(57)【要約】【課題】紙ウェブを製造する方法及びその方法で製造した紙ウェブを提供すること。【解決手段】低級パルプ、例えばリサイクルパルプ及び／又は砕木パルプを含む低級完成紙料、及び好ましい一つの態様では新聞用紙完成紙料から、紙ウェブを製造する。本方法に従うと、完成紙料から紙ウェブを製造する前に予め凝集した填料を完成紙料に添加する。填料はウェブ中に保持され、常法で填料を取り込んだ新聞用紙と比較すると、ウェブにおける完成紙料の望ましくない成分の歩留まりが低下する。他の態様では、紙インフォーメーションの前に予め凝集した塗工損紙スラリーを紙の完成紙料に取り込む。本発明の方法で製造した紙ウェブは、予め凝集した填料又は処理した損紙をウェブに取り込むことによって、改良された性質を有する。【選択図】図２【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む塗工損紙の繊維状スラリーを処理する方法：
塗工損紙の再パルプ化したスラリーであって塗工残渣の繊維及び粒子を含むものを準備する工程；
塗工残渣の繊維及び粒子の凝集物を形成するのに有効な量で化学的凝集剤を該スラリーに添加する工程；及び
該スラリーに剪断力を加える工程であって、該剪断力が、紙ウェブ中の該凝集物の歩留まりを増強するのに有効な大きさに該凝集物の粒径を制限するのに十分である工程。
【請求項２】
剪断力を加えた後の凝集物の平均粒径が３０〜７５μｍの範囲内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
水溶性ビニルポリマー、ゴム、ポリアクリルアミド、ポリＤＡＤＭＡＣ、硫酸アルミニウム、マンノガラクタン及び荷電したデンプン誘導体から成る群から凝集剤を選択する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
損紙材料の質量で約０．０５％〜約６０％の範囲の量でスラリー中に化学的凝集剤を添加する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
損紙材料の質量で約５％〜約１５％の範囲の量でスラリー中に化学的凝集剤を添加する、請求項１、２又は４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
以下の工程を含む紙ウェブの製造方法：
塗工損紙の処理したスラリーであって以下の工程を含む方法で製造されたものを準備する工程：
塗工損紙の再パルプ化したスラリーであって塗工残渣の繊維及び粒子を含むものを準備する工程；
塗工残渣の繊維及び粒子の凝集物を形成するのに有効な量で化学的凝集剤を該スラリーに添加する工程；
該スラリーに剪断力を加える工程であって、該剪断力が、紙ウェブ中の該凝集物の歩留まりを増強するのに有効な大きさに該凝集物の粒径を制限するのに十分である工程；及び
該処理したスラリーから紙ウェブを引き出す工程。
【請求項７】
請求項６の方法で製造した紙ウェブ。
【請求項８】
以下の工程を含む紙ウェブの製造方法：
塗工損紙の処理したスラリーであって以下の工程を含む方法で製造されたものを準備する工程；
塗工損紙の再パルプ化したスラリーであって塗工残渣の繊維及び粒子を含むものを準備する工程；
塗工残渣の繊維及び粒子の凝集物を形成するのに有効な量で化学的凝集剤を該スラリーに添加する工程；及び
該スラリーに剪断力を加える工程であって、該剪断力が、紙ウェブ中の該凝集物の歩留まりを増強するのに有効な大きさに該凝集物の粒径を制限するのに十分である工程；
該処理したスラリーを繊維状のパルプスラリーに添加して組合せスラリーを製造する工程；及び
該組合せスラリーから紙ウェブを引き出す工程。
【請求項９】
剪断力が約２８００〜約９２００ｓ−１の範囲内にある、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
水溶性ビニルポリマー、ゴム、ポリアクリルアミド、ポリＤＡＤＭＡＣ、硫酸アルミニウム、マンノガラクタン及び荷電したデンプン誘導体から成る群から凝集剤を選択する、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
損紙材料の質量で約０．０５％〜約６０％の範囲の量でスラリー中に化学的凝集剤を添加する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
損紙材料の質量で約５％〜約１５％の範囲の量でスラリー中に化学的凝集剤を添加する、請求項８、９又は１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
繊維状のパルプスラリーの５％〜２５％の範囲の量で処理したスラリーを添加する、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
請求項８、９、１１又は１３のいずれか１項の方法で製造した紙ウェブ。
【請求項１５】
以下の工程を含む、塗工損紙の繊維状スラリーを連続的に処理する方法：
剪断力を与える装置中に塗工損紙の再パルプ化したスラリーと化学的凝集剤を連続的に導入する工程であって、該スラリーが塗工残渣の繊維及び粒子を含みかつ塗工残渣の繊維及び粒子の凝集物を形成するのに有効な量で該化学的凝集剤を添加する工程；及び
該剪断力を与える装置から該凝集物を含むスラリーを連続的に引き出す工程であって、該装置により加えられた剪断力が、紙ウェブ中の該凝集物の歩留まりが増強されるのに有効な大きさに該凝集物の粒径を制限するのに十分である工程。
【請求項１６】
剪断力が約２８００〜約９２００ｓ−１の範囲内にある、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
水溶性ビニルポリマー、ゴム、ポリアクリルアミド、ポリＤＡＤＭＡＣ、硫酸アルミニウム、マンノガラクタン及び荷電したデンプン誘導体から成る群から凝集剤を選択する、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
損紙材料の質量で約０．０５％〜約６０％の範囲の量でスラリー中に化学的凝集剤を添加する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
損紙材料の質量で約５％〜約１５％の範囲の量でスラリー中に化学的凝集剤を添加する、請求項１５、１６又は１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
以下の工程を含む紙ウェブの製造方法：
塗工損紙の処理したスラリーであって以下の工程を含む方法で製造されたものを準備する工程；
剪断力を与える装置中に塗工損紙の再パルプ化したスラリーと化学的凝集剤を連続的に導入する工程であって、該スラリーが塗工残渣の繊維及び粒子を含みかつ塗工残渣の繊維及び粒子の凝集物を形成するのに有効な量で該化学的凝集剤を添加する工程；
該剪断力を与える装置から該凝集物を含むスラリーを連続的に引き出す工程であって、該装置により加えられた剪断力が、紙ウェブ中の該凝集物の歩留まりが増強されるのに有効な大きさに該凝集物の粒径を制限するのに十分である工程；及び
