JP2007002375A - Mixture for gelatinized paper-strengthening agent, gelatinized paper-strengthening agent and papermaking method - Google Patents
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Description
本発明は、両性澱粉とアルミニウム化合物を含有する糊化紙力増強剤用配合物、両性澱粉とアルミニウム化合物を含有する混合物を糊化した糊化紙力増強剤、並びにその糊化紙力増強剤を形成する工程を含んで紙料スラリーから紙を製造する製紙方法に関するものである。 The present invention relates to a compound for a gelatinized paper strength enhancer containing an amphoteric starch and an aluminum compound, a gelatinized paper strength enhancer obtained by gelatinizing a mixture containing an amphoteric starch and an aluminum compound, and the gelatinized paper strength enhancer This invention relates to a paper manufacturing method for manufacturing a paper from a paper stock slurry including a step of forming a paper.
紙料スラリーから水分を除去することによって紙を製造する場合、通常、原料となるパルプスラリーに種々の填料を配合して紙料スラリーとし、その紙料スラリーをワイヤーや網の上に広げてスラリー中の水分を除いて抄紙する工程が採用される。その際に紙の強度を増加させることが必要とされる場合が多く、そのための手段として、通常、紙力増強剤を紙料スラリーに添加する方法が用いられている。その紙力増強剤としては、現在ポリアクリルアミド系ポリマーが広く利用されており、そのポリマーの構造及びそれを含有する紙力増強剤組成物の組成に関して種々の改良がこれまでになされて来ている。 When paper is produced by removing moisture from the stock slurry, usually a pulp slurry is mixed with various fillers to form a stock slurry, and the stock slurry is spread on a wire or net to create a slurry. A process of making paper by removing moisture in the inside is adopted. In that case, it is often necessary to increase the strength of the paper, and as a means for that purpose, a method of adding a paper strength enhancer to the paper stock slurry is usually used. Currently, polyacrylamide polymers are widely used as the paper strength enhancer, and various improvements have been made so far with regard to the structure of the polymer and the composition of the paper strength enhancer composition containing the polymer. .
特許文献１及び特許文献２において、両性、カチオン性、アニオン性等のポリアクリルアミド系ポリマーと水溶性アルミニウム化合物を紙料スラリーに併用する旨の開示が見られる。しかしながら、これらの系ではポリアクリルアミド系ポリマーの添加量が多くなると、得られる紙の硬さが過度に増加しやすく、紙の加工性が損なわれてしまう問題点がある。 In Patent Document 1 and Patent Document 2, disclosure is made that a polyacrylamide polymer such as amphoteric, cationic, and anionic and a water-soluble aluminum compound are used in a paper slurry. However, in these systems, when the amount of the polyacrylamide polymer added is increased, there is a problem that the hardness of the obtained paper tends to be excessively increased and the processability of the paper is impaired.
一方、ポリアクリルアミド系ポリマーを紙料スラリー添加した場合のこのような問題点を避けるために、他の紙力増強剤を用いることも知られている。即ち、特許文献３には、コロイドシリカ、ポリケイ酸等のアニオン性無機粒子をアルミニウム化合物と共に紙料スラリーに添加する製紙方法が開示されている。また、特許文献４には、両性澱粉と塩基性高分子アルミニウムシリケートサルフェートを紙料スラリーに添加する製紙方法が開示され、特許文献５には、両性澱粉または両性アクリルアミドとポリアルミニウム化合物を含む環状ジカルボン酸無水物等のサイジング剤水性組成物を用いる製紙方法が開示されている。 On the other hand, it is also known to use other paper strength enhancers in order to avoid such problems when a paper slurry is added to a polyacrylamide polymer. That is, Patent Document 3 discloses a papermaking method in which anionic inorganic particles such as colloidal silica and polysilicic acid are added to a paper stock slurry together with an aluminum compound. Patent Document 4 discloses a papermaking method in which amphoteric starch and basic polymer aluminum silicate sulfate are added to a paper slurry, and Patent Document 5 discloses a cyclic dicarboxylic acid containing amphoteric starch or amphoteric acrylamide and a polyaluminum compound. A papermaking method using an aqueous sizing agent composition such as an acid anhydride is disclosed.
これらの先行技術においては、たとえ紙の加工性に大きな問題が無くても、紙料スラリーの原料であるパルプ原料の種類によってはそれらの両性澱粉の凝集効果が不十分である場合があり、そのような場合には紙料スラリーの濾水性が乏しくなってしまい、得られる紙の歩留まりが低下することになる。 In these prior arts, even if there is no major problem in paper processability, the agglomeration effect of these amphoteric starches may be insufficient depending on the type of pulp raw material that is the raw material of the paper slurry. In such a case, the drainage of the paper slurry becomes poor, and the yield of the resulting paper is reduced.
本発明は、これらの問題点を解決することを目的としてなされたものであって、これまでの両性澱粉の凝集及び定着の効果を改善して、紙料スラリーの凝集効果を高めることによって、最終的に得られる紙の歩留まり及び濾水性を向上させて、さらには、ポリアクリルアミドを紙力増強剤として使用することを要することなく、強度的に優れた紙を製造し得る方法を提供するものである。 The present invention has been made for the purpose of solving these problems, and improves the effect of aggregation and fixing of the amphoteric starch so far, and enhances the effect of aggregation of the paper slurry. It is intended to provide a method for improving the yield and drainage of the paper obtained and to produce a paper having excellent strength without using polyacrylamide as a paper strength enhancer. is there.
本発明者は、かかる製紙方法を達成するのに有効な紙力増強剤について鋭意研究を重ねた結果、ポリアクリルアミドを紙力増強剤に使用することよりも、両性澱粉とアルミニウム化合物の併用においてそれら２成分の特有の使用形態が、最終的に得られる紙の性能を向上させ得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of earnest research on a paper strength enhancer effective for achieving such a papermaking method, the present inventor has found that in the combined use of amphoteric starch and an aluminum compound, rather than using polyacrylamide as a paper strength enhancer. It has been found that the characteristic usage of the two components can improve the performance of the paper finally obtained, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の一つの側面は、両性澱粉とアルミニウム化合物を含むものであることを特徴とする糊化紙力増強剤用配合物に関連している。 That is, one aspect of the present invention relates to a formulation for a gelatinized paper strength enhancer characterized by comprising amphoteric starch and an aluminum compound.
かかる本発明における一つの好ましい態様は、その両性澱粉が、リン酸基、スルホン酸基及びカルボキシル基から成る群から選ばれる少なくとも１種のアニオン基と、第１級アミノ基、第２級アミノ基、第３級アミノ基、第４級アンモニウム基、スルホニウム基及びホスホニウム基から成る群から選ばれる少なくとも１種のカチオン基を有するものであることを特徴とする糊化紙力増強剤用配合物である。 In one preferred embodiment of the present invention, the amphoteric starch has at least one anionic group selected from the group consisting of a phosphate group, a sulfonate group and a carboxyl group, a primary amino group, and a secondary amino group. A compound for a gelatinized paper strength enhancer characterized by having at least one cationic group selected from the group consisting of a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, a sulfonium group and a phosphonium group. is there.
さらに好ましい一つの態様は、その両性澱粉が、リン酸基から成る群から選ばれる少なくとも１種のアニオン基と、第１級アミノ基、第２級アミノ基、第３級アミノ基、第４級アンモニウム基から成る群から選ばれる少なくとも１種のカチオン基を含有し、前記両性澱粉の重量基準で少なくとも０．０１重量％の結合リンを含有するものであり、そこでは、前記カチオン基の置換度が０．０１〜０．０８の範囲にあり、前記アニオン基の置換度が前記カチオン基１モル当りのモル数で０．０２〜０．５５の範囲にあることを特徴とする糊化紙力増強剤用配合物である。 In a further preferred embodiment, the amphoteric starch has at least one anionic group selected from the group consisting of phosphate groups, a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary group. It contains at least one cationic group selected from the group consisting of ammonium groups, and contains at least 0.01% by weight of bound phosphorus based on the weight of the amphoteric starch, wherein the degree of substitution of the cationic group Is in the range of 0.01 to 0.08, and the degree of substitution of the anionic group is in the range of 0.02 to 0.55 in terms of moles per mole of the cationic group. It is a formulation for enhancers.
