JPS62250298A - 高圧縮強度段ボール原紙の製造法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高圧縮強度紙の製造法に関し、特に段ボールや
紙箱等に加工、成形される原紙に必要な圧縮強度、例え
ばリングクラッシュ強度が増大された紙の製造法を提供
するものである。

［従来の技術］ 製紙工業に於ける紙力増強剤としては、各種の澱粉及び
変性澱粉、セルロース誘導体等の天然高分子物質を始め
として、アクリルアミド系ポリマー、ポリビニルアルコ
ール、ポリアミド、ボリエヂレンイミン、尿素樹脂、メ
ラミン樹脂、ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン
樹脂など、各種合成高分子物質が単独で、またはこれら
の二種以上を併用して使用されて来た。これらの紙力増
強剤の中で陽イオン性のものは、セルロースｉａｍ表面
が弱陰イオン性に帯電していることから有効に繊維表面
に吸着される所謂自己定着能を有している。これに対し
て陰イオン性又は非イオン性の紙力増強剤は自己定着能
を有しないため、定着助剤を使用して！［表面に吸着さ
せるか、或いは機械的操作で成紙に直接適用することに
より、その効果を発現させている。

近年、陽イオン性基と陰イオン性基とを併有する両性高
分子物質が、自己定着能を有する紙力増強剤として使用
されるようになった。

［発明が解決しようとする問題点］ 近年、紙の二次加工分野例えば、段ボール、製函、石膏
ボード、印刷等の工業分野に於いては、紙の性能に対す
る要求が益々８度化し、それぞれの要求に応じて各種薬
品が使用されている。このうち強化段ボール等は、梱包
面に加工されることが多く、この場合にはそれ自身の機
能である内容物の保護、保管或いは運搬時に積み重ねら
れることから、一般的な破裂強度や引張強度よりも、圧
縮強度例えばリングクラッシュ強度の増大が要求される
。しかし、紙の圧縮強度と一般紙力とは必ずしも比例し
ないため、従来の製紙方法によって充分に優れた圧縮強
度を有する紙を製造することは困難であった。

尤も圧縮強度を増大させる試みとして陽イオン性高分子
化合物と陰イオン性高分子化合物とを併用する製紙方法
が知られており、これによれば相当に高い圧縮強度を持
つ紙を得ることが出来る。

しかしながら、この方法により１ｑられた紙は湿潤強度
が高くなり過ぎ、製紙工程上不可避である損紙の離解、
回収が困難となる欠点を有し、また紙力増強剤の高添加
が必要となって経済性の上からも有利とは言えない。

本発明者らは、紙の圧縮強度を高めるべく鋭意研究の結
果、陽イオン性高分子化合物とＰＡＣを併用した場合に
、損紙の離解に特に困難を感することなく、優れた圧縮
強度を持つ紙が得られることを発見し、新しい高圧縮強
度紙の製造法を提案した（特開昭５５−１２２０９９号
参照）。

しかしながら、上記方法に於いては、抄紙懇の種類やそ
の他の抄紙条件の違いによって抄紙礪ワイＶ−上での水
切れ性が悪化したり、ワイヤーや毛布或いはロールの汚
れを惹起する場合がある等、工業的実施に際して不都合
があった。

本発明は従来技術に於ける上記問題を解消し、経済的で
工業的実施に適した高圧縮強度紙の製造法を提供するも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、製紙原料たるパルプスラリーに、両性高分子
化合物及び塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物を添加
したのち、常法に従って抄紙することを特徴とする高圧
縮強度紙の製造法であり、かかる方法により前記本発明
の目的を達成することが可能であることが明らかとなっ
た。以下に本発明の構成につき詳細に説明する。

本発明が適用される製紙工程には、公知のあらゆる種類
のパルプ、例えばグランドパルプ、ＴＭＰ等のメカニカ
ルパルプ、サルファイドパルプ、クラフトパルプ等のケ
ミカルパルプ、段ボール或いは新聞等の回収故紙による
再生故紙パルプ等が使用可能であるほか、これらに各種
の天然或いは合成の有機又は無機Ｉｌ！、ＩＩ物質など
の１種もしくは２種以上を適宜配合した混合物が使用さ
れる。

