JPS62125098A - 紙又は厚紙の製法 - Google Patents

紙又は厚紙の製法

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JPS62125098A JP61273079A JP27307986A JPS62125098A JP S62125098 A JPS62125098 A JP S62125098A JP 61273079 A JP61273079 A JP 61273079A JP 27307986 A JP27307986 A JP 27307986A JP S62125098 A JPS62125098 A JP S62125098A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、地合い及び表面性の良好な紙又は厚紙の製法
に関する。
***特許出願公開2262906号明細書によれば、紙
及び厚紙の製造において、ベントナイトとポリアミドア
ミン、ポリエーテルアミン又はポリエチレンイミンから
の混合物を、妨害物質を含むパルプの脱水助剤として使
用しうろことが知られている。しかしこの補助剤系を使
用すると、製紙機の速度が不満足である。そのほかこの
方法によると、印刷性の不満足な品質の紙が得られる。
米国特許3052595号明細書によれば、紙料をベン
トナイト及びポリアクリルアミドの存在下に脱水するこ
とによる、特に充填材を含有する紙の製法が知られてい
る。これによると紙への高い充填材保持が得られるが、
少量のポリアクリルアミドが材料中に著しい凝集を起こ
すので、紙の中及び紙の表面に不規則性を生ずる。この
紙は印刷性が劣る。
欧州特許17353号によれば、実際上充填材不含の紙
料懸濁液を、水溶性高分子の本質的に非イオン性の重合
体及びベントナイト様粘土からの混合物を使用して、紙
葉を形成しながら脱水することによる、セルロース繊紙
の水性懸濁液から紙又は厚紙を製造する方法が知られて
いる。適当な重合体は本質的にポリアクリルアミドであ
る。実際上充填剤不含の系でも、このポリアクリルアミ
ドは紙料中に著しい凝集を起こし、これは紙の品質に悪
影響を与える。こうして製造された紙の地合い及び表面
性は、紙の印刷性に関する要求に適しない。この紙をオ
フセット法により印刷すると、紙の表面から繊維及び充
填材がはがれる。
本発明の課題は、紙が良好な形成及び表面品質をもって
製造され、そして印刷性も良好である紙及び厚紙の製法
を提供することであった。
本発明は、(a)紙料濃度が2.5〜5重量%のパルプ
懸濁液に、0.1〜2重量%の活性化ベントナイトを添
加したのち、紙料濃度を水を用いて希釈することにより
0.3〜2重量%となし、(bl少なくとも4 meq
 / i高分子電解質の電荷(pH4,5で測定)を有
する0、01〜0.1重量%のカチオン性ポリ電解質を
添加して分散させ、よく混合したのち、(c) O,o
 03〜0,06重量%のアクリルアミド又はメタクリ
ルアミドを基礎とする高分子量重合体を添加して紙料と
混合し、そして得られたパルプを金網上で脱水する(%
数はいずれも乾燥紙料に対する量)ことを特徴とする、
紙又は厚紙の製法である。
本方法によればすべての品質の紙、例えば新聞用紙(凸
版又はオフセント印刷)、℃・わゆる普通微細の筆記用
紙及び印刷用紙、未塗工グラビヤ印刷紙及び軽量原紙を
製造できる。これらの紙には、主原料として砕木パルプ
、熱機械パルプ(TMP ) 、化学−熱機械パルプ(
cTMP )、圧力砕木パルプ(PGW)、亜硫酸パル
プ及びクラフトパルプが用いられ、いずれも短繊維でも
長繊維でもよい。パルプ製造の他の原料としては、紙を
製造するための一貫工場で直接に生産されるあらかじめ
乾燥してない多少とも湿った形の化学パルプ及び砕木パ
ルプも用いられ、これは蒸解からの夾雑物の除去が不完
全であるため、普通の製紙工程において重大な問題を起
こす物質を含有する。