さらに好ましい一つの態様としては、そのアルミニウム化合物が硫酸アルミニウムであることを特徴とする糊化紙力増強剤用配合物が挙げられる。さらに好ましいもう一つの態様としては、両性澱粉とアルミニウム化合物が共に粉末状であることを特徴とする糊化紙力増強剤用配合物が挙げられる。さらに好ましい一つの態様としては、アルミニウム化合物を両性澱粉に対してＡｌ２Ｏ３換算で０．０１５〜１．０重量％の量で含むことを特徴とする糊化紙力増強剤用配合物が挙げられる。さらに好ましいもう一つの態様としては、糊化紙力増強剤のｐＨが２．０〜７．０の範囲になるように配合されたことを特徴とする糊化紙力増強剤用配合物が挙げられる。 As a further preferred embodiment, there is a formulation for a gelatinized paper strength enhancer characterized in that the aluminum compound is aluminum sulfate. As still another preferred embodiment, there is a formulation for a gelatinized paper strength enhancer characterized in that the amphoteric starch and the aluminum compound are both in powder form. As a further preferred embodiment, there is provided a formulation for a gelatinized paper strength enhancer comprising an aluminum compound in an amount of 0.015 to 1.0% by weight in terms of Al 2 O 3 with respect to amphoteric starch. Can be mentioned. As another more preferable embodiment, there is a formulation for a gelatinized paper strength enhancer characterized in that the pH of the gelatinized paper strength enhancer is blended so as to be in the range of 2.0 to 7.0. It is done.
また、本発明のもう一つの側面は、両性澱粉とアルミニウム化合物を含む水性スラリー状の混合物を糊化することによって製造されたことを特徴とする糊化紙力増強剤に関連している。 Another aspect of the present invention relates to a gelatinized paper strength enhancer produced by gelatinizing an aqueous slurry mixture containing amphoteric starch and an aluminum compound.
かかる本発明における一つの好ましい態様は、両性澱粉と、その両性澱粉に対してＡｌ２Ｏ３換算で０．０１５〜１．０重量％のアルミニウム化合物が合計で０．１〜３５重量％の範囲で含まれる水性スラリー状の混合物を糊化することによって製造されたことを特徴とする糊化紙力増強剤である。さらに一つの好ましい態様は、ｐHが２．０〜７．０の範囲であることを特徴とする糊化紙力増強剤である。 In one preferred embodiment of the present invention, an amphoteric starch and a range of 0.1 to 35% by weight in total of 0.015 to 1.0% by weight of an aluminum compound in terms of Al 2 O 3 with respect to the amphoteric starch. Is a gelatinized paper strength enhancer produced by gelatinizing an aqueous slurry-like mixture contained in 1. Furthermore, one preferable aspect is a gelatinized paper strength enhancer characterized by having a pH in the range of 2.0 to 7.0.
さらに本発明の別の一つの側面は、紙料スラリーから水分を除去することによって紙を製造する製紙方法であって、両性澱粉とアルミニウム化合物が所定量で含まれる水性スラリー状の混合物を形成し糊化することによって糊化紙力増強剤を形成する工程、及び前記紙料スラリー中に所定量の前記糊化紙力増強剤を添加する工程を含むことを特徴とする製紙方法に関連している。 Furthermore, another aspect of the present invention is a paper manufacturing method for producing paper by removing moisture from a paper stock slurry, and forms an aqueous slurry-like mixture containing a predetermined amount of amphoteric starch and an aluminum compound. In connection with a papermaking method comprising the steps of: forming a gelatinized paper strength enhancer by gelatinization; and adding a predetermined amount of the gelatinized paper strength enhancer to the paper stock slurry Yes.
かかる本発明の製紙方法における、一つの好ましい態様は、糊化紙力増強剤を形成する工程が、両性澱粉と、その両性澱粉に対してＡｌ２Ｏ３換算で０．０１５〜１．０重量％のアルミニウム化合物が合計で０．１〜３５重量％の範囲で含まれる水性スラリー状の混合物を形成し糊化することによってなされることを特徴とする製紙方法である。さらに好ましい一つの態様は、糊化紙力増強剤が２．０〜７．０の範囲のｐHであることを特徴とする製紙方法である。 In one preferred embodiment of the papermaking method of the present invention, the step of forming the gelatinized paper strength enhancer comprises amphoteric starch and 0.015 to 1.0 weight in terms of Al 2 O 3 with respect to the amphoteric starch. % Of an aluminum compound in a total amount in the range of 0.1 to 35% by weight is formed and gelatinized to form a papermaking method. One more preferred embodiment is a papermaking method, wherein the gelatinized paper strength enhancer has a pH in the range of 2.0 to 7.0.
特定の両性澱粉とアルミニウム化合物を用いて予め糊化調整するためのものとしての本発明の糊化紙力増強剤用配合物、本発明の糊化紙力増強剤、及びそれを用いた本発明の製紙方法は、その糊化紙力増強剤において両性澱粉のアニオン基とアルミニウム化合物のアルミニウムイオンの反応がより多く生じるので、従来の製紙方法における両性澱粉の効果よりも紙料スラリーへの定着及び凝集効果が高まり、濾水性及び紙の歩留が向上し、強度的に優れた紙が得られる効果を奏し、より優れた性能の紙を効率良く製造することを可能にする。 Formulation for gelatinized paper strength enhancer of the present invention for pre-gelatinization adjustment using specific amphoteric starch and aluminum compound, gelatinized paper strength enhancer of the present invention, and the present invention using the same In this papermaking method, since the reaction between the anionic group of the amphoteric starch and the aluminum ion of the aluminum compound occurs more in the gelatinized paper strength enhancer, the fixing to the paper slurry than the effect of the amphoteric starch in the conventional papermaking method and The agglomeration effect is enhanced, the drainage and the paper yield are improved, and the effect of obtaining a paper having excellent strength can be obtained, thereby making it possible to efficiently produce paper having better performance.
本発明における両性澱粉は、通常例えばカチオン化剤またはアニオン化剤なる変性化剤を原料澱粉に逐次反応させることによって、適宜澱粉分子中にアニオン基とカチオン基が共に含有するようにされたものである。かかる両性澱粉は、通常の原料澱粉、例えばバレイショ澱粉、タピオカ澱粉、トウモロコシ澱粉、またはそれらの加水分解澱粉等を原料として、澱粉の分子中にカチオン基とアニオン基の両方を含むものと定義される。その両性澱粉は、通常原料澱粉中にカチオン基とアニオン基の両方を導入することによって得られるものであるが、例えば地下茎から得られるバレイショ等の原料澱粉の中には既にアニオン基を含有するものもあり、そのような澱粉であれば単にカチオン基のみを導入すれば良い。 The amphoteric starch in the present invention is one in which both an anionic group and a cationic group are appropriately contained in the starch molecule by reacting the raw material starch with a modifying agent that is usually a cationizing agent or an anionic agent, for example. is there. Such amphoteric starches are defined as those containing both cationic groups and anionic groups in the starch molecules, starting from ordinary raw starches such as potato starch, tapioca starch, corn starch, or hydrolyzed starch thereof. . The amphoteric starch is usually obtained by introducing both cationic groups and anionic groups into the raw material starch. For example, the raw starch such as potato obtained from the rhizome already contains an anionic group. In such a starch, only a cationic group may be introduced.
澱粉分子中に導入されるカチオン基の例としては、第１級アミノ基、第２級アミノ基、第３級アミノ基、第４級アンモニウム基、スルホニウム基及びホスホニウム基等が挙げられ、それらは単独でもしくは２種以上組み合わせて用いられても良い。そのカチオン基を導入するためのカチオン化方法としては、通常第３級アミノ基または第４級アンモニウム基等を含むカチオン化剤を使用する方法が挙げられ、そのカチオン化は例えば湿式法、乾式法等によって実施され得る。カチオン化剤の具体例としては、導入されるカチオン基に応じて、ジエチルアミノエチルクロライド、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、２，３−エポキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられ、それらは単独でもしくは２種以上組み合わせて用いることができる。 Examples of cationic groups introduced into the starch molecule include primary amino groups, secondary amino groups, tertiary amino groups, quaternary ammonium groups, sulfonium groups, and phosphonium groups. You may use individually or in combination of 2 or more types. Examples of the cationization method for introducing the cation group include a method of using a cationizing agent usually containing a tertiary amino group or a quaternary ammonium group. The cationization can be performed by, for example, a wet method or a dry method. Or the like. Specific examples of the cationizing agent include diethylaminoethyl chloride, 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride, 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride, etc., depending on the cationic group to be introduced. It can be used alone or in combination of two or more.