本発明に使用する両性高分子化合物は、分子構造中に陽
イオン性基と陰イオン性基の両者を併有する水溶性もし
くは水分散性の高分子化合物であり、陽イオン性基の具
体例としては第１級アミン、第２級アミン或いは第３級
アミン構造に基づく各種アミノ基及び第４級アンモニウ
ム塩基等を例示することができ、また陰イオン性基とし
ては、カルボキシル基、スルホンＭ基、リンＩＩＩ或い
はそれらの金属塩、アミン塩等の基を例示することがで
きる。

両性高分子化合物における陽イオン性基と陰イオン性基
の含有發は、この両性高分子化合物１ｑ（固形分）当り
、陽イオン性ａ　Ｏ，Ｓミリ当Ｍ以上、陰イオン性基０
，１５〜４ミリ当母で、且つ陽イオン性基と陰イオン性
基の当量比が１．５以上であることが望ましい。特に両
性高分子化合物として、アクリルアミド、メタクリルア
ミド或いはその両者［以下「（メタ）アクリルアミド」
と表わし、更に同様の趣旨で表示することがある。］を
主たる構成成分として含有し、且つ公知、任意の手段で
陽イオン性基と陰イオン性基とを導入した両性アクリル
アミド系ポリマーを選用することが、本発明の目的達成
に最も有効である・ 両性アクリルアミド系ポリマーの具体的な製造方法とし
ては、（メタ）アクリルアミドと陽イオン性基含有モノ
マー及び陰イオン性基含有モノマーの少なくとも３種類
のモノマーを含有するモノマー混合物を、公知の各種重
合手段を用いて共重合せしめる方法、ポリ−（メタ）ア
クリルアミド或いは（メタ）アクリルアミドと非イオン
性共重合性モノマーとの共重合体等の非イオン性アクリ
ルアミド系ポリマーを変性することによって、陽イオン
性基と陰イオン性基とを導入して両性アクリルアミド系
ポリマーを得る方法、（メタ）アクリルアミドと陽イオ
ン性基含有モノマー又は陰イオン性基含有モノマーとの
共重合体である陽イオン性アクリルアミド系ポリマー又
は陰イオン性アクリルアミド系ポリマーを変性して陰イ
オン性基又は陽イオン性基を尋人することにより両性ア
クリルアミド系ポリマーを得る方法等を採用することが
できる。

上記両性アクリルアミド系、ポリマーに於いては、陽イ
オン性基の含有量は、該ポリマーの構成モノマ一単位を
基礎として３〜６０モル％、陰イオン性基の含有ａは１
〜２５モル％であることが必要である。各イオン性基の
含有量が上記範囲外である場合には、何れの場合にも本
願発明の目的を達成することが難しい。特に好ましい範
囲は陽イオン性基含有量６〜５０モル％、陽イオン性基
含有量３〜２０モル％の範囲である。

両性アクリルアミド系ポリマーに於ける陽イオン性基と
陰イオン性基との含有比は１／１〜２０／１が適当であ
るが、通常の抄紙条件下に於いては１．５／１〜５／１
の範囲で良好な結果が得られる。

最も好適な両性アクリルアミド系ポリマーの具体例は （ｉ）　　（ａ）　’（メタ）アクリルアミド　５０〜
９６モル％（ｂ）アルキルアミノアルキル（メタ）アク
リルアミド　　　　　　　　３〜２０モル％（Ｃ）（メ
タ）アクリル酸　　　１〜１０モル％を含有する多元共
重合体である両性アクリルアミド系ポリマー、 ＜ｉｉ）　　ポリ−（メタ）アクリルアミドの３〜２０
モル％加水分解物又は（メタ）アクリル酸３〜２０モル
％を共重合せしめて得られる陰イオン性Ｍ３〜２０モル
％を含有する陰イオン性アクリルアミド系ポリマーに、
ホルムアルデヒドと第２級アミンとを反応せしめて得ら
れるジアルキルアミノメチル基６〜５０モル％を含有す
る陰イオン性アクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ反
応物、である。

