JPH05140897A - Preparation of inner surface-sized paper - Google Patents

Preparation of inner surface-sized paper

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JPH05140897A
JPH05140897A JP4059748A JP5974892A JPH05140897A JP H05140897 A JPH05140897 A JP H05140897A JP 4059748 A JP4059748 A JP 4059748A JP 5974892 A JP5974892 A JP 5974892A JP H05140897 A JPH05140897 A JP H05140897A
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JP
Japan
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suspension
cationic
sizing
sizing agent
added
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JP4059748A
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Japanese (ja)
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John Graham Langley
ジヨン・グラハム・ラングレイ
John Oliver Stockwell
ジヨン・オリバー・スコツトウエル
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Allied Colloids Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To produce an internally sized paper superior in a sizing effect, an yield and a fiber dispersibility by adding a cationic retention aid to a cellulosic suspension, treating it under specified conditions to obtain a suspension of coagulates, draining it to form a sheet and drying it. CONSTITUTION: Preferably 0.01-0.3% (based on a dry weight of cellulose) of a water soluble, cationic retention aid such as cationic starch is added to a cellulosic suspension to form flocs. They are broken without substantial resuspension of fibers down to cationically charged microflocs. A nonionic or anionic size emulsion is added to the suspension after flocculation, and a soln. or dispersion of an anionic compd. selected from org. polymer substances, bentonite and colloidal silicates is added, to obtain a suspension of coagulates contg. the size. Further, the suspension of coagulates is drained to form a sheet, which is dried, to obtain the objective internally sized paper.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、サイズされたセルロー
ス系シート材の製造に係わる。このシート材のことを本
明細書中では以後“紙”と呼称するが、その重量は様々
であり得、従って該シート材には通常の紙の重量を有す
るシート材のみでなく、“板紙”と呼称され得るシート
材も含まれる。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to the manufacture of sized cellulosic sheet material. This sheet material will hereinafter be referred to as "paper", but its weight can vary, so that the sheet material is not only a sheet material having a normal paper weight, but also "paperboard". Also included are sheet materials that may be referred to as.

【0002】[0002]

【従来の技術】紙は、セルロース系懸濁液を用意し、こ
の懸濁液を水切りしてシートを形成し、かつ得られたシ
ートを乾燥することによって製造する。紙のサイズは表
面サイズまたは内面サイズによって実施し得る。表面サ
イズは通常、部分乾燥または完全乾燥後のシートにサイ
ズ剤を塗布することによって行ない、従ってこのサイズ
法はエネルギー浪費型で、かつサイズ剤を表面上に集中
させる傾向を有する。内面サイズは、水切り前の懸濁液
にサイズ剤を添加することによって行なう。
Paper is produced by preparing a cellulosic suspension, draining the suspension to form a sheet, and drying the resulting sheet. The paper size can be implemented by surface size or internal size. Surface sizing is usually done by applying sizing to the sheet after partial or complete drying, thus the sizing process is energy-consuming and tends to concentrate the sizing on the surface. The inner surface size is determined by adding a sizing agent to the suspension before draining.

【0003】内面サイズに用いられる様々な疎水性物質
が公知であり、それらはいずれも通常、セルロース系懸
濁液への添加前に水性エマルションの形態に調製して用
いる。適当なサイズ剤は、強化ロジンサイズ剤を含めた
ロジンサイズ剤と、例えばケテンダイマーサイズ剤及び
無水物サイズ剤のような反応性サイズ剤とである。
A variety of hydrophobic materials are known for use in internal size, all of which are commonly prepared and used in the form of aqueous emulsions prior to addition to cellulosic suspensions. Suitable sizing agents are rosin sizing agents, including fortified rosin sizing agents, and reactive sizing agents such as ketene dimer sizing agents and anhydride sizing agents.

【0004】当然ながら、サイズ剤は通常ノニオン性ま
たはアニオン性となる傾向を有する。通常の考え方によ
れば、紙シートに含まれ得るあらゆる粒子に吸収される
ための最大の機会がサイズ剤に付与されるべきであり、
そこで通常方法ではサイズ剤エマルションの添加を製紙
工程の早い段階に実施し、それによって懸濁液の水切り
前に、サイズ剤が粒子(即ちセルロース系繊維及び任意
の填料粒子)に吸収されるのに十分な時間をもたらす。
従って典型的には、サイズ剤は、サイズ剤添加済みの懸
濁液に該液の水切り前に、例えば剪断応力を付与する遠
心式スクリーン(centriscreen)、ファン
ポンプその他の装置に通すことによって著しい攪拌また
は剪断を施せるように十分早い段階に添加する。
Of course, sizing agents usually tend to be nonionic or anionic. The usual idea is that the sizing agent should be given the greatest opportunity to be absorbed by any particles that may be contained in the paper sheet,
Therefore, in the conventional method, the addition of the sizing emulsion is carried out at an early stage of the paper making process so that the sizing agent is absorbed by the particles (that is, the cellulosic fibers and any filler particles) before draining the suspension. Bring enough time.
Thus, typically, the sizing is significantly agitated by passing it through a sized suspension prior to draining the liquor, for example by passing it through a centrifugal screen, fan pump or other device that imparts shear stress. Alternatively, it is added at an early stage so that shearing can be performed.

【0005】セルロース系懸濁液の固体成分も当然なが
らしばしばアニオン性であるので、サイズ剤を繊維上に
沈着させるか、または他の何等かの方法でサイズ剤の繊
維に対する直接付着性(substantivity)
を高める様々な物質を添加することが望ましいというこ
とが公知である。例えば、普通アニオン性エマルション
として供給されるロジンサイズ剤及び強化ロジンサイズ
剤は、エマルション粒子をセルロース系繊維上に沈着さ
せるミョウバンと同時に適用する。
The solid constituents of cellulosic suspensions are, of course, also often anionic, so that the sizing agent is deposited on the fiber or in some other way its direct adherence to the fiber.
It is known that it is desirable to add various substances that enhance the For example, rosin sizing and strengthening rosin sizing, commonly supplied as anionic emulsions, are applied at the same time as alum, which deposits emulsion particles on cellulosic fibers.

【0006】反応性サイズ剤を添加する場合は通常、サ
イズ剤をカチオン性エマルション、即ちエマルション粒
子をカチオン性とするのに十分な量のカチオン性物質を
含有するノニオンまたはアニオン性サイズ剤のエマルシ
ョンの形態とする。例えば、市販のケテンダイマーサイ
ズ剤は普通カチオン性エマルションの形態で供給され
る。
When a reactive sizing agent is added, it is usually a cationic emulsion, that is, an emulsion of a nonionic or anionic sizing agent containing a sufficient amount of a cationic substance to render the emulsion particles cationic. Form. For example, commercially available ketene dimer sizes are commonly supplied in the form of cationic emulsions.

【0007】エマルションをカチオン性とするべく反応
性サイズ剤と共にエマルションに含有させるカチオン性
添加剤としては様々なものが公知である。カチオン性添
加剤は小さい、または非常に小さい分子量を有し得る。
例えば、ケテンダイマーサイズ剤と共に用いられること
が公知である一群のカチオン性添加剤はジシアンジアミ
ドポリマーから成る。この物質は、(通常1,000を
相当下回る)小さい分子量を有し、かつ水溶性である状
態で添加されるホルムアルデヒド縮合物である。添加さ
れたホルムアルデヒド縮合物はケテンダイマー粒子をセ
ルロース系繊維に対して直接付着性とし、その後ケテン
ダイマーのための硬化促進剤として機能してケテンダイ
マーの紙上での硬化を加速し、かつこの工程の間に重合
してその分子量を増大させ、同時に非水溶性となる。
Various cationic additives are known to be contained in an emulsion together with a reactive sizing agent to make the emulsion cationic. Cationic additives can have small or very small molecular weights.
For example, a group of cationic additives known to be used with ketene dimer sizing agents consists of dicyandiamide polymers. This material is a formaldehyde condensate that has a low molecular weight (usually well below 1,000) and is added in the water-soluble state. The added formaldehyde condensate makes the ketene dimer particles directly adherent to the cellulosic fibers and then acts as a curing accelerator for the ketene dimer to accelerate the curing of the ketene dimer on paper, and in this step It polymerizes in the meantime to increase its molecular weight and at the same time becomes water-insoluble.

【0008】サイズ剤にカチオン性添加剤を添加する替
わりに、セルロース系懸濁液にカチオン性添加剤を添加
してからサイズ剤を添加することも公知である。例え
ば、ヨーロッパ特許出願公開第174911号、同第1
75647号、同第176479号及び同第22760
0号にはカチオン性物質とサイズ剤とを任意の順序で添
加する可能性が述べられており、また特開昭54−09
6104号及び同54−068405号には、セルロー
ス系懸濁液にカチオンポリマーを添加してからアニオン
性サイズ剤を添加することが開示されている。これらの
ような方法では、カチオンポリマーを予め添加し、かつ
サイズ剤の添加も済んだ懸濁液に該液の水切り前に(他
の通常方法でのように)著しい攪拌及び剪断を施すもの
と考えられる。
Instead of adding a cationic additive to the sizing agent, it is also known to add the cationic additive to the cellulosic suspension before adding the sizing agent. For example, European Patent Application Publication No. 174911 and No. 1
No. 75647, No. 176479 and No. 22760
No. 0 describes the possibility of adding the cationic substance and the sizing agent in any order, and JP-A-54-09
Nos. 6104 and 54-068405 disclose adding a cationic polymer to a cellulosic suspension prior to adding an anionic sizing agent. Methods such as these involve pre-adding the cationic polymer and subjecting the suspension, which has also been added with a sizing agent, to significant agitation and shear (as in other conventional methods) prior to draining the solution. Conceivable.

