−新製品紹介−●新規製紙用歩留向上剤
高分子材料研究所

１

はじめに稲葉孝文

李 巍

図った両性ブレンド型にも同様の技術を適用したグレードを開発した。
本稿では、これまでに展開してきた歩留向上剤および新たに中国等の紙生産量の増加により、世界的に原料パルプ価格機能を付与した新規開発製品について紹介する。

が高騰している。また環境保護意識の高まりもあって、DIP（古１）２）

紙再生‐ 脱墨パルプ）の利用率も上昇傾向にある

。高価な

２

原料パルプの歩留率を高めることはもとより、歩留性の悪い歩留向上剤にもとめられる機能DIPや高い添加率の各種充填剤等を効率よく歩留らせることはコストダウンのために必須の事項である。製紙用歩留向上剤

２．
１

歩留性と地合性の高バランス性３）への期待は益々高まって来ているといえよう。

製紙用歩留向上剤に求められる主な特性は、①歩留性の向上

製紙用歩留向上剤は、無機成分を主体とするものから種々の高分子化合物まで数多くの種類がある。そのうち高性能型②良好な地合性の維持として近年多く使用されているものは、ポリアクリルアミド系（以③ろ水性の向上下PAMと表記する；アクリルアミドとイオン性モノマーの共重合である。①歩留性は原料の損失を少なくするだけでなく、抄紙体）等の水溶性高分子と、アニオン系微粒子等を併用するもの

系内に滞留する「デポジット」を減らすためにも重要な因子であであり、二剤以上で供給する工程負荷の大きい形態のものである。③ろ水性は紙料（パルプや充填剤類）が漉き取られた後の水る（表１参照）。

切れの良さの事であり、抄紙速度や乾燥工程のスチーム負荷量に大きく影響する。

表1 高性能型製紙用歩留向上剤（システム）の例
名 称 等

特徴

歩留まり性能の主たる発現機構は、歩留向上剤による紙料等

ハイドロコールシステム

カチオンPAM＋ベントナイト

コンポジルシステム

カチオンPAM＋コロイダルシリカ

テリフォームシステム

PAM 類＋無機微粒子＋有機微粒子ポリマー

ツインズシステム

カチオンPAM＋アニオンPAM

非イオン性歩留システムPEO＋ 促進剤 (ビスフェノール系)

表面の電荷の中和や橋架け作用によるフロック形成（凝集体形成）によるものと考えられる。したがって①歩留性と③ろ水性は、ほぼ両立できるといえる。
他方、②地合性とは紙の密度分布の均一性のことであり、紙の見た目ばかりでなく、紙力や印刷適性にも影響する。
図１に示
すように、フロックを形成させて歩留性やろ水性を向上させよう

筆者らは上記歩留向上剤に比し、高機能かつ他社に類を見とする働きに対して相反する結果となりがちである。よって、①ない特徴を持つ歩留向上剤 SR-38377 を開発、上市した。こ歩留性と②地合性を両立させることが、高機能型の歩留向上剤

れは、両性 PAM（一分子中にカチオン性基とアニオン性基の両に求められる最も重要な特性といえるであろう。

方を持つポリマー）ブレンド技術をベースとして一剤型とし、相反Goodする特性である歩留性と地合性を高い次元で両立させたものである。また、使用されるPAM 等は、分子量が数百万以上とされる超高分子量ポリマーであるが、水処理に使用される高分子凝集剤と基本的な構成は類似している。当社は長年培われた地合性高分子凝集剤の開発、製造技術、あるいは、原料、設備を有しており、この優位性を最大限に生かすことが可能である。
また、大 需 要 国 であ る 中 国 に 向 け、歩 留 性 重 視 型 のR-38AH3 を開発した。これは同時に、多くの溶解性塩類を含Badんでいる現地の用水への対応も可能としたものであり、実際に現地にて他社品より高い歩留性の実績を上げている。
度の高い用水（以下、便宜上「鉱水」と表現する）への耐性をさら

図１ 歩留性・ろ水性と地合性の関係に高めたグレードを開発した。また、歩留性と地合性の両立を東亞合成グループ研究年報

歩留性・ ろ水性Bad

今般、この歩留性重視型歩留向上剤に対し、溶解性塩類濃52

TREND 2008

第 11 号

Good２．２

用水水質に対する汎用性－ 耐鉱水性 －表３ 国内製紙工場におけるの実機評価結果

歩留向上剤のような高分子電解質からなる水溶性高分子は、評価項目

溶解水やパルプスラリーに含まれる溶解性塩類の影響を強く受ける。これは溶解性塩類の共存により、分子内の静電反発が弱まってポリマー鎖（糸まり）がシュリンク（縮退）するためであり、ポリマーによる架橋力が弱まり、よって歩留性能の低下につながる。
溶解性塩類の影 響は、塩濃 度として数十 ppm 程 度でも発SR-38377

