JPH01239193A - 紙のサイズ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は紙のサイズ処理方法に関し、更に詳しくはロジ
ン系サイズ剤の新規な発現方法に関するものである。

〔従来の技術〕

紙にサイズ性を付与する方法として一般に用いられてい
る方法は、主としてパルプから成るスラリーにサイズ剤
を添加した後、抄紙する方法、いわゆる内添サイズと呼
ばれる方法が用いられている。また紙の乾燥工程の中間
でロールによシサイズ剤を塗工する方法も行われている
が、塗工した紙の乾燥に熱エネルギーを必要とすること
、塗工可能なサイズ剤量に制約があシ、この方法のみで
紙にサイズを付与することはほとんどなく、普通はます
内添サイズを行い、内添サイズでは達成出来ない強度の
サイズを望む時はこの方法が併用されることが多い。

内添サイズに使用される薬品は大別するとアニオン系サ
イズ剤と中性サイズ剤に大別される。

アニオン系サイズ剤としては脂肪酸をアルカリでケン化
して水に溶解させた脂肪酸系のものと、ロジン、マレイ
ン化ロジン、及ヒマレイン化石油樹脂をアルカリでケン
化し、それを水に溶解させたもの、及びケン化を行わな
いで乳化して水中に分散させたものが挙げられる。

これらは定着剤として硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウ
ム、アルミン酸ンーダ等の無磯アルミニウム塩を必要と
し、普通にはコストの点で硫酸バンドが併用される。

次に中性サイズ剤とは抄紙を酸性ないし、中性領域で行
うのに使用されるサイズ剤で、無機アルミニウム塩のよ
うな定着剤を必要とせずに、パルプに定着して紙にサイ
ズを付与することの出来る薬品を指す。この範ちゅうに
属するサイズ剤としては、カチオン系サイズ剤と反応性
中性サイズ剤に大別される。前者はα−オレフィンやス
チレンとアクリル酸との共重合物、又はマレイン化石油
樹脂のいずれかに第一級アミン基を有するジアミン或は
ジアミンと尿素を反応させた後、更に官能性ハロヒドリ
ンを反応させたものであシ、後者にはアルキルケテンダ
イマー及びアルケニル無水コハク酸が挙げられる。

現在広く使用されているものはアルキルケテンダイマー
、或はアルケニル無水コハク酸である。

内添サイズ剤としてロジン系サイズ剤を選択した場合に
は、このサイズ剤が他のサイズ剤よυ比較的安価であシ
、貯蔵中の安定性が高く、サイズ効果の発現に反応性サ
イズ剤のような時間を必要としないこと、また原液を稀
釈するだけで紙料に添加できるなど、使い易く、その利
点は多い。しかし欠点として無機アルミニウム塩、普通
は硫酸バンドを定着剤として必要とし、硫酸バンドの加
水分解によって生じる硫酸のために抄紙するスラリーの
ｐＨが低下して酸性域になってしまうという欠点を有し
ている。もしｐＨ低下を避けるためにＮａＯＨなどの強
アルカリで中和した場合にはサイズは全く失われてしま
うのであって、ロジン系サイズ剤を使用する場合にはｐ
Ｈが酸性域で抄紙を行わなければならなかった。

このために製造される紙はいわゆる酸性紙で、保存中の
変色、強度低下、印刷適性低下という大きな欠点があυ
、また抄紙法の腐食が早いという問題もある。更に紙製
造のコストを低減するためには、安価な填料の使用が望
ましいが、安価な填料として知られる炭酸カルシウムは
、酸性条件下で溶解する性質があるため、ロジン系サイ
ズ剤によって紙にサイズを施す場合には使用できない。

このようなロジン系サイズ剤の欠点を避けるため、多く
の試みが行なわれてきており、古典的には硫酸バンドに
アルミン酸ンーダを併用してｐＨを上げる方法が知られ
ているが、コスト高になるため、はとんど用いられない
。また特公昭３５−１６７０４号公報には硫酸バンド添
加後に弱アルカリ性物質であるアンモニア、又は揮発性
アミンを添加してｐＨを中性又は中性に近くなるよう調
節して、抄紙する方法が記載されている。この方法では
中性領域でロジン系サイズ剤を使用することが可能であ
るが、アンモニア又は揮発性アミンが弱アルカリである
ため、中和に要する添加量が多くなり、コスト高になる
こと及び揮発したアンモニア又は揮発性アミンが作業環
境中に放出されて人体に悪影響を及ぼすのを防ぐ設備が
必要となる。また特開昭５５，５５００６号公報ではロ
ジン系サイズ剤と硫酸バンドを加えて酸性となったパル
プスラリーを苛性アルカリで中和した後、中性サイズ剤
を加えると、効力を失ったと考えられるロジン系サイズ
剤の効果が復元し、しかもその効果は中性サイズ剤自体
の効果より浸れていることを見出しているが、強サイズ
を望む時以外は操作が複雑となり、ロジン系サイズ剤を
中性領域で使用するという目的には不適当である。