本発明の方法によれば、充填材不含紙も充填材含有紙も
製造できる。紙の充填材含量は最高60重量%で、好ま
しくは5〜25重量%である。好ましい充填材は、例え
ば粘土、陶土、白亜、メルク、二酸化チタン、硫酸カル
シウム、硫酸バリウム、アルミナ、サテンホワイト又は
これらの混合物である。充填材含有紙を製造する場合は
、まず紙料及び充填材の水性懸濁液を製造する。パルプ
懸濁液の濃度は最初に2.5〜5重量%で、これは繊維
、微細繊維及び充填材を含む。本発明の方法においては
、濃度が2.5〜5重量%であるパルプに、工程(a)
で0.1〜2重量%好ましくは0.5〜1.5重量%の
活性化ベントナイトを添加する。次いで紙料濃度を水で
希釈することにより、0.3〜2重量%にする。
ベントナイトとは、水に膨潤する一般の層状珪酸塩であ
る。これはまず粘土鉱物であるモンモIJ Oナイト及
び類似の粘土鉱物、例えばノントロナイト、ヘクトライ
ト、サポナイト、ヴオルコンスコイト、サウコナイト、
バイデライト、アレバーダイト、イライト、ハロイサイ
ト、アタプルジャイト及びセビオライトである。層状珪
酸塩は水に膨潤可能であるべきで、特別な場合はこの膨
潤によってその基本の層に分解する。
これが自然の性質でなければ、層状珪酸塩は使用前に活
性化されるべきで、すなわちそれの水で膨潤しうるナト
リウム−、カリウム−、アンモニウム−又はヒドロキン
ニウム形に変えられる。ベントナイトのこの形の活性化
は、層状珪酸塩を適当な塩基すなわち炭酸ソーダ又は炭
酸カリで処理することにより達せられる。本発明におい
ては、ナトリウムベントナイトを使用することが好まし
い。
活性ベントナイトはパルプ懸濁液に、紙料に対し0.1
〜2重量%好ましくは0.5〜1.5重量%の量で添加
される。ベントナイトは固形で又は好ましくは水性懸濁
液の形で、水性懸濁液に添加することができる。
次いで前記量で活性ベントナイトを含有するパルプに、
乾燥紙料に対し0.01〜0.1重量%好ましくは0.
03〜0.06重量%のカチオン性ポリ電解質を添加す
る。これはpH4,5で4 meq/g高分子電解質以
上の電荷を有する。電荷はホーン著ポリエチレンイミン
/フィジコケミカル、プロパティズ・アンド・アプリケ
イジョン(IUPAC)ポリメリック・アミンズ・アン
ド・アンモニウム・ンールツ(ハーカモン出版社)19
80年663〜635頁の方法により測定された。
成分(b)のカチオン性高分子電解質は高い電荷を有す
る。この化合物の例は次の重合体である。
ポリエチレンイミン、分子量が5oooo以上のポリア
ミン、エチレンイミンのグラフトにより変性されたポリ
アミドアミン、プロトン化又は四級化型のポリアミドア
ミン、ポリエーテルアミン、ポリビニルアミン、変性ポ
リビニルアミン、ポリアルキルアミン、ポリビニルイミ
ダゾール、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダシリ
ン、ポリビニルテトラヒドロピリジン、ポリジアルキル
アミノアルキルビニルエーテル、ポリジアルキルアミノ
アルキル(メト)アクリレート及びポリジアルキルアミ
ノアルキル(メト)アクリルアミド。この型の他の適当
な化合物は、ポリジアリルジアルキルアンモニウムハラ
イド特にポリジアリルジメチルアンモニラムクミライド
である。高分子電解質は水に可溶で、水溶液の形で用い
られる。
ポリエチレンイミンは、例えば既知の方法で酸性触媒の
作用下に、水溶液中でエチレンイミンを重合させること
により製造される。変性ポリエチレンイミンは、生成す
る重合体がなお水溶性である範囲でポリエチレンイミン
を架橋することにより得られる。架橋剤としては、例え
ばエピクロルヒドリン、ジクロルエタン又はキシリレン
ジクロライドが適する。
水溶性の縮合単位としてエチレンイミンを縮合含有する
縮合生成物は、例えばまず1モルの4〜10個の炭素原
子を有するジカルボン酸を、1〜2モルの分子中に3〜
