(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械パルプ及び／または脱墨パルプを全パルプ成分を基準として３０〜１００重量％含むパルプと填料を主成分とし、固形分が０．１〜１．５重量％で、ｐＨ６〜１０を有する紙料に対して、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド及びジアリルジメチルアンモニウムクロライドと他のモノマーとの共重合体から選ばれるカチオン性凝結剤、フェノール系化合物、ノニオン性凝集剤をこの順序で添加し、かつカチオン性凝結剤とフェノール系化合物の比率が２５：７５〜７５：２５の範囲であることを特徴とする抄紙方法。
【請求項２】
フェノール系化合物がフェノールホルムアルデヒド樹脂（ＰＦＲ）であることを特徴とする請求項１に記載の抄紙方法。
【請求項３】
ノニオン性凝集剤がポリエチレンオキサイドであることを特徴とする請求項１または２に記載の抄紙方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、填料を内添する機械パルプ及び／または脱墨パルプを含む中質紙、下級紙、新聞紙等の中性及至アルカリ性領域での抄紙方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
木材資源の保護からパルプ使用量の節約、及び印刷適性等の紙質の向上のため紙に填料を出来るだけ多量に内添させることが求められている。また、近年抄紙機の高速化が進み、紙のより効率的な生産が求められている。即ち、抄紙機のワイヤ−上での歩留まり、ろ水性の改善は重要な課題である。さらに、機械パルプ及び／または脱墨パルプを多量に含む中質紙、下級紙に於いても、印刷適性などの点から填料を出来るだけ多量に内添させることが求められている。また、従来これ等中質紙、下級紙は酸性領域で抄造されて来たが、近年中性及至アルカリ性領域で、しかも、填料を多量に内添させることが求められている。
【０００３】
従来の一般的な抄紙工程における歩留まり向上方法は、硫酸バンドの添加に続いて比較的高分子量で低カチオン電荷密度のポリアクリルアミドを添加するシングルポリマーシステムが使用されていた。近年の抄紙機の高速化、用紙の軽量化、環境保全のための流失原料の最少化に対応するために、比較的低分子量で高電荷密度のポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドの添加に続いて比較的高分子量で低カチオンあるいは低アニオン電荷密度のポリアクリルアミドを添加するデュアルポリマーシステム、特開昭６２−１９１５９８号公報や特開平１−９２４９８号公報に示されている様な比較的高分子量で低カチオン電荷密度のポリアクリルアミドあるいはカチオン性澱粉の添加に続いて、高アニオン電荷密度の膨潤性粘度鉱物であるベントナイトあるいはコロイダルシリカを添加するマイクロパーティクルシステム、米国特許第４,３１３,７９０号や特表平８−５０４９００号公報に示されるフェノールホルムアルデヒド樹脂の添加に続いて、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレングリコールグラフトポリアクリルアミドを添加するノニオン系リテンションシステムが用いられてきた。
【０００４】
しかしながら、機械パルプを含む紙料においては、機械パルプ由来のヘミセルロース、溶存リグニン、樹脂酸、脂肪酸などの溶存性高分子が抄紙系に多量に存在するためにアニオン性の微粒子を使用するマイクロパーティクルシステムは効果がない。また、デュアルポリマーシステムの場合は、カチオン性の凝結剤を使用するのでシングルポリマーシステムよりもろ水性は向上するものの、歩留まりはそれほど向上しない。ノニオン系リテンションシステムの場合は、凝集能が高いので歩留まりはシングルポリマーシステムよりも向上するが、繊維自身の比表面積を減少させられないのでろ水性はシングルポリマーシステムと同程度であった。
【０００５】
このように上述の方法では、中性及至アルカリ性領域に於ける機械パルプ及び／または脱墨パルプを多量に含む紙料に対しては、歩留まり及びろ水性の改善は充分ではなかいために、抄紙機のワイヤ−上での脱水工程に於いて填料の可成りの部分がワイヤ−を通過して了い、ワイヤ−摩耗が増大しワイヤ−ライフが短くなること、循環白水の負荷や排水の負荷が高くなることなどの問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
