JPH0159398B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は紙および板紙の製造方法に係り、更に
詳しくは新聞印刷用紙、又は中芯（fluting
modium）の製造方法に関する。 〔従来技術〕 多くのグレードの紙には、カオリン、炭酸カル
シウム及び二酸化チタンのような無機のフイラー
が実質的なレベルで含まれる。たとえば上質紙と
呼ばれることの多い良質紙は高グレードの漂白化
学パルプから製造することができ、そして無機フ
イラーを乾燥紙の５〜35重量％含んでいることが
ある。このような紙を製造するには、歩留助剤
（retention aid）及び水助剤（drainageaid）
を用いるのが普通である。これらの助剤を用いる
ことにより、シート中にフイラーが多量に保持さ
れるようになり、かつ白水中のフイラーの量が減
少し、そして水の実質的な損失が減少するの
で、これら助剤の使用は決して高くつくものでは
ない。特に前記助剤の費用は、原料コストが増大
しかつ排水規制の環境法律制定からの圧力が強く
なつてきているので、実際的な利益にみあうもの
である。 ポリアクリルアミド（PAM）、ポリエチレイミ
ン（PEI）、ポリアミド及びポリアミンのような
種々の歩留助剤及び水助剤が知られている。 米国特許第3052595号明細書には、ポリアクリ
ルアミドをフイラーと共に用いることが詳しく記
載されており、そして、ベントナイトを１〜20重
量％の量で無機フイラーとして用いる時、有利な
結果が得られることが記載されている。英国特許
第1265496号明細書には、無機フイラー及びセル
ロース系物質を歩留りよくする為にいかにしてポ
リアクリルアミドを用いるのかが記載されてお
り、また歩留りを良くする為には臨界的条件を観
察しなければならない旨記載されており、更に特
殊に改質されたアクリルアミドも記載されてい
る。 歩留助剤及び水助剤は一般に乾燥紙重量１ト
ンあたり100〜500ｇのレベルで乾燥ポリマーを用
いる。これら使用量におけるフイラー含有紙又は
上質紙の製造の際のコストは実利にかなつたもの
である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら板紙を製造する場合のように新聞
用紙及び中芯（fluting medium）のような実質
的にフイラーを含まない紙を非常に大規模に製造
する場合がある。フイラー未含有紙は実質的にフ
イラーを含まず、一般に乾燥紙重量の５重量％未
満のフイラーを含み、そして紙又は板紙が製造さ
れるパルプへわざわざフイラーを添加しない場合
が多い。一般に新聞用紙及び中芯用のパルプはカ
ナダ国又はスカンジナビアの国々から産出される
ものであり、これは低品位の繊維である。このよ
うなパルプに関しては、パルプ成分の廃品をでき
るだけ少なくすること、即ち紙中のパルプ成分の
歩留を改良することは以然として望ましい。しか
し前記パルプでは、カチオン性が高いことが要求
されるので、この為に公知の歩留助剤及び水助
剤を用いなければならず、またコストを低くおさ
えることは容易ではない。 繊維の歩留を顕著によくしかつ生産ワイヤ状の
排水性を改良する為に添加さるべきカチオン性ポ
リマーの量が前記カチオン要求量である。この
“カチオン要求量”は、0.1％を越える場合が多
く、その結果、紙乾燥重量１トンあたり1000ｇを
上まわる乾燥ポリマーを用いた場合にのみ顕著に
改良される。しかし、このように大量のポリマー
を用いる処理は不経済である。 カナダ国及びスカンジナビアの国々で、新聞用
紙及び中芯用に用いられる製紙繊維は低品位であ
つて主に機械的型から構成されており、そして前
記繊維にはGP、熱化学パルプ（TMP）、脱イン
キ（DIP）された二次繊維、半化学パルプ及び半
漂白化学クラフトパルプが含まれる。これらは通
常一体化されたパルプ−製紙工場において現場で
製造される。このようにパルプ化工程自体からの