【0009】使用可能なカチオンポリマーには水溶性の
カチオン性澱粉が含まれ、また特に水溶性で中程度の、
または大きい分子量を有する合成カチオンポリマーが含
まれる。典型的には、合成カチオンポリマーの分子量は
500,000を越え、しばしば500,000よりは
るかに大きくなる。これらの物質を製紙工業では歩留ま
り向上剤としても用いるが、そのためにはこれらの物質
を、高剪断応力付与の最終時点経過後に懸濁液の水切り
直前に添加するべきであると通常考えられている。なぜ
なら、ポリマー性の歩留まり向上剤を添加した後の懸濁
液に該液の水切り前に攪拌その他によって剪断応力を付
与すると歩留まりに悪影響が及ぶことが文献で良く知ら
れているからである。従って、このカチオン性歩留まり
向上剤を、その他の点では通常どおりである製紙方法に
おいて懸濁液の固体成分に対するサイズ剤の直接付着性
を高めるのに用いた場合、この歩留まり向上剤の添加は
歩留まり向上にほとんど、または全く影響しない。その
結果、実際のところ、適当な歩留まり値を達成するには
製紙工程の最後に更に別の歩留まり向上剤を添加しなけ
ればならない。
Cationic polymers which can be used include water-soluble cationic starches, and are especially water-soluble and of medium solubility.
Alternatively, a synthetic cationic polymer having a high molecular weight is included. Typically, the molecular weight of synthetic cationic polymers is above 500,000, often much above 500,000. Although these substances are also used as retention aids in the paper industry, it is generally believed that for this purpose these substances should be added shortly after draining the suspension after the end of high shear stress application. .. This is because it is well known in the literature that the yield will be adversely affected if shear stress is applied to the suspension after addition of the polymeric retention aid by stirring or the like before draining the liquid. Therefore, when the cationic retention aid is used to enhance the direct adhesion of the sizing agent to the solid components of the suspension in otherwise conventional papermaking processes, the addition of retention aid is Little or no impact on improvement. As a result, in practice, additional retention aids must be added at the end of the papermaking process to achieve the appropriate retention values.

【0010】このように、従来の方法では、サイズ処理
の実施、剪断応力の付与、及び得られる懸濁液の水切り
直前における通常のカチオン性歩留まり向上剤の添加に
先立ち、早い工程段階においてカチオンポリマーその他
の歩留まり向上剤を用いなければならない。後で用いる
歩留まり向上剤の添加後も、歩留まり値は不足する恐れ
が有り、特に大量のセルロース系繊維と、存在する場合
には填料粒子とがシートから白水中へと流失しがちであ
る。即ち、サイズ剤を十分早期に添加し、それによって
該サイズ剤が全固体粒子に吸収されることを可能にする
という所期の有利さは実際のところ、微細な固体粒子の
保持が不十分となることに起因して相当量のサイズ剤が
失われるという不利を招く。これに関連して、懸濁液が
相当量の填料を含有する場合には非常に重大な問題が生
起する。セルロース系懸濁液のための填料の多くは疎水
性であり、従って填料をサイズ剤で被覆する必要はほと
んど、または全く無い。しかし、カチオン性物質での前
処理は填料粒子(及び紙の繊維)をカチオン性とする傾
向に有るので、該前処理を行なうことによってサイズ剤
の填料粒子への付着が促進される。填料粒子の表面積は
非常に大であり得、従って大量のサイズ剤が不必要に填
料に吸収されかねない。この結果として填料によりシー
ト中にもたらされるサイズ剤は不必要であることが多
く、また填料の歩留まりが不十分であることに起因して
失われるサイズ剤は全く浪費されることになる。
Thus, in the conventional method, prior to carrying out the sizing, applying the shear stress, and adding the usual cationic retention aid just before draining the resulting suspension, the cationic polymer is added at an early process stage. Other retention aids must be used. The yield value may be insufficient even after the addition of a yield improver to be used later, and particularly a large amount of cellulosic fibers and, if present, filler particles tend to be washed out from the sheet into white water. That is, the expected advantage of adding the sizing agent early enough, thereby allowing the sizing agent to be absorbed by all solid particles, is that in fact retention of fine solid particles is insufficient. This leads to the disadvantage that a considerable amount of sizing agent is lost. In this connection, very serious problems arise when the suspension contains a considerable amount of filler. Many of the fillers for cellulosic suspensions are hydrophobic, so there is little or no need to coat the filler with a size. However, since the pretreatment with the cationic substance tends to make the filler particles (and the fibers of the paper) cationic, the adhesion of the sizing agent to the filler particles is promoted by performing the pretreatment. The surface area of the filler particles can be very large, so large amounts of sizing can be unnecessarily absorbed by the filler. As a result of this, the sizing that is brought into the sheet by the filler is often unnecessary, and the sizing that is lost due to insufficient filler retention is wasted.

【0011】通常そうであるように、懸濁液の填料含量
が長い製紙工程の間に変化する場合にも、関連する問題
点が存在する。上記含量変化は、填料の量を故意に変更
することによって惹起され得る。しかし、填料含量の変
化はしばしば任意に起こる。なぜなら懸濁液はその一部
または全部が故紙から製造されており、故紙の填料含量
が様々であることは不可避であるからである。即ち、製
紙工程の途中で填料の量は甚だしく変動しがちであり、
従って不必要に填料に吸収されるサイズ剤の量も変動す
る傾向を有する。その結果、均一なサイズ特性を有する
シートを得ることは困難で、しばしば不可能ですらあ
り、なぜならシート上に存在するサイズ剤の量は填料粒
子に吸収されて浪費される量に依存して過剰となったり
不足したりするからである。
There are also associated problems when, as is usually the case, the filler content of suspensions changes during long papermaking processes. The above content change can be induced by deliberately changing the amount of the filler. However, changes in filler content often occur arbitrarily. Because the suspension is partly or wholly made from waste paper, it is inevitable that the waste paper will have varying filler content. That is, the amount of filler tends to fluctuate drastically during the paper manufacturing process,
Therefore, the amount of sizing agent unnecessarily absorbed by the filler also tends to vary. As a result, it is difficult, and often even impossible, to obtain a sheet with uniform sizing characteristics, because the amount of sizing agent present on the sheet is excessive depending on the amount wasted and absorbed by the filler particles. It is because or becomes insufficient.

【0012】ケテンダイマーサイズ剤組成物は、容易に
用いられる比較的安定なカチオン性の水性エマルション
として工場に供給され得るという利点を有するが、二つ
の主要な欠点も有する。その一つは、エマルションは比
較的安定ではあるが貯蔵の際に幾分加水分解し、その結
果、エマルションの貯蔵期間が長すぎ、即ち例えば数週
間にも及ぶと特性劣化が起こりかねないということであ
る。もう一つの欠点は、ケテンダイマーは硬化に時間を
要しがちなので、先に述べたような硬化促進剤を併用し
なければならない恐れが有るということである。
While the ketene dimer sizing composition has the advantage that it can be supplied to the factory as a relatively stable, cationic aqueous emulsion that is easy to use, it also has two major drawbacks. One is that the emulsions are relatively stable but hydrolyze somewhat during storage, which can lead to property degradation if the emulsions are stored for too long, i.e. for weeks. Is. Another drawback is that ketene dimers tend to take a long time to cure, which may require the use of a curing accelerator as described above.

【0013】無水物サイズ剤には、比較的早く硬化する
という利点が有るが、主にその高い反応性に起因する幾
つかの欠点も有る。無水物サイズは水と急速に反応する
ので、エマルションは通常工場で製造しなければならな
い。しかし、たとえエマルションを使用現場で製造して
も、アニオン性カルボキシル基の生成に十分な程度の加
水分解が起こってしまいがちである。加水分解はエマル
ションを不安定にしかねない。加水分解に起因して生じ
る重大な問題は、カルボキシル基がエマルション中に存
在するカチオンポリマーと反応して粘着質の錯体を生成
させる恐れが有り、この錯体は無水物サイズ剤の周知の
問題点である、印刷の際の紙剥けの問題及び機械上での
走行性の問題を惹起しかねないことである。走行性の問
題は他のアニオン性サイズ剤、または潜在的にアニオン
性であるサイズ剤でも起こり得るが、無水物サイズ剤を
用いた場合にこの問題が特に重大となることは良く知ら
れている。無水物サイズ剤の、カチオンポリマーと反応
して粘着質の錯体を生成させる傾向は、他のアニオン性
サイズ剤が有する同様傾向より甚だしいと考えられる。
Although anhydrous sizing has the advantage of curing relatively quickly, it also has some drawbacks, primarily due to its high reactivity. Emulsions usually have to be manufactured in the factory because the anhydrous size reacts rapidly with water. However, even if the emulsion is manufactured in the field of use, hydrolysis is likely to occur to a degree sufficient to generate anionic carboxyl groups. Hydrolysis can destabilize the emulsion. A significant problem caused by hydrolysis is that the carboxyl groups can react with the cationic polymer present in the emulsion to form a sticky complex, which is a well-known problem with anhydride sizing agents. One of the problems is that it may cause a problem of peeling of paper during printing and a problem of runnability on a machine. It is well known that runnability problems can also occur with other anionic sizing agents, or potentially anionic sizing agents, but this problem is especially acute when using anhydrous sizing agents. .. The tendency of the anhydride sizing to react with the cationic polymer to form a sticky complex is believed to be greater than similar trends with other anionic sizing agents.

