JPH0611956B2

JPH0611956B2 - 填料の歩留り向上方法

Info

Publication number: JPH0611956B2
Application number: JP60259789A
Authority: JP
Inventors: 成彦吉岡; 公彦後藤; 彰本間
Original assignee: HOKUETSU SEISHI KK; Seiko Kagaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: HOKUETSU SEISHI KK; Seiko Kagaku Kogyo Co Ltd
Priority date: 1985-11-21
Filing date: 1985-11-21
Publication date: 1994-02-16
Anticipated expiration: 2009-02-16
Also published as: JPS62125096A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は製紙工程における填料の歩留り向上方法に関
し、特に炭酸カルシウムを填料として使用する製紙工程
に適用して、填料の歩留りを顕著に向上せしめるととも
に、填料の含有量が多い成紙においても良好な強度を得
ることができる新しい填料の歩留り向上方法を提供する
ものである。

〔従来の技術〕

製紙工程に使用する製紙用添加剤として、成紙の筆記性
や耐水性を向上せしめるサイズ剤、成紙強度を高める紙
力増強剤、填料や微細繊維の歩留りを向上する歩留り向
上剤、抄紙ワイヤー上での水切れを促進する濾水剤等、
各種の添加剤が使用されて来た。

例えば、紙力増強剤や歩留り向上剤として一般に水溶性
高分子物質が、即ち澱粉及び変性澱粉、セルロース誘導
体等の水溶性天然高分子物質、ポリアクリルアミド及び
その誘導体、ポリビニルアルコール及びその誘導体、ポ
リエチレンイミン、ポリアミドポリアミン−エピクロル
ヒドリン樹脂、スチレン−マレイン酸系樹脂及びその他
の各種水溶性ポリマーが使用されているところである。

そして、これら各種製紙用添加剤には、製紙技術の高度
化により多くの課題がなげかけられているのが現状であ
る。例えば、製紙工程特に印刷用紙や筆記用紙の製紙工
程においては、成紙の白色度や不透明度を向上させ、か
つ原料コストを低下せしめる等の目的で填料を添加する
ことが行われているが、成紙中の填料含有量が多くなる
と成紙強度が低下するという問題があり、その解決が迫
られている。

また、印刷物の長期保存性の観点から、硫酸バンドを使
用しない中性ないし弱アルカリ性のｐＨ領域で抄紙する
ことによって得られるいわゆる中性紙の要望が強くな
り、製紙工場においても硫酸バンドを多用した従来の酸
性抄紙から中性抄紙への転換が盛んに行われているが、
これに使用する中性抄紙添加剤の効果は未だ不充分で、
その改良が強く望まれている。

これらの課題に対して、いろいろな解決策が提案されて
いるが、最近の特許をみるとカチオン性澱粉及び／また
はカチオン性あるいは両性のグァ−ガムとコロイド状硅
酸からなるバインダーを製紙用添加剤として使用する製
紙方法が提案されている（特開昭５７−５１９００号、
公表昭５８−５０２００４号）。この製紙方法はカチオ
ン性もしくは両性の天然高分子物質とコロイド状硅酸と
を用いるものであるが、成紙強度の向上、填料の歩留り
向上等の効果において十分に満足しえるものではない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、製紙用添加剤の性能に対する要求は、
原料パルプ事情の悪化、例えば故紙再生パルプの使用の
増加や抄紙用水の水質の低下等に伴って、益々厳しくな
り、一層効果的な製紙用添加剤の開発が望まれている。

