JPS6317958B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は改良された中性紙の抄造方法に関す
る。特に、本発明は、パルプのアニオン性表面電
荷に対し、カチオン電荷を持つ物質の電気的親和
力を利用して定着させる機構のカチオン性サイズ
剤、カチオン性サイズ定着剤、カチオン性紙力増
強剤、カチオン性歩留り向上剤及びカチオン性
水性向上剤等の抄紙用助剤の効果的使用方法に関
する。 紙は通常、アニオン性のロジンサイズ剤と定着
剤としての硫酸バンドを添加して、PH4.5附近の
酸性域で抄造される。この場合はPH4.5以下と言
う条件及び過剰なアルミニウムイオンによる架橋
によつて抄紙用助剤は特にカチオン性であること
を必要とせず、アニオン性のものもバンドによる
凝集作用や定着作用によつて紙中に留る為、種々
利用されている。この様な多量のバンドの使用に
よる低PH域で抄紙することを酸性抄紙と称する。 本発明の中性抄紙では、填料として、炭酸カル
シウムあるいは炭酸カルシウムを含む故紙を用
い、弱酸性〜弱アルカリ性、例えば、PH約６〜約
９で抄紙する。尚、酸性域では炭酸カルシウムが
分解するため通常の方法で抄紙することは不可能
である。この様な場合にサイズ紙を得る方法とし
て中性サイズ剤が各種開発され市販されている。 これらの中性サイズ剤としては、 (1) セルロースとの反応性基を有してセルロース
に定着する、 (2) カチオン性にすることによつてアニオン性の
セルロースに電気的に定着せしめる。 (3) 疎水性物質のアニオン性（又はノニオン性）
水性分散液をカチオン性高分子化合物を介して
セルロースに定着せしめる、 等がある。又、紙力増強剤、歩留り向上剤、水
性向上剤等もカチオン化して、それ自体でアニオ
ン性セルロースに電気的に定着するようにしたも
のが利用される。 この様に中性紙の抄造時には、カチオン化した
各種物質が各々の目的の為に添加される訳である
が、パルプスラリー中には各種填料及び、故紙、
共紙等が配合されていて、これらの物はそれ自体
アニオン性であつたり、澱粉、ポリカルボン酸、
アニオン性界面活性剤等アニオン性物質を多量に
含んでいることがあり、あとから添加される上記
カチオン性物質を吸着し消費する。 従つて、サイズ剤、紙力増強剤等は本来、セル
ローズ本体に定着した場合に効率よく働くもので
あるが、スラリー中に同時に存在し、セルロース
よりもカチオン性物質を捕え易いアニオン性物質
があれば、後から各々の目的の為に添加されるカ
チオン性抄紙助剤はそのアニオン性物質と反応し
てしまい、本来の効果を充分発揮出来ない部分が
あることが本発明者らの研究によつて明らかにな
つた。この様な場合でも、各各のカチオン性抄紙
助剤を多量に使用すれば、目的とする性能を得る
ことが出来るが、該助剤は一般に高価であり紙の
コスト高を招くし、多量に使うことによる抄紙上
のトラブル等の弊害も多くなり不利である。 本発明者等は、炭酸カルシウムを含有する中性
抄紙系の内添助剤の有効的使用方法を鋭意研究し
た結果、目的とする性能を得る為に所定のカチオ
ン性内添助剤を添加する前に、スラリーに、繊維
分100重量部に対して0.01〜1.0重量部の低分子量
カチオン化剤を添加することによりまずアニオン
性物質を封鎖し、ついで内添助剤を加えることに
よつて、より少量の内添助剤で効率のよい使い方
が出来ることを見出し本発明を完成するに至つ
た。即ち、本発明は、炭酸カルシウムを含有する
中性抄紙用パルプスラリーに低分子量カチオン化
剤を繊維分100重量部に対して0.01〜1.0重量部添
加して、スラリー系のPHを弱酸性〜弱アルカリ性
に、ゼータポテンシヤルを−10〜＋5mVに調整
したのち、カチオン性内添剤を添加することを特
徴とする中性紙の抄紙方法に関するものである。 本発明の目的の一つはカチオン化した中性サイ
ズ剤を効率よくセルロースに定着させ少ない使用
