JPH04241184A - 製紙工程におけるパルプからピッチの析出を抑制する方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紙製品を製造するため
に用いる種々の木材パルプの処理工程で発生する天然ピ
ッチの析出を抑制するための方法に関する。この天然ピ
ッチの析出は製紙工場の効率的な操業にとって有害とな
る。ピッチは製紙工程で使用する設備に析出して、パル
プ濃度計や種々のタイプのパルプと紙組成から紙を製造
する工程をモニターする別の計装プローブに析出ピッチ
が蓄積して操業トラブルを引きおこす。

【０００２】その上、ピッチはスクリーン上で析出し、
そして製紙工程の操業を狂わせると同時に生産量を減ず
ることになりかねない。天然ピッチの析出は系内の金属
表面上ばかりでなく機械類のワイヤー、フェルト、フォ
イル、ＵＨＬＥボックス、及びヘッドボックス部品のよ
うなプラスチックや合成物表面上でもおこる。更に、ピ
ッチの析出は最終紙製品に斑点や欠陥をもたらして、紙
の品質を低下させる。

【０００３】

【従来の技術】ピッチの析出を防止するために、界面活
性剤、アニオンポリマー及びアニオンモノマーと疎水性
モノマーとのコポリマーが手広く使われてきた。例えば
、〔「パルプと紙（Ｐｕｌｐ　ａｎｄ　Ｐａｐｅｒ）」
第２巻、第２版、第１０９６〜１０９７頁〕にこの目的
のためのポリマーが記述されている。

【０００４】更に、ベントナイト、タルク、珪藻土、シ
リカ、澱粉、動物グルー、ゼラチン及びみょうばんもピ
ッチの析出を減少させるために用いられてきた。亜硫酸
パルプから紙を製造する場合のピッチを抑制するために
、ポリマーＮ−ビニルラクタムの使用が米国特許第　３
，０８１，２１９号に開示されている。

【０００５】更に、ピッチ抑制用に種々のタイプのポリ
マー及び非ポリマー系化学品が、米国特許第　３，１５
４，４６６号、第　３，５８２，４６１号、第　３，６
１９，３５１号、第　３，７４８，２２０号、第３，９
９２，２４９号、第　４，１８４，９１２号、第　４，
１９０，４９１号、第　４，２５３，９１２号、第　４
，８７１，４２４号、第　４，７６５，８６７号、第　
４，７４４，８６５号、カナダ特許第　１，１９４，２
５４号、第　１，１５０，９１４号及び米国特許第　４
，３１３，７９０号に開示されている。これらの特許の
すべてにカチオンポリマーを含む方法及び配合物が開示
されており、特にカナダ特許第１，１９４，２５４号に
はジアリルジメチル塩化アンモニウムの重合によって作
るピッチ抑制用に有効なカチオンポリマーが開示されて
いる。

【０００６】更に、米国の紙科学技術協会（ｔｈｅ　Ｉ
ｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｐａｐｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ
　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　から出版されてい
る〔「製紙における樹脂の析出及びその抑制（Ｒｅｓｉ
ｎ　Ｄｅｐｏｓｉｔｓ　ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ　Ｃｏｎｔ
ｒｏｌ　ｉｎ　Ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ）」（１９８６
年）〕にも、種々の製紙工場におけるピッチの析出とそ
の抑制について記述されている。

【０００７】ＴＡＰＰＩのセミナー（１９８７年）にお
ける出版物「デュアルポリマー系の特異な用途（Ｕｎｕ
ｓｕａｌ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｄｕａｌ
　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）」には、ピッチを
抑制するためにカチオン電荷をもつ荷電した縮合ポリマ
ーと組合ったアニオンポリマーの使用が記述されている
。