特に、中性抄紙に使用する製紙用添加剤の効果は未だ満
足できるものではなく、填料として使用される炭酸カル
シウムの歩留り向上と紙力増加が重要な課題となってい
る。炭酸カルシウムは我が国で豊富に産出されると共
に、安価かつ良好な特性を有する優れた製紙用填料であ
り、これを高配合することは経済的にも工業的にも極め
て有意義である。しかしながら、炭酸カルシウム填料を
多量に含有する中性紙を得るためには原料スラリー中の
炭酸カルシウムの含有量を非常に多くしなければなら
ず、このため抄紙機ワイヤー上での水切れの悪化、ワイ
ヤーの摩耗の促進、湿紙強度の低下による紙切れの多発
など、操業上種々の問題を惹き起している。填料歩留り
向上剤の使用により、これらの問題を軽減することがで
きるが、その効果は未だ不充分である。更に、炭酸カル
シウム含有量が高い中性紙は、成紙強度が低く且つ表面
から填料が脱落し易くなって、印刷時に各種の障害を起
こし易いという問題が生じている。

本発明の目的は、製紙工程における上記諸問題を解決し
た新規な填料の歩留りが向上方法を提供することであ
る。より具体的には、本発明は各種の化学パルプやメカ
ニカルパルプ、故紙再生パルプの外、無機あるいは有機
の天然または合成繊維状物質からなるパルプ物質及びそ
れらの混合物等、公知のあらゆる種類のパルプを原料と
する全ての製紙工程に適用できるものであるが、填料の
配合が必要な抄紙工程、なかでも炭酸カルシウム填料を
用いる中性紙工程に適用した場合に、一層の好結果が期
待できる優れた填料歩留り向上方法を提供しようとする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意検討を重
ねた結果、両性のアクリルアミド系ポリマーと特定のア
ルミニウム化合物とを填料歩留り向上剤として併用する
ことにより、上記目的が達成され得ることを見出し、本
発明を完成した。

即ち、本発明は填料及び填料歩留り向上剤を含有する製
紙原料を抄紙、乾燥する製紙工程において、該填料歩留
り向上剤として、［Ａ］両性のアクリルアミド系ポリマー成分と，［Ｂ］アルミナゾル，ポリ塩化アルミニウム及びポリ
水酸化アルミニウムからなる群より選択される少なくと
も一種のアルミニウム化合物成分とを使用することを特徴とする製紙工程における填料の
歩留り向上方法である。

以下、本発明の具体的な構成について詳細に説明する。

（ｉ）［Ａ］両性のアクリルアミド系ポリマー成分に
ついて；本発明に使用する両性のアクリルアミド系ポリマー成分
は、アクリルアミド及び／又はメタクリルアミド、即ち
（メタ）アクリルアミドを主要な単量体成分として含有
し、且つ陽イオン性基と陰イオン性基とを併有する両性
の水溶性ポリマーである。この両性のアクリルアミド系
ポリマー成分は、（メタ）アクリルアミドを主成分とす
る水溶性ポリマーの変性によってイオン性基を導入する
変性方法により、あるいは（メタ）アクリルアミドと陽
イオン性単量体及び陰イオン性単量体とを含有する単量
体混合物を重合せしめる共重合方法により、あるいはこ
れら両方法の組合せ等によって容易に製造し得るもので
ある。

変性方法による陽イオン性基の導入には、ホフマン分解
反応、マンニッヒ反応及びポリアミンによりアミド交換
反応等が利用され、他方陰イオン性基の導入には、加水
分解反応及びスルホメチル化反応等が利用され得る。

共重合方法による場合、（メタ）アクリルアミドと共重
合される陽イオン性単量体としては、モノー或いはジー
アルキルアミノアルキルアクリレート、モノー或りはジ
アルキルアミノアルキルメタクリレート、モノー或いは
ジ−アルキルアミノアルキルアクリルアミド、モノー或
いはジーアルキルアミノアルキルメタクリルアミド、ビ
ニルピリジン、ビニルイミダゾール、モノー或いはジー
アクリルアミン及びそれらの混合物、更にそれらの第４
級アンモニウム塩等を例示することができる。また、陰
イオン性単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、
マレイン酸、フマール酸、イタコン酸等のα，β−不飽
和カルボン酸類のほか、スルホン酸基やリン酸基を有す
る公知の各種重合性単量体類等が使用可能である。