該スラリーから紙ウェブを引き出す工程。
【請求項２１】
請求項２０の方法で製造した紙ウェブ。
【請求項２２】
以下の工程を含む紙ウェブの製造方法：
以下の工程を含む方法で製造した処理したスラリーを準備する工程；
剪断力を与える装置中に塗工損紙の再パルプ化したスラリーと化学的凝集剤を連続的に導入する工程であって、該スラリーが塗工残渣の繊維及び粒子を含みかつ塗工残渣の繊維及び粒子の凝集物を形成するのに有効な量で該化学的凝集剤を添加する工程；
該剪断力を与える装置から該凝集物を含むスラリーを連続的に引き出す工程であって、該装置により加えられた剪断力が、紙ウェブ中の該凝集物の歩留まりが増強されるのに有効な大きさに該凝集物の粒径を制限するのに十分である工程；
該処理したスラリーを繊維状パルプスラリーに添加して組合せスラリーを形成する工程；及び
該組合せスラリーから紙ウェブを引き出す工程。
【請求項２３】
剪断力が約２８００〜約９２００ｓ−１の範囲内にある、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
水溶性ビニルポリマー、ゴム、ポリアクリルアミド、ポリＤＡＤＭＡＣ、硫酸アルミニウム、マンノガラクタン及び荷電したデンプン誘導体から成る群から凝集剤を選択する、請求項２２又は２３に記載の方法。
【請求項２５】
損紙材料の質量で約０．０５％〜約６０％の範囲の量でスラリー中に化学的凝集剤を添加する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
損紙材料の質量で約５％〜約１５％の範囲の量でスラリー中に化学的凝集剤を添加する、請求項２２、２３又は２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
繊維状のパルプスラリーの５％〜２５％の範囲の量で処理したスラリーを添加する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
請求項２２、２３、２５又は２７のいずれか１項の方法で製造した紙ウェブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙分野に関わる。より詳細には、本発明の一つの態様は、低級紙の完成紙料から紙ウェブ、例えば新聞用紙のシートを製造する方法を向いている。他の態様では、本発明は、塗工損紙を含むパルプから紙ウェブを製造する方法に向いている。本発明はさらに、本発明の方法に従って製造した紙ウェブに向いている。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木材パルプのスラリーから紙ウェブを抽出して紙を製造している。従来の製紙方法に従うと、木材パルプから成る完成紙料を準備しかつ製紙機に導入する。完成紙料には種々の添加物を添加し、該添加物を紙の性質及び抄紙機の走行性に影響を与えるように選択する。製紙機のヘッドボックスにおいて、ヘッドボックスからのパルプスラリーをワイヤー上に置き、水を除去し、このようにしてスラリーから紙ウェブを形成する。ウェブを乾燥し、任意にリール上で集め、次いでシート状に切断し又は意図する用途に加工する。
一般的には、紙を多数の等級に分類することができ、等級の高い紙は“上級”紙として知られ、多くの等級の低い紙も知られている。紙の等級は紙の完成紙料中のパルプの品質によって決定されることが多い。低級紙の一つは新聞用紙であり、新聞を印刷するのに使用する紙料である。莫大な量の新聞用紙が日々新聞を印刷する者によって消費されている。このように量が膨大で印刷した新聞紙の寿命が短いと見込まれることから、新聞用紙の印刷者及び製造者は、新聞用紙紙料のコストを最小化することが特に重要であり、一般に紙の品質よりいくらかコストに関心があると理解している。このため、新聞用紙の完成紙料は、上質紙の製造に使用する完成紙料に存在するより等級の低い木材パルプを含むのが典型的である。例えば、新聞用紙紙料は、典型的には大量の砕木紙料及び／又はリサイクル紙紙料を含む。典型的には、新聞用紙の完成紙料中に存在するパルプの少なくとも３０％は砕木紙料及び／又はリサイクル紙紙料から成り、例えば新聞用紙の完成紙料中のパルプはほぼ１００％このような構成である。
【０００３】
砕木紙料及びリサイクル紙紙料は、典型的には大量の不純物を含む。このよう派不純物は、このような完成紙料から製造した紙の品質に有害な作用を及ぼす可能性がある。例えば、砕木紙料は原料木材の高収率機械処理を経て製造される。このような紙料は典型的には、製紙に望ましくない成分、例えばリグニン、残渣、ピッチ、樹脂、炭化水素、脂肪酸及びファイバーファインのような成分を相対的に大量に含む。これらの全ての成分は、砕木紙料から製造した紙の種々の性質、例えば強度、白色度、色、不透明度、平滑度及び印刷適性に有害な作用を及ぼすと考えられている。
上質紙の製造に関して歩留まり向上剤も使用される。リサイクル紙紙料及び砕木紙料を、新聞用紙の場合より相対的に少量で上質紙の製造に使用することがある。この紙の製造において、先行技術によれば、完成紙料から紙ウェブを形成する前に完成紙料に填料を取り入れることによって、紙シートの白色度、不透明度及び他の性質を改良することが可能である。このような上質紙の製造において、填料は不透明度、白色度、色、平滑度及び印刷適性を強化すると考えられている。さらに、機械の走行性を改良しかつシートコストを低減させるために填料を使用することができる。常用の填料はクレーのような微細な粒子から成り、パルプスラリーから紙ウェブを製造する際に容易には保持されない。従って、先行技術はスラリーに歩留まり向上剤を添加して填料材料が紙ウェブ中に保持されるのを補助することを教えている。このような填料を歩留まり向上剤と共に使用すると、上質紙の製造は満足すべきものであった。
【０００４】
リサイクル紙紙料の原料の一つは“損紙”紙料であり、典型的には所定の用途の特定な仕様に適合しない紙料であり、その結果市販できないものである。損紙は種々の塗工物で塗工されていることが多く、この場合は“塗工損紙”と呼ばれる。塗工損紙の典型的な塗工物は顔料及び接着剤であり、これらは製品の性質を改良することを意図している。塗工着色配合物で使用する顔料が通常主な塗工物であり、一般に全塗工物質量の８０〜９５％を占める。顔料は種々の形態のクレー、特に炭酸カルシウム−軽質及び重質炭酸カルシウムの両者、及び二酸化チタン、を含む。接着物質は一般に少量存在し、典型的には全塗工物質量の８〜２０％存在し、種々のデンプン変性物及びラテックスポリマー、例えばスチレン−ブタジエン、ポリアクリル酸及びポリアクリレートを含むことができる。これらの成分は、塗工損紙から製造した紙の性質に有害な作用を及ぼす可能性がある。リサイクル紙紙料は他の望ましくない成分を含む可能性があり、それには微細繊維、先行する紙処理からの化学的残渣、及び他の望ましくない成分が含まれる。さらに、リサイクル紙紙料の品質及び組成は原料によってそれぞれ相違することから、リサイクル紙紙料の組成はほとんど未知である。従って、リサイクル紙料を完成紙料に使用すると、この完成紙料から製造した紙の品質を維持するために多数の困難にぶつかることになる。
