JPS6224560B2 - - Google Patents
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- JPS6224560B2 JPS6224560B2 JP55012341A JP1234180A JPS6224560B2 JP S6224560 B2 JPS6224560 B2 JP S6224560B2 JP 55012341 A JP55012341 A JP 55012341A JP 1234180 A JP1234180 A JP 1234180A JP S6224560 B2 JPS6224560 B2 JP S6224560B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- paper
- filler
- pulp slurry
- cationic
- alkaline
- Prior art date
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- Paper (AREA)
Description
本発明は、現在広く工業的に実施されている酸
性抄紙に代り、ほぼ中性領域のパルプスラリーを
以て抄紙する紙の製造法に関するものであり、特
に填料中に重量比で20%以上のアルカリ性填料を
含ましめると共に、この填料にカチオン性紙力増
強剤と水溶性アルミニウム塩を添加して抄紙PH
6.5〜8.5に調整したパルプスラリーを以て抄紙す
ることを特徴とし、乾燥紙力の向上、排水負荷の
低減等の利点をもたらすものである。
現在、製紙業界において工業的規模で最も一般
的に行われている抄紙方法においては、繊維状パ
ルプの水性スラリー中にサイズ剤、填料、染料、
紙力増強剤などの添加剤を加え、更に定着剤とし
て硫酸アルミニウム(バンド)を加えてスラリー
のPHを酸性に調整する。硫酸アルミニウムは水中
で加水分解し陽イオン電荷を有するアルミナコン
プレツクスを生じ、これが陰イオン電荷を有する
パルブ繊維に惹きつけられる際に前記添加剤を同
時に吸引定着せしめる。かかる調整を経たパルプ
スラリーを以て抄紙が行われるが、通常この抄紙
法を酸性抄紙と呼んでいる。この方法では硫酸ア
ルミニウムの使用を不可欠としているため、でき
あがる紙が酸性で長期に亘る保存の過程で紙力が
低下したり、変色したり、印刷適性を低下させる
などの難点があり、また填料としてアルカリ性顔
料が使用できないというような不都合や、排水の
問題、抄紙機の腐蝕のような欠点もある。
酸性抄紙における上述の難点を避けるため、硫
酸アルミニウム無添加或いはPH無調整での所謂中
性抄紙方法も知られているが、また難点もあり、
ごく限られた範囲で実用化されているにすぎな
い。前述の如くセルロース繊維は水中で陰イオン
電荷を有しており、これに陽イオン性物質を添加
すれば、よく吸着することは広く知られているの
で、このことから硫酸アルミニウムの如き定着剤
を必要としないカチオン性高分子物も各種提案さ
れているが実用的にはまだ十分とは言えない。例
えばポリアミドポリアミン樹脂(特公昭35−
3547)、ポリエチレンイミン(特公昭41−
18401)、ポリエチレンイミン−エピクロルヒドリ
ン付加物(特公昭43−14165)、アクリルアミドと
メタクリル酸ジメチルアミノエチルとの共重合体
(米国特許第2838397号)、アクリルアミドとカチ
オン性モノマーとの共重合体と、重合度20以上の
ポリアルキレンイミンとを反応させ脱アンモニア
縮合したカチオン性アクリルアミド系樹脂(特開
昭50−155706)などが提案されているが、何れも
濾水性、填料の歩留効果、湿潤強度、乾燥強度等
の諸性能に関連した欠点を伴うものとされてい
る。
今日、省資源、省エネルギー、環境整備等は最
大の課題であり、諸原料を有効に利用し、最も効
率がよく、且つ最大限にその機能を発揮し得るよ
うな方法で製品化を図ることが必要である。例え
ば、近年原木事情の悪化に伴つて、各種の樹種に
ついて使用範囲の選択の巾が狭くなり、従来あま
りかえりみられなかつた紙力の出難いパルプまで
も、これを有効に活用することが望まれている
し、また紙力を付与するための補助的手段として
行われている澱粉等によるサイズプレス工程を省
略して、乾燥に消費される熱エネルギーの節約を
図ることも注目されている。これらの要請に対し
ては、紙力を確保するための適切な紙力増強剤の
開発が課題となる。また排水基準は益々厳しく規
制され、製紙用の用水、廃水の量的制限がなされ
て、抄紙白水を高度に回収して再使用する方向に
あるが、白水中の未吸着分の蓄積が増大すると、
結果として白水中のCOD、BOD成分が多くなり
廃水処理をより困難にする。このため白水中の未
吸着分を減少せしめることは原材料の有効利用の
点からは勿論のこと、廃水処理の容易化、処理コ
ストの低減のためにも、ゆるがせにできない課題
となつている。
而して本発明の第1の目的は、従来法より更に
改善された紙力増強剤を提供することにある。更
に第2の目的は排水中のCOD、BOD負荷を低減
することにある。そして更に本発明の第3の目的
は、紙力増強剤の選択の巾を広げてコストダウン
に寄与することである。更に本発明の他の目的に
ついては、後述の説明により理解されよう。
本発明は上記の目的が、(a)重量比で20%以上の
アルカリ性填料を含んで成る填料に、(b)カチオン
性第3級アミン系のポリアクリルアミド紙力増強
剤を添加してパルプ繊維の水性スラリーを調製
