JPH05505220A - 紙等の製品のサイズ化法 - 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】 紙等の製品のサイズ化法 本発明は、紙や、セルロース又は合成繊維を基材とする板紙、厚紙などの製品を サイズ化するための方法及び装置に関する。特に、アルカリ又は中性条件下で真 状酸無水物、特にアルキル又はアルケニル琥珀酸無水物（ＡＳＡ）、アルキルケ テンニ量体（ＡＫＤ＞　、又はそれらの混合物をサイズ剤として製造した紙に関 する。

紙、板紙、厚紙及びその他の同様な製品は、まずセルロース又は合成繊維を多量 の水の中に分散させ、次いで分散液を紙製造機に送って水を除去し、連続紙ウェ ブを形成することにより製造される。

繊維の性質、製造される紙又は板紙の種類等に応じて、繊維の水性分散液に注入 しつる種々の化学物質で製品を処理する。

紙のサイズ化は公知であり、二種類の典型的なサイズ剤はアルキルケテンニ量体 及びアルケニル琥珀酸無水物である。これらの物質は、たとえば日本特許公報６ ２−２３１０９９号、同６１１４６８９８号、同６１１６０４９５号、同５２− ２５１０２号、同６０−２０９０５号に記載されているように一般的には乳濁液 の形で使用される。本発明はサイズ化に関するが、一般的には本発明は特にアル ケニル琥珀酸無水物に関する。

英国特許第１４９２１０４号には、低剪断エネルギーで真状酸無水物の乳濁液を 製造するためにポリオキシアルキレンアルキル又はアリールアルキルエーテル、 又は対応するモノ−及びジエステル誘導体を用いることが記載されている。その ような乳濁液は、酸無水物をセルロース素材中に均質に分散させ、サイズ化され た紙を製造するのに用いられる。サイズ化乳濁液はセルロース素材内でその場で 製造してもよいし、セルロース素材への導入前に製造してもよい。好ましくは乳 濁液は、カチオン化でんぷん、ポリアミノエチルアクリレート樹脂、エピクロロ ヒドリンと反応させた又は反応させていない遊離アミノ基を有するポリアミド樹 脂等のようなカチオン化安定剤の存在下で調製する。

これらのカチオン化安定剤の主な作用は、クーロン引力により負に荷電したセル ロース繊維の表面に吸着するのに都合がよいように乳濁液の粒子を正に荷電させ ることである。

低剪断エネルギーで、カチオン安定剤の存在下で環状酸無水物の乳濁液を製造す るために窒素及び／又は酸素を含む乳化剤を使用する場合には、一般的には酸無 水物の重量に対し、て２．０乃至１０．０％の乳化剤を用いる。同時に、酸無水 物１部当り典型的には１乃至５部のカチオン安定剤を使用する。

得られた乳濁液は化学的には水中では不安定である。その結果、直径が１μ以下 の乳濁液粒子はすぐに加水分解される。一方、表面積の質量に対する割合が小さ い直径３〜４μ以上の乳濁液粒子はセルロースに迅速に付着するにはクーロン引 力が不十分であるため、紙の製造に使用されるプロセス水中にそのまま部局して いる。

従って、連続的にプロセス水を再循環させるが、結局は加水分解されてサイズ化 化合物を廃棄するばかりか抄紙機の運転上の問題をひきおこす。乳濁液を用いる サイズ化技術では更に、乳化剤によりひきおこされる再湿潤現象のために紙のサ イズ化が不十分であり、サイズ化収率が低く、発泡する。

再湿潤は、セルロース繊維の表面に吸着した斑状酸無水物中の残存乳化剤の存在 より生ずる。無水物粒子の表面に分布する乳化剤の極性基が水を表面に引きつけ るので、無水物はセルロース内のヒドロキシル基と反応するより加水分解してし まう。

更に、最終的な紙製品に乳化剤が残存するため、紙に望ましくない水親和性を生 じ、その結果サイズ化により製造される紙の疎水性が減少する。これらの難題は 乳化剤濃度を無水物に対して１．０％未満に低下させても、また無水物１部当り カチオン安定剤を１乃至５邪存在させて高剪断ミキサーを用いても排除されない 。

タービン型のミキサー（１００００乃至２０００ＯＲＰＭの速度で回転）を用い てさえ粒子の直径を１μ以下及び３乃至４μ間に制御するのは難しい。無水物の 分子量及びそのアルケニル連鎖の構造は前述の挙動にはほとんど影響を及ぼさｆ ４い。