【０００５】
リサイクル紙紙料、特に塗工損紙を含む紙料からの紙の製造に伴う問題の一つは、製紙システムのウエットエンドにおける接着物質の蓄積である。“ホワイトピッチ”として知られる蓄積は仕上げシートの傷を形成し、その品質を低下させ、かつ所望の仕様への不適合を生じることがある。ホワイトピッチは製造工程においてウェブ切れを起こし、フェルト及びワイヤ目詰まりを起こし、かつ搾水を制限することがあり、これらの全てが機械の速度を減少させかつ機械の停止時間を増加させる可能性がある。
先行技術は、不純物に伴う困難は、パルプ材料に歩留まり向上剤、例えばポリＤＡＤＭＡＣ、アクリルアミド、及びエピクロロヒドリン／ジメチルアミンを添加することによって取り組むことができることを教示している。歩留まり向上剤は問題を生じる物質をパルプファイバーに結合させ、かつ系から除去させる一方、ファイバーが新たに形成された紙ウェブに保持される。しかしながら、この方法の有利さは、処理したパルプ材料に過凝集する傾向があることによって制限される可能性がある。過凝集は、シートの脱水の効率を減少させることによって機械の性能を低下させ、結果として地合い、強度及び光学特性を含む物理的なシートの性質を低下させる。従って、歩留まり向上剤の使用は、損紙材料の歩留まりを最大化する場合に制限を受けることもあり、これによってホワイトピッチの形成を緩和するために歩留まり向上剤を使用することが制限される。
【０００６】
これらの課題を認識した上で、先行技術は多数の解決策を提案してきた。例えば、米国特許第４，９９７，５２３号（ピース（Ｐｅａｓｅ）他）は、カチオン性及びアニオン性凝集剤を使用する塗工損紙の処理方法を開示している。他の特許、米国特許第５，１３１，９８２号（セントジョン（Ｓｔ． Ｊｏｈｎ）は、ポリＤＡＤＭＡＣを使用する塗工損紙の処理を開示している。第３の特許、米国特許第５，４６６，３３８号は、再パルプ化した損紙の処理に“水溶性分散性ポリマー”を使用することを開示している。これらの提案された解決策は常に満足すべきものではない。これらのポリマーは、シートが形成されるときにシートの過凝集を引き起こす傾向を有する可能性があり、これが地合い、強度及び光学的性質を含む性質を低下させる。
歩留まり向上剤を使用することに伴うほかの制限は、低級紙料から新聞用紙及び同様の紙ウェブを製造する際に生じる。これらのウェブを製造する場合、紙製品に填料を取り込むために歩留まり向上剤を使用することがより困難に、又時として実行不可能になる。その理由は、新聞用紙中には相対的に大量の低級パルプが存在するため、該パルプの存在に伴って不純物及び他の望ましくない成分が相対的に大量に存在するからである。従って、例えば新聞用紙ウェブに填料を取り込もうとする場合、相対的に大量の不純物が紙ウェブ中に填料粒子と共に保持される。填料粒子に伴うこれらの望ましくない成分の保持が、紙ウェブへの填料の取り込みによって得られる全ての利点を大幅に又は完全に相殺することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらの理由から、紙ウェブに填料を取り込んだ低級新聞用紙パルプから紙ウェブを製造する方法に対する要望が存在する。該方法は、紙ウェブに填料を取り込む従来方法に伴う欠点を回避しなければならない。本発明のいくつかの観点において、砕木パルプ、リサイクルパルプ又はこれらの混合物を含む低級完成紙料から紙ウェブを製造する方法、及びウェブに填料を取り込む利益を相殺する量の不純物を新聞用紙完成紙料のウェブに取り込むことなく填料を紙ウェブに取り込む方法を提供することが一般的な目的である。本発明の観点の他の一般的な目的は、填料の有利な性質を維持しつつ新聞用紙ウェブに填料を効率的に保持させることである。
塗工損紙を含むリサイクルパルプから紙を製造する方法に対するさらなる要望がある。この方法は、塗工損紙の使用に伴うホワイトピッチの問題を回避し、かつ効率的な紙の製造及び紙の品質を妨害する過凝集を回避しなければならない。本発明の観点の一般的な目的は、ホワイトピッチ問題を軽減し又は除去するリサイクルパルプから紙を製造する方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
完成紙料から紙を形成する前に完成紙料に予め凝集した填料を添加することによって、低級パルプ完成紙料から新聞用紙を製造することが可能であることが見出された。驚くべきことに、常用の填料を添加し次いで歩留まり向上剤を添加するより、予め凝集した填料を添加することによって填料を取り込む場合、不純物、例えばリグニン、ピッチ、インク粒子及び新聞用紙の完成紙料に通常見出される他の不純物が、従来方法と同程度には紙ウェブに取り込まれないことも分かった。さらに驚くべきことに、このような完成紙料から製造した新聞用紙シートの多くの性質が、常法により製造した新聞用紙シートの性質と比較して実質的に改良されている。
従って、本発明の方法は、新聞用紙完成紙料を準備し、完成紙料に予め凝集した填料を添加し、かつ該完成紙料から紙ウェブを形成する工程を含む。典型的には、ウェブを乾燥し、新聞用紙用インクで印刷し、次いでシートに切断する。
【０００９】
本発明の特に好ましい態様に従うと、リチャードＤ．ハーベイ（Ｒｉｃｈａｒｄ Ｄ． Ｈａｒｖｅｙ）等に発行され、アイオワ、ムスカチンのグレインプロセシング社（Ｇｒａｉｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｓｃａｔｉｎｅ， Ｉｏｗａ）に譲渡された米国特許第４，７９９，９６４号の教示に従って予め凝集した填料を製造し、本特許の全てを本明細書に参考として取り込む。前記特許が教示する予め凝集した填料の製造方法は、紙填料材料の水性スラリーと凝集剤を一緒に連続的に合わせ、一定粒径の凝集した填料を生じるのに十分な剪断力を混合物に加えることを含む。本発明の好ましい態様に従って予め凝集した填料を製造し、新聞用紙の完成紙料に添加すると、高品質の新聞用紙を経済的に製造することができる。
リサイクル損紙パルプを含む完成紙料からの紙の製造を、紙の完成紙料にリサイクルパルプを添加する前に凝集性化学物質をリサイクルパルプに添加し、凝集したパルプに十分な剪断力を適用して、紙ウェブにおける凝集の歩留まりを増強するのに有効なように凝集の大きさを減少させ又は維持することによって、容易に行うことができることも分かった。驚くべきことに、本方法はホワイトピッチの問題を軽減するだけでなく、常用のリサイクル塗工損紙から製造した紙と比較して、地合い、強度及び不透明度などを含む紙の品質をも改良する。
本発明は、前記方法に従って製造した紙ウェブをも含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】