当社開発段階品

他社歩留システム

全歩留性

111

灰分歩留性

111

地合性

123

操業性*

123

数値は、比較した試料間における相対順位で、１が最も良いことを示す。
*操業性：抄紙系の汚れ、粘性等の評価生するとされるが、一 般的な日本の工業用水レベル（硬 度≦100mgCaCO3/l）であれば、実用上大きな問題はない。しかしな

13.0

がら、大陸性の河川水や地下水を水源としたものでは、硬度とし11.0て600mg CaCO3/l 以上を示す場合もあり、歩留向上剤に与え地合性（-）

る影響も看過できない。
このような塩類濃度の高い溶解水中、あるいはパルプスラリー中においても、高分子液滴のシュリンクが抑制され、本来期

9.0

SR-38377
R-38AH3C-510P（PAM系A）（PAM系B）

7.0

待される歩留り機能を発現できることが好ましい。
5.0

３

当社の歩留向上剤

3.0
84.5

85.0

85.5

86.0

86.5

87.0

87.5

88.0

88.5

歩留性（OPR%）

上記の要求に応えるべく開発した、現在保有する当社の歩留図２ 各種歩留向上剤における歩留性と地合性の関係向上剤のラインナップを表２に示す。

紙料：LBKP（CSF=380〜420ml），PCC=+10wt%pulp，Aulm=+1.5wt%pulp
歩留向上剤添加量：250ppm-pulp, Britt-DDJ：360rpm（8cm翼）
地合性評価：10秒後の攪拌液の均一性を画像処理により評価した）

表２ 当社の歩留向上剤ラインナップ
グレード名機能３．１．２ 歩留向上剤 SR-38377の両性ＰＡＭブレンド技術５）６）

等

SR-38377

歩留性 + 地合性両立型

R-38AH3

歩留性重視型

R-43AH5

耐鉱水性ー歩留性重視型

R-44457

耐鉱水性ー 歩留性 + 地合性両立型

C-510P

汎用型カチオンPAM

市場に見られる歩留性と地合性の両立をうたった高機能型
歩留向上剤は、
表1に示されるような二剤型が主流である。これ
らは、一旦何らかのポリマーでフロックを形成させ、これを抄紙ライン中のせん断力で破壊した後、アニオン系微粒子で微細なフロックとするものである。
これに対し、筆者らは独自のコンセプトに基づく両性ブレン

注)MTアクアポリマー（株）（2006年10月に当社と三井化学（株）の合弁により設立）が保有するエマルジョン型歩留向上剤は除く。

ド型の歩留向上剤を提案した。これは、モル組成比としてカチオン性モノマーがアニオン性モノマーより多い「カチオンリッチ３．
１

歩留性・地合性両立型歩留向上剤 SR-38377

両性ポリマー」と、逆にアニオン性モノマーの方が多い「アニオン３．
１．
１ 歩留向上剤 SR-38377の特徴

リッチ両性ポリマー」を、特定の比率でブレンドした粉末一剤型

両性 PAMブレンド技術をベースとして地合性を損なうことのものである。

なく高い歩留性を達成し、さらにノニオン変性による地合維持

この作用モデルは、技術を駆使した高機能粉末一剤型歩留向上剤である。図２に、

１）カチオンリッチ体とアニオンリッチ体が水中に溶解し、ポ各種歩留向上剤を使用した場合の歩留性と地合性関係を示しリマー鎖（糸まり状）となる。カチオンリッチポリマーとア

４）た 。概して歩留性と地合性がトレードオフの関係にあるのに対ニオンリッチポリマーは、それぞれに正負両方の電荷をし、SR-38377は高いバランス性を示している。

持っているため吸引と反発が同時に起こり、比較的穏やまた、表 3に国内製紙メーカーの実機抄紙ラインにおける評かな静電引力で結合し、いわゆるポリイオンコンプレック価結果を示した。先行する他社の二剤型歩留向上剤に対し、同スを形成する。