量で必要とする充分なサイズ度を発理させること
である。もう一つの目的は疎水性物質のアニオン
性又はノニオン性の水性分散物からなるサイズ剤
をセルロースに定着するに用いる水溶性カチオン
性高分子物質の定着作用をより少ない量で充分に
発揮させることである。 更にもう一つの目的は、カチオン澱粉、カチオ
ン性ポリアクリルアマイド、カチオン性ポリアミ
ドポリアミン等のカチオン性紙力増強剤、歩留り
向上剤、水性向上剤を、より少ない量で本来の
機能を充分に発揮させることである。 すなわち、本発明は炭酸カルシウムを含有する
中性抄紙系のカチオン性内添助剤を本来の目的に
合つた場所で添加するに先立つて、パルプスラリ
ー中の不必要なアニオン性物質を低分子量のカチ
オン化剤で封鎖することによつて、カチオン性内
添助剤の効率を高めることを特徴とする中性抄紙
方法である。 本発明に使用する低分子量のカチオン化剤とし
ては、分子量100以上、50万以下の低分子量ポリ
エチレンイミン、ポリアミドポリアミン及びその
誘導体、カチオン澱粉、硫酸アルミニウム、塩化
アルミニウム、コロイダルアルミナ、アルミン酸
ナトリウム、カチオン性熱硬化性樹脂及びポリア
ミドポリマー類等が例示できる。カチオン化剤と
して特によく用いられるのは、無機のアルミニウ
ム化合物である。本発明でこれらの低分子量カチ
オン化剤を用いる為には、パルプ、炭酸カルシウ
ム及び必要に応じてその他の填料並びに／又は炭
酸カルシウムを含むブローク或は故紙等からな
る、パルプスラリーにカチオン性内添助剤を添加
する直前に、これら低分子量カチオン化剤を添加
するのが量も好ましいが、各の成分、例えば炭酸
カルシウム及び必要に応じてその他の填料並び
に／又は炭酸カルシウムを含むブローク或は故紙
等のスラリーに添加しておきしかるのち、配合し
て使用することも出来る。 低分子量カチオン化剤の添加量は、繊維分100
重量部に対して0.01〜1.0重量部であるが、その
範囲内で、カチオン性内添助剤を添加しようとす
るスラリーに前もつて低分子量カチオン化剤を添
加し、そのスラリー系のPHが弱酸性〜弱アルカリ
性にゼータポテンシヤルが−10mV〜＋5mV、特
に好ましくは−7mV〜＋2mVになるように低分
子量カチオン化剤の量を決定する。配合する前の
個々の成分を前もつて低分子量カチオン化剤で処
理しようとする場合も同様で、その個々の成分ス
ラリーのゼータポテンシヤルを−10mV〜＋
5mV、特に好ましくは−7mV〜＋2mVになるよ
うにする。このように、カチオン性内添助剤を添
加する前のスラリーのPH及びゼータポテンシヤル
を低分子量カチオン化剤により調節することによ
つて、特に顕著な効果が発現される。 本発明でいう中性抄紙とは、硫酸バンドによつ
てPHを4.5附近にして抄紙する場合以外の総称で、
PH域は弱酸性から弱アルカリ性までにわたる。 本発明でいう低分子量カチオン化剤とは、無機
多価金属イオン又は低分子量の有機カチオン剤で
ゼータポテンシヤルの低いアニオン性物質に作用
してその電荷を中和する能力をもつものをさす。 本発明でいうカチオン性内添助剤とは、紙に特
性を与える為にパルプスラリーに添加するカチオ
ン性のサイズ剤、サイズ剤の定着剤、紙力増強
剤、歩留り向上剤、水性向上剤等をさす。 本発明でいうゼータポテンシヤルはスラリー構
成成分中の60メツシユより細かい成分についてミ
クロ電気泳動法にて測定した場合の値をさす。 本発明の如く、ゼータポテンシヤルの低いパル
プスラリー系に低分子量カチオン化剤を前もつて
添加することによつてカチオン性内添助剤を添加
する前のパルプスラリーのPHを弱酸性〜弱アルカ
リ性にゼータポテンシヤルを−10mV〜＋5mVに
調節することにより、 (1) カチオン性サイズ剤は少い使用量で充分なサ
イズ度が発現し、 (2) 又、カチオン性定着剤を必要とするサイズ剤
は該定着剤の必要量を減少出来、 (3) さらに、カチオン性ポリマー類の紙力増強
