(57)【要約】      （修正有）【課題】嵩高剤を含む紙料を抄紙するに際し、発泡性の高い界面活性剤を有する嵩高剤の歩留りを向上させ、かつ発泡に起因する欠陥及び断紙を少なくすると共に、原料及び填料の十分な歩留り効果を発揮し、さらに濾水性を高めて効率的に抄紙する方法の提供。【解決手段】嵩高剤を含む紙料を抄紙する方法において、前記紙料にアニオン性高分子ポリマーを添加することを特徴とする抄紙方法。更に、カチオン性高分子ポリマーを前記アニオン性高分子ポリマーと併用する抄紙方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
嵩高剤を含む紙料を抄紙する方法において、前記紙料にアニオン性高分子ポリマーを添加することを特徴とする抄紙方法。
【請求項２】
アニオン性高分子ポリマーが、分子中に遊離型若しくは塩型のカルボキシル基、スルホン基及びリン酸基の中から選ばれる少なくとも１種のアニオン性基を有する水溶性又は水分散性のポリマーである請求項１に記載の抄紙方法。
【請求項３】
アニオン性高分子ポリマーの添加量が、紙料の固形分に対して、０.００２〜０.５質量％である請求項１又は２に記載の抄紙方法。
【請求項４】
カチオン性高分子ポリマーをアニオン性高分子ポリマーと併用する請求項１〜３のいずれかに記載の抄紙方法。
【請求項５】
カチオン性高分子ポリマーが、１モル／Ｌ濃度の硝酸ナトリウム水溶液又は１モル／Ｌ濃度の塩化ナトリウム水溶液中にて測定した極限粘度が１５ｄｌ／ｇ以下で、かつカチオン当量が０.５〜１１ｍｅｑ／ｇの範囲にあるポリマーである請求項４に記載の抄紙方法。
【請求項６】
カチオン性高分子ポリマーの添加量が、紙料の固形分に対して、０.００２〜０.５質量％である請求項４又は５に記載の抄紙方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙の抄紙方法に関し、さらに詳しくは、嵩高剤を含む紙料を抄紙するに際し、歩留りや濾水性を高めて効率的に抄紙する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、紙パルプ工場の抄造工程において、原料及び填料の歩留りを向上させる方法として、何らかの歩留り向上剤を使用することが一般的である。該歩留り向上剤としては、イオン性を付与された低分子量から高分子量のポリマーなどが単独で用いられたり、他の歩留り向上剤と併用されている。このイオン性を付与されたポリマーの中では、カチオン性ポリマーが広く使用されており、中でもアクリルアミドを原料としたカチオン性ポリアクリルアミドが良く知られている。併用する場合としてカチオン性スターチ及びコロイダルシリカをパルプ懸濁液に添加して原料及び填料の歩留りを改善する方法が開示されており（例えば、特許文献１参照）、また、カチオン性ポリマーを添加した後に剪断処理し、次いでベントナイトを加える方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、主カチオン性ポリマーを添加する前に、該主カチオン性ポリマーよりも分子量の低いカチオン性ポリマーを添加し、最後にアニオン性の無機物質を添加することにより、ピッチと濾水性を改善する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
ところで、近年、紙製品の製造コストの低減から、紙を製造する際のパルプ使用量を少なくし、様々な紙製品の坪量を下げる試みが行われている。また、環境保護及び資源の有効利用の観点からも紙の軽量化が求められており、少ないパルプでも厚みのある嵩高な紙が要望されている。嵩高な紙を得る方法としては、様々な方法が知られているが、その一つとして界面活性剤を主成分とした嵩高剤を使用する方法がある。
