JPH026684A - パルプ脱水方法 - 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】 紙又は板紙は水性セルロース懸濁液（通常薄いストック
として知られる）を形成し、懸濁液を脱水してシートを
形成し、シートを乾燥することにより製造される。脱水
及び乾燥段階は、シートが最終的な紙又は板紙に所望の
特性を有するように、従って、一般に十分な滑らかさ及
び他の性能特性をシートに与えるべくカレンダリング又
は他の表面処理をシートに加えるように実施される。

製法を最適にするために、懸濁液に種々の化学薬品添加
剤を加える方法が多年来の常法であり、この目的ではカ
チオン性ポリマーが広く使用されている。最初はカチオ
ン性ポリマーは常に天然又は改質した天然ポリマー、例
えばカチオン性澱粉であったが、合成カチオン性ポリマ
ーも広く使用されるようになった。ポリマーの目的は歩
留り向上剤及び／又は脱水助剤として作用することであ
り、ポリマーは所望の特性を考慮して選択される。

歩留り向上剤は、シート中に微細な繊維及び微細な充填
剤粒子を保留するように機能する。脱水助剤は脱水速度
を増加するように又は脱水後の乾燥速度を増加するよう
に機能する。これらの特性は相互に相客れないものであ
り、従って近年では脱水を最適化するべく多大な尽力が
払われている。

最終的な紙の品質を改良し、（例えば環境汚染の理由で
）繊維又は充填剤粒子の損失を避け、脱水を最適にする
なめに、主要な製紙方法の実質的にすべてのものが１種
以上の歩留り向上剤及び／又は脱水助剤を使用している
。

これらの特性を改良する方法の研究の結果、同一方法で
種々の材料を使用する方法がとられるようになり、例え
は種々の材料を逐次的に添加する方式かとられるように
なった。このような方法の一例は米国特許第４３８８１
５０号に記載されており、商品名Ｃｏｍｐｏｓ　ｉ　Ｉ
　（商標）として商品化されており、カチオン性澱粉を
添加後、コロイド質ケイ酸を添加する段階を含む。

特に有益な方法は商品名Ｈｙｄｒｏｃｏ　ｌ　（商標）
として商品化されており、ヨーロッパ特許第２３５８９
３号に記載されている。該方法は、合成カチオン性ポリ
マーを添加後、懸濁液を剪断し、次にベントナイト造に
特に有益である。

これらの全方法で出発物質として使用され、その後、各
種の歩留り向上剤及び／又は脱水助剤を添加される水性
セルロース懸濁液は、いずれの場合も一般に木材である
繊維状セルロース材料をパルプ化することにより形成さ
れる。パルプ化工程は、粉砕段階と、得られた繊維を水
に懸濁する段階とを含んており、一般にパルプを数回洗
浄及び濾過することか必要である。沢過は通常スクリー
ンを通して脱水することにより実施される。

新式のプラン１〜にはパルプ製造設備及び製紙設備の両
方の機能を有する総合設備から構成されるものがあり、
即ち木材又は他の原料をパルプに転換し、種々の洗浄及
び濾過段階を加え、最終的に薄いス１〜ツクに希釈し、
脱水して紙又は板紙を形成する。この型の総合設備では
、パルプを同一の設備で水に再懸濁すべきであるので、
どの段階でもパルプを乾燥する必要はない。従って、主
たる目的は、各洗浄及び濾過段階中に脱水が迅速に行わ
れるようにすることである。実際に、設備の製紙側ては
大量且つ緻密にカチオン性ポリマーを添加するが、脱水
助剤を添加しなくても十分に脱水されるのて、通常総合
設備のパルプ製造側にはカチオン性ポリマー添加しない
。

（また広く世界的に使用されている）より伝統的な製紙
方法は、パルプ製造及び製紙設備を分離している。即ち
、木材又は他の繊維状セルロース材料をパルプ製造設備
で乾燥生成物（一般に［乾燥マーケットパルプ」として
知られる）に転換する。この乾燥パルプを次に製紙設備
で原料として使用して水性セルロース懸濁液を形成し、
懸濁液を脱水して紙又は板紙を製造する。例えば乾燥パ
ルプをまず最初に水に分散して濃いストックを形成した
後、このス１〜ツクを希釈して薄いストックを形成する
。

パルプ製造設備におけるパルプ化段階は、総合設備にお
（つるパルプ化段階とほぼ同様であり得るが、洗浄段階
の終わりにパルプを脱水した後、熱で乾燥する必要があ
る。この脱水は通常「ラップパルプマシン」として知ら
れる機械で行われる。