一つの態様では、本発明は新聞用紙の完成紙料から新聞用紙及び類似の紙ウェブを製造することを意図している。新聞用紙の完成紙料は、上質紙と異なり、新聞用紙の製造に適した低級で繊維状のパルプスラリーである。典型的には、新聞用紙の完成紙料の少なくとも３０％は砕木パルプ、リサイクルパルプ又はこれらの混合物を含む。完成紙料中の砕木パルプを、適切な種類の木材のいずれからでも製造することができる。リサイクルパルプは、メカニカルリサイクルパルプ、サーモメカニカルリサイクルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ、又は他の適切なリサイクルパルプの完成紙料のいずれでもよい。これらの低級パルプから製造した新聞用紙の完成紙料は、典型的にはかなりの量のリグニン、樹脂、脂肪酸、ピッチ、インク粒子、以前の紙の処理からの化学的残留物、パルプファイバーファイン、及び他の望ましくない成分を含み、これらの成分及びその成分の量が分からない場合がある。これらの完成紙料は、典型的には、上質紙の完成紙料に比較してかなり大量のこのような望ましくない成分を含んでいる。
【００１１】
図１は先行技術による上質紙の製造方法を示している。この方法によると、繊維状パルプのスラリー１０を準備する。スラリー１０に填料を工程１１で添加する。次いで、工程１２で歩留まり向上剤を添加する。任意に、他の添加物をスラリーに工程１４で添加し、これらの添加物の型及び組成及び添加の順序は常法に従い、かつ技術常識の範囲内である。ヘッドボックス１５において、完成紙料からウェブ１６が形成され、かつ工程１７で白水が除去される。次の工程で、ウェブ１６を乾燥し（図示していない）、任意に工程１８で巻き取り、かつ工程１９でシートに切断する。先行技術は、上質紙の製造でこの方法が使用できることを教示している。しかしながら、新聞用紙の製造において新聞用紙の完成紙料に填料及び歩留まり向上剤を添加すると、かなりの量の望ましくない成分が紙ウェブ１６に保持され、この結果これから最終的に製造された新聞用紙のシートの品質が損なわれる。
【００１２】
本発明の方法が図２に示されている。本発明に従うと、予め凝集した填料をヘッドボックス１５’の前に完成紙料に添加する。好ましくは、予め凝集した填料をファンポンプ２０において又はできるだけヘッドボックスに近い他の場所において添加するが、予め凝集した填料を他の適切ないずれの時間においても添加することができる。予め凝集していない填料も適切ないずれの時間において添加することができるが、これは一般的には好ましくない。図２に示すように、本発明の方法は、工程１０’で繊維状パルプスラリーの形態にある新聞用紙の完成紙料を準備し、工程２１で予め凝集した填料を添加し、白水を取り除きつつスラリーから紙ウェブ１６’を形成し、工程１７’で白水を除去することを含む。ウェブを好ましくは常法で形成し、すなわちスラリーをワイヤ上に置き、白水を除去してウェブを形成する。紙ウェブを乾燥することができ（図示していない）、任意に巻き取って工程１８’で紙ロールを形成し、次いで工程１９’でシートに切断する。ウェブを切断してシートにする前又は後にウェブを印刷することができる。新聞の作成において、新聞用紙をシートに切断する前に印刷を典型的には新聞用紙のロールの上に行い、次いで組み合わせて新聞とする。他の添加物を例えば工程１４’で添加することができ、又は方法は従来法であることができかつ常用の製紙機械で又は適切な限り常用でない機械で行うことができる。
【００１３】
好ましくは、予め凝集した填料を米国特許第４，７９９，９６４号の教示に従って準備する。本発明のこの特に好ましい態様に従って、凝集した填料の製造方法は、凝集していない填料材料の水性スラリー及び填料材料の約０．０５質量％〜約６０質量％の凝集剤の水性スラリーを剪断力を与える装置中に連続して導入する工程、製紙に使用するのに適した粒径を有する凝集した填料粒子を提供するのに十分な剪断力を装置中で混合物に与える工程、及び剪断力を与える装置から凝集した填料の粒子を連続的に除去する工程を含む。予め凝集した填料をさらに処理することは通常必要ない。しかしながら、前記の特許の教示に従って予め凝集した填料を提供することが好ましいが、他の適切な方法、例えばバッチ法に従って予め凝集した填料を提供することもできる。
本発明でいずれの適切な填料材料も使用することができる。常用の填料材料の好ましい例は、クレー、例えば白土、リトポン、スルフェート填料、顔料、例えばチタン顔料、二酸化チタン、サチン白、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、石膏、チョーク等を含む。特に適切な填料は、カオリン系クレー、焼成クレー、粉砕及び沈降炭酸カルシウム、及び二酸化チタンを含む。本発明にとって填料の選択は臨界的ではなく、所望の性質、入手可能性及び費用のような基準に基づく当業者の選択に従って変化することができる。これらの填料を供給すること及びこれを紙ウェブ中に効率的に保持することの能力が、適切な填料を選択する場合に製紙業者の選択肢を増大させる。
【００１４】
本発明において予め凝集した填料を製造する場合に全ての適切な凝集剤を使用することができる。例えば、従来から知られている歩留まり向上剤を凝集剤として使用することができる。凝集剤を使用して填料粒子と紙ウェブ中のセルロース繊維とを共に凝集させる。一般に、高分子量の有機ポリマーは凝集剤として有用であることが知られている。適切な凝集剤は、水溶性ビニルポリマー及びゴム、ポリアクリルアミド、硫酸アルミニウム、マンノガラクタン、及びアニオン性及びカチオン性デンプン誘導体である。
【００１５】
凝集剤として有用なアニオン性デンプン誘導体は、一般的には置換酸基、例えばカルボキシル、ホスフェート、スルフェート又はスルホネート基を含むデンプン誘導体である。これらの誘導体の代表例は、ナトリウムクロロアセテート、ホスホリルクロリド、ナトリウムトリメタホスフェート、及び酸無水物、例えば酢酸、マレイン酸、マロン酸、プロピオン酸等の無水物である。他のデンプン誘導体も凝集剤として有用である。例えば第１、第２及び／又は第３アミノ基又は４級アンモニウム基を含むデンプン誘導体を使用することができる。デンプンは架橋、デキストリン化、酸化、加水分解、エーテル化、エステル化又はこれら以外の変性を受けていることも可能である。カチオン性デンプン誘導体は本発明において好ましいとされる。このようなカチオン性デンプン誘導体の代表例は、置換度（ＤＳ）が約０．０１〜０．１５、好ましくは約０．０３〜約０．０７５の範囲にあるデンプン誘導体である。これらのカチオン性デンプンの代表例は、クロロヒドロキシルプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、ジエチルアミノエチルヒドロクロリド、クロリルブテニルトリメチルアンモニウムクロリド、３−クロロプロピルトリメチルアンモニウムクロリドＮ−（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル）ピリジニウムクロリド、エチレンイミン及び類似物からの誘導体を含む。本発明は前記のデンプンに限定されることはなく、アニオン性デンプン又は両性デンプンも、本発明で使用するのに適していると考えられる。
