JP7634831B2 - Papermaking method using a retention improvement system - Google Patents
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Description
本発明は、抄紙工程において歩留向上剤を使用する製紙原料の歩留向上及び濾水性向上を図る抄紙方法に関するものであり、詳しくは、抄紙工程において歩留向上剤を用いた歩留向上システムにより製紙原料のワイヤー上での歩留向上及び濾水性向上を図る抄紙方法に関するものである。 The present invention relates to a papermaking method that uses a retention aid in the papermaking process to improve the retention and drainage of papermaking raw materials. More specifically, the present invention relates to a papermaking method that uses a retention aid in the papermaking process to improve the retention and drainage of papermaking raw materials on the wire by using a retention improvement system.
塗工原紙、PPC用紙、上質紙、板紙及び新聞用紙等の抄紙工程において、原料パルプ、微細繊維、填料、製紙用薬剤等のワイヤー上での歩留率向上を図るために歩留向上剤、あるいは歩留と同時に濾水改善の機能を重視した濾水性向上剤(あるいは歩留濾水性向上剤)が使用されている。一般的にポリアクリルアミド系(PAM系)ポリマーが歩留向上剤として汎用されるが、近年の抄造条件の多様化により、有効な歩留向上剤や歩留向上システムがそれぞれ異なる。
二液以上使用する歩留向上システムとして、抄紙条件や製紙原料の性状に合わせてPAM系ポリマーを中心にイオンバランスを考慮したシステムが種々考案されている。一般的には、先ず、カチオン性ポリマーを抄紙前の製紙原料に添加するシステムが使用される。例えば、カチオン性あるいは両性PAMを添加後、アニオン性PAMを添加する処方(引用文献1)や、カチオン性ポリマー添加後、アニオン性無機物質のベントナイトを添加する処方(引用文献2)、カチオン性あるいは両性PAM歩留向上剤を添加後、該歩留向上剤より分子量の低い水溶性重合体を添加する処方(引用文献3)等が実用されている。
又、カチオン性ポリマーを先に添加する一般的な処方の他に、先に両性やアニオン性ポリマーを添加後、カチオン性ポリマーを添加する処方も提案されている。例えば、水溶性分岐鎖アニオン性ポリマー添加後、カチオン性又は両性ポリマーを添加する処方(特許文献4)や、アニオン性ポリマーを添加後、更にアニオン性ポリマーを添加する処方(特許文献5)が開示されている。しかし、これら処方では、製紙原料のワイヤー上での歩留率を向上させるために添加率を上げると、形成したフロック内に過多に水分が取り込まれる結果、濾水性や搾水性が低下したり、紙質の地合いが悪化したりするため生産性が低下する場合がある。そこで、特に生産効率を上げるために製紙原料のワイヤーパートでの歩留向上効果と共に濾水性向上効果が改善できる歩留向上システムが要望されている。
In the papermaking process for coating base paper, PPC paper, fine paper, paperboard, newsprint, etc., retention aids are used to improve the retention rate on the wire of raw pulp, fine fibers, fillers, papermaking chemicals, etc., or drainage aids (or yield and drainage aids) that emphasize the function of improving drainage as well as retention are used. Generally, polyacrylamide (PAM) polymers are widely used as retention aids, but due to the diversification of papermaking conditions in recent years, effective retention aids and retention systems vary.
As a retention system using two or more liquids, various systems have been devised that take into consideration the ion balance, mainly using PAM-based polymers, in accordance with the papermaking conditions and the properties of the papermaking raw materials. Generally, a system is used in which a cationic polymer is first added to the papermaking raw materials before papermaking. For example, a method of adding a cationic or amphoteric PAM and then an anionic PAM (Reference 1), a method of adding a cationic polymer and then an anionic inorganic substance, bentonite (Reference 2), a method of adding a cationic or amphoteric PAM retention aid and then a water-soluble polymer with a lower molecular weight than the retention aid (Reference 3), etc., are in practical use.
In addition to the general recipe of adding a cationic polymer first, a recipe of adding an amphoteric or anionic polymer first and then adding a cationic polymer has also been proposed. For example, a recipe of adding a water-soluble branched anionic polymer and then adding a cationic or amphoteric polymer (Patent Document 4) and a recipe of adding an anionic polymer and then further adding an anionic polymer (Patent Document 5) have been disclosed. However, in these recipes, if the addition rate is increased to improve the retention rate of the papermaking raw material on the wire, excessive water is taken into the formed flocs, which may result in reduced freeness and water squeezing, or the paper quality may deteriorate, resulting in reduced productivity. Therefore, there is a demand for a retention improvement system that can improve the freeness improvement effect as well as the retention improvement effect on the wire part of the papermaking raw material in order to increase production efficiency.
本発明は、抄紙工程における歩留向上剤を用いた製紙原料の抄紙方法に関するものであり、添加率を上げても濾水性や地合いを低下させることなくワイヤー上での製紙原料の歩留向上ができる抄紙方法を提供することを課題とする。 The present invention relates to a method for making paper using a retention aid in the papermaking process, and aims to provide a papermaking method that can improve the retention of paper on the wire without reducing freeness or texture even when the addition rate is increased.
上記課題を解決するため鋭意検討を行なった結果、抄紙前の製紙原料に、特定の組成、物性を有するアニオン性水溶性高分子を添加後、カチオン性凝結剤を添加することで製紙原料の歩留向上及び濾水性向上を達成することができることを見出したものである。 As a result of intensive research into solving the above problems, it was discovered that by adding an anionic water-soluble polymer with specific composition and physical properties to the raw paper material before papermaking, and then adding a cationic coagulant, it is possible to improve the yield and drainage of the raw paper material.
抄紙前の製紙原料に、本発明におけるアニオン性水溶性高分子を添加後、カチオン性凝結剤を添加することで添加率を上げても濾水性や搾水性の低下を招くことなく歩留効果を発揮し、生産性の向上や紙品質の向上を達成することができる。 By adding the anionic water-soluble polymer of the present invention to the papermaking raw material before papermaking, and then adding a cationic coagulant, the retention effect can be achieved without reducing drainage or water squeezing, even when the addition rate is increased, thereby improving productivity and paper quality.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子は、下記一般式(1)で表される単量体を5~80モル%、非イオン性単量体20~95モル%を含有する単量体混合物水溶液を重合して製造したものである。
一般式(1)
R1は水素、メチル基又はカルボキシメチル基、QはSO3
―、C6H4SO3
―、CONHC(CH3)2CH2SO3
―
、あるいはCOO―、R2は水素又はCOOY2、Y1あるいはY2は水素又は陽イオンをそれぞれ表わす。
The anionic water-soluble polymer in the present invention is produced by polymerizing an aqueous monomer mixture solution containing 5 to 80 mol % of a monomer represented by the following general formula (1) and 20 to 95 mol % of a nonionic monomer:
General formula (1)
R 1 represents hydrogen, a methyl group or a carboxymethyl group, Q represents SO 3 -- , C 6 H 4 SO 3 -- , CONHC(CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 -- or COO -- , R 2 represents hydrogen or COOY 2 , and Y 1 and Y 2 each represent hydrogen or a cation.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子を製造する際に使用するアニオン性単量体、即ち前記一般式(1)で表される単量体は5~80モル%の範囲である。5モル%より少ないとアニオン性水溶性高分子のアニオン基による大きな凝集作用は得られず、80モル%より多いと高分子量のものが得られ難くなる。好ましくは10~60モル%の範囲である。 The anionic monomer used in producing the anionic water-soluble polymer of the present invention, i.e., the monomer represented by the general formula (1), is in the range of 5 to 80 mol %. If it is less than 5 mol %, the anionic group of the anionic water-soluble polymer will not exert a significant coagulation effect, and if it is more than 80 mol %, it will be difficult to obtain a high molecular weight polymer. The range is preferably 10 to 60 mol %.