し、更にこのものに(c)水溶性アルミニウム塩を含
ましめて、該スラリーの抄紙PHを6.5〜8.5に調整
した上で抄紙すれば達成できることを見出したも
のである。
上記の如く本発明における必須の構成条件は、
少くとも重量比で20%のアルカリ性填料を含んだ
填料を使用することである。従来から抄紙用の填
料として各種の顔料が用いられているが、本発明
ではその中でも特にアルカリ性の填料を含ましめ
ることを不可欠事項とするものであつて、その代
表例としては、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カ
ルシウム、水酸化アルミニウム、アルミナ、酸化
亜鉛、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、水酸化マ
グネシウムなどが挙げられる。かかるアルカリ性
填料をパルプスラリー中に含ましめるには、その
もののフレツシユな粉体をスラリー中に添加する
場合に限らず、他に供給源を求めることもでき
る。例えば、アート紙やコーテツド紙の損紙は抄
紙機、塗工機、カツター、スーパーキヤレンダ
ー、選別などの各工程での発生が避けられない
が、これらの損紙は製造工場内で回収され、パル
パーで再離解され、バージンパルプのスラリーに
混合されて抄紙工程で再び使われる。アート紙、
コーテツド紙ではアルカリ性顔料がごく一般に塗
工材料として使用されているから、このものが損
紙として回収され、抄紙工程で再使用されると、
かかる顔料類は抄紙填料として有効に活用される
ことになる。一般に、填料はパルプの乾燥重量当
り15%程度使用されるのが普通であるが、所望す
る紙の性質によつて低灰分の紙から高灰分の紙ま
で、その使用量には巾がある。また本発明では、
アルカリ性填料を単独で使用する場合に限ること
なく、カオリン、クレー、タルク、酸化チタンな
どアルカリ性顔料以外の填料を併用しても差支え
ない。その場合、本発明の所望の効果を発揮させ
るためにはアルカリ性填料とそれ以外の填料との
併用割合は、後記のデータからも明らかなように
重量比にして100:0〜20:80の範囲が望まし
い。
本発明では、填料の使用法についてある種の改
善を試みた結果、ワイヤーの磨耗性を低減する観
点から、効果の得られることを確認した。周知の
とおり、パルプスラリー中に含まれる填料は、抄
紙機のワイヤー上での成紙の過程で、多かれ少な
かれワイヤーを磨耗する。このワイヤーの磨耗は
抄紙効率及び紙質に与える影響が大きいため、そ
の磨耗度を厳密にチエツクしながら、必要に応じ
てワイヤーの取り替えが行われるが、ワイヤー替
えの期間抄紙機は完全に停止するため生産コスト
への影響は甚大である。そのため、ワイヤーの磨
耗を極力低減する工夫がなされ、ワイヤー替えの
頻度を少くできれば、その工業的価値は大なるも
のがある。本発明を完成する過程で、填料による
ワイヤー磨耗度を併行して検討した結果、填料を
予め湿式粉砕処理してパルプスラリー中に添加せ
しめた場合にはワイヤーの磨耗を低減させる効果
のあることが伴つた。例えば、一般に市販されて
いる重質炭酸カルシウムは乾式粉砕後、分級した
ものであるが、これを出発材料とするか、或いは
原石を乾式粗砕したものを出発材料として湿式粉
砕処理を行う。粉砕機としては、サンドグライン
ダー、ボールミル、アトライター、ケーデイミル
など各種形式のものを試みたが、中でもサンドグ
ラインダーが最も有効であつた。サンドグライン
ダーそのものはよく知られてり、内部に撹拌羽根
を設けたセル中に、ガラス、金属、陶磁などの微
小粒子を充填してあり、この中を被処理物のスラ
リーが通過しながら粉砕処理を受けるようになつ
ている。填料の湿式粉砕処理によつてワイヤーの
磨耗度に改善をもたらすのは、例えばサンドグラ
インダー処理を行うとワイヤー磨耗性に対する影
響度のより大きい粗大粒子が選択的に粉砕され
て、粒度の揃つた状態に微粒化が進むことと、填
料の粒子形状がワイヤー磨耗への影響度を軽減す
る望ましい形に変化せしめられることに主として
起因するものと思われる。なお、前記のアルカリ
性填料として重質炭酸カルシウムを用いたときに
は、このものは国内資源が豊富にある処からコス
ト的にも廉価に調達でき、しかもワイヤー磨耗を
改善する効果が大きいので最も優れた材料といえ
る。
本発明における必須の材料の他の1つはカチオ
ン性第3級アミン系ポリアクリルアミド紙力増強
剤即ち水溶性第3級アミン系カチオンポリマーで
ある。かかる第3級アミン系カチオンポリマーと
しては例えば次のようなものが挙げられる。例え
ばジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレー
ト、ビニルピリジン等とアクリルアミドの共重合
物及びこれらの共重合物と、更に共重合可能なビ
ニルモノマーとの水溶性共重合物や、アクリルア
ミド、メタクリルアミドの単独重合物及びこれら
と共重合可能なビニルモノマーとの水溶性共重合
物のマンニツヒ化合物等が代表的な例である。
カチオン性ポリマーは、それらのカチオン性の
特質から一般に第4級アンモニウム系、第3級ア
ミン系、第2級アミン系に大別される。従来、第
4級アンモニウム系はPH依存性がなく、その単独
使用は推奨されているが、第3級アミン系は、PH
5.5付近の酸性サイドで使用されるのが普通であ
り、アルカリサイドに移行するに従つて紙力の低
下傾向を示す。またコロイド滴定を用いた測定に
よるとパルプスラリーのPH8.5程度以上のアルカ
