(57)【要約】【課題】製造される紙の耐用年数を長くさせる。【解決手段】電極４近傍で溶出したアルミニウムイオンは、以下に示すように、電解槽１０内の溶液中の水酸化物イオンおよびナトリウムイオンと化合して、水に不溶性の水酸化アルミニウム，アルミン酸ナトリウムとなる。Ａｌ３＋＋３ＯＨ−　　→　Ａｌ（ＯＨ）３　Ｎａ＋　＋ＡｌＯ２−　→　ＮａＡｌＯ２　生成した水酸化アルミニウムやアルミン酸ナトリウムによって、電解槽１０内のコロイド（粒径１〜０．０１μｍ程度の微細なもの）の電荷が中和され粒子間の引力が働くため、これらの化合物は、汚水処理装置において、ＳＳ（浮遊物質：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｓｏｌｉｄｓ）の凝集剤として作用する。本実施の形態では、このような凝集剤を、紙の製造工程において、サイズ剤の定着剤として用いている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液を収容する電解槽と、
前記電解槽内に設置された電極対とを含み、
前記電極対の電解により当該電極対の陰極側でアルミニウムイオンを生じ、
前記電極対の陰極側で生じたアルミニウムイオンと前記電解槽内の水溶液とが反応することにより生じた凝集剤を、製紙の際のサイズ剤を用いたサイジングを行なう装置に当該サイズ剤の定着剤として供給するための供給部をさらに含む、サイズ剤の定着剤供給装置。
【請求項２】
前記電極対の陰極は、アルミニウムを含む合金からなる、請求項１に記載のサイズ剤の定着剤供給装置。
【請求項３】
前記電極対の陽極は、貴金属からなる電極、または、貴金属をコーティングされた電極である、請求項１または請求項２に記載のサイズ剤の定着剤供給装置。
【請求項４】
前記電解槽に、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を供給する塩供給装置をさらに含む、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のサイズ剤の定着供給装置。
【請求項５】
サイズ剤を用いてサイジングを行なう製紙方法であって、
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のサイズ剤の定着剤供給装置から供給される凝集剤を、前記サイズ剤の定着剤としてパルプスラリに混入させる、製紙方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイズ剤の定着剤供給装置および製紙方法に関し、特に、耐用年数の長い紙を製造するためのサイズ剤の定着剤供給装置および製紙方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の製紙方法では、紙の滲み止めの目的で、表面処理（サイジング）の際に、ロジンサイズ等のサイズ剤が使用され、また、当該サイズ剤を定着させるために、硫酸バンドの形でアルミニウムが投入されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、硫酸バンドが使用されるため、製造された紙に硫酸痕が残留し、紙そのものが酸性となり、当該紙が長期保存される間に劣化する、という問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、耐用年数の長い紙を製造することのできるサイズ剤の定着剤供給装置および製紙方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従ったサイズ剤の定着剤供給装置は、水溶液を収容する電解槽と、前記電解槽内に設置された電極対とを含み、前記電極対の電解により当該電極対の陰極側でアルミニウムイオンを生じ、前記電極対の陰極側で生じたアルミニウムイオンと前記電解槽内の水溶液とが反応することにより生じた凝集剤を、製紙の際のサイズ剤を用いたサイジングを行なう装置に当該サイズ剤の定着剤として供給するための供給部をさらに含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明に従った製紙方法は、サイズ剤を用いてサイジングを行なう製紙方法であって、上記したようなサイズ剤の定着剤供給装置から供給される凝集剤を、前記サイズ剤の定着剤としてパルプスラリに混入させることを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、製紙の際のサイズ剤の定着剤として、アルミニウムイオンと電解槽内の水溶液とが反応することにより生じた、水酸化アルミニウム等からなる凝集剤が用いられる。
【０００８】
これにより、製造される紙に硫酸痕を残さない形で、定着剤としてアルミニウム成分を投入できるため、耐用年数の長い紙を製造できる。また、アルミニウムイオンが電極対の陰極側でアルミニウムイオンとして溶出されるため、陽極でアルミニウムイオンを溶出させる場合に考えられるアルミニウムの不動態化を考慮する必要がなく、安定してアルミニウムイオンを溶出できる。さらに、紙を製造する際の排水からも硫酸痕が出ないため、当該排水の再利用も容易になる。
【０００９】
また、本発明のサイズ剤の定着剤供給装置では、前記電極対の陰極は、アルミニウムを含む合金からなることが好ましい。
【００１０】
これにより、確実かつ容易に、陰極側でアルミニウムイオンを生じさせることができる。
【００１１】
また、本発明のサイズ剤の定着剤供給装置では、前記電極対の陽極は、貴金属からなる電極、または、貴金属をコーティングされた電極であることが好ましい。
【００１２】
これにより、電極対の電極反応自体を安定したものとできる。
また、本発明のサイズ剤の定着剤供給装置では、前記電解槽に、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を供給する塩供給装置をさらに含むことが好ましい。
【００１３】
