JP2021059813A - 製紙工程における紙力増強剤の効果向上方法 - Google Patents
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Abstract
Description
近年、製紙工場では古紙の使用比率の増加により古紙由来の短繊維が含まれた紙力強度の弱い原料パルプが使用されている。また、古紙の使用により、抄紙白水中に含まれる金属イオンが抄紙系内の電気伝導度を上昇させ、原料パルプへ添加される紙力増強剤の効果を発揮しにくくしている。このような環境下で、紙力増強剤の効果を向上させる必要が生じているが、紙力増強剤の添加量を多くすることは水質の悪化を招き、環境上好ましくない。
上記製紙工程水に、酸化剤を添加する工程と、紙力増強剤を添加する工程とは、同時又は別々に行われることが好ましい。
上記酸化剤を添加する工程と同一箇所及び/又は上流側に、上記紙力増強剤を添加する工程を有することが好ましい。
酸化剤は、ハロゲンを有する酸化剤及び/又は過酸化水素であることが好ましい。
酸化剤はハロゲンを有する酸化剤であることが好ましい。
また、酸化剤は結合ハロゲンであり、上記酸化剤の接触濃度が1.0〜35mg/Lであることが好ましい。
また、酸化剤は遊離ハロゲンであり、上記酸化剤の接触濃度が0.1〜20mg/Lであることが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。
もう一つは、製紙工程水に酸化剤が添加されると、塩素や臭素などのマイナスの電荷を帯びた成分を中心に、カチオン基を有する紙力増強剤が引き寄せられ、パルプ繊維と紙力増強剤とが凝集し、紙力増強効果が向上することが考えられる。
但し、本開示はこれらの考え方に限定されなくてもよい。
上記モノクロラミン及びモノブロラミンは、OCl−(Br−)+NH4+→NH2Cl(Br)+H2Oのような反応で生成される穏やかな酸化剤である。例えば、次亜塩素酸ナトリウムとアンモニウム化合物とを混合することによりモノクロラミンを生成でき、アンモニウム化合物としては、具体的に、硫酸アンモニウム、臭化アンモニウム、塩化アンモニウム、スルファミン酸アンモニウムが挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
次亜塩素酸塩とアンモニウム化合物とのモル比は、一又は複数の実施形態において、残留塩素量と窒素とのモル比として1:1〜1:2であることが好ましい。
上記次亜塩素酸塩としては、具体的には、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム及び次亜塩素酸カルシウム等が挙げられ、本発明ではこれらの1種を単独でまたは2種以上を組み合せて用いることができる。
例えば、次のような反応により二酸化塩素を製造することができ、市販の二酸化塩素発生器(装置)を用いることもできる。
(1)次亜塩素酸ナトリウムと塩酸と亜塩素酸ナトリウムとの反応
NaOCl+2HCl+2NaClO2 → 2ClO2+3NaCl+H2O
(2)亜塩素酸ナトリウムと塩酸との反応
5NaClO2+4HCl → 4ClO2+5NaCl+2H2O
(3)塩素酸ナトリウム、過酸化水素および硫酸との反応
2NaClO3+H2O2+H2SO4 → 2ClO2+Na2SO4+O2+2H2O
カチオン基を有する紙力増強剤として、内添紙力増強剤及び表面紙力増強剤が挙げられ、内添紙力増強剤はさらに乾燥紙力増強剤と湿潤紙力増強剤に分類される。内添紙力増強剤としてはポリアクリルアミド及びポリアミドポリアミン・エピクロロヒドリン等が挙げられる。表面紙力増強剤としてはポリアクリルアミド及びポリビニルアルコール等が挙げられる。好ましくは、乾燥紙力増強剤としてポリアクリルアミド、湿潤紙力増強剤としてポリアミドポリアミン・エピクロロヒドリンが好ましく、表面紙力増強剤としてポリアクリルアミドが好ましい。
[ろ紙を用いた紙の強度測定方法]
(1)前日からろ紙(No.41 GEヘルスケア・ジャパン株式会社製)をイオン交換水に浸漬し、室温(約20〜35℃)で保管した。
(2)ポリチャック袋(No.KG−4 ジャパックス社製)に室温で1日保管した(1)のイオン交換水浸漬ろ紙を入れた。
(3)(2)のポリチャック袋に1%紙力増強剤(ポリアクリルアミド系乾燥紙力増強剤:星光PMC株式会社製、商品名「DS410」またはポリアミドエピクロロヒドリン系湿潤紙力増強剤:星光PMC株式会社製、商品名「WS570」)を100mL入れた。
(4)下記表1に示す供試薬剤を、下記表1に示す濃度でそれぞれ(3)のポリチャック袋に添加し、薬剤が混ざる程度に袋を上から10回指で押した後、密封し室温で1時間静置した。
(5)(4)のポリチャック袋からろ紙のみを取り出し、70℃で30分乾燥後デシケーターに3時間以上静置して、3cm×5cmの紙片を作成し(n=3)、各実施例、各比較例及び各参考例に係る試験片を得た。
(6)1cm幅の両面テープを、(5)で得られた紙片の短辺(3cm辺)に張り付け、50ml遠沈管ラックのマスの中央に張り付けた。短辺を50ml遠沈管ラックの柵に巻き付けるように張り付けた。(この時、試験面は3cm×3cmである)遠沈管ラックは、マスが3.5cm×3.5cmであった。
(7)デジタルフォースゲージFGP−2(日本電産SIMPO製)にマイナスドライバー型アダプタをセットし、(6)の試験管立てのマスに固定した紙片を突き破るまでの突刺し強度を測定した。