リ側になるとほとんどカチオン性を示さず、パル
プ繊維への定着が極めて困難視され、そのため中
性抄紙には実用的に問題があつたが、本発明によ
れば、かかるカチオン性第3級アミン系ポリアク
リルアミドでもほぼ第4級アンモニウム系と同程
度の定着性を発揮し、その単独使用も可能とな
る。また第3級アミン系のカチオンポリマーは第
4級アンモニウム系に比較して相対的にコスト安
の利点がある。
前記例示した各種の第3級アミン系カチオンポ
リマーの内、紙力の増強効果及び再使用を目的と
する損紙の再離解性及びポリマーの長期安定性の
面からジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリ
レート等とアクリルアミドとの共重合物が最も好
ましい。トリアルキルアミノアルキル(メタ)ア
クリレートとアクリルアミドの共重合物の如き第
4級アンモニウム系のカチオンポリマーはPH8.0
を越すアルカリ下では、不安定でアルカリ分解に
よりトリメチルアミン臭の如き悪臭を発生する性
質があるので、例えば印刷用コーテツド紙、ノー
カーボン紙、静電記録紙その他多くの塗工紙で、
PH8以上程度のアルカリ性塗料を塗るような場合
には本発明の如く紙力増強剤としてジアルキルア
ミノアルキル(メタ)アクリレートとアクリルア
ミドの共重合物などの第3級アミン系のカチオン
ポリマーを選択的に使用することによつて、かか
る塗工紙に適した優れた原紙を得ることができ
る。本発明において、第3級アミン系カチオンポ
リマーの使用量は特に限定されるものではない
が、所望する紙力増強効果、経済性等を考慮すれ
ば、パルプの乾燥重量当り、0.2〜4.0%の範囲で
使用するのが好ましい。勿論、更に紙力の増強を
所望するならば他に本発明の効果を阻害しない程
度にアニオン性の紙力増強剤および一般の定着剤
を併用添加することや、或は抄紙工程で澱粉、ポ
リビニルアルコール等の水溶性高分子物によるサ
イズプレス手段を付加することは何ら妨げるもの
ではない。
本発明における第3の必須成分は、水溶性のア
ルミニウム塩である。例えば硫酸アルミ(バン
ド)、硝酸アルミ、塩化アルミ、カリミヨウバ
ン、ポリ塩化アルミなどが挙げられる。本発明で
は水溶性アルミニウム塩は、アルカリ性の填料及
びカチオン性紙力増強剤を含む抄紙直前のパルプ
スラリーのPHを6.5〜8.5の範囲に調整するよう該
スラリー中に添加する。例えばアルカリ性填料を
含むことによりPHが8.5を越えるスラリーに対し
ては、そのPHが8.5以下、6.5以上の範囲内に降下
するよう水溶性アルミニウム塩の含有量が決めら
れる。また水溶性アルミニウム塩を含ましめる前
のパルプスラリーのPHが、6.5〜8.5の範囲内にあ
る場合でも、その範囲内において水溶性アルミニ
ウム塩によるPHの降下が行われる。いずれの場合
においても水溶性アルミニウム塩を含ましめた後
のPHが8.5以上のパルプスラリーを以て抄紙した
のでは所望の紙力増強に対しては効果が少なく、
またPHが6.5以下ではアルカリ性填料の分解に伴
う発泡トラブルやフリーのアルミイオンがカチオ
ン性紙力増強剤のパルプへの定着を妨げるので好
ましくない。最も望ましくは、パルプスラリーの
PHを7.0〜8.0の範囲に調整し得るように水溶性ア
ルミニウム塩を含ましめるのがよい。
本発明の特定PH領域における水溶性アルミニウ
ム塩の添加効果は、酸性アルミニウム塩がアルカ
リ性填料と反応して生成するアルミナコンプレツ
クスが填料や微細繊維を先ず凝集し、これらをフ
ロツク化した状態で紙中に留め得ること、及び次
にこれらのフロツクがカチオン性紙力増強剤によ
つて更に凝集を強めることによるものと考えられ
る。このような特定領域へのPHの調整が硫酸の如
き一般の酸で行なわれてもアルミナコンプレツク
スの生成がないため効果がない。またアルカリ性
填料が存在しない場合、アルミニウム塩はパルプ
に定着してカチオン性紙力増強剤のパルプへの定
着を阻害し紙力は低下する。
パルプスラリーを調整するに当つて、上記3者
の必須成分の添加順序は特に限定するものではな
いが、工業的に実施する場合には、パルプ繊維の
水性分散液中に先ずアルカリ性填料を加え(再使
用される損紙に由来するアルカリ性顔料を利用で
きることは前記した)、次に水溶性アルミニウム
塩、カチオン性紙力増強剤の順序で加えるのが最
も行い易い。かかるパルプスラリー中には公知の
各種添加剤、例えばアニオン型のロジン系サイ
ズ、石油樹脂サイズ、アルキルケテンダイマー、
酸無水物などのサイズ剤、染料などを任意に添加
して抄紙する。
従来、炭酸カルシウムを含むパルプスラリー中
に、カチオンポリマーから成る紙力増強剤を用い
る例は、前記した特開昭50−155706の試験例1に
記述されているが、重質炭酸カルシウムなどのア
ルカリ性填料とカチオン性紙力増強剤を含むパル
プスラリー中に更に該スラリーのPHを6.5〜8.5に
調整するに要する量の水溶性アルミニウム塩を含
ましめて抄紙する方法は本発明によつて初めて見
出されたものであつて、それによつてもたらされ
る利点は以下の実施例によつて更に明らかに理解
されよう。
下記実施例及び比較例において、各材料の添加
量(部)は固形換算重量部を示す。
実施例1の1〜1の7
LBKP(C.S.F 500c.c.)80部、NBKP(C.S.F
500c.c.)20部の割合から成るパルプ100部を分散し
たパルプスラリーに、表−1に示す如く各種のア
ルカリ性填料を20部加えて良く撹拌をつづけ、更
