(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプスラリーを抄紙する際に添加する製紙用歩留・濾水性向上剤として、非晶質構造を持つ水溶性硫酸チタン化合物を用いることを特徴とする製紙用歩留・濾水性向上剤。
【請求項２】
非晶質構造を持つ水溶性硫酸チタン化合物を、製紙原料パルプスラリーに、乾燥パルプ重量に対して二酸化チタン換算で０．００１重量％〜０．１重量％添加することを特徴とする、請求項１記載の製紙用歩留・濾水性向上剤。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の製紙用歩留・濾水性向上剤を製紙原料パルプスラリーに添加して抄紙することを特徴とする製紙方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルプスラリー中の微細繊維、填料、サイズ剤およびその他添加剤の歩留りを向上、ならびに抄紙ワイヤー上での水切を促進する製紙用歩留・濾水性向上剤と、該製紙用歩留・濾水性向上剤を用いた製紙方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製紙工程の操業性や紙・板紙の生産性を向上するために、パルプスラリー中の微細繊維や填料ならびにサイズ剤などの製紙用添加剤の歩留りを向上させることが求められている。また、水の有効利用と排水による水質汚染の改善を目的として、製紙用水のクローズド化が進められており、この面からも、パルプスラリーの歩留りを高め白水内に残される微細繊維や填料をできるだけ減少させることが求められている。これらの要求に対応するため、種々の添加剤が提案され、利用されている。
【０００３】
例えば、特公昭６２−３１１２０号公報ではカチオン性澱粉やカチオン性または両性グアーガムとコロイド状珪酸とからなる添加剤を使用する方法が開示されており、特公平６−１１９５６号公報では両性アクリルアミド系ポリマーとアルミニウム化合物を使用する方法が開示されており、特公平４−２４４７７号公報にはカチオン化澱粉、ベントナイト、コロイド状珪酸を中性域で使用する方法が開示されており、特許第２７０９０８３号公報や特開平２−４７３９４号公報には活性ベントナイト、水膨潤性スメクタイト粘土鉱物、カチオン性有機ポリマーを使用する方法が開示されており、特開平３−２２０３９７号公報には両性澱粉、コロイド状珪酸、ベントナイト、ゼオライトを使用する方法が開示されており、特開昭６０−１５５８００号公報にはチタン化合物、ジルコニウム化合物、スズ化合物、ホウ素化合物を使用する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら近年、抄紙系のクローズド化や古紙の配合率の増加が進み、従来の添加剤では効果が出にくい状況に変化する中で、中性抄紙への移行、生産性（抄紙速度）の向上、排水による環境への負荷軽減が要求されており、そのため、さらに濾水性や歩留性が改善された製紙用添加剤が求められている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは濾水性や歩留性が改善された製紙用添加剤の検討を行った結果、非晶質構造を持つ水溶性チタン化合物の水溶液を製紙用歩留・濾水性向上剤として使用することにより、従来の添加剤では効果が出にくい抄紙条件においても歩留性や濾水性が飛躍的に向上することを見出した。本発明は以下に記載する構成から成る。
請求項１の発明によれば、パルプスラリーを抄紙する際に添加する製紙用歩留・濾水性向上剤として、非晶質構造を持つ水溶性硫酸チタン化合物を用いることを特徴とする製紙用歩留・濾水性向上剤が提供される。
請求項２の発明によれば、非晶質構造を持つ水溶性硫酸チタン化合物を、製紙原料パルプスラリーに、乾燥パルプ重量に対して二酸化チタン換算で０．００１重量％〜０．１重量％添加することを特徴とする製紙用歩留・濾水性向上剤が提供される。