澱粉分子中に導入されるアニオン基の例としては、リン酸基、スルホン酸基及びカルボキシル基等が挙げられ、それらは単独でもしくは２種以上組み合わせて用いられても良い。その具体例としては、オルトリン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、ヘキサメタリン酸等のリン酸類由来のリン酸基等が挙げられる。そのアニオン基を導入するためのアニオン化方法としては、通常リン酸基、スルホン酸基またはカルボキシル基等を含むアニオン化剤を用いて、上記のカチオン化と同様の方法で処理することによって実施され得る。アニオン化剤の具体例としては、導入されるアニオン基に応じて、オルトリン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、ヘキサメタリン酸等のリン酸類のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩等が挙げられ、それらは単独でもしくは２種以上組み合わせて用いることができる。 Examples of the anionic group introduced into the starch molecule include a phosphoric acid group, a sulfonic acid group and a carboxyl group, and these may be used alone or in combination of two or more. Specific examples thereof include phosphoric acid groups derived from phosphoric acids such as orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid and hexametaphosphoric acid. The anionization method for introducing the anion group is usually carried out by treating in the same manner as the above cationization using an anionizing agent containing a phosphate group, a sulfonate group or a carboxyl group. obtain. Specific examples of the anionizing agent include alkali metal salts and alkaline earth metal salts of phosphoric acids such as orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, hexametaphosphoric acid, etc. It can be used alone or in combination of two or more.
本発明の両性澱粉としては、リン酸基、スルホン酸基及びカルボキシル基から成る群から選ばれる少なくとも１種のアニオン基と、第１級アミノ基、第２級アミノ基、第３級アミノ基、第４級アンモニウム基、スルホニウム基及びホスホニウム基から成る群から選ばれる少なくとも１種のカチオン基を有するものが好ましい。 The amphoteric starch of the present invention includes at least one anionic group selected from the group consisting of a phosphate group, a sulfonic acid group and a carboxyl group, a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, Those having at least one cationic group selected from the group consisting of a quaternary ammonium group, a sulfonium group and a phosphonium group are preferred.
本発明の両性澱粉としては、特に、リン酸基から群から選ばれる少なくとも１種のアニオン基と、第１級アミノ基、第２級アミノ基、第３級アミノ基、第４級アンモニウム基から成る群から選ばれる少なくとも１種のカチオン基を含有するものが好ましい。かかる両性澱粉では、両性澱粉重量基準で少なくとも０．０１重量％の結合リンを含有し、アニオン基の含有量、即ちアニオン化等によりアニオン基が導入された場合のアニオン基の置換度が、含有されるカチオン基１モルに対してアニオン基、即ちリン酸基のモル数で０．０２〜０．５５の範囲にある。そしてカチオン基の含有量、即ちカチオン化等によりカチオン基が導入された場合のカチオン基の置換度が０．０１〜０．０８の範囲にある両性澱粉が好ましい。尚、本出願で用いる「結合リン」とは、澱粉のアンヒドログリコール骨格のヒドロキシル基にエステル結合によって結合しているリンを意味する。また、本出願で用いる「カチオン基の置換度」とは、澱粉分子のグルコース単位当りの導入されたカチオン基の数によって定義される。更に、本出願で用いる「アニオン基の置換度」とは、澱粉分子に含有されるカチオン基１モル当りの導入されたアニオン基を、アニオン基のモル数、即ちアニオン基がリン酸基の場合にはリン酸基のモル数で表したものである。 The amphoteric starch of the present invention is particularly composed of at least one anionic group selected from the group consisting of a phosphate group, a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, and a quaternary ammonium group. Those containing at least one cationic group selected from the group consisting of Such amphoteric starch contains at least 0.01% by weight of bound phosphorus based on the weight of amphoteric starch, and the content of an anion group, that is, the degree of substitution of an anion group when an anion group is introduced by anionization, etc. The number of moles of anionic groups, that is, phosphoric acid groups, is in the range of 0.02 to 0.55 with respect to 1 mole of the cation group. And the amphoteric starch in which the content of the cation group, that is, the substitution degree of the cation group when the cation group is introduced by cationization or the like is in the range of 0.01 to 0.08 is preferable. The “bound phosphorus” used in the present application means phosphorus bonded to the hydroxyl group of the anhydroglycol skeleton of starch by an ester bond. The “cation group substitution degree” used in the present application is defined by the number of cationic groups introduced per glucose unit of the starch molecule. Further, the “degree of substitution of anionic group” used in the present application is the number of moles of anionic group per mole of cationic group contained in the starch molecule, that is, when the anionic group is a phosphate group. Represents the number of moles of phosphoric acid groups.
アニオン基がリン酸基の場合に、結合リンの含有量が０．０１重量％未満の場合には、後述するアルミニウム化合物との反応に対してアニオン基の量が少な過ぎて、紙力の向上並びに濾水性と紙の歩留の向上なる相乗効果が得られなくなり、好ましくない。含有されるリン酸基のカチオン基に対するモル比が０．０２未満の場合、結合リン含有量が不十分となるために好ましくなく、また０．５５を超えると反応に必要なアルミニウム化合物の量も多くなるために、澱粉スラリー及び糊液のｐＨが２よりも低下することによる酸化反応の進行のために、本発明の効果が充分に得られにくくなる場合が多い。 When the anionic group is a phosphate group, if the content of bound phosphorus is less than 0.01% by weight, the amount of the anionic group is too small for the reaction with the aluminum compound described later, and the paper strength is improved. In addition, a synergistic effect of improving drainage and paper yield cannot be obtained, which is not preferable. When the molar ratio of the phosphoric acid group to the cation group is less than 0.02, it is not preferable because the bound phosphorus content becomes insufficient, and when it exceeds 0.55, the amount of the aluminum compound necessary for the reaction is also low. For this reason, the effects of the present invention are often difficult to obtain sufficiently due to the progress of the oxidation reaction due to the pH of the starch slurry and the paste solution being lower than 2.
このような両性澱粉の具体例としては、ナショナルスターチアンドケミカル社から商業的に入手可能である、ＯｐｔｉＢＯＮＤ（登録商標）３９２０、ＯｐｔｉＢＯＮＤ（登録商標）３００５、ナショナルスターチアンドケミカル社からから商業的に入手可能な、ＣＡＴＯ（登録商標）３２１０、ＣＡＴＯ（登録商標）３２１０Ｅ、ＣＡＴＯ（登録商標）３１５等が挙げられる。 Specific examples of such amphoteric starches are commercially available from National Starch and Chemical Company, OptiBOND® 3920, OptiBOND® 3005, and commercially available from National Starch and Chemical Company. Possible examples include CATO (registered trademark) 3210, CATO (registered trademark) 3210E, and CATO (registered trademark) 315.
本発明の両性澱粉は通常粉末状であるものが好ましい。アルミニウム化合物は、粉末状であっても液体であっても良い。両方が粉末状の場合には、糊化紙力増強剤用配合物の調製、更にはその保存が容易になるので、より好ましい。 The amphoteric starch of the present invention is preferably in a powder form. The aluminum compound may be in the form of powder or liquid. When both are in a powder form, preparation of a compound for a gelatinized paper strength enhancer and further storage thereof are facilitated, which is more preferable.
本発明におけるアルミニウム化合物としては、水溶性のアルミニウム化合物が使用され得る。そのアルミニウム化合物の例としては、例えばポリ塩化アルミニウム、アルミナゾル、ポリ硫酸アルミニウム、ポリ硫酸ケイ酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等が挙げられる。これらのアルミニウム化合物は、単独でもしくは２種以上を組み合わせて使用されても良い。中でも、硫酸アルミニウムは、リン酸基を含有した両性澱粉との相溶性に優れており、製紙工程で通常よく使用されてその取り扱い及びコストの面でも有利であることから、特に好ましい。 As the aluminum compound in the present invention, a water-soluble aluminum compound can be used. Examples of the aluminum compound include polyaluminum chloride, alumina sol, polyaluminum sulfate, polyaluminum sulfate silicate, aluminum chloride, and aluminum sulfate. These aluminum compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, aluminum sulfate is particularly preferable because it is excellent in compatibility with amphoteric starch containing a phosphate group, is usually used in a papermaking process, and is advantageous in terms of handling and cost.