に表−1に示す如き各種の添加量で硫酸バンドを
加え、引きつづいてカチオン性紙力増強剤として
ジメチルアミノエチルアクリレートとアクリルア
ミドの共重合物(荒川化学製KW−615)0.6部を
加えて3分間撹拌をつづけ、抄紙前のパルプスラ
リーを調成した。
上記の如く得られた各パルプスラリーを用い、
TAPPI標準手抄き機で米坪60g/m2の紙を抄紙
した。抄紙時のパルプスラリーのPH、得られた成
紙の紙力その他の結果は表−1に併記した通りで
あつた。
比較例1の1〜1の4
実施例1の1において、硫酸バンドの添加量を
0及び5.0部並びに硫酸バンドの代りに硫酸を0.5
部使用した以外は実施例1の1と同様にしてパル
プスラリーを調成し、成紙を得た。また実施例1
の7における硫酸バンドの添加を0とした以外は
同様にして成紙を得た。これらの処方の詳細及び
成紙の紙力等の結果は表−1に併記した。
実施例 2
実施例1の1〜1の6では、重質炭酸カルシウ
ムとして、乾式粉砕し、風簸により分級した平均
粒度7μの市販品を使用したが、本実施例では、
この重質炭酸カルシウムをサンドグラインダー装
置(五十嵐機械)で湿式粉砕し、平均粒度4μま
で微細化した。そしてこのサンドグラインダー処
理した重質炭酸カルシウムを用いた以外は実施例
1の1〜1の6と同様にしてパルプスラリーを得
た。これらのパルプスラリーは実施例1の1〜1
の6における紙力、紙力剤の歩留CODの結果を
低下させることなく、更にワイヤー磨耗性を改善
する効果が認められた。なお、磨耗性はワイヤー
磨耗試験機(十条機械(株)製)で行つた。
実施例3及び比較例2
NBKP(C.S.F 500c.c.)20部、LBKP(C.S.F
500c.c.)55部及びTAPPI標準離解機で再離解した
印刷用顔料コーテツド紙損紙25部の割合から成る
パルプスラリーを攪拌しながらこれに硫酸バンド
1.0部及びジメチルアミノエチルアクリレートと
アクリルアミドの共重合物(荒川化学製KW−
615)0.6部を加えて、抄紙前のパルプスラリーを
得た。なお、このスラリー中には前記のコーテツ
ド紙損紙に由来する填料として、重質炭酸カルシ
ウムの6部及びカオリン6部が含まれている。
上記の如く得たパルプスラリーを用いて
TAPPI標準手抄き機で米坪60g/m2の紙を得
た。成紙の紙力等の結果を表−2に記した。
比較例として、硫酸バンドの添加を0とした以
外は実施例3と同様にしてパルプスラリーを得、
且つ成紙を得た。この成紙の紙力等の結果も表−
2に併記した。
実施例4の1〜4の3
NBKP(C.S.F 500c.c.)20部、LBKP(C.S.F
500c.c.)80部から成るパルプスラリーに、表−3
に示す如く各種の填料を添加して攪拌をつづけ、
更に表−3に示す如き添加量で硫酸バンドを加
え、引きつづいてジメチルアミノエチルアクリレ
ートとアクリルアミドの共重合体(荒川化学製
KW−615)を加えて3分間攪拌し、抄紙前のパ
ルプスラリーを調成した。
このパルプスラリーを用いてTAPPI標準手抄
き機で米坪60g/m2の紙を抄紙した。抄紙時のパ
ルプスラリーのPH、成紙の紙力等は表−3に併記
した通りであつた。
比較例3の1〜3の3
実施例4の1〜4の3における硫酸バンドの添
加を0とした以外は、実施例4の1〜4の3と同
様にしてパルプスラリーを調整し、且つ成紙を得
た。これら比較例における抄紙時のパルプスラリ
ーのPH、成紙の紙力の等は表−3に併記した。
実施例 5
実施例1の1で得られた成紙を原紙としてその
片面に、カオリン50部、炭酸カルシウム25部、水
酸化アルミニウム25部、澱粉5部、スチレン・プ
タジエン共重合ラテツクス12部から成り、PH9.2
の塗料を、コート量15g/m2(固形分換算)にな
るように塗布、乾燥してコーテツド紙を得た。得
られたコーテツド紙では、トリメチルアミン臭は
全く感じられかつた。
比較例 4
実施例1の3において、カチオン性紙力増強剤
としてトリメチルアミノエチルアクリレートとア
クリルアミドの共重合体(荒川化学製KW−
613)を使用した以外は実施例1の3と同様にし
て成紙を得た。
得られた成紙を用い、実施例5と同様にしてコ
ーテツド紙に加工したところ、得られたコーテツ
ド紙はトリメチルアミン臭を放つた。
The present invention relates to a method for producing paper using pulp slurry in an approximately neutral range, in place of the acidic paper making that is currently widely practiced industrially, and in particular, it relates to a method for producing paper using a pulp slurry in an approximately neutral range, and in particular, contains an alkaline filler of 20% or more by weight in the filler. In addition, a cationic paper strength enhancer and a water-soluble aluminum salt are added to this filler to improve the papermaking pH.