【0014】従って従来のサイズ法では、かなり大量の
サイズ剤が消費され、かつ選択したサイズ剤に応じて
(硬化促進剤を添加しないと)硬化が不十分となるか、
または機械上での走行性の問題が生じる。特に、多くの
理由から商業的に好ましいサイズ剤(無水物サイズ剤)
は走行性の問題を惹起しがちであり、このことは該サイ
ズ剤の適用範囲を甚だしく限定する。填料の変化に起因
してサイズ剤の必要量が変化し得るためにサイズ効率を
維持しにくいことも問題である。
Therefore, the conventional sizing method consumes a fairly large amount of sizing agent and, depending on the sizing agent selected, does not cure sufficiently (without the addition of a curing accelerator),
Or, the problem of running property on the machine occurs. In particular, a commercially preferred size (anhydrous size) for many reasons
Tend to cause runnability problems, which severely limits the applicability of the size. Another problem is that it is difficult to maintain sizing efficiency because the required amount of sizing agent may change due to changes in the filler.

【0015】先に述べたように、製紙方法において歩留
まり効果を改善するためには通常、大剪断応力付与の最
終時点後に歩留まり向上剤を添加する。しかし、懸濁液
にカチオン性歩留まり向上剤を添加して該懸濁液におい
てフロキュレーションを生起させ、生じたフロックを引
き続き、あるいは実質的に同時に、繊維の再懸濁を実質
的に伴わずに破壊して、カチオン性に荷電されたマイク
ロフロックとし、得られたマイクロフロックをベントナ
イトまたはコロイド状ケイ酸のような物質の添加によっ
て凝集させ、かつ凝集物懸濁液(aggregated
suspension)を乾燥してシートを形成する
方法が幾つか公知である。それらの方法は、例えば米国
特許第4,388,150号、同第4,753,710
号及びヨーロッパ特許第235893号に開示されてい
る。
As described above, in order to improve the yield effect in the paper manufacturing method, the yield improver is usually added after the final point of time when the large shear stress is applied. However, a cationic retention aid is added to the suspension to cause flocculation in the suspension, with subsequent flocculation of the flocs, or substantially simultaneously, without substantial resuspension of the fibers. To give cationically charged microflocs, which are flocculated by the addition of a substance such as bentonite or colloidal silicic acid, and agglomerated with an agglomerated suspension.
There are several known methods for forming a sheet by drying the suspension. These methods are described, for example, in U.S. Pat. Nos. 4,388,150 and 4,753,710.
And European Patent No. 235893.

【0016】上述のような方法をサイズ紙の製造に適用
することも公知であり、特にヨーロッパ特許第2358
93号に述べられている幾つかの実施例は、セルロース
系懸濁液にサイズ剤を通常のように添加し、次にカチオ
ンポリマー歩留まり向上剤を添加し、その後剪断応力を
付与してからベントナイトを添加することを示してい
る。サイズ剤とカチオンポリマー歩留まり向上剤とを単
一の無水組成物中に存在させ得、その結果懸濁液にサイ
ズ剤と歩留まり向上剤とを同時に添加できることも述べ
られている。単一組成物の成分としての添加は方法の融
通性を制限する。ヨーロッパ特許第235893号に開
示されているような方法は、通常のカチオン性のサイズ
剤エマルションを実質的に歩留まり向上剤添加直後に添
加することによっても実施されている。この場合も、例
えばサイズ剤をカチオン性添加剤と調合しなければなら
ないといった不利が生じる。特に、ASAサイズ剤が用
いられる場合に生じる、良く知られた走行性の問題を解
決する手段は全く示唆されていない。
It is also known to apply the method as described above to the manufacture of size paper, in particular EP 2358.
Some examples described in No. 93 add size to a cellulosic suspension in the usual manner, followed by a cationic polymer retention aid, followed by shear stress and then bentonite. Is added. It is also stated that the sizing agent and the cationic polymer retention aid can be present in a single anhydrous composition so that the sizing agent and retention aid can be added to the suspension simultaneously. Addition as a component of a single composition limits the process flexibility. The method as disclosed in EP 235893 is also practiced by adding a conventional cationic sizing emulsion substantially immediately after addition of the retention aid. This again has the disadvantage that, for example, the sizing agent must be compounded with the cationic additive. In particular, there is no suggestion of any means for solving the well-known runnability problem that occurs when ASA sizing agents are used.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】無水物サイズ剤に従来
付随する粘着及び走行性の問題を回避しつつサイズ処理
の効率を改善し得ること、及び優れた歩留まり、水分除
去及び繊維分散特性をもたらす方法でサイズ紙を製造し
得ることが望ましい。
The ability to improve the efficiency of sizing while avoiding the sticking and runnability problems traditionally associated with anhydrous sizing, and providing excellent retention, moisture removal and fiber dispersion properties. It would be desirable to be able to produce size paper in the process.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の一局面におい
て、カチオン性歩留まり向上剤の添加によりセルロース
系繊維の懸濁液においてフロキュレーションを生起させ
ること、生じたフロックを実質的に繊維の再懸濁を伴わ
ずに破壊してカチオン性に荷電されたマイクロフロック
とすること、フロキュレーションが生起しかつ通常はマ
イクロフロックの形成も済んだ懸濁液に無水物サイズ剤
のノニオンまたはアニオン性エマルションを添加するこ
と、アニオン性化合物の溶液または懸濁液の添加によっ
てマイクロフロックを凝集させてサイズ剤を含有する凝
集物懸濁液を製造すること、凝集物懸濁液を水切りして
シートを形成すること、及びシートを乾燥することを含
む方法によって内面サイズ紙を製造することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION In one aspect of the invention, the addition of a cationic retention aid causes flocculation in a suspension of cellulosic fibers, the resulting flocs being substantially regenerated of the fibers. Disruption without suspension into cationically charged microflocs, nonionic or anionic anhydrous sizing agents in suspensions that have undergone flocculation and usually also have formed microflocs. Adding an emulsion, aggregating microflocs by adding a solution or suspension of an anionic compound to produce an agglomerate suspension containing a sizing agent, draining the agglomerate suspension to form a sheet. The inner sized paper can be produced by a method that includes forming and drying the sheet.

【0019】サイズ剤は懸濁液でフロキュレーションが
生起してから添加しなければならず、好ましくはサイズ
剤は、フロックを実質的に繊維の再懸濁を伴わずに破壊
してマイクロフロックとした後に添加する。即ち、通常
のサイズ処理の場合とは異なり、サイズ剤を個々の繊維
及び填料粒子(存在する場合)にではなく、フロキュレ
ーション塊に付着させる。それによって、サイズ剤がシ
ート中に留まらない填料粒子に吸収されることによって
浪費される傾向は通常のサイズ処理の場合より小さくな
り、またサイズ処理が填料の量または種類の変化が原因
で変更されることも通常のサイズ処理に比べて減少す
る。
The sizing agent must be added after the flocculation has occurred in the suspension, preferably the sizing agent breaks the flocs substantially without resuspension of the fibers and is thus microflocculated. And then add. That is, unlike in the case of normal sizing, the sizing agent is attached to the flocculation mass rather than to the individual fibers and filler particles (if present). As a result, the tendency of the sizing agent to be wasted by being absorbed by the filler particles that do not stay in the sheet is less than in the normal sizing process, and the sizing process is modified due to changes in the amount or type of filler. It is also reduced compared to normal size processing.

【0020】本発明は、懸濁液にサイズ剤よりカチオン
ポリマーの方を先に添加する他の方法と比較した場合、
填料の多くがマイクロフロックに閉じ込められ、それに
よってサイズ剤に晒される填料の表面積が著しく減少
し、かつ歩留まりが著しく改善されることによって更に
サイズ剤の必要量が低下するという重要な利点を有す
る。例えば、本発明においてサイズ剤に晒される填料表
面積は典型的には、繊維及び填料に予めフロキュレーシ
ョンを起こさせてマイクロフロックか、または比較的大
きいフロックを形成しなかった場合にサイズ剤に晒され
る表面積の例えば僅か1/10となり得、即ち本発明に
より、これまで必要とされた量より少ない量のサイズ剤
で優れたサイズ効果を達成することが可能となる。
The present invention, when compared to other methods in which the cationic polymer is added to the suspension prior to the sizing agent,
It has the important advantage that much of the filler is trapped in microflocs, which significantly reduces the surface area of the filler that is exposed to the sizing agent and also significantly improves the retention, thereby further reducing the size requirement. For example, the filler surface area exposed to sizing in the present invention is typically exposed to sizing when the fibers and fillers have not been pre-flocculated to form microflocs, or relatively large flocs. It can be, for example, only 1/10 of the surface area used, that is to say that the invention makes it possible to achieve excellent sizing effects with smaller amounts of sizing agent than previously required.

