JP4897481B2 - 製紙方法および紙 - Google Patents
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Description
− 沈殿反応を行なうのに比較的長時間を要する。
− 沈殿反応が一部不完全になる。
− 用いる工程が連続していない、または
− 用いる装置を製紙工程に簡単に統合できない。
(a)紙パルプ用原料として用いられる繊維材料を沈殿反応装置へ投入し、
(b)水酸化カルシウムCa(OH)2 などの反応性鉱物材料を沈殿反応装置へ投入し、
(c)反応性鉱物材料と繊維材料を沈殿反応装置で、および/または沈殿反応装置へ投入する前に、これらを結合させて繊維懸濁液を作り、
(d)繊維懸濁液を沈殿反応装置において上記反応性鉱物材料の沈殿剤に接触させて、懸濁液内の反応性鉱物材料を少なくとも部分的に沈殿させ、これによってこのようにして沈殿した鉱物材料の少なくとも一部を繊維懸濁液内の繊維上へ沈殿させ、(d1)上記鉱物材料を沈殿させる二酸化炭素などの物質を含有するガスを沈殿反応装置へ投入して、上記沈殿剤を含有するガス空間を沈殿反応装置の内部に作り、(d2)沈殿反応装置へ投入した、および/またはそこで生成された繊維懸濁液を、固形物質および/または液体を含有する液滴および/または粒子などの小さい粒子の形で上記ガス空間へ分散もしくは散布し、
(e)このように処理された繊維懸濁液を沈殿反応装置から放出し、
この後、繊維懸濁液によって作られた紙パルプは、抄紙機の地合い部上へ送られて、パルプが浸透性地合い基部を通して排水できることによって、紙パルプは紙になる。
― 繊維材料懸濁液とは、少なくとも繊維材料を含有する液体系懸濁液のことをいう。
― 繊維懸濁液とは、少なくとも繊維材料と、沈殿に必要な反応性鉱物材料とを含有している液体系懸濁液をいう。
― 気体懸濁液とは、繊維材料と、反応性鉱物材料と、気体沈殿剤とから成り、繊維材料および反応性材料が微細粒化されている懸濁液をいう。
― 処理済繊維懸濁液とは、少なくとも繊維材料と、沈殿した鉱物材料粒子とを含有する液体系懸濁液をいう。
― 酸化カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、滑石、カオリン、酸化チタンなどの他の鉱物材料、および/または、
― 繊維系微細繊維、他の微細繊維もしくはインキ抜き中に繊維から脱落した不純物などの不純物、さまざまな工程のリジェクト、
― 澱粉もしくは殺生物剤などの歩留まりを向上させるのに用いる物質。
― 新聞用紙、上級紙、雑誌用紙、クラフト紙、薄葉紙、特殊紙、または板紙などのウェブ形状製品の製造、
― 化学パルプ、機械パルプ、ケミメカニカルパルプ、サーモメカニカルパルプもしくはセミメカニカルパルプ、リサイクル繊維パルプ、またはこれらの混合物などのさまざまな種類のパルプで作られる製品の製造、
― 一次繊維、化学もしくは機械繊維、漂白もしくは未漂白繊維、粉砕もしくは非粉砕繊維、乾燥もしくは非乾燥、インキ汚染もしくはインキ抜きリサイクル繊維もしくは抄紙機損紙から得た繊維などのさまざまな種類の繊維から作る紙の製造、またはこれらの混合物から作る紙の製造。
― 繊維懸濁液を、沈殿のために同時に活性化および分散することができる。
― 沈殿反応が非常に迅速、効果的、完全で、沈殿反応装置を1回通した運転でも良い結果が得られる。
― 活性化工程によって繊維の強力で効果的な処理が達成されるが、繊維に対してとくに破壊その他の損傷を与えることがない。
― 活性化工程を調整することができる。
― 繊維懸濁液と、鉱物材料と、ガスの非常に効果的な混合が達成され、その結果、繊維懸濁液のそれぞれ少量単位が処理され、それぞれの少量単位で沈殿が行われる。
― 繊維への沈殿に対しても影響を及ぼすことができる。
― 沈殿反応によって繊維同士を結合し、紙の強度が改善されると考えられる。
― インキ抜き後に繊維に残っているインキ残滓を、沈殿反応により被覆することができる。