It is characterized by paper making using pulp slurry adjusted to 6.5 to 8.5, and provides advantages such as improved dry paper strength and reduced wastewater load. Currently, in the papermaking method most commonly carried out on an industrial scale in the paper industry, sizing agents, fillers, dyes, etc. are added to an aqueous slurry of fibrous pulp.
Additives such as paper strength enhancers are added, and aluminum sulfate (band) is added as a fixing agent to adjust the pH of the slurry to acidic. Aluminum sulfate hydrolyzes in water to form an alumina complex with a cationic charge, which, when attracted to the anionically charged pulp fibers, simultaneously attracts and fixes the additives. Paper is made using the pulp slurry that has undergone such adjustment, and this paper making method is usually called acid paper making. Since this method requires the use of aluminum sulfate, the resulting paper is acidic and suffers from problems such as decreased paper strength, discoloration, and decreased printability during long-term storage. There are also disadvantages such as the inability to use alkaline pigments, drainage problems, and corrosion of the paper machine. In order to avoid the above-mentioned difficulties in acidic paper making, so-called neutral paper making methods without adding aluminum sulfate or without pH adjustment are known, but there are also drawbacks.
It has only been put into practical use to a very limited extent. As mentioned above, cellulose fiber has an anionic charge in water, and it is widely known that if a cationic substance is added to it, it will adsorb well. Various types of cationic polymers that are not required have been proposed, but they are still insufficient for practical use. For example, polyamide polyamine resin
3547), polyethyleneimine (Special Publication 1979-
18401), polyethyleneimine-epichlorohydrin adduct (Japanese Patent Publication No. 43-14165), copolymer of acrylamide and dimethylaminoethyl methacrylate (US Patent No. 2838397), copolymer of acrylamide and cationic monomer, and polymerization Cationic acrylamide resins (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 155706/1983) have been proposed, which are produced by reacting with polyalkyleneimine having a degree of 20 or more and deammonizing the resin, but all of them have poor drainage properties, filler retention effects, wet strength, It is said that there are drawbacks related to various performances such as dry strength. Today, resource saving, energy saving, environmental improvement, etc. are the biggest issues, and it is important to use raw materials effectively and commercialize products in the most efficient way and maximize their functionality. is necessary. For example, as the raw wood situation has worsened in recent years, the range of options for using various tree species has become narrower, and it is now desirable to effectively utilize even pulp that has little paper strength, which has not been widely used in the past. In addition, it is also attracting attention to save the thermal energy consumed in drying by omitting the size press step using starch, etc., which is carried out as an auxiliary means for imparting paper strength. To meet these demands, the challenge is to develop an appropriate paper strength enhancer to ensure paper strength. In addition, wastewater standards are becoming increasingly strict, and quantitative restrictions are being placed on water and wastewater for papermaking, and there is a trend toward a high degree of recovery and reuse of papermaking white water. ,
As a result, COD and BOD components in white water increase, making wastewater treatment more difficult. Therefore, reducing the amount of unadsorbed content in white water has become an imperative issue not only from the standpoint of effective use of raw materials, but also from the standpoint of facilitating wastewater treatment and reducing treatment costs. A first object of the present invention is to provide a paper strength enhancer that is further improved over conventional methods. Furthermore, the second objective is to reduce the COD and BOD loads in wastewater. Furthermore, a third object of the present invention is to contribute to cost reduction by widening the selection range of paper strength enhancers. Furthermore, other objects of the present invention will be understood from the following description. The above object of the present invention is to produce pulp fibers by adding (b) a cationic tertiary amine-based polyacrylamide paper strength enhancer to (a) a filler containing 20% or more of an alkaline filler by weight. They have discovered that this can be achieved by preparing an aqueous slurry, further impregnating (c) a water-soluble aluminum salt, and adjusting the papermaking pH of the slurry to 6.5 to 8.5 before making paper. As mentioned above, the essential structural conditions of the present invention are:
A filler containing at least 20% alkaline filler by weight should be used. Conventionally, various pigments have been used as fillers for papermaking, but in the present invention, it is essential to include an alkaline filler among them, and a representative example thereof is heavy calcium carbonate. , light calcium carbonate, aluminum hydroxide, alumina, zinc oxide, calcium hydroxide, zinc hydroxide, magnesium hydroxide, and the like. In order to include such an alkaline filler in the pulp slurry, it is not only necessary to add the fresh powder thereof to the slurry, but other sources can also be used. For example, waste paper from art paper and coated paper is unavoidably generated in various processes such as paper making machines, coating machines, cutters, supercalenders, and sorting, but these waste papers are collected within the manufacturing factory. It is defibrated again in a pulper, mixed with virgin pulp slurry, and used again in the papermaking process. art paper,