剤、歩留り向上剤、水性向上剤はその使用量
を激減させて初期の目的を達することが出来
る。 このように本発明により炭酸カルシウムを含有
する中性抄紙系の不安定要因を無くすことが可能
となつた。 この様にして抄造された中性紙は、その特質を
生かし、保存性を要求される分野の紙やバルキー
性を要求される紙、アルカリ性塗液を塗布される
コート原紙類及び酸性PHが悪影響を及ぼす感圧紙
等各種コーテイング用紙、その他あらゆる酸性紙
が使われる分野に有用である。 以下具体的な実施例により本発明を更に詳しく
説明する。 実施例及び参考例に於ける％はいずれも重量％
である。 実施例 １ この実施例はカチオン性内添助剤としてカチオ
ン性合成サイズを用いて中性サイズ紙を得る場合
を例示するものである。 低分子量カチオン化剤としてポリアミドポリア
ミンエピクロルヒドリン樹脂（カイメン557：デ
イツクハーキユレス社製）を、カチオン性内添助
剤としてカチオン性合成サイズ剤（アルフアオレ
フイン系サイズ剤：GZ1200：三菱化成社製）を
添加する。パルプスラリーは80部のLBKPと紙層
及びコート層を合せて、炭酸カルシウム30部、カ
オリン20部及び繊維50部の組成からなる20部のコ
ート紙のブロークを含み、このパルプ100部に対
し填料としてタルクを10部加えたものである。パ
ルプ100部に対しカイメン557を0.02部添加し、次
いで、カチオン性合成サイズ剤を0.2〜0.7部添加
した。スラリーのカナデイアンフリーネスは350
ml、濃度0.5％であり、苛性ソーダでPHを7.6に調
整した。 カチオン性サイズ剤を添加する前のスラリーの
ゼータポテンシヤルはカイメン557を添加しない
ものが−15mVに対し、添加したものは−5mVで
あつた。又PHは添加しないものが5.8で、添加し
ないものは、5.7であつた。 このスラリーで、TAPPI式手抄器により80
ｇ／m²のシートを作成し、ドラムドライヤーにて
105℃３分間乾燥した後カレンダー掛けをした。 これらのシートのステキヒト法によつて測定し
たサイズ性を表１に示す。更にカイメン557を添
加しない場合を例示した。

【表】

【表】 上記データより、低分子量カチオン化剤の添加
によつて予めゼータポテンシヤルを調整する効果
が著しいことが示されている。即ち、カチオン化
剤を入れないと、それを入れた方法に対して同程
度のサイズ度を達成する為に0.7部程余計に必要
であることを示しており、低分子量カチオン化剤
による前処理の効果は明らかである。 実施例 ２ この例はサイズ剤としてノニオン性エマルジヨ
ン（王子ナシヨナル社製アルケニル無水コハク酸
系サイズ剤であるFIBRAN68＋アクテイベータ
ー）を使用し、その定着助剤としてカチオン澱粉
（Cato Ｆ：ナシヨナルスターチ社製）を使用す
る場合を例示するものである。 本発明の低分子量カチオン化剤として硫酸アル
ミニウム｛（Al₂（SO₄）₃・18H₂O）以下バンドと
いう｝を利用し、コート紙のブローク離解時に対
ブローク４％のバンドを添加した場合と添加しな
い場合と比較した。 パルプスラリーは70部のLBKPと10部の
NBKPに上記ブロークを20部配合し填料として
炭酸カルシウムを８部含むスラリーである。 ブローク離解時にバンドを添加したスラリーの
ゼータポテンシヤルは−3mVであり、バンドを
添加しなかつた場合は−28mVであつた。又PH
は、添加したものが６で、添加しないものが7.5
であつた。テスト方法は実施例１と同じである。 結果を表２に示す。

【表】 上記データより、サイズ剤の定着剤を添加する
前のスラリーのゼータポテンシヤルを−28mVか
ら−3mVにあげる効果はカチオン定着剤の必要
量を著しく減少させることがわかる。即ち、比較
例と比べて、本発明による方法は必要とするサイ
ズ度を出すのに要するカチオン性定着剤の量が1/
３〜1/4に減少していることは明らかである。 実施例 ３ この実施例は紙の乾燥紙力増強剤としてカチオ