当然のことなから、この段階及びそれ以前の段階の脱水
は脱水助剤を加えることにより促進されパルプ製造設備
内にこのような系を添加することは有益でないことが判
明した。１つの理由として、脱水助剤は歩留りを低下さ
せる傾向があり、いずれにせよ脱水は比較的迅速に行わ
れるので、歩留りを低下させるという欠点は脱水を促進
するとい又 う利点てもつトも償いきれない。逆に、歩留りは通常の
脱水条件で十分なので歩留り向上剤は一般に不要である
。脱水助剤の別の欠点は、必要な熱乾燥の量を増加する
傾向があることである。即ち、脱水助剤は自由な脱水を
促進するが、多量の水がトラップされた湿潤シー１〜を
形成するのて、別の熱乾燥段階が必要になる。

従って、製紙段階ではカチオン性合成ポリマーが（単独
又は他の材料と共に）広く使用されているか、パルプ段
階に化学的製紙技術を適用しても費用の面て有効でなく
、パルプ製造方法を改良するどころか悪化しかねないの
で、パルプ製造段階ではカチオン性ポリマーは実質的に
使用されていないというのが現在の技術状態である。

しかしなから、パルプ製造速度を増加し、特に乾燥マー
ケットパルプの製造速度を増加し、及び／又は乾燥段階
の前に必要な熱エネルギーの量を減少することは当然望
ましい。

添加剤を配合しないパルプ製造方法及び添加剤を配合す
る製紙方法は従来から共存しており、また、パルプ製造
工程に添加剤を配合することについて禁忌があるが、本
発明者らは添加剤の特定の組み合わせが乾燥マーケット
パルプの製造に顕著且つ有益な改良を与えることを発見
するに至った。

本発明のパルプ製造方法は、繊維状セルロース材料をパ
ルプ化してセルロース材料の水性懸濁液を形成し、懸濁
液に１つ又はそれ以上の剪断段階を施し、剪断した懸濁
液をスクリーンを通して脱水してパルプシー１へを形成
し、パルプシートを乾燥して乾燥マーケラ１へパルプを
形成するものであり、剪断段階の前又は複数の剪断段階
のうちの１つの剪断段階の前に懸濁液に水溶性ポリマー
を加え、該剪断段階後に懸濁液に無機材料を加える。

ポリマーはスクリーンを介する懸濁液の脱水を促進し、
カチオン性澱粉及び実質的に線状の合成カチオン性ポリ
マーから選択される。無機材料はコロイ１〜質ケイ酸及
びベンＩ・ナイ［・から選択される。

ポリマーは米国特許第４３８８１５０号に記載されてい
るようなカチオン性澱粉であり得る。

しかしなから、好ましくはポリマーは実質的に線状の合
成カチオン性ポリマーである。ポリマーは５００，００
０辺上、好ましくは約ｉ、ｏｏｏ、ｏｏｏ以上、しはし
ば約５，０００，０００以上、例えは１０，０００，０
００〜３０．０００，０００又はそれ以上の分子量を有
する。

ポリマーはカチオン性モノマーから構成されるか又はカ
チオン性モノマーを含む１種以上のエチレン性不飽和モ
ノマー、一般にアクリルモノマーのポリマーであり得る
。

適当なカチオン性モノマーは、酸の塩又は好ましくは第
４アンモニウム塩としてのジアルキルアミノアルキル（
メタ）アクリレ−１〜又はジアルキルアミノアルキル（
メタ）アクリルアミ１へである。アルキル基は夫々１〜
４個の炭素原子を含み得、アミノアルキル基は１〜８個
の炭素原子を含み得る。ジアルキルアミノエチル（メタ
）アクリレート、ジアルキルアミノメチル（メタ）アク
リルアミド及びジアルキルアミノ−１，３−プロピル（
メタ）アクリルアミドが特に好適である。これらのカチ
オン性モノマーを好ましくは非イオン性モノマー、好ま
しくはアクリルアミドと共重合する。他の適当なカチオ
ン性ポリマーは、ポリエチレンイミン、ポリアミンエピ
クロロヒトリンポリマー、他のポリアミン、ポリシアン
ジアミドホルムアルデヒドポリマ、及びジアリルジメヂ
ルアンモニウムクロリドのようなモノマーのホモポリマ
ー又はコポリマー（一般にアクリルアミドとのコポリマ
ー）である。

好適なポリマーは４ｄ　ｌ　／＋？以上の固有粘度を有
する。本明細書における固有粘度は、リン酸ナトリウム
を使用して約ｐ１１７に緩衝した１モルＮａＣｌ内て２
５℃の溶液の溶液粘度を懸濁レベル粘度計により決定す
ることにより常法て測定した。

