板紙の製造方法と両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤とベントナイト併用によるクリーンアップシステムについて
【課題】板紙の弱酸性から中性領域の抄紙において、歩留・濾水性向上のみならず、破裂強度の低下無しにリングクラッシュ強度を向上でき、更にピッチコントロール効果並びに泡立ち抑制効果を有する抄紙方法を提供する。
【解決手段】抄紙ｐＨが６．０以上から中性の範囲で、両性分岐型ポリアクリルアミド系紙力剤とベントナイトを用いて抄紙する。両性分岐型ポリアクリルアミド系紙力剤はマシンチェストに添加し、ベントナイトはスクリンの入口または出口に添加することが好ましい。
【解決手段】抄紙ｐＨが６．０以上から中性の範囲で、両性分岐型ポリアクリルアミド系紙力剤とベントナイトを用いて抄紙する。両性分岐型ポリアクリルアミド系紙力剤はマシンチェストに添加し、ベントナイトはスクリンの入口または出口に添加することが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
板紙の紙力剤は、１９６０年台は酸性抄紙にてアニオン性直鎖型ポリアクリルアマイド紙力剤（荒川化学工業品“ポリストロン１１７”）と硫酸バンド併用処方が一般的でした。１９７０年台から１９８０年台より更にＰＨが高くなり両性マンニッヒ変性ポリアクリルアマイド系紙力剤（現星光ＰＭＣ社旧ハマノ工業品“ポリアクロンＣＭ”）が使用されましたが、ホルマリン含有問題のため使用されなくなりました。
１９９０年台から現在に於いては、弱酸性抄紙として、両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤が使用されています。地合を乱さず紙の強度、濾水歩留効果アップを目的として使用されていますが、ピッチコントロール効果や白水の泡立ち抑制効果はありません。
濾水性向上剤としては、従来より、ポリエチレンイミン（ＢＡＳＦ社：ポリミン）が使用されています。
脱水性には効果がありますが、泡立ち抑制効果やピッチコントロール効果はありません。
最近は直鎖型ポリアクリクアマイド系歩留剤とコロウダルシリカの併用処方（エカ社：新コポジルシステム）もありますが、コロイダルシリカも汚染物質を吸着する効果作用はありません。
酸性抄紙に於いては特願昭６２−２３７２８０紙の製造方法として平均分子量１０万−１００万の共重合であって両性化された両性化合物とベントナイトの併用処方があります。この化合物は直鎖型合成物であり１００万以上の分子量にすれば地合の乱れによる紙力低下をおこします。さらにこの化合物は、弱酸性から中性抄紙（ｐｈ６．０以上から７．０以上）に対しては濾水性歩留性効果の低下する欠点があります。
「発明の名称」
本発明は弱酸性抄紙から中性抄紙において、両性型分岐型ポリアクリルアマイト系紙力剤（分子量２００万から３００万）（特許第４２３２１８９）とベントナイトとの併用処方である。破裂強度低下なくリングクラッシュ強度効果アップ、および濾水度歩留向上効果がる事を特徴とする板紙製造方法。
【発明の詳細】
【０００２】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤は、マシンチェストとファンポンプの２ケ所添加処方で地合乱れなく、紙力増強効果、濾水歩留効果向上を目的で使用されていますが、添加量が０．５％以上の高添加では、未定着分の紙力剤がマシン汚れや泡立ちの要因になります。ベントナイトとの併用することにより汚染物質をベントナイトが吸収し未定着の紙力剤と反応し紙製品に持ち込むことによりマシン汚れと泡立ち抑制効果があります。
ベントナイトはＰＨが６．５で端面の等電点であり、アニオンとカチオンのバランスが５０／５０ですので両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤との併用処方は相乗効果があります。
【実施例１】
板紙原料に上記処方にてベントナイトを０．１−０．３％添加すると泡立ちは無くなります。
【別紙写真参考】
参考資料 ベントナイト添加前と添加後比較写真
泡立ちテスト条件：ライナーマシン裏層の原料使用 １％濃度
両性分岐型ＰＡＭ系紙力剤：０．３％
ベントナイト無添加 泡が消える秒数 １５秒 泡立ちの高さ １５ｍｍ
ベントナイト０．３ １秒 １ｍｍ
（＊テスト方法：７５０ｒｐｍ ｘ ３０秒 ３００ｃｃシリンダーに投入後測定）
ています。モンモリロナイトの構造は下記の様な膨潤構造を持っています。
ベンイナイトの特徴的性質は板状結晶体であり、ベントナイトの端面のイオンはＰＨ６．５が等電点です。