入ロー出ロ圧力降下が８乃至１０ｋｇ／ｒａ’程度のタービンポンプを用いる高 剪断乳化技術は、最良のサイズ化のための乳濁液粒子直径分布を得る必、要があ る。

しかしながら、高剪断により得られる乳濁液は安定性が不十分てあり、迅速に乳 濁液ではなくなる傾向がある。

サイズ化のために環状酸無水物乳濁液を使用して紙を％４’ｆ５する場合には、 一般的には紙業界では役立たない別の技術と余分ｊ工注意を必要とする。また作 ！費用が高くなり、発泡が問題を生じうる。

大きな空気−液体界面を有する気泡は、再循環液体の蒸発に都合がよく、紙の表 面上及び水層透導タンク中の双方に脂肪付着物を形成してＬまう。それらはまた 抄紙機の運転上の問題をひきおこす。従って、プロセスを中断させ製造費用を増 大させがちである清掃作業を一層ひんばんに必要とするかもしれない。、更に乳 濁液のカチオン安定剤を用いることにより費用は増大する。

紙のサイズ化に乳酸無水物の乳濁液を使用することが以下の文献に記載されてい るが、その場合には紙業界では多くの問題に遭遇する。１９８７　Ｓｉｚｉｎｇ Ｓｈｏｒｔ　Ｃｏｕｒｓｅ、　Ａｐｒ口８〜１０　１９８７、Ａｔ１ａｎｔａ、 　Ｇａ、、　ＴＡＰＰＩ　Ｐｒｅｓｓ　１９８７゜１９８５　Ａｌｋａｌｉｎｅ 　Ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ、Ａｐｒｉｌ　１７〜１９．１９８５、Ｄｅｎｖｅｒ 、　ＣＤ、。

ＴＡＰＰＩ　Ｐｒｅｓｓ　１９８５．１ｓｓＮ０７３８−１１９０゜従って、乳 化された反応性合成物質を用いることにより紙のサイズ化はｂ’５ｖｄ、されう るけれども、加水分解によりサイズ化化合物廃棄物を生ずること、再湿潤現象に より紙のサイズ化が不十分であること、サイズ化率が低いこと、発泡へ水層循環 タンク中の脂肪付着物の形成及び抄紙機運転士の問題などの欠点がある。

更に、乳化された物質を用いてサイズ化する紙の製造法は以下の理由により経済 的ではない。

乳化剤及び乳化安定剤が必要であること。

サイズ剤の加水分解のために比較的サイズ化収率が低いこと及びその結果比較的 紙の疎水性が低いことを相殺するためにサイズ化化合物を多量に使用すること。

多数のプロセスの中断を導く清掃作業が一層しばしば必要であること。

高剪断タービンポンプ又は静的高圧差動静的ミキサーが必要であること。

特に環状酸無水物を基剤とする乳化されたサイズ化化合物を用いた紙のサイズ化 に伴う技術上及び費用上の問題を低下させるか又は排除することが本発明の主な 目的である。

本発明の目的は、精確にかつ再現できるように接触時間及びサイズ化化合物の粒 子の直径をその他の関連するプロセスパラメータ（た乏えは、セルロースの種類 、紙素材の叩解度、無機質の装入材料の種類、乾慢セクションの温度等）の関数 として予め決めて、乳化剤不在下においてサイズ化化合物々セルロース素材を相 互作用させる方法を開発することである。

本発明の別の目的は、プロセス水中に滞留して５）る期間中のサイズ化化合物の 加水分解を減少させた、合成サイズ化化合物とセルロース素材とを接触させる方 法を開発することである。

本発明の更に別の目的は、Ｈｅｒｃｕｌｅｓサイズ化試験及びＣｏｂｂ試験のよ うな紙業界のために開発されている標準試験により示される記述及び印刷に関し て許容しうる疎水性を有する紙を製造することである。

合成サイズ化化合物とセルロース素材とを接触させる方法は紙、厚紙等を！１造 するための現存するプラントに容易に適合されることが望ましい。

本出願人らによる欧州特許願”］Ｕ３９３０６１７８．８号においては、以下の 工程から成るサイズ化プロセスを用いて紙、板紙、厚紙等を製造する方法が記載 されている。

セルロース素材の水スラリを製造すること。

そのようなスラリをカチオン化すること。

乾燥又は湿潤状態の紙ウェブの形成前、形成中又は形成後に、そのまま又は気体 又は溶媒のような不活性化合物の溶液状の合成サイズ剤を微小液滴の形でセルロ ース素材中に分散させること。

紙ウェブを乾燥させること。

この技術は工業規模で開発されているので、水系に浸漬している１個以上のノズ ルを通してピストンポンプによりサイズ剤を注入すればプロセスは改良されるこ とが見い出された。セルロース素材／水スラリに注入する前に予熱すればサイズ 剤の分散が改良されることも見い出した。本発明の好ましい特徴として、セルロ ース素材／水スラリに注入する前にサイズ剤を少量の水と混合した。この水流は カチオン化でんぷん及び／又はたんばく質、ポリアミン並びに天然ガム及び合成 ポリヒドロキシル化炭化水素のようなその他のカチオン化剤を含みつる。