請求項３の発明によれば、上述の製紙用歩留・濾水性向上剤を製紙原料パルプスラリーに添加して抄紙することを特徴とする製紙方法が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明をさらに詳しく説明すると以下のようになる。本発明の製紙用歩留・濾水性向上剤の有効成分である非晶質構造を持つ水溶性チタン化合物は、結晶構造を持たない水溶性チタン化合物で、例えばエックス線などによる構造解析により特定することができる。非晶質構造を持つ水溶性チタン化合物としては、硫酸チタンを使用することができる。非晶質構造を持つ水溶性チタン化合物は、一般に水溶液の状態で扱われ、濃度は二酸化チタン換算で５〜３０重量％が好ましい。非晶質構造を持つ水溶性チタン化合物水溶液の濃度が５重量％に満たないと、加水分解を受けやすく、水溶液がにごる原因となり、３０重量％を超える場合は不安定となり、チタン化合物が析出する原因となる。非晶質構造を持つ水溶性チタン化合物は、原子の配列は結晶に見られる様な規則性が無く、三次元に広がった不規則な網目状構造をとっていると考えられ、この特殊な構造により、濾水性や歩留性が向上されると本発明者らは考えている。
【０００７】
本発明の製紙用歩留・濾水性向上剤は、前記の水溶液をそのままもしくは水に希釈してパルプスラリーに添加する。添加する際の濃度は特に限定されないが、二酸化チタン換算で０．０２〜０．２重量％程度のものが、添加量の調節やパルプスラリー中での分散性の上で好ましい。本発明の製紙用歩留・濾水性向上剤の添加量は、パルプスラリーのパルプ固形分濃度に対して二酸化チタン換算で０．００１％〜０．１％、好ましくは０．００５％〜０．１％、更に好ましくは０．０１％〜０．０５％である。添加量が０．００１％に満たない場合は効果の向上が十分でなく、０．００５％以上だと効果が十二分に発揮され、添加量が０．１％を超える場合は効果が頭打ちになり、コスト的にも適さない。
【０００８】
パルプスラリーに用いるパルプ原料は、特に限定されず、例えば、メカニカルパルプ、ケミカルパルプ、セミケミカルパルプなどの木材パルプ；離解パルプ、脱インキパルプなどの古紙パルプ；非木材パルプ；などが使用できる。
【０００９】
本発明の製紙方法は、いかなる種類の紙の製造にも適用することができ、例えば、印刷・情報用紙、包装用紙、衛生用紙、雑種紙などの紙類；段ボール原紙、紙器用板紙、雑板紙などの板紙類；などを製紙する際に使用することができる。請求項３に係る製紙方法は、上述の製紙用歩留・濾水性向上剤を製紙原料パルプスラリーに添加することを除いては、従来の製紙方法を用いることができる。
【００１０】
本発明の方法に従って製紙する場合、他の製紙用添加剤を併用することは何ら差し支えなく、例えばカチオン澱粉、酸化澱粉、両性澱粉、アニオン性ポリアクリルアミド、カチオン性ポリアクリルアミド、両性ポリアクリルアミドなどの乾燥紙力増強剤；ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン、ジアルデヒド澱粉などの湿潤紙力増強剤；ロジン、ロジンエマルジョン、置換コハク酸（無水物）、アルキルケテンダイマーなどのサイズ剤；タルク、クレー、カオリン、炭酸カルシウム、尿素樹脂微粒子などの填料；硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウムなどの水溶性金属塩；界面活性剤などの柔軟剤；その他、染料、顔料、スライムコントロール剤、消泡剤など一般に紙および板紙を製造する際に使用される添加剤を併用することができる。中性乃至アルカリ性抄紙において使用される、置換コハク酸（無水物）やアルキルケテンダイマーなどの反応性サイズ剤を使用する紙の製造においては、本発明の製紙用歩留・濾水性向上剤は反応性サイズ剤に由来する汚れを防止する効果もある。
【００１１】
【実施例】
以下に本発明を実施例をあげてさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下に示す数値は特に断りのない限り重量基準である。
【００１２】
［実施例１］
＜製紙用歩留・濾水性向上剤＞
ニューテックス（株）製の非晶質構造を持つ硫酸チタンの水溶液を製紙用歩留・濾水性向上剤（Ｓ１）として用いた。
＜エックス線構造解析＞
Ｓ１を、１００℃で蒸発乾固させて乳鉢で粉砕し、エックス線回析装置ＲＡＤ−２Ｃ（（株）リガク製）により構造解析を行うことによって、Ｓ１が非晶質構造を持つことを確認した。Ｓ１のエックス線構造解析図を図１に示す。
【００１３】
＜評価試験方法＞
