JPH09504840A - 再生利用のできる紙製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、積層剤、コーティング剤、及びサイジング剤などのアニオン性薬剤を含有しているが、再生利用に際し、しみ、汚れ等の欠陥の発生が起こることのない紙製品を製造する方法に関する。本発明の方法は、カチオン性化合物を、ペーパーウェブの形成後、該ウェブに施布することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 再生利用のできる紙製品の製造方法 本発明は、積層剤、コーティング剤、サイジング剤などのアニオン性薬剤を含 有しているが、再生利用に際し、しみ、汚れの欠陥の発生が起こることのない紙 製品を製造する方法に関する。 ほとんどの品種の紙及び加工紙製品にはアニオン性化合物が多量に含まれてお り、その一部はパルプ材そのものに含まれている物質に由来し、一部は、製紙工 程で使われる化学物質に由来する。紙の繊維材料を、損紙再生利用、又は再生利 用紙の再パルプ化の形で再生利用する際、アニオン性化合物が、製紙工場の循環 水中に溶解し、又は分散する傾向にある。その結果、分散したアニオン性ゴミ物 質が、紙すき網、脱水乾燥用フェルト、シリンダー等の製紙工程の設備に付着し 、それによって生産能力の低下、操業不能、製品の品質劣化等の問題が生じる。 ゴミ物質により生ずる問題は、再生利用する紙製品に含まれるアニオン性化合物 の量に比例して大きくなる。この点で特に厄介なのは、例えば、カルボキシレイ ト化ラテックスといったアニオン性結合剤を多量に含むコーティング剤で被覆加 工した印刷紙がひきおこす問題である。更に深刻なゴミ物質による問題は、例え ば防湿剤のようなアニオン性化合物をコーティングしてある加工紙によってひき おこされる。更に、分散液型、粘着性型、及び熱溶融型等の様 々のタイプの接着剤等のゴミ物質が紙の再生利用の過程で蓄積し、問題をひきお こしている。 ゴミ物質により生ずる問題を制御するために多く使われている方法は、パルプ 化された繊維にアニオン性ゴミ物質を固定することができるカチオン性の（従来 は重合体である）ゴミ制御剤を製紙工程に添加する方法である。この場合、カチ オン性薬剤は、製紙ラインの適当な箇所で、水に懸濁しているパルプに加えられ る。 製紙工程のウェブ形成段階、すなわちウエットエンド（wet end）で実行され るこのゴミ物質問題処理策は、例えば、工場で発生する損紙の再パルプ化によっ て惹き起こされる問題を現場で克服するという目的においては最も有用な解決法 である。しかし、紙の再生利用に対する要求がますます増大し次第に切迫してい るなかで、この処理法は、どのような場合においても適用可能という訳ではなく 、満足のいく解決策ともいえない。すなわち、再生繊維の再パルプ化をおこなう 工場に製紙工程の初期の段階でアニオン性ゴミ物質制御薬品を使用する対策がそ なわっているか、いないかに関係なく、再生利用のできる繊維物質のためには再 パルプ化（繊維の分離）設備がなければならず、この設備に仕込まれる再生用の 紙製品によってアニオン性ゴミ物質の問題が起きるからである。 この問題に普遍的解決策を与えるのが、本発明の目的であ る。本発明による方法は、ウェブの最終正味アニオン電荷をカチオン性化合物で 中和するという考えに基づいており、本発明の方法によれば、カチオン性化合物 を、ウェブ形成後その形成しおわったウェブに加える。それにより、市場に出さ れる製品は、製品内部にゴミ処理のための操作を施されたことになる。このよう にして、再パルプ化のための繊維分離工場は、製品によって起きるゴミ物質処理 問題から解放されることになる。 従って本発明の方法は、ウェブへカチオン性化合物を施布することを特徴とす る。カチオン性化合物の施布は、工程ラインの様々な時点で行なうことができる 。紙すき網、脱水乾燥フェルトを移動中のウェブにこれらの化合物を噴霧したり 、抄紙機の乾燥過程の後で、アニオン分を増大させるコーティング剤、サイジン グ剤（顔料含有コーティング剤、アニオン性の分散薬剤を含む防湿用コーティン グ剤など）の施布の前に、ウェブにカチオン性化合物を施布したり、又は、コー ティング段階や表面処理段階の後に施布してもよい。 