有機及び無機不純物を実質的なレベルで含む残留
処理リカーからセルロース系繊維が完全に分離さ
れることはめつたになく、樹脂はもともと木材中
に存在している。 これら不純物は溶液及びコロイド懸濁液中に存
在し、そしてこれら不純物にはリグノスルホネー
ト、ロジン酸、ヘキセルロース及びフミン酸のよ
うな物質が含まれ、そしてそれらは典型的には製
紙工程において水に分散した時、セルロース系繊
維に大きな負荷をかけている。紙工場により、製
紙機の白水系及び白水をできるだけ利用するリサ
イクルが詰まる傾向が強くなるので、製紙工程に
おいて前記不純物のレベルは更に高くなる。 従つて慣用の助剤にはない性能の繊維歩留助剤
及び水助剤が必要となり、それ故新しい助剤を
開発する為に広く努力がなされてきたが、ほとん
ど成果は収められなかつた。 ドイツ国第2262906号明細書には、多価電解質
として働く低分子量カチオン性ポリマーとベント
ナイトとを添加することにより、セルロース系ス
ラリーの脱水性を改良することが述べられてい
る。しかしながら結果は満足すべきものではな
く、かつこの明細書では、コスト、繊維の歩留に
おける有効な改良、及び実質的にフイラーを含ま
ぬ低グレードのパルプの水等の問題に関する解
決がなされていない。 本発明者らの研究によれば、ポリマーが高分子
量の実質的に非イオン性のポリマーである場合、
わざわざあるフイラー（即ちベントナイト型クレ
ー）を添加しなくても、実質的にフイラーを含ま
ないセルロース懸濁液において脱水性及び繊維歩
留が目ざましく改良されるという驚くべきことが
見い出された。 カチオン要求量が少なくとも0.1％のパルプか
ら調整され、かつ懸濁液中に水溶性ポリマー及び
ベントナイト型クレーを含ませることによつて懸
濁液の水及び歩留性を改良した水性懸濁液から
フイラー含量が５重量％未満の新聞印刷用紙又は
中芯を製造するに当り、ポリマーが10モル％以下
のカチオン基及び10モル％以下のアニオン基を含
み、かつ100000より大きい分子量を有し、そして
前記ベントナイト型クレーをパルプに添加し、次
いで引き続いてクレーを含むパルプに前記ポリマ
ーを添加することを特徴とする製造方法が提供さ
れる。 〔発明の具体的説明〕 懸濁液は通常の方法によりパルプから製造する
ことができ、そして紙又は板紙も通常の方法によ
り水性懸濁液からら製造することができる。 この明細書では全体を通じて特にことわらない
限り、すべての百分率は、懸濁液又は最終紙の乾
燥重量に基づいて計算した添加物質の乾燥重量と
して示す。 懸濁液及び得られた紙又は板紙は実質的にフイ
ラーを含まず、そして添加ベントナイト型クレー
を含む合金量のフイラーは通常５重量未満であ
る。ベントナイト型クレー以外の無機フイラーを
懸濁液に含めない方が一般に望ましいが、もしそ
のような無機フイラーを含める場合でもその量は
一般に３％未満であり、望ましくは２％未満、よ
り好ましくは1.5％未満である。ベントナイト以
外のフイラーが存在する場合は、追加のフイラー
量はベントナイト量の２倍未満である場合が多
く、そしてベントナイトの量より少いことが好ま
しい。追加のフイラーを懸濁液に含める場合、そ
れは通常、米国特許明細書第3052595号に記載さ
れているような慣用の予備乾燥フイラーである。 パルプに含まれるベントナイトの量は一般に、
紙又はパルプの乾燥重量に基でき乾燥ベントナイ
ト型クレーで0.02ないし２重量％、好ましくは
0.1ないし１％である。 本発明で用いるベントナイト型クレーは“ワイ
オミング（Wyoming）ベントナイト”及び“フ
ラースアース”のような一般に市販されているベ
ントナイト（モンモリロナイトクレーとして知ら
れている）の一つであつてもよく、そしてたとえ
ばアルカリ処理により化学的に改質し又は改質せ
ずにカルシウムベントナイトを実質的にアルカリ
（たとえばナトリウム、カリウム又はアンモニウ
ム）ベントナイトに変更してもよい。水膨潤性の