【００１６】
本発明で使用する凝集剤の量を広範囲に変化させることができ、一般には、適切ないかなる量も使用することができる。例えば、填料材料の約０．０５質量％〜約６０質量％の範囲の量で凝集剤は存在することができる。好ましくは、填料材料の約０．２質量％〜約４質量％の範囲の量で填料は存在することができる。填料を予め凝集させることについては、凝集した填料の粒径を凝集していない填料粒子の約２倍〜約５０倍、好ましくは元の填料の粒径の約２．５倍〜約２５倍に増加させることができる。好ましい填料はクレー及び／又は炭酸カルシウムを含み、これをカチオン性デンプンペースト凝集剤又はポリアクリルアミド凝集剤で予め凝集させる。
【００１７】
本発明に従うと、予め凝集した填料を紙ウェブに少なくとも一つの性質を付与するのに十分な量でパルプに添加し；好ましくはパルプスラリーから形成した紙ウェブ中に少なくとも１質量％の填料を提供するのに十分な量で添加し、ウェブ中の該１％の填料の少なくとも一部が、該予め凝集した填料の添加の結果存在するものとなっている。予め凝集した填料を添加する前に完成紙料が既にいくらかの填料を含んでいることも可能であり、新聞用紙の完成紙料がリサイクルパルプを含む場合は特にそうである。この填料のいくつかは、機械的な捕捉又は化学的な保持によって紙ウェブ中に取り込むことができる。従って、紙ウェブ中の填料の全てが完成紙料への予め凝集した填料の添加の結果存在しているものである必要はない。好ましくは、予め凝集した填料を添加した結果存在する填料は、ウェブ中に約１質量％〜約１０質量％、好ましくは約２質量％〜約５質量％の範囲で存在し、かつその他の填料は実際上できるだけ少量、好ましくは約２．５質量％〜約４質量％を越えない範囲で存在する。ウェブの全填料の含量は、好ましくは少なくとも約５質量％、より好ましくは約７．５質量％である。好ましくは、所望の填料の保持を達成するための、紙の完成紙料と予め凝集した填料の相対的フロー比率の選択は、技術常識の範囲内にある。典型的には、乾燥した完成紙料に対して約３６．３ｋｇ／トン（８０ポンド／トン）〜約９０．７ｋｇ／トン（２００ポンド／トン）の範囲内の量で予め凝集した填料を完成紙料に添加し、好ましくはいくつかの適用において約３６．３ｋｇ／トン（８０ポンド／トン）〜約４５．４ｋｇ／トン（１００ポンド／トン）の量で添加する。
【００１８】
驚くべきことに、本発明に従って新聞用紙の完成紙料に予め凝集した填料を添加すると、ウェブ中の不純物の実質的な量の保持が回避される。予め凝集した填料を使用して製造しなかった紙に対して、該紙ウェブから製造した新聞用紙の強度、白色度、不透明度及び他の性質の増強を実現することができる。
本発明は、塗工損紙の処理方法、及びこのように処理した塗工損紙からの紙ウェブの製造方法にも向いている。本発明のこの観点に従うと、塗工損紙の再パルプ化スラリーが最初に提供される。典型的には顔料及び接着剤を含み、他の材料も含む可能性のある塗工損紙材料が、水による攪拌で塗工損紙を再パルプ化することによって提供され得る。
本発明に従うと、化学的凝集剤をスラリーに添加し、かつスラリーに剪断力を加える。化学的凝集剤を凝集物を形成するのに十分な量で添加する必要があり、該凝集物は繊維及び塗工残渣の粒子を含んでいる。好ましくは、化学的凝集剤を塗工損紙材料の約０．０５質量％〜約６０質量％、より好ましくは約５質量％〜約１５質量％の範囲の量で添加する。紙ウェブをスラリーから引き出したときに、凝集物の保持が強化されるのに有効な粒径に凝集物の粒径を制御するのに十分な剪断力を加える必要がある。剪断力は凝集物の粒径を制御し、又は凝集物が“過凝集”状態になるのを妨げると考えられており、このような状態では凝集物の粒径がそのような紙のウェブの地合い、強度及び光学的性質を制限している。
【００１９】
いずれの適切な損紙紙料も本発明で使用することができる。例えば、顔料、クレー、カーボネート、二酸化チタン、デンプン、接着剤、原紙の繊維、及び他の材料のような成分を含む塗工損紙紙料を使用することができる。ケミカルパルプ、メカニカルパルプ、リサイクル紙料、及びこれらの変形物の全てを、適切な塗工損紙スラリー成分として取り入れることができる。先に述べたように、塗工損紙スラリーは典型的には顔料及び接着剤材料を含み、かつ例えばクレー、炭酸カルシウム、二酸化チタン、デンプン、ラテックス接着剤、及び他の成分を含むことができる。同様に、いかなる適切な凝集剤も、本発明の予め凝集した損紙スラリーの製造に使用することができる。例えば、先に述べた凝集剤を有利に使用することができる。本発明のこの観点において有用な代表的な凝集剤は、水溶性ビニルポリマー及びゴム、ポリアクリルアミド、ポリＤＡＤＭＡＣ、硫酸アルミニウム、マンノガラクタン、及び荷電したデンプン誘導体（アニオン性誘導体とカチオン性誘導体の両者を含む）を含む。
【００２０】
損紙スラリーに適切な手段のいずれかによって剪断力を加える。最も好ましくは、塗工損紙を米国特許第４，７９９，９６４号の教示にいくらか類似したやり方で処理する。本発明のこの態様に従うと、凝集した塗工損紙スラリーの製造方法は、塗工損紙材料の水性スラリーと凝集剤とを剪断力を加える装置中に連続的に導入する工程、装置で混合物に剪断力を与える工程、及び剪断力を与える装置から予め凝集した塗工損紙繊維を連続して除去する工程を含む。剪断力を加える装置で使用する凝集剤の量を上記のようにする必要がある。
【００２１】
剪断力を加える装置は好ましくは、典型的な遠心型ポンプであり、特にポンプのシャットオフ圧力より大きい背圧に抗して作動する遠心型ポンプが便利で適切な装置である。機械的な剪断力を加える他の適切な手段は、例えばホモジナイザー、シアポンプ、乳化機、音波乳化機、コロイドミル、高速ウェットミル、ジェット、高強度ミキサー及び類似物を含む。混合物に加える剪断力の強度を、特定の剪断力を与える装置及び使用するフロー比率に依存して変化させることができる。一般的に、スラリーが均一に分散して、紙ウェブ中で凝集物の保持が有効に増強される粒径を、繊維、填料及びピッチの凝集物が有するように剪断力を加える必要がある。凝集物の絶対的な大きさは臨界的ではなく、適用ごとに変化し得る。一般的に、紙ウェブが不均一な地合を示す場合には凝集物の粒径は大きすぎ、例えば黙視による検査で明らかであろう。本発明では凝集物の粒径の最小値は意図していないが、実際には多くの適用では、ウェブ中の凝集物の保持がウェブの“ｚ”方向において不均一となるほど、すなわち、紙ウェブが望ましくない“二面”を示すほど、凝集物の粒径を小さくすべきではない。当業者は、選択した装置で使用する適切ないずれかの手段によってこの結果を生じるように剪断力が制御可能であることを理解するであろう。好ましくは、かつ米国特許第４，７９９，９６４号の４欄、５５行に記載された剪断力の式を参照すると、剪断力は、約２８００〜約９２００ｓ−１の範囲であることができる。
【００２２】