ところが、このような嵩高剤が、抄紙工程において水系に添加された場合、水系での系内における発泡に起因する欠陥が生じたり、断紙により生産効率が低下し、かつ原料及び填料の歩留りが顕著に低下するなどの問題が生じやすい。
しかしながら、前記従来の技術では、嵩高剤を使用している水系における原料及び填料の歩留りにおいて、十分に満足し得る効果が得られないという問題がある。
さらに、ベントナイトを用いる場合には溶解のための手間がかかるのを免れない。またコロイダルシリカを用いる場合には、有効成分濃度が低いために輸送コストが高くなる上、添加ポイントにおいてシリカスケールが発生し、紙の品質が低下するといった問題が生じる。
【特許文献１】米国特許第４,３８８,１５０号明細書
【特許文献２】特開昭６２−１９１５９８号公報
【特許文献３】特公平５−２９７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、このような事情のもとで、嵩高剤を含む紙料を抄紙するに際し、発泡性の高い界面活性剤を有する嵩高剤の歩留りを向上させ、かつ発泡に起因する欠陥及び断紙を少なくすると共に、原料及び填料の十分な歩留り効果を発揮し、さらに濾水性を高めて効率的に抄紙する方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、嵩高剤を含む紙料にアニオン性高分子ポリマーを添加することにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を達成するに至った。
すなわち、本発明は、
［１］嵩高剤を含む紙料を抄紙する方法において、前記紙料にアニオン性高分子ポリマーを添加することを特徴とする抄紙方法、
［２］アニオン性高分子ポリマーが、分子中に遊離型若しくは塩型のカルボキシル基、スルホン基及びリン酸基の中から選ばれる少なくとも１種のアニオン性基を有する水溶性又は水分散性のポリマーである上記[１]項に記載の抄紙方法、
［３］アニオン性高分子ポリマーの添加量が、紙料の固形分に対して、０.００２〜０.５質量％である上記[１]又は[２]項に記載の抄紙方法、
［４］カチオン性高分子ポリマーをアニオン性高分子ポリマーと併用する上記[１]〜[３]項のいずれかに記載の抄紙方法、
［５］カチオン性高分子ポリマーが、１モル／Ｌ濃度の硝酸ナトリウム水溶液又は１モル／Ｌ濃度の塩化ナトリウム水溶液中にて測定した極限粘度が１５ｄｌ／ｇ以下で、かつカチオン当量が０.５〜１１ｍｅｑ／ｇの範囲にあるポリマーである上記[４]項に記載の抄紙方法、及び
［６］カチオン性高分子ポリマーの添加量が、紙料の固形分に対して、０.００２〜０.５質量％である上記[４]又は[５]項に記載の抄紙方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、嵩高剤を含む紙料を抄紙するに際し、発泡性の高い界面活性剤を有する嵩高剤の歩留りを向上させ、かつ発泡に起因する欠陥及び断紙を少なくすると共に、原料及び填料の十分な歩留り効果を発揮し、さらに濾水性を高めて効率的に抄紙する方法を提供することができる。
また、嵩高剤を使用している水系で紙の密度を変化させることなく、原料及び填料の歩留りを高め、安定して嵩高紙を生産することができる。さらに嵩高剤の溶解の手間が省け、かつ有効成分濃度が高いため輸送コストを低く抑えることができる。また、嵩高剤として用いるポリマーは有機物であり添加ポイントでのスケールの発生がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の抄紙方法は、嵩高剤を含む紙料を抄紙する方法において、前記紙料にアニオン性高分子ポリマーを添加することを特徴とする。
本発明において、紙料に含まれる嵩高剤は、界面活性剤の一種であり、これを紙の抄紙工程で使用することによりパルプ表面が疎水性になりパルプ層間に空隙が多くなり軽く厚い紙ができる。