本発明の意図した機能（即ち紙製品の再生利用可能性）については、カチオン 性化合物をウェブのどちらの面に施布するか、それともそれらの化合物をウェブ 両面のどちらにも施布するか、ということには、大きな違いは存在しない。実際 、最も有効な方法や、施布する時点は、用いる機械の構造や製造する紙の品質に より求められる条件によって決まる。例え ば片面にだけコーティングされた原ウェブから加工紙を製造する場合、カチオン 性化合物を原ウェブのコーティングされていない面に施布するのが好ましい。そ の際、同時に、紙製品のカールを防ぐことができる。印刷用紙を製造する時は、 両面に同等の印刷性能を与えるために、ウェブ両面にカチオン処理を適度に行な うのがよい。（カチオン性コーティングペーストに関する公知の研究からは、カ チオン性化合物をコーティングした印刷紙の不透明性、及び強度、印刷性能は優 れているということが推測される。） 製造する製品の最終正味電荷が中性近くになるように、カチオン性化合物の有 効な施布量を計量する必要がある。原ウェブのアニオン成分の量が多ければカチ オン性化合物施布量は高くなる。最適施布量は、コロイド滴定などによって決定 できる。即ち、まず実験室用のパルプ製造機でサンプルのウェブを分解し、その 濾過液について、ウェブの最初の正味電荷に従ってカチオン試薬かアニオン試薬 のいずれかを用いて滴定を行なう。実際には、市場で入手可能なカチオン性重合 体化合物を使い、その場合、有効なカチオン性化合物施布量は、紙製品の正味の アニオン含量の多寡により変るが、カチオン性化合物乾燥重量で、ペーパーウェ ブ重量に対して０．０１〜１．０％の範囲である。 カチオン性化合物をウェブに施布するには、色々な方法がありうる。例えば、 スプレー噴霧、ドクターブレイドを用い るコーティング、エアブラシ、膠加圧ロール、塗布ロールを用いてのフィルムト ランスファー（film transfer）塗布などが挙げられる。 本発明の方法で使用するカチオン性化合物としては、カチオン性重合体がよい 。特に有用なのは、４級アンモニウム化合物由来の官能基をカチオン基として有 するカチオン性重合体である。このようなカチオン性重合体の利点は、そのカチ オン機能を、施布相手のｐＨ領域に関係なく、ほとんど常に一定を保つことにあ る。（注意すべきことは、本発明の方法には、ポリアミド、ポリイミド、ポリイ ミンなど三級アンモニウム化合物に由来するタイプのカチオン性重合体を使用す ることもできる。ただし、その際、繊維の再利用工程の間、これらのポリマーを 使用するのに適したレベルにｐＨを調整しておくことが必要である。） 市場で入手可能な４級アンモニウム基を含むカチオン性重合体は、ポリジアリ ルジメチルアンモニウムクロライド（ポリＤＡＤＭＡＣ）、カチオンがエポキシ プロピルトリアルキルアンモニウム塩由来の重合体及びその誘導体（エピクロロ ヒドリンと塩化トリアルキルアンモニウムとの反応によって得られる）である。 そのようなカチオン性重合体の例としては、その重合体を重合するための単量体 のひとつが、メタクリル酸とエポキシプロピルトリメチル アンモニウム クロラ イドのエステルや、又、エポキシプロピルトリメチル アン モニウム クロライドによって高度に置換された炭水化物誘導体のカチオン分散 液であるものを挙げることができる。施布量を少なくするには、カチオン正味電 荷ができるだけ高い重合体を用いる必要がある。 次に、実施例により、本発明の方法を更に詳細に説明する。実施例１ まず、無漂白パルプから製造したペーパーウェブ（８０ｇ／ｍ²）を、カオリ ン、アニオン性じゃがいも酸化でんぷん、スチレン−ブタジエンラテックスを各 々１００：５：７の割合に含むコーティングペーストでプレコートした。この顔 料含有コーティングの量は１３ｇ／ｍ²であった。さらにこの顔料含有コーティ ングの上に防湿剤としてカルボキシレート化スチレン−ブタジエンとでんぷんと の共重合体及びアニオン性の分散型炭化水素ワックスを含む分散液（調製法につ いては、フィンランド特許No.ＦＩ９１５，５４１号明細書を参照することがで きる）１０ｇ／ｍ²を施布する。次に、上記と同様にして一連のテスト用サンプ ル紙を調製し、それらのコーティングしていない方の面を様々な量の強カチオン 性のでんぷん誘導体（２，３エポキシトリメチルアンモニウムクロライドを用い て置換度０．７にまでカチオン化し、窒素含有量が３．７％である酸化でんぷん ）で処理した。実験データは表１に示す。