【0021】本発明は、一つにはエマルションにカチオ
ン性物質を含有させなくともよいため、また一つにはサ
イズ剤の付着した填料及び繊維粒子の白水中への再循環
が減少するために粘着質錯体生成及び走行性の問題が些
細なものとなるという利点も有する。
The present invention is partly because the emulsion does not need to contain a cationic substance, and partly because the size-filled filler and fiber particles are reduced in recycling into white water. It also has the advantage that the problems of sticky complex formation and runnability are trivial.

【0022】上述の諸利点はサイズ処理を無水物サイズ
剤で行なった場合に特に著しいが、本発明の別の局面で
は、無水物サイズ剤以外のサイズ剤を用いてサイズ処理
を行なうことも可能である。この無水物サイズ剤以外の
サイズ剤とは、ロジンのようなサイズ剤であってもよい
が、好ましくは先に掲げたケテンダイマーサイズ剤その
他のような反応性サイズ剤である。
While the advantages described above are particularly pronounced when the sizing is performed with an anhydrous sizing agent, in another aspect of the invention, the sizing agent can be used with a sizing agent other than the anhydrous sizing agent. Is. The sizing agent other than the anhydride sizing agent may be a sizing agent such as rosin, but is preferably a reactive sizing agent such as the above-mentioned ketene dimer sizing agent and the like.

【0023】サイズ剤の添加はしばしば、本発明のあら
ゆる局面において、フロックを破壊してマイクロフロッ
クとする(例えばファンポンプまたは遠心スクリーンに
よる)大きい剪断応力の付与の最終時点後に行ない、ア
ニオン性化合物の添加も普通大剪断応力付与の最終時点
後に行なう。サイズ剤をマイクロフロック凝集後に添加
することも、サイズ剤を凝集構造全体に分配するように
十分な混合を行なえば可能であり、そのような混合は通
常、懸濁液の水切り前に凝集構造を破壊してより小さい
凝集物とすることを含む。この方法は許容可能である。
しかし、通常は、サイズ剤の添加は凝集の最中か、また
は凝集前に行なう方が好ましい。サイズ剤の添加を凝集
中に行なう場合はサイズ剤とアニオン性化合物とを単一
の組成物として添加し得るが、サイズ剤とアニオン性化
合物との接触が長引くことは(例えばアニオン性化合物
がサイズ剤と相互作用し得ると)不都合となりかねず、
そのような場合には両成分を懸濁液への添加の直前に混
合するか、または両成分を別々に、ただしあまり間を置
かずに添加することが望ましい。
The addition of a sizing agent is often performed in all aspects of the invention after the final point of application of high shear stress (eg, by a fan pump or centrifugal screen) to break the flocs into microflocks and to remove anionic compounds. Addition is also usually done after the final point of application of large shear stress. It is also possible to add the sizing agent after microflocculation, provided that there is sufficient mixing to distribute the sizing agent throughout the agglomerate structure, and such mixing will usually result in agglomerate structure before draining the suspension. Including breaking into smaller agglomerates. This method is acceptable.
However, it is usually preferred to add the sizing agent during or prior to aggregation. When the sizing agent is added during the aggregation, the sizing agent and the anionic compound can be added as a single composition, but the prolonged contact between the sizing agent and the anionic compound (for example, the anionic compound Could be inconvenient if it could interact with the agent)
In such cases, it is desirable to mix both components immediately prior to addition to the suspension, or to add both components separately, but not too closely.

【0024】カチオン性歩留まり向上剤はカチオン性澱
粉から成るか、またはカチオン性澱粉を含有し得るが、
好ましくは、分子量が500,000より大きい水溶性
の合成カチオンポリマーを含む。この合成物質は唯一の
歩留まり向上剤として用いることも、また上記カチオン
性澱粉やその他の物質と組み合わせて用いることもでき
る。懸濁液は、例えばその開示全体が本明細書に参考と
して含まれる米国特許第4,913,775号に述べら
れているような、強度特性の改善やその他の目的で添加
される乾燥強度向上樹脂、及び/または比較的低分子量
のカチオン性物質を含有し得る。
The cationic retention aid may consist of or contain cationic starch, although
Preferably, it comprises a water-soluble synthetic cationic polymer having a molecular weight of more than 500,000. This synthetic material can be used as the sole retention aid, or can be used in combination with the cationic starch and other materials. Suspensions may have improved dry strength properties or added for other purposes, such as those described in US Pat. No. 4,913,775, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. It may contain resins and / or relatively low molecular weight cationic materials.

【0025】カチオン性歩留まり向上剤は(例えば極限
粘度数IVが4dl/gを越える)比較的大きい分子量
を有し得、そのような場合には懸濁液に、通常サイズ剤
添加の直前に、例えばIVが3dl/g以下となる比較
的小さい、典型的には50,000から2百万である分
子量を有する水溶性合成カチオンポリマーをも添加する
ことが好都合となり得る。例えば、ポリジメチルジアリ
ルアンモニウムクロリド(またはアクリルアミドとのコ
ポリマー)またはその他の低分子量カチオン性物質を添
加し得る。
The cationic retention aid can have a relatively high molecular weight (eg, an intrinsic viscosity IV greater than 4 dl / g), in which case the suspension is usually added to the suspension immediately prior to sizing. It may be advantageous to also add a water-soluble synthetic cationic polymer having a relatively small molecular weight, for example an IV of 3 dl / g or less, typically 50,000 to 2 million. For example, polydimethyldiallylammonium chloride (or a copolymer with acrylamide) or other low molecular weight cationic material may be added.

【0026】本明細書中で言及した極限粘度数測定値
は、Suspended LevelViscomet
erを用いて25℃の緩衝1N塩化ナトリウム溶液中で
得られるものである。
Intrinsic viscosity measurements referred to herein are Suspended Level Viscomet.
er in a buffered 1N sodium chloride solution at 25 ° C.

【0027】カチオン性歩留まり向上剤は好ましくは、
ヨーロッパ特許第235893号、米国特許第4,91
3,775号及び同第4,753,710号に開示され
ている物質のうちの一つであり、それらの適当物質の詳
細な説明については上記諸文献を参照するものとする。
The cationic retention aid is preferably
European Patent No. 235893, US Patent No. 4,91
Nos. 3,775 and 4,753,710, which are one of the substances disclosed in the above documents, and the above-mentioned documents are referred to for the detailed description of the appropriate substances.

【0028】歩留まり向上剤の添加によってフロキュレ
ーションを惹起し、フロキュレーションの起こった懸濁
液を十分攪拌することによってフロックを破壊し、マイ
クロフロックとする。歩留まり向上剤が十分多量であれ
ば、マイクロフロックがカチオン性に荷電され、フロッ
クを破壊してマイクロフロックとしても実質的に繊維
(及び存在する場合は填料)を懸濁液中に再び懸濁させ
ることにはならない。このように安定なマイクロフロッ
クの形成に必要なカチオン性歩留まり向上剤量は、ポリ
マーの特性、懸濁液の特性、及び懸濁液に他の任意のカ
チオンポリマーが添加されているかどうかに依存する。
即ち、例えばカチオン性澱粉であったり、例えば乾燥強
度向上樹脂として機能する比較的低分子量の合成カチオ
ンポリマーであったりする他のカチオン性物質が懸濁液
中に存在する場合、所定のカチオン性歩留まり向上剤の
量は懸濁液が他のカチオン性物質を実質的に含有しない
場合に必要な量より僅かとなり得る。例えば、懸濁液中
に存在する他のカチオン性物質が低分子量ポリマーのよ
うな物質である場合、カチオン性歩留まり向上剤の量は
0.005%、またはより一般的には0.01%(懸濁
液乾燥重量に基づくポリマー乾燥重量)という僅かな量
となり得、即ち普通、紙の乾燥重量1トン当たりの乾燥
ポリマー量が最低100gとなり得る。しかし通常は、
カチオン性歩留まり向上剤の量は0.03%以上であ
り、しばしば0.1%前後、更には0.3%前後にも達
する。この量は一般に、例えば米国特許第4,753,
710号に開示されているような従来の方法、即ち繊維
と、存在する場合には填料とがサイズ剤を直接付着させ
得るほど十分にカチオン性であることが、たとえ歩留ま
り向上剤の添加によって生じたフロックに剪断応力が付
与された後でも保証されるように歩留まり向上剤の添加
をヘッドボックスで行なう方法で必要とされる量より多
い。
Flocculation is induced by the addition of the yield improving agent, and the flocculated suspension is sufficiently stirred to destroy the flocs to form microflocs. If the yield-enhancing agent is large enough, the microflocs become cationically charged, destroying them and essentially resuspending the fibers (and filler, if present) in the suspension as microflocs. It doesn't matter. The amount of cationic retention aid needed to form such stable microflocs depends on the properties of the polymer, the properties of the suspension, and whether any other cationic polymer is added to the suspension. ..
That is, if other cationic substances are present in the suspension, such as, for example, cationic starch, or a relatively low molecular weight synthetic cationic polymer that functions as a dry strength improving resin, the desired cationic yield The amount of enhancer can be less than that required when the suspension is substantially free of other cationic substances. For example, if the other cationic material present in the suspension is a material such as a low molecular weight polymer, the amount of cationic retention aid is 0.005%, or more commonly 0.01% ( It can be as low as 100% of dry polymer per ton of dry weight of paper. But usually
The amount of the cationic retention aid is 0.03% or more, often around 0.1% and even around 0.3%. This amount is generally found in, for example, US Pat. No. 4,753,
The conventional method as disclosed in U.S. Pat. No. 710, namely that the fibers and fillers, if present, are sufficiently cationic to allow direct attachment of the sizing agent, even with the addition of retention aids. The amount of retention aid added is greater than that required in the headbox method to ensure that the flocs are also subjected to shear stress.