紙ウェブを製造する場合、さらに繊維を添加することなく、処理した塗工損紙スラリーから紙ウェブを製造できることを意図している。しかしながら、本発明の好ましい態様では、処理した塗工損紙スラリーを他の繊維状パルプスラリー、好ましくは生パルプスラリーに添加して、組合せパルプスラリーを形成し、次いで紙ウェブを組合せパルプスラリーから常法により又は他の適切な方法で引き出す。最も好ましくは、塗工損紙スラリーに、約０．１％〜約３０％、より好ましくは約５％〜約２５％の範囲の量の他の繊維状パルプスラリー（これらの百分率は乾燥繊維の質量によるものである）を加える。従来の製紙機械で塗工損紙を使用しかつ製紙完成紙料の他の成分に塗工損紙を加える場合、予め凝集した塗工損紙パルプスラリーを、機械の設計に依存して、製紙工程のいずれかの適切な工程で完成紙料に加えることができ、一般的にはリファイナーの後で加えることができる。紙ウェブは好ましくはワイヤー上にスラリーを常法通り置き、白水を除去してウェブを形成する。このようにして形成されたウェブを、製品の特定の要件に依存して適切な常用の手段のいずれかによって処理することができる。
【００２３】
本発明に従って完成紙料に予め凝集した損紙パルプを添加すると、繊維顔料、バインダー及び他の塗工添加物の地合いが増加する。これらの改良された地合いは、製紙機械に沈着するホワイトピッチの形成を減少させ、この結果紙切れ及び停止時間の減少により機械効率が改良され、かつ機械の生産性が増大する。さらに、本発明の処理した塗工損紙スラリーを使用して製造した紙ウェブの性質は、驚くべきことに本発明に従って処理されなかった塗工損紙スラリーを使用して製造した紙に匹敵するか又はそれより改良されている。塗工損紙の前処理によって改良された紙の性質は、地合い、強度、有孔度、光学的性質、及び欠点、例えば穴、目玉等の減少を含む。
【００２４】
【実施例】
以下の実施例は本発明を説明するものであり、本発明の範囲を限定すると解してはならない。
実施例１
歩留まり特性の評価
本例は、本発明の方法と従来方法との間で見ることができる紙ウェブの製造における填料及び望ましくない成分の歩留まりについての比較評価を提供する。
予め凝集した填料の製造
米国特許第４，７９９，９６４号の教示に従い、乾燥固形物含量が２０％のクレーの水性スラリーを、３３００ｍｌ／分の速度で遠心混合装置にポンプで移送した。同時に、１％カチオン性ポリアクリルアミドベースの凝集剤を１５０ｍｌ／分の速度で混合物にポンプで加え、その結果アド−オンレベルで０．２％の乾燥填料に対する乾燥凝集剤を得た。
凝集したクレー粒子を混合装置中で連続して製造した。混合装置を空にして凝集スラリーを集めた。マルバーンインスツルメンツマスターサイザー（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ）粒径分析機を使用して、予め凝集した填料の平均粒径が１３．８７μｍであることが分かり、一方、最初のクレースラリーの粒径は５．２μｍであった。
歩留まり特性の評価
ペーパーリサーチマテリアルズ社（Ｐａｐｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．）、７７０ Ｊａｍｅｓ Ｓｔｒｅｅｔ、Ａｐａｒｔｍｅｎｔ １２０６、シラキュース、ニューヨーク、又はペーパーケミストリーラボラトリース社（Ｐａｐｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．）、Ｓｔｏｎｌｅｉｇｈ Ａｖｅｎｕｅ、カーメル、ニューヨークから入手可能な動的ろ水ジャー（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｊａｒ）を使用して予め凝集した填料の歩留まり特性を評価した。ろ水ジャーに２００メッシュのスクリーンを取り付けた。ろ水ジャーに、ジェファーソンスマーフィット社（Ｊｅｆｆｅｒｓｏｎ Ｓｍｕｒｔｆｉｔ Ｃｏｍｐａｎｙ）、ニューバーグ、オレゴンから入手した白水と濃い紙料のブレンドから製造した完成紙料を加えた。濃い紙料は、約５０％の機械的にパルプ化した繊維と５０％のリサイクル繊維を組み合わせたものであった。白水が新聞用紙を製造する抄紙機から得られたものであり、従って、白水は製紙完成紙料の保持されなかった成分を含んでいた。硫酸で紙料のｐＨを５．５に合わせ、紙料の灰分レベルが９．６％であることが分かった。
【００２５】
約０．５０％濃度の該組み合わせ完成紙料の１回投入分５００ｍｌを７５０ＲＰＭの攪拌下にろ水ジャーに加え、ジャーの中で完成紙料を提供した。予め凝集したクレーを２０％スラリーから繊維上へ５％で、又は４５．４ｋｇ／トン（１００ポンド／トン）で加えた。２０％クレースラリーを、７０％水性スラリーのタップ水希釈により製造した。クレーはカオフィルカオリン（ＫＡＯＦＩＬＬ Ｋａｏｌｉｎ）であり、ティールカオリン社（Ｔｈｉｅｌｅ Ｋａｏｌｉｎ Ｃｏｍｐａｎｙ）、サンダースビル、ＧＡから得たものである。他の凝集剤は添加しなかった。ろ水する前に完成紙料を１０秒間混合した。３０ｍｌのアリコットを集め、次いで廃棄して試験用の汚染されていない試料を集めるようにした。次いで、１００ｍｌの試料を集め、ろ過し、灰化し、全歩留まり及び填料の歩留まりを分析した。
比較の目的で、希釈紙料の１回投入分５００ｍｌをろ水ジャーに７５０ＲＰＭの攪拌下に加えた。２０％スラリーから繊維上に凝集していないクレーを５％で加えた。１０秒間混合した後、上記の予め凝集した填料を製造するのに使用した凝集剤を、歩留まり向上剤として添加した。この歩留まり向上剤を、０．１４ｋｇ／トン（０．３ポンド／トン、０．０１５％）の値で添加した。ろ水の前に、完成紙料をさらに５秒間混合した。３０ｍｌのアリコットを集めて廃棄し、次いで１００ｍｌの試料を集めて全歩留まり及び填料歩留まりを分析した。対照として、凝集していないクレーを歩留まり向上剤を添加せずにジャーに加えたことを除いて、実験を繰り返した。
【００２６】
全歩留まり及び填料歩留まりは以下のとおりである：
表  Ｉ＊
2004502057.tif 000002
＊記載したそれぞれの歩留まりの値は、２回の試験の平均である。
本実施例は、予め凝集した填料を使用すると、填料の歩留まりが、凝集していない填料を使用し次いで歩留まり向上剤を添加する従来法で達成できるより大きく増加することを示している。予め凝集した填料は、従来法で使用したより３３％少ない凝集剤でこの効果を達成することができた。さらに、凝集した填料を使用しても、歩留まり向上剤を使用しなかった場合、対照と比較して填料でないものの保持に有意に作用しなかった。驚くべきことに、このことは選択的に歩留まりを制御する可能性を示している。
【００２７】
実施例２
歩留まり特性の評価
本実施例は、従来法と比較した本発明の方法のさらなる比較評価を提供する。
予め凝集した填料の製造
実施例１の手順に従って、固形分の濃度が２０％のクレースラリーを、アドオンレベルで０．４％の乾燥填料に対する乾燥凝集剤となる量で、凝集剤溶液と混合した。得られた凝集填料の平均粒径は７８．５６μｍであった。
歩留まり特性の評価