上記の変性や共重合の反応は、公知の反応操作に従うも
ので、適当な反応条件を任意に選択できる。

両性のアクリルアミド系ポリマー成分中の陽イオン性基
の含有量は、該ポリマー成分を構成する単量体単位に対
して３モル％以上が必要であるが、陽イオン性基の種類
によってその最適量が異なることがあるので、充分な配
慮をして決定することが望ましい。一般的には陽イオン
性基含有量５〜８０モル％の範囲で好ましい結果が得ら
れる。また、該ポリマー成分中の陰イオン性基の含有量
は０．５〜１０モル％の範囲が適当であるが、陰イオン
性基がカルボキシ基である場合は、特に１〜５モル％の
範囲で良好な結果が得られる。

更に両性のアクリルアミド系ポリマー成分として（メタ）アクリルアミド７５〜９４モル％ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド５〜２０モル％及び（メタ）アクリル酸１〜５モル％を含有する単量体混合物を重合して得られる両性のアク
リルアミド系共重合体を選用するときは、特別に優れた
填料の歩留り向上効果が発現されることが明らかとなっ
た。

両性のアクリルアミド系ポリマー成分の分子量は、特別
な制限を必要とするものでは無いが、紙力増強効果及び
歩留り向上効果の観点から１０万以上、望ましくは２０
万〜３００万である。特に５０万〜１５０万の分子量範
囲のものが望ましい。

本発明の実施に際して、前述の両性のアクリルアミド系
ポリマー成分の添加量は、目的及び期待する効果の程度
に応じて任意に変更して差し支えないが、概して原料パ
ルプスラリーのパルプ乾燥重量に対して０．０５〜５
％、好ましくは０．１〜３％が適当である。

（ii）［Ｂ］アルミニウム化合物成分について；本発明に使用するアルミニウム化合物成分は、アルミナ
ゾル，ポリ塩化アルミニウム及びポリ水酸化アルミニウ
ムからなる群より選択されるもの、又はそれらの二種以
上の組合せから成るものである。

前記アルミナゾルは、一般に５〜２００ｍμ程度の羽毛
状粒子の集合体から成るコロイド溶液で比表面積２００
m²／ｇ以上のものが好適に使用し得る。

前記ポリ塩化アルミニウムは、その主成分が一般式〔Ａ
ｌ_２（ＯＨ）_ｎＣｌ_６−_ｎ〕_ｍで示され、水溶液或いは
粉体として市販されているが、いずれも好適に使用し得
る。

前記ポリ水酸化アルミニウムは、一般式〔Ａｌ（ＯＨ）
_３〕_ｎＡｌＣｌ_３で示され、市販品は_ｎが約２０の値を
有し、より高い塩基性を有することで、前記ポリ塩化ア
ルミニウムと区別されるものである。

本発明の実施は、前記アルミニウム化合物成分の一種も
しくは二種以上を前述した両性のアクリルアミド系ポリ
マー成分として併用して原料パルプスラリーに添加し、
以下常法に従って抄紙、乾燥するものであるが、この際
のアルミニウム化合物成分の添加量は、原料パルプスラ
リーのパルプ乾燥重量に対して、酸化アルミニウム（Ａ
ｌ_２Ｏ_３換算）重量で０．０１〜２％が適当であるが、
特に０．０５〜１％範囲が好適である。アルミニウム化
合物は併用される両性のアクリルアミド系ポリマーとの
相互作用によって著効を発現し得るもので、それ単独で
はほとんど有効ではない。それ故、その添加量は有効最
小限とすることが望ましい。なお、アルミニウム化合物
成分としては、特にアルミナゾルが効果的である。

（iii）製紙工程について；本発明は填料を使用する全ての製紙工程に適用し得る填
料の歩留り向上方法であり、用いられるパルプの種類や
填料の種類等の選択を必要とするものではない。

本発明を適用する製紙工程においては、その他の製紙用
添加剤、例えばサイズ剤などの添加は常法通り行うこと
ができる。しかし、本発明の実施により非常に高い填料
の歩留り効果及び優れた紙力増強効果が発現されるた
め、一般的にはこれらを目的とした他の製紙用添加剤の
併用は不必要である。なお、本発明はこれら他の製紙用
添加剤の併用を何等拒むものではない。