ベントナイトが好ましい。 本発明で用いるポリマーは高分子量でなければ
ならない。即ち本発明で用いるポリマーは、分子
量が100000を越えなければならずかつ架橋効果が
なければならない。分子量は通常500000を越え、
一般に約100万か又はそれ以上である。 ポリマーは実質的に非イオン性でなければなら
ず、それ故完全に非イオン性であるか又はポリマ
ーに少量のアニオン単位か又はカチオン単位が含
まれていてもよい。アニオン単位とカチオン単位
の双方がポリマー中に存在するならば、ポリマー
中の一つのイオン型のモル量が10％以下、好まし
くは５％以下で他のイオン型のモル量を上まわる
という条件で、各型のモル量は10モル％を越えて
もよいが、一般に10モル％以下のアニオン単位及
び10モル％以下のカチオン単位がポリマーに含ま
れる。カチオン単位が存在する場合、その量は一
般に５モル％未満であるが、ポリマーにカチオン
単位が含まれない方が好ましい。 好ましいポリマーは10モル％までのアニオン単
位、一般にアクリル酸単位を含むポリアクリルア
ミドである。たとえば好ましいポリマーは１〜８
モル％のアクリル酸を含み、残りがアクリルアミ
ドで、好ましくはアクリルアミド97モル％、アク
リル酸（ナトリウムアクリレートである場合が多
い）３％である。 特にポリアクリルアミドに含めてもよいその他
のコモノマーには、たとえばジメチルサルフエー
ト又はアルキルハライドの第四級化されたジアル
キルアミノアルキルアクリレート及びメタクリレ
ート（たとえば第四級化ジメチルアミノエチルア
クリレート又はメタクリレート）、メタクリル酸、
ナトリウムメタクリレート、ジアリルジメチルア
ンモニウムクロリドがある。一部又は全部のアク
リルアミドのかわりに主なモノマーとしてメタク
リルアミドを用いてもよい。アクリルアミドとア
クリル酸（又はナトリウムアクリレート）との好
ましいコポリマーはホモポリマーの最初の合成の
間又はその後のいずれかの時にそのホモポリマー
を加水分解することによつて製造することができ
る。 本発明で用いるに適するその他の非イオン性ポ
リマーにはポリエチレンオキシドがある。 日常の実験により、ポリマーとベントナイト型
クレーとの好ましい組み合せを選ぶことは容易に
できる。ポリマーとベントナイトとの配合物を使
用することにより“歩留”及び“排水”性が著る
しく改善されるという驚くべきことが見い出され
た。これに対し、同一のパルプに対してベントナ
イト又はポリマーを単独で用いた場合には、パル
プ単独の場合に比較して悪い結果を与える。この
ようにベントナイトとポリマーとの間にはすぐれ
た相乗効果がある。 添加ポリマーの量は乾燥紙１トンあたり、一般
に乾燥ポリマー50ｇ以上であるが、一般に1000ｇ
未満である（即ち0.005〜0.1％）。一般に0.01〜
0.05％である。 純粋な水溶液として、固定グレードの製品とし
てか又はキヤリヤの油分散液としてポリマーを供
給してもよいが、すべての場合にポリマーは水に
溶解しそして希釈水性溶液として製紙工程中にパ
ルプ懸濁液へ添加すべきである。 理想的にはポリマー溶液をシート成形機の前の
高剪断機の終端部の後に添加する。典型的には中
央スクリーンの後でフローボツクスのすぐ前にポ
リマー溶液を添加して確実に混合するようにし、
かつ歩留及び濾効果を損うことのある行きすぎの
剪断を行なわないようにする。 ベントナイトは懸濁液へ、予備水和水性スラリ
ーとしてか又は固体として添加してもよく、水性
スラリーとして添加する場合は直接濃い原料へ添
加し、固体として添加する場合はヒドロパルパー
（hyohopulper）もしくは白水リサイクル系へ添
加する。ベントナイトは添加の間に十分に分散し
て、適当に水和できそしてベントナイトに特徴的
な膨潤性を示す。 硫酸アルミニウムのような慣用の添加物を省略
することは好ましく、そして本発明工程における
パルプへの主な（それだけである場合が多いが）