ポリマーはカチオン性澱粉の球状構造に対して線状であ
るへきである。ポリマーは完全に線状でもよいし、ヨー
ロッパ特許第２０２７８０号に記載されているように多
少架橋結合を有していてもよい。

例えはポリマーは商品名Ｐｏ１ｙ＋ｎｉｎ　ＳＫて市販
されているポリエチレンイミンのような枝分かれした生
成物であり得る。

一般に、ポリマーの分子量及び化学的型は、ポリマーが
スクリーンを介する懸濁液の脱水を促進するように選択
されるＩ＼きである。換言するなら、一般にポリマーは
製紙工程で歩留り向上剤又は脱水助剤として使用するの
に適しなポリマーである。

カチオン性ポリマーは好ましくは比較的高い電荷密度を
有しており、例えばポリマーｋｇ当たりのカチオン性窒
素当■で表すと、０．２以上、好ましくは少なくとも０
．３５、最適には０．４〜２．５又はそれ以上である。

無機材料は、ＷＯ３６１５８２６に記載されているよう
な改質ケイ酸であり得るコロイ１へ質ケイ酸、又はヘン
トナイトのような他の粒状無機材料であり得る。好まし
くは、無機材料は非常に小さい粒子寸法を有しており、
即ち顔料寸法であるべきてあり、好ましくは水に膨潤性
である。

ポリマーがカチオン性澱粉であるとき、コロイド質ケイ
酸を使用することがしばしば好ましい。

ポリマーが合成ポリマーであるとき、好適な無機材料は
ベントナイ１〜、例えはセピアライ１−、アタパルジャ
イト、最適にはモンモリロナイトとして知られるような
アニオン性膨潤クレーのようなベントナイト型のクレー
である。適当なモンモリロナイ１〜としてはワイオミン
グヘン１−ナイト及びフラー土（Ｆｕｌｌｅｒｓ　Ｅａ
ｒｔｈ）か挙けられる。クレーは場合によって、例えは
カルシウムベンＩ〜ナイトをアルカリ金属ヘントナイＩ
・に転換するようなアルカリ処理により化学的に改質さ
れ得る。

一般に、ポリマー及びヘントナイＩ・は好ましくはヨー
ロッパ特許第２３５８９３号に記載されているものであ
る。

剪断後にベントナイト又は他のケイ酸塩又は他の無機材
料を加え、剪断前にポリマーを加えることが重要である
。パルプ製造方法は１つ以上の剪断段階を含んており、
例えばセントリスクリーン、渦流式クリーナー、ファン
ポンプ及び混合ポンプを使用する洗洋、混合及びポンピ
ング段階を含む。

ポリマーはこれらのうちの１つの段階の前に加えなけれ
ばならず、ベントナイト又は他の無機材料はそれよりも
後の段階て加えなければならない。

一般にベントナイト伝は最後の剪断段階の後に加え、ポ
リマーはそれよりも幾分前の段階、例えは最後の剪断段
階の直前に加える。即ち、ポリマーは水性パルプが最後
から２番目の剪断段階を離れるか１ノ 又は最終剪断段階（例えばセントリスクリーン又はファ
ンポンプ）に到達するときに加えればよく、ベントナイ
ト又は他の無機材料は実質的に脱水スクリーンのヘッド
ボックスで加えればよい。即ちベントナイトはラップパ
ルプマシンのヘッドボックス又はヘッドボックスの直前
に加えればよく、その後、パルプ全体にヘントナイトを
混合するに十分に混合し、一般にこの段階ではさほど剪
断を加えない。

ラップパルプマシンに先立つこの処理は２つの有益な効
果がある。まず第１に、脱水速度を増加することができ
る。第２に、これは最も重要な点であるが、カチオン性
ポリマーを単独で使用する場合よりも脱水したシートを
容易に乾燥することができる。その結果、通常の製紙工
程に適当な特性を有する乾燥マーケットパルプを製造し
なからパルプシートをより迅速に乾燥機に通すことがで
き（又は同一速度でより厚いシー１へを通すことができ
）、従って、パルプ製造設備の生産量を増加し、及び／
又は必要な熱乾燥量を減少することがてきる。このパル
プブはカレンタリングしていない粗シートの形態てあり
、典型的には１００〜１０００ｙ／＋２の繊維重量を有
する。

ポリマーの添加量はパルプの性質に依有する。

この量は一般に少なくとも０．００５％、通常は少なく
とも０．０１又は０．０２％である。通常０．１％以上
である必要はないか、それ以上の量を使用してもよい（
典型的には０．２％、０．３％、あるいはそれ以上、例
えば０５％）。好３ａ量は０．０２〜０．１％（パルプ
乾燥重量１トン当たりポリマー２００〜１０１００Ｏの
範囲である。