実施例１で使用した動的ろ水ジャー及び紙料を使用して、予め凝集した填料を紙料へ、完成紙料トン当たり凝集剤０．１８ｋｇ（０．４ポンド）（０．０２０％）の量で加えた。他の凝集剤は全く加えなかった。
比較のために、凝集していないクレーを動的ろ水ジャーに加えた。予め凝集した填料の製造に使用した凝集剤を、歩留まり向上剤として加えた。歩留まり向上剤を、完成紙料トン当たり凝集剤０．１８ｋｇ（０．４ポンド）（０．０２％）の値で加えた。対照として、歩留まり向上剤を使用せずにジャーに凝集していない填料を加えた。
全歩留まり、填料歩留まり及び填料でないものの歩留まりを評価し、以下の結果を得た：
【００２８】
表  ２
2004502057.tif 000003
これらの結果は、凝集した填料が、常法と比較して填料の歩留まりを顕著に増加させることを示している。驚くべきことに、填料でないものの歩留まりは、凝集した填料と対照との間で著しい変化がなく、本発明の方法における、填料でないものの歩留まりは、常法におけるそれと比較して少なかった。再度、このことは歩留まりの選択的な制御が可能であることを示している。
【００２９】
実施例３
手すき紙の製造及び白色度の評価
本例は、手すき紙の製造及び手すき紙の白色度（ＧＥスケール）の評価を示す。
実施例１に記載の手順に従って、予め凝集したクレー填料を製造した。凝集したクレー填料を、７５０ＲＰＭで攪拌しつつ、動的ろ水ジャー中の１回投入量が５００ｍｌの完成紙料に加えた。填料を、完成紙料トン当たり０．０９ｋｇ（０．２ポンド）の凝集剤（０．０１０％）に等価な量で含む繊維に５％で加えた。動的ろ水ジャー中の填料に完成紙料を加えた後で、１回投入分の紙料を直ちに手すき紙装置に移し、手すき紙を形成した。シートを５分及び２分の２回プレスし、約２０分間ドラムドライヤーで３８℃（１００°Ｆ）で乾燥し、温度／湿度が一定の室内で一夜熟成した。第２の手すき紙を、１０％の凝集クレー填料を使用して製造した。比較のために、同様の手すき紙を、比較量の填料を使用し、かつ動的ろ水ジャー中の完成紙料に填料を加えた後で歩留まり向上剤として凝集剤を加えることによって製造した。対照の手すき紙を、填料又は歩留まり向上剤をジャーに加えずに製造した。
各組の手すき紙をＧＥ白色度及び填料の含量に従って分析した。これらの結果から、凝集した、凝集していない、及び生填料の添加がゼロであるものの所与の灰分量に対する白色度の値を、対照の手すき紙と比較して評価した。以下の結果が得られた：
【００３０】
表  ３
2004502057.tif 000004
これらの結果は、従来の教示に従って未凝集の填料と歩留まり向上剤を使用すると、歩留まり向上剤を使用しない対照の手すき紙と比較して、白色度の低下が生じることを示している。白色度で測定したこの低下は、シート中の完成紙料の望ましくない成分の保持によると考えられている。反対に、驚くべきことに、本発明に従って予め凝集した填料を使用すると、測定した白色度に顕著な増加が生じる。この白色度の増加は、シートに填料が存在すること、及び完成紙料の望ましくない成分が填料が保持されることの利点を相殺するのに十分な量で取り込まれていないことによるものと考えられる。これらの結果は、歩留まりを選択的に制御することの利点を示している。
【００３１】
実施例４
手すき紙の製造及び手すき紙の強度の評価
実施例３に従って手すき紙を製造した。各手すき紙の、スコット結合強度（Ｓｃｏｔｔ ｂｏｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）及びミューレン強度（Ｍｕｌｌｅｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を含む強度特性を分析した。結果を所与の填料含量に挿入して対照と比較した。以下の結果を得た：
表  ４
2004502057.tif 000005
これらの結果は、予め凝集した填料を使用することによって、常法に従って製造したウェブ及び歩留まり向上剤を加えずに製造したウェブに比較して、スコット結合強度及びミューレン破裂強度が改良された紙ウェブが提供されることを示している。これらの結果は、歩留まりの選択的な制御の利点を示している。
【００３２】
実施例５
手すき紙の製造及び不透明度の評価
手すき紙を実施例３に従って製造し、手すき紙の不透明度を評価した。以下の結果を得た：
表　５
2004502057.tif 000006
これらの結果は、本発明の方法が、常法と当量の填料で得られるより大きな不透明度の増加を提供することを示している。これらの結果は、歩留まりの選択的な制御の利点を示している。
【００３３】
実施例６
実施例３に従って製造した手すき紙の厚さ及び有孔度をガーレー透気度試験機を使用して試験した。以下の結果を得た：
表　６
2004502057.tif 000007
常法において見られた顕著に大きい厚さは、繊維のバンドリング及びシート地合の不良によると考えられる。同様に、常法に従って製造したシートの有孔度が小さいのはシート地合の不良によると考えられる。本技術分野で公知であるように、シートの地合が劣化すると、シートはより多孔性となる傾向にあり；同様に、厚さの変化が地合の顕著な変化を示すことが公知である。常法で製造したシートのシート地合の品質が相対的に悪いことは、目視検査によっても確認された。
常法と異なり、本発明の方法は、対照の手すき紙と比較して、厚さが驚くほどわずかしか増加せず、かつ有孔度が減少した手すき紙を提供した。手すき紙を目視検査したところ、本発明に従って製造した手すき紙は、対照のシート及び常法に従って製造したシートと比較して、良好な地合の外観を示した。これらの改良された性質は、紙の印刷適性及び紙シートの印刷品質の両者を強化する。これらの結果は、歩留まりの選択的な制御の利点を示している。
【００３４】
実施例７
本実施例は、リサイクル塗工損紙を使用して製造した種々の紙完成紙料が示す歩留まりの比較を提供する。
製紙完成紙料を、２５％の漂白クラフト針葉樹材及び７５％の漂白クラフト広葉樹材を使用し、バリービーターを使用して３００カナディアンスタンダードフリーネスにリファイニングして製造した。この完成紙料の濃度は０．５０％であり、ヘッドボックス完成紙料としては典型的である。塗工損紙と組み合わせたこのスラリーの歩留まり特性を、動的ろ水ジャーを使用して評価した。
本発明に従って製造した紙完成紙料の歩留まり特性を評価するために、市販のペーパーミルから得られた塗工損紙をバリービーター及び水を使用して再パルプ化して濃度を０．５０％とした。このスラリーは約２４％の顔料を含んでいた。このスラリーを３２００ｍｌ／分の速度で遠心混合装置へポンプで移送した。同時に、１％のカチオン性ポリアクリルアミドベースの凝集剤をミキサーを通して１６０ｍｌ／分の速度でポンプ移送し、その結果損紙に対する乾燥凝集剤がアドオンレベルで１０．０％となった。
【００３５】