・歩留試験方法Ｌ−ＢＫＰ（ＣＳＦ４００ｍｌ）から成る０．６％パルプスラリー５００ｍｌをブリットジャー（６０メッシュプラスチックワイヤーを使用）にとり、回転数１４００ｒｐｍで撹拌しながら４０秒間隔で、それぞれ乾燥パルプ重量に対し、硫酸バンド０．５％、カチオン澱粉（Ｎ値：０．３４）０．７％、軽質炭酸カルシウム２０％を順次添加、さらに２０秒間撹拌して後、回転数を７００ｒｐｍにして２０秒間撹拌した。その後Ｓ１を二酸化チタン換算で０．０５重量％添加、さらに５秒間撹拌し、下方のコックを開けて５秒間白水を排水した後、続いて得られる白水を１００ｍｌ採取した。得られた白水は濾紙で濾別し、濾紙上の残査の乾燥重量を計量した。歩留率は以下の計算式にて算出した。尚、Ｗは１００ｍｌ中の繊維と軽質炭酸カルシウムの重量（１００ｍｌ×０．６％＋１００ｍｌ×０．６％×２０％＝７２０ｍｇ）、ｗは濾紙上の残査の乾燥重量を表す。
歩留計算式：歩留率（％）＝｛（Ｗ−ｗ）／Ｗ｝×１００
【００１４】
・濾水試験方法Ｌ−ＢＫＰ（ＣＳＦ４００ｍｌ）から成る３．０％パルプスラリー５００ｍｌに、乾燥パルプ重量に対して、硫酸バンド０．５％、カチオン澱粉（Ｎ値：０．３４）０．７％、軽質炭酸カルシウム２０％を撹拌しながら順次添加、その後パルプスラリーを水にて濃度０．３％に希釈した後、Ｓ１を二酸化チタン換算で０．０５重量％添加して撹拌した。得られたパルプスラリーはカナディアンスタンダードフリーネス（ＣＳＦ）テスターを用いてＴＡＰＰＩ ２７７の規格に準じて濾水度を測定した。その結果を表１に示す。
【００１５】
［実施例２、３］
ニューテックス（株）製の非晶質構造を持つ硫酸チタンの水溶液を製紙用歩留・濾水性向上剤（Ｓ２〜Ｓ３）として用いた。Ｓ２〜Ｓ３は実施例１のエックス線構造解析と同じ方法により非晶質構造を持つことを確認した。評価試験方法は、Ｓ１をＳ２〜Ｓ３に変えた以外は実施例１と同様に行った。その結果を表１に示す。
【００１６】
［比較例１〜５］
Ｓ１を表２のＣ１〜Ｃ５のように変えた以外は、実施例１と同様に評価試験を行った。その結果を表１に示す。なお、水溶性チタン化合物であるＣ１とＣ２は実施例１のエックス線解析方法により結晶性であることを確認した。Ｃ１およびＣ２のエックス線解析図をそれぞれ図２および図３に示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
添加量が同じである、非晶質の硫酸チタンを用いた実施例１と結晶質の硫酸チタンを用いた比較例１とを比較すると、実施例１においては、歩留率が改良され、またＣＳＦが大幅に改良されており、結晶質の硫酸チタンに比較して非晶質の硫酸チタンが歩留率及び濾水性に関して優れたものであることがわかった。結晶質塩化チタンの比較例２、チタニアゾルの比較例３、ポリ塩化アルミニウムの比較例４、コロイダルシリカの比較例５と実施例１とを比較しても、歩留率が改良され、ＣＳＦが大幅に改良された。
【００１９】
［実施例４〜６及び比較例６〜８］
Ｓ１の添加量を表２に示したように変えた以外は、実施例１と同じ方法により、歩留率、ＣＳＦを測定した。また、Ｃ１の添加量を表２に示したように変えた以外は、比較例１と同じ方法により、歩留率、ＣＳＦを測定した。以上の結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
実施例４〜６及び比較例６〜８より、二酸化チタン換算で０．００５重量％、０．０２５重量％、０．１００重量％製紙用歩留・濾水性向上剤を添加した場合においても、結晶質硫酸チタンに対して非晶質硫酸チタンの方が、歩留率、ＣＳＦ共に優れたことがわかった。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１〜３の発明によれば、製紙用歩留・濾水性向上剤として非晶質構造を持つ水溶性チタン化合物の水溶液を製紙用歩留・濾水性向上剤として使用することにより、歩留性や濾水性を向上させることができ、また有効かつ経済的に歩留性や濾水性が改良された製紙方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１、４〜６に用いられた硫酸チタンが非晶質構造を有することを示すエックス線構造解析図である。
【図２】 比較例１に用いられた硫酸チタンが結晶性であることを示すエックス線構造解析図である。
【図３】 比較例２に用いられた塩化チタンが結晶性であることを示すエックス線構造解析図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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