本発明は、製紙工程における填料歩留向上剤として、前
述した両性のアクリルアミド系ポリマー成分とアルミナ
ゾル，ポリ塩化アルミニウム及びポリ水酸化アルミニウ
ムより成る群から選択される少なくとも一種のアルミニ
ウム化合物成分とを併用する填料の歩留り向上方法であ
り、これら両者の製紙原料への添加は、湿潤シートが形
成される以前の任意の場所で任意の順次或いは同時に行
うことができるものである。

（iv）両性分（両性のアクリルアミド系ポリマー成分と
アルミニウム化合物成分）の相互作用について；本発明になる原料パルプスラリーに添加された両性のア
クリルアミド系ポリマー成分とアルミニウム化合物成分
との相互作用に関しては、発明者等においてその機構は
十分には解明されていない。しかし、両者それぞれ単独
使用の場合と両者併用の場合との比較において後者が絶
大な相乗効果を発現することから両者の相互作用の存在
は疑う余地がないところであり、現在、次のように推察
している。本発明において用いられるアルミナゾル，ポ
リ塩化アルミニウム及びポリ水酸化アルミニウムより成
る群から選択されるアルミニウム化合物成分は、いずれ
も高い陽電荷を持つ高分子性の多核縮合イオンを有効成
分としているため、填料粒子の表面に吸着されて強く結
合すると共に、両性のアクリルアミド系ポリマー成分が
有する陰イオン性基とも強固に結合する。一方、両性の
アクリルアミド系ポリマー成分は、陽イオン性基の作用
により効率よくパルプ繊維に定着する。従って、両性の
アクリルアミド系ポリマー成分と特定のアルミニウム化
合物成分の両者の共存によりパルプ繊維と填料との結合
は、前記両成分が形成する有機−無機・複合体を介して
非常に強くなり、かつこの結合関係は極めて効率よく生
成されるものと考えられる。又、アルミニウム化合物成
分の多価陽イオンはその高分子性によって、両性のアク
リルアミド系ポリマー分子間に有効な架橋結合を形成
し、該アクリルアミド系ポリマーの優れた紙力増強効果
を一層大幅に向上して本発明の驚異的な紙力増強効果と
歩留り向上効果を発現するものと推察している。

〔実施例〕

以下、本発明について調製例、実施例及び比較例に基づ
いて具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を何ら
限定すめものではない。

調製例：共重合による両性のアクリルアミド系ポリマー成分の調
製アクリルアミド、陽イオン性単量体及び陰イオン性単量
体を所定のモル比で含有する単量体混合物を通常の水溶
液重合により共重合せしめて第１表に記載する通りの両
性のアクリルアミド系ポリマーの水溶液（Ａ_１）〜（Ａ
_４）の４種を得た。

実施例１〜６Ｌ−ＢＫＰ（ＣＳＦ４３０ｃｃ）の１％パルプスラリー
に市販の軽質炭酸カルシウム填料の対パルプ乾燥重量２
０％を添加し、次いで調製例で得られた両性のアクリル
アミド系ポリマーの水溶液（Ａ_１）〜（Ａ_４）の各々の
所定量を添加して充分に混合したのち、更にアルミニウ
ム化合物（注）の所定量を添加して充分に混合した。か
くして得られた各々の調成済みパルプスラリーをＴＡＰ
ＰＩスタンダードシートマシンにより常法通り抄紙して
乾燥した。

得られた各々の手抄紙は、調湿したのち紙質試験に供し
第２表の結果を得た。

（注）アルミニウム化合物を次のように略記する。

アルミナゾルＡＳポリ塩化アルミニウムＰＡＣポリ水酸化アルミニウムＰＡＨＯ比較例１〜７実施例１〜６で併用した両性のアクリルアミド系ポリマ
ー（Ａ_１）〜（Ａ_４）及びアルミニウム化合物につい
て、これらを各々単独で使用する以外は全て実施例１〜
６と同様に操作して手抄紙を得た。これらの手抄紙につ
いても同様の紙質試験を行い、その結果を第２表に併せ
て記載した。