― 沈殿反応によって無機質および有機質の粒子を繊維へ結合することができ、これによって粒子を紙に保持させることができる。
― 沈殿によって紙の白色度、強度および不透明度などの品質を、以前よりも、より良く最適化できる。
― 前処理を連続製紙工程に組み入れて、連続する紙パルプの流れを、前処理から得られたPCC含有繊維懸濁液から作って、懸濁液をヘッドボックスから地合い部へ供給することができる。
― ブレードを設けた複数の、代表的には3〜8個、最も代表的には4〜6個の同心状のケージ。これらのうちの少なくとも1つおきのケージが回転子として機能し、上記ケージに隣接するケージが固定子または回転子として機能し、隣接するケージ同士の速度差は10〜500m/s、望ましくは50〜200m/sである。
― 繊維材料を主として上記ケージの中心部へ投入する投入装置。
― 繊維懸濁液が半径方向にケージを通って外側へ流れることができ、さまざまな方向にケージを出る開放外側ケージ、または、ケージから半径方向に外側へ流れる繊維懸濁液を放出するための1個以上の出口を設けた外側ケージ。
Claims (36)
- 填料含有紙パルプを所定の濃度で抄紙機の地合い部へ投入し、ワイヤなどの水透過性地合い基部を介して前記パルプに排出させることによって前記紙パルプから水を除去し、このようにして生産した紙ウェブを乾燥し、かつ仕上げをして、仕上げ紙製品を生産する製紙方法において、前記紙パルプを次のように製造する、すなわち、
(a)紙パルプ用原料として用いる繊維を含有する繊維材料を沈殿反応装置へ投入し、
(b)水酸化カルシウム(Ca(OH)2)などの反応性鉱物材料を該沈殿反応装置へ投入し、
(c)該反応性鉱物材料および前記繊維材料を、該沈殿反応装置において、および/またはこれらの材料を該沈殿反応装置へ投入する前に結合させて繊維懸濁液を作り、
(d)該繊維懸濁液を前記沈殿反応装置において前記反応性鉱物材料の沈殿剤に接触させて、該懸濁液の該反応性鉱物材料を少なくとも部分的に沈殿させ、これによって、このようにして生成した沈殿鉱物材料の少なくとも一部を該繊維懸濁液の繊維上へ沈殿させ、
(d1)前記沈殿反応装置へ、二酸化炭素などの、前記鉱物材料を沈殿させる沈殿剤を含有するガスを投入して、該沈殿反応装置内部に該沈殿剤を含むガス空間を形成し、(d2)該沈殿反応装置へ投入されるおよび/またはそこで生成される前記繊維懸濁液を、固形物質および/または液体を含有する液滴および/または粒子などの小さな部分にして、前記ガス空間へ分散または散布し、
(e)前記処理済繊維懸濁液を前記沈殿反応装置から排出し、
その後、該繊維懸濁液によって作られた前記紙パルプを前記抄紙機の地合い部へ投入して、該パルプに水透過性地合い基部を介して排出させることによって紙を生成することを特徴とする製紙方法。 - 請求項1に記載の製紙方法において、段階(d2)において、前記繊維懸濁液の液相を、液滴で前記ガス空間へ分散することを特徴とする製紙方法。
- 請求項2に記載の製紙方法において、前記液滴は10mmより小さいことを特徴とする製紙方法。
- 請求項2に記載の製紙方法において、前記液滴は1mmより小さいことを特徴とする製紙方法。
- 請求項1に記載の製紙方法において、前記沈殿反応装置の前に、または前記繊維の流れ方向に関して該沈殿反応装置の開始点に配置している活性化帯域において前記繊維懸濁液に対して力を及ぼし、該力が前記繊維を活性化して、該繊維が互いに結合する能力および、該繊維が前記沈殿中のおよび/または沈殿した鉱物材料へ結合する能力を高めることを特徴とする製紙方法。
- 請求項5に記載の製紙方法において、前記繊維懸濁液を活性化するために、反復的な衝撃、逆衝撃、剪断力、乱流、超過圧力および不足圧力、または他の同様な力などの力をそれに及ぼし、該力が、
− 機械的に前記繊維を活性化し、および/または、
− 化学的に前記繊維の表面を活性化することを特徴とする製紙方法。 - 請求項6に記載の製紙方法において、前記力が、機械的に前記繊維の表面を活性化することを特徴とする製紙方法。