上記（ｉ）の両性アクリルアミド系ポリマーは（ｂ）ア
ルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドが非常に
高価であるため、経済性の点で必ずしも有利とは言えな
いが、その他の点では本発明の目的達成に極めて有効で
ある。

上記＜ｉｉ＞の両性アクリルアミド系ポリマーは、ポリ
−（メタ）アクリルアミドの変性によって容易に得るこ
とができ、経済性及び高圧縮強度紙が得られる点で、本
発明の目的に最も適したちのである。

本発明に使用される塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合
物は、主成分が［Ａ　ｉ’　２　（ＯＨ）　ｎＣｊ２６
−ｒｂ］　　或いは［Ａβ（ＯＨ）３　］。Ａ４２０１
３で表わされる高分子性の水溶性アルミニウム塩であり
、例えば［Ａ　１　ａ　　（ＯＨ）　＋ｓ　］　”、［
Ａｆａ　　（ＯＨ）、。］４＋、［Ａ’ｊ２　＋３（Ｏ
Ｈ）３４　］’９などのような高い陽電荷を有する塩基
性多核縮合イオンを安定に含有しているものであり、水
処理用としてＪＩＳに−１４７５にその性状が規定され
ている。これらは、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）或
いはポリ水酸化アルミニウム（Ｐａｈｏ）として多本化
学（株）及び浅田化学工業（株）より市販されており、
何れも好適に使用し１ｑるものである。

本発明の実施に際して使用される両性高分子化合物と塩
基性ポリ水酸化アルミニウム化合物の使用量には特別の
制限を要しないが、その効果即ち目的とする成紙の圧縮
強度の値と経済性等を勘案して適宜、任意に変更するこ
とができる。一般的には乾燥バルブ型組に対して、両性
高分子化合物０．０５〜３％、塩基性ポリ水酸化アルミ
ニウム化合物（Ａｊ２ｚ　０３分として）　　Ｏ，ＯＳ
〜１％の範囲が適当である。

本発明の実施には、特別な手順や装置を必要とせず、通
常の抄紙工程にそのまま適用すれば良く、例えばミキシ
ングチェスト、マシンチェスト或いは種箱などの原料バ
ルブスラリーに両性高分子化合物と塩基性ポリ水酸化ア
ルミニウム化合物とを同時、又は逐次添加したのち、常
法に従って抄造時することにより容易に高圧縮強度紙を
製造できる。

［作　　用］ 従来、塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物は、陰イオ
ン性基もしくは非イオン性添加剤の定着助剤として知ら
れていたものであり、自己定着能を有する陽イオン性或
いは両性の添加剤には不要な助剤であった。

しかしながら、本発明者等は板紙の圧縮強度の向上にそ
の両者の相開的効果を発見したものである。

陽イオン性高分子化合物とポリ塩化アルミニウム（ＰＡ
Ｃ）との併用にかかる先の出願に於いては、抄紙原料系
の分散粒子の表面電荷がプラス側に偏り過ぎると共に、
該高分子化合物とＰＡＣとの結合が不充分であるため、
抄紙機ワイヤー上での水切れや微細繊維の歩留が妨げら
れ、陰イオン性添加剤の使用が少ない抄紙工程の操業性
に問題を惹起したものと考えられる。

本発明に於いては、自己定着能を有する両性高分子化合
物を使用することによって、抄紙原料系中の塩基性ポリ
水酸化アルミニウム化合物の塩基性多核縮合イオンと高
分子化合物との相互反応性が高められる結果、抄紙原料
バルブスラリー中で強い陽電荷を有する複合体が形成さ
れて、極めて効率よく微細ａｍやその他の微細粒子を凝
集し、適度なフロックを生成して紙の地合いを崩すこと
なく緊密な紙匹を形成することによるものと考えられる
。従って本発明の製紙方法は、付随的に抄紙機ワイヤー
上での水切れを顕著に促進することができるほか、抄紙
操業性が大幅に改善される・［実施例］ 以下、調製例、実施例及び比較例をもって本発明を具体
的に説明する。