実施例７５００ml容の三角フラスコにＬ−ＢＫＰ（ＣＳＦ４４５
ｃｃ）６ｇを含有する２％のパルプ水３００ｃｃを採
り、硫酸バンド０．３％（対パルプ乾燥重量；以下同
じ）、軟質炭酸カルシウム填料３０％、市販の中性サイ
ズ剤（ディックハーキュレス社製ハーコンＷ）０．１
５％及び両性のアクリルアミド系ポリマー水溶液
（Ａ_１）の所定量を順次添加し、それぞれ薬品添加毎に
充分に混合した。得られた混合済みパルプ水を水で２
に稀釈して王研式ダイナミックリテンションテスター
（熊谷理機工業株式会社製）に移し、回転数８００Ｒ
ＰＭで撹拌しながらアルミニウム化合物の所定量を添加
した後、更に６０秒間撹拌して常法通り操作し、初期白
水２００ｃｃを採取した。これを東洋濾紙（No.６）で
濾過し灰分を測定してＯＰＲ（Ｏｎｅ−ＰａｓｓＲｅ
ｔｅｎｔｉｏｎ）（注）を算出した。

（注）●ＯＰＲ算出法上記の方法で求められた初期白水の採取量と、灰分量か
ら次の（１）及び（２）式により填料のＯＰＲを算出し
たＯＰＲ：填料のＯＰＲ（％）Ａ：填料脱離量（計算値）（mg）Ａ′ ：採取した白水中の灰分量（mg）Ｗ：初期白水採取量（ml）Ｆ：抄紙槽内に添加される紙料中の灰分量（mg）結果を第３表に記載する。

比較例８〜１３実施例７における両性のアクリルアミド系ポリマー水溶
液（Ａ_１）の使用に代えて、市販のカチオン変性澱粉の
水溶液（ｉ）、市販のカチオン性ポリマー水溶液（ii）
及び（iii）、カチオン性アクリルアミド系ポリマー水
溶液（iv）、アニオン性アクリルアミド系ポリマー水溶
液（ｖ）及び非イオン性アクリルアミド系ポリマー水溶
液（vi）の各々を使用する以外は全て実施例７と同様に
操作して、それぞれのＯＰＲを測定した。その結果を第
３表に記載する。

参考例１〜３実施例７における両性のアクリルアミド系ポリマー水溶
液（Ａ_１）の使用に代えて、市販のカチオン変性澱粉の
水溶液（ｉ）及びカチオン性アクリルアミド系ポリマー
水溶液（iv）の各々を使用し、かつアルミニウム化合物
の使用に代えて、市販のコロイド状硅酸ゾル（日産化学
工業株式会社製．スノーテックスＳ）を使用した以外
は、全て実施例７と同様に操作して、それぞれのＯＰＲ
を測定した。その結果を第３表に併せて記載する。

実施例８及び９５００ml容の三角フラスコにＬ−ＢＫＰ（ＣＳＦ３８０
ｃｃ）６ｇを含有する２％のパルプ水３００ｃｃを採
り、硫酸バンド０．３％、軽質炭酸カルシウム眞料３０
％、ハコーンＷ０．１５％、市販カチオン変性澱粉の水
溶液（ｉ）０．５％（固形分）及び両性のアクリルアミ
ド系ポリマー水溶液（Ａ_２）又は（Ａ_４）の所定量を順
次添加し、以下実施例７と同様に操作して、それぞれの
ＯＰＲを測定した。その結果を第４表に記載する。

