JP6929899B2 - 紙及び紙板の製造方法 - Google Patents
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Description
製紙原料中には、樹脂類、サイズ剤、蛍光染料、ラテックス等、色々なアニオン性物質が含有されている。特に、製紙原料中に含まれる脱墨パルプ、メカニカルパルプ、古紙の配合率の向上や白水の再利用化により、紙製造工程では、アニオントラッシュが蓄積されやすくなり、歩留まりの低下や、紙の原料である繊維、填料、他の添加剤がワイヤ上で紙層が形成された時に、ワイヤを抜け白水へ流出する障害が起こる。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
[1]製紙原料としてカチオン要求量が100μeq/L以上の紙料を用いる抄紙工程を有し、カチオン電荷密度が200〜1000μeq/g、固有粘度ηが2.7〜18.3dL/gのカチオン性ポリアクリルアミドを、全紙料固形分に対して0.005〜0.1質量%の範囲で紙料に添加する、紙及び紙板の製造方法。
[2]前記紙料が、メカニカルパルプを含む製紙原料である、上記[1]に記載の紙及び紙板の製造方法。
[3]前記紙料が、脱墨パルプを30質量%以上含む製紙原料である、上記[1]に記載の紙及び紙板の製造方法。
[4]前記紙料が、古紙パルプを30質量%以上含む製紙原料である、上記[1]に記載の紙及び紙板の製造方法。
製紙原料としてカチオン要求量が100μeq/L以上の紙料を用いた場合、抄紙工程において白水中にアニオントラッシュを多く含むことになる。これに対し、本実施形態では、カチオン電荷密度が200〜1000μeq/g、固有粘度ηが2.7〜18.3dL/gのカチオン性ポリアクリルアミドを、全紙料固形分に対して特定量添加することで、アニオントラッシュの集塊化を抑制することができ、これにより、濾水量が増加し、歩留率が向上し、濁度を低減することができる。
カチオン電荷密度が200μeq/g未満であると濾水量が減少するおそれがあり、1000μeq/gを超えると濁度を低減する効果が得られないおそれがある。このような観点から、カチオン電荷密度は、好ましくは200〜700μeq/g、より好ましくは200〜300μeq/gである。
上記カチオン電荷密度は、実施例に記載の方法により求めることができる。
なお、上記固有粘度ηは、キャノンフェンスケ型粘度計を使用して30℃で流下時間を測定し、その測定値から、Hugginsの式及びMead−Fuossの式を用いて算出される。
カチオン性モノマーとしては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル誘導体;ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド誘導体;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの4級塩及び酸塩;アリルアミン、ジアリルアミン等の3級アミノ系モノマー及び3級アミン系モノマー並びにその4級塩及び酸塩等が挙げられる。中でも、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの4級塩が好ましく用いられる。
これらのカチオン性モノマーは、1種又は2種以上を用いることができる。
また、カチオン性ポリアクリルアミドの全構造単位の由来となるモノマーの全量に対するアクリルアミドモノマーの配合割合は、好ましくは90.5〜99.5mol%、より好ましくは92〜99mol%である。
製紙系10は、原料系20、調成、抄紙系30及び回収系40を備える。
原料系20は、紙原料からパルプを製造する。本実施形態における原料系20は、原料タンク(1)21及び原料タンク(2)22を有する。原料タンク(1)21には、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)及び針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)等の化学パルプ;グランドパルプ(GP)、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)及びリファイナーメカニカルパルプ(RMP)等のメカニカルパルプが収容されており、原料タンク(2)22には、段ボール古紙パルプ、ライナー古紙パルプ、雑誌古紙パルプ、新聞古紙パルプ、地券古紙パルプ、上白古紙パルプ及び脱墨古紙パルプ等の古紙パルプが収容されている。