【0029】フロックを破壊して安定なマイクロフロッ
クとするのに必要な攪拌は、単に製紙機の管路系統に沿
った乱流によって、あるいはまたファンポンプや遠心式
スクリーンのような所定の剪断工程の適用によって実現
し得る。
The agitation necessary to break the flocs into stable micro-flocs is simply due to turbulent flow along the pipeline of the papermaking machine, or alternatively to a predetermined shearing step such as a fan pump or centrifugal screen. Can be realized by applying

【0030】カチオンポリマー歩留まり向上剤は好まし
くは、ヨーロッパ特許第235893号、米国特許第
4,753,710号または同第4,913,775号
に述べられているようなポリマーであり、その分子量は
通常百万より大きく、しばしば5百万を越え、例えば1
〜3千万かそれ以上である。これを極限粘度数で表わし
た場合、その値は通常4dl/gより大きく、しばしば
7dl/gを上回って10〜12dl/gとなるが、更
に大きい値を有するポリマーの使用も可能である。カチ
オン性歩留まり向上剤の分子量が比較的小さい(例えば
百万または2百万を下回り、IVなら4dl/gより小
さい)場合は歩留まり向上剤添加後に系に適用する剪断
の大きさを制限することが必要となり得る。なぜなら過
大な剪断は、他の工程を追加しないと不十分な歩留まり
しか実現されない傾向を増大させるからである。しか
し、歩留まり向上剤が非常に大きい分子量を有し、かつ
完全に水溶性であれば、即ち例えば歩留まり向上剤が8
dl/gより大きく、しばしば12dl/gより大きい
極限粘度数を有する線状合成カチオンポリマーであれ
ば、剪断の適用の際に良好な結果を得ることができる。
The cationic polymer retention aid is preferably a polymer as described in EP 235893, US Pat. No. 4,753,710 or US Pat. No. 4,913,775, the molecular weight of which is Usually greater than 1 million, often over 5 million, eg 1
~ 30 million or more. When expressed as an intrinsic viscosity number, the value is usually larger than 4 dl / g, often more than 7 dl / g and 10 to 12 dl / g, but it is also possible to use a polymer having a larger value. If the molecular weight of the cationic retention aid is relatively small (eg, below one million or two million and less than 4 dl / g for IV), it may limit the amount of shear applied to the system after the retention aid is added. May be needed. This is because excessive shear increases the tendency for insufficient yield to be achieved without the addition of other steps. However, if the retention aid has a very high molecular weight and is completely water soluble, that is, for example
Linear synthetic cationic polymers having an intrinsic viscosity of greater than dl / g and often greater than 12 dl / g can give good results in shear applications.

【0031】歩留まり向上剤としてカチオン性澱粉を用
いるべきである場合、適当な物質は米国特許第4,38
8,150号に述べられているようなものである。
If a cationic starch is to be used as the retention aid, a suitable material is US Pat. No. 4,38.
No. 8,150.

【0032】マイクロフロックは後に、該マイクロフロ
ックを凝集させ得るアニオン性化合物の添加によって凝
集させる。上記化合物は水溶性のアニオンポリマーであ
り得、従って例えば百万より大きい分子量を有するアニ
オンポリマー歩留まり向上剤であり得る。最後に添加す
る合成アニオン性歩留まり向上剤には、極限粘度数が一
般に10dl/gより大きく、しばしば15dl/gを
越えて20dl/gを上回ることも多い、アクリルアミ
ドと(メタ)アクリル酸またはその他のエチレン不飽和
カルボン酸とのアニオンコポリマーのようなアニオンア
クリルポリマーが含まれる。
The microflocs are subsequently flocculated by the addition of an anionic compound capable of flocculating the microflocs. The compound may be a water soluble anionic polymer and thus, for example, an anionic polymer retention aid having a molecular weight of greater than one million. The synthetic anionic retention aids added last include acrylamide and (meth) acrylic acid or other compounds with an intrinsic viscosity of generally greater than 10 dl / g, often more than 15 dl / g and often more than 20 dl / g. Anionic acrylic polymers such as anionic copolymers with ethylenically unsaturated carboxylic acids are included.

【0033】しかし、好ましくはアニオン性化合物は無
機物質であり、特に米国特許第4,388,150号ま
たは国際特許出願公開第86/05826号に述べられ
ているようなコロイド状ケイ酸であることが好ましく、
最も好ましいのはベントナイトである。ベントナイトは
任意の適当なアニオン性膨潤クレー、即ち例えばヨーロ
ッパ特許第235893号または米国特許第4,75
3,710号に述べられているようなスメクタイトであ
り得、即ち、WyomingベントナイトまたはFul
lers Earthや、ヘクトライトや、セピオライ
トや、アタパルジャイトのような、有意のスメクタイト
またはモンモリロナイト構造を有する任意の膨潤クレー
であり得る。
However, preferably the anionic compound is an inorganic substance, in particular colloidal silicic acid as described in US Pat. No. 4,388,150 or WO 86/05826. Is preferred,
Most preferred is bentonite. Bentonite is any suitable anionic swollen clay, ie for example EP 235893 or US Pat.
It may be a smectite as described in 3,710, ie Wyoming bentonite or Ful.
It can be any swollen clay with significant smectite or montmorillonite structure, such as lers Earth, hectorite, sepiolite, attapulgite.

【0034】アニオン性化合物の量は、所望のような凝
集が実現するように選択するが、特に先に用いたカチオ
ンポリマーの量に依存する。適当な量は日常的な実験に
よって容易に見いだすことができ、通常0.01〜0.
5%である。特にベントナイトを添加する場合、その量
は普通少なくとも0.01%で、0.03%以上となる
ことも多く、また米国特許第4,753,710号に述
べられているように、例えば0.5%にも達し得る。通
常は、ベントナイトの添加量は約0.05〜0.3%で
ある。
The amount of anionic compound is selected so that the desired aggregation is achieved, but depends in particular on the amount of cationic polymer used above. Appropriate amounts can be readily found by routine experimentation and are usually 0.01-0.
5%. Especially when bentonite is added, its amount is usually at least 0.01% and often 0.03% or more, and as described in U.S. Pat. No. 4,753,710, for example, 0. It can reach 5%. Usually, the amount of bentonite added is about 0.05 to 0.3%.

【0035】サイズ剤の添加前、添加中または添加後に
ベントナイトまたは水溶性アニオンポリマーを添加する
替わりに、またはこの添加に加えて、高度に枝分かれし
た、または膨潤可能なアニオンポリマー、即ち例えば架
橋アクリル酸−アクリルアミドコポリマーの逆相乳化性
ポリマーを添加することも可能である。
Highly branched or swellable anionic polymers, ie, for example, crosslinked acrylic acid, before, during or after the addition of the sizing agent, instead of or in addition to the bentonite or water-soluble anionic polymer. It is also possible to add reverse phase emulsifying polymers of acrylamide copolymers.

【0036】本発明方法は、カチオン性歩留まり向上剤
をサイズ剤より後に添加することが不必要に、または望
ましくなくなり、しかもなお良好な歩留まり、水切り、
繊維分散及び乾燥が実現し得る点で有利である。
The method of the present invention makes it unnecessary or undesirable to add the cationic retention aid after the sizing agent, and still has good retention, drainage,
It is advantageous in that fiber dispersion and drying can be realized.

【0037】セルロース系懸濁液は、サイズ紙の製造に
適する任意の懸濁液であり得る。この懸濁液は再生紙を
含み得る。懸濁液には填料を含有させてもさせなくとも
よく、また含有させる填料は任意の通常填料であり得
る。本発明は、懸濁液が10%以上でかつ例えば50%
以下(乾燥重量)の無機填料を含有する場合特に有効で
ある。
The cellulosic suspension may be any suspension suitable for making size paper. This suspension may include recycled paper. The suspension may or may not contain a filler, and the filler to be contained may be any conventional filler. The invention provides that the suspension is 10% or more and, for example, 50%.
It is particularly effective when the following (dry weight) inorganic filler is contained.

【0038】懸濁液の製造方法、及び(水分除去工程及
び乾燥工程を含めた)製紙方法の細部は、本明細書に説
明した部分以外は総て通常どおりであり得る。紙は、板
紙を含めた任意のサイズ紙であり得る。
The details of the method of making the suspension and the method of making the paper (including the step of removing water and the step of drying) may be conventional except for those parts described herein. The paper can be any size paper, including paperboard.

【0039】サイズ剤は、ロジンサイズ剤または補強ロ
ジンサイズ剤のような非反応性サイズ剤であり得る。非
反応性サイズ剤はミョウバンと組み合わせて添加し得る
が、ミョウバンと組み合わせずに添加することも可能で
あり、その場合ロジンの繊維上への沈着は、ミョウバン
に替えて懸濁液中のカチオンポリマーに頼って実現す
る。
The size may be a non-reactive size such as a rosin size or a reinforcing rosin size. Non-reactive sizing agents can be added in combination with alum, but can also be added without alum, in which case the deposition of rosin on the fiber will replace alum and the cationic polymer in suspension. Realize by relying on.