本発明の一つの側面である、両性澱粉とアルミニウム化合物を含むものであることを特徴とする糊化紙力増強剤用配合物では、上記の如き両性澱粉とアルミニウム化合物が用いられる。そのアルミニウム化合物の含有量は、両性澱粉１００重量部に対してＡｌ２Ｏ３換算で０．０１５〜１．０重量部、即ち両性澱粉に対してＡｌ２Ｏ３換算で０．０１５〜１．０重量％の範囲にある。かかるアルミニウム化合物の含有量としては、両性澱粉に対してＡｌ２Ｏ３換算で０．０１７〜０．８５重量％の範囲が特に好ましい。そのアルミニウム化合物の含有量が、０．０１５重量％未満の場合には、アルミニウムイオンと例えばリン酸基等のアニオン基との反応の頻度が少なくなり、本発明における紙力の向上並びに濾水性と紙の歩留の向上なる相乗効果が得られなくなり、好ましくない。一方、そのアルミニウム化合物の含有量が、１．０重量％を超えてしまうと、澱粉スラリー及び糊液のｐＨが２よりも低下して酸化反応が進行するために、本発明の効果が充分に得られにくくなる場合が多い。 The amphoteric starch and aluminum compound as described above are used in a formulation for a gelatinized paper strength enhancer, which is one aspect of the present invention and contains an amphoteric starch and an aluminum compound. The content of the aluminum compound, from 0.015 to 1.0 parts by weight in terms of Al 2 O 3 with respect to amphoteric starch 100 parts by weight, i.e. with respect to amphoteric starch in terms of Al 2 O 3 0.015 to 1. It is in the range of 0% by weight. The content of such an aluminum compound is particularly preferably in the range of 0.017 to 0.85% by weight in terms of Al 2 O 3 with respect to amphoteric starch. When the content of the aluminum compound is less than 0.015% by weight, the frequency of reaction between aluminum ions and an anion group such as a phosphate group is reduced. The synergistic effect of improving the paper yield cannot be obtained, which is not preferable. On the other hand, when the content of the aluminum compound exceeds 1.0% by weight, the pH of the starch slurry and the paste liquid is lowered to less than 2, and the oxidation reaction proceeds. It is often difficult to obtain.
本発明の糊化紙力増強剤用配合物は、糊化された後の糊化紙力増強剤のｐＨが２．０〜７．０の範囲になるように配合されたことをも特徴としている。かかる配合によって、得られる糊化紙力増強剤を用いた製紙方法において、濾水性の向上、紙力増強の向上等が期待できる。尚、本発明の糊化紙力増強剤用配合物中には、必要に応じて通常使用され得る他の添加剤が配合されても良い。 The compound for gelatinized paper strength enhancer of the present invention is also characterized in that it is formulated so that the pH of the gelatinized paper strength enhancer after gelatinization is in the range of 2.0 to 7.0. Yes. By such blending, improvement of drainage, improvement of paper strength, etc. can be expected in the papermaking method using the obtained gelatinized paper strength enhancer. In addition, the additive for gelatinization paper strength enhancers of this invention may be mix | blended with the other additive which can be normally used as needed.
本発明のもう一つの側面である、両性澱粉とアルミニウム化合物を含む水性スラリー状の混合物を糊化することによって製造されたことを特徴とする糊化紙力増強剤では、上記のごとく、両性澱粉とアルミニウム化合物の含有量として、そのアルミニウム化合物の含有量が両性澱粉に対してＡｌ２Ｏ３換算で０．０１５〜１．０重量％の範囲にあり、両性澱粉とアルミニウム化合物の全体が０．１〜３５重量％の範囲で水中に懸濁された水性スラリーの形に混合されることが望ましい。 Another aspect of the present invention is a gelatinized paper strength enhancer produced by gelatinizing an aqueous slurry-like mixture containing an amphoteric starch and an aluminum compound. and the content of the aluminum compound, is in the range of 0.015 to 1.0 wt% in terms of Al 2 O 3 content of the aluminum compound with respect to amphoteric starch, whole amphoteric starch and the aluminum compound is 0. It is desirable to mix in the form of an aqueous slurry suspended in water in the range of 1-35% by weight.
本発明の糊化紙力増強剤は、かかる両性澱粉とアルミニウム化合物を含有する混合物を糊化することによって製造されたことを特徴としている。かかる両性澱粉とアルミニウム化合物の混合物としては、通常、上記した本発明の糊化紙力増強剤用配合物が用いられる。尚、所望の両性澱粉とアルミニウム化合物が所望の量で別々に準備されたものを用いても良いが、その場合にはそれらが混合された状態で本発明の糊化紙力増強剤用配合物に相当し得る。本出願において、「糊化」とは、対象物が糊状に変成することを意味する。両性澱粉とアルミニウム化合物とを所定量で先に混合した後に、混合によって得られた澱粉スラリーを糊状に変成させて、両成分を出来るだけ効果的に反応させることが重要である。両性澱粉とアルミニウム化合物の混合物の糊化処理は、通常ジェットクッカー（jet-cooker）またはバッチ式のクッカー（cooker）を用いて、適宜所望の時間で９０〜１２０℃での熱処理によって実施され得る。 The gelatinized paper strength enhancer of the present invention is characterized by being produced by gelatinizing a mixture containing such amphoteric starch and an aluminum compound. As the mixture of the amphoteric starch and the aluminum compound, the above-mentioned compound for gelatinized paper strength enhancer of the present invention is usually used. The desired amphoteric starch and aluminum compound prepared separately in desired amounts may be used, but in that case, the compound for gelatinized paper strength enhancer of the present invention in a state where they are mixed. Can correspond to In the present application, “gelatinization” means that an object is transformed into a paste. It is important that after amphoteric starch and an aluminum compound are first mixed in a predetermined amount, the starch slurry obtained by mixing is transformed into a paste to react both components as effectively as possible. The gelatinization treatment of the mixture of amphoteric starch and aluminum compound can be carried out by heat treatment at 90 to 120 ° C. for a desired time as appropriate, usually using a jet-cooker or batch-type cooker.
本発明のかかる糊化紙力増強剤は、そのｐHが２．０〜７．０の範囲に調整されていることが好ましく、更に２．５〜７．０の範囲が、特に２．８〜３．０の範囲が、濾水性及び強度双方のバランスに優れた紙を得ることが可能になるので好ましい。糊化紙力増強剤のｐHが２．０〜７．０の範囲外にある場合は、本発明の効果が得にくくなる場合が多く、好ましくない。 Such a gelatinized paper strength enhancer of the present invention preferably has a pH adjusted to a range of 2.0 to 7.0, more preferably a range of 2.5 to 7.0, particularly 2.8 to 7.0. A range of 3.0 is preferable because it makes it possible to obtain a paper having an excellent balance between drainage and strength. When the pH of the gelatinized paper strength enhancer is outside the range of 2.0 to 7.0, the effect of the present invention is often difficult to obtain, which is not preferable.
通常、使用される両性澱粉とアルミニウム化合物の混合糊化処理のみによって、そのｐHが２．０〜７．０の範囲に調整され得る場合が多い。使用される両性澱粉とアルミニウム化合物の原料の種類によってはそれらの混合糊化処理のみでそのｐHが２．０〜７．０の範囲にならない場合、或いは更に好適な範囲のｐＨとする場合などにおいて、必要に応じて更なるｐＨ調整を行っても良い。そのｐＨ調整は、両性澱粉とアルミニウム化合物の混合と共に実施されても良く、或いは混合糊化処理の途中またはその後に実施されても良い。本発明の糊化紙力増強剤は、ｐH調整剤のほか、必要に応じて他の添加剤を含有しても良い。 Usually, the pH can be adjusted to the range of 2.0 to 7.0 only by the mixed gelatinization treatment of the amphoteric starch and the aluminum compound used. Depending on the type of raw material of amphoteric starch and aluminum compound used, when the pH does not fall within the range of 2.0 to 7.0 only by their mixed gelatinization treatment, or when the pH is set to a more suitable range, etc. Further pH adjustment may be performed as necessary. The pH adjustment may be performed together with the mixing of the amphoteric starch and the aluminum compound, or may be performed during or after the mixed gelatinization process. The gelatinized paper strength enhancer of the present invention may contain other additives as required in addition to the pH adjusting agent.
本発明の糊化紙力増強剤は、紙料スラリーから水分を除去することによって紙を製造する製紙方法において使用され得るものであるが、糊化紙力増強剤の製造時期としては、紙料スラリーへの添加直前とそれからさかのぼっておよそ添加１０時間前との間の期間に、その糊化紙力増強剤が製造されることが好ましい。その糊化紙力増強剤は、紙料スラリーへの添加直前とおよそ添加１時間前の間に製造されることが更に好ましく、あらかじめ調整された両性澱粉とアルミニウム化合物の混合物を準備しておいて添加直前に糊化して、或いは別々に調整された両性澱粉とアルミニウム化合物を準備しておいて添加直前に混合し糊化して製造されることが、実際上特に好ましい。 The gelatinized paper strength enhancer of the present invention can be used in a paper manufacturing method for producing paper by removing moisture from the paper stock slurry. It is preferred that the gelatinized paper strength enhancer be produced in a period between just before the addition to the slurry and approximately 10 hours prior to the addition. It is more preferable that the gelatinized paper strength enhancer is produced immediately before addition to the stock slurry and approximately 1 hour before the addition, and a preliminarily prepared mixture of amphoteric starch and aluminum compound is prepared. In practice, it is particularly preferable to prepare an amphoteric starch and an aluminum compound prepared by gelatinization immediately before the addition or by mixing and gelatinizing immediately before the addition.