ｙ４製例１ アクリルアミド及びアクリル酸の所定量をイオン交換水
に溶解して１０％混合モノマー水溶液としたのち、過硫
酸アンモニウム水溶液及び重亜硫酸ソーダ水溶液を添加
して重合を開始した。重合発熱が停止したのち、７５〜
８０℃で１時間保持し、陰イオン性アクリルアミド系ポ
リマーの約１０％水溶液を得た。

上記陰イオン性アクリルアミド系ポリマーの一部を採り
、イオン交換水及び稀苛性カリ水溶液を加えて均一に混
合し、ｐ）１７．０に調節した。次いで所定量のホルマ
リン（３７％水溶液）とジメチルアミン５０％水溶液を
添加し、５０〜５５℃で１．５時間保持し、陰イオン性
アクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ反応を行った。

得られた両性アクリルアミド系ポリマー水溶液の性状を
第１表に示す。

実施例１ 叩解段ボール故紙バルブ（Ｃ８Ｆ４１０ａ＋Ｉりの２．
０％バルブスラリーに、塩基性ポリ水酸化アルミニウム
化合物（ポリ塩化アルミニウムＰＡＣ−２５０Ａ　；多
水化学（株）製）をＡＩ！２０３分として、バルブ乾燥
重量に対し０．３％添加して均一に混合したのち、調製
例１（調製番号１−１）で得られた両性アクリルアミド
系ポリマー■の水溶液０．３％（固形分：対バルブ乾燥
重量）を加えて充分に混合した。次いでＴＡＰＰＩスタ
ンダードシートマシンにより常法通り抄紙し、３．５ｋ
＜１／　ｃｍ２圧で５分間圧搾脱水したのち、１０５℃
のスチームドライヤーで３分間乾燥した。

得られた成紙は米坪ｆｆｌ　１５ｈ／　ｃｍ２に相当し
調湿後その紙質を試験した。結果を第２表に示す。

実施例２〜８ 実施例１に於ける両性アクリルアミド系ポリマーＩの使
用に代えて、調製例１（調製番号１−２〜１−８）で得
られた各々の両性アクリルアミド系ポリマー■〜■を使
用し、その他は実施例１と同様の手順に従って米坪＠１
５０Ｇ／　ｃｍ２に相当する各種成紙を得た。それらの
紙質の試験結果を第２表に示す。

比較例１ 実施例１における両性アクリルアミド系ポリマーの添加
を省略し、その他は実施例１と同様の手順に従って比較
用成紙を得た。その紙質の試験結果を第２表に併記する
。

比較例２ 塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物の添加腸を０．６
％とする以外は比較例１と同様にして比較用成紙を得た
。その紙質の試験結果を第２表に併記する。

比較例３〜１０ 実施例１及び実施例２〜８に於ける塩基性ポリ水酸化ア
ルミニウム化合物の添加を省略し、その他は各実施例と
同様の手順に従って比較用成紙８種を得た。その紙質の
試験結果を第２表に併記する。

比較例１１ 実施例１に於ける塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物
の使用に代えて、硫酸バンド（試薬１級Δ（１２（ＳＯ
４）３　　・１３〜１４ｔ−１？Ｏ）を使用し、その他
は実施例１と同様の手順に従って比較用成紙を１０だ。

その紙質の試験結果を第２表に併記する。

比較例１２ 実施例１に於ける両性アクリルアミド系ポリマーＩの使
用に代えて、ｗＩ製例１（調製番号１−９）の陽イオン
性アクリルアミド系ポリマー■を使用する以外は、実施
例１と同様の手順に従って比較用成紙を得た。その紙質
の試験結果を第２表に併記する。