７５０ＲＰＭの攪拌下に、ろ水ジャーに５００ｍｌの１回投入分のヘッドボックス紙料を加えた。処理した損紙スラリーを、乾燥繊維に対する乾燥損紙質量で１０％の量で加えた。処理した損紙を加えた後４０秒間混合し、歩留まり向上剤を０．２３ｋｇ（０．５ポンド）／トンの量で加えた。次いで完成紙料を１０分間混合し、分析用の汚染されていない試料を得るために３０ｍｌのアリコットを集めて廃棄し、１００ｍｌの試料を集めて分析した。２００メッシュのスクリーンに残った材料を保持された材料とし、スクリーンを通過した材料（微細物）を保持されなかった材料とした。保持された材料を乾燥し、秤量し、以下の式に従って歩留まりを計算した：
2004502057.tif 000008
第１の比較を行うため、ヘッドボックス紙料の５００ｍｌの１回投入分をろ水ジャーに加え、かつ未処理の損紙スラリーを０．５０％スラリーから繊維に対して１０％の乾燥損紙の質量で加えた。ろ水ジャーにおける他の条件及び手順は先に特定したものと同一である。第２の比較を行うため、歩留まり向上剤を加えずに未処理の損紙をヘッドボックス完成紙料に加えた。塗工損紙を加えた後、完成紙料を５０秒間混合し、３０ｍｌのアリコットを集めて廃棄し、１００ｍｌの試料を集めて分析した。
【００３６】
これらの実験の結果を以下に示す：
表  ７＊
2004502057.tif 000009
＊各歩留まりの値は２回の試験の平均値である。
本実施例は、本発明に従い剪断力と共に予め凝集した塗工損紙を使用すると、対照方法に比較して驚くほど高い歩留まりが達成できることを示す。
【００３７】
実施例８
本実施例は、本発明を使用せずに製造したシートと比較して、本発明の方法の処理した塗工損紙スラリーで製造した紙シートの特性が強化されていることを示す。
予め凝集した損紙と処理していない塗工損紙を個別にヘッドボックス完成紙料に加え、組み合わせた完成紙料を使用して、目標とする坪量が３０６．６ｍ２（３，３００平方フィート）当たり１８．１ｋｇ（４０ポンド）である手すき紙を製造した。損紙と完成紙料材料を実施例７に記載したように製造した。本発明に従って処理した塗工損紙を使用して手すき紙を製造するために、約４００ｍｌの製造した完成紙料を、７５０ＲＰＭの攪拌下にろ水ジャーに加えた。予め処理した塗工損紙スラリー（実施例７に記載されたように製造した）を、乾燥した完全紙料の質量に対して１０％の乾燥した損紙質量の割合で加えた。４０秒後、高分子量で、中程度の荷電密度で、４級カチオン性歩留まり向上剤を、トン当たり０．２３ｋｇ（０．５ポンド）の値で加えた。完成紙料をさらに１０秒間混合し、直ちに手すき紙のモールドに移してシートを製造した。対照として、塗工損紙の処理したスラリーの代わりに、未処理の再パルプ化した塗工損紙スラリーを使用して同じ方法により手すき紙を製造した。
【００３８】
各手すき紙を５分間、次いでさらに２分間プレスし、３７．８℃（１００°Ｆ）で約２０分間ドラムドライヤー上で乾燥し、次いで一定の湿度で一夜熟成させた。手すき紙を、内部結合、厚さ、ミューレン、及び坪量について本技術分野で公知の方法によって評価し、以下の結果を得た。
表  ８＊
2004502057.tif 000010
＊各値は５回の試験結果の平均を表す。
本実施例は、塗工損紙スラリーを予め凝集すると、常用のリサイクル損紙パルプで製造した紙と比較して、内部結合が改良されかつシートの厚さが減少することを示している。本発明の塗工損紙の処理が繊維のバンドリングを減少させ、それによってシートの地合を改良したためであると考えられる。本発明に従って製造した紙シートの坪量は対照の紙の坪量に匹敵する。
【００３９】
実施例９
本実施例は、未処理の塗工損紙スラリーで用意した標準の完成紙料又は本発明に従う予め凝集した損紙を含む完成紙料の間の歩留まり特性の比較を提供する。
塗工損紙スラリーを実施例７に記載した手順に従って処理したが、ポリアクリルアミドベースの凝集剤の代わりに０．０６〜０．０６５の範囲のＤＳを有するカチオン性デンプン凝集剤を使用してスラリーを乾燥損紙に対して１０％アドオンレベルで凝集した。
動的ろ水ジャーによる歩留まりの試験を実施例７に記載したように行って、該予め凝集した損紙スラリーの適用と凝集していない常用の損紙スラリーを比較した。結果は以下に記載したとおりである：
表　９＊
2004502057.tif 000011
＊各値は２回の測定の平均値である。
本実施例はさらに、本発明が提供する歩留まりの強化を示している。
【００４０】
実施例１０
本実施例は、塗工損紙を使用して本発明に従って製造した紙の完成紙料と常法に沿って製造した完成紙料とを対比して示す。
製紙工業の一般的なやり方では凝集剤、例えばＤＡＤＭＡＣを抄紙機の損紙チェストに適用する。この方法に従って、未処理の損紙スラリーをビーカー中で５００ＲＰＭで攪拌した。１０秒間攪拌した後、４．５ｋｇ（１０ポンド）／トンのＤＡＤＭＡＣをビーカーに加え、さらに２０秒間攪拌した。攪拌した損紙を、実施例７に従って製造した紙の完成紙料との関係で歩留まり特性について評価した。比較として未処理の損紙も試験した。前記の１０％アドオンレベルのポリアクリルアミド凝集剤を使用し本発明に従って処理した損紙スラリーも製造して評価した。以下の結果を得た：
表  １０＊
2004502057.tif 000012
＊各値は２回の測定の平均を表す。
本実施例はさらに、損紙チェストに凝集剤を適用することを含む常法に対して、歩留まり特性が改良されることを示している。
【００４１】
実施例１１
実施例１０の紙の完成紙料を使用し、手すき紙モールドで手すき紙を製造した。製造した手すき紙の引張強さ、不透明度及び坪量を分析した。結果を以下に示す：
表　１１＊
2004502057.tif 000013
＊各値は４回の試験結果の平均を表す。
本実施例は、本発明に従って予め処理した塗工損紙は、常法を使用して製造したシートに対して改良された紙シートを提供することを示す。
【００４２】
従って、前記の一般的な目的が充足されたことが理解できる。本発明は、予め凝集した填料を使用して、新聞用紙又は他の低品位の完成紙料に填料を取り込む方法を提供する。驚くべきことに、該完成紙料から紙のウェブを製造すると、他の方法で製造したウェブに比較してウェブの多くの特性が改良される。本発明の方法は、手すき紙の製造に有用であるだけでなく、大規模な新聞用紙の製造工程にも有用である。観点を変えると、本発明は、塗工損紙を含むスラリーから紙ウェブを製造する方法も提供する。
本発明の特定の態様を示したが、当業者は多くの変形を行うことができ、特に前記の教示に従って行うことができるから、本発明はこれらの態様に制限されないことを理解すべきである。従って、添附のクレームによって、本発明の真の精神及び範囲内において、改良の本質的な特徴を形成する特徴を含むような全ての変形を含むことを意図している。本明細書で引用した参照の全てを参考として本明細書に取り込む。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、従来の製紙方法を模式的に示す。
【図２】は、本発明の態様に従う紙ウェブの製造方法を模式的に示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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