従って本発明は、以下の工程を含む紙及び同様な製品をサイズ化する方法を提供 する。

セルロース水スラリを形成する工程。

そのまま又は溶液状のサイズ剤を予熱し、予熱したサイズ剤を水と混合し、かつ 紙ウエブ形成前、形成中又は形成後に前記セルロース水スラリに液滴状の混合物 を注入する工九　（但し、セルロース水スラリ及び／又はサイズ剤はカチオン化 化合物で処理されている。） 紙ウェブを乾燥する工程。

サイズ剤を予熱する好ましい温度はサイズ剤の種類に依存する。アルケニル琥珀 酸無水物を使用する場合には温度は３０乃至６５℃であり、好ましくは３５乃至 ５０℃である。アルキルケテンニ量体を使用する場合には温度はその融点以上で あり、一般的には４０℃以上である。予熱されたサイズ剤と混合する水も３０乃 至６５℃の温度に加熱されていることが好ましい。

スラリをカチオン化する際には、一般的にはサイズ剤と混合した後無機買の装入 材料で処理する。

本発明の方法を使用することの更に別の利点は、その方法を実施するのに必要な いくつかの手順に関する詳細な記載において明らかさなろう。そのような手順は 本発明を説明するために記載するのであって、本発明の限定を意味するわけでは ない。

本発明を実施する好ましい手順によれば、迅速かつ完全にサイズ化化合物と紙素 材とを接触させるために好ましくはセルロース素材水スラリが高乱流下にある場 所において、水と混合した反応性合成サイズ化化合物を連続的に微小液滴の形で 抄紙機の湿った端部に分散させる。

サイズ化化合物の分散液は、予め決められた寸法でかつ予め決められた粒度分布 の液滴を水中に製造する噴霧ノズルで便宜的に得られる。噴霧ノズルの種類及び 噴霧角度は、抄紙機の種類及び最良の結果を得るための抄紙機内の位置に依存し て変化しつる。使用する噴霧ノズルの数は、抄紙機の種類及び製造される紙又は 紙製品の種類に従って選択しつる。

水系に浸漬した１個以上のノズルを通してピストンポンプでサイズ剤をポンプ輸 送することにより、大きな水系にサイズ剤を良好に分散させうろことが見い出さ れた。

次いで、ノズル先端においてサイズ剤及び紙素材間に生ずる大きな圧力差のため に噴霧混合があこるであろう。そのような圧力差が、ノズル先端から高速度で放 出する液体噴流がまわりの液体との衝突により砕解されて小さな球状粒子となる ことを促進する。

反応性合成サイズ化化合物は圧力管系により噴霧ノズルに送出され、噴霧圧力は マイクロポンプの計量により発生させつる。あるいは化合物は不活性乾燥ガスで 加圧した貯蔵タンクから噴霧ノズルに送出されへ化合物を、検量されたマイクロ バルブにより計量する。

貯蔵タンク、管系、ノズル、バルブ及び測定用マイクロポンプは、所望の予熱温 度にサイズ剤を保持するためにサーモスタットを具備していると都合がよい。

便宜的なサーモスタットは、選択した温度の水でもよい。

サーモスタットによりサイズ化化合物の粘度が制御さね、噴霧ノズルに出る場合 には予め決めた直径を有する液滴が製造される。室温において固体又は粘度の高 い反応性サイズ化化合物を使用する場合には、粘度制御が特に有用である。たと えば、パルミチル基（又はそれより長い基）すなわち分岐基よりむしろ直鎖基で 置換された環状酸無水物又はアルキルケテンニ量体を使用する場合にはそうであ る。

好ましい方法においては、水流自体をバルクのセルロース素材中に注入する直前 のサイズ剤の温度と実質的に同一の温度に予熱したサイズ剤を水流に注入する。

この水流はまた、脱泡剤、たんばく質、天然ガム、合成ポリヒドロキシル化炭化 水素、みょうばん及びカチオン化でんぷんのようなその他の添加剤を紙素材に導 入するのにも使用される。サイズ剤をマイクロ包封（カプセル化）して加水分解 を抑制する物質も水中に含まれうる。

貯蔵タンクにおけるサイズ化化合物の加圧は、室温又はほぼ室温において、空気 、窒素、アルゴン、メタン、プロパン、ブタン、クロロフルオロ炭化水素、二酸 化炭素、窒素の初級酸化物のような乾燥ガスで得られる。前記ガスは貯蔵温度に おいて反応性サイズ化化合物中に溶解するものもある。