近年、紙の保存性を要求する社会的必要性の高まシによ
り、抄紙時のｐＨが＆０以上である、いわゆる中性抄紙
が増加する傾向にある。この場合のサイズ付与方法とし
ては、反応性サイズ剤、すなわち、アルキルケテンダイ
マー或はアルケニル無水コハク酸をカチオン性乳化剤、
普通には、カチオン化澱粉で乳化したものを紙料に添加
して抄紙する方法が一般に行われている。

中性抄紙のメリットとして、安価な炭酸カルシウムが填
料として使用可能となるが、その反面、乳化したサイズ
剤ハネ安定で、貯蔵出来ず、乳化後直ちに使用しなけれ
ばならないという欠点があり、また一般に紙への定着率
が低いために抄紙系内への蓄積が起こり、ひいては汚れ
の発生原因となυ易く、抄紙時にトラブルを起こし易い
という問題点がある。また高価であるためにコスト高に
なること、サイズ効果の発現に時間遅れがあり、サイズ
度のコントロールが困難であるという問題点もある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記諸問題を解決するもので、安価で使
用上の利点の多いロジン系サイズ剤を使用し、ｐＨ６，
，０以上の中性抄紙領域に於ても紙にサイズ性を付与す
ることができる方法を提供することである。

〔発明の構成］ 本発明はパルプスラリーにロジン系サイズ剤及びゾル状
水酸化アルミニウム（通称アルミナゾル）を添加し、次
いで抄紙することを特徴とする紙のサイズ処理方法であ
る。

ロジン系サイズ剤がその機能を発揮するためには、ロジ
ジをパルプへ定着させる物質が必要である。パルプは水
中で負の電荷を帯びてお）、ロジン系サイズ剤も同様で
あるので、そのｉまではパルプにサイズが定着せず、定
着のためには両者の仲立ちとなるカチオン性の物質が必
要となる。硫酸バンドはこの目的のために好ましい物質
であるが、加水分解による咳の生成のために、パルプス
ラリーが酸性を呈することは前述の通シで必る。

本発明者らは硫酸バンドの様にｐＨを低下させず、かつ
ロジン系サイズ剤の機能を発現させるカチオン性薬品に
つき、研究を重ねた結果、ゾル状水酸化アルミニウムが
有効であることを見出し、本発明に到達した。すなわち
、パルプ、例えばＬＢＫＰ（晒広葉樹クラフトバルブ）
を未叩解のまま、或はリファイナー等で叩解後、必要で
あれば、填料、例えば炭酸カルシウムを添加し、ロジン
系サイズ剤及びゾル状水酸化アルミニウムを添加して抄
紙することにより、パルプスラリーのｐＨが６−０以上
でもサイズの付与された紙が製造できることを見出し本
発明を完成した。

本発明において使用されるパルプは特に制限はなく、ク
ラフトパルプ、サルファイドパルプ等の化学パルプ、グ
ラウンドパルプ、リファイナーグラウンドウッドパルプ
、サーモメカニカルパルプ等の機械パルプ、ケミグラウ
ンドウッドパルプ、セミケミカルパルプ等の生化学パル
プ、古紙パルプ等が使用出来る。

本発明において使用される填料についても特に制限はな
く、メルク、カオリン、二酸化チタン、ホワイトカーボ
ン、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等の無機フ
ィラー、尿素樹脂、メラミン樹脂等の有機フィラー等も
使用出来るが、本発明の特徴を最も生かせるのは、硫酸
、塩酸、硝酸等の無機酸、或は蟻酸、酢酸、クエン酸等
の有機酸に溶解する性質のあるアルカリ性填料、すなわ
ち重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、水酸化ア
ルミニウム、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等
の填料である。

紙力増強剤としては澱粉、変性澱粉、天然ガム質、ポリ
アクリルアミドメラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂
等が使用出来、染料としては塩基性染料、直接染料、酸
性染料、蛍光増白剤等が例示される。

歩留向上剤としてはポリアクリルアミド、変性ポリアク
リルアミド、ポリエチレンイミン、変性ポリエチレンイ
ミン、アクリル酸ナトリウム、カチオン化澱粉等の１成
分系歩留向上剤、ベントナイトとアニオン性アクリルア
ミド、又はコロイダルシリカとカチオン化澱粉を併用す
る２成分系歩留向上剤が使用できる。

また、特に抄紙ｐＨが酸性域でも構わない場合は、硫酸
バンド、ポリ塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等の
無機アルミニウム塩とゾル状水酸化アルミニウムを併用
しても差し支えない。