一般式(1)で表されるアニオン性単量体としては、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸あるいは2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、あるいはそれらの塩、等が挙げられる。これらを二種以上、組み合わせても差し支えない。
Examples of the anionic monomer represented by the general formula (1) include vinylsulfonic acid, vinylbenzenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid, maleic acid , and salts thereof. Two or more of these may be used in combination.
本発明で使用する非イオン性単量体としては、(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、N-ビニルピロリドン、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド、アクリロイルモルホリン等が挙げられる。これらを二種以上、組み合わせても差し支えない。非イオン性単量体のモル数としては、20~95モル%であるが、好ましくは40~90モル%である。 The nonionic monomers used in the present invention include (meth)acrylamide, N,N'-dimethylacrylamide, acrylonitrile, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, diacetone acrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, acryloylmorpholine, etc. Two or more of these may be combined. The molar amount of the nonionic monomer is 20 to 95 mol%, preferably 40 to 90 mol%.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子を製造する際に、効果を阻害しない範囲においてカチオン性単量体を使用することができる。その際に使用するカチオン性単量体は0~10モル%未満の範囲であり、10モル%以上であるとアニオン性水溶性高分子としての機能が低下する。好ましくは5モル%未満である。 When producing the anionic water-soluble polymer of the present invention, a cationic monomer can be used within a range that does not impair the effect. The amount of cationic monomer used is in the range of 0 to less than 10 mol %, and if it is 10 mol % or more, the function as an anionic water-soluble polymer will decrease. It is preferably less than 5 mol %.
本発明でカチオン性単量体を使用する際は、以下の様なものがある。即ち、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートやジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等の塩化メチルや塩化ベンジルによる四級化物である。その例として、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物である。これら二種以上組み合わせることも可能である。 When using cationic monomers in the present invention, the following are available. That is, quaternized products of methyl chloride or benzyl chloride such as dimethylaminoethyl (meth)acrylate and dimethylaminopropyl (meth)acrylamide. Examples include (meth)acryloyloxyethyl trimethylammonium chloride, (meth)acryloyloxy-2-hydroxypropyl trimethylammonium chloride, (meth)acryloylaminopropyl trimethylammonium chloride, (meth)acryloyloxyethyl dimethylbenzylammonium chloride, (meth)acryloyloxy-2-hydroxypropyl dimethylbenzylammonium chloride, and (meth)acryloylaminopropyl dimethylbenzylammonium chloride. Two or more of these can also be combined.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子の製品形態は特に制限はなく、公知の方法により製造することができる。本発明におけるアニオン性水溶性高分子は、アニオン性単量体及び非イオン性単量体含有する単量体混合物を共重合することによって製造することができる。重合はこれら単量体を混合した水溶液を調製した後、例えば、水溶液重合、油中水型エマルジョン重合、油中水型分散重合、塩水中分散重合等によって重合した後、水溶液、油中水型エマルジョン、塩水中分散液、あるいは粉末等、任意の製品形態を使用できる。これら重合法の中でも高分子量のものが製造しやすい油中水型エマルジョン重合あるいは塩水中分散重合が好ましい。 The product form of the anionic water-soluble polymer of the present invention is not particularly limited, and can be produced by a known method. The anionic water-soluble polymer of the present invention can be produced by copolymerizing a monomer mixture containing an anionic monomer and a nonionic monomer. After preparing an aqueous solution of these monomers, the polymerization is carried out by, for example, aqueous solution polymerization, water-in-oil emulsion polymerization, water-in-oil dispersion polymerization, dispersion polymerization in salt water, etc., and then any product form such as an aqueous solution, water-in-oil emulsion, dispersion in salt water, or powder can be used. Among these polymerization methods, water-in-oil emulsion polymerization or dispersion polymerization in salt water is preferred, as it is easy to produce a polymer with a high molecular weight.
油中水型エマルジョンの製造方法としては、特開昭55-137147号公報、特開昭59-130397号公報、特開平10-140496号公報、特開2011-99076号公報等に準じて適宜に製造することができる。即ち、アニオン性単量体及び非イオン性単量体含有する単量体混合物を水、水と非混和性の炭化水素からなる油状物質、油中水型エマルジョンを形成するに有効な量とHLBを有する少なくとも一種類の界面活性剤を混合し、強攪拌し油中水型エマルジョンを形成させた後、重合する。 The water-in-oil emulsion can be produced as appropriate according to JP-A-55-137147, JP-A-59-130397, JP-A-10-140496, JP-A-2011-99076, etc. That is, a monomer mixture containing an anionic monomer and a nonionic monomer is mixed with water, an oily substance consisting of a water-immiscible hydrocarbon, and at least one surfactant having an effective amount and HLB for forming a water-in-oil emulsion, and the mixture is stirred vigorously to form a water-in-oil emulsion, which is then polymerized.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子を塩水中分散重合法によって行なう場合は、特開62-20511号公報、特開平10-212320号公報あるいは特開2004-231822号公報等に準じて適宜に製造することができる。即ち、塩水溶液中において、該塩水溶液中に溶解可能な高分子分散剤を共存させアニオン性単量体及び非イオン性単量体混合物を分散重合して製造する。 When the anionic water-soluble polymer of the present invention is produced by dispersion polymerization in salt water, it can be produced appropriately in accordance with JP-A-62-20511, JP-A-10-212320, JP-A-2004-231822, etc. That is, the polymer dispersant that is soluble in the salt water solution is coexisted in the salt water solution, and a mixture of anionic monomers and nonionic monomers is dispersion polymerized to produce the polymer.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子は、重合時あるいは重合後、構造変性剤として、N,N’-メチレンビス(メタ)アクリルアミド、トリアリルアミン等の架橋性単量体を使用しても良いが、架橋性単量体を使用する場合は、単量体総量に対し10ppm以下にすることが好ましい。
本発明におけるアニオン性水溶性高分子は直鎖型高分子が好ましい。架橋性単量体不存在下製造し、実質的に分岐構造や架橋構造を有さないことが好ましい。これは、直鎖型高分子の方が、二液目に添加するカチオン性凝結剤との反応性がより高まる傾向にあり、本発明における歩留向上システムの性能が向上するためである。
In the anionic water-soluble polymer of the present invention, a crosslinkable monomer such as N,N'-methylenebis(meth)acrylamide or triallylamine may be used as a structure modifier during or after polymerization. When a crosslinkable monomer is used, the amount of the crosslinkable monomer is preferably 10 ppm or less based on the total amount of monomers.