このような嵩高剤に特に制限はなく、従来公知の嵩高剤、例えば脂肪酸及び脂肪酸エステルのポリオキシアルキレン付加物からなる添加剤；油脂又は糖アルコール系非イオン性界面活性剤；四級アンモニウム塩、アルキルアミン及びベタイン型両性界面活性剤と非イオン性界面活性剤とを併用した添加剤；ジ長鎖アルキル型四級アンモニウム塩を含む添加剤；ジアルキル四級アンモニウム塩及びグリセリンと水又は炭素数４以下の脂肪族アルコールを含む添加剤；ラノリン及びラノリン誘導体を含む添加剤；ポリアミド誘導体を含む添加剤；などを用いることができる。
【０００７】
また、当該紙料に特に制限はなく、原料パルプをはじめ、抄紙工程において一般的に使用される各種薬剤を含むものを挙げることができる。
前記原料パルプとしては、例えば化学パルプ（針葉樹若しくは広葉樹の晒し又は未晒しクラフトパルプ等）、機械パルプ（グランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ等）、脱墨パルプ（新聞、雑誌古紙等）などを単独又は任意の割合で混合したものを選択することができる。
また、各種薬剤としては、例えばポリアクリルアミド、植物グァム等の紙力増強剤、アルキルケテンダイマー、ロジン等のサイズ剤、ポリエチレンイミン、カチオン化ポリマー等の濾水性・歩留り向上剤、硫酸バンド、塩化ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ラテックス等の内添助剤を併用することも可能である。さらには、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等の添加剤も用途に応じて併用することができる。
【０００８】
本発明において、前記嵩高剤を含む紙料に添加されるアニオン性高分子ポリマーとしては、分子中に遊離型若しくは塩型のカルボキシル基、スルホン基及びリン酸基の中から選ばれる少なくとも１種のアニオン性基を有する水溶性又は水分散性のポリマーを用いることができる。
このようなアニオン性高分子ポリマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸ポリマー及びその塩、アクリルアミド単位と(メタ)アクリル酸単位を有する共重合物及びその塩などを挙げることができる。塩としては、アルカリ金属塩が好ましく、工業的な面からナトリウム塩が好ましい。
前記アニオン性高分子ポリマーの好ましい例としては、アクリルアミド／アクリル酸ナトリウム共重合物、アクリルアミド／アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ナトリウム／アクリル酸ナトリウム共重合物などを挙げることができる。
本発明で使用するアニオン性高分子ポリマーは、直鎖状のものを用いてもよいし、架橋あるいは分岐したものを用いてもよい。さらには特許第２９４８３５８号公報に記載される、交叉結合された場合には、直径約７５０ｎｍより小さく、かつ非交叉結合性でかつ不溶性である場合には、直径が６０ｎｍより小さく、微粒子のアニオン相当量が０.１ｍｅｑ／ｇ以上のアニオン性有機高分子微粒子ポリマーも好ましく用いることができる。
これらのアニオン性高分子ポリマーは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【０００９】
本発明においては、前記アニオン性高分子ポリマーと共に、カチオン性高分子ポリマーを併用することができる。
併用することのできるカチオン性高分子ポリマーとしては、そのモノマー構成成分に特に制限はないが、極限粘度（１モル／Ｌ濃度の硝酸ナトリウム水溶液中で沈殿を生じる場合は、１モル／Ｌ濃度の食塩水中における極限粘度）が１５ｄｌ／ｇ以下で、かつカチオン当量が０.５〜１１ｍｅｑ／ｇの物性を有するものが好ましい。極限粘度が１５ｄｌ／ｇを超えると、分子量が大きすぎて剪断に対して弱くなる傾向があり、またカチオン当量が０.５ｍｅｑ／ｇ未満では、フロック形成効果が発揮しにくく、一方１１ｍｅｑ／ｇを超えると、強く反応して凝集物ができる傾向がある。