- 請求項6に記載の製紙方法において、前記力が、機械的に前記繊維を、該繊維をフィブリル化もしくは粉砕することによって、または該繊維の内部(内腔)を前記鉱物材料に対して開放することによって活性化することを特徴とする製紙方法。
- 請求項6に記載の製紙方法において、前記力が、化学的に前記繊維の表面を、活性OH基を該繊維表面に生成することによって活性化することを特徴とする製紙方法。
- 請求項5に記載の製紙方法において、前記活性化帯域を流れ通る前記繊維懸濁液の流れに対して、5〜250m/sで動くブレードもしくは同様なものによって該繊維懸濁液の流れに生成される強力で繰り返しの衝撃および逆衝撃を与えることを特徴とする製紙方法。
- 請求項5に記載の製紙方法において、前記沈殿反応装置の活性化帯域に衝撃粉砕機型フロースルーミキサがあり、該ミキサは、ブレードを設けた複数の同心のケージを有し、該ケージのうち少なくとも1つおきのケージが回転子として働き、該ケージに隣接する前記ケージが固定子もしくは回転子として働き、該隣接するケージの速度差が10〜500m/s であり、
− 前記繊維懸濁液を、前記フロースルーミキサを通して、ケージの中心から半径方向に外へ向けて投入し、該ケージのブレードが、反復する衝撃と、逆衝撃と、剪断力と、乱流と、および/または超過圧力および不足圧力を生じて、これらがともに前記繊維を活性化させるために、前記外へ向かって流れる繊維懸濁液に影響を与えることを特徴とする製紙方法。 - 請求項11に記載の製紙方法において、前記ミキサは、ブレードを設けた3〜8個の同心のケージを有することを特徴とする製紙方法。
- 請求項11に記載の製紙方法において、前記ミキサは、ブレードを設けた4〜6個の同心のケージを有することを特徴とする製紙方法。
- 請求項11に記載の製紙方法において、前記隣接するケージの速度差が50〜200m/s であることを特徴とする製紙方法。
- 請求項11に記載の製紙方法において、前記鉱物材料の沈殿用沈殿剤を含有し前記沈殿反応装置へ投入すべきガスの少なくとも一部を、該反応装置へ前記活性化帯域を介して投入して、この活性化帯域において活性化される前記繊維を、活性化時にただちに、もしくはその直後に前記沈殿剤と接触可能にすることを特徴とする製紙方法。
- 請求項5から15までのいずれかに記載の製紙方法において、前記繊維材料および前記反応性鉱物材料を含有する前記懸濁液の前記活性化帯域における滞留時間は短く、10秒より少ないことを特徴とする製紙方法。
- 請求項16に記載の製紙方法において、前記滞留時間は2秒より少ないことを特徴とする製紙方法。
- 請求項16に記載の製紙方法において、前記滞留時間は1秒より少ないことを特徴とする製紙方法。
- 請求項1に記載の製紙方法において、二酸化炭素などの前記沈殿剤を5%より多く含有するガスを前記沈殿反応装置へ投入することを特徴とする製紙方法。
- 請求項19に記載の製紙方法において、前記沈殿剤を10%より多く含有するガスを前記沈殿反応装置へ投入することを特徴とする製紙方法。
- 請求項1に記載の製紙方法において、
− 前記沈殿剤を含有する前記ガスは、純粋もしくはほぼ純粋の二酸化炭素、煙道ガス、もしくは他の二酸化炭素含有ガスであり、または前記使用される鉱物材料の沈殿に適した他のガスを含有し、またはこれらのガスの混合物であり、
− 前記沈殿剤を含有するガスを、該ガスが前記反応装置で超過圧力を生じるように、該沈殿反応装置へ投入することを特徴とする製紙方法。 - 請求項1に記載の製紙方法において、
− 前記繊維懸濁液を、直列に連結した2つ以上の沈殿反応装置から取り出し、該沈殿反応装置において前記ガス空間がさまざまな組成を有し、
− 第1の沈殿反応装置の沈殿剤含有ガスは、純粋もしくはほぼ純粋の二酸化炭素であり、次の沈殿反応装置もしくは複数の反応装置においては煙道ガスもしくは他の二酸化炭素がより少ないガスであり、または、
− 第1の沈殿反応装置もしくは複数の反応装置の前記沈殿剤含有ガスは、二酸化炭素がより少ないガスであり、次の沈殿反応装置もしくは複数の反応装置においては純粋もしくはほぼ純粋の二酸化炭素であることを特徴とする製紙方法。 - 請求項1に記載の製紙方法において、