The anionic water-soluble polymer in the present invention is preferably a straight-chain polymer. It is preferable that it is produced in the absence of a crosslinkable monomer and has substantially no branched or crosslinked structure. This is because the straight-chain polymer tends to have a higher reactivity with the cationic coagulant added to the second liquid, improving the performance of the retention improvement system in the present invention.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子は、高い凝集力を得るには高分子量が必要である。分子量は、固有粘度で表わすと、水溶性高分子の25℃で測定した0.5質量%における、4質量%食塩水溶液中の固有粘度が10~30dl/gであるが、好ましくは15~30dl/g、更に好ましくは18~30dl/gの範囲である。固有粘度が10dl/gより低いと歩留向上効果が著しく低下し、30dl/gより高いと紙の品質、特に地合いが低下する傾向にあり好ましくはない。極限粘度法による重量平均分子量では、1000万から3000万の範囲内が好ましい。 The anionic water-soluble polymer in the present invention needs a high molecular weight to obtain a high cohesive force. The molecular weight is expressed in terms of intrinsic viscosity, and the intrinsic viscosity in a 4% by mass saline solution at 0.5% by mass of the water-soluble polymer measured at 25°C is 10 to 30 dl/g, preferably 15 to 30 dl/g, and more preferably 18 to 30 dl/g. If the intrinsic viscosity is lower than 10 dl/g, the effect of improving the retention rate is significantly reduced, and if it is higher than 30 dl/g, the quality of the paper, especially the texture, tends to deteriorate, which is not preferable. In terms of the weight average molecular weight measured by the intrinsic viscosity method, a range of 10 to 30 million is preferable.
本発明において、一液目のアニオン性水溶性高分子添加後、二液目としてカチオン性凝結剤を添加する。カチオン性凝結剤として、有機凝結剤あるいは無機凝結剤から選択される一種以上を使用する。有機凝結剤としては、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート系高分子、ビニルアミン系高分子、エチレンイミン系高分子、縮合系アミン系高分子、アミジン系高分子、ジアリルアミン系高分子、ジシアンジアミド系高分子等が挙げられる。これらの中でもビニルアミン系高分子あるいはエチレンイミン系高分子が好ましい。無機凝結剤として、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等が挙げられる。これらの中でもポリ塩化アルミニウム(PAC)あるいは硫酸アルミニウム(硫酸バンド)が好ましい。又、有機凝結剤と無機凝結剤を併用しても差し支えない。 In the present invention, after the anionic water-soluble polymer is added as the first liquid, a cationic coagulant is added as the second liquid. As the cationic coagulant, one or more selected from organic coagulants and inorganic coagulants are used. Examples of organic coagulants include dialkylaminoalkyl (meth)acrylate polymers, vinylamine polymers, ethyleneimine polymers, condensed amine polymers, amidine polymers, diallylamine polymers, and dicyandiamide polymers. Among these, vinylamine polymers and ethyleneimine polymers are preferred. Examples of inorganic coagulants include polyaluminum chloride, aluminum sulfate, aluminum chloride, ferric chloride, ferric sulfate, and polyferric sulfate. Among these, polyaluminum chloride (PAC) or aluminum sulfate (aluminum sulfate) is preferred. In addition, organic coagulants and inorganic coagulants may be used in combination.
有機凝結剤のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート系高分子の構成単位とする三級アミノ基含有カチオン性単量体として、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、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)アクリルアミド及びこれらの塩等が挙げられる。又、前記三級アミノ基含有カチオン性単量体のモノハロゲン化物による四級アンモニウム塩基含有カチオン性単量体が挙げられ、その例として(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルオキシ2-ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。これらカチオン性単量体単独での重合体、カチオン性単量体二種以上の重合体、カチオン性単量体と非イオン性単量体との共重合体でも良い。非イオン性単量体として、(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、N-ビニルピロリドン、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド、アクリロイルモルホリン等が挙げられ、これらの中で一種以上のものとカチオン性単量体との共重合体を使用できる。ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート系高分子の重量平均分子量は、1万~300万の範囲が好ましい。 Tertiary amino group-containing cationic monomers that serve as structural units of the dialkylaminoalkyl (meth)acrylate polymer of the organic coagulant include dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, dimethylaminopropyl (meth)acrylamide, diethylaminopropyl (meth)acrylamide, and salts thereof. In addition, quaternary ammonium base-containing cationic monomers formed by monohalogenation of the tertiary amino group-containing cationic monomers include (meth)acryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride, (meth)acryloyloxyethyl dimethyl benzyl ammonium chloride, (meth)acryloylaminopropyl trimethyl ammonium chloride, (meth)acryloylaminopropyl dimethyl benzyl ammonium chloride, (meth)acryloyloxy 2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride, and the like. Polymers of these cationic monomers alone, polymers of two or more cationic monomers, and copolymers of cationic monomers and nonionic monomers may also be used. Examples of nonionic monomers include (meth)acrylamide, N,N'-dimethylacrylamide, vinyl acetate, acrylonitrile, methyl acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, diacetone acrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, acryloylmorpholine, etc., and copolymers of one or more of these with cationic monomers can be used. The weight average molecular weight of the dialkylaminoalkyl (meth)acrylate polymer is preferably in the range of 10,000 to 3,000,000.
ビニルアミン系高分子としては、N-ビニルカルボン酸アミド、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド等を必須モノマーとする重合体の酸またはアルカリ変性物からなるポリビニルアミンやビニルアミン単位と前記ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート系高分子を製造する際に使用されるカチオン性単量体、非イオン性単量体から選択される一種以上との共重合体が挙げられる。重量平均分子量は、1万~300万の範囲が好ましい。 Examples of vinylamine polymers include polyvinylamines made of acid or alkali modified polymers containing N-vinyl carboxylic acid amide, N-vinyl formamide, N-vinyl acetamide, etc. as essential monomers, and copolymers of vinylamine units with one or more selected from cationic monomers and nonionic monomers used in producing the dialkylaminoalkyl (meth)acrylate polymers. The weight average molecular weight is preferably in the range of 10,000 to 3,000,000.
エチレンイミン系高分子としては、ポリエチレンイミンあるいはポリエチレンイミン変生物等が挙げられる。重量平均分子量は、1万~300万の範囲が好ましい。 Examples of ethyleneimine-based polymers include polyethyleneimine and polyethyleneimine derivatives. The weight-average molecular weight is preferably in the range of 10,000 to 3,000,000.
縮合系アミン系高分子としては、モノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、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、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなどとエピクロロヒドリンとの縮合物、あるいは、上記脂肪族アミン/エピクロロヒドリン縮合物をさらにエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンあるいはヘキサメチレンジアミンと縮合させたものなどが挙げられる。重量平均分子量は、1000~10万の範囲が好ましい。 Condensation amine polymers include condensates of epichlorohydrin with monomethylamine, dimethylamine, monoethylamine, diethylamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, etc., or condensates of the above aliphatic amine/epichlorohydrin condensates with ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, or hexamethylenediamine. The weight average molecular weight is preferably in the range of 1,000 to 100,000.