本発明のもう一つの側面である、紙料スラリーから水分を除去することによって紙を製造する製紙方法では、両性澱粉とアルミニウム化合物が所定量で含まれる水性スラリー状の混合物を形成し糊化することによって糊化紙力増強剤を形成する工程、及び前記紙料スラリー中に所定量の前記糊化紙力増強剤を添加する工程を含むことを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, in a papermaking method for producing paper by removing moisture from a paper slurry, an aqueous slurry-like mixture containing a predetermined amount of amphoteric starch and an aluminum compound is formed and gelatinized. And a step of forming a gelatinized paper strength enhancer, and a step of adding a predetermined amount of the gelatinized paper strength enhancer to the stock slurry.
かかる本発明の製紙方法は、予め両性澱粉とアルミニウム化合物を含有する水性スラリー状の混合物を糊化することによって糊化紙力増強剤を製造しておいて、その糊化紙力増強剤を紙料スラリー中に添加することを特徴としている。ここでの糊化紙力増強剤は、前述の両性澱粉とアルミニウム化合物を用いて、前述のように混合糊化処理が施されることによって予め製造されるものを言う。 In the papermaking method of the present invention, a gelatinized paper strength enhancer is produced in advance by gelatinizing an aqueous slurry-like mixture containing an amphoteric starch and an aluminum compound, and the gelatinized paper strength enhancer is used as a paper. It is characterized by being added to the slurry of the material. The gelatinized paper strength enhancer here refers to a pre-manufactured product obtained by subjecting the above-mentioned amphoteric starch and aluminum compound to a mixed gelatinization treatment as described above.
その製紙方法では、両性澱粉と、その両性澱粉に対してＡｌ２Ｏ３換算で０．０１５〜１．０重量％でアルミニウム化合物を合計で０．１〜３５重量％の範囲で水中に懸濁して水性スラリー状の混合物を形成し糊化することによって糊化紙力増強剤を形成する工程が用いられる。ここでは、主に、一連の工程として糊化紙力増強剤の形成工程と糊化紙力増強剤の添加工程を備えた製紙方法において、通常、糊化紙力増強剤を紙料スラリー中に添加する前近くにまたは直前にその糊化紙力増強剤を形成する、製紙方法が提供される。尚、ここでは、通常、本発明における糊化紙力増強剤用配合物が用いられるが、場合によっては予め調整されて販売された両性澱粉を別途に入手された所定のアルミニウム化合物と組み合わせて、もしくは糊化紙力増強剤用として調整されて別々に販売された両性澱粉とアルミニウム化合物を組み合わせて、糊化紙力増強剤の形成工程に使用されても良い。 In that papermaking process, suspended and bi starch in water in the range of 0.1 to 35 wt% of the aluminum compound in total from 0.015 to 1.0 wt% in terms of Al 2 O 3 with respect to the amphoteric starch Forming a gelatinized paper strength enhancer by forming an aqueous slurry mixture and gelatinizing. Here, in a papermaking method mainly comprising a gelatinized paper strength enhancer forming step and a gelatinized paper strength enhancer adding step as a series of steps, the gelatinized paper strength enhancer is usually added to the paper slurry. A papermaking method is provided that forms the gelatinized paper strength enhancer near or shortly before addition. Incidentally, here, usually, the compound for gelatinizing paper strength enhancer in the present invention is used, but in some cases, the amphoteric starch prepared and sold in advance is combined with a predetermined aluminum compound separately obtained, Alternatively, the amphoteric starch prepared for the gelatinized paper strength enhancer and sold separately may be combined with the aluminum compound and used in the step of forming the gelatinized paper strength enhancer.
紙は、一般にパルプ製造工程、調成工程及び抄紙工程を経て製造される。パルプ製造工程は、通常原料に機械的もしくは化学的処理を行い、通常は水性スラリーであるパルプスラリーを得る工程である。そのパルプ原料としては、洋紙の場合は主として純粋な木材繊維が使用され、一方、段ボール原紙のような板紙の場合は古紙やわらパルプが多く使用される。調成工程は、そのようにして得られたパルプスラリーを叩解し、紙の用途等に応じて薬品を配合して、最終的な紙への基本的な特性を付与するための工程である。抄紙工程は、その調成工程から送られてきた紙料スラリーを抄紙機において抄紙する工程である。 Paper is generally manufactured through a pulp manufacturing process, a preparation process, and a papermaking process. The pulp manufacturing process is a process in which a normal raw material is subjected to mechanical or chemical treatment to obtain a pulp slurry which is usually an aqueous slurry. As the raw material for pulp, pure wood fibers are mainly used in the case of western paper, while used paper and straw pulp are often used in the case of paperboard such as corrugated cardboard. The preparation step is a step for beating the pulp slurry thus obtained and blending chemicals according to the use of the paper or the like to impart basic characteristics to the final paper. The paper making process is a process of making a paper slurry from the preparation process using a paper machine.
本発明の製紙方法は、かかる調成工程の前または必要に応じてその工程中に、通常は調成工程の直前に、本発明の糊化紙力増強剤を紙料スラリー中へ添加する工程を含むものであって、糊化紙力増強剤を紙料スラリー中へ添加する前に予めその糊化紙力増強剤を調整しておくことを特徴としている。 The papermaking method of the present invention is a step of adding the gelatinized paper strength enhancer of the present invention to the paper stock slurry before or during such a preparation step, usually just before the preparation step. It is characterized in that the gelatinized paper strength enhancer is prepared in advance before the gelatinized paper strength enhancer is added to the stock slurry.
本出願において、「紙料スラリー」とは、原料パルプスラリーに製紙用添加剤が内添されたスラリーであって、一般に、シート、ウェブ状製品、例えばパルプシート及び紙等のセルロース繊維を含有する製品を製造するのに用いられ得る水性分散液を意味する。その水性分散液は、硫酸パルプ、亜硫酸パルプ、サーモメカニカルパルプ、ケモーサーモメカニカルパルプ、リファイナルパルプ等のケミカルパルプ、並びに広葉樹及び針葉樹の両方からの砕木パルプの繊維をベースとし得るものであり、更にはリサイクル繊維をベースとする分散液にも使用され得る。 In the present application, the “paper stock slurry” is a slurry in which a papermaking additive is internally added to a raw pulp slurry, and generally contains cellulose fibers such as a sheet, a web-like product such as a pulp sheet and paper. It refers to an aqueous dispersion that can be used to produce a product. The aqueous dispersion may be based on fibers of chemical pulp, such as sulfate pulp, sulfite pulp, thermomechanical pulp, chemothermomechanical pulp, refined pulp, and groundwood pulp from both hardwood and softwood, and Can also be used in dispersions based on recycled fibers.
本発明の製紙方法における紙料スラリーへの糊化紙力増強剤の添加量は、紙料スラリーの組成により異なるものであって一概に言うことが困難であるものの敢えて言えば、一般に紙料スラリーの重量基準で澱粉成分として０．１〜８．０重量％の範囲が好ましく、更には０．１〜５．０重量％の範囲が好適であり、特に０．２〜３．０重量％の範囲が好適である。 The amount of the gelatinized paper strength enhancer added to the stock slurry in the paper making method of the present invention is different depending on the composition of the stock slurry, and generally speaking, it is generally difficult to say. The starch component is preferably in the range of 0.1 to 8.0% by weight, more preferably 0.1 to 5.0% by weight, particularly 0.2 to 3.0% by weight. A range is preferred.
本発明の製紙方法では、糊化紙力増強剤のｐＨが２．０〜７．０の範囲に、更に２．５〜７．０の範囲に、特に２．８〜３．０の範囲であることも一つの特徴としている。必要に応じて、かかるｐＨの範囲になるようにｐＨ調整する工程を更に含んでも良く、前述のように適宜、両性澱粉とアルミニウム化合物の混合と共に実施されても良く、或いは混合糊化処理の途中またはその後、或いは紙料スラリーへの添加直前に実施されても良い。 In the papermaking method of the present invention, the pH of the gelatinized paper strength enhancer is in the range of 2.0 to 7.0, more preferably in the range of 2.5 to 7.0, particularly in the range of 2.8 to 3.0. There is also one feature. If necessary, the method may further include a step of adjusting the pH to be in such a pH range, and may be appropriately performed together with the amphoteric starch and the aluminum compound as described above, or in the middle of the mixed gelatinization treatment. Or after that, or just before the addition to the paper stock slurry.