セルロース繊維上へのサイズ化化合物液滴の吸着は、カチオン化処理により促進 される。繊維は、ライン上で、又は紙素材調製タブ中で予めカチオン化しつる。

あるいはサイズ剤自体をカチオン化剤と共に供給しうる。そのようなカチオン化 は、湿潤紙力増強用樹脂、無機質装入材料等の保有に有利であるように紙の製造 においては標準技術である。さもなければ大部分を失ってしまうであろう。カチ オン化は一般的には長鎖脂肪族アミン、アミン類を含む合成ポリマー、カチオン 変性でんぷん、ポリアミド−アミン樹脂及びその他のカチオン化物質を用いて実 施する。典型的には乾燥繊維の重量に対して０．０２乃至３．５０重量％のカチ オン化剤を使用する。

プロセス水と分散した液滴状の反応性合成サイズ化化合物との接触時間は、機械 の湿った端部の乱流及びカチオン化処理に依存するが、非常に短い。これらの因 子は、繊維上にサイズ剤の液滴が所望の速度で付着するように変化しうる。

サイズ化化合物のプロセス水との接触時間が非常に短かく、サイズ化化合物がも ともと疎水性であることが互いに作用して加水分解及びそれにより生ずる廃棄物 を防ぐ。

更に、液滴の直径を低下させることによりセルロース繊維と吸着したサイズ化化 合物の相互作用が改良さｆ５サイズ化収率が現在の乳濁液技術で成就されるレベ ル以上に増大する。

本発明を実施する別の方法においては、メタン、プロパン、ブタン、クロロフル オロ炭化水素、二酸化炭素等のある種の気体を合成サイズ化化合物に溶解させた 溶液を抄紙機の湿った端部中又は機械の乾燥セクションの前、又はサイズ化プレ ス中の形成された紙ウエブ上に直接微小液滴の形で噴霧する。

サイズ化化合物の溶液を含む貯蔵タンクへの圧力管系と連結しているノズル又は 同様な装置は、サイズ化化合物溶液をセルロース−水スラリ中に分散させるのに 用いつる。好ましくは注入系は紙の製造速度により制御されへ好ましくはフィル ターを通して供給する低圧供給ポンプを供給する予熱容器、５０乃至３００気圧 、好ましくは１２０乃至２００気圧の圧力下で作業する４乃至６本のシリンダー 計量ポンプからなる計量ポンプを含む。ポンプはサイズ剤の素材に対する割合を 一定に保持するために紙素材流からの信号により制御される。

ポンプは１個以上のノズルを通してサイズ剤を水流中、従って素材中に所定の速 度で注入するので、適するサイズ化がおこる。紙の製造プロセスに影響を及ぼす ことなく、ガスは蒸発するか又はプロセス水、好ましくは液滴分散液に溶解する 。

溶解したガスの別の重要な機能は、液滴の表面を水の加水分解作用を受けないよ うに保護し、ガスが蒸発又はプロセス水に溶解する時に液滴の表面に新たな表面 をその場で製造することである。

ある範囲のサイズ化化合物混合物を使用しうる。好ましい組成物は所与の機械で 製造される紙の種類及びプロセスパラメータに依存する。

一般的には、溶解したガスの濃度はサイズ化化合物の２０乃至５０％であるが、 経済的な理由からガスの濃度は１乃至１９％に保持するのが好ましい。サイズ化 化合物のガス溶液は、たとえば窒素と二酸化炭素、窒素とメタンのような溶解度 の低いガスと高いガスをサイズ化化合物に予め混合することによっても得られる 。

別の手順では、まず反応性合成サイズ化化合物を無水非プロトン水溶性不活性溶 媒中に溶解させる。溶液を抄紙機の湿った端部において水−セルローススラリ中 に直接微小液滴として１個以上のノズルを用いて噴霧する。この場合、不活性溶 媒はプロセス水に溶解するため反応性サイズ化化合物の液滴が水の加水分解作用 を受けないように保護し、セルロースの存在下で現場で新たな表面を形成する。

別の実施態様においては、前述のように不活性ガス（たとえば二酸化炭素）を非 プロトン溶媒に溶解させつる。

有用な非プロトン化合物の例には、ケトン、エステル、エーテル、芳香族及び脂 肪族炭化水素（たきえばアセトン、メチルエチルケトン、゛Ｔセトニルアセトン 、酢酸メチル、エチレングリコールジアセテート、ジオキサン等）が含まれる。

サイズ化化合物を含む溶液においである範囲の溶媒濃度が考えられる。

好ましい組成物は、プロセスパラメータに依存して実験により決定されるであろ う。費用のことを考えると、２０乃至５０％又はそれ以上の溶媒濃度より１乃至 １９％の濃度の方が好ましいことが分かるであろう。これらの低濃度を用いると 水層循還系に溶媒が蓄積されるのを回避できるであろう。