中性及至アルカリ性領域に於ける機械パルプ及び／または脱墨パルプを多量に含む紙料では、アニオン性溶解物が多量に存在するため、歩留まり、ろ水性を向上させることは容易ではない。本発明は、この様な系に於ける歩留り及びろ水性を同時に改善することを課題とした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、機械パルプ及び／または脱墨パルプを３０〜１００重量％含むパルプと填料から成る紙料に対して、カチオン性凝結剤、フェノール系化合物、ノニオン性凝集剤をこの順序で添加し、かつカチオン性凝結剤とフェノール系化合物の比率が２５：７５〜７５：２５の範囲であると、歩留まり及びろ水性の何れもが大幅に改善されることを見出だした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、機械パルプ及び／または脱墨パルプを全パルプ成分を基準として３０〜１００重量％含むパルプと填料から成り、固形分が０．１〜１．５重量％で、ｐＨ６〜１０を有する中性及びアルカリ性領域の紙料に対して、カチオン性凝結剤、フェノール系化合物、ノニオン系凝集剤の順序で添加し、かつカチオン性凝結剤とフェノール系化合物の比率が２５：７５〜７５：２５の範囲であることを特徴とする抄紙方法である。
【０００９】
この時、カチオン性凝結剤、フェノール系化合物の添加順序を変えた場合、歩留まりは向上するが、ろ水性はそれほど向上しないので薬品の添加順序は重要である。
【００１０】
本発明で使用するカチオン性凝結剤は、カチオン性を示す電解質であれば、特に限定されるものではないが、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ｐＤＡＤＭＡＣ）あるいはその誘導体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドと他のモノマーの共重合体が最も好ましい。また、カチオン性ポリクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリアミン等を単独またはｐＤＡＤＭＡＣと併用しても良い。このカチオン性凝結剤は通常紙料に対して０．００５〜０．５重量％で添加される。
【００１１】
本発明で使用されるフェノール系化合物としてはフェノールホルムアルデヒド樹脂（ＰＦＲ）が望ましい。また、ノニオン性凝集剤としては、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）あるいはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）がグラフト重合されているポリアクリルアミド（ＰＡＭ）が望ましく、その分子量としては、８００万〜１２００万の範囲が望ましい。
【００１２】
これらの３種の薬品は、紙料の固形分が０．１〜１．５重量％に希釈された段階で、カチオン性凝集剤、フェノール系化合物、ノニオン系凝集剤の順で添加する必要がある。紙料の固形分が１．５％を超えると十分な混合が行われず、部分的に紙料が凝集し、地合の悪化を招く。また、紙料の固形分が０．１重量％未満の場合は、薬品が紙に効果的に定着しないので、歩留まり及びろ水性は顕著には向上しない。また、３種の薬品の添加順序を変更したり、２種以上の薬品を混合しても所望の効果は得られない。
【００１３】
本発明で使用する脱墨パルプ（ＤＩＰ）としては、上質紙、中質紙、下級紙、新聞用紙等を原料故紙とする通常の脱墨パルプであれは特に問題はない。機械パルプとしては、砕木パルプ（ＧＰ）、リファイナーパルプ砕木パルプ（ＲＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、セミケミカルパルプ（ＳＣＰ）等が挙げられる。機械パルプ及び脱墨パルプは全パルプ成分の３０〜１００重量％であることが必要であるが、残りはクラフトパルプ（ＫＰ）、サルファイトパルプ（ＳＰ）の様な化学パルプ、或いは合成繊維などが適時配合される。
【００１４】
本発明で使用される填料としては、紙の内添用填料として通常使用される重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、タルク、クレー、カオリン、二酸化チタン、合成シリカ、水酸化アルミニウム等の無機物、ポリスチレン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂等の合成高分子微粒子が例示され、これ等を２種以上組合わせて用いてもよい。填料の添加量は全紙料の１〜３０重量％が望ましい。また、必要に応じて、紙力増強剤、サイズ剤、染料、蛍光増白剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等を紙料に添加することも可能である。
【００１５】
【作用】