本発明の製紙方法において、その他の添加剤、即ちポリアクリルアミド系重合体以外の内添剤を必要に応じて、紙料スラリーに添加されても良く、もしくは本発明の糊化紙力増強剤が添加された後の紙料スラリー中へ添加されても良い。その添加剤としては、例えば填料、サイズ剤、顔料等が挙げられ、更に具体的にはカオリン、石膏、粘度、二酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、ケイソウ土、ロジン、ケテンダイマー、アルケニル無水コハク酸等が挙げられる。 In the papermaking method of the present invention, other additives, that is, internal additives other than polyacrylamide polymers may be added to the paper stock slurry as necessary, or the gelatinized paper strength enhancer of the present invention is used. You may add to the paper stock slurry after adding. Examples of the additive include fillers, sizing agents, pigments, and more specifically kaolin, gypsum, viscosity, titanium dioxide, talc, calcium carbonate, calcium sulfate, diatomaceous earth, rosin, ketene dimer, alkenyl anhydride. And succinic acid.
このように本発明の製紙方法は、糊化紙力増強剤を紙料スラリー中へ添加する前に、特定の両性澱粉とアルミニウム化合物を用いてその糊化紙力増強剤を予め糊化調整しておくことによって、例えば両性澱粉とアルミニウム化合物を別々に紙料スラリー中へ添加する従来の製紙方法と比較して、両性澱粉におけるアニオン基とアルミニウム化合物におけるアルミニウムイオンとの反応がより多量に生じ易くなる。糊化紙力増強剤を予め糊化調整しておくことによって、両性澱粉の濾水性及び紙力増強の向上なる効果も糊化共存するアルミニウム化合物によってより高められるので、紙料スラリー中へ添加された際に、より優れた澱粉の定着及び凝集効果が付与され、紙料の濾水性及び歩留が向上されて、紙力に優れた紙が効率良く製造され易くなる。 As described above, the papermaking method of the present invention preliminarily adjusts the gelatinized paper strength enhancer using a specific amphoteric starch and an aluminum compound before adding the gelatinized paper strength enhancer to the stock slurry. For example, in comparison with the conventional papermaking method in which amphoteric starch and aluminum compound are separately added to the stock slurry, a larger amount of reaction between anionic groups in amphoteric starch and aluminum ions in aluminum compound is likely to occur. Become. By preliminarily adjusting the gelatinizing paper strength enhancer, the effect of improving the drainage and paper strength enhancement of amphoteric starch can be further enhanced by the aluminum compound coexisting with gelatin, so it is added to the paper slurry. In this case, a more excellent starch fixing and agglomeration effect is imparted, and the freeness and yield of the paper stock are improved, so that paper having excellent paper strength is easily produced efficiently.
以下において本発明を実施例によって更に具体的に説明する。但し、これらの実施例に記載された内容よって、本発明がなんらの制限も受けるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the contents described in these examples.
実施例１
粉末状の両性化タピオカ澱粉であるＯｐｔｉＢＯＮＤ（登録商標）３９２０（ナショナルスターチアンドケミカル社製、窒素量が０．２２重量％であり、リン酸基と第４級アンモニウム基を含有し、０．１７重量％の結合リンを含有し、リン酸基の置換度が第４級アンモニウム基１モル当り０．３３モルであり、第４級アンモニウム基の置換度が０．０２６）１００重量部当り、硫酸アルミニウム粉末（浅田化学工業社製、Ａｌ２Ｏ３１７％品）Ａｌ２Ｏ３ベースで０．０１７重量部を攪拌機付き容器中の市水に投入し室温下において攪拌混合して２重量％の水性スラリー状混合物を得た。得られた混合物を湯浴中で沈殿が生じないように攪拌しながら、９５℃まで昇温した後、その温度で２５分間保持して糊化処理を行った後に室温まで冷却することによって、糊化された糊化紙力増強剤を得た。得られた糊化紙力増強剤のｐＨは６．９であった。
Example 1
Powdered amphoteric tapioca starch OptiBOND (registered trademark) 3920 (manufactured by National Starch and Chemical Co., Ltd., containing 0.22% by weight of nitrogen, containing phosphate group and quaternary ammonium group, 0.17 Containing 3% by weight of bound phosphorus, the degree of substitution of phosphate groups being 0.33 moles per mole of quaternary ammonium groups and the degree of substitution of quaternary ammonium groups being 0.026) per 100 parts by weight of sulfuric acid Aluminum powder (Asada Chemical Co., Ltd., Al 2 O 3 17% product) 0.017 parts by weight based on Al 2 O 3 was added to city water in a vessel equipped with a stirrer and stirred and mixed at room temperature to obtain 2% by weight. An aqueous slurry mixture was obtained. While stirring the obtained mixture in a hot water bath so as not to cause precipitation, the temperature was raised to 95 ° C., held at that temperature for 25 minutes for gelatinization treatment, and then cooled to room temperature. A gelatinized paper strength enhancer was obtained. The resulting gelatinized paper strength enhancer had a pH of 6.9.
一方、晒しクラフトパルプ（ＢＫＰ）を市水に投入して０．７５重量％の濃度に調整して紙料スラリーを形成した。尚、その紙料スラリーのｐＨは５．６であった。得られた紙料スラリーに対して室温下で１２００ｒｐｍの回転数で攪拌を開始し、１０秒後に硫酸バンドをパルプ固形分基準で１重量％の割合で添加し、更に攪拌を１０秒間続けた後に糊化紙力増強剤をパルプ固形分に対して０．４重量％の割合で添加し、更に４０秒間攪拌を続けて、その後攪拌を停止した。攪拌を停止してから５秒後に、得られた混合物である紙料スラリーを使用して、濾水性並びに手抄シート作製による紙力の測定を行った。この場合の配合率を、形成された糊化紙力増強剤のｐＨと共に、後記の表１にまとめて示す。また、得られた測定結果等を、評価結果と共に後記の表２にまとめて示す。 On the other hand, bleached kraft pulp (BKP) was added to city water and adjusted to a concentration of 0.75% by weight to form a paper slurry. The pH of the paper slurry was 5.6. Stirring was started at a rotation speed of 1200 rpm at room temperature with respect to the obtained paper slurry, and after 10 seconds, a sulfuric acid band was added at a rate of 1% by weight based on the pulp solid content, and stirring was further continued for 10 seconds. The gelatinizing paper strength enhancer was added at a ratio of 0.4% by weight with respect to the pulp solid content, and stirring was further continued for 40 seconds, and then stirring was stopped. Five seconds after the stirring was stopped, the paper stock slurry, which was the obtained mixture, was used to measure the drainage and the paper strength by making the handmade sheet. The blending ratio in this case is shown together with Table 1 below together with the pH of the formed gelatinized paper strength enhancer. The obtained measurement results and the like are shown together in Table 2 below together with the evaluation results.
尚、濾水性の測定は、カナディアンフリーネステスターを用いて、側管から流出した濾水量を測定することによって実施した。また紙力試験としては、得られたパルプスラリーを角型シートマシンにより濾水量が６０ｇ／ｍ２相当の紙を抄き、５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で３分間プレスした後に、ドラム式回転ドライヤーにより１０５℃で１回転乾燥させて作成した試験紙を、ＪＩＳ規格の恒温恒圧の部屋で２４時間調湿した後、横型引張試験機（熊谷理機製）を用いてその試験紙の引張強度を測定することによって実施した。 In addition, the measurement of drainage was implemented by measuring the amount of filtrate which flowed out from the side pipe | tube using the Canadian freeness tester. Also as paper strength test, after the amount of drainage of the resulting pulp slurry by a square sheet machine paper making a 60 g / m 2 corresponds paper and pressed for 3 minutes at a pressure of 5 kg / cm 2, the drum type rotary dryer Test paper prepared by drying at 105 ° C for one revolution is conditioned in a JIS standard constant temperature and constant pressure room for 24 hours, and then the tensile strength of the test paper is measured using a horizontal tensile tester (manufactured by Kumagai Riki). Carried out by
実施例２〜５
糊化前に添加混合する硫酸アルミニウム（粉末、Ａｌ２Ｏ３１７％品）の配合率を除いて、それ以外の操作を実施例１と同様に行って糊化された糊化紙力増強剤を形成した。それらの配合率を、形成された糊化紙力増強剤のｐＨと共に、後記の表１にまとめて示す。それらの糊化紙力増強剤を用いて、実施例１と同様にして紙料スラリー中へ添加することによって混合物を得た。得られた混合物である紙料スラリーを使用して、カナディアンフリーネステスターにより濾水性並びに手抄シート作製による紙力の測定を行った。得られた測定結果等を、評価結果と共に後記の表２にまとめて示す。
Examples 2-5
Except for the mixing ratio of aluminum sulfate (powder, Al 2 O 3 17% product) to be added and mixed before gelatinization, the other operations were performed in the same manner as in Example 1 to make gelatinized paper strength enhancer. Formed. These blending ratios are shown in Table 1 below together with the pH of the gelatinized paper strength enhancer formed. Using these gelatinized paper strength enhancers, a mixture was obtained by adding to the stock slurry in the same manner as in Example 1. Using the stock slurry, which was the resulting mixture, the freeness and paper strength of the handmade sheet were measured with a Canadian freeness tester. The obtained measurement results and the like are shown together in Table 2 below together with the evaluation results.