このカチオン性高分子ポリマーの具体例としては、ポリエチレンイミン；ポリエチレンイミンとエピクロロヒドリンとの縮合物；ジシアンアミドのホモポリマー；ジメチルジアリルアミンアンモニウム塩化物や、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物のホモポリマー；これらとアクリルアミドの共重合物などが挙げられる。これらのカチオン性高分子ポリマーは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
カチオン性ポリマーを併用する場合にあっては、嵩高剤の添加されたパルプ懸濁液を紙料として、まずカチオン性ポリマーを添加する。カチオン性ポリマーの添加量は、当該紙料の固形分に対して０.００２〜０.５質量％程度である。アニオン性ポリマーはカチオン性ポリマーが添加された後に添加するのがよい。好ましい添加量は、当該紙料の固形分に対して０.００２〜０.５質量％程度である。カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマーのいずれも十分な歩留り効果を発揮するために上記添加量の下限以上を添加することが望ましく、また地合を良好なものにするために上記添加量の上限以下とすることが好ましい。
本発明においては、嵩高剤を含む紙料に添加される前記のアニオン性高分子ポリマー、又はアニオン性高分子ポリマーとカチオン性高分子ポリマーは、長網抄紙機、ツインワイヤー機、ヤンキー機等のあらゆる抄紙機で使用することができ、ミキシングテスト、マシンチェスト、種箱等の工程で紙料に添加することができる。
【実施例】
【００１０】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、試験サンプルの調製及び試験方法を以下に示す。
（１）試験サンプルの調製
ＬＢＫＰ（広葉樹晒クラフトパルプ）１００％のパルプ試料に、カチオン澱粉［日本食品加工社製、商品名「ネオタック４０Ｔ」］を対乾燥パルプ０.８質量％、硫酸アルミニウムを対乾燥パルプ１.５質量％、ＡＳＡ（アルケニル無水コハク酸）サイズ剤を対乾燥パルプ０.０２質量％、紙力剤［ハリマ化成社製、商品名「ハーマイドＥＸ２３４」］を対乾燥パルプ０.５質量％、嵩高剤［花王社製、商品名「ＫＢ−１１５」］を固形分として、対乾燥パルプ１.０質量％を添加し、さらにスラリー濃度が０.４７質量％になるように、対ＳＳ当り３８質量％の炭酸カルシウムを添加し、試料サンプルを調製した。
この試料サンプルは、ＳＳ（懸濁物質）：４６７１ｍｇ／Ｌ、灰分：１７７６ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：７.３、ＣＤ（カチオン要求量）：５μｅｑ／Ｌであった。
（２）試験方法
（ａ）歩留り率測定
前記（１）で調製した試験サンプル１０００ｍＬを、歩留り試験機［ミューテック社製、機種名「ＤＦＳ」］に投入し、各種歩留り向上剤を添加したのち、採取した濾液中のＳＳ及び灰分の濃度を測定し、歩留り率を下記の式に従って算出した。
歩留り率（％）＝［１−（濾液中のＳＳ又は灰分の濃度／試験サンプル中のＳＳ又は灰分の濃度）］×１００
（ｂ）抄紙した紙の緊度、坪量及び厚み
前記（１）で調製した試験サンプルに各種歩留り向上剤を添加したのち、抄紙後のシート坪量が７０ｇ／ｍ2になるように量り取り、撹拌後に角型タッピ抄紙機にて８０メッシュワイヤーで抄紙してシートを得た。抄紙後のシートは、３４.３Ｎ／ｃｍ2で２分間プレス機にてプレスしたのち、鏡面ドライヤーを用いて１０５℃で１分間乾燥した。
この乾燥シートを２３℃、相対湿度５０％の条件で１日間調湿してから、嵩高性を求めた。