ろ水性はパルプスラリーの比表面積が減少すればする程、向上することがＴａｐｐｉ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  １９９６で報告されている。一般的に、抄紙系のイオン強度を上昇させたり、高分子電解質を添加すれば、パルプスラリー中に懸濁・分散している個体表面の電気二重層の圧縮がおこり、個体粒子間のファンデルワールス力がクーロン力の反発による力を上回るために、個体粒子の凝結や起こり、比表面積が減少する。更に、高分子量の凝結剤を添加すれば、架橋凝集が起こり更にパルプスラリーの比表面積は減少する。つまり、パルプスラリーの強い凝集を引き起こせば起すほど、パルプスラリーの比表面積が減少し、高いろ水性を得られる。本発明では、パルプスラリーにカチオン性高分子電解質を添加することにより、カチオン性高分子電解質が固体粒子表面に吸着し固体粒子の凝結が起こる。その後、フェノール系化合物の添加により、フェノール系化合物は一般的な中性及びアルカリ抄紙のｐＨであるｐＨ７〜９では部分的にフェノール性水酸基が解離しているのでアニオン性を帯びており、先に添加したカチオン性高分子電解質が固体表面に吸着した部位に強固に吸着する。その後、ノニオン系凝集剤を添加すると、パルプサスペンションの固体表面に強固に吸着したフェノール系化合物とノニオン系凝集剤がフェノール性水酸基とエチレングリコールモノマーユニットのエーテル部と水素結合により架橋凝集を起こし強い凝集を引き起こし、結果としてろ水性が向上する。
【００１６】
カチオン性高分子電解質の添加に引き続き、フェノール系化合物を添加する時に、フェノール系化合物が過剰に存在すると、固体表面に吸着したカチオン性高分子電解質の多くに吸着することにより、電気二重層の圧縮が期待したほど起こらないために、凝結の程度が弱く、ろ水性は向上しない。逆に、フェノール系化合物の添加量がカチオン性高分子電解質の添加量よりも比較的低い場合には、フェノール系化合物のほとんどのフェノール性水酸基がカチオン性高分子電解質のカチオン部位に吸着してしまい、その後に添加されるノニオン系凝集剤と水素結合を形成できないので、凝集の程度が減少し、その結果としてろ水性が向上しないものと考えられ、カチオン性高分子電解質とフェノール系化合物には適切な添加比率が存在するものと考えられる。
【００１７】
［実施例］［実施例１］填料及び微細繊維の歩留まりの測定は、ダイナミックドレネージジャー（DDJ）を使用しTAPPI  T261pm−79に従って行った。DDJテスト時の撹拌速度は１，０００ｒｐｍで、２００メッシュのワイヤーを使用して行った。紙料はDIPが６０％、晒TMPが２０％、晒GPが１０％、NBKPが１０％、填料としてPCCがパルプに対して１０％配合されている０．５％のものを使用した。この紙料をDDJに加え、１５秒撹拌後に、硫酸バンドを絶乾紙料に対して０．５％濃度で添加して１５秒撹拌し、ｐDADMAC（商品名：Alcofix、アライドコロイド社製）とPFR（住友精化株式会社製）の合計添加量が０．０２５〜０．２％で、しかも、ｐDADMAC／PFR比が１：１になるように、まず、ｐDADMACを添加して１５秒撹拌し、その後PFRを添加し、最後にPEO（PEO−27、住友精化株式会社製）を０．０１５％添加して１５秒撹拌し、１分間ろ水した。このろ液の固形分濃度を測定し、填料及び微細繊維の歩留まりを計算した。
【００１８】
ろ水度の測定には、填料及び微細繊維の歩留まりの測定で使用した紙料を６００ｍｌを取り出し１，０００ｍｌに希釈し、パルプ濃度を０．３％にして、ファイン歩留まりの測定と同様に１，０００ｒｐｍで撹拌し１５秒撹拌後に、硫酸バンドを絶乾紙料に対して０．５％濃度で添加して１５秒撹拌し、ｐDADMACとPFRの合計添加量が０．０２５％〜０．２％で、しかも、ｐDADMACとPFRの比率が５０：５０になるように、まず、ｐDADMACを添加して１５秒撹拌し、その後PFRを添加し、最後にPEOを０．０１５％添加して１５秒撹拌した後、T227 om−85に従ってパルプのろ水度を測定した。
【００１９】
［実施例２］
実施例１と同様の条件で、ｐＤＡＤＭＡＣとＰＦＲの比率を７５：２５で行った。
【００２０】
［実施例３］
実施例１と同様の条件で、ｐＤＡＤＭＡＣとＰＦＲの比率を２５：７５で行った。
【００２１】
［比較例１］
実施例１と同様の条件で、ｐＤＡＤＭＡＣとＰＦＲの比率を１００：０で行った。
【００２２】
［比較例２］
実施例１と同様の条件で、ｐＤＡＤＭＡＣとＰＦＲの比率を０：１００で行った。
【００２３】
［比較例３］
実施例１と同様の条件で、ＰＦＲとｐＤＡＤＭＡＣの添加順序を逆にして行った。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１より、械パルプ及び脱墨パルプを主体とする、中性及至アルカリ性の紙料に対して、カチオン性凝結剤、フェノール系化合物、ノニオン性凝集剤をこの順序で添加し、かつカチオン性凝結剤とフェノール系化合物の比率が２５：７５〜７５：２５の範囲であれば、歩留まり及びろ水性は向上する。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の抄紙方法により、歩留まり及びろ水性の何れもが大幅に改善される。