4個の塩基性窒素原子を有するポリアルキレンポリアミ
ンと縮合させてポリアミドアミンとなし、次いでこの縮
合生成物上にエチレンイミンをグラフト重合させ、エチ
レンイミンにより変性された縮合生成物を架橋剤と反応
させて水溶性縮合生成物とすることにより製造される。
架橋剤としては、例えばエピクロルヒドリン(***特許
1802435号参照)及び8〜100個のアルキレン
オキシド単位を有し、末端OH基を少なくとも当量のエ
ピクロルヒドリンと反応させたポリアルキレンオキシド
(***特許2434816号参照)が適する。
そのほか成分(b)としては、***特許1771814
号により公知の縮合生成物が適し、これはポリアミドア
ミンを三機能架橋剤で架橋した生成物である。高い電荷
を有する高分子電解質は、ジアミン又はポリアミン、例
えばエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン又はより高級の同族体を、架橋剤例え
ばジクロロエタン又はエピクロルヒドリンと又はポリエ
チレングリコールとエピクロルヒドリンのモル比1:2
以上の反応生成物と縮合させ、あるいは−級アミン又は
二級アミン例えばメチルアミン又はジメチルアミンを、
エピクロルヒドリン、ジクロルエタン、ジクロルプロパ
ン又はジクロルブタンと反応させることによっても得ら
れる。
ポリビニルアミンは、N−ビニルホルムアミドを重合さ
せ、得られた重合物を酸又は塩基を作用させて(その際
ホルミル基は重合体から脱離される)加水分解すること
により製造される。
N−ビニルホルムアミド単位又はビニルアミン単位を重
合含有する重合体も、きわめて有効である。この重合体
は、ポリビニルホルムアミドの部分加水分解により製造
される。ビニル複素環化合物の重合体は、この重合体の
基礎となる単量体を重合させ、例えばN−ビニルイミダ
ゾール又はその誘導体、例えば2−メチル−1−ビニル
イミダゾール、2−ベンジル−1−ビニルイミダゾール
、N−ビニルピリジン又はその誘導体、ならびにN−ビ
ニルイミダゾリン例えば2−メチル−1−ビニルイミダ
ゾリ/、2−フェニル−1−ビニルイミダゾリン又は2
−ベンジル−1−ビニルイミダゾリンを重合させること
により得られる。複素環族のカチオン性単量体は、好ま
しくは中和され又は四級化された形で重合に用いられる
そのほかカチオン性高分子電解質(b)としては、ジ−
C7〜C3−アルキルアミノ−02〜CI!−アルキル
(メト)アクリレート、ジ−01〜C5−アルキルアミ
ノ−02〜C0−アルキル(メト)アクリルアミド及び
ジアルキルアミノアルキル−ビニルエーテルの重合体も
用いられる。成分(b)として用いられる他の群の化合
物は、ジアリルジ−C1〜C5−アルキルアンモニウム
ハライドの重合体特にポリジアリルジメチルアンモニウ
ムクロライドである。その他の好ましい重合体は、ポリ
アクリルアミドとホルムアミド及び二級アミン例えばジ
メチルアミンとの重合反応によって得られるものである
。成分(b)の化合物としては、ポリエチレンイミン、
縮合単位としてエチレンイミンを含有し、かつポリアミ
ドアミンを基礎とする水溶性の架橋縮合物、ポリビニル
アミン、ポリジアリルアンモニウムクロライド及び/又
は10モル%以上加水分解されたポリ−N−ビニルホル
ムアミドを使用することが特に好ましい。成分(b)の
カチオン性高分子電解質の分子量は、5万ないし600
万特に20万ないし200万である。この型の重合体は
既知であって、多くは市場で入手可能である。カチオン
性高分子電解質のpH4,5における電荷は、好ましく
は5〜20 meq / jj高分子電解質である。
成分(b)を紙料とよく混和したのち、アクリルアミド
又はメタクリルアミドを基礎とする高分子量重合体を、
成分(c)としてパルプに添加する。
この重合体も紙料に混合し、次いで常法により金網上で
脱水する。成分忙)の高分子量重合体は、紙料に対し0
.003〜0.06重量%好ましくは0、005〜0.