比較例１
糊化紙力増強剤を使用しないことを除いて、実施例１と同様にして、０．７５重量％の濃度に調整した紙料スラリーを使用して、カナディアンフリーネステスターにより濾水性並びに手抄シート作製による紙力の測定を行った。得られた測定結果等を、評価結果と共に後記の表２にまとめて示す。
Comparative Example 1
Using a paper slurry adjusted to a concentration of 0.75% by weight in the same manner as in Example 1 except that no gelatinized paper strength enhancer was used, the freeness and hand-sheets were prepared by Canadian Freeness Tester. The paper strength by the production was measured. The obtained measurement results and the like are shown together in Table 2 below together with the evaluation results.
比較例２
糊化紙力増強剤としてPAM（ポリアクリルアマイド；荒川化学工業社製）をパルプ固形分に対して０．１６重量％の割合で添加すること以外は、実施例１と同様にして、０．７５重量％の濃度に調整した紙料スラリーを使用して、カナディアンフリーネステスターにより濾水性並びに手抄シート作製による紙力の測定を行った。得られた測定結果等を、評価結果と共に後記の表２にまとめて示す。
Comparative Example 2
In the same manner as in Example 1, except that PAM (polyacrylamide; manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd.) was added as a gelatinizing paper strength enhancer at a ratio of 0.16% by weight with respect to the pulp solid content, a 0. Using the stock slurry adjusted to a concentration of 75% by weight, the freeness and the paper strength of the handmade sheet were measured by Canadian Freeness Tester. The obtained measurement results and the like are shown together in Table 2 below together with the evaluation results.
比較例３
糊化紙力増強剤としてカチオン化タピオカ澱粉CATO（登録商標）３０４（ナショナルスターチアンドケミカル社製）を添加すること以外は、実施例１と同様にして、０．７５重量％の濃度に調整した紙料スラリーを使用して、カナディアンフリーネステスターにより濾水性並びに手抄シート作製による紙力の測定を行った。尚、糊化の方法としては、そのカチオン化タピオカ澱粉２重量％の水性スラリーを攪拌機付き容器中で形成し、それを湯浴中で沈殿が生じないように攪拌しながら９５℃まで昇温し、その温度で２５分間保持することによって糊化を実施した。得られた測定結果等を、評価結果と共に後記の表２にまとめて示す。
Comparative Example 3
The concentration was adjusted to 0.75% by weight in the same manner as in Example 1 except that cationized tapioca starch CATO (registered trademark) 304 (manufactured by National Starch and Chemical Co., Ltd.) was added as a gelatinizing paper strength enhancer. The paper stock slurry was used to measure drainage and paper strength by handmade sheet preparation using a Canadian freeness tester. As a method of gelatinization, an aqueous slurry of 2% by weight of the cationized tapioca starch is formed in a container equipped with a stirrer, and the temperature is raised to 95 ° C. while stirring so that no precipitation occurs in a hot water bath. Gelatinization was carried out by holding at that temperature for 25 minutes. The obtained measurement results and the like are shown together in Table 2 below together with the evaluation results.
比較例４
糊化紙力増強剤を、両性化タピオカ澱粉であるＯｐｔｉＢＯＮＤ（登録商標）３９２０（ナショナルスターチアンドケミカル社製）の２重量％水性スラリーを攪拌機付き容器中で形成し、それを湯浴中で沈殿が生じないように攪拌しながら９５℃まで昇温し、その温度で２５分間保持することによって糊化することによって形成した以外は、実施例１と同様にして、０．７５重量％の濃度に調整した紙料スラリーを使用して、カナディアンフリーネステスターにより濾水性並びに手抄シート作製による紙力の測定を行った。得られた測定結果等を、評価結果と共に後記の表２にまとめて示す。
Comparative Example 4
The gelatinized paper strength enhancer was formed into a 2 wt% aqueous slurry of OptiBOND (registered trademark) 3920 (National Starch and Chemical Co.), an amphoteric tapioca starch, in a vessel with a stirrer and precipitated in a hot water bath The mixture was heated to 95 ° C. with stirring so as not to occur, and was formed by gelatinization by holding at that temperature for 25 minutes. In the same manner as in Example 1, the concentration was adjusted to 0.75% by weight. The adjusted stock slurry was used to measure drainage and paper strength by handmade sheet preparation using a Canadian freeness tester. The obtained measurement results and the like are shown together in Table 2 below together with the evaluation results.
比較例５
糊化紙力増強剤を、両性化タピオカ澱粉であるＯｐｔｉＢＯＮＤ（登録商標）３９２０（ナショナルスターチアンドケミカル社製）の２重量％水性スラリーを攪拌機付き容器中で形成し、それを湯浴中で沈殿が生じないように攪拌しながら９５℃まで昇温し、その温度で２５分間保持することによって糊化した後に、その両性化タピオカ澱粉１００重量部に対して液状の硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３８．１％品；浅田化学工業社製）をＡｌ２Ｏ３ベースで０．１７重量部を混合することによって形成した以外は、実施例１と同様にして、０．７５重量％の濃度に調整した紙料スラリーを使用して、カナディアンフリーネステスターにより濾水性並びに手抄シート作製による紙力の測定を行った。得られた測定結果等を、評価結果と共に後記の表２にまとめて示す。
Comparative Example 5
The gelatinized paper strength enhancer was formed into a 2 wt% aqueous slurry of OptiBOND (registered trademark) 3920 (National Starch and Chemical Co.), an amphoteric tapioca starch, in a vessel equipped with a stirrer and precipitated in a hot water bath The mixture was heated to 95 ° C. with stirring so as to prevent the formation of gelatin, and gelatinized by holding at that temperature for 25 minutes. Then, liquid aluminum sulfate (Al 2 O 3 8) was added to 100 parts by weight of the amphoteric tapioca starch. .1% goods; except that Asada chemical industry Co., Ltd.) was formed by mixing 0.17 parts by weight Al 2 O 3 base, in the same manner as in example 1, adjusted to a concentration of 0.75 wt% The paper stock slurry was used to measure drainage and paper strength with a Canadian freeness tester. The obtained measurement results and the like are shown together in Table 2 below together with the evaluation results.
実施例６
実施例１と同様の、粉末状の両性化タピオカ澱粉であるＯｐｔｉＢＯＮＤ（登録商標）３９２０（ナショナルスターチアンドケミカル社製）１００重量部当り、硫酸アルミニウム粉末（浅田化学工業社製、Ａｌ２Ｏ３１７％品、）をＡｌ２Ｏ３ベースにて０．１７重量部を攪拌機付き容器中の市水に投入し室温下において攪拌混合して５重量％の水性スラリー状混合物を得た。得られた混合物をジェットクッカーにて、クッキング温度１１５℃、背圧２０ｐｓｉの条件下で糊化処理を行った後に室温まで冷却し、市水を添加して１重量％に希釈することによって、糊化された紙力増強剤を得た。得られた紙力増強剤のｐＨは３．０であった。
Example 6
Similar to Example 1, powdered amphoteric tapioca starch, OptiBOND (registered trademark) 3920 (manufactured by National Starch and Chemical Co.), 100 parts by weight of aluminum sulfate powder (manufactured by Asada Chemical Co., Ltd., Al 2 O 3 17 %), 0.17 parts by weight based on Al 2 O 3 was added to city water in a vessel equipped with a stirrer, and stirred and mixed at room temperature to obtain a 5% by weight aqueous slurry mixture. The resulting mixture was subjected to gelatinization with a jet cooker under conditions of a cooking temperature of 115 ° C. and a back pressure of 20 psi, cooled to room temperature, diluted with city water to 1% by weight, A paper strength enhancer was obtained. The pH of the obtained paper strength enhancer was 3.0.