添加物は前記ポリマー及びベントナイトであるこ
とが好ましい。それ故懸濁液は、実質的にセルロ
ース系のパルプ、水、ポリマー、ベントナイト型
クレーのみ、場合によつては更にフイラーを前に
記載した量で用いるから生成することが好まし
い。 本発明はクラフト紙の製造及び中芯の製造に特
に価値があり、たとえば板紙の製造に、そして特
に新聞用紙の製造に有価である。 本発明は特に不純なパルプから紙又は板紙を製
造する際に効力を発揮する。殊に前記パルプは
0.1％以上で１％を越える場合の多いカチオン要
求量（前述）を示す。 本発明により製紙機の行程性能が驚く程顕著に
改良されかつこの改良により機械を詰まらせる危
険をますことなく大量の低グレードの繊維が使用
できるようになることも見い出された。 本発明により歩留及び排水性が改良されると共
に、本発明方法により、製紙機白水系の、溶媒で
抽出しうる面倒な樹脂状ピツチ含量もかなり減ら
すことができる。製紙工場の試運転の際に抽出可
能なピツチ含量の75％の減少が見られた。 本発明には前記方法、この方法により得られる
紙と板紙、ベントナイトとポリマーとを含むパル
プ及び、ベントナイトとポリマーとを含む組成物
が含まれる。 〔実施例〕 以下の例により本発明を更に具体的に説明する
が本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定す
るものでないことはいうまでもない。なお、以下
の例中、PAMはポリアクリルアミドを示し、そ
して用いたすべてのポリアクリルアミド及びポリ
エチレンオキシドの分子量は10⁶と110⁷との間で
ある。PAM3％SAはアクリルアミド97モル％と
ナトリウムアクリレート３モル％とから成るコポ
リマーを表わす。例中ベントナイトを添加する場
合、それはポリマーを添加する前に予備水和水性
スラリーとして添加する。どの例でも、硫酸アル
ミニウムは添加せず、そしてそのかわりに各例で
は、水性懸濁液は、本質的に水、セルロース系繊
維（及びパルプからの含合不純物）及び、適切な
場合にはポリマー及び／又はベントナイトのみか
ら成る。 例 １ スウエーデンの新聞用紙工場から採取した薄い
原料試料は、熱機械的パルプ30％、ケミカルサル
フエートパルプ25％、GP35％及び損紙10％から
構成されていた。それにはリグノサルフエートの
ような高レベルの不純物が含まれていた。 種々の慣用ポリマーの排水速度（即ち濾水性）
を本発明に従つたベントナイト−ポリマー系と比
較した。所要量の希釈ポリマー溶液を目盛付きシ
リンダー中の原料１へ添加し、0.05％（即ち
500ｇ／紙の乾燥重量に基づく乾燥ポリマー、ト
ン）の有効ポリマー用量レベルとした。シリンダ
ーを３回さかさにして混合し、そして内容物を典
型的な機械ワイヤ上へ注いだ。白水250mlを排水
するに要する時間を記録した。時間が短かければ
短い程処理は有効である。結果を表１に掲げる。

【表】 例 ２ 前記例１に記載した試料と同じ薄い原料試料を
用いて、種々の慣用ポリマーの歩留効率を本発明
によるベントナイト／ポリマー系と比較した。所
要量の希釈ポリマー溶液を１容の目盛付きシリ
ンダー中の薄い原料１へ添加し、紙の乾燥重量
に基づく乾燥ポリマー0.05％の有効ポリマー用量
レベルとした。シリンダーを３回さかさにして混
合し、次いで内容物を典型的な機械ワイヤ上へ注
いだ。ワイヤを通つて排水される白水を集めそし
て固形分含量を測定した。固形分含量が低ければ
低い程、歩留補助処理は有効であつた。結果を表
２に掲げる。

【表】 例 ３ 例１及び例２で用いた試料と同じ薄い原料試料
に関しPAM3％の用量レベルを一定に保持しなが
らベントナイト添加レベルをいろいろにかえて試
験した。例１に記載の方法と同じ方法により排水
速度測定を行なつた。排水時間が短かければ短い
程処理は有効である。結果を表３に掲げる。

【表】 例 ４ 例３で用いた試料と同じ原料試料に関し、ベン