【0040】しかし、好ましくは、サイズ剤は先に言及
した反応性サイズ剤のうちのいずれかのような反応性サ
イズ剤とする。好ましくは、ケテンダイマーサイズ剤ま
たは無水物サイズ剤(例えば無水コハク酸アルケニルサ
イズ剤)のノニオンまたはアニオン性エマルションを用
いる。エマルションはノニオンまたはアニオン性の油中
水乳化剤及び水を用いて通常のように製造し得、ただし
その際、通常予め含有させるカチオン性物質を省く。例
えばサイズ剤が予めカチオン性澱粉を含有する場合、本
発明ではサイズ剤は替わりに酸化澱粉を含有し得、1
0,000より小さい分子量を有するナトリウムポリア
クリレートや、ナフタレンホルムアルデヒドスルホネー
ト縮合物のようなアニオン性乳化剤または分散剤が用い
られ得る。しかし通常は、低分子量のアニオンまたはノ
ニオン性乳化剤またはその混合物を用いる。
However, preferably the sizing agent is a reactive sizing agent such as any of the previously mentioned reactive sizing agents. Preferably, a nonionic or anionic emulsion of ketene dimer size or anhydride size (eg alkenyl succinic anhydride size) is used. Emulsions may be prepared in the usual way with nonionic or anionic water-in-oil emulsifiers and water, with the exception that the cationic substances which are usually included beforehand are omitted. For example, if the size contains pre-existing cationic starch, the size may instead contain oxidized starch in the present invention.
Anionic emulsifiers or dispersants such as sodium polyacrylates having a molecular weight below 10,000 and naphthalene formaldehyde sulfonate condensates can be used. However, low molecular weight anionic or nonionic emulsifiers or mixtures thereof are usually used.

【0041】本発明にとって好ましい組成物は実質的に
ノニオン性であり、ノニオン性乳化剤を含む。
The preferred composition for the present invention is substantially nonionic and comprises a nonionic emulsifier.

【0042】サイズ剤がケテンダイマーサイズ剤である
場合、所望であれば硬化促進剤を懸濁液に、サイズ剤の
添加中または添加後に含有させ得る。
If the size is a ketene dimer size, a hardening accelerator may be included in the suspension during or after addition of the size, if desired.

【0043】本発明は、サイズ剤がアニオン性のサイズ
剤、または潜在的にアニオン性であるサイズ剤、即ち乳
化中またはサイズ剤使用中に加水分解してアニオン性と
なる傾向を有し、従って通常方法では粘着質であるこ
と、及び走行しにくいことに起因する問題を生じがちな
物質である場合に特に有効である。本発明はまた、サイ
ズ剤が無水物サイズ剤、特に無水コハク酸アルケニル
(ASA)サイズ剤である場合特に有効であり、なぜな
ら本発明は、無水物サイズ剤に関連する走行性の問題を
克服し、かつ速やかなサイズ処理と良好な歩留まりと
を、そのための付加的な工程を一切要せずに実現する方
法を提供するからである。
The present invention has the tendency that the sizing agent is anionic, or potentially anionic, that is, it tends to hydrolyse to become anionic during emulsification or during use of the sizing agent. This is particularly effective when the substance is a substance that tends to cause problems due to its stickiness and difficulty in traveling in the usual method. The present invention is also particularly effective when the size is an anhydride size, especially an alkenyl succinic anhydride (ASA) size because the present invention overcomes the runnability problems associated with anhydride size. This is because a method for realizing a quick sizing process and a good yield without any additional step therefor is provided.

【0044】本発明方法の好ましい一例は、歩留まり向
上剤の一部または全部としてカチオン性澱粉を用い、か
つアニオン性化合物としてコロイド状ケイ酸を用いるこ
とを含むが、通常は、歩留まり向上剤の一部または全部
として合成カチオンポリマーを用い、かつアニオン性化
合物としてベントナイトを用いることを含む方法が好ま
しい。好ましいサイズ剤は、ノニオンまたはアニオン性
エマルションとして用いるならASAサイズ剤である。
A preferred example of the method of the present invention comprises using a cationic starch as a part or all of the yield improving agent and using colloidal silicic acid as the anionic compound, but usually one of the yield improving agents is used. Preferred is a method comprising using a synthetic cationic polymer as part or all and using bentonite as an anionic compound. The preferred size is ASA size when used as a nonionic or anionic emulsion.

【0045】カチオン性歩留まり向上剤は濃紙料に、及
び/または再生白水に含有させ得るが、該歩留まり向上
剤はしばしば薄紙料に、例えばファンポンプにおいて添
加する。アニオン性サイズ剤は普通比較的後の工程にお
いて添加し、通常は最後の遠心スクリーンへの入り口
か、またはその後続段において添加する。例えば、アニ
オン性サイズ剤はベントナイトその他のアニオン性化合
物と共に添加し得る。
Cationic retention aids may be included in the thick stock and / or in the reclaimed white water, but the retention aids are often added to the thin stock, eg in a fan pump. The anionic sizing agent is usually added at a relatively later stage, usually at the end of the centrifugal screen or at the subsequent stage. For example, the anionic sizing agent can be added with bentonite and other anionic compounds.

【0046】サイズ剤をカチオン性歩留まり向上剤と予
め混合しなくともよいので、サイズ剤を適当なノニオン
またはアニオン性乳化剤の存在下に水性希釈剤と混合す
れば、サイズ剤をベントナイトその他のアニオン性化合
物の懸濁液中にか、またはサイズ剤をセルロース系紙料
に添加するのに用いる他の何等かの水性流中に直接分散
させることが可能となる。
Since the sizing agent does not have to be pre-mixed with the cationic retention aid, the sizing agent can be mixed with an aqueous diluent in the presence of a suitable nonionic or anionic emulsifying agent so that the sizing agent can be bentonite or other anionic emulsifier. It will be possible to disperse it directly in the suspension of the compound or in any other aqueous stream used to add the sizing agent to the cellulosic furnish.

【0047】米国特許第4,753,710号に開示さ
れ、かつ“Hydrocol”(商標)として市販され
ているような特に好ましい一方法では、大きい分子量を
有する水溶性の合成カチオンポリマーを(場合によって
はポリエチレンイミンのような低分子量カチオンポリマ
ーまたは乾燥強度向上樹脂の添加後)懸濁液に混入し、
その後懸濁液を1個以上の剪断ポンプ及び/または遠心
スクリーンに通してからヘッドボックスに供給する。ベ
ントナイト分散液をヘッドボックスにか、または高剪断
応力付与の最終地点より後方に位置する他のいずれかの
地点に供給し、無水物サイズ剤(または他のサイズ剤)
のアニオンまたはノニオン性エマルションはセルロース
系懸濁液への添加地点へと流動するベントナイト分散液
に注入するか、またはセルロース系懸濁液に直接、ベン
トナイトの添加と同時に注入する。
One particularly preferred method, such as that disclosed in US Pat. No. 4,753,710 and commercially available as "Hydrocol" .TM., Involves the synthesis of a water-soluble synthetic cationic polymer of high molecular weight (optionally). Is added to the suspension after addition of a low molecular weight cationic polymer such as polyethyleneimine or a dry strength improving resin),
The suspension is then passed through one or more shear pumps and / or centrifugal screens and then fed to the headbox. The bentonite dispersion is fed to the headbox or to any other location behind the final point of high shear stress application, and anhydrous sizing (or other sizing)
The anionic or nonionic emulsion of is either injected into the bentonite dispersion which flows to the point of addition to the cellulosic suspension or directly into the cellulosic suspension at the same time as the addition of bentonite.

【0048】サイズ剤の添加量は通常どおりとし得る
が、本発明ではサイズ剤をより有効に用いるので、通常
より少量添加することも可能となる。例えば、サイズ剤
は典型的には1〜20kg/t、好ましくは2〜6kg
/tの量で添加する。
The sizing agent may be added in a usual amount, but since the sizing agent is used more effectively in the present invention, it is possible to add a smaller amount than usual. For example, the size is typically 1-20 kg / t, preferably 2-6 kg
/ T.

【0049】本発明の方法は、特にセルロース系懸濁液
が無機填料を含有する場合、また特にセルロース系懸濁
液が様々な品質の再生材を含有する場合にサイズ剤の必
要量を著しく低減し、かつきわめて均一なサイズ処理を
実現する。歩留まり向上剤は填料及び繊維のフロキュレ
ーション剤として機能し、サイズ剤はフロキュレーショ
ン後の懸濁液に添加することによって(たとえ米国特許
第4,753,710号に開示されているような剪断応
力付与によってフロックが破壊され、マイクロフロック
となっていたとしても)はるかに有効に使用できる。従
って、フロキュレーションが生起していない初期状態の
ままのセルロース系懸濁液にではなく、フロキュレーシ
ョンまたはマイクロフロキュレーションが生起した該懸
濁液にサイズ剤を添加することがきわめて望ましい。
The method of the present invention significantly reduces the amount of sizing required, especially when the cellulosic suspension contains an inorganic filler, and especially when the cellulosic suspension contains regenerant materials of various qualities. And achieves a very uniform size process. The retention aid functions as a filler and fiber flocculating agent, and the sizing agent is added to the post-flocculation suspension (eg as disclosed in US Pat. No. 4,753,710). Even if the flocs are destroyed by the application of shear stress and become micro-flocs, they can be used much more effectively. Therefore, it is highly desirable to add the sizing agent to the suspension in which flocculation or microflocculation has occurred, rather than to the cellulosic suspension in the initial state in which flocculation has not occurred.