一方、晒し段ボール古紙パルプと白水を使用して、１．３重量％のスラリー濃度に調整して紙料スラリーを形成した。尚、その紙料スラリーのｐＨが５．７、電気伝導度が３４００μｓ／ｃｍであった。得られた紙料スラリーに対して室温下で１０００ｒｐｍの回転数で攪拌を開始した直後に硫酸バンドをパルプ固形分基準で１重量％の割合で添加し、更に攪拌を１０秒間続けた後に糊化紙力増強剤をパルプ固形分に対して０．４重量％の割合で添加し、更に２０秒間攪拌を続け後に１４００ｒｐｍに回転数を上げて更に１０秒間続けた後に、カチオン性の歩留向上剤を１５０ｐｐｍで添加し、更に攪拌を２０秒続けた後に、得られた混合物である紙料スラリーを使用して、カナディアンフリーネステスターにより濾水性並びに手抄シート作製による紙力の測定を行った。この場合の配合率等を後記の表１にまとめて示す。また、得られた測定結果等を、評価結果と共に後記の表２にまとめて示す。 On the other hand, a paper stock slurry was formed by adjusting the slurry concentration to 1.3% by weight using bleached corrugated used paper pulp and white water. The paper slurry had a pH of 5.7 and an electrical conductivity of 3400 μs / cm. Sulfuric acid band was added at a rate of 1% by weight on the basis of pulp solid content immediately after starting stirring at 1000 rpm at room temperature with respect to the obtained stock slurry, and further stirring was continued for 10 seconds before gelatinization. A paper strength enhancer was added at a ratio of 0.4% by weight based on the pulp solid content, and stirring was continued for 20 seconds. After that, the rotational speed was increased to 1400 rpm and continued for another 10 seconds. Was added at 150 ppm, and stirring was further continued for 20 seconds. The paper slurry, which was the resulting mixture, was then used to measure the drainage and paper strength of the handmade sheet using a Canadian freeness tester. The blending ratio and the like in this case are collectively shown in Table 1 below. The obtained measurement results and the like are shown together in Table 2 below together with the evaluation results.
実施例７、８
糊化前に混合する硫酸アルミニウム粉末（浅田化学工業社製、Ａｌ２Ｏ３１７％品、）の配合率を変えた以外は、実施例６と同様にして糊化された糊化紙力増強剤を形成した。それらの配合率を、形成された糊化紙力増強剤のｐＨと共に、後記の表１にまとめて示す。それらの糊化紙力増強剤を用いて、実施例６と同様にして紙料スラリー中へ添加することによって混合物を得た。得られた混合物である紙料スラリーを使用して、カナディアンフリーネステスターにより濾水性並びに手抄シート作製による紙力の測定を行った。得られた測定結果等を、評価結果と共に後記の表２にまとめて示す。
Examples 7 and 8
The gelatinization paper strength enhancement gelatinized in the same manner as in Example 6 except that the blending ratio of the aluminum sulfate powder (Asada Chemical Industry Co., Ltd., 17% Al 2 O 3 product) mixed before gelatinization was changed. An agent was formed. These blending ratios are shown in Table 1 below together with the pH of the gelatinized paper strength enhancer formed. Using these gelatinized paper strength enhancers, a mixture was obtained by adding to the stock slurry in the same manner as in Example 6. Using the stock slurry, which was the resulting mixture, the freeness and paper strength of the handmade sheet were measured with a Canadian freeness tester. The obtained measurement results and the like are shown together in Table 2 below together with the evaluation results.
比較例６
糊化紙力増強剤としてPAMをパルプ固形分に対して０．４重量％の割合で添加すること以外は、実施例６と同様にして調整した紙料スラリーを使用して、カナディアンフリーネステスターにより濾水性並びに手抄シート作製による紙力の測定を行った。得られた測定結果等を、評価結果と共に後記の表２にまとめて示す。
Comparative Example 6
Using a paper slurry prepared in the same manner as in Example 6 except that PAM is added as a gelatinizing paper strength enhancer at a ratio of 0.4% by weight to the pulp solid content, Paper strength was measured by drainage and hand-sheet preparation. The obtained measurement results and the like are shown together in Table 2 below together with the evaluation results.
比較例７
糊化紙力増強剤を、両性化タピオカ澱粉であるＯｐｔｉＢＯＮＤ（登録商標）３９２０の５重量％水性スラリーを攪拌機付き容器中で形成し、それをジェットクッカーにて、クッキング温度１１５℃、背圧２０ｐｓｉの条件下で糊化処理した後にその糊液を１重量％に希釈することによって形成した以外は、実施例６と同様にして調整した紙料スラリーを使用して、カナディアンフリーネステスターにより濾水性並びに手抄シート作製による紙力の測定を行った。得られた測定結果等を、評価結果と共に後記の表２にまとめて示す。
Comparative Example 7
A gelatinized paper strength enhancer was formed in a container with a stirrer in a 5 wt% aqueous slurry of OptiBOND® 3920, an amphoteric tapioca starch, which was cooked in a jet cooker at a cooking temperature of 115 ° C. and a back pressure of 20 psi. The paper slurry was prepared in the same manner as in Example 6 except that the paste solution was formed by diluting the paste solution to 1% by weight after gelatinizing under the conditions of Paper strength was measured by handsheet preparation. The obtained measurement results and the like are shown together in Table 2 below together with the evaluation results.
以上に記載した実施例及び比較例に関して、糊化紙力増強剤の配合等をまとめて以下の表１に示し、得られた測定結果等を評価結果と共に以下の表２にまとめて示す。 Regarding the examples and comparative examples described above, the formulation of the gelatinized paper strength enhancer is summarized in Table 1 below, and the obtained measurement results are summarized in Table 2 below together with the evaluation results.
表１及び表２を参照すれば理解できるように、両性澱粉を糊化以前に混合する硫酸アルミニウム粉末の好ましい混合範囲は、両性澱粉１００重量部当りＡｌ２Ｏ３ベースで０．０１５〜１．００重量部が望ましく、０．０１７〜０．８５重量部が特に望ましく、多く混合し過ぎてもその相乗効果は発揮されない。また、比較例５と実施例との比較により、糊化後に硫酸アルミニウムを混合するより、糊化前に硫酸アルミニウムと両性澱粉を混合する方がより相乗効果を発揮し得ることが確認された。糊化物のｐHについて見ると、２．８〜３．０の糊化紙力増強剤（実施例３、４）を使用すると濾水性及び引張強度のバランスに優れた紙が得られることが判る。また、実施例３は、比較例２に対して濾水性が最大２１％、引張強度では最大７．３％の改善が見られた。比較例４に対しては、濾水性が最大４．５％、引張強度では最大７．３％の改善が見られた。比較例３に対しては、濾水性が最大２６％、引張強度では最大２２％改善する効果が確認された。 As can be understood with reference to Tables 1 and 2, the preferred mixing range of the aluminum sulfate powder in which the amphoteric starch is mixed before gelatinization is 0.015 to 1.0.1 on an Al 2 O 3 basis per 100 parts by weight of the amphoteric starch. 00 parts by weight is desirable, 0.017 to 0.85 parts by weight is particularly desirable, and even if a large amount is mixed, the synergistic effect is not exhibited. Moreover, it was confirmed by the comparison with the comparative example 5 and an Example that the direction which mixes aluminum sulfate and amphoteric starch before gelatinization can exhibit a synergistic effect rather than mixing aluminum sulfate after gelatinization. Looking at the pH of the gelatinized product, it can be seen that when a gelatinized paper strength enhancer of 2.8 to 3.0 (Examples 3 and 4) is used, a paper having an excellent balance between drainage and tensile strength can be obtained. In addition, Example 3 showed an improvement of 21% in drainage and a maximum of 7.3% in tensile strength over Comparative Example 2. Compared to Comparative Example 4, the drainage was improved up to 4.5% and the tensile strength was improved up to 7.3%. For Comparative Example 3, it was confirmed that the drainage was improved by 26% at the maximum and the tensile strength was improved by 22% at the maximum.
また、段ボール古紙パルプを紙料として使用した場合においても、濾水性の向上効果が確認され、実施例１〜５と同様に、両性澱粉とアルミニウム化合物の糊化前混合の効果が確認できた。 Moreover, also when using corrugated used paper pulp as paper stock, the improvement effect of drainage was confirmed, and the effect of the amphoteric starch and the aluminum compound before gelatinization could be confirmed as in Examples 1-5.
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