本発明を実施する別の好ましい手順においては、噴霧して微小液滴とする直前に 反応性サイズ化化合物を無水プロトン水溶性化合物中に溶解させる。

反応性サイズ化化合物のプロトン無水溶媒の好ま（−い濃度は、前述の非プロト ン溶媒の場合に開示した濃度と同様である。そのような溶媒の種類には、アルコ ール、エーテルアルコール、エステルアルコール（たとえば、メチルアルコール 、エチルアルコール、２−ブトキンエタノール、エチレングリコールモノアセテ ート、２−（２−ブトキシェタノール）等）が含まれる。

乾燥繊維に対して０．００５乃至２．０重要％のサイズ剤を用いることが好まし い。

サイズ剤を用いたあと、９０乃至１２０℃の温度に加熱することにより紙ウェブ を乾燥させる。この加熱はまた、反応性サイズ化化合物及びセルロースのヒドロ キシル基間の反応を促進する。

このことは、紙ウェブに反応性サイズ化化合物を含浸させるのに必要な圧力も提 供する加熱シリンダーによっても実施されうる。

本発明を実施する他のとりうる手順によれば、合成サイズ化化合物を小さな噴霧 角度の一個以上のノズルにより形成された紙ウエブ上に噴霧する。紙ウェブの片 面、又は反対側の面又は両面に同時に噴霧することができるであろう。

この技術を用いると、噴霧を湿った状態のままあるいはサイズ化プレス中、ある いは両方の位置で紙ウェブの全表面に拡張することもできるし表面の一部に限定 することもできる。

サイズ化プレス中の噴霧では、紙を乾燥させるのに使用する最終乾燥シリンダー を、湿った厚い紙をサイズ化化合物で含浸させること及びセルロースのヒドロキ シル基と反応させることの両方を確保するのに十分な圧力及び湿度とすべきであ る。

サイズ化化合物をサイズ化プレス中で適用する場合には、その濃度は乾燥繊維の ２重量％以上の値に達しつるであろう。もっと高濃度も可能であるが、その結果 費用がかさむであろう。

サイズ化化合物の濃度が高い場合には、そのような反応を成就するためにある程 度時間が必要であろう。

好ましい合成反応性サイズ化化合物は一般式：（式中、Ｒ，は有機疎水性基であ る。）で示される環状酸無水物である。更に好ましくはＲ，が分枝鎖状のＣ１〜 ＣＩ、のアルケニル基である液体目状酸無水物である。

サイズ化化合物で処理される七ノ）用−スの典型的な例は、漂白又は無漂白、半 化学的、砕木及びそれらの組合せの硬材及び軟材から誘導される。合成レーヨン 又は再生上ルロース繊維も古紙及び厚紙と同様に使用しつる。

本発明は、前述の１９８７　Ｓｉｚｉｎｇ　５ｈｏｒｔ　Ｃｏｕｒｓｅという文 献の第４頁に記載されているようなアシルハライド、環状酸無水物、アルキルケ テンニ量体、イソシアナート、アルキルアミノクロライド、尿素誘導体、炭素酸 クロライド、クロロスルホン酸アミド及びクロロ燐酸アミドを含むいかなるサイ ズ化材料の例にも適あるいは、サイズ化材料の混合物も使用１．うる。材料がア ルキルケデンニ量体のように室温においで固体の場合には、それらを溶液としで あるいは溶融状態で、あるいは他のサイズ化化合物との混合物々して適用するこ とが必要かもしれない。

後者の場合には、予熱温度は生成物が溶融状態か液体状態であるようにすべきで ある。

本発明の一部苓構成する注入系を第１図に模式的に示す。第１図は、サイズ剤が 貯蔵タンクから予熱器Ａに供給され、そこから低圧ポンプＢへ、更にフィルター Ｃを通過して計量ポンプＤへ供給され、それによりサイズ剤は注入ノズルＥを通 過して、水流が主セルロース票材Ｇへ流れる管Ｆへ供給される。

低圧ポンプの作業は好ましくは、素材に適用されるサイズ剤の割合を制御する計 量ポンプの作業と同様に紙の製造速度により制御される。

本発明の更に詳細な好ましい実施態様を、第２図を参照して説明する。サイズ剤 を、カムンヤフト５を有する変速電気モーター２の車軸に連結している４個のバ レルの付いたポンプ１を含む噴霧混合装置より注入する。ポンプ１は用途に依存 して何個のバレルを含んでもよい。低圧ポンプ３はカッ・シャフト６によりポン プ１へ、管７及び８によりフィルター４を通過して管１１へ連結している。固体 不純物が濾過された液体又は融液をポンプ１の吸引側に供給する。ポンプ３は管 １１によりサイズ剤が貯蔵されているタンク１３に連結し７ている。ポンプのノ イレルは管２０．２１．２２．２３により圧力開放安全弁２４．２５．２６及び ２７に連結している。