Alkaline pigments are commonly used as coating materials in coated paper, so if this is collected as waste paper and reused in the papermaking process,
Such pigments will be effectively utilized as paper-making fillers. Generally, the amount of filler used is about 15% based on the dry weight of the pulp, but the amount used varies from low ash to high ash depending on the desired paper properties. Further, in the present invention,
The alkaline filler is not limited to the use alone, and fillers other than alkaline pigments such as kaolin, clay, talc, and titanium oxide may be used in combination. In that case, in order to exhibit the desired effect of the present invention, the proportion of the alkaline filler and other fillers should be in the range of 100:0 to 20:80 by weight, as is clear from the data below. is desirable. In the present invention, as a result of attempting to improve the method of using the filler, it has been confirmed that an effect can be obtained from the viewpoint of reducing the abrasion of the wire. As is well known, the filler contained in the pulp slurry wears out the wire to a greater or lesser extent during the paper forming process on the wire of a paper machine. This wire abrasion has a large effect on papermaking efficiency and paper quality, so the degree of abrasion is strictly checked and the wire is replaced as necessary, but the paper machine is completely stopped during the wire replacement period. The impact on production costs is significant. Therefore, if efforts were made to reduce wire wear as much as possible and reduce the frequency of wire replacement, this would have great industrial value. In the process of completing the present invention, we also investigated the degree of wire abrasion due to the filler, and found that if the filler was wet-pulverized in advance and added to the pulp slurry, it would have the effect of reducing wire abrasion. Accompanied. For example, commercially available heavy calcium carbonate is dry-pulverized and then classified, and this is used as a starting material, or dry-crushed raw stone is used as a starting material and wet-pulverized. Various types of crushers were tried, including a sand grinder, ball mill, attritor, and K-day mill, but the sand grinder was the most effective. The sand grinder itself is well known; a cell equipped with stirring blades inside is filled with microparticles of glass, metal, ceramic, etc., and the slurry of the material to be processed is passed through the cell to perform the grinding process. I am starting to receive this. Wet grinding of filler improves wire abrasion because, for example, sand grinding selectively grinds coarse particles that have a greater effect on wire abrasion, resulting in uniform particle size. This is thought to be mainly due to the progress of atomization and the change in the particle shape of the filler to a desirable shape that reduces the influence on wire wear. Furthermore, when heavy calcium carbonate is used as the alkaline filler, it is the most excellent material because it can be procured at a low cost from a place with abundant domestic resources and is highly effective in reducing wire wear. It can be said. Another essential material in the present invention is a cationic tertiary amine-based polyacrylamide paper strength agent, that is, a water-soluble tertiary amine-based cationic polymer. Examples of such tertiary amine-based cationic polymers include the following. For example, copolymers of dialkylaminoalkyl (meth)acrylate, vinylpyridine, etc. and acrylamide, water-soluble copolymers of these copolymers with vinyl monomers that can be further copolymerized, and homopolymers of acrylamide and methacrylamide. Typical examples include Mannitz compounds, which are water-soluble copolymers of vinyl monomers copolymerizable with these compounds. Cationic polymers are generally classified into quaternary ammonium-based, tertiary amine-based, and secondary amine-based based on their cationic characteristics. Traditionally, quaternary ammonium systems have no PH dependence and are recommended for use alone, but tertiary amine systems have no PH dependence.
It is usually used on the acidic side of around 5.5, and paper strength tends to decrease as it moves to the alkaline side. Furthermore, according to measurements using colloid titration, when the pulp slurry becomes alkaline with a pH of about 8.5 or higher, it shows almost no cationic properties, making it extremely difficult to fix onto pulp fibers, which is a practical problem for neutral paper making. However, according to the present invention, even the cationic tertiary amine type polyacrylamide exhibits fixing properties almost equivalent to that of the quaternary ammonium type, and can be used alone. Furthermore, tertiary amine-based cationic polymers have the advantage of being relatively inexpensive compared to quaternary ammonium-based polymers. Among the various tertiary amine-based cationic polymers listed above, dialkylaminoalkyl (meth)acrylate and the like are preferred from the viewpoints of increasing paper strength, redisintegration property of broken paper for reuse, and long-term stability of the polymer. and acrylamide are most preferred. Quaternary ammonium-based cationic polymers such as copolymers of trialkylaminoalkyl (meth)acrylate and acrylamide have a pH of 8.0.