【0050】[0050]

【実施例】以下に、幾つかの実施例を示す。EXAMPLES Some examples will be shown below.

【0051】実施例1 50%のさらし針葉樹化学パルプと40%のさらし広葉
樹化学パルプと10%の炭酸カルシウム填料とから成る
製紙用紙料を2%の濃度で45°SRまで叩解した。調
製した濃い紙料を、処理の前に0.5%の濃度に希釈し
た。この繊維懸濁液に、カチオン性ポリアクリルアミド
の0.05%水溶液を、乾燥紙1トンあたり0.5kg
の乾燥ポリマーとなるように添加した。ポリマーは、7
6重量%のアクリルアミドと24重量%のIV 10d
l/gを有するメチルクロリドで四級化したジメチルア
ミノエチルアクリレートとのコポリマーであり、IV
10dl/gを有していた。この添加によってフロキュ
レーションが生じた。懸濁液を乱流によって完全に混合
し、フロックをマイクロフロックに破壊した。
Example 1 A papermaking stock consisting of 50% bleached softwood chemical pulp, 40% bleached hardwood chemical pulp and 10% calcium carbonate filler was beaten to 45 ° SR at a concentration of 2%. The thick stock prepared was diluted to a concentration of 0.5% before treatment. A 0.05% aqueous solution of cationic polyacrylamide was added to this fiber suspension in an amount of 0.5 kg per ton of dry paper.
Was added as a dry polymer. Polymer is 7
6 wt% acrylamide and 24 wt% IV 10d
a copolymer with dimethylaminoethyl acrylate quaternized with methyl chloride having 1 / g, IV
It had 10 dl / g. This addition caused flocculation. The suspension was thoroughly mixed by turbulence, breaking the flocs into microflocs.

【0052】非イオン的に乳化したアルケニルこはく酸
無水物サイズ剤を5%水性エマルジョンとして種々の用
量レベルで添加した。サイズ剤エマルジョンは、95重
量%の従来のアルケニルこはく酸無水物と5重量%の非
イオン性水中油乳化剤との混合物をシルバーソン(si
lverson)混合物と共に水に添加することによっ
て調製した。混合物を1分間激しく攪拌して、5%の活
性アルケニルこはく酸無水物エマルジョンを調製した。
The non-ionically emulsified alkenyl succinic anhydride size was added as a 5% aqueous emulsion at various dose levels. The sizing emulsion comprises a mixture of 95% by weight conventional alkenyl succinic anhydride and 5% by weight nonionic oil-in-water emulsifier.
Lverson) mixture and added to water. The mixture was vigorously stirred for 1 minute to prepare a 5% active alkenyl succinic anhydride emulsion.

【0053】予め水和したベントナイトの0.5%水性
スラリーを調製し、次いで乾燥紙1トンあたり乾燥ベン
トナイト2kgの用量レベルで添加した。
A 0.5% aqueous slurry of pre-hydrated bentonite was prepared and then added at a dose level of 2 kg dry bentonite per ton dry paper.

【0054】実験用紙製造機で、上記のごとく処理した
パルプから手抄き紙を製造した。紙ーをプレスし、標準
的方法で乾燥し、1分間のCobbテスト(コッブ法給
水度試験)によってサイジングの程度を測定した。
Handmade paper was produced from the pulp treated as described above in a laboratory paper making machine. The paper was pressed, dried by standard methods, and the extent of sizing was measured by a 1 minute Cobb test (Cobb method water supply test).

【0055】さらし針葉樹の代わりに、75%の新聞紙
と18%のマニラ紙と9%の厚紙とから成り45°SR
まで叩解した完成故紙材料を使用して同じプロセスを繰
り返した。結果を以下に示す。
Instead of bleached softwood, it consists of 75% newspaper, 18% manila paper and 9% cardboard at 45 ° SR.
The same process was repeated using the finished waste paper material beaten up to. The results are shown below.

【0056】用量レベル(kg/t) 化学パルプ(Cobb gm.m -2) 故紙材料(Cobb gm.m -2) 1 86.7 58.4 2 23.6 17.9 3 18.2 14.4 4 19.3 15.4 6 16.5 11.1 各試験において、すぐれた歩留まりが得られた。また、
比較的少ないサイズ剤用量で低いCobb値が得られる
ことは、サイジングが有効であることを示す。
Dose level (kg / t) Chemical pulp (Cobb gm.m -2 ) Waste paper material (Cobb gm.m -2 ) 1 86.7 58.4 2 23.6 17.9 3 18.2 14. 4 4 19.3 15.4 6 16.5 11.1 Excellent yields were obtained in each test. Also,
The low Cobb values obtained at relatively small size doses indicate that sizing is effective.

【0057】実施例2 実施例1と同じモノマーを58:42の重量%で含むコ
ポリマーから成り、IV7dl/gを有するポリマーを
使用し、ポリマーを1kg/tの用量で添加し、セルロ
ース懸濁液が上級完成紙材料であり、エマルションをベ
ントナイトスラリーと予備混合する以外は、実施例1と
同様のプロセスを繰り返した。以下の結果が得られた。
Example 2 A polymer consisting of a copolymer containing 58: 42% by weight of the same monomers as in Example 1 and having an IV of 7 dl / g was used, the polymer was added at a dose of 1 kg / t and the cellulosic suspension was used. Is a high-grade finished paper material, and the same process as in Example 1 was repeated except that the emulsion was premixed with the bentonite slurry. The following results were obtained.

【0058】用量レベル(kg/t) Cobb gm.m -2値 2 19.6 4 20.0 10 19.8 同じく、すぐれた歩留まりが観察された。 Dose Level (kg / t) Cobb gm.m -2 Value 2 19.6 4 20.0 10 19.8 Similarly, good yields were observed.

【0059】実施例3(比較例) 50%のさらし針葉樹化学パルプ、40%のさらし広葉
樹化学パルプ及び10%の炭酸カルシウム填料をコンシ
ステンシー2%で45°SRになるまで叩解した。
Example 3 (Comparative) 50% bleached softwood chemical pulp, 40% bleached hardwood chemical pulp and 10% calcium carbonate filler were beaten at a consistency of 2% to 45 ° SR.

【0060】一定範囲のアニオン性サイズ剤の、他の化
学物質を加えていない紙料においてサイジングを能を評
価した。実施例1に記載のように標準手すき紙を製造し
た。使用したサイズ剤は以下の通りである:i.アニオ
ン性ホスフェートエステル(5%w/w)乳化剤と予め
混合したアルケニルコハク酸無水物(95%w/w),
サイズ剤用量:0.15〜0.175%の活性ASA。
A range of anionic sizing agents was evaluated for sizing performance on stock with no other chemicals added. Standard handsheets were prepared as described in Example 1. The sizing agents used are as follows: i. Alkenyl succinic anhydride (95% w / w) premixed with anionic phosphate ester (5% w / w) emulsifier,
Sizing dose: 0.15-0.175% active ASA.

【0061】ii.アニオン性液体分散ポリマー(26.
5%w/w)及びアニオン性ホスフェートエステル
(7.5%w/w)を予め混合したアルケニルコハク酸
無水物(66%w/w),サイズ剤用量:上記と同じ。
使用したアニオン性液体分散ポリマーは70モル%のア
クリルアミド及び30モル%のポリアクリル酸ナトリウ
ムのコポリマーであった。
Ii. Anionic liquid dispersion polymer (26.
Alkenylsuccinic anhydride (66% w / w) premixed with 5% w / w) and anionic phosphate ester (7.5% w / w), sizing dose: same as above.
The anionic liquid dispersion polymer used was a copolymer of 70 mol% acrylamide and 30 mol% sodium polyacrylate.

【0062】iii.市販のロジン乳化剤(Bewoid
Super 40),用量:入手したままの形態で
2.0〜2.5%。
Iii. Commercially available rosin emulsifier (Beoid
Super 40), Dose: 2.0-2.5% in as-received form.

【0063】iv.ナフタレンスルホン酸(A.K.D.
において3%乾燥/乾燥)を使用して調製されたジステ
アリルアルキルケテンダイマーエマルジョン。最終エマ
ルジョンは、5%の活性A.K.D.を含んでおり、そ
のままの形態で1.5〜3.0%の用量で適用した。
Iv. Naphthalene sulfonic acid (AKD.
Distearyl alkyl ketene dimer emulsion prepared using 3% dry / dry) in. The final emulsion contains 5% active A.D. K. D. Was applied in its neat form at a dose of 1.5-3.0%.

【0064】全ての場合に、Cobb試験は、用紙が
“無サイズ紙”、即ち実質的にサイジングされなかった
ことを示した。
In all cases, the Cobb test showed that the paper was "sizeless paper", ie, substantially unsized.

【0065】実施例4 実施例3の方法を繰り返したが、但し、固有粘度約8d
l/gを有する、約20モル%の塩化メチルで四級化し
たジメチルアミノエチルアクリレートと約80モル%の
アクリルアミドとのコポリマーを0.5%活性水溶液と
して1kg/t(乾燥/乾燥)で懸濁液に加え、次いで
この懸濁液を撹拌してからサイズ剤を加えた。サイズ剤
を加えた後、予め水和したベントナイトを0.5%水性
スラリーとして用量2kg/t(乾燥/乾燥)で加え
た。結果を以下に示す。
Example 4 The procedure of Example 3 was repeated except that the intrinsic viscosity was about 8d.
A copolymer of dimethylaminoethyl acrylate quaternized with about 20 mol% methyl chloride and about 80 mol% acrylamide with 1 / g as a 0.5% active aqueous solution at 1 kg / t (dry / dry). The suspension was added and then the suspension was stirred before the sizing was added. After the size was added, pre-hydrated bentonite was added as a 0.5% aqueous slurry at a dose of 2 kg / t (dry / dry). The results are shown below.