ン性ポリアクリルアマイドを使用する場合を例示
しているものである。低分子量カチオン化剤とし
て水溶性カチオン性ポリアミノ樹脂（セトラミ
ン：ハマノ工業社製）を使用し、カチオン性紙力
増強剤をスラリーに添加する前に、セトラミンを
添加した場合と添加しない場合を比較した。 パルプスラリーは実施例１に使用したものと同
じ配合で実施例１のサイズ剤の代りにカチオン性
ポリアクリルアマイド（スターガムK15：星光化
学社製）を添加したものである。 カチオン性ポリアクリルアマイドを添加する前
のスラリーのゼータポテンシヤルはセトラミンを
添加したもの＋1mV、添加しないもの−16mVで
あつた。又、PHは、添加したものが5.7で添加し
ないものが5.8であつた。実施例１と同じ条件を
使用し、60ｇ／m²に手抄をした。 テスト方法は標準法に従つて引張強さと破裂強
さを測定した。 結果は表３に示す。

【表】 上記データより紙力増強剤を添加する前にセト
ラミンを添加したものは、カチオン性紙力剤の効
果の立ち上りが早く、必要な紙力を得るのに0.2
％程度少ない使用量で可能であることは明らかで
ある。 参考例 １ この例は抄紙スラリーの歩留り向上剤として高
分子量のカチオン性ポリアクリルアマイド系樹脂
を使う場合を例示するものである。低分子量カチ
オン化剤としてはアルミン酸ソーダを使い歩留り
向上剤を添加する直前にアルミン酸ソーダを0.2
％添加したものと無添加の場合を比較した。 パルプスラリーは65部のLBKP、15部の
NBKP及び20部の共紙を使用し、填料はクレー
を16部添加した。 このスラリーのゼータポテンシヤルは−18mV
であつた、これにアルミン酸ソーダを0.2％添加
したもののゼータポテンシヤルは−8mVであつ
た。又、PH、は添加しないものが5.7で、添加し
たものが6.8であつた。これらのスラリーに歩留
り向上剤としてカチオン性ポリアクリルアマイド
（MK4200：三菱化成社製）を添加していき、全
体の歩留り、填料の歩留り、微細成分の歩留りを
測定した。歩留りの測定はスラリーに動的シエア
ーをかけた場合のワイヤー上の残留分と排水中の
流出分の比より求めた。 結果を表４に示す。

【表】 上記データより、カチオン性歩留り向上剤を添
加する前にスラリーに低分子量カチオン化剤を添
加することの効果は明らかで歩留り向上剤の必要
量が約1/2になることを示している。 参考例 ２ この例は抄紙スラリーの水性向上剤としてポ
リアミドポリアミン系樹脂を使う場合を例示する
ものである。 低分子量カチオン化剤としてはカチオン澱粉を
使い水性向上剤を添加する前のスラリーにカチ
オン澱粉（ポジパリンＣ：松谷化学社製）を0.5
％添加したものと無添加の場合とを比較した。 パルプスラリーは参考例１と同じ配合を使用し
た。このスラリーのゼータポテンシヤルは−
17mVであつた。これにカチオン澱粉を0.5％添加
した場合のスラリーのゼータポテンシヤルは−
9mVであつた。これらのスラリーに水性向上
剤として水溶性カチオン性ポリアミド、アミン樹
脂（カルタレチンＦ：サンド社製）を添加したス
ラリーの水度をカナデイアンフリーネステスタ
ーで測定した。 結果を第５表に示す。

【表】 上記データより明らかなように、同じ水度を
得る為にはカチオン化剤による前処理をすること
によつて水性向上剤使用量は約0.1〜0.3％少な
くて済むことがわかる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炭酸カルシウムを含有する中性抄紙用パルプ
   スラリーに低分子量カチオン化剤を繊維分100重
   量部に対して0.01〜1.0重量部添加して、スラリ
   ー系のPHを弱酸性〜弱アルカリ性に、ゼータポテ
   ンシヤルを−10〜＋5mVに調整したのち、カチ
   オン性内添剤を添加することを特徴とする中性紙
   の抄紙方法。