15重量%の量で用いられる。この群の重合体には、ア
クリルアミド又はメタクリルアミドの単独重合体及び両
年量体とアニオン性又はカチオン性単量体からの共重合
体が含まれる。この単独重合体及び共重合体は、100
万ないし200万の重量平均分子量(光散乱法により測
定)を有する。アクリルアミド又はメタクリルアミドの
アニオン性に変性された重合体は、アクリルアミド又は
メタクリルアミドとモノエチレン性不飽和のC8〜C5
−カルボン酸との共重合により得られ(一部又は全部中
和されていてもよい)、あるいはアクリルアミド又はメ
タクリルアミドの単独重合体のアミド基を一部加水分解
することにより得られる。アニオン性に変性されたポリ
アクリルアミドのうちでは、アクリルアミドとアクリル
酸の共重合体が主として用いられる。共重合体中の共重
合するアクリル酸の量は、5〜80重景%である。
(メト)アクリルアミド重合体のカチオン性変性は、例
えば01〜C2−アルキルアミノ−02〜C6−アルキ
ル(メト)アクリレート、例えばジエチルアミノエテル
アクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジ
メチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプ
ロピルアクリレート、ジメチルアミンブチルアクリレー
ト、ジメチルアミノペンチルアクリレート又は対応する
メタクリレートを用いて行われる。これらの単量体は、
塩酸又は硫酸との塩の形で、又は四級化された形で(例
えばメチルクロライド、ジメチル硫酸又はベンジルクロ
ライドとの反応により四級化される)共重合に用いられ
る。
(メト)アクリルアミド重合体を変性するための好まし
いカチオン性単雇体は、ジアルキルアミノアルキル(メ
ト)アクリルアミド、ジアルキルアミノアルキルビニル
エーテル、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルピリジ
ン及びジアリルジメチルアンモニウムクロライドである
本発明の方法に好ましく用いられる成分(c)は、ポリ
アクリルアミドならびにアクリルアミドとアクリル酸の
共重合体、アクリルアミドとジメチルアミノエチルアク
リレートの共重合体、アクリルアミドとジエチルアミン
エチルアクリレートの共重合体、アクリルアミドとN−
ビニルイミダゾリンの共重合体、アクリルアミドと2−
メチル−1−ビニルイミダゾリンの共重合体及びアクリ
ルアミドと2−フェニル−1−ビニルイミダゾリンの共
重合体である。カチオン性単量体は、中和され又は四級
化された形で用いられる。
本発明の方法において化学的に類似する化合物(b)と
(c)を使用する場合は、両群の化合物は、化合物(b
)に対し化合物(c)が100万以上高い分子量を有す
ることにおいて相違する。化合物(b1群 及び忙)Aの他の明瞭な特色は電荷である。それらがカ
チオン注九変性されている場合は、化合物(c)は5.