アミジン系高分子としては、N-ビニルカルボン酸アミドと(メタ)アクリロニトリルとの共重合物の酸による加水分解反応により合成することができる。単量体であるN-ビニルカルボン酸の例としては、N-ビニルホルムアミドや、N-ビニルアセトアミドなどをあげることができる。使用する酸としては、無機、有機の強酸が好ましく、例えば塩酸、硝酸あるいはp-トルエンスルホン酸などである。また共重合するビニル系ニトリル類としては、アクリロニトリルが最も一般的である。加水分解後の分子中のアミジン基のモル%は、5~100モル%であり、好ましくは10~100モル%、最も好ましくは20~100モル%である。非イオン性構造単位は、未加水分解のカルボン酸アミド基と未反応のニトリル基であり、そのモル%は0~95モル%であり、好ましくは0~90モル%、最も好ましくは0~80モル%である。重量平均分子量は、1万~400万の範囲が好ましい。 The amidine polymer can be synthesized by hydrolysis of a copolymer of N-vinyl carboxylic acid amide and (meth)acrylonitrile with an acid. Examples of N-vinyl carboxylic acid monomers include N-vinyl formamide and N-vinyl acetamide. The acid used is preferably an inorganic or organic strong acid, such as hydrochloric acid, nitric acid, or p-toluenesulfonic acid. Acrylonitrile is the most common vinyl nitrile to be copolymerized. The mol % of amidine groups in the molecule after hydrolysis is 5 to 100 mol %, preferably 10 to 100 mol %, and most preferably 20 to 100 mol %. The nonionic structural unit is an unhydrolyzed carboxylic acid amide group and an unreacted nitrile group, and the mol % is 0 to 95 mol %, preferably 0 to 90 mol %, and most preferably 0 to 80 mol %. The weight average molecular weight is preferably in the range of 10,000 to 4,000,000.
ジアリルアミン系高分子として使用する単量体は、アリルアミン、ジアリルメチルアミン及びこれらの塩、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。これら単独で重合したもの、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート系高分子を製造する際に使用されるカチオン性単量体、非イオン性単量体から選択される一種以上と任意に共重合したものも適用できる。重量平均分子量は、1万~400万の範囲が好ましい。 Monomers used as the diallylamine polymer include allylamine, diallylmethylamine and their salts, diallyldimethylammonium chloride, etc. These may be polymerized alone or copolymerized with one or more selected from cationic monomers and nonionic monomers used in producing dialkylaminoalkyl(meth)acrylate polymers. The weight average molecular weight is preferably in the range of 10,000 to 4,000,000.
ジシアンジアミド系高分子としては、水溶性のジシアンジアミド・ホルムアルデヒド縮合物あるいはジシアンジアミド・ホルムアルデヒド・塩化アンモニウム縮合物が挙げられる。基本的には、酸あるいはそのアンモニウム塩の存在下で、ジシアンジアミドにホルムアルデヒドを加え、縮合させた生成物である。重量平均分子量は、1万~50万の範囲が好ましい。 Dicyandiamide-based polymers include water-soluble dicyandiamide-formaldehyde condensates and dicyandiamide-formaldehyde-ammonium chloride condensates. Basically, they are products of condensation of dicyandiamide with formaldehyde in the presence of an acid or its ammonium salt. The weight-average molecular weight is preferably in the range of 10,000 to 500,000.
これら有機凝結剤のpH7におけるカチオン当量値は3.0meq/g以上が好ましい。3.0~22.0meq/gが好ましい範囲である。有機凝結剤の高分子濃度が0.5質量%になるように完全溶解したときの25℃において回転粘度計にて測定した4質量%食塩水溶液粘度(SLV)が、1~10mPa・sが好ましい範囲である。B型粘度計としては東京計器製B8M等を使用し、1号ローター、60rpmで測定した値である。 The cationic equivalent value of these organic coagulants at pH 7 is preferably 3.0 meq/g or more. A preferred range is 3.0 to 22.0 meq/g. When the organic coagulant is completely dissolved so that the polymer concentration is 0.5% by mass, the viscosity of a 4% by mass saline solution (SLV) measured with a rotational viscometer at 25°C is preferably in the range of 1 to 10 mPa·s. A B-type viscometer such as Tokyo Keiki's B8M is used, and the value is measured with a No. 1 rotor at 60 rpm.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子及びカチオン性凝結剤は、抄紙前の製紙原料に添加される。通常、製紙工程において上流からパルプ乾燥固形分濃度が2.0質量%以上で移送されてきた製紙原料が抄紙機の直前では白水や清水等によりパルプ乾燥固形分濃度が2.0質量%より低い製紙原料に希釈されている。一般的には0.5~1.5質量%に希釈されており、これらはインレット原料やヘッドボックス原料と呼ばれており、これら原料(以下、インレット原料とする。)に対して歩留向上剤が添加され抄紙される。本発明における歩留向上システムもインレット原料に適用する。 The anionic water-soluble polymer and cationic coagulant of the present invention are added to the papermaking raw material before papermaking. Normally, in the papermaking process, the papermaking raw material transported from upstream with a pulp dry solids concentration of 2.0% by mass or more is diluted with white water or clean water just before the papermaking machine to a papermaking raw material with a pulp dry solids concentration of less than 2.0% by mass. Generally, it is diluted to 0.5 to 1.5% by mass, and these are called inlet raw materials or headbox raw materials. A retention aid is added to these raw materials (hereinafter referred to as inlet raw materials) and paper is made. The retention improvement system of the present invention is also applied to inlet raw materials.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子及びカチオン性凝結剤の製紙工程における添加場所は、せん断工程であるファンポンプ前後やスクリーン前後が適用される。本発明におけるアニオン性水溶性高分子の添加後にカチオン性凝結剤を添加するという添加順序であれば、これらのどこの添加場所にも適用が可能である。 The anionic water-soluble polymer and cationic coagulant of the present invention can be added in the papermaking process before or after the fan pump or before or after the screen, which is the shearing process. As long as the order of addition is such that the cationic coagulant is added after the anionic water-soluble polymer of the present invention, the present invention can be applied to any of these addition locations.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子は一定の高分子量であり、カチオン澱粉や紙力増強剤等の製紙用薬品のカチオン基との凝集作用により比較的大きいフロックを形成する。その後、形成フロックが移送中やせん断工程により徐々に破壊され小さなフロックになる。そのフロック中のアニオン性水溶性高分子内の未反応のアニオン基並びに製紙原料懸濁液中のアニオン性物質とカチオン性凝結剤との凝結作用により微細なフロックを形成し、ワイヤーパートで抄紙される結果、フロック内に水分をあまり持ち込まずに歩留率を向上させることができるという機構が推察される。 The anionic water-soluble polymer in the present invention has a certain high molecular weight, and forms relatively large flocs by coagulation with cationic groups of papermaking chemicals such as cationic starch and paper strength agents. The formed flocs are then gradually broken down into smaller flocs during transportation and shearing processes. Fine flocs are formed by the coagulation action of the unreacted anionic groups in the anionic water-soluble polymer in the flocs and the anionic substances in the papermaking raw material suspension and the cationic coagulant, and paper is made in the wire part. This is thought to be the mechanism by which the yield can be improved without introducing much moisture into the flocs.