カチオン性重合体の施布はペーパーウ ェブのコーティングしていない面にスプレー噴霧した。その後、ペー パーウェブを乾燥した。 処理済みサンプル紙４５ｇを小片にきざみ９５５ｇの水と混合し、混合水を４ ５℃に熱した。次に、実験室用ヴォルラース（Vollrath）パルプ製造機を用い、 ３０００回転／分の撹拌翼速度で３０分間破砕分解した。ついでパルプ液をメッ シュ網（１５０μｍ）で濾過し、濾液の不透明度（濁り）、ＣＯＤ（化学的酸素 要求量）及び正味電荷を測定した。 サンプル１の濾液は、ミルク状に白濁して分散液状を呈していた。カチオン性 重合体施布の量が多いほど濾液は、透明になっていき、サンプル２ではオパール 状の乳白色、最終的には無色となり、サンプル４では完全に澄明となった。濾液 の様相の変化、測定結果は、カチオン性重合体は、分散したゴミ物質を再パルプ 化繊維に結合させることができたことを示している。実験に用いたハンドシート （hand-sheet）は繊維分離パルプから手動金型を用いて作成したものである。上 記のようにコーティングした紙を再生利用して得られた繊維を含むパルプからつ くられたこれらの紙の目視観察では、本質的な違いはなかった。 実施例２ 無漂白の原ウェブ（原重量８０ｇ／ｍ²）にポリ−ＤＡＯＭＡＣ水溶液をスプレ ー噴霧し、得られるペーパーハンドシート （paper hand sheet）を放置乾燥した。カチオン性重合体を噴霧したハンドシー トの噴霧面を、実施例１と同じ防湿分散液で実験室用エンドパップ塗布装置（En dupapp applicator apparatus）を用いて１０ｇ／ｍ²にコーティングした。実施 例１と同様にしてハンドシートを再パルプ化した。紙すき網白色液の測定結果を 表２に示す。サンプル３、４から得られた紙すき網白色液は目視観察で完全に澄 明であった。 実施例３ 磨砕木を含む無漂白の原ウェブ（４０ｇ／ｍ³）を以下の固体成分を以下の割合 で有するコーティングペーストでコーティングする。 カリオン：１００ スチレン−ブタジエンラテックス：１１ カルボキシメチルセルロース：０．６。 コーティングは原ウェブの両面に９ｇ／ｍ²で施布する。次に両面コーティング したハンドシートに実施例１で用いたのと同じカチオン性のでんぷん含有重合体 水溶液を施布する。施布量は、原シートの重量に対して０．１％とした。コーテ ィングしたハンドシートを放置乾燥し、その後実施例１と同様にして再パルプ化 した。測定結果を、カチオン性化合物で処理していない対照と共に表３に示す。 カチオン性重合体で処理したサンプルの紙すき網白色液は、目視観察によれば完 全に澄明であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アニオン性の積層剤、コーティング剤及びサイジング剤から選ばれる少なく とも１種のアニオン性薬剤を含有しているが、再生利用に際し、しみ、汚れ等の 欠陥の発生が起きることのない紙製品を製造する方法にして、ペーパーウェブの 形成後に、該ウェブにカチオン性化合物を施布することを特徴とする方法。 ２．カチオン性化合物を、片面のみ該アニオン性薬剤でコーティングされたウェ ブのコーティングされていない面に施布し、該施布を該アニオン性薬剤の施布前 もしくは施布後のいずれかに行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．該アニオン性薬剤をウェブに施布する前に、該アニオン性薬剤の下になるよ うに、カチオン性化合物を施布することを特徴とする請求項１に記載の方法。 ４．該アニオン性薬剤をウェブに施布した後に、該アニオン性薬剤の上になるよ うに、カチオン性化合物を施布することを特徴とする請求項１に記載の方法。 ５．カチオン性化合物を、スプレー噴霧、ドクターブレイド、塗りロールを用い たフイルム・トランスファー塗布、膠加圧ロール、又はエアブラシにより施布す ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ６．用いられるカチオン性化合物がカチオン性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。 ７．該カチオン性ポリマーのカチオンが第４級アンモニウム化合物に由来するこ とを特徴とする方法。 ８．請求項１から７のいずれかに記載の方法によって製造されることを特徴とす る紙製品。