緊度は紙の嵩高性を表すものであり、紙の坪量（ｇ／ｍ2）と厚み（ｍｍ）を測定し、坪量／厚みより、緊度（ｇ／ｃｍ3）を下記の式より求めた。
緊度（ｇ／ｃｍ3）＝［紙の坪量（ｇ／ｍ2）／厚み（ｍｍ）］×１０-3
緊度は、値が小さいほど嵩が高く、０.０２の差は有意差として認識される。なお、坪量はＪＩＳ Ｐ ８１２４に従って求め、厚さは得られた紙を４枚重ね合わせ、ＪＩＳ式紙厚測定機［日本ＴＭＣ社製、機種名「ＰＥＡＣＯＣＫ」］により異なる１０箇所の厚さを測定し、その平均値より求めた。
【００１１】
実施例１〜９及び比較例１〜４
前記（１）で調製した試験サンプルに、第１表に示す歩留り向上剤を第１表に示す量で添加し、前述の試験方法に従って、諸特性を求めた。その結果を第１表に示す。
【００１２】
【表１】
2008063691.tif 000002
【００１３】
［注］
１）アニオン性ポリマー１：直鎖アニオン性ポリマー、ＡＡｍ／ＡＡＮａ（モル比９０：１０）共重合物、極限粘度＝２０ｄｌ／ｇ、カチオン当量＝０、アニオン当量＝１.４ｍｅｑ／ｇ
２）アニオン性ポリマー２：直鎖アニオン性ポリマー、ＡＡｍ／ＡＡＮａ（モル比８０：２０）共重合物、極限粘度＝２０ｄｌ／ｇ、カチオン当量＝０、アニオン当量＝２.６ｍｅｑ／ｇ
３）アニオン性ポリマー３：直鎖アニオン性ポリマー、ＡＡｍ／ＡＡＮａ（モル比６０：４０）共重合物、極限粘度＝２０ｄｌ／ｇ、カチオン当量＝０、アニオン当量＝５.０ｍｅｑ／ｇ
４）アニオン性ポリマー４：直鎖アニオン性ポリマー、ＡＡｍ／ＡＡＮａ（モル比５０：５０）共重合物、極限粘度＝２０ｄｌ／ｇ、カチオン当量＝０、アニオン当量＝６.１ｍｅｑ／ｇ
５）アニオン性ポリマー５：直鎖アニオン性ポリマー、ＡＡｍ／ＡＡＮａ（モル比４０：６０）共重合物、極限粘度＝２０ｄｌ／ｇ、カチオン当量＝０、アニオン当量＝７.１ｍｅｑ／ｇ
６）アニオン性ポリマー６：直鎖アニオン性ポリマー、ＡＡｍ／ＡＡＮａ（モル比３０：７０）共重合物、極限粘度＝２０ｄｌ／ｇ、カチオン当量＝０、アニオン当量＝８.０ｍｅｑ／ｇ
７）アニオン性ポリマー７：直鎖アニオン性ポリマー、ＡＡｍ／ＡＭＰＳ／ＡＡＮａ共重合物、極限粘度＝１８ｄｌ／ｇ、カチオン当量＝０、アニオン当量＝０.９ｍｅｑ／ｇ
８）ハイホルダーｃ５０３：アニオン性有機高分子微粒子（架橋構造）ポリマー、［栗田工業社製、ＡＡｍ／ＡＡＮａ共重合物］、極限粘度＝３.５ｄｌ／ｇ、カチオン当量＝０、アニオン当量＝８.０ｍｅｑ／ｇ
９）カチオン性ポリマー：直鎖カチオン性ポリマー、ＡＡｍ／ＤＡＡ共重合物、極限粘度＝１２ｄｌ／ｇ、カチオン当量＝３ｍｅｑ／ｇ、アニオン当量＝０
１０）ノニオン性ポリマー：直鎖ノニオン性ポリマー、ＡＡｍ重合物、極限粘度＝２０ｄｌ／ｇ、カチオン当量＝０、アニオン当量＝０
１１）ベントナイト：アニオン性無機微粒子であるアニオン性膨潤ベントナイト［チバスペシャルティー・ケミカルズ社製、商品名「Ｈｙｄｒｏｃｏｌ  Ｏ」］
１２）コロイド状シリカ：アニオン性無機微粒子［Ｅｋａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製、商品名「ＮＰ−４４２」］
なお、ＡＡｍはアクリルアミド、ＡＡＮａはアクリル酸ナトリウム、ＤＡＡはジメチルアミノエチルアクリレート、ＡＭＰＳはアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ナトリウムを意味する。
第１表から分かるように、歩留り向上剤としてアニオン性ポリマー、アニオン性有機微粒子ポリマーを用いた実施例は、ノニオン性ポリマー、アニオン性無機微粒子を用いた比較例に比べて、緊度、坪量を上昇させることなく歩留り率が向上している。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の抄紙方法は、嵩高剤を含む紙料を抄紙するに際し、歩留りや濾水性を高めて効率的に抄紙することができる。