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子及びカチオン性凝結剤を使用する紙の種類としては、新聞用紙、上質印刷用紙、中質印刷用紙、グラビア印刷用紙、PPC用紙、塗工原紙、微塗工紙、包装用紙、ライナーや中芯原紙の板紙等が挙げられる。製紙原料のアニオン量、即ちカチオン要求量が比較的低い製紙原料に有効である。具体的にはカチオン要求量が0.03meq/L以下であれば本発明におけるアニオン性水溶性高分子が有効に作用する。好ましくは0.02meq/L以下である。又、製紙原料がカチオン性(=アニオン要求量)を示しても効果を発揮する。カチオン性あるいは両性澱粉や合成紙力剤等の紙力剤や硫酸バンドの添加率が多い抄紙系に適用すると効果的である。カチオン要求量は、Whatman No.41濾紙濾過液を市販の粒子電荷計(ミューテック社PCD-05型等)で測定した値(meq/L)で表される。 The types of paper for which the anionic water-soluble polymer and cationic coagulant of the present invention are used include newsprint, fine printing paper, medium printing paper, gravure printing paper, PPC paper, coated base paper, lightly coated paper, packaging paper, liner and core base paper board, etc. It is effective for papermaking raw materials with a relatively low anion content, i.e., cation demand. Specifically, the anionic water-soluble polymer of the present invention is effective when the cation demand is 0.03 meq/L or less. It is preferably 0.02 meq/L or less. It is also effective even if the papermaking raw material shows cationicity (=anion demand). It is effective when applied to papermaking systems with a high addition rate of cationic or amphoteric starch, synthetic strength agents, and other paper strength agents, or aluminum sulfate. The cation demand is expressed as a value (meq/L) measured using a commercially available particle charge meter (such as PCD-05 model by Mutec Co., Ltd.) for the filtrate from Whatman No. 41 filter paper.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子及びカチオン性凝結剤は、水で0.01~1.0質量%に希釈溶解して使用する。溶解する水は、蒸留水、イオン交換水、水道水、工業用水等が使用できる。これらが混合されていても差し支えない。希釈溶解液を更に二次希釈、三次希釈しても差し支えない。
アニオン性水溶性高分子の添加率は、紙料固形分濃度に対して10~1000ppm(ポリマー純分)の範囲である。カチオン性凝結剤の添加率は、紙料固形分濃度に対して10~5000ppm(固形分換算)である。
The anionic water-soluble polymer and cationic coagulant in the present invention are used by diluting and dissolving in water to a concentration of 0.01 to 1.0% by mass. The water used for dissolution may be distilled water, ion-exchanged water, tap water, industrial water, or the like. These may also be mixed. The diluted solution may also be further diluted a second or third time.
The anionic water-soluble polymer is added at a rate of 10 to 1000 ppm (pure polymer content) relative to the stock solids concentration. The cationic coagulant is added at a rate of 10 to 5000 ppm (solids content equivalent) relative to the stock solids concentration.
本発明におけるアニオン性水溶性高分子及びカチオン性凝結剤は、紙力剤、サイズ剤やその他の製紙用薬品と併用することができる。又、その他の歩留向上剤と併用しても差し支えないが、本発明における歩留向上システムのみを適用することが、より優位性が発揮され好ましい。 The anionic water-soluble polymer and cationic coagulant of the present invention can be used in combination with paper strength agents, sizing agents, and other papermaking chemicals. They may also be used in combination with other retention aids, but it is preferable to use only the retention aid system of the present invention, as this provides greater advantages.
以下に本発明におけるアニオン性水溶性高分子及びカチオン性凝結剤を用いた製紙原料の抄紙方法について具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The papermaking method of the papermaking raw material using the anionic water-soluble polymer and cationic coagulant of the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to the following examples.
(アニオン性水溶性高分子試料)
本発明におけるアニオン性水溶性高分子試料A、Bをそれぞれ油中水型エマルジョン重合法、塩水中分散重合法の常法により調製した。又、本発明の範囲外のアニオン性水溶性高分子試料Cを油中水型エマルジョン重合法の常法により調製した。これらの組成、物性を表1に示す。
(Anionic water-soluble polymer sample)
The anionic water-soluble polymer samples A and B of the present invention were prepared by the usual methods of water-in-oil emulsion polymerization and dispersion polymerization in salt water, respectively. Anionic water-soluble polymer sample C outside the scope of the present invention was prepared by the usual method of water-in-oil emulsion polymerization. The compositions and physical properties of these are shown in Table 1.
(表1)
単量体組成;AAC:アクリル酸、AAM:アクリルアミド
製品形態;E:油中水型エマルジョン、D:塩水液中分散重合液
固有粘度;水溶性高分子の25℃において測定した0.5質量%における、4質量%食塩水溶液中の固有粘度。
0.2質量%水溶液粘度;高分子濃度が0.2質量%になるように水で溶解したときの25℃において測定した粘度(mPa・s)。
(Table 1)
Monomer composition: AAC: acrylic acid, AAM: acrylamide Product form: E: water-in-oil emulsion, D: dispersion in saline solution Intrinsic viscosity: intrinsic viscosity of water-soluble polymer in 4 mass% saline solution at 0.5 mass% measured at 25°C.
Viscosity of 0.2% by mass aqueous solution: Viscosity (mPa·s) measured at 25° C. when dissolved in water to give a polymer concentration of 0.2% by mass.
(カチオン性歩留向上剤試料)
比較試料として、市販品のカチオン性歩留向上剤D、Eを用意した。これらの組成、物性を表2に示す。
(Cationic retention aid sample)
As comparative samples, commercially available cationic retention aids D and E were prepared. Their compositions and physical properties are shown in Table 2.
(表2)
製品形態;E:油中水型エマルジョン、D:塩水液中分散重合液
固有粘度;水溶性高分子の25℃において測定した0.5質量%における、4質量%食塩水溶液中の固有粘度。
(Table 2)
Product form: E: water-in-oil emulsion, D: dispersion in saline solution Intrinsic viscosity of polymer solution: intrinsic viscosity of water-soluble polymer in 4 mass % saline solution at 0.5 mass % measured at 25°C.
(カチオン性凝結剤試料)
本発明におけるカチオン性凝結剤として有機凝結剤試料を市販品により用意又は製造調製した。これらの組成、物性を表3に示す。又、無機凝結剤として市販品のPAC(ポリ塩化アルミニウム、アルミナ濃度10質量%、原液を固形分100質量%として使用)、硫酸バンド(硫酸アルミニウム、アルミナ濃度8質量%、原液を固形分100質量%として使用)を用意した。
(Cationic Coagulant Sample)
As the cationic coagulant in the present invention, organic coagulant samples were prepared or manufactured from commercially available products. Their compositions and physical properties are shown in Table 3. In addition, as inorganic coagulants, commercially available products PAC (polyaluminum chloride, alumina concentration 10% by mass, stock solution used as 100% by mass solids) and aluminum sulfate (aluminum sulfate, alumina concentration 8% by mass, stock solution used as 100% by mass solids) were prepared.