水で溶解すると約２０倍以上膨潤し比表面性は非常に大きく、従来は排水処理工程にて凝集剤との併用にてＣＯＤ低減効果があり、汚染物質を吸着する作用がある事からピッチコントロール剤として知られています。
ベントナイトの種類はカルシウムとナトリウムタイプがありますが、両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤との併用はナトリウムタイプが効果的です。
ベントナイトは粉末ですので、水で溶解するときは膨潤時間が必要です。常温では３−５％濃度にて６０分以上の溶解時間が必要です。
ベントナイトの粒度は平均３０から５０ミクロンが良いと思われます。１００ミクロン以上の粒子はポンプの摩耗が心配ですので、高度に分級されたベントナイトの使用が大切です。
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤は通常０．１−０．５％ですが０．５％以上添加したら、水質が悪いので未定着の紙力剤が発生し、泡立ちによるマシン汚れが発生するので、このような場合、ベントナイトをスクリーン前後に０．１−０．３％添加することによりマシン汚れを改善できます。
更に破裂強度を低下させずに、圧縮強度を向上させます。
【実施例２】
ＰＨの変化とベントナイトの濾水度効果テスト結果
テスト条件：ライナーマシンの裏層原料使用
両性分岐型ＰＡＭ系紙力剤（荒川化学工業（株）品ポリストロン５０２）：０．３％添加
ベントナイト（ナトリウムタイプ）：０．１％（関東ベントナイト鉱業株式会社“千曲”使用）
濾水度（秒／６５０ｃｃ）
ＰＨ４．５ ９８秒
ＰＨ５．５ ８０秒
ＰＨ６．５ ６５秒
ＰＨ７．５ ５０秒
【実施例３】
ＰＨ６．５に於けるベントナイトの効果テスト結果：
テスト条件：ライナーマシン裏層原料使用
両性分岐ＰＡＭ系紙力剤：０．３％
ベントナイト添加量 濾水度（秒／６５０ｃｃ）
０．１％ ６５秒
０．１５％ ５０秒
０．２％ ４０秒
【実施例４】
両性分岐型ＰＡＭ紙力剤とベントナイトの併用紙力、歩留濾水テスト結果：
テスト条件：ライナーマシン裏層原料使用
ＰＨ６．５
両性分岐型ＰＡＭ紙力剤：０．３％（▲１▼０．２％マシンチェト ▲２▼０．１％ファンポンプ添加を想定）
▲１▼は２．５％原料古紙濃度 ▲２▼は１％濃度にて紙力剤を添加した。（２ケ所添加処方）
【表１】
▲１▼ポリミン ▲２▼水性エマルジョン ▲３▼特殊デイスパージョン
▲２▼＊−１；７５０ｒｐｍｘ４０秒＊−２；７５０ｒｐｍｘ１０秒＊−３；７５０ｘ１０秒＊濾水度（秒）／３００ｃｃ
上記テストの結果、両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤の２ケ所添加とベントナイトの併用処方は、破裂強度の低下なく、リングクラッシュアップが可能であります。
さらに濾水度歩留向上効果があります。
また歩留剤を添加することで、ベントナイトの添加量を低減できます。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＩ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｎａ−モンモリロナイト端面 Ｎａ−モンモリロナイトのｐＨとゼータ電位との関係 ＰＨ６．５：等電点
【図２】ベントナイトの特徴 １ イオン交換性：ベントナイトの主成分であるモンモリナイトの結晶は構造的に永久負電荷を帯びており、結晶層間に陽イオンを保持しております。しかし結晶層間の負電荷と陽イオンの結合力は弱いため、他のイオンを含む溶液と接触すると容易にイオン交換反応が生じます。２ 膨潤性：結晶層間の陽イオンにより分極した水分子が引き寄せられ、結晶層面の負電荷、陽イオンの強度、水分子との水和エネルギーとのバランスにより粘度結晶は水和膨潤し、自重の数倍〜数十倍まで膨潤します。３ 吸着性：スプーン１杯程の量（約１ｇ）で１００〜８００ｍ２の比表面積を持っており、結晶表面の負電荷や層間の陽イオンとの静電結合、及び結晶端面の酸素原子や水酸基との水素結合により粘土結晶は様々な電解物質を吸着します。ベントナイト１ｋｇの比表面積は１０万ｍ２です。
【背景技術】
【０００１】
板紙の紙力剤は、１９６０年台は酸性抄紙にてアニオン性直鎖型ポリアクリルアマイド紙力剤（荒川化学工業品“ポリストロン１１７”）と硫酸バンド併用処方が一般的でした。１９７０年台から１９８０年台より更にＰＨが高くなり両性マンニッヒ変性ポリアクリルアマイド系紙力剤（現星光ＰＭＣ社旧ハマノ工業品“ポリアクロンＣＭ”）が使用されましたが、ホルマリン含有問題のため使用されなくなりました。
１９９０年台から現在に於いては、弱酸性抄紙として、両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤が使用されています。地合を乱さず紙の強度、濾水歩留効果アップを目的として使用されていますが、ピッチコントロール効果や白水の泡立ち抑制効果はありません。