なお、原料タンク(1)21、原料タンク(2)22、ミキシングチェスト23、マシンチェスト24及び種箱25は、本実施形態の原料系20を構成する。
ワイヤーパート38で分離された白水39は、白水サイロ31に貯留される。白水サイロ31に貯留された白水は、その一部がポンプ32へと供給され、残りが白水回収装置41へと供給される。
なお、白水サイロ31からワイヤーパート38までが本実施形態の調成、抄紙系30を構成する。
なお、白水回収装置41及び回収水タンク42は、本実施形態の回収系40を構成する。
製紙用薬剤としては、特に限定されず、例えば、界面活性剤、ワックス、サイズ剤、填料、防錆剤、導電剤、消泡剤、スライムコントロール剤、分散剤、粘性調整剤、凝集剤、凝結剤、紙力増強剤、歩留向上剤、紙粉脱落防止剤及び嵩高剤等が挙げられる。
試料濃度が0.005%(w/v)になるように、メスシリンダーを用いて脱イオン水を加えて溶解させた。塩酸(HCl)または水酸化ナトリウム(NaOH)溶液を用いて、pHが4になるように調整して、トルイジリンブルー指示薬の色が変化するまでポリビニル硫酸カリウム溶液を滴下し、滴定量からカチオン電荷密度を求めた。
キャノンフェンスケ型粘度計((株)草野科学器械製作所製 No.75)を使用して30℃で流下時間を測定し、その測定値から、Hugginsの式及びMead−Fuossの式を用いて算出した。
(合成例1:カチオン性ポリアクリルアミドAの合成)
1Lのセパレータ式冷却ジャケット付きフラスコに、水720g、アクリルアミド(AAm)(富士フィルム和光純薬(株)製)71.5g、ジメチルアミノエチルアクリレート(DAA)の4級塩(富士フィルム和光純薬(株)製)8.5g、及び連鎖移動剤として四塩化炭素(富士フィルム和光純薬(株)製)0.008gを入れ、温度が50℃になったところで開始剤(富士フィルム和光純薬(株)製)0.005gを加えて撹拌した。次いで、温度が60℃になったところで撹拌を停止し、4時間保温した。その後、冷却し カチオン性ポリアクリルアミドAを得た。
得られたカチオン性ポリアクリルアミドAのカチオン電荷密度及び固有粘度ηを上述の方法で測定した。結果を表1に示す。
表1に記載のモノマー比に変更したこと以外は合成例1と同様にして合成例2〜8のカチオン性ポリアクリルアミドB〜Hを合成した。得られたカチオン性ポリアクリルアミドB〜Hのカチオン電荷密度及び固有粘度ηを上述の方法で測定した。結果を表1に示す。
パルプスラリーを150μmパスのろ布でろ過し、ろ液を採取した。ろ液を流動電位計(PCD(Particle Change Detector)−03型、ミューテック社製)に投入して、滴定液(Poly-DADMAC、キシダ化学(株)製)の量からカチオン要求量を測定した。
筒状の試験機で底に80メッシュワイヤーと水が抜ける管が付随した濾水テスターを用い、バルブの開閉で筒に溜まっていたパルプ試料中の水が上記メッシュワイヤーを通して下に落ちる。この時の10秒間の濾水量をメスシリンダーで測定した。
なお、カチオン性ポリアクリルアミドを添加していないブランクと比べ、濾水量が多いほど、生産性が向上する。
濾水歩留試験機(DFS−03、ミューテック社製)を使用してろ液を採取し、懸濁固形分濃度(SS濃度)を測定し、下記式により歩留率を算出した。
なお、カチオン性ポリアクリルアミドを添加していないブランクと比べ、歩留率が高いほど、白水濃度を低減させることができ、排水処理の負荷を低減できる。また、原料の節約によるコストの削減を図ることができる。
歩留率(%)=(1−ろ液のSS濃度/紙料のSS濃度)×100
濾水歩留試験機で採取したろ液の懸濁物質を、電気炉において600℃で6時間焼き、残った灰分を測定して、下記式より灰分歩留率を算出した。
なお、カチオン性ポリアクリルアミドを添加していないブランクと比べ、灰分歩留率が高いほど、炭酸カルシウムなどの填料の歩留効果が見込まれるため、填料の節約によるコスト削減を図ることができる。
灰分歩留率(%)=(1−ろ液の灰分濃度/紙料の灰分濃度)×100
ポータブル濁度計(2100Q、東亜ディーケーケー(株)製)を用いて測定した。
なお、カチオン性ポリアクリルアミドを添加していないブランクと比べ、濁度が低いほど、系内の汚れが低減され、欠点や紙切れのリスクを減らすことができる。
(実施例1)