等以上の歩留性・地合性の高バランス性を達成している。顧客

２）パルプスラリー中に投入され、擬似的な超高分子量体とには紙質の向上メリットともに、二剤使用していたところを一剤なったイオンコンプレックスがフロックを形成する。ポリイとできる作業負荷低減メリットも提供できた。

オンコンプレックス体は緩やかな結合であるため、分離と再結合が繰り返されながら抄紙スクリーン上に供給される。というものである。この分離と再結合を繰り返す過程で微細東亞合成グループ研究年報

53

TREND 2008

第 11 号

かつ粒度の揃ったフロックが形成されるため、歩留性と地合性中国山東省のオフセット印刷用紙ラインでの実機試験におを両立させることができるものと考えている。

ける歩留性の評価結果を図４に示す。
R-38AH3は、既存の他社品（欧州メーカー）に比べ低添加率で高い歩留性能を示している。一点、歩留性（OPR）が低いデータ

Anion-richamphoteric PAMがあるが、意図して溶解液濃度を高くしたものである。溶解液濃Pulp,
Filler

度をコントロールすることでOPRを改善できることを例示できた。

Cation-richamphoteric PAM

また、実際に製造された紙の地合性を評価した結果を図５に示す。
42.0

R-38AH3

Cation-richamphoteric PAM

欧州品

38.0

Pulp,
地合性（-）

Ｆｉｌｌｅｒ

図３ 両性ブレンド型歩留向上剤の作用機構モデル

34.0

30.026.0

また、ブレンドを基本型としているため、多様化する顧客の要望に対しても、ブレンド比を変更することで一定の対応が可能と22.072.0なるメリットがある。

74.0

76.0

78.0

80.0

82.0

歩留性（OPR％）

図５ 実機抄紙機における歩留性と地合性のバランス

３．
１．３ 特殊ノニオン変性による地合性向上

地合性評価：当社所有の地合計（M/K Systems製）
にて測定

筆者らはポリマーの強固なフロック形成による地合性の低

R-38AH3は歩留性重視型として開発したものであるが、既下を抑制するために、ある種のノニオン性 成分をポリマー鎖存の他社品（欧州メーカー）に比して高い歩留性を示すのみならに取り入れることが有効であることを見出した。表 3におけるず、良好な地合性をも示すことができた。

SR-38377と当社開発品の差異は、ノニオン変性の有無である。
３．３

この作用機構はいまだ明らかではないが、ノニオン成分のパル耐鉱水性 - 歩留性重視型歩留向上剤 R-43AH5

プとの親和性の違い、あるいはノニオン体が分子鎖に組み込まれ３．３．
１ 歩留向上剤 R-43AH5の特徴ることによる高分子の分岐構造の変化によるものと考えている。

より高い歩留性への要求と、中国における用水の水質の多様性に対応できるよう、特殊変性技術により鉱水への耐性を高め３．２

歩留性重視型歩留向上剤 R-38AH3た新開発品である。前述の歩留性重視型のR-38AH3の、耐鉱歩留性と地合性のバランスにおいて、顧客要望に応じて歩留水性グレードである。

性に重点をおいた両性ブレンド型である。また、中国の溶解塩

中国東北部の製紙会社において、5日間に渡って実施された類濃度の高い鉱水での使用を想定し、溶解不良を起こしにくい実機試験の結果を図6に示す。

配合とした。
88.082.0

歩留性（OPR%）

歩留性(OPR%)

R-38AH3
欧州品
R-38AH3（高濃度溶解）

80.0

78.0

76.0

86.0

R-43AH5

84.0

韓国品

82.0
80.0
78.0
76.0
74.0

74.0

72.0
280

72.0240280

320360320360400

歩留向上剤添加率（ppm-Paper）

図６ 実機試験における添加率と歩留性の関係

図４ 実機試験における 添加率と歩留性の関係

紙種：コート原紙（充填剤：タルク，坪量117g/m2)

紙種：オフセット印刷用紙（充填剤：炭酸カルシウム, 坪量70〜75g/m2）

韓国品歩留向上剤(エマルジョン型)の有効固形分濃度は30%とした

抄紙機：長網型約2m幅, 抄速約290m/min

抄紙機：長網型約2.8m幅，抄速約470m/min

東亞合成グループ研究年報440

歩留向上剤添加率（ppm-Paper)