【0066】 カチオン性 サイジング剤 サイズ剤 ベントナイト Cobb値 コポリマー 用量 用量 (gm・m-2) 用量 1kg/t (i) 0.15% 2kg/t 46.9 1kg/t 0.175% 2kg/t 27.4 1kg/t (ii) 0.15% 2kg/t 26.9 1kg/t 0.175% 2kg/t 25.3 1kg/t (iii) 2.0% 2kg/t 無サイズ紙 1kg/t 2.5% 2kg/t 105.5 1kg/t (iii)* 2.0% 2kg/t 26.2 1kg/t 2.5% 2kg/t 22.4 1kg/t (iv) 1.5% 2kg/t 21.2 1kg/t 3.0% 2kg/t 17.4 *硫酸アルミニウムと共に 上記表において、用量は実施例3で説明してある。Cationic Sizing Agent Sizing Agent Bentonite Cobb Value Copolymer Dose Dose (gm · m −2 ) Dose 1 kg / t (i) 0.15% 2 kg / t 46.9 1 kg / t 0.175% 2 kg / t 27 .4 1 kg / t (ii) 0.15% 2 kg / t 26.9 1 kg / t 0.175% 2 kg / t 25.3 1 kg / t (iii) 2.0% 2 kg / t unsized paper 1 kg / t 2.5% 2kg / t 105.5 1kg / t (iii) * 2.0% 2kg / t 26.2 1kg / t 2.5% 2kg / t 22.4 1kg / t (iv) 1.5% 2 kg / t 21.2 1 kg / t 3.0% 2 kg / t 17.4 * with aluminum sulphate In the above table the doses are explained in Example 3.

【0067】上記結果はまたもや、本発明において満足
の行くサイジングが達成され得ることを示している。全
てのプロセスにおいて、高い歩留まり値及び急速な脱水
が達成された。
The above results again show that satisfactory sizing can be achieved in the present invention. High yield values and rapid dehydration were achieved in all processes.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヨン・オリバー・スコツトウエル イギリス国、ウエスト・ヨークシヤー、リ バーセツジ、ハイタウン、コツツウオル ド・ドライブ・2 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Jiyoung Oliver Scottwell UK, West Yorkshire, River Sedge, Hightown, Kotswald Drive 2

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セルロース系懸濁液にノニオンまたはア
ニオン性のサイズ剤エマルションを、サイズ剤を懸濁液
中の固体に対して直接付着性とするカチオンポリマーの
存在下に添加し、懸濁液を水切りしてシートを形成し、
かつ形成したシートを乾燥することによって内面サイズ
紙を製造する方法であって、セルロース系懸濁液に水溶
性のカチオン性歩留まり向上剤を添加することにより該
懸濁液においてフロキュレーションを生起させ、生じた
フロックを実質的に繊維の再懸濁を伴わずに破壊してカ
チオン性に荷電されたマイクロフロックとし、フロキュ
レーション後の懸濁液にノニオンまたはアニオン性のサ
イズ剤エマルションを添加し、アニオン性化合物の溶液
または分散液を添加してサイズ剤を含有する凝集物懸濁
液を得、更に凝集物懸濁液を水切りしてシートを形成す
ることを特徴とする内面サイズ紙の製造方法。
1. A nonionic or anionic sizing emulsion is added to a cellulosic suspension in the presence of a cationic polymer which renders the sizing directly adherent to the solids in the suspension. Drain to form a sheet,
And a method for producing an inner size paper by drying the formed sheet, wherein flocculation is caused in a cellulosic suspension by adding a water-soluble cationic retention aid. , Destroy the resulting flocs into cationically charged microflocs with virtually no fiber resuspension, and add nonionic or anionic sizing emulsion to the suspension after flocculation. A method for producing an inner sized paper, comprising adding a solution or dispersion of an anionic compound to obtain an aggregate suspension containing a sizing agent, and further draining the aggregate suspension to form a sheet. Method.
【請求項2】 セルロース系繊維の懸濁液においてカチ
オン性歩留まり向上剤の添加によりフロキュレーション
を生起させ、生じたフロックを実質的に繊維の再懸濁を
伴わずに破壊してカチオン性に荷電されたマイクロフロ
ックとし、マイクロフロックをアニオン性化合物の溶液
または分散液の添加によって凝集させ、得られる凝集物
懸濁液を水切りしてシートを形成し、かつ形成したシー
トを乾燥し、その際凝集物懸濁液中にサイズ剤を存在さ
せることを含む、内面サイズ紙を製造する方法であっ
て、カチオン性歩留まり向上剤の添加によって懸濁液に
フロキュレーションを生起させた後、ノニオンまたはア
ニオン性の水性エマルションの形態のサイズ剤を該懸濁
液に添加することを特徴とする内面サイズ紙の製造方
法。
2. A suspension of cellulosic fibers is caused to undergo flocculation by the addition of a cationic retention aid, and the resulting flocs are destroyed substantially without resuspension of the fibers to become cationic. Charged micro-flocs, the micro-flocs are aggregated by adding a solution or dispersion of an anionic compound, the resulting aggregate suspension is drained to form a sheet, and the formed sheet is dried, A method of making an inner sizing paper comprising the presence of a sizing agent in an aggregate suspension, the method comprising the step of causing flocculation of the suspension by the addition of a cationic retention aid, followed by a nonion or A method for producing inner sized paper, characterized in that a sizing agent in the form of an anionic aqueous emulsion is added to the suspension.
【請求項3】 サイズ剤が無水物サイズ剤であることを
特徴とする請求項1または2に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the sizing agent is an anhydrous sizing agent.
【請求項4】 サイズ剤がアルケニル無水コハク酸サイ
ズ剤であることを特徴とする請求項1または2に記載の
方法。
4. The method according to claim 1, wherein the sizing agent is an alkenyl succinic anhydride sizing agent.
【請求項5】 アニオン性化合物が有機ポリマー物質、
ベントナイト及びコロイド状ケイ酸の中から選択される
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載
の方法。
5. The anionic compound is an organic polymer material,
Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is selected from bentonite and colloidal silicic acid.
【請求項6】 カチオン性歩留まり向上剤がカチオン性
澱粉及び500,000より大きい分子量を有する合成
カチオンポリマーの中から選択された物質を含み、アニ
オン性化合物はベントナイト及びコロイド状ケイ酸の中
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1項に記載の方法。
6. The cationic retention aid comprises a material selected from cationic starch and synthetic cationic polymers having a molecular weight greater than 500,000, and the anionic compound is selected from bentonite and colloidal silicic acid. The method according to claim 1, wherein the method is performed.
【請求項7】 カチオン性歩留まり向上剤が乾燥重量対
乾燥重量で0.01〜0.3%の量で添加される、50
0,000より大きい分子量を有する合成カチオンポリ
マーを含み、アニオン性化合物は乾燥重量対乾燥重量で
0.01〜0.5%の量で添加されるベントナイトを含
むことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記
載の方法。
7. The cationic retention aid is added in an amount of 0.01 to 0.3% dry weight to dry weight, 50.
A synthetic cationic polymer having a molecular weight of more than 10,000, wherein the anionic compound comprises bentonite added in an amount of 0.01 to 0.5% dry weight to dry weight. 6. The method according to any one of 6 above.
【請求項8】 カチオン性歩留まり向上剤が4dl/g
を上回る極限粘度数を有するカチオン性ポリアクリルア
ミドを含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
8. The cationic retention aid is 4 dl / g.
8. The method of claim 7, comprising a cationic polyacrylamide having an intrinsic viscosity of greater than.
【請求項9】 懸濁液が少なくとも10重量%の無機填
料を含有する填料配合懸濁液であることを特徴とする請
求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
9. The method according to claim 1, wherein the suspension is a filler-containing suspension containing at least 10% by weight of inorganic filler.
【請求項10】 用いるカチオン性歩留まり向上剤を総
てサイズ剤添加前の懸濁液中に存在させることを特徴と
する請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
10. The method according to claim 1, wherein all the cationic retention aids used are present in the suspension before the sizing is added.
【請求項11】 サイズ剤の添加を、攪拌によってフロ
ックを破壊してマイクロフロックとしてから行なうこと
を特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の
方法。
11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the sizing agent is added to the flocs by stirring to break the flocs into microflocs.
【請求項12】 アニオン性化合物とサイズ剤との両方
を、大きい剪断応力を付与する最終時点の経過後に添加
することを特徴とする請求項1から11のいずれか1項
に記載の方法。
12. The method according to claim 1, characterized in that both the anionic compound and the sizing agent are added after the end of the end point of high shear stress.
【請求項13】 サイズ剤とアニオン性化合物とを一緒
にか、または別々にではあるがさほど間を置かずに添加
することを特徴とする請求項12に記載の方法。
13. The method according to claim 12, characterized in that the sizing agent and the anionic compound are added together or separately, but not too far apart.
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