5 meq / g高分子電解質(pH4,5で測定)
の最大電荷を有する。ポリアクリルアミドのアニオン性
変性は、ビニルスルホン酸、アクリルアミドプロパンス
ルホン酸及び/又はソノアルカリ金属塩、アンモニウム
塩又はアミン塩を用いて行うことができる。
製紙においては、紙料濃度が2.5〜5重量%の水性パ
ルプ)懸濁液を原料として使用する。このパルプに活性
化ベントナイトを前記の量で添加する。ベントナイトは
好ましくは3〜6%水性懸濁液の形で添加される。次い
でベントナイト含有パルプを水で希釈する。量産装置の
場合はバックウォーターをこの目的に使用すること力′
−好ヰ1.い〜斤いで什介物fhlシ前1−済子公釈併
料懸濁液に、例えば混合ポンプの出口で導管に導入する
。導管系中の液流特性によって、カチオン重合体と紙料
の適当な混合が起こる。各成分が適当に混合し合ったな
らば、成分(c)の高分子量重合体を添加してよい。い
ずれの場合にも成分(c)にヘッドボックスのアップス
トリームに、好ましくは加圧スクリーンとヘッドボック
スの間で添加される。重合体(b)と(c)は好ましく
は希釈水溶液として添加される。補助系が用いられるの
で、製紙は密閉水循環を用いて行われる。
得られる紙は良好な印刷性を有し、これはオフセット法
においてもそうである。
下記側中の部及び%はN量に関する。電荷及び分子量(
光散乱法)は、ホーン著ポリエチレンアミン/フイジコ
ケミカル・プロパティグ1アンド・アプリケイジョン(
IUPAC)ポリメリックeアミンズ争アンドΦアンモ
ニウム書ソールツ、ハーカモン出版社1980年633
〜355頁の方法により測定された。
脱水時間の測定:試験される繊維懸濁液11を、ショツ
パーリーグラー試験機により脱水した。種々の流出容積
について測定された時間は、それぞれの試験された紙料
懸濁液の脱水速度のための基準として用いられる。脱水
時間は15Q ml、 200ml及び250m1の水
を排出した後の下記にあげたすべての場合について測定
された。
保持は、ショツパーリーグラー装置で供試繊維懸濁液を
脱水することにより得られた戸液25r3ml中の固形
物含量をそれぞれ測定することにより試験された。
次の原料物質が用いられた。
高分子電解質1(成分b): これはエチレンジアミンをグラフトし、そして末端○H
基がエピクロルヒドリンと反応したポリアルキレンオキ
シドを用いて架橋したアジピン酸とジエチレントリアミ
ンからのポリアミドアミンである。この型の生成物は、
***特許2434816号明細書の例1に示されており
、その電荷は12.2 meq / g(pH4,5で
測定)である。
高分子量重合体1(成分C): これは分子量が650万のアクリルアミドの単独重合体
である。
実施例1 201の容器中で、濃度6.2%の熱機械パルプ(TM
P )の紙料懸濁液を製造する。この紙料懸濁液のpH
は5.7である。こうして製造された繊維懸濁液を攪拌
し、市販のナトリウム−ベントナイトの5%水性懸濁液
を添加し、ベントナイトの量は紙料に対し0.5%であ
る。均質化したのち、紙料を水の添加により希釈して0
.85%の濃度にする。
実験(a)では、この紙料懸濁液の脱水時間及び保持を
測定する。測定値は第1表に示す。
(b)前記により得られた紙料懸濁液に、紙料に対し0
,06%の高分子電解質1を添加する。よく混合したの
ち脱水時間及び保持を測定する。
凝集を肉眼で検査すると、低度の凝集が観察されるにす
ぎない。その結果を第1表に示す。
(c)前記の高分子量重合体100.02%を、(a)
により得られた紙料懸濁液に添加し、混合物をよく混合
したのち、脱水時間、保持及び凝集を検査する。その結
果を第1表に示す。この場合は強い凝集が起こることが
注目される。
(d)本発明の実施例=(a)により得られたベントナ
イト含有紙料懸濁液の1沼に、まず高分子電解質1の0
.06%を添加し、混合物を1分間攪拌する。次いで高
分子量重合体1の0.02%を添加し、混合物をさらに
1分間攪拌したのち、脱水及び保持を前記方法により検
査する。この系は低い凝集を示すにすぎないことが注目
される。
第    1    表 (a) (b) (c) (cL) 凝集      なし 少ない 著しい 少ない実施例