400

54

TREND 2008

第 11 号480

４

歩留向上剤 R-43AH5は、既存の他社品（韓国製エマルジョン型）に比べ、平均的に低添加率で高い歩留性を示した。

今後の展開歩留向上剤を顧客に展開していくに当たっては、製品の特質上、顧客の実ライン抄紙機での実機試験を求められることが多３．３．２ 特殊変性による溶解塩類耐性（耐鉱水性）付与技術

い。これに柔軟に対応できるよう、今般中国において実機試験

筆者らはポリマーを特殊な成分で変性することにより、ポリ用の移動可能な歩留向上剤－溶解・供給装置（写真1）を作成

マー鎖のシュリンクを抑制することに成功した。シュリンクの抑した。これにより顧客の設備事情にとらわれることなく試験が制は、歩留向上剤の溶解液の粘度変化の大きさで確認した。図可能となる。

７に、特殊変性の有無の溶解塩類濃度（電気伝導度）に対する歩留向上剤は、複雑な抄紙ラインの、どのポイントでどういっ

７）溶解液粘度（比粘度）の違いを示した 。

た濃度で添加するかといった種々の添加条件の違いによって、その性能が大きく左右される。本溶解・供給装置はこういった3.5

条件変更にも容易に対応が可能であり、顧客に最適な使用条特殊変性体(R-43AH5)
非変性同組成体

3.0件を提示するための強力な武器となると期待している。

比粘度（-）

2.5
2.01.51.00.50.001000

2000

3000

4000

溶液の電気伝導度（μS/cm）

図７ 溶解水電気伝導度と還元粘度の関係
粘度測定：キャノンフェンスケ(75), 30ﾟC, 歩留向上剤=0.05wt%
比粘度（ηsp）=（サンプル粘度-溶媒粘度）
/溶媒粘度

写真1

グラフより、純水中では非変性体の方が粘度（比粘度）が高い

移動式溶解・希釈装置にもかかわらず、溶媒の電気伝導度の上昇により特殊変性体のまた、これまで中国等の高濃度の鉱水には適用不可能と考粘度（比粘度）が上回っている。このことから、特殊変性体が塩えられていたブレンド配合においても、耐鉱水性付与技術とプ類濃度が高い状態となっても、相対的にシュリンクしにくくなっロセスエンジニアリング的手法を併用することで、これらの配合ていることがうかがえる。

が使用できることが判った。本装置はこのプロセスにも対応してなおこの特殊変性技術には、溶解性の改善効果も見られた。

おり、実機試験での効果実証に期待がもたれる。
当社では上記のような歩留向上剤システムとしての提案はも３．４

耐鉱水性 - 歩留性･地合性両立型歩留向上剤とより、引き続きより高性能な歩留向上剤の開発に向け、イオンR-44457

バランスの調整、耐鉱水性能の向上、新規要素技術の探索によ

耐鉱水性付与技術を歩留性・地合性両立型 SR-38377に適る歩留性能向上を推進してゆく所存である。

用したのがR-44457である。国内の大型・高速抄紙機における引用文献

汎用紙の実機試験結果を表４に示す。

1) Jim Kenny, Solutions!, Jan, 25 (2006)

表４ 国内大型汎用紙ラインにおける実機評価結果
評価項目

R-44457

2) 胡 開堂 , 紙パルプ技術タイムス, Mar, 9 (2006)

他社二剤型歩留システム

歩留率(OPR%)

80.9

80.4

地合性(-)

61.1

63.9

顧

民達 , 同誌 , Feb ,29 (2006) 他

3) 尾鍋史彦監修 ,“ウエットエンド化学と製紙薬品の最先端技術”, シーエムシー出版 (2004), pp.139 ～ .

SR-38377では、現行他社品である二剤型歩留システムに今4) 稲葉孝文 , 足立幸一 , 都築哲也 , 森 嘉男 , 第 73 回紙パル

一歩及ばなかったが、R-44457は同等以上の歩留性能を、一剤プ研究発表会講演要旨集 , 2005, pp.18 ～21.

型で示すことができている。

5) 森

このように、この鉱水耐性付与技術は、日本の工業用水のよ

嘉男 , 足立幸一 , 都築哲也 , 竹田 健 , 松永守功 , 第 72

回紙パルプ研究発表会講演要旨集 , 2004, pp.28 ～31.

うな比較的軟水においてもより良い方向に作用することが判っ

6) 森てきており、国内展開拡大への寄与も期待している。

7) 高分子学会編,“高分子科学の基礎”.
,化学同人(1978), pp.87～.

東亞合成グループ研究年報

55

嘉男 , 東亞合成研究年報 , 10, 21 (2007)

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