ポンプ１は加圧下で管２８．２９．３眠３１によりノズル４０．４１．４２．４ ３ヘザイズ剤を送る。ノズルはノズルホルダー３６．３７．２８及び３９により 管４４に固定されている。

装置は以下のように操作する。タンク１３は管１４を通して、ｉ？４４中に流れ 込む水及び水性流体と混合される液体で満たされている。次いで、（ルブ１５を 閉じる。タンク１３は管１６によりシリカゲル、分子篩等の空気乾燥剤を含むタ ンク１７に連結されている。タンク１７は、バルブ１８を開くと大気と連結する 。

低圧ポンプ３、管７、フィルター４及び管８を通してタンク１３をピストンポン プ１に連結する管１１丘のバルブ１２を開くと、サイズ剤がポンプの／＜レルに 流れ込む。−イルブ３２．３３．３４．３５、手動回転カムシャフト５を閉じ、 圧力開放安全弁２４．２５．２６．２７苓開くとバＩ／ルの充填が容易になる。

電気モーター２を始動させ、バルブ３２．３３．３４．３５を開き、安全ブｒ２ ４．２５．２６及び２７を閉じると、ノズル３６．３７．３８．３９．４０によ り、管４４に固定されているノズル４０．４１．４２．４３を通し７て、管４４ （水又は含水流体を含む）へのサイで剤の計量及び噴霧混合が開始される。ディ ーゼル燃料をディーゼルモーターへ注入するために用いられるようなビンノズル が特に有用であることが見い出された。

管２０．２１．２２．２３によりポンプのバし・ルに連結し、管２８．２９．３ ０．３１によりノズル４０．４１．４２．４３に連結されている圧力開放安全弁 ２４．２５．２６及び２７は、系内の圧力が安全な設定値具−トに増大する時に 開くであろう。

本発明の好ましい実施態様においては、ノズルが好ましい位置に固定されている 管４４と同様ｌｊ管（たとえば、全てのノズルが管の長さ方向に沿−７て一列に 並んでいたり、管の直径のまわりに好ましい角度で離隔して配置している等）内 を流れる水又は水性液体にサイズ剤を噴霧混合する。使用するノズルの数は、噴 霧混合される液体の容量、使用するポンプのバレルの数及びポンプの数に依存し て自由自在である。

本発明の好ましい実施態様においては、ポンプ１及び３、フイルター４、！＜ル ブ１２．２４．２５．２６．２７．３２．３３．３４．３５、タンク１３、管８ ．１１．２０、２１、２２．２３、２８．２９．３０．３１及びノズル４０．４ １．４２．４３は電気的に加熱されて温度を変化させ、それらの中の液体の温度 調節がなされる。特に冬期の作業又は２０乃至１００℃の融点を有する物質を強 く混合する場合には周囲温度より高温の方がポンプ輸送及び噴霧混合に有利であ る。

本発明の好ましい実施態様においては、タンク１３は連続的に秤量されて流量噴 霧混合装置は、噴霧混合される流体の種類に依存して低炭素鋼、ステンレス鋼又 はその他の材料で構築しうる。管２０．２１．２２．２３．２８．２９．３０． ３１及びバルブ２４．２５．２６．２７．３２．３３．３４．３５は２００ｋｇ ／ｃｍ２を越える圧力に対する耐性が必要であり、管１１．７．８及びフィルタ ー４は３乃至１０ｋｇ／ｃｎ＋２の圧力に対する耐性が必要である。

本発明の好ましい実施態様においては、電気モーター２の速度は、管４４内の水 又は水性流体の流れを発生させるポンプの電気回路に電気的に連結させることに より変化する。この装置びは、管４４内の正又は負の流動性の変化が自動的にポ ンプ１の出力を調節するであろう。

前述の装置は、１００乃至２５０　ｋｇ／ｃｍ２の圧力にふいて、Ｃ１２及びＣ ｒｅ−１ｅのアルケニル琥珀酸無水物（ＡＳＡ＞を紙の製造作業中に紙バルブに 計量及び噴霧混合するのに使用した。紙バルブのＡＳＡに対する割合が４０．０ ００乃至１００．０００の場合に、２００　ｋｇ／ｃｍ”の噴霧混合圧力でＡＳ Ａが１〜２μを中心とするガウス分布の粒度を有することが示された。

そのような工業的な実験において製造される紙の品質は、Ｃｏｂｂ及びインキ浸 透サイズ化試験により決定される疎水性が一定で、工業的及び商業的標準に合格 する範囲であることが示された、。

本発明を更に以下の実施例により説明する。実施例においては全ての物質の含量 は乾燥セルロースに対する重量で言及する。以下の物質を使用した。

Ａ）叩解度３５°ＳＲ及び水道水（フランス硬度１７°）ＩＡ当り４０ｇの濃度 の漂白した硫酸塩セルロース（６０％の硬材、４０％の軟材）を水道水１１当り １００ｇの濃度の溶液として０乃至０．５％の水和した硫酸アルミニウム（ａｌ ｕｍ）で処理した。