紙料は中芯原紙の製造工場より採取したものを実験に用いた(カチオン要求量(CD)が395μeq/L)。紙料を容器に180mL取り、これに合成例2で得られたカチオン性ポリアクリルアミドBを0.1質量%に溶解した溶液を0.005質量%添加し、800rpmで20秒撹拌し試料液を調製した。
カチオン性ポリアクリルアミドBを表2−1に記載のカチオン性ポリアクリルアミドに変更し、表2−1に記載の配合量で添加したこと以外は実施例1と同様にして試料液を調製した。
カチオン性ポリアクリルアミドBを表2−2に記載のカチオン性ポリアクリルアミドに変更し、表2−2に記載の配合量で添加し、さらに、硫酸バンド、有機凝結剤としてゼータエースS701(栗田工業(株)製)及びPAC(ポリ塩化アルミニウム)を表2−2に記載の配合量で添加したこと以外は実施例1と同様にして試料液を調製した。
コート損紙を25質量%配合したLBKP(CD=230μeq/L)に、填料として炭酸カルシウム(白石工業(株)製)15質量%となるように添加し紙料を調整した。紙料を容器に180mL取り、これに合成例5で得られたカチオン性ポリアクリルアミドEを0.01質量%添加し、800rpmで20秒撹拌し試料液を調製した。
カチオン性ポリアクリルアミドEを表2−2に記載のカチオン性ポリアクリルアミドに変更し、表2−2に記載の配合量で添加したこと以外は参考例20と同様にして試料液を調製した。
(参考例22)
図1に示す紙及び紙板の製造工程において、ポンプ35からスクリーン36へ供給される前(VII)の紙料(CD=400μeq/L)を容器に180mL採取した。これに合成例5で得られたカチオン性ポリアクリルアミドEを0.01質量%添加し、800rpmで20秒撹拌し試料液を調製した。
カチオン性ポリアクリルアミドEを表3に記載のカチオン性ポリアクリルアミドに変更し、表3に記載の配合量で添加したこと以外は参考例22と同様にして試料液を調製した。
20:原料系
21:原料タンク(1)
22:原料タンク(2)
23:ミキシングチェスト
24:マシンチェスト
25:種箱
30:調成、抄紙系
31:白水サイロ
32、35:ポンプ
33:クリーナー
34:レギュレーター
36:スクリーン
37:インレット
38:ワイヤパート
39:白水
40:回収系
41:白水回収装置
42:回収水タンク
Claims (4)
- 製紙原料としてカチオン要求量が100μeq/L以上の紙料を用いる抄紙工程を有し、カチオン電荷密度が200〜300μeq/g、固有粘度ηが13〜18.3dL/gのカチオン性ポリアクリルアミドを、全紙料固形分に対して0.01〜0.08質量%の範囲で紙料に添加する、紙及び紙板の製造方法。
- 前記紙料が、メカニカルパルプを含む製紙原料である、請求項1に記載の紙及び紙板の製造方法。
- 前記紙料が、脱墨パルプを30質量%以上含む製紙原料である、請求項1に記載の紙及び紙板の製造方法。
- 前記紙料が、古紙パルプを30質量%以上含む製紙原料である、請求項1に記載の紙及び紙板の製造方法。
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C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20200915 |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C23 | Notice of termination of proceedings |
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C03 | Trial/appeal decision taken |
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C30A | Notification sent |
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A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
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R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
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