比較例１４実施例８及び９における両性のアクリルアミド系ポリマ
ー水溶液の添加を省略し、カチオン変性澱粉の水溶液
（ｉ）の添加量を第４表記載の通りとした。

参考例４比較例１４におけるアルミニウム化合物の使用に代え
て、コロイド状硅酸ゾル（スノーテックスＳ）を使用し
た。結果を第４表に記載する。

実施例１０〜１４市販の製紙用炭酸カルシウム填料をパルプ乾燥重量に対
して２０％含有する１％パルプスラリー（Ｌ−ＢＫＰ，
ＣＳＦ３６０ｃｃ）に、調製例で得られた両性のアクリ
ルアミド系ポリマー水溶液の所定量を添加して充分に混
合したのち、更にアルミニウム化合物の所定量を添加、
混合した。これをＴＡＰＰＩスタンダ−ドシ−トマシン
により常法通り抄紙、乾燥して手抄紙を得、実施例１〜
６と同様に紙質試験を行った。その結果を第５表に示
す。

比較例１５〜２０実施例１０〜１４における両性のアクリルアミド系ポリ
マーの使用に代えて、比較例８〜１３（第３表に記載）
で使用した各種のポリマー水溶液（ｉ）〜（vi）を使用
した。結果を第５表に示す。

参考例５及び６実施例１０〜１４における両性のアクリルアミド系ポリ
マー水溶液とアルミニウム化合物の使用に代えて、カチ
オン変性澱粉の水溶液（ｉ）又はカチオン性アクリアミ
ド系ポリマー水溶液（iv）、及びコロイド状硅酸ゾル
（ステーテックスＳ）を使用した。結果を第５表に示
す。

〔発明の効果〕本発明になる填料の歩留り向上方法によると非常に高い
填料の歩留り効果が得られ、且つ強度の高い成紙が得ら
れる。それ故、填料含有量の高い紙を製造する場合にも
填料が有効かつ効率よくパルプ繊維に吸着されるため原
料パルプスラリーへの填料の添加率を最小限にすること
ができ、これがため抄紙機ワイヤー上での水切れが良好
となり、又ワイヤー摩耗の軽減、湿紙強度の向上による
紙切れ発生の防止等各種の操業性が改善される。又、填
料歩留率の向上は、白水中に懸濁している固体粒子（S
S）を減少して原料の有効利用と排水処理負荷の軽減に
役立つ。更に、本発明により得られる成紙の強度が高い
ことにより、成紙中の填料含有率を一層高めることがで
き、パルプ資源の節約と大幅な製紙コスト提言を可能な
らしめるという優れた工業的価値を有するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本間彰新潟県長岡市蔵王２丁目２番19号星親寮内 (56)参考文献特開昭55−36315（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−90688（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−26595（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−6807（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】填料および填料歩留り向上剤を含有する製
紙原料を抄紙、乾燥する製紙工程において、前記填料歩
留り向上剤として、［Ａ］両性のアクリルアミド系ポリマー成分と，［Ｂ］アルミナゾル，ポリ塩化アルミニウム及びポリ
水酸化アルミニウムからなる群より選択される少なくと
も一種のアルミニウム化合物成分とを使用することを特徴とする製紙工程における填料の
歩留り向上方法。
【請求項２】填料が炭酸カルシウムである特許請求の範
囲第１項記載の填料の歩留り向上方法。
【請求項３】両性のアクリルアミド系ポリマーが、（メタ）アクリルアミド７５〜９４モル％ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド５
〜２０モル％及び（メタ）アクリル酸１〜５モル％を含有する単量体混合物を重合して得られる両性のアク
リルアミド系ポリマーである特許請求の範囲第１項記載
の填料の歩留り向上方法。
【請求項４】両性のアクリルアミド系ポリマー成分が、
平均分子量２０万〜３００万を有するものである特許請
求の範囲第１項または第３項記載の填料の歩留り向上方
法。
【請求項５】アルミニウム化合物成分が、アルミナゾル
である特許請求の範囲第１項記載の填料の歩留り向上方
法。
【請求項６】両性のアクリルアミド系ポリマー成分の使
用量が、製紙原料中のパルプの乾燥重量に対して０．１
〜３％であり、かつアルミニウム化合物成分の使用量
が、同０．０５〜１％である特許請求の範囲第１項記載
の填料の歩留り向上方法。