Ｂ）脱イオン水中約５％の濃度のカチオン化じゃがいもでんぷん（Ｒｏｑｕｅｔ ｔｅ　Ｐｒ。

ＨＩＣＡＴ　１８０ブランド）を８５乃至９０℃において３０分間調理１．、約 ５倍に希釈した。望ましくない老化を防ぐために、でんぷんは通常蒸解後１２乃 至２４時間以内に使用する。

Ｃ）炭酸カルシウム（（：ｒａｉｅ　Ｍｉｃｒｏｎｉｃ　Ｏブランド）を３５０ ｇ／ｌの濃度で水道水中で予めスラリとした。

Ｄ）Ｃ，□の分枝鎮状の側壁を有するアルケニル琥珀酸無水物（ＥＸＸＯＮ　Ｃ ＨＥＭＩＣＡＩ、ＣＤ）及びＣｌ１ｌ−Ｉｓの側鎖を有するＦＩＢＲＡＭ　７６ 　（Ｒｏｑｕｅｔｔｅ　Ｆｒ、ブランド）をサイズ剤として使用した。

Ｅ）０．０３８％の濃度で水に溶解させたポリアクリルアミド（Ｓｃｈｉｍｍｅ ｒ　＆Ｓｃｈｗａｒｔｚ　Ｆ０４５５０ＢＰＭブランド）を凝集保留剤として使 用した。

Ｆ）４２重量％水溶液とし、てポリ珪酸ナトリウムＮａ２５ｉ、Ｄ−・３Ｈ７０ を変性することなく添加した。１５％の水分散液さして０．３％のＮ　ａ　ｘ　 Ｏを含むコロイド状重合シリカ（ＥＫＡ−ＫＥＭＩ　Ｃｏｍｐｏｚｉｌ　ＢＭＡ ブランド）を変性することなく添加した。

Ｇ）２０％の水溶液として０．１％のＮａｚＯを含むジエチレンテトラアミノペ ンタメチレンホスホン酸（ＭＯＮＳＡＮＴＯＤＥＱＵＥＳＴ　２０６０Ｓ）。

実施例１ 漂白した硫酸塩セルロース（６０％硬材、４０軟材）を０．２５％のみょうばん で処理した紙素材を５ｍ”の供給タブ中に供給し、０．５％の蒸解したカチオン じゃがいもでんぷんで処理した。望ましくない老化を防ぐため、紙素材の機械へ の供給は約１時間に限定した。

３５℃に予熱した分枝鎖状のＣ９２−アルケニル琥珀酸無水物（Ｄ）をそのまま ４０乃至５０℃において水道水の流れに噴霧混合するのに噴霧ノズルに連結して いるピストン計量ポンプを用い、混合物を０．５ｍ’／）ンの速度で、みょうば ん処理紙素材を抄紙機に供給するポンプの吸引側に供給した。

抄紙機はＳｌ（：ＭＡ、　Ｔｅｒｎｉ、　［ｔ、ａｌｙ製である。それは、輻０ ．５６ｍのフォードリニエネット及び一連の２２本の水蒸気加熱乾燥シリンダー を具備し、４０ｍ／分の速度で回転し、毎時的１００ｋｇの紙を製造する。グラ ム数（ｇｒａｍａｇｅ）は約８０〜８５ｇ−ｒｎ’に保持する。

２５％の炭酸カルシウム／水スラリをライン上で計量してファンポンプの吸引側 の紙素材に添加し、た。炭酸カルシウムを添加した後の紙素材の９）（は７．２ 乃至７．６であ−、た。

０．０３８９６のポリアクリルアミド（Ｅ）を紙素材に、＾・ラドボックスに入 る直前に添加した。

ポリ珪酸すトリウム（Ｆ）をライン上で計量し、炭酸カルシウム／水スラリと一 緒にファンポンプの吸引側の紙素材に添加した。添加後の紙素材のＰＨは７．２ 乃至７．６であった。

実験３及び４は、０．５％のみょうばんで予め処理した紙素材を用い、実験４は ０．３％のサイズ材濃度を用いて実施した。

ポリ珪酸ナトリウム　％　０．ｆ）８　０．１６　０．０８　０．０８サイズ剤 　％　０．２５　０．２５　０．２５　０．３０ヘツドボツクスの紙素材濃度　 ｇ／Ｉｔ　３．６　３．６　３．６　３．６−回目通過全固体残率　％　−−９ ５，０−９６，６−回目通過炭酸カルシウム残率　％　−−９１，１−−９３， ８４２５Ｔ″：における灰分　％　２２．４　２１．６　２２．５　２２．０ゼ 一タ電位白水　ｍＶ　＋ｔ４　＋５．３グラム数（ｇ−ｍ”）　８０　８０　８ ０　’　８０紙ウェブを機械の乾爆セクション中で乾煙さ↑（た３、乾煙ヤクン １ンの水蒸気加熱シリンダーは、巻取られる前に５０乃至１１０℃の温度に達す るようにｔｌっている。