2 基礎重量が52g/m2のオフセット品質の充填材不含
新聞用紙を、100%漂白TMPから製紙機により製造
する。紙料濃度2.95%から出発し、これに連続操作
で5%水性懸濁液の形の0.7%ナトリウム−ベントナ
イトを添加する。
次いで紙料を混合ポンプ中でバックウォーターを用いて
0,75%の濃度となし、混合ポンプの出口で導管中に
、紙料に対し0,05%の前記高分子電解質1を加入す
る。よく混合したのち、高分子量重合体の0.01%を
加圧金網とヘッドボックスの間で添加する。混合系が平
衡に達したのち、ヘッドボックスのための値及びバック
ウォーターを測定し、これから第一通過保持(FPR)
を算出する。機械の速度及び単位時間当たりの紙生産量
を他のパラメーターとして測定する。
ヘッドボックス中の濃度は6.84i/43であり、バ
ックウォーターは2.62 g/ノの固形物を含有する
。第一通過保持(FPR)は66.1%である。生産速
度は577 m7分で、1時間当たり6.8尤の紙が得
られる。
比較例2 実施例1と同様に操作し、ただし高分子電解質1を省略
する。この場合は、満足な紙葉地合いを確保できないほ
どに、紙料が凝集する。紙葉の地合い及び表面品質は、
定められた印刷の要求に適合しない。
比較例6 実施例2と同様に操作し、ただし高分子量重合体1を省
略する。この場合は、良好な地合いが得られるが、紙料
の脱水が劣るので、機械を低速度で運転せねばならない

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(a)紙料濃度が2.5〜5重量%のパルプ懸濁液
    に、0.1〜2重量%の水膨潤性ベントナイトを添加し
    たのち、紙料濃度を水を用いて希釈することにより0.
    3〜2重量%となし、(b)少なくとも4meq/g高
    分子電解質の電荷(pH4.5で測定)を有する0.0
    1〜0.1重量%のカチオン性ポリ電解質を添加して分
    散させ、よく混合したのち、(c)0.003〜0.0
    3重量%のアクリルアミド又はメタクリルアミドを基礎
    とする高分子量重合体を添加して紙料と混合し、そして
    得られたパルプを金網上で脱水する(%数はいずれも乾
    燥紙料に対する量)ことを特徴とする、紙又は厚紙の製
    法。 2、ポリエチレンイミン、あるいはポリアミドアミン、
    ポリエーテルアミン、ポリビニルアミン、ポリジアリル
    アンモニウムクロライド及び/又は10モル%以上加水
    分解されたポリ−N−ビニルホルムアミドを基礎とする
    エチレンイミンを縮合含有する架橋縮合生成物を、成分
    (b)として使用することを特徴とする、特許請求の範
    囲第1項に記載の方法。 3、平均重量分子量が100万〜2000万であるアク
    リルアミド又はメタクリルアミドの単独重合体を、成分
    (c)として使用することを特徴とする、特許請求の範
    囲第1項に記載の方法。 4、アクリルアミドと、エチレン性不飽和のC_3〜C
    _5−カルボン酸、ビニルスルホン酸、アクリルアミド
    プロパンスルホン酸及び/又はそのアルカリ塩、アンモ
    ニウム塩及びアミン塩の群から選ばれた1種又はそれ以
    上のアニオン性単量体との共重合体を、成分(c)とし
    て使用することを特徴とする、特許請求の範囲第1項に
    記載の方法。 5、アクリルアミドと、ジ−C_1〜C_2−アルキル
    アミノ−C_2−アルキルC_6−(メト)アクリレー
    ト、ジ−C_1〜C_2−アルキルアミノ−C_6−C
    _2−アルキル−(メト)アクリレート、N−ビニルイ
    ミダゾール、N−ビニルピリジン及びN−ビニルイミダ
    ゾリン(四級化物又は塩でもよい)及びジアリル−ジ−
    C_1〜C_2−アルキルアンモニウムハライド群から
    選ばれた1種又はそれ以上のカチオン性単量体との共重
    合体を、成分(c)として使用することを特徴とする、
    特許請求の範囲第1項に記載の方法。
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