ロジン系サイズ剤としては、ロジン、マレイン化ロジン
、マレイン化石油樹脂をアルカリでケン化し、水に溶解
させて製造されたサイズ剤、又はケン化を行わないで水
中に乳化、分散させて製造されたサイズ剤が使用出来る
。

ロジン系サイズ剤の添加率は抄紙前のスラリー中のパル
プ及び填料の合計（固形分）に対して１１　ｇ　ｆｆ１
　％〜５１Ｘ＃％、好ましくはα５〜３重量％、ゾル状
水酸化アルミニウムの添加率は［１５重量％〜５重孟係
、好ましくは１〜４徂量係添加することが必要である。

ロジン系サイズ剤に対するゾル抜水１液化アルミニウム
の添加の比率はＱ、１〜５０、好ましくはα５〜１０で
ある。一般に填料はパルプの乾燥重量当り５〜２０重ｉ
％添加されるのが普通であるが、用途によって所望のｉ
ｔ添加して差支えない。紙力増強剤、染料、歩留向上剤
についても目的に応じた量を使用すれば良い。

本発明に使用されるゾル状水酸化アルミニウムは、一般
的には塩化アルミニウム水溶液に稀アンモニア水を加え
て作ったアルミナゲルに稀塩酸または酢酸を加えてゾル
化することによって得られる。ゾル状水酸化アルミニウ
ムは、製造方法によって無定形のもの、ベーマイト構造
のもの、ボーキサイト構造のものが知られているが、本
発明で使用する場合にはいずれでも良い。ゾル状水酸化
アルミニウムの用途としては繊維の表面処理剤、触媒担
体、無機繊維の結合剤、セラミックの粘結剤、塗料等で
あり、製紙業界においては板紙の接溜剤として使用され
ていたに過ぎず、サイズへの応用はこれまで無かったも
のである。

ゾル状水酸化アルミニウムは非常に小さな粒子径と大き
な比表面積を有し、表面は正の電荷を有していることが
知られている。パルプ表面は負の電荷を有しているため
、紙料に添加されたゾル状水酸化アルミニウムは静電気
的引力によってパルプ表面に吸着され、パルプ表面の電
荷を負から正へ転換する作用を示す。アニオン性である
ロジン系サイズ剤は、正の電荷に転換されたパルプ表面
に定着し、サイズが発現するものと推定される。

次に本発明を実施例により説明する。

実施列１ ブナ材のＬＢＫＰを実験室用ヒーターにより、フリーネ
ス４５０　ｍＡｃ、ｓ、ｆ、に叩解した。製紙用重質炭
酸カルシウムをバルブとの重量比が８０＝２０になるよ
うに添加し、水で希釈して固形分儂度が１％になるよう
調整した。このスラリーにマレイン化石油樹脂系サイズ
剤（部用化学工業（株）、商品名ｓｐｓ・４００Ｂ）を
スラリー中の固形分に対して１重量係添加し、次にゾル
状水酸化アルミニウム（８産化学（株）、商品名アルミ
ナゾル−２００）を添加率を変えて添加した。更に紙力
増強剤としてカチオン化澱粉（玉子ナショナルＣ株）、
商品名ケート１５）をｃＬ７重量係、歩留向上剤（協立
有機（株）、商品名ハイモロツクｂＲ−１１Ｈ）を１０
４重量重量別した。

このスラリーヲ固形分濃度がα３％になるよう水で希釈
し、ＴＡＰＰ工　標準シートマシンによって絶乾坪ｉｉ
　６０　？　／　ｍ２のシートを作成した。またこのス
ラリーのｐＨｋ測定したところ７．８であった。シート
の乾燥はドラムドライヤーで、温度１２０℃、乾燥時間
２分の条件で行った。

サイズ度の測定はＪ工Ｓ　Ｐ　５ｔ２２−７６（ステキ
ヒトサイズ度測定法）による方法で行い、表１に示す結
果を得た。

ゾル状水酸化アルミニウムを添加しない場合には、サイ
ズ性が発現されないが、１％以上添加することによυ、
サイズ性が付与された。

表　　１ 実施例２ 実施例１に於て、サイズ剤をマレイン化ロジン系サイズ
剤（部用化学（株）、商品名５ＰＥ−５０）に変え、そ
の他の条件は同一で実験を行った結果、表２の結果を得
た。

表　　２ 〔発明の効果〕 本発明によシ、ｐＨが４０以上の領域でもロジン系サイ
ズ剤を使用して紙にサイズ性を付与することが可能であ
シ、従来のように硫酸バンドを定着剤とした場合とは異
って、炭酸カルシウムのような酸性域で溶解する性質の
あるアルカリ性填料も容易に使用することが可能となっ
た。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、填料、紙力増強剤、染料、歩留向上剤などの副原料
   を含むパルプスラリーにロジン系サイズ剤及びゾル状水
   酸化アルミニウムを添加し、次いで抄紙することを特徴
   とする紙のサイズ処理方法。