(8)紙力増強剤以外の供試薬剤を添加していない試験区(参考例2、ブランク(紙力増強剤あり))の突刺し強度を0とした時の各突刺し強度を強度向上率(%)として下記表1に記載した。
なお、参考例1では紙力増強剤を添加しなかったため、上記(3)の操作を行わなかった。
モノクロラミン及びモノブロラミンは、公知の方法(例えば、特開2017−53054号公報に記載の方法)によって、生成させた後、適宜純水で希釈することで、下記表1に記載の薬剤濃度に調整し、添加した。
クロロスルファマートは、公知の方法(例えば、特開2017−159276号公報に記載の方法)によって、生成させた後、適宜純水で希釈することで、下記表1に記載の薬剤濃度に調整し、添加した。
二酸化塩素は、公知の方法(例えば、特許第5879596号公報に記載の方法)によって、生成させた後、適宜純水で希釈することで、下記表1に記載の薬剤濃度に調整し、添加した。また、硫酸アンモニウム、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、リン酸は、試薬メーカーから購入したものを用いた。なお、他の試験においても、共通する供試薬剤は本記載の供試薬剤と同様である。
よって、クロロスルファマートなどの酸化剤と紙力増強剤とを特定の濃度で接触させることにより、紙力増強効果が得られることが確認できた。
[古紙パルプを用いた紙の強度測定]
(1)パルプ濃度3%のパルプスラリー30mLを300mLポリビーカーに入れ、ここに紙力増強剤(「DS410」)を固形分濃度として対パルプ0.2%添加し、スリーワンモーター(新東科学株式会社製 BL1200型番)で5分間撹拌した後に、下記表2に示す各供試薬剤を添加し、再度スリーワンモーターで3分間攪拌した。
(2)さらに白水を(1)のポリビーカーに添加してパルプ濃度1%とし、再度スリーワンモーターで3分間攪拌した。
(3)抄紙機(テスター産業株式会社製 丸形シートマシン)にてシートを作成し、乾燥後、3cm×5cmの紙片を作成し(n=3)、実施例14、比較例3及び参考例4及び5に係る試験片を得た。
(4)実施例1で行った紙の強度測定方法の工程(6)〜(8)と同様にして、得られた試験片の紙の強度を測定し、参考例5に係る試験片の紙の強度を0%として、各試験片の紙の強度向上率(%)を求めた。測定結果を下記表2に示す。
水酸化ナトリウムは、試薬メーカーから購入したものを用いた。
実施例14と同様にして、パルプ濃度3%のパルプスラリー30mLに、紙力増強剤(「DS410」)を固形分濃度として対パルプ0.6%と下記表3に示す濃度の供試薬剤とを添加し、スリーワンモーターで攪拌した。ただし、上記紙力増強剤と上記供試薬剤との添加順は下記表3に記載の通りとし、先に添加した薬剤をスリーワンモーターで5分間攪拌した後に、次の薬剤を添加し3分間攪拌した。次に、実施例14の試験操作(2)、(3)と同様にして、薬剤を添加したパルプスラリーに、さらに濾過した白水を添加して、パルプ濃度1%とし、抄紙機を用いて実施例15、比較例4及び参考例6に係る試験片を作製した。次に、実施例1で行った紙の強度測定方法の工程(6)〜(8)と同様にして、得られた試験片の紙の強度を測定し、参考例6に係る試験片の紙の強度を0%として、各試験片の紙の強度向上率(%)を求めた。測定結果を下記表3に示す。
一方、モノクロラミン(5mg/L)を、紙力増強剤添加後5分後に添加した場合には、紙の強度向上率が15%を超えており、紙力増強剤の効果が有意に向上したことを確認した。
上記製紙工程水に、酸化剤を添加する工程と、紙力増強剤を添加する工程とは、同時又は別々に行われることが好ましい。
上記酸化剤を添加する工程と同一箇所及び/又は上流側に、上記紙力増強剤を添加する工程を有することが好ましい。
酸化剤はハロゲンを有する酸化剤であることが好ましい。
また、酸化剤は結合ハロゲンであり、上記酸化剤の接触濃度が1.0〜35mg/Lであることが好ましい。
また、酸化剤は遊離ハロゲンであり、上記酸化剤の接触濃度が0.1〜20mg/Lであることが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。
Claims (7)
- 製紙工程におけるカチオン基を有する紙力増強剤の効果向上方法であって、
製紙工程水に、酸化剤を添加する工程と、前記紙力増強剤を添加する工程とを有し、
前記紙力増強剤と前記酸化剤とが接触する際の前記酸化剤の接触濃度が、0.1〜35mg/Lであることを特徴とする紙力増強剤の効果向上方法。 - 製紙工程水に、酸化剤を添加する工程と、紙力増強剤を添加する工程とは、同時又は別々に行われる請求項1に記載の紙力増強剤の効果向上方法。
- 酸化剤を添加する工程と同一箇所及び/又は上流側に、紙力増強剤を添加する工程を有する請求項1又は2に記載の紙力増強剤の効果向上方法。
- 酸化剤は、ハロゲンを有する酸化剤及び/又は過酸化水素である請求項1、2又は3に記載の紙力増強剤の効果向上方法。
- 酸化剤はハロゲンを有する酸化剤である請求項1、2、3又は4に記載の紙力増強剤の効果向上方法。
- 酸化剤は結合ハロゲンであり、前記酸化剤の接触濃度が1.0〜35mg/Lである請求項1、2、3、4又は5に記載の紙力増強剤の効果向上方法。
- 酸化剤は遊離ハロゲンであり、前記酸化剤の接触濃度が0.1〜20mg/Lである請求項1、2、3、4又は5に記載の紙力増強剤の効果向上方法。
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