無機材料の量はパルプの性質、ポリマーの量及び型、並
びに無機材料の型に従って選択される。

特に無機材料かヘントナイトであるとき、適量は一般に
０．０３％以上、通常は０１％り上であるが、一般に０
．５％以上にする必要はない。好適方法ではパルプ乾燥
重量１トン当たり１０００〜２５００Ａｙのベントナイ
トを使用する。

ポリマーを加える水性パルプは木材又は他の原料から従
来方法により製造されたものとする。脱インキした廃棄
物を使用して水性パルプの一部を形成してもよい。例え
ば木材を陸揚げ後、粉砕し、化学的又は熱的にパルプ化
し、例えば機械パルプ、ザーモメカニカルパルプ又は化
学パルプを形成する。パルプを洗浄及び脱水し、ラップ
パルプマシンの最終脱水段階に到達する前に、水又は他
の水性洗浄液て再度洗浄しておいてもよい。乾燥マーケ
ットパルプは一般に充填剤を全く又は実質的に含まない
が、必要に応じて充填剤を配合してもよい。

ラップパルプマシンのスクリーンを通して脱水後、得ら
れた湿潤シートを次に例えばトンネル乾燥機に通すか又
は乾燥シリンダー上に置くかあるいはその両方の操作を
行うことにより従来方法で乾燥する。

本発明によると、一定の含水量の乾燥マーケットパルプ
の製造速度を１０〜２０％、あるいは３０％以上まて容
易に増加することが可能である。

以下、実施例により本発明を説明する。

１１鰺Ｌ パルプ製造設備を従来通りに操作し、ポンプによりパル
プをラップパルプマシンのヘッドボックスにボンピング
する段階を最後に含む従来方法により化学熱機械パルプ
を製造し、次にパルプをこの機械のスクリーン、を通し
て脱水し、スクリーンを外し、熱乾燥して乾燥マーケッ
トパルプを形成した。ポリマー又はヘントナイ１〜添加
剤を配合せず且つヘッドボックスの稠度が１．４２％の
とき、パルプ製造設備は８１．１１１／分の速度て運転
し、３度目のプレス後に４３８％の乾燥度を有する重量
５６６ｇ／ｍ２の乾燥シートを７．３ｔ／時の速度て生
産した。蒸気需要量は６．６１／時であった。

本発明の方法に従い、アクリルアミド７０重量％及びジ
メチルアミノエチルアクリレートメチルクロリド第４級
化塩３０重量％からなり且つ１０ｄｌ／Ｈの固有粘度を
有するコポリマーを７００））／ｌの割合でポンプの直
前に加え、２Ａｙ／ｌのベントナイトをヘッドボックス
に加える。ヘッドボックス内の稠度は１．３６％であっ
た。機械は８３．７ＪＩ／分の速度で運転し、重量６７
７））／ｘ２及び３度目のプレス後の乾燥度が４６％の
乾燥マーケットパルプを９．１ｔ／時の速度で生産した
。蒸気需要量は９．５ｔ／時であった。このように、本
発明の方法は（パルプ１を当たりの）蒸気需要量を減少
し且つ乾燥度を増加しなから生産量を約２５％改良する
。

２分の１の量のポリマーを使用して工程を繰り返ずと、
生産量の増加は減るが、それでもポリマー及びベントナ
イトを配合しない方法に比較すると１０％以上増加した
。

実施例２ ポリマー及びベントナイ１〜の割合を変えることによっ
て生しる効果を立証するために、４５０の自由度の値を
有するティシュ−繊維のパルプに特定量のポリマーを加
え、混合物を約１分間高剪断応力下にて混合し、ベント
ナイトを加え、標準機械ワイヤを使用する脱水管て標準
量のパルプを標準脱水した。時間（秒）を記録した。値
は低いほうがよい。

パルプＡ（ペルオキシ１〜て漂白した化学熱機械パルプ
）及びパルプＢ（漂白亜硫酸パルプ）を使用して操作し
た。工程はポリマーＣ（８〜１０ｄｌ／Ｈの固有粘度を
有しており、アクリルアミド７０重量％及び塩化メチル
て第４級化したジメチルアミンエチルアクリレート３０
重量％から成るコポリマー）及びポリマーＤ　（７６：
２４の重量比の同一モツマ−から形成され且つ６〜８の
固有粘度を有するポリマー）を使用して実施した。