これにより、電極対の陰極で、アルミニウムイオンが発生しやすくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１に、本発明のサイズ剤の定着剤供給装置の一例である電解装置を模式的に示す。電解装置１において、電解槽１０には、導入口１２から水道水等の溶液が導入され、電解槽１０内の溶液には電極３，４が浸されている。電極３，４は、直流電源５に接続され、電極３が陽極、電極４が陰極となるように、それぞれ電圧を印加されている。電解槽１０の底部には、電解槽１０内の溶液および後述するようにして生じた凝集剤を他の装置に供給するための供給口１１が設けられている。導入口１２および供給口１１には、それぞれ弁１２Ａ，１１Ａが取付けられており、当該弁１２Ａ，１１Ａの開閉は、図示せぬ制御装置によって制御される。
【００１６】
電解槽１０には、アルカリ塩供給装置６から、管６Ａを介して、たとえば塩化ナトリウム等のアルカリ塩が供給される。なお、電解槽１０には、アルカリ塩の代わりに、アルカリ土類金属の塩が供給されても良い。
【００１７】
電解槽１０内では、塩化ナトリウムが添加されることにより、以下の式（１），（２）の平衡が成立っている。
【００１８】
Ｈ２Ｏ　⇔　Ｈ＋＋ＯＨ−　（１）
ＮａＣｌ　⇔　Ｎａ＋＋Ｃｌ−　（２）
電極３（陽極）近傍では、式（３）〜（５）に示すように、水の電気分解により酸素ガスが発生し、塩素イオンは塩素ガスとなり、塩素ガスの一部は水和して次亜塩素酸となる。
【００１９】
２Ｈ２Ｏ　→　Ｏ２↑＋４Ｈ＋＋４ｅ−　（３）
２Ｃｌ−　→　Ｃｌ２↑＋２ｅ−　（４）
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ　→　Ｈ＋＋Ｃｌ−＋ＨＣｌＯ　（５）
電極４（陰極）近傍では、式（６），（７）に示すように、水の電気分解により水素ガスが発生し、溶液中のナトリウムイオンが水酸化物イオンと反応して水酸化ナトリウムが生成される。電極４近傍では、水酸化ナトリウムが生成されることにより、溶液がｐＨ１０以上のアルカリ性となる。
【００２０】
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−　→　Ｈ２↑＋２ＯＨ−　（６）
Ｎａ＋＋ＯＨ−　→　ＮａＯＨ　（７）
電極３は、たとえば、白金等の貴金属からなる電極、貴金属をコーティングされた電極、白金−イリジウム合金からなる電極とされる。
【００２１】
電極４は、たとえば、アルミニウム、または、アルミニウムを含む合金とされる。電極４は、電解反応に従った上記の（１）〜（７）に伴ってアルカリ性となっている当該電極４近傍でアルミニウムイオンを溶出させることができれば、つまり、少なくともアルミニウムを含む合金であればよい。また、電極４近傍に金属アルミニウムが設置され、上記の（１）〜（７）に伴ってアルミニウムイオンを溶出させることができれば、電極４は、アルミニウムを含まない通常の電解に用いられる電極材料から構成されてもよい。
【００２２】
なお、アルミニウムイオンの溶出は、式（８）のように示される。
Ａｌ　→　Ａｌ３＋＋３ｅ−　　（８）
電極４近傍で溶出したアルミニウムイオンは、式（９）に示すように、電解槽１０内の溶液中の水酸化物イオンと化合して、水に不溶性の水酸化アルミニウムとなる。
【００２３】
Ａｌ３＋＋３ＯＨ−　　→　Ａｌ（ＯＨ）３　　（９）
また、電極４近傍には、ナトリウムイオンが存在することから、式（１０）に示すように、水に不溶性のアルミン酸ナトリウムも生成される。
【００２４】
Ｎａ＋　＋ＡｌＯ２−　→　ＮａＡｌＯ２　　（１０）
そして、このように生成した水酸化アルミニウムやアルミン酸ナトリウムによって、電解槽１０内のコロイド（粒径１〜０．０１μｍ程度の微細なもの）の電荷が中和され粒子間の引力が働くため、これらの化合物は、電解槽１０内の内容物が汚水処理装置に供給された際には、ＳＳ（浮遊物質：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｓｏｌｉｄｓ）の凝集剤として作用する。
【００２５】
また、本実施の形態では、このような凝集剤を、紙の製造工程において、サイズ剤の定着剤として用いている。
【００２６】
図２は、電解装置１が凝集剤を供給する紙の製造工程において、当該製造工程に含まれる各工程を模式的に示す図である。
【００２７】
紙の製造工程には、大きく分けて、原料である木材片をパルプ材にするパルプ化工程１００、パルプ化工程１００で得られたパルプスラリに、製造される紙の質の向上等のために染料や薬剤を混合させる調整工程２００、調整工程２００から送られるパルプ材を薄い紙にするための抄紙工程３００、および、最終の仕上げを行なう仕上げ工程４００の４つの工程が含まれる。
【００２８】
上記した調整工程２００では、紙の滲み止めの目的で、ロジンサイズ等のサイズ剤が、パルプスラリに混入される。そして、本実施の形態では、電解装置１の供給口１１は、このような調整工程２００におけるパルプスラリを収容する容器に接続され、電解装置１で得られる凝集剤が、パルプスラリに混入される。これにより、電解装置１で得られる凝集剤を、製紙工程におけるサイズ剤の定着剤として、活用できる。
【００２９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサイズ剤の定着剤供給装置の一例である電解装置を模式的に示す図である。
【図２】図１のサイズ剤の定着剤供給装置が凝集剤を供給する紙の製造工程について、当該製造工程に含まれる各工程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１　電解装置、３，４　電極、５　直流電源、６　アルカリ塩供給装置、１０
電解槽、１１　供給口、１１Ａ　弁。
【図１】
2004019070.tif 000003
【図２】
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