Ｃｏｂｂ　６０’の結果は、紙が適当にサイズ化され、記述及び印刷に関し、て 商業上許容しうる疎水性であることを示す。

実施例２ 実験５．６．７及び８においては、実施例■を鏝返し！５゛。実験９はサイズ剤 としてＰＩＢＲＡＮ　７６を用いて実施した。全での場合におい′Ｃサイズ剤の 濃度は０４２５゜％であった。

ポリ珪酸ナトリウム（Ｆ）をラインＩ−で＃ｆ量し、炭酸ｆ／ルシウム７／水ス ラリ、Ｉニー緒にファンポンプの吸引側の紙素材に添加Ｉまた。添加後の紙素材 のＰ　Ｌ（は７．２乃至７．６であった。実験５乃至８のポリアクリルアミドの 量を減少させつつ実施した（実施例１と同様な０．０３８％から０．０１９及び ０．０％）。

平衡１．７達した時に以下の抄紙機パラメータが観察された。、ポリアクリルア ミド　％　０．０３８　０．０１９　０．０　０．０　０゜０１１１ヘツドボツ クスの紙素材１度　ｇ、／１３−６　３．６　３．６　３．６　３−６−回目通 過全固体残率　％　９７．６　９２．９　８８、ｇ　８９．７　９１．７−回目 通過炭酸カルシウム残率　％　９５．９　８３．６　７５，４　７６．３　８８ ．３４２５℃における灰分　％　２２．３　２１．８　２１，７　２１．．８２ ２．０ゼータポテンシヤル白水　ａ＋Ｖ　＋１１．１　＋１．１−＋０．７　〜 グラｌ、数（ｇ−ｍ’＞　８０　８０　８０　８０　８０ここでもＣｏｂｈ５Ｑ ’の結果は、紙が適当に（ノイズ化され、記述及び印刷（、Ｔ関して商業上許容 しつる疎水性であることを示す。

ＦＩＧ。７ ＦＩＣｙ、２ 要約書 セルロース水スラリをカチオン化化合物で処理し、サイズ剤をそのまま又は溶液 状で水と混合し、紙ウェブが乾慢しているか否かにかかわらず紙ウエブ形成前、 形成中又は形成後に液滴状の混合物を前記セルロースに注入し、紙ウェブを乾板 させることにより、サイズ剤の紙素材中への分散を改良する。この改良方法を実 施する装置も開示する。

国際調査報告 国際調査報告 ＰＣＴ／ＧＢ　９１１０００９１ Ｓ＾　４４１２３

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．紙等の製品をサイズ化する方法であって、セルロース水スラリを形成するこ と； ３０乃至６０℃に加熱した、そのまま又は溶液状のサイズ剤を水と混合し、紙ウ ェブの形成前、形成中又は形成後に、前記紙ウェブが乾燥している否かに関係な く、前記セルロース水スラリに、得られた混合物を液滴状で注入すること；及び 前記征ウェブを乾燥すること； を含み、前記セルロース水スラリ及び／又はサイズ剤がカチオン化化合物で処理 されている方法。
2. ２．前記サイズ剤を混合する水を３０乃至６０℃に加熱する請求の範囲１記載の 方法。
3. ３．前記サイズ剤を水と共に乾燥セルロースに対して０．１乃至１．０重重％の 濃度で注入する請求の範囲１又は２記載の方法。
4. ４．前記セルロース水スラリを前記カチオン化化合物で処理する請求の範囲１乃 至３のいずれかに記載の方法。
5. ５．前記カチオン化化合物をサイズ剤／水混合物と共に注入する請求の範囲１乃 至４のいずれかに記載の方法。
6. ６．前記サイズ剤を混合する水が前記サイズ剤を包封ずる物質も含む請求の範囲 １乃至５のいずれかに記載の方法。
7. ７．前記サイズ剤を、水流に浸漬された１個以上のノズルからピストンポンプに より注入する請求の範囲１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. ８．予熱したサイズ剤源及びサイズ剤を注入ノズルからセルロース素材へ注入さ せる計量ポンプに該サイズ剤を供給する低圧ポンプを含むサイズ剤を紙素材に注 入するための装置。
9. ９．前記注入ノズルがサイズ剤を、セルロース素材へ供給される水流に注入する 請求の範囲８記載の装置。
10. １０．前記計量ポンプが紙製造速度により制御される請求の範囲８又は９記載の 装置。