試験例１　濾水性（水切れ促進作用）の試験前記各実施
例及び各比較例において、薬品が添加された抄紙前の調
成バルブスラリーから３ｇの乾燥バルブを含有する各々
の調成バルブスラリーを分取し、これを水道水で１２に
稀釈して常法通りフリーネス（Ｃ，Ｓ、Ｆ）を測定した
。その結果を第２表に併記する。（以下余白） 実施例９〜１６及び比較例１３〜１５ 実施例１〜８、比較例１．２及び１２に於ける塩基性ポ
リ水酸化アルミニウム化合物（ポリ塩化アルミニウム化
八Ｃ−２５０Ａ＞の使用に代えて、塩基性ポリ水酸化ア
ルミニウム化合物（ポリ水酸化アルミニウムＰａｈｏ＃
２Ｓ　：浅田化学工業（株）製）を使用し、他は全て各
側と同様の手順に従って本発明による高圧縮強度紙８種
及び比較用成紙３種を得た。各々の成紙について紙質試
験を行った結果を第３表に示す。また、それぞれの調成
バルブスラリーを分取し、試験例１に従って測定したフ
リーネス（Ｃ，Ｓ、Ｆ）を第３表に併記した。

（以下余白） 調製例２ アクリルアミド　９０モル％、ジメチルアミノプロピル
アクリルアミド　７モル％及びアクリル酸３モル％から
成る混合モノマーの１０％水溶液を調製し、稀硫酸を加
えてｐｌ−１４，０に調整した。次いで過硫酸アンモニ
ウム水溶液及び重亜硫酸ソーダ水溶液を添加して重合を
開始し、７５〜８０℃で１時間保持して両性アクリルア
ミド系ポリマーＸの水溶液を得た。

得られた両性アクリルアミド系ポリマー水溶液は、粘度
１１，０ＯＯＣＰＳ　／２５℃、固形分８％、ポリマー
の平均分子ｆｆ１８０万、陽イオン性／陰イオン性（モ
ル比）７／３を有するものである。

調製例３ アクリルアミド　９３モル％とジメチルアミノプロピル
アクリルアミド　７モル％から成る温合モノマーの１０
％水溶液に、稀硫酸を加えてｐｌ−１４，０に調整した
。次いで過硫酸アンモニウム水溶液及び重亜硫酸ソーダ
水溶液を添加して重合を開始し、７５〜８０℃で１時間
保持して比較のための陽イオン性アクリルアミド系ポリ
マーのＸＩの水溶液を得た。

該水溶液は粘度９．８００ＣＩ）Ｓ／　２５℃、固形分
７％・ポリマーの平均分子用９０万を有するものである
。

実施例１７及び１８ 叩解段ボール故紙ハ／Ｌ／７　（Ｃ，Ｓ、　Ｆ４３０ｍ
Ｉりの２％バルブスラリーに、ポリ塩化アルミニウムＰ
ＡＣ−２５０Ａを対バルブ乾燥重昌で０．３％添加して
充分に温合したのち、調製例２で得た両性アクリルアミ
ド系ポリマーＸの水溶液の所定量を添加して均一に混合
した。得られた調成パルプスラリーを用い、以下実施例
１と同様に抄紙、乾燥して本発明の高圧縮強度紙を得た
。その紙質試験の結果を第４表に示す。

比較例１６及び１７ 実施例１７及び１８に於ける両性アクリルアミド系ポリ
マーの使用に代えて、ｍ製綱３で得られた陽イオン性ア
クリルアミド系ポリマーＸＩの水溶液を使用して調成パ
ルプスラリーを得た。以下、実施例１７と同様にして比
較用成紙を得た。その紙質試験の結果を第４表に併記す
る。

比較例１８〜２１ 実施例１７．１８及び比較例１６．１７に於けるポリ塩
化アルミニウムの添加を省略し、それ以外は各側と同様
に操作して比較のための成紙を得た。その紙質試験の結
果を第４表に併記する。