(表3)
製品形態;AQ:水溶性重合体液
0.5質量%塩水溶液粘度;4質量%食塩水中に高分子濃度が0.5質量%になるように溶解したときの25℃において測定した粘度(mPa・s)。
(Table 3)
Product form: AQ: water-soluble polymer solution 0.5% by weight saline solution viscosity: viscosity (mPa·s) measured at 25° C. when dissolved in 4% by weight saline solution to give a polymer concentration of 0.5% by weight.
(試験例1、濾水性能評価試験)(実施例1~16)
濾水性能について動的濾水性試験機DDA(Dynamic Drainage Analyzer、マツボー社)による濾水性能評価を実施した。叩解度350mLに調製したLBKPを清水希釈後、軽質炭酸カルシウムを添加、pH調整を行い調製インレット紙料として試験に用いた。調製インレット紙料の物性値は、固形分濃度13215ppm、軽質炭酸カルシウム等Ash分固形分濃度2771ppm(対紙料固形分)、pH8.5、電気伝導度36.1mS/mであった。調製インレット紙料のWhatmanNo.41濾紙濾過液の濁度299NTU(HACH社製2100P型を使用)、カチオン要求量0.011meq/L(ミューテック社製PCD-05型を使用)であった。
調製インレット紙料の所定量を底部に62メッシュワイヤーの付いたDDA攪拌槽に投入した。攪拌回転数1000rpmで5秒攪拌後、硫酸バンド0.5質量%添加(対紙料固形分)、1000rpmで20秒攪拌、市販のカチオン化澱粉を0.3質量%添加(対紙料固形分)、1000rpm、20秒攪拌後、一液目として表1の試料Aの0.1質量%水溶液を紙料固形分に対して300ppm添加(ポリマー純分)、攪拌回転数1000rpmで20秒攪拌後(スクリーン入口添加想定)、二液目として表3の試料1の0.1質量%水溶液を100ppm添加(ポリマー純分)、攪拌回転数1000rpmで10秒攪拌後(スクリーン出口添加想定)、300mBarの減圧下で、紙料を吸引し、ワイヤー上にシートを形成した時点の濾水時間及びシート含水率を測定した。これを実施例1とする。又、同じ調製インレット紙料、表1~3あるいは無機凝結剤試料を用いて、同様な条件で同様な試験を実施した(実施例2~16)。これらの結果を表4に示す。
(Test Example 1, Drainage Performance Evaluation Test) (Examples 1 to 16)
Drainage performance was evaluated using a dynamic drainage tester DDA (Dynamic Drainage Analyzer, Matsubo). LBKP prepared to a beating degree of 350 mL was diluted with clean water, light calcium carbonate was added, and the pH was adjusted to prepare an inlet stock for testing. The physical properties of the prepared inlet stock were a solids concentration of 13215 ppm, a light calcium carbonate etc. ash solids concentration of 2771 ppm (relative to the stock solids), pH 8.5, and electrical conductivity 36.1 mS/m. The turbidity of the Whatman No. 41 filter paper filtrate of the prepared inlet stock was 299 NTU (using HACH's 2100P type), and the cation demand was 0.011 meq/L (using Mutec's PCD-05 type).
A predetermined amount of the prepared inlet stock was charged into a DDA stirred tank equipped with a 62 mesh wire at the bottom. After stirring for 5 seconds at 1000 rpm, 0.5% by mass of aluminum sulfate was added (relative to the stock solids), stirring was performed for 20 seconds at 1000 rpm, 0.3% by mass of commercially available cationized starch was added (relative to the stock solids), stirring was performed for 20 seconds at 1000 rpm, and then 300 ppm of a 0.1% by mass aqueous solution of sample A in Table 1 was added (pure polymer content) relative to the stock solids as the first liquid, stirring was performed for 20 seconds at 1000 rpm (assuming addition at the screen inlet), and 100 ppm of a 0.1% by mass aqueous solution of sample 1 in Table 3 was added (pure polymer content) as the second liquid, stirring was performed for 10 seconds at 1000 rpm (assuming addition at the screen outlet), and the stock was sucked under a reduced pressure of 300 mBar, and the drainage time and sheet moisture content were measured when a sheet was formed on the wire. This is Example 1. Similar tests were also carried out under similar conditions using the same prepared inlet paper stocks and inorganic coagulant samples shown in Tables 1 to 3 (Examples 2 to 16). The results are shown in Table 4.
(試験例1、濾水性能評価試験)(比較例1~14)
実施例1と同じ調製インレット紙料、表1~3あるいは無機凝結剤試料を用いて、実施例1と同様な条件で同様な試験を試料や添加順序を変更して実施した。これらの結果を表4に示す。
(Test Example 1, Drainage Performance Evaluation Test) (Comparative Examples 1 to 14)
Using the same prepared inlet paper stock and inorganic coagulant samples as in Example 1, similar tests were carried out under similar conditions to those in Example 1, but with different samples and addition orders. The results are shown in Table 4.
(表4)
(Table 4)
本発明におけるアニオン性水溶性高分子添加後、カチオン性凝結剤を添加した実施例では、比較例に対して濾水時間が短縮、シート含水率が低い結果を示した。本発明とは異なる添加方法の比較例では、濾水時間の短縮とシート含水率低下を同時に示す結果は得られなかった。本発明における添加方法により濾水性能及び搾水性能が確認できた。 In the examples in which a cationic coagulant was added after the addition of the anionic water-soluble polymer of the present invention, the drainage time was shortened and the sheet moisture content was lower than in the comparative examples. In the comparative examples in which the addition method was different from that of the present invention, no results were obtained that showed both a shortened drainage time and a lower sheet moisture content. The addition method of the present invention confirmed the drainage performance and water squeezing performance.
(試験例2、歩留率測定試験)(実施例17~30)
歩留率測定試験では、ブリット式ダイナミックジャーテスターを用いた(30メッシュワイヤー使用)。
実施例1と同じ調製インレット紙料を所定量採取し、硫酸バンド0.5質量%添加(対紙料固形分)、攪拌回転数1000rpmで20秒攪拌、カチオン化澱粉0.3質量%添加(対紙料固形分)、攪拌回転数1000rpmで20秒攪拌、一液目として表1の試料Aの0.1質量%水溶液を紙料固形分に対して300ppm添加(ポリマー純分)、攪拌回転数1000rpmで20秒攪拌後(スクリーン入口添加想定)、二液目として表3の試料1の0.1質量%水溶液100ppm添加(ポリマー純分)、攪拌回転数1000rpmで10秒攪拌後(スクリーン出口添加想定)、濾液を一定時間採取しADVANTEC No.2濾紙にて濾過後、SSを測定、総歩留率を求めた。その濾紙を525℃にて2時間灰化し、灰分歩留率を測定した。これを実施例17とする。又、同じ調製インレット紙料、表1、3あるいは無機凝結剤試料を用いて、同様な条件で同様な試験を実施した(実施例18~30)。これらの結果を表5に示す。
(Test Example 2, Yield Measurement Test) (Examples 17 to 30)
In the retention rate measurement test, a Britt type dynamic jar tester was used (using 30 mesh wire).