It is unstable under alkaline conditions exceeding 100 ml, and has the property of emitting a foul odor such as trimethylamine odor due to alkali decomposition.
When applying an alkaline paint with a pH of 8 or higher, a cationic tertiary amine polymer such as a copolymer of dialkylaminoalkyl (meth)acrylate and acrylamide is selectively used as a paper strength enhancer as in the present invention. By doing so, it is possible to obtain an excellent base paper suitable for such coated paper. In the present invention, the amount of the tertiary amine-based cationic polymer used is not particularly limited, but if the desired paper strength enhancement effect, economic efficiency, etc. It is preferable to use within the range. Of course, if it is desired to further increase the paper strength, an anionic paper strength enhancer and a general fixing agent may be added in combination to an extent that does not impede the effects of the present invention, or starch, polyvinyl There is no hindrance to adding a size press means using a water-soluble polymer such as alcohol. The third essential component in the present invention is a water-soluble aluminum salt. Examples include aluminum sulfate (band), aluminum nitrate, aluminum chloride, potassium alum, and polyaluminum chloride. In the present invention, a water-soluble aluminum salt is added to a pulp slurry containing an alkaline filler and a cationic paper strength agent so as to adjust the pH of the pulp slurry immediately before paper making to a range of 6.5 to 8.5. For example, for a slurry whose pH exceeds 8.5 due to the inclusion of an alkaline filler, the content of water-soluble aluminum salt is determined so that the pH falls within the range of 8.5 or lower and 6.5 or higher. Further, even if the PH of the pulp slurry before including the water-soluble aluminum salt is within the range of 6.5 to 8.5, the PH is lowered by the water-soluble aluminum salt within that range. In any case, if paper is made using a pulp slurry with a pH of 8.5 or higher after containing a water-soluble aluminum salt, it will have little effect on increasing the desired paper strength.
Furthermore, if the pH is less than 6.5, it is not preferable because foaming problems due to the decomposition of the alkaline filler and free aluminum ions hinder the fixation of the cationic paper strength agent to the pulp. Most preferably, pulp slurry
It is preferable to include a water-soluble aluminum salt so that the pH can be adjusted within the range of 7.0 to 8.0. The effect of adding a water-soluble aluminum salt in the specific pH range of the present invention is that the alumina complex produced by the reaction of the acidic aluminum salt with the alkaline filler first aggregates the filler and fine fibers, and then deposits them into the paper in a flocculated state. This is thought to be due to the fact that the flocs can be kept at a low temperature, and that these flocs are then further strengthened in aggregation by the cationic paper strength enhancer. Even if the pH is adjusted to a specific region using a general acid such as sulfuric acid, it is ineffective because no alumina complex is generated. In addition, when no alkaline filler is present, the aluminum salt is fixed to the pulp and inhibits the fixation of the cationic paper strength enhancer to the pulp, resulting in a decrease in paper strength. When preparing a pulp slurry, the order in which the above three essential components are added is not particularly limited; however, in the case of industrial implementation, an alkaline filler is first added to an aqueous dispersion of pulp fibers ( It is easiest to add the alkaline pigment derived from recycled waste paper (as described above), followed by the water-soluble aluminum salt and the cationic paper strength agent in this order. Such pulp slurry contains various known additives, such as anionic rosin size, petroleum resin size, alkyl ketene dimer,
Paper is made by optionally adding sizing agents such as acid anhydrides, dyes, etc. Conventionally, an example of using a paper strength agent made of a cationic polymer in a pulp slurry containing calcium carbonate is described in Test Example 1 of JP-A-155706, mentioned above. The present invention was the first to discover a method for making paper by further including a water-soluble aluminum salt in an amount necessary to adjust the pH of the slurry to 6.5 to 8.5 in a pulp slurry containing a filler and a cationic paper strength enhancer. The advantages brought about by this will be more clearly understood from the following examples. In the following Examples and Comparative Examples, the amount (parts) of each material added indicates parts by weight in solid terms. Example 1-1 to 1-7 80 copies of LBKP (CSF 500c.c.), NBKP (CSF
500c.c.) 20 parts of various alkaline fillers as shown in Table 1 were added to the pulp slurry in which 100 parts of pulp was dispersed, and stirring was continued. Add sulfuric acid at the same amount as added, then add 0.6 part of a copolymer of dimethylaminoethyl acrylate and acrylamide (KW-615 manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd.) as a cationic paper strength enhancer and continue stirring for 3 minutes. A pulp slurry was prepared. Using each pulp slurry obtained as above,
Paper with a weight of 60 g/m 2 was made using a TAPPI standard hand paper machine. The PH of the pulp slurry during paper making, the paper strength of the obtained paper, and other results are shown in Table 1. Comparative Example 1-1 to 1-4 In Example 1-1, the amount of sulfuric acid added was 0 and 5.0 parts, and sulfuric acid was added in place of sulfuric acid 0.5 parts.