濾水性向上剤としては、従来より、ポリエチレンイミン（ＢＡＳＦ社：ポリミン）が使用されています。
脱水性には効果がありますが、泡立ち抑制効果やピッチコントロール効果はありません。
最近は直鎖型ポリアクリクアマイド系歩留剤とコロウダルシリカの併用処方（エカ社：新コポジルシステム）もありますが、コロイダルシリカも汚染物質を吸着する効果作用はありません。
酸性抄紙に於いては特願昭６２−２３７２８０紙の製造方法として平均分子量１０万−１００万の共重合であって両性化された両性化合物とベントナイトの併用処方があります。この化合物は直鎖型合成物であり１００万以上の分子量にすれば地合の乱れによる紙力低下をおこします。さらにこの化合物は、弱酸性から中性抄紙（ｐｈ６．０以上から７．０以上）に対しては濾水性歩留性効果の低下する欠点があります。
「発明の名称」
本発明は弱酸性抄紙から中性抄紙において、両性型分岐型ポリアクリルアマイト系紙力剤（分子量２００万から３００万）（特許第４２３２１８９）とベントナイトとの併用処方である。破裂強度低下なくリングクラッシュ強度効果アップ、および濾水度歩留向上効果がる事を特徴とする板紙製造方法。
【発明の詳細】
【０００２】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤は、マシンチェストとファンポンプの２ケ所添加処方で地合乱れなく、紙力増強効果、濾水歩留効果向上を目的で使用されていますが、添加量が０．５％以上の高添加では、未定着分の紙力剤がマシン汚れや泡立ちの要因になります。ベントナイトとの併用することにより汚染物質をベントナイトが吸収し未定着の紙力剤と反応し紙製品に持ち込むことによりマシン汚れと泡立ち抑制効果があります。
ベントナイトはＰＨが６．５で端面の等電点であり、アニオンとカチオンのバランスが５０／５０ですので両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤との併用処方は相乗効果があります。
【実施例１】
板紙原料に上記処方にてベントナイトを０．１−０．３％添加すると泡立ちは無くなります。
【別紙写真参考】
参考資料 ベントナイト添加前と添加後比較写真
泡立ちテスト条件：ライナーマシン裏層の原料使用 １％濃度
両性分岐型ＰＡＭ系紙力剤：０．３％
ベントナイト無添加 泡が消える秒数 １５秒 泡立ちの高さ １５ｍｍ
ベントナイト０．３ １秒 １ｍｍ
（＊テスト方法：７５０ｒｐｍ ｘ ３０秒 ３００ｃｃシリンダーに投入後測定）
ています。モンモリロナイトの構造は下記の様な膨潤構造を持っています。
ベンイナイトの特徴的性質は板状結晶体であり、ベントナイトの端面のイオンはＰＨ６．５が等電点です。
水で溶解すると約２０倍以上膨潤し比表面性は非常に大きく、従来は排水処理工程にて凝集剤との併用にてＣＯＤ低減効果があり、汚染物質を吸着する作用がある事からピッチコントロール剤として知られています。
ベントナイトの種類はカルシウムとナトリウムタイプがありますが、両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤との併用はナトリウムタイプが効果的です。
ベントナイトは粉末ですので、水で溶解するときは膨潤時間が必要です。常温では３−５％濃度にて６０分以上の溶解時間が必要です。
ベントナイトの粒度は平均３０から５０ミクロンが良いと思われます。１００ミクロン以上の粒子はポンプの摩耗が心配ですので、高度に分級されたベントナイトの使用が大切です。
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤は通常０．１−０．５％ですが０．５％以上添加したら、水質が悪いので未定着の紙力剤が発生し、泡立ちによるマシン汚れが発生するので、このような場合、ベントナイトをスクリーン前後に０．１−０．３％添加することによりマシン汚れを改善できます。
更に破裂強度を低下させずに、圧縮強度を向上させます。
【実施例２】
ＰＨの変化とベントナイトの濾水度効果テスト結果
テスト条件：ライナーマシンの裏層原料使用
両性分岐型ＰＡＭ系紙力剤（荒川化学工業（株）品ポリストロン５０２）：０．３％添加
ベントナイト（ナトリウムタイプ）：０．１％（関東ベントナイト鉱業株式会社“千曲”使用）
濾水度（秒／６５０ｃｃ）
ＰＨ４．５ ９８秒
ＰＨ５．５ ８０秒
ＰＨ６．５ ６５秒
ＰＨ７．５ ５０秒
【実施例３】
ＰＨ６．５に於けるベントナイトの効果テスト結果：
テスト条件：ライナーマシン裏層原料使用
両性分岐ＰＡＭ系紙力剤：０．３％