A predetermined amount of the same inlet stock as in Example 1 was collected, 0.5% by mass of aluminum sulfate was added (relative to the stock solids), and the stirring speed was 1000 rpm for 20 seconds. 0.3% by mass of cationic starch was added (relative to the stock solids), and the stirring speed was 1000 rpm for 20 seconds. As the first liquid, 300 ppm of a 0.1% by mass aqueous solution of sample A in Table 1 was added (pure polymer content) relative to the stock solids, and the stirring speed was 1000 rpm for 20 seconds (assuming addition at the screen inlet). As the second liquid, 100 ppm of a 0.1% by mass aqueous solution of sample 1 in Table 3 was added (pure polymer content) and the stirring speed was 1000 rpm for 10 seconds (assuming addition at the screen outlet). The filtrate was collected for a certain period of time, filtered with ADVANTEC No. 2 filter paper, and the SS was measured to determine the total retention rate. The filter paper was incinerated at 525°C for 2 hours, and the ash retention rate was measured. This is Example 17. Similar tests were also carried out under similar conditions using the same prepared inlet paper stock and the inorganic coagulant samples shown in Tables 1 and 3 (Examples 18 to 30). The results are shown in Table 5.
(試験例2.歩留率測定試験)(比較例15~22)
実施例1と同じ調製インレット紙料、表1、3あるいは無機凝結剤試料を用いて、実施例1と同様な条件で同様な試験を試料や添加順序を変更して実施した。これらの結果を表5に示す。
(Test Example 2: Yield Measurement Test) (Comparative Examples 15 to 22)
Using the same prepared inlet stock as in Example 1, and the inorganic coagulant samples in Tables 1 and 3, similar tests were carried out under the same conditions as in Example 1, but with different samples and addition orders. The results are shown in Table 5.
(表5)
(Table 5)
本発明における添加方法では、比較例に比べて歩留率を維持あるいは向上する結果が得られた。これは、本発明における添加方法を適用することで、歩留効果は同等以上で濾水性、搾水性を改善することができ、更なる歩留向上システムの添加率を上げることが可能なことを意味する。一方、比較例15と16の比較において、試料Aをスクリーン入口からスクリーン出口添加に変更することでスクリーンの攪拌シェアによる形成フロックの崩壊が抑制されるため歩留率は向上するが、(試験例1.濾水性能評価試験)の比較例2の結果からフロック内に過多に水分が取り込まれ、濾水性、搾水性は大きく低下する。又、高分子量のポリマーをスクリーン出口に添加することは地合いへの影響が大きくなる。そのため、スクリーン出口添加への変更やアニオン性水溶性高分子の添加率の増添では生産効率の向上は達成できない。同様なことが試料Bについても言える。尚、試料C添加時では比較的歩留効果が低く、増添しても試料A、B程度の歩留効果は得られず、アニオン性水溶性高分子について一定以上の分子量が必要であることを確認した。 The addition method of the present invention resulted in maintaining or improving the yield rate compared to the comparative example. This means that by applying the addition method of the present invention, the yield effect is equal to or greater than that of the comparative example, and the freeness and squeezing can be improved, and the addition rate of the system for further improving the yield can be increased. On the other hand, in a comparison between comparative examples 15 and 16, by changing the addition of sample A from the screen inlet to the screen outlet, the collapse of the formed flocs due to the stirring shear of the screen is suppressed, and the yield rate is improved, but from the results of comparative example 2 of (Test Example 1. Drainage Performance Evaluation Test), excessive water is taken into the flocs, and the freeness and squeezing are greatly reduced. In addition, adding a high molecular weight polymer to the screen outlet has a large effect on the formation. Therefore, the change to the screen outlet addition or the increase in the addition rate of the anionic water-soluble polymer cannot achieve an improvement in production efficiency. The same can be said for sample B. It was confirmed that the retention effect was relatively low when sample C was added, and even if it was increased, the retention effect of the same level as samples A and B was not obtained, and a certain molecular weight or more was required for the anionic water-soluble polymer.
(試験例3.濾水性能評価試験)(実施例31)
濾水性能について動的濾水性試験機DDA(Dynamic Drainage Analyzer、マツボー社)による濾水性能評価を実施した。某製紙会社から入手したコート原紙抄造原料の調製インレット紙料に硫酸バンド2質量%、紙力剤0.2質量%(何れも対紙料固形分)を添加して試験に用いた。調製インレット紙料の物性値は、固形分濃度14811ppm、軽質炭酸カルシウム等Ash分固形分濃度2727ppm(対紙料固形分)、pH7.7、電気伝導度75.1mS/mであった。調製インレット紙料のWhatmanNo.41濾紙濾過液の濁度19NTU(HACH社製2100P型を使用)、カチオン要求量0.025meq/L(ミューテック社製PCD-05型を使用)であった。
調製インレット紙料の所定量を底部に62メッシュワイヤーの付いたDDA攪拌槽に投入した。攪拌回転数1000rpmにて5秒攪拌後、市販のカチオン化澱粉を0.3質量%添加(対紙料固形分)、1000rpmで30秒攪拌、一液目として表1の試料Aの0.1質量%水溶液を紙料固形分に対して25ppm添加(ポリマー純分)、攪拌回転数1000rpmで20秒攪拌後(スクリーン入口添加想定)、二液目として表3の試料2の0.1質量%水溶液を紙料固形分に対して350ppm添加(ポリマー純分)あるいはPAC2500ppm添加、攪拌回転数1000rpmで10秒攪拌後(スクリーン出口添加想定)、300mBarの減圧下で、紙料を吸引し、ワイヤー上にシートを形成した時点の濾水時間及びシート含水率を測定した。これを実施例31とする。これらの結果を表6に示す。
(Test Example 3. Drainage Performance Evaluation Test) (Example 31)
Drainage performance was evaluated using a dynamic drainage tester (DDA, Matsubo). 2% by mass of aluminum sulfate and 0.2% by mass of paper strength agent (both based on the solid content of the paper) were added to the prepared inlet stock of the coated base paper sheet-making raw material obtained from a certain paper company and used for the test. The physical properties of the prepared inlet stock were a solid content concentration of 14811 ppm, a solid content concentration of light calcium carbonate etc. of ash content of 2727 ppm (based on the solid content of the paper stock), pH 7.7, and electrical conductivity 75.1 mS/m. The turbidity of the Whatman No. 41 filter paper filtrate of the prepared inlet stock was 19 NTU (using HACH's 2100P model), and the cation demand was 0.025 meq/L (using Mutec's PCD-05 model).