A pulp slurry was prepared in the same manner as in 1 of Example 1, except that 50% of the pulp slurry was used, and paper was obtained. Also, Example 1
A paper was obtained in the same manner except that the addition of sulfuric acid in step 7 was changed to 0. The details of these formulations and the results of paper strength, etc., are also listed in Table 1. Example 2 In Example 1 1 to 1-6, a commercial product with an average particle size of 7μ that was dry-pulverized and classified by elutriation was used as heavy calcium carbonate, but in this example,
This heavy calcium carbonate was wet-pulverized using a sand grinder (manufactured by Igarashi Kikai) to reduce the average particle size to 4 μm. A pulp slurry was obtained in the same manner as in Example 1, 1 to 1, 6, except that this sand grinder-treated heavy calcium carbonate was used. These pulp slurries are 1 to 1 of Example 1.
The effect of further improving the wire abrasion resistance was observed without deteriorating the results of paper strength and paper strength agent yield COD in No. 6. The abrasion properties were measured using a wire abrasion tester (manufactured by Jujo Kikai Co., Ltd.). Example 3 and Comparative Example 2 20 parts of NBKP (CSF 500c.c.), LBKP (CSF
A pulp slurry consisting of 55 parts (500 c.c.) and 25 parts of printing pigment-coated paper waste re-disintegrated in a TAPPI standard disintegrator is mixed with sulfuric acid while stirring.
1.0 part and copolymer of dimethylaminoethyl acrylate and acrylamide (KW- manufactured by Arakawa Chemical)
615) was added to obtain pulp slurry before paper making. This slurry contains 6 parts of heavy calcium carbonate and 6 parts of kaolin as fillers derived from the coated paper waste. Using the pulp slurry obtained as above,
Paper with a weight of 60 g/m 2 was obtained using a TAPPI standard hand paper machine. The results of paper strength, etc. of the paper are shown in Table 2. As a comparative example, a pulp slurry was obtained in the same manner as in Example 3 except that the addition of sulfuric acid band was 0,
And finished paper was obtained. The results of paper strength etc. of this paper are also shown.
Also listed in 2. Example 4-1 to 4-3 20 copies of NBKP (CSF 500c.c.), LBKP (CSF
500c.c.) Table-3
Add various fillers as shown and continue stirring.
Furthermore, sulfate was added in the amount shown in Table 3, and then a copolymer of dimethylaminoethyl acrylate and acrylamide (manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd.) was added.
KW-615) was added and stirred for 3 minutes to prepare a pulp slurry before paper making. Using this pulp slurry, paper with a weight of 60 g/m 2 was made using a TAPPI standard hand paper machine. The pH of the pulp slurry during paper making, the paper strength of the paper, etc. were as listed in Table 3. Comparative Example 3, 1 to 3, 3 A pulp slurry was prepared in the same manner as in Example 4, 1 to 4, 3, except that the addition of sulfuric acid band in 1 to 4, 3 of Example 4 was set to 0, and I got a finished paper. The pH of the pulp slurry during paper making, the paper strength of the paper, etc. in these comparative examples are also listed in Table 3. Example 5 The formed paper obtained in Example 1-1 was used as a base paper, and one side of it was coated with 50 parts of kaolin, 25 parts of calcium carbonate, 25 parts of aluminum hydroxide, 5 parts of starch, and 12 parts of styrene-putadiene copolymer latex. , PH9.2
A coated paper was obtained by applying the following paint to a coating amount of 15 g/m 2 (solid content equivalent) and drying it. The resulting coated paper had no trimethylamine odor at all. Comparative Example 4 In Example 1-3, a copolymer of trimethylaminoethyl acrylate and acrylamide (KW- manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd.) was used as a cationic paper strength enhancer.
A paper was obtained in the same manner as in Example 1-3 except that 613) was used. When the obtained paper was processed into coated paper in the same manner as in Example 5, the obtained coated paper gave off a trimethylamine odor.
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Claims (1)
を含む填料(b)カチオン性第3級アミン系ポリアク
リルアミド紙力増強剤及び更に(c)水溶性アルミニ
ウム塩を含ましめて抄紙PHを6.5〜8.5に調整した
パルプスラリーを以て抄紙することを特徴とする
紙の製造法。 2 アルカリ性填料が重質炭酸カルシウムを主体
とする特許請求の範囲第1項記載の紙の製造法。 3 重質炭酸カルシウムが湿式粉砕処理されてい
る特許請求の範囲第2項記載の紙の製造法。 4 湿式粉砕処理がサンドグラインダーにより行
われる特許請求の範囲第3項記載の紙の製造法。[Claims] 1. (a) A filler containing at least 20% by weight of an alkaline filler, (b) a cationic tertiary amine-based polyacrylamide paper strength enhancer, and (c) a water-soluble aluminum salt. A method for producing paper, which comprises making paper using a pulp slurry whose paper pH is adjusted to 6.5 to 8.5. 2. The method for producing paper according to claim 1, wherein the alkaline filler is mainly composed of heavy calcium carbonate. 3. The method for producing paper according to claim 2, wherein the heavy calcium carbonate is wet-pulverized. 4. The paper manufacturing method according to claim 3, wherein the wet grinding treatment is performed using a sand grinder.
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