用いるサイズ性向上方法に関する。また、本発明は、アルキルケテンダイマーとカチオン界面活性剤とを含有する抄紙用添加剤に関する。

本発明によれば、サイズ効果発現までの時間が短縮され、かつサイズ効果の安定性にも優れたパルプシートの製造方法が提供される。また、本発明の製造方法では、サイズ効果が高い水準で発現する。

本発明のパルプシートの製造方法では、通常、抄紙工程以前でアルキルケテンダイマーとカチオン界面活性剤とを、水を含むパルプスラリー中に添加する。すなわち、パルプスラリーが金網上を進む間に濾水されて紙層を形成する抄紙工程以前に、これら化合物をパルプスラリー中に共存させる（内添）ことが好ましい。

アルキルケテンダイマー及びカチオン界面活性剤のパルプスラリー中への添加は、両者を予め混合して行っても、別々に行っても良い。別々の場合、両者を同時に添加しても、時期を変えて（前後して）添加しても何れでも良い。添加場所としては、パルパーやリファイナー等の離解機や叩解機、マシンチェストやヘッドボックスや白水タンク等のタンク、あるいはこれらの設備と接続された配管中に添加してもよいが、リファイナー、マシンチェスト、ヘッドボックスで添加する等、均一にパルプ原料にブレンドできる場所が望ましい。

アルキルケテンダイマーとカチオン界面活性剤とを、水を含むパルプスラリー中に添加することにより、アルキルケテンダイマーにカチオン界面活性剤を併用しない場合よりも、サイズ性の立ち上がりが早くなり、また、安定した後のサイズ度も向上させることが出来る。なお、本発明において、アルキルケテンダイマーとカチオン界面活性剤とを水を含むパルプスラリー中に添加する工程の後に行う、パルプスラリーから水を分離する工程は、通常のパルプシートの製造方法に準じて行うことができる。例えば、パルプスラリーから、ろ過、遠心分離等により水分を分離し、次いで乾燥等により更に水分を分離する方法が挙げられる。

パルプスラリー中へのアルキルケテンダイマーの添加量は固形分で、パルプ（乾燥重量）１００重量部に対して０．０１〜１０重量部が好ましく、０．０５〜５重量部がより好ましく、０．１〜０．５重量部が特に好ましい。

パルプスラリー中へのカチオン界面活性剤の添加量は固形分で、パルプ（乾燥重量）１００重量部に対して０．００１〜１０重量部が好ましく、０．００５〜５重量部がより好ましく、０．００８〜３重量部が特に好ましい。

アルキルケテンダイマーとのカチオン界面活性剤の重量比は、アルキルケテンダイマー１００重量部に対してカチオン界面活性剤が好ましくは２．５〜２５００重量部、更に好ましくは５〜１５００重量部、特に好ましくは１０〜５００重量部である。

アルキルケテンダイマーは公知のアルキルケテンダイマーサイズ剤を用いることが出来る。

アルキルケテンダイマーサイズ剤の製造は、公知の方法で可能である。例えばアルキルケテンダイマーと保護コロイドを熱水溶媒中で混合し、ホモミキサー、高圧吐出型ホモジナイザー等の各種公知の乳化機で均一に分散させる事によって得られる。

保護コロイドとしては、公知の物を使用する事が出来る。例えば、カチオン化澱粉等のカチオン性分散剤、ポリビニルアルコール、酸化澱粉等のノニオン性分散剤、リグニンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物等のアニオン性分散剤を挙げる事が出来る。これらは一種以上併用して用いる事が出来る。アルキルケテンダイマーの固形分にはこれらの添加剤が含まれる。

カチオン界面活性剤としては、例えば、炭素数４〜３６のアルキル基、アルケニル基又はβ−ヒドロキシアルキル基を分子内に１個又は２個有する第４級アンモニウム塩、イミダゾリニウム塩、アミドアンモニウム塩等の一種以上の混合物が挙げられる。

具体的には、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化ヘキサデシルジメチルエチルアンモニウム、臭化ヘキサデシルジメチルエチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化ジドデシルジメチルアンモニウム、塩化ジヘキサデシルジメチルアンモニウム、塩化ジオクタデシルジメチルアンモニウム、塩化ジ水素添加牛脂アルキルジメチルアンモニウム、塩化ジ硬化パーム油アルキルジメチルアンモニウム、ビス（β−ヒドロキシステアリル）ジエチルアンモニウムクロライド、２−ヘプタデシル−１−メチル−１−〔（２−オクタデカノイルアミノ）エチル〕イミダゾリニウムメチルサルフェート、ジ〔（２−ドデカノイルアミノ）エチル〕ジメチルアンモニウムメチルサルフェート、ジ〔（２−オクタドデカノイルアミノ）エチル〕メチルエチルアンモニウムエチルサルフェート等が挙げられる。これらの中でも、特にアルキル（好ましくは炭素数１６〜２２）トリメチルアンモニウム型のカチオン界面活性剤が好ましく、特に塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化ヘキサデシルジメチルエチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウムが好ましい。