試験例２ 実施例１７．１８及び比較例１６〜２１の各側に於ける
調成パルプスラリーの一部を分取し、試験例１の手順に
従って各々のパルプスラリーの７リーネスを測定した。

その結果を第４表に併記する。（以下余白） 実施例１９〜２３ 叩解段ボール故紙パルプ（Ｃ，Ｓ、　Ｆ３９Ｇｓ＋ｆ　
＞の２％バルブスラリーにポリ塩化アルミニウムＰＡＣ
−２５ＯＡ及び両性アクリルアミド系ポリマー１の所定
量を添加し、充分に振虚撹拌して調成バルブスラリーと
したのち、ＴＡＰＰＩスタンダードシートマシンにより
常法通り抄紙した。得られた湿紙を３．５ｋ（Ｊ／Ｃ１
圧で５分間プレス脱水し、次いで１０５℃のスチームド
ライヤーで３分間乾燥して本発明による高圧縮強度紙を
得た。調湿後行った紙質試験結果を第５表に示す。又、
抄紙前の調成バルブスラリーの一部を分取し、試験例１
に従ってフリーネスを測定した。その結果を第５表に併
記する。

比較例２２〜２６ 実施例１９〜２１で使用したものと同じ２％バルブスラ
リーに市販の陰イオン性アクリルアミド系紙力増強剤（
１１度１５％品、陽イオン性基含有量約１０モル％、粘
ａ　１５０００ｃｐｓ／　２５℃）（１）所定ｉｎ添加
して充分に振ｖＡ撹拌したのち、硫酸バンド（Ａ１１２
０３分として）　　０．２５％を添加し再び充分に撹拌
混合した。次いで市販の陽イオン性紙力増強剤（濃度７
％品、陽イオン性基含有量約２０モル％、粘度３００ｃ
ｏｓ／　２５℃）の所定量を添加し、振盪撹拌したのち
、前記と同様に抄紙、乾燥して比較ツタめの成紙を得た
。その紙質試験結果を第５表に示す。又抄紙前の調成バ
ルブスラリーの一部を分取し、試験例１の手順に従って
フリーネスを測定した結果を第５表に併記する。（以下
余白）［発明の効果１ 本発明の高圧縮強度紙の製造方法は、極めて容易に既存
の抄紙工程に適用できものであり、特に段ボール用原紙
に必要な圧縮強度の向上に著効を右するものである。又
、従来公知の製紙方法である陰イオン性紙力増強剤と陽
イオン性紙力増強剤との併用方法に比較して、薬品の低
添加域で高圧縮強度紙が得られるため、薬品コストの低
減が可能であり、且つ損紙の離解が容易に行える利点が
ある。更に、本発明の製紙方法は、広範な抄紙条件の下
で、良好な抄紙時の水切れ促進作用を発現し得るので、
抄紙機の操業性が大幅に改善されると共に、抄紙工程の
生産性の向上や消費エネルギーの節約等が可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　パルプスラリーに両性高分子化合物及び塩基性ポリ
   水酸化アルミニウム化合物を添加したのち、抄紙するこ
   とを特徴とする高圧縮強度紙の製造法。 ２　両性高分子化合物が、両性アクリルアミド系ポリマ
   ーである特許請求の範囲第１項記載の高圧縮強度紙の製
   造法。 ３　両性アクリルアミド系ポリマーが、アクリルアミド
   系ポリマーのマンニッヒ反応物である特許請求の範囲第
   ２項記載の高圧縮強度紙の製造法。 ４　両性アクリルアミド系ポリマーが （ａ）陽イオン性基　３〜６０モル％ （ｂ）陰イオン性基　１〜２５モル％ を含有するものである特許請求の範囲第２項又は第３項
   記載の高圧縮強度紙の製造法。 ５（ａ）陽イオン性基と（ｂ）陰イオン性基のモル比が
   （ａ）／（ｂ）＝１／１〜２０／　１である特許請求の
   範囲第４項記載の高圧縮強度紙の製造法。