トナイト添加レベルを一定に保持しながら、ポリ
マー（PAM3％SA）の添加レベルを変化させて
試験した。例３に記載の方法と同じ方法により排
水速度測定を行なつた。排水時間が短かければ短
かい程処理は有効である。結果を表４に掲げる。

【表】 例 ５ 種々の型のベントナイトの測定を高分子量
PAM3％SAを共に用いて行なつた。ベントナイ
ト量は乾燥紙に基づき0.5％の一定レベルであり、
一方PAM3％SA量は乾燥紙に基づき0.04％の一
定レベルであつた。例３及び４で用いた試料と同
じ原料試料を用い、そしてベントナイト／ポリマ
ー系の性能を再び排水速度測定によりしらべた。
排水時間が短かければ短い程、一層処理は有効で
ある。結果を表５に掲げる。

【表】

【表】 例 ６ 種々のポリマーと共にベントナイトを添加した
時新聞用紙ミルの中央スクリーンのすぐ後の部位
から原料試料を採取した。前記ポリマーは、アク
リルアミドホモポリマー、ナトリウムアクリレー
トとのコポリマー（アニオン性PAM）及びジメ
チルサルフエートで第四級化されたジメチルアミ
ノエチルアクリレートとのコポリマー（カチオン
性PAM）である。改質されたシヨツパー−レイ
グラー叩解度試験機を用いて排水試験を行なつ
た。ほとんど出口妨害物のない場合、一定体積の
水が原料１から排出されるに要する時間を記録
した。得られた結果を第６表に示す。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カチオン要求量が少なくとも0.1％のパルプ
   から調整され、かつ懸濁液中に水溶性ポリマー及
   びベントナイト型クレーを含ませることによつて
   懸濁液の濾水性及び歩留性を改良した水性懸濁液
   からフイラー含量が５重量％未満の新聞印刷用紙
   又は中芯を製造するに当り、ポリマーが10モル％
   以下のカチオン基及び10モル％以下のアニオン基
   を含み、かつ100000より大きい分子量を有し、そ
   して前記ベントナイト型クレーをパルプに添加
   し、次いで引き続いて前記ベントナイト型クレー
   を含むパルプに前記ポリマーを添加することを特
   徴とする紙および板紙の製造方法。 ２ 前記ポリマーが10モル％以下のアニオン基を
   含む実質的に非イオン性のポリアクリルアミドで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ３ 前記ポリマーがアクリル酸基１〜８モル％を
   含むアクリルアミドの共重合体であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 前記ポリマーがアクリルアミド約97モル％と
   アクリル酸約３モル％との共重合体であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ ベントナイト型クレーの量が懸濁液乾燥重量
   当り、0.02〜２乾燥重量％であり、ポリマーの量
   が懸濁液乾燥重量当り0.005〜0.1乾燥重量％であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ４項までのいずれか１項に記載の方法。 ６ 懸濁液に添加するベントナイト型クレー以外
   の無機フイラーの量が０又は３重量％未満である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５
   項までのいずれか１項に記載の方法。 ７ 水性懸濁液を実質的に、パルプ、水、ポリマ
   ー、ベントナイト型クレーのみから製造し、そし
   て場合によつては、前記材料に加えて、懸濁液の
   乾燥重量に基づき、ベントナイト型クレーを含む
   フイラーを５重量％未満の量用いることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
   か１項に記載の方法。