カチオン界面活性剤は、下記一般式（１）で表される化合物が好ましい。

〔式中、Ｒ¹は炭素数４〜３６のアルキル基もしくはアルケニル基、又はベンジル基、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は、それぞれ水素原子又は炭素数１〜３６のアルキル基又は炭素数２〜２６のアルケニル基、Ｘ^-はハロゲンイオン又は炭素数１〜３のアルキル基を有するモノアルキル硫酸イオンを示す。〕

一般式（１）において、Ｒ¹の炭素数が４〜３６、好ましくは炭素数６〜２２、更に好ましくは１４〜２２であり、飽和、不飽和、直鎖及び分岐鎖の制限はないが、特に直鎖が好ましい。Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は、それぞれ炭素数１もしくは２のアルキル基又は炭素数２のアルケニル基が好ましい。

抄紙工程での操作性や保存タンクなど設備の点から、アルキルケテンダイマーとカチオン界面活性剤とを含有する抄紙用添加剤を調製することが出来る。添加剤中のアルキルケテンダイマーとのカチオン界面活性剤の重量比はアルキルケテンダイマー１００重量部に対してカチオン界面活性剤２．５〜２５００重量部が好ましく、更に５〜１５００重量部が好ましく、特に１０〜５００重量部が好ましい。添加剤中のアルキルケテンダイマーとカチオン界面活性剤の合計の含有量は、１〜５０重量％が好ましく、５〜４５重量％がより好ましく、１０〜３０重量％が特に好ましい。

本発明の抄紙方法により製造されたパルプシートは、サイズ性が要求される新聞巻取紙、印刷・情報用紙等に好適に用いられる。特に、サイズ性がステキヒトサイズで０．１秒以上、更に１秒以上の性能が要求されるパルプシートに用いることが好ましい。

実施例１
広葉樹晒パルプ（ＬＢＫＰ）を抄紙後のシートのパルプ坪量が６４ｇ／ｍ²になるように計り取る。次いでパルプ濃度が１重量％になるよう水で希釈しパルプスラリーを調製した。該スラリーに、パルプ（乾燥重量、以下同様）に対してアルキルケテンダイマーサイズ剤を固形分で０．２重量％、表１に示すカチオン界面活性剤を固形分で０．３重量％添加後、白水でパルプ濃度が０．３重量％になるよう希釈した。このパルプスラリーを配向性抄紙機で抄紙し、回転式ドライヤー（１０５℃×１２０秒間）で乾燥し、パルプシートを得た。
・パルプ：ＬＢＫＰ（ｃｓｆ＝４５０）
・アルキルケテンダイマー：ＡＳ−２６３、星光ＰＭＣ社製
・カチオン界面活性剤：表１の構造を有する一般式（１）で表される化合物
・配向性抄紙機：実験用配向性抄紙機（カタログＮｏ．２５４３）、熊谷理機工業社製
・回転式ドライヤー：ＫＲＫ大型回転乾燥機（カタログＮｏ．２５７６）、熊谷理機工業社製

この条件で抄紙したパルプシートのサイズ度を抄紙１日後に測定した。結果を表１に示す。サイズ度は、ステキヒト法（ＪＩＳ Ｐ−８１２２）により測定した。すなわち、試験紙に四辺を上方に折り曲げて船形にし、２重量％ＮＨ₄ＳＣＮ水溶液上に浮かべると同時に上方より１重量％−ＦｅＣｌ₃水溶液を一滴試験紙上に落とし、両水溶液が紙に浸透して接しチオシアン鉄の赤い斑点が３つ出現するまでの時間（秒）を測定し、これをサイズ度とした。この時間が長いほど、サイズ効果に優れることを意味する。

実施例２
＜抄紙条件＞
広葉樹晒パルプ（ＬＢＫＰ）を抄紙後のシートのパルプ坪量が６４ｇ／ｍ²になるように計り取る。次いでパルプ濃度が１重量％になるよう水で希釈しパルプスラリー調製した。該スラリーに、パルプに対して硫酸アルミニウムを１重量％、澱粉を０．５重量％、アルキルケテンダイマーサイズ剤（実施例１と同じもの）を固形分で０．２重量％、表２に示すカチオン界面活性剤を固形分で０．３重量％添加後、水でパルプ濃度が０．３重量％になるよう希釈した。このパルプスラリーを配向性抄紙機で抄紙し、回転式ドライヤー（１０５℃×１２０秒間）で乾燥し、パルプシートを得た。