結果を以下の表に示すか、表中、ポリマー及びベントナ
イ１〜の添加量はパルプ乾燥重量１を当たりのｋｇとし
て表し、脱水時間は秒で測定した。

上記衣から明らかなように、ポリマー及びベントナイ１
〜を逐次的に加えると、何も加えないか又はポリマーの
みを加える方法に比較して有益な効果が得られる。

ポリマー Ｃ １，５Ｃ Ｃ Ｃ Ｃ Ｃ Ｃ Ｃ ０，３Ｄ ０．８Ｄ １、．２Ｄ １．６Ｄ ０．５Ｄ ０．５Ｄ ０．５Ｄ ０．５Ｄ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維状セルロース材料をパルプ化し、セルロース
   材料の水性懸濁液を形成する段階と、懸濁液に１つ又は
   それ以上の剪断段階を加える段階と、剪断した懸濁液を
   スクリーンを通して脱水し、パルプシートを形成する段
   階と、パルプシートを乾燥して乾燥マーケットパルプを
   形成する段階とを含むパルプ製造方法であって、剪断段
   階の前又は複数の剪断段階のうちの１つの剪断段階の前
   に懸濁液に水溶性ポリマーを加え、該剪断段階後に懸濁
   液に無機材料を加え、ポリマーはスクリーンを介する懸
   濁液の脱水を助長し、カチオン性澱粉及び実質的に線状
   の合成カチオン性ポリマーから選択され、無機材料はコ
   ロイド質ケイ酸及びベントナイトから選択されることを
   特徴とする前記方法。
2. （２）ポリマーが５０００００の分子量を有する実質的
   に線状のカチオン性合成ポリマーであることを特徴とす
   る請求項１に記載の方法。
3. （３）ポリマーがポリエチレンイミン、ポリアミンエピ
   クロロヒドリン生成物、ポリアミン、ポリジシアンジア
   ミドホルムアルデヒドポリマー、ジアリルジメチルアン
   モニウムクロリドのポリマー、及びカチオン性アクリル
   モノマーを含むアクリルモノマーのポリマーから選択さ
   れることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. （４）ポリマーが４ｄｌ／ｇ以上の固有粘度を有してお
   り且つジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート
   又はジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド
   を酸又は第４級化塩として含むアクリルモノマーから形
   成されるカチオン性ポリマーであることを特徴とする請
   求項２に記載の方法。
5. （５）無機材料がベントナイトであることを特徴とする
   請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. （６）１つ又はそれ以上の剪断段階がセントリスクリー
   ン、渦流式クリーナー、ファンポンプ又は混合ポンプを
   使用する洗浄、混合及びポンピング段階から選択される
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方
   法。
7. （７）スクリーンを通して脱水する実質的に直前に無機
   材料を懸濁液に加えることを特徴とする請求項１から６
   のいずれかに記載の方法。
8. （８）ポリマーを懸濁液に加え、剪断し、剪断した懸濁
   液を、脱水スクリーンを有するラップパルプマシンのヘ
   ッドボックスに供給し、無機材料を実質的にヘッドボッ
   クスに加え、懸濁液を該スクリーンを通して脱水してパ
   ルプシートを形成することを特徴とする請求項１から７
   のいずれかに記載の方法。
9. （９）懸濁液の乾燥重量に対して０．０１〜０．５％の
   ポリマーを加え、０．０３〜０．５％の無機材料を加え
   ることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の
   方法。
10. （１０）繊維状セルロース材料をパルプ化してセルロー
    ス材料の水性懸濁液を形成する段階と、セントリスクリ
    ーン、渦流式クリーナー、ファンポンプ又は混合ポンプ
    を使用する洗浄、混合及びポンピング段階から選択され
    た１つ又はそれ以上の剪断段階を懸濁液に施す段階と、
    剪断した懸濁液を、脱水スクリーンを有するラップパル
    プマシンのヘッドボックスに供給する段階と、懸濁液を
    スクリーンを通して脱水し、パルプシートを形成する段
    階と、該シートを乾燥して乾燥マーケットパルプを形成
    する段階とを含むパルプ製造方法であって、最終剪断段
    階の前に、ポリエチレンイミン、ポリアミンエピクロロ
    ヒドリン生成物、ポリアミン、ポリジシアンジアミドホ
    ルムアルデヒドポリマー、ジアリルジメチルアンモニウ
    ムクロリドのポリマー及びカチオン性アクリルモノマー
    を含むアクリルモノマーのポリマーから選択された０．
    ０１〜０．５％（乾燥重量）の水溶性カチオン性ポリマ
    ーを懸濁液に加え、実質的に該ヘッドボックスで０．０
    ３〜０．５％（乾燥重量）のベントナイトを懸濁液に加
    えることを特徴とする前記方法。