ベントナイト添加量 濾水度（秒／６５０ｃｃ）
０．１％ ６５秒
０．１５％ ５０秒
０．２％ ４０秒
【実施例４】
両性分岐型ＰＡＭ紙力剤とベントナイトの併用紙力、歩留濾水テスト結果：
テスト条件：ライナーマシン裏層原料使用
ＰＨ６．５
両性分岐型ＰＡＭ紙力剤：０．３％（▲１▼０．２％マシンチェト ▲２▼０．１％ファンポンプ添加を想定）
▲１▼は２．５％原料古紙濃度 ▲２▼は１％濃度にて紙力剤を添加した。（２ケ所添加処方）
【表１】
▲１▼ポリミン ▲２▼水性エマルジョン ▲３▼特殊デイスパージョン
▲２▼＊−１；７５０ｒｐｍｘ４０秒＊−２；７５０ｒｐｍｘ１０秒＊−３；７５０ｘ１０秒＊濾水度（秒）／３００ｃｃ
上記テストの結果、両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤の２ケ所添加とベントナイトの併用処方は、破裂強度の低下なく、リングクラッシュアップが可能であります。
さらに濾水度歩留向上効果があります。
また歩留剤を添加することで、ベントナイトの添加量を低減できます。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＩ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｎａ−モンモリロナイト端面 Ｎａ−モンモリロナイトのｐＨとゼータ電位との関係 ＰＨ６．５：等電点
【図２】ベントナイトの特徴 １ イオン交換性：ベントナイトの主成分であるモンモリナイトの結晶は構造的に永久負電荷を帯びており、結晶層間に陽イオンを保持しております。しかし結晶層間の負電荷と陽イオンの結合力は弱いため、他のイオンを含む溶液と接触すると容易にイオン交換反応が生じます。２ 膨潤性：結晶層間の陽イオンにより分極した水分子が引き寄せられ、結晶層面の負電荷、陽イオンの強度、水分子との水和エネルギーとのバランスにより粘度結晶は水和膨潤し、自重の数倍〜数十倍まで膨潤します。３ 吸着性：スプーン１杯程の量（約１ｇ）で１００〜８００ｍ２の比表面積を持っており、結晶表面の負電荷や層間の陽イオンとの静電結合、及び結晶端面の酸素原子や水酸基との水素結合により粘土結晶は様々な電解物質を吸着します。ベントナイト１ｋｇの比表面積は１０万ｍ２です。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板紙の製造方法に於いて抄紙ＰＨが６．０以上から中性の範囲で両性分岐型ポリアクリルアミド系紙力剤とベントナイトを用いて抄紙することを特徴とする板紙の製造方法。
【請求項２】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤をマシンチェストに０．１％−１％（対原料固形分）の範囲で添加し、ベントナイトをスクリーン入口又は出口に０．０５−０．５％（対原料固形分）の範囲で添加する事を特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤をマシンチェストに添加し、ファンポンプ前後にも添加する２カ所添加方法で、ベントナイトをスクリーン前後に添加する請求項１及び請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
両性分岐ポリアクリルアマイド系紙力剤とベントナイを用いて添加することにより、破裂強度を低下させずに、紙の圧縮強度（リングクラッシュ）を向上させ、かつ白水の汚染物質をベントナイトで吸着させることにより泡立ちの大幅な低減が可能であり、さらに歩留、濾水性向上効果もある事を特徴とする請求項１−３に記載の製造方法。
【請求項５】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤をマシンチェストとファンポンプ入口に添加し、ベントナイトをスクリーン入口とスクリーン出口に添加することにより、ピッチコントロール効果及び白水の泡立ち抑制効果がある事を特徴とする請求項１−４に記載の製造方法。
【請求項６】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤は荒川化学工業（株）の特許第４２３２１８９の範囲の両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤であり、両性分岐型ポリアクリルアマイドとベントナイトとの併用処方を特徴とする請求項１−５に記載の製造方法。
【請求項７】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤を添加し、水性エマルジョンタイプ歩留向上剤（クリタ工業株式会社品“”ハイフォームＫ”）をファンポンプ前後またはスクリーン入口前後に添加し、さらにベントナイトをスクリーン前後に添加する請求項１−６に記載の製造方法。