A predetermined amount of the prepared inlet stock was put into a DDA stirring tank with a 62 mesh wire at the bottom. After stirring for 5 seconds at 1000 rpm, 0.3% by mass of commercially available cationic starch was added (relative to the stock solids), and stirring was performed for 30 seconds at 1000 rpm. As the first liquid, a 0.1% by mass aqueous solution of sample A in Table 1 was added at 25 ppm (pure polymer content) relative to the stock solids, and after stirring for 20 seconds at 1000 rpm (assuming addition at the screen inlet), as the second liquid, a 0.1% by mass aqueous solution of sample 2 in Table 3 was added at 350 ppm (pure polymer content) relative to the stock solids or 2500 ppm of PAC was added, and after stirring for 10 seconds at 1000 rpm (assuming addition at the screen outlet), the stock was sucked under a reduced pressure of 300 mBar, and the drainage time and sheet moisture content were measured when a sheet was formed on the wire. This is Example 31. The results are shown in Table 6.
(試験例3、濾水性能評価試験)(比較例23)
実施例31と同じ調製インレット紙料を用いて、実施例31と同様な条件で同様な試験を一液目(スクリーン入口添加想定)に市販アニオン性水溶性高分子試料F[アニオン性ポリアクリルアミド、アニオン当量値4.5meq/g(pH7)、0.5質量%塩水溶液粘度143mPa・s]を紙料固形分に対して50ppm添加(ポリマー純分)、二液目(スクリーン出口添加想定)に市販コロイダルシリカ400ppm添加して実施した。この結果を表6に示す。
(Test Example 3, Drainage Performance Evaluation Test) (Comparative Example 23)
Using the same prepared inlet stock as in Example 31, a similar test was carried out under the same conditions as in Example 31, except that a commercially available anionic water-soluble polymer sample F [anionic polyacrylamide, anionic equivalent value 4.5 meq/g (pH 7), 0.5 mass% salt solution viscosity 143 mPa·s] was added to the first liquid (assuming addition to the screen inlet) at 50 ppm (pure polymer content) based on the stock solids, and 400 ppm of commercially available colloidal silica was added to the second liquid (assuming addition to the screen outlet). The results are shown in Table 6.
(試験例4、歩留率測定試験)(実施例32)
歩留率測定試験では、ブリット式ダイナミックジャーテスターを用いた(30メッシュワイヤー使用)。
実施例31と同じ調製インレット紙料を所定量採取し、カチオン化澱粉を0.3質量%添加(対紙料固形分)、攪拌回転数500rpmで30秒攪拌、一液目として表1の試料Aの0.1質量%水溶液を紙料固形分に対して25ppm添加(ポリマー純分)、攪拌回転数500rpmで20秒攪拌後(スクリーン入口添加想定)、二液目として試料2の0.1質量%水溶液を紙料固形分に対して350ppm添加(ポリマー純分)あるいはPAC2500ppm添加、攪拌回転数500rpmで10秒攪拌後(スクリーン出口添加想定)、濾液を一定時間採取しADVANTEC No.2濾紙にて濾過後、SSを測定、総歩留率を求めた。その濾紙を525℃にて2時間灰化し、灰分歩留率を測定した。これを実施例32とする。これらの結果を表6に示す。
(Test Example 4, Yield Measurement Test) (Example 32)
In the retention rate measurement test, a Britt type dynamic jar tester was used (using 30 mesh wire).
A predetermined amount of the same inlet stock as in Example 31 was collected, 0.3% by mass of cationic starch was added (relative to the stock solids), and the mixture was stirred at 500 rpm for 30 seconds. As the first liquid, 25 ppm of a 0.1% by mass aqueous solution of sample A in Table 1 was added to the stock solids (pure polymer content), and after stirring at 500 rpm for 20 seconds (assuming addition to the screen inlet), 350 ppm of a 0.1% by mass aqueous solution of sample 2 was added to the stock solids (pure polymer content) or 2500 ppm of PAC was added to the second liquid, and after stirring at 500 rpm for 10 seconds (assuming addition to the screen outlet), the filtrate was collected for a certain period of time, filtered with ADVANTEC No. 2 filter paper, and the SS was measured to determine the total retention rate. The filter paper was incinerated at 525°C for 2 hours, and the ash retention rate was measured. This is Example 32. These results are shown in Table 6.
(試験例4、歩留率測定試験)(比較例24)
実施例31と同じ調製インレット紙料を用いて、実施例32と同様な条件で同様な試験を一液目(スクリーン入口添加想定)に市販アニオン性水溶性高分子試料F[アニオン性ポリアクリルアミド、製品形態;油中水型エマルジョン、アニオン当量値;4.5meq/g(pH7)、0.5質量%塩水溶液粘度;143mPa・s]を紙料固形分に対して50ppm添加(ポリマー純分)、二液目(スクリーン出口添加想定)に市販コロイダルシリカ400ppm添加して実施した。この結果を表6に示す。
(Test Example 4, Yield Measurement Test) (Comparative Example 24)
Using the same prepared inlet stock as in Example 31, a similar test was carried out under the same conditions as in Example 32, except that 50 ppm of commercially available anionic water-soluble polymer sample F [anionic polyacrylamide, product form: water-in-oil emulsion, anion equivalent value: 4.5 meq/g (pH 7), 0.5 mass% salt solution viscosity: 143 mPa·s] was added to the first liquid (assuming addition to the screen inlet) based on the stock solids (pure polymer content), and 400 ppm of commercially available colloidal silica was added to the second liquid (assuming addition to the screen outlet). The results are shown in Table 6.
(表6)
Table 6
当該抄造原料については、比較例23、24のアニオン性PAM+コロイダルシリカの歩留向上システムが適用されているが、本発明における歩留向上システムの方が、比較例よりも低い薬品添加コストで歩留率を維持あるいは向上でき、濾水性、搾水性を改善できることが判明した。
For this papermaking raw material, the anionic PAM + colloidal silica retention improvement system of Comparative Examples 23 and 24 was applied, but it was found that the retention improvement system of the present invention can maintain or improve the yield rate at a lower chemical addition cost than the comparative examples, and can improve drainage and dewatering properties.
Claims (5)
一般式(1)
R1は水素、メチル基又はカルボキシメチル基、QはSO3 ―、C6H4SO3 ―、CONHC(CH3)2CH2SO3 ― 、あるいはCOO―、R2は水素又はCOOY2、Y1あるいはY2は水素又は陽イオンをそれぞれ表わす。 A papermaking method comprising the steps of: adding, to a papermaking raw material prior to papermaking in a papermaking process , an anionic water-soluble polymer having as constituent units 5 to 80 mol % of one or more selected from vinyl sulfonic acid, vinylbenzenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, or salts thereof , and 20 to 95 mol % of a nonionic monomer, as a monomer represented by the following general formula (1), and having an intrinsic viscosity of 10 to 30 dl/g in a 4 mass % saline solution at 0.5 mass % of the anionic water-soluble polymer measured at 25°C: and then adding a cationic coagulant.
General formula (1)
R 1 represents hydrogen, a methyl group or a carboxymethyl group, Q represents SO 3 -- , C 6 H 4 SO 3 -- , CONHC(CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 -- or COO -- , R 2 represents hydrogen or COOY 2 , and Y 1 and Y 2 each represent hydrogen or a cation.
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