この条件で抄紙したパルプシートのサイズ度を、実施例１と同様に、抄紙直後、１時間後、１日後及び１週間後に測定した。結果を表２に示す。

実施例３
アルキルケテンダイマーサイズ剤（実施例１と同じもの）の添加量を対パルプ０．２重量％で一定とし、カチオン界面活性剤の添加量（対パルプ）を表３のように変動させた場合のサイズ度を、実施例１と同様に、抄紙直後、１時間後、１日後及び１週間後に測定した。結果を表３に示す。なお、抄紙方法は、実施例２と同じとした。

表３中、カチオン界面活性剤は以下のものである。
・カチオンＣ₂₂：一般式（１）中のＲ¹が炭素数２２のアルキル基、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴がそれぞれ炭素数１のアルキル基、Ｘ^-がＣｌ^-の化合物
・カチオンＣ₁₈：一般式（１）中のＲ¹が炭素数１８のアルキル基、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴がそれぞれ炭素数１のアルキル基、Ｘ^-がＣｌ^-の化合物
・カチオンＣ₁₄：一般式（１）中のＲ¹が炭素数１４のアルキル基、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴がそれぞれ炭素数１のアルキル基、Ｘ^-がＣｌ^-の化合物

実施例４
アルキルケテンダイマーサイズ剤（実施例１と同じもの、表中ＡＫＤと表記）の添加量（対パルプ）を表４のように変動させ、表４のカチオン界面活性剤を併用した場合のサイズ度を、実施例１と同様に、抄紙直後、１時間後、３日後及び１週間後に測定した。結果を表４に示す。なお、抄紙方法は、実施例２と同じとした。また、カチオンＣ₂₂とカチオンＣ₁₈は、実施例３と同じものである。

Claims (6)

1. アルキルケテンダイマーと下記一般式（１）で表されるカチオン界面活性剤とを水を含むパルプスラリー中に添加する工程と、該工程後のパルプスラリーから水を分離する工程とを有する、パルプシートの製造方法であって、カチオン界面活性剤をアルキルケテンダイマー１００重量部に対して５０〜２５００重量部共存させる、パルプシートの製造方法。
   

   

   
   〔式中、Ｒ¹は炭素数１４〜２２のアルキル基もしくはアルケニル基、又はベンジル基、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は、それぞれ水素原子又は炭素数１〜３６のアルキル基又は炭素数２〜２６のアルケニル基、Ｘ^-はハロゲンイオン又は炭素数１〜３のアルキル基を有するモノアルキル硫酸イオンを示す。〕
2. パルプスラリー中へのアルキルケテンダイマーの添加量が、固形分でパルプ（乾燥重量）１００重量部に対して０．０１〜０．２重量部である請求項１記載のパルプシートの製造方法。
3. パルプスラリー中へのカチオン界面活性剤の添加量が、固形分でパルプ（乾燥重量）１００重量部に対して０．１〜３重量部である請求項１又は２記載のパルプシートの製造方法。
4. カチオン界面活性剤が、塩化ヘキサデシルジメチルエチルアンモニウム、臭化ヘキサデシルジメチルエチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化ジヘキサデシルジメチルアンモニウム、塩化ジオクタデシルジメチルアンモニウム、塩化ジ水素添加牛脂アルキルジメチルアンモニウム、及び塩化ジ硬化パーム油アルキルジメチルアンモニウムから選ばれる１種以上である請求項１〜３の何れか１項記載のパルプシートの製造方法。
5. 請求項１〜４の何れか１項記載のパルプシートの製造方法を用いるサイズ性向上方法。
6. アルキルケテンダイマーと下記一般式（１）で表されるカチオン界面活性剤とを含有する抄紙用添加剤であって、カチオン界面活性剤をアルキルケテンダイマー１００重量部に対して５０〜２５００重量部含有する抄紙用添加剤。
   

   

   
   〔式中、Ｒ ¹ は炭素数１４〜２２のアルキル基もしくはアルケニル基、又はベンジル基、Ｒ ² 、Ｒ ³ 、Ｒ ⁴ は、それぞれ水素原子又は炭素数１〜３６のアルキル基又は炭素数２〜２６のアルケニル基、Ｘ ^- はハロゲンイオン又は炭素数１〜３のアルキル基を有するモノアルキル硫酸イオンを示す。〕