【請求項８】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤を添加し、特殊チデイスパージョンタイプ歩留向上剤（ハイモ株式会社品“ハイモロックＦＲ“）をファンポンプ前後に添加し、さらにベントナイトをスクリーン前後に添加する「請求項１−７」に記載の製造方法。
【請求項９】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤を添加し、ポリエチレンイミンの濾水性向上剤（ＢＡＳＦ社ポリミン）をファンポンプ前後に添加しさらにベントナイトをスクリーン前後に添加する請求項１−８に記載する製造方法。
【請求項１】
板紙の製造方法に於いて抄紙ＰＨが６．０以上から中性の範囲で両性分岐型ポリアクリルアミド系紙力剤とベントナイトを用いて抄紙することを特徴とする板紙の製造方法。
【請求項２】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤をマシンチェストに０．１％−１％（対原料固形分）の範囲で添加し、ベントナイトをスクリーン入口又は出口に０．０５−０．５％（対原料固形分）の範囲で添加する事を特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤をマシンチェストに添加し、ファンポンプ前後にも添加する２カ所添加方法で、ベントナイトをスクリーン前後に添加する請求項１及び請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
両性分岐ポリアクリルアマイド系紙力剤とベントナイを用いて添加することにより、破裂強度を低下させずに、紙の圧縮強度（リングクラッシュ）を向上させ、かつ白水の汚染物質をベントナイトで吸着させることにより泡立ちの大幅な低減が可能であり、さらに歩留、濾水性向上効果もある事を特徴とする請求項１−３に記載の製造方法。
【請求項５】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤をマシンチェストとファンポンプ入口に添加し、ベントナイトをスクリーン入口とスクリーン出口に添加することにより、ピッチコントロール効果及び白水の泡立ち抑制効果がある事を特徴とする請求項１−４に記載の製造方法。
【請求項６】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤は荒川化学工業（株）の特許第４２３２１８９の範囲の両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤であり、両性分岐型ポリアクリルアマイドとベントナイトとの併用処方を特徴とする請求項１−５に記載の製造方法。
【請求項７】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤を添加し、水性エマルジョンタイプ歩留向上剤（クリタ工業株式会社品“”ハイフォームＫ”）をファンポンプ前後またはスクリーン入口前後に添加し、さらにベントナイトをスクリーン前後に添加する請求項１−６に記載の製造方法。
【請求項８】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤を添加し、特殊チデイスパージョンタイプ歩留向上剤（ハイモ株式会社品“ハイモロックＦＲ“）をファンポンプ前後に添加し、さらにベントナイトをスクリーン前後に添加する「請求項１−７」に記載の製造方法。
【請求項９】
両性分岐型ポリアクリルアマイド系紙力剤を添加し、ポリエチレンイミンの濾水性向上剤（ＢＡＳＦ社ポリミン）をファンポンプ前後に添加しさらにベントナイトをスクリーン前後に添加する請求項１−８に記載する製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−４４０７８（Ｐ２０１３−４４０７８Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３３２６（Ｐ２０１１−１９３３２６）
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（５１１２１６９９４）株式会社ラサ・ジャパン (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（５１１２１６９９４）株式会社ラサ・ジャパン (1)
【Ｆターム（参考）】
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