− 前記反応性鉱物材料は、水酸化カルシウムと、流酸カルシウム、酸化カルシウムと、本目的に適し前記沈殿剤により沈殿可能な他の反応性材料、および/またはこれらの混合物を含み、
− 前記反応性鉱物材料を製品の所望の品質に合わせて選択することを特徴とする製紙方法。 - 請求項23に記載の製紙方法において、前記所望の品質は、所望の光学特性であることを特徴とする製紙方法。
- 請求項1に記載の製紙方法において、前記繊維材料は、
− ケミカル、メカニカル、ケミメカニカル、サーモメカニカル、セミケミカル、または他の同様の工程から得られる一次繊維と、
− 新聞用紙、クラフト紙、薄葉紙、特殊用紙、もしくは板紙から得られるインキ抜き、もしくは未インキ抜き再生繊維、抄紙機損紙からの繊維、または他の同様な繊維と、
− 漂白もしくは非漂白繊維、粉砕もしくは非粉砕繊維、乾燥もしくは非乾燥繊維と、
またはこれらの混合物とを含むことを特徴とする製紙方法。 - 請求項1に記載の製紙方法において、前記繊維材料が、繊維系微細繊維などの微細物質に加えて、不純物および/または鉱物材料を含有することを特徴とする製紙方法。
- 請求項1に記載の製紙方法において、前記繊維材料を、0.1〜40%の濃度で前記沈殿反応装置へ投入することを特徴とする製紙方法。
- 請求項27に記載の製紙方法において、前記濃度は1〜15%であることを特徴とする製紙方法。
- 請求項27に記載の製紙方法において、前記濃度は3〜7%であることを特徴とする製紙方法。
- 請求項1に記載の製紙方法において、該方法によって前記紙パルプ用の原料として用いている繊維材料を前処理し、該繊維および繊維表面を活性化する方法において、該方法は、衝撃粉砕機の原理によって作動するフロースルーミキサにおける前記繊維材料の前処理を含み、該ミキサにおいては、
− ブレードを設けた複数の同心のケージがあり、該ケージのうち少なくとも1つおきのケージが回転子として働き、該ケージに隣接する前記ケージが固定子もしくは回転子として働き、該隣接するケージの速度差が10〜500m/sであり、
− 前記繊維材料を前記ケージの中心部へ供給する供給装置があり、
− 前記繊維懸濁液が前記ケージを通って半径方向に外に向けて流れて、該ケージからさまざまな方向に出ることを可能にする開放外側ケージ、または前記ケージから半径方向に外へ向けて流れる前記繊維懸濁液を放出するために1つ以上の出口を設けている外側ケージがあり、
その後、前記繊維懸濁液を前記鉱物材料沈殿用の前記沈殿剤に接触させることによって該鉱物材料を前記繊維の表面上へ沈殿させ、その後、前記繊維懸濁液を含有する紙パルプを、前記抄紙機の地合い部へ投入し、該パルプに水透過性地合い基部を介して排出させることによって紙を生成することを特徴とする製紙方法。 - 請求項30に記載の製紙方法において、前記繊維および繊維表面に対して、機械的もしくは化学的に結合するそれらの能力を高め、機械的もしくは化学的に鉱物材料へ結合するそれらの能力を高め、それらの表面に活性OH基を生成し、および/またはそれらの内部(内腔)が開いて前記鉱物材料が前記繊維の中へ沈殿できるようにし、前記繊維および繊維表面を活性化することを特徴とする製紙方法。
- 請求項30に記載の製紙方法において、前記ミキサには、ブレードを設けた3〜8個の同心のケージがあることを特徴とする製紙方法。
- 請求項30に記載の製紙方法において、前記ミキサには、ブレードを設けた4〜6個の同心のケージがあることを特徴とする製紙方法。
- 請求項30に記載の製紙方法において、前記隣接するケージの速度差が50〜200m/sであることを特徴とする製紙方法。
- 請求項30に記載の製紙方法において、前記繊維を膨張させながら前記活性化を行なうことを特徴とする製紙方法。
- 請求項35に記載の製紙方法において、Ca(OH)2 を添加することによって前記繊維を膨張させることを特徴とする製紙方法。
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