【０００８】出版物〔「パルプ及び製紙工場におけるピ
ッチ及び粘着物の抑制（Ｐｉｔｃｈ　ａｎｄ　Ｓｔｉｃ
ｋｉｅｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　Ｐｕｌｐ　ａｎｄ　
Ｐａｐｅｒ　Ｍｉｌｌｓ）」第８巻、第３号（１９８８
年）〕には、ピッチ及び粘着性析出物とその抑制技術が
記述されている。〔「　ＴＡＰＰＩ会報」第　３２７頁
（１９８８年）〕にもピッチ及び粘着物抑制に関する記
述がある。この文献にもデュアルポリマー処理剤が紹介
されている。

【０００９】更に、〔「　ＴＡＰＰＩジャーナル（ＴＡ
ＰＰＩ　Ｊｏｕｒｎａｌ）」第　１９５頁（１９８８年
）〕に、種々のピッチ抑制剤及びピッチの析出と抑制に
関する技術が記述されている。

【００１０】上記の特許及び文献をすべて参照して本発
明に組入れている。

【００１１】ＤＡＤＭＡＣ、すなわちジアリルジメチル
塩化アンモニウムのホモポリマーの使用に言及している
カナダ特許第　１，１９４，２５４号を含めて、上記の
参考文献にはジアリルジメチル塩化アンモニウムモノマ
ーを含む両性電解質ポリマーの使用に関する記述はない
。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はピッチ
を抑制する改良した方法を提供することであり、ジアリ
ルジメチルアンモニウム塩とアクリル酸又はメタクリル
酸あるいはこれらの塩との重合で形成する水溶性コポリ
マー及びターポリマー、そして必要に応じて更に種々の
アルキルアクリレートエステルあるいはアクリル酸又は
メタクリル酸のヒドロキシル基置換のアルキルエステル
をピッチ抑制剤として用いる方法である。

【００１３】本発明の別の目的は、ジアリルジメチルア
ンモニウム塩、アクリル酸又はメタクリル酸及びこれら
の塩、そして必要に応じて更にアルキルアクリレート又
はヒドロキシアルキルアクリレートを含むコポリマー又
はターポリマーからなる改良ピッチ抑制剤を、紙の形成
に先立ってピッチで汚染した紙組成に加えることによっ
て、紙の製造における天然ピッチの析出の影響を除きあ
るいは最小限にすることである。

【００１４】本発明の別の目的は、ピッチ抑制剤として
有用な特定のコポリマー及び／又はターポリマーを提供
することであり、このポリマーは、分子量が約１０，０
００〜約　１，０００，０００の範囲であり、そしてジ
アリルジメチル塩化アンモニウムを７５〜９５モルパー
セント含み；アクリル酸、メタクリル酸、又はこれらの
塩、あるいはこれらの混合物を約２〜約２５モルパーセ
ント含み；そしてアルキルアクリレート又はヒドロキシ
アルキルアクリレートあるいはこれらの混合物を約０〜
約１０モルパーセント含む。

【００１５】

【課題を解決するための手段】抄紙機上及び紙シート中
で天然ピッチの析出を抑制する改良した方法は、紙シー
トの形成に先立って、ピッチの析出を抑制する効果的な
量のピッチ抑制剤をピッチで汚染した紙組成に加えるこ
とを含み、ジアリルジメチルアンモニウム塩、（メト）
アクリル酸及びこれらの塩、そしてアルキル又はヒドロ
キシアルキルアクリレートからなる群から選ぶモノマー
の組合わせを含んでなる水溶性コポリマーをピッチ抑制
剤として用い、それによって構造式

【化３】 〔式中、Ｒを水素、メチル基、及びエチル基から独立に
選び、Ｒが窒素と共有結合である場合はＲをメチル基及
びエチル基だけから選び；そしてＭを水素、アルカリ金
属カチオン、アルカリ土類金属カチオンの当量、アンモ
ニウムカチオン、プロトン付加したアミン又は第四アン
モニウムカチオン及びこれらの混合物；そしてＲ′は１
〜２４個の炭素原子を含む多価炭化水素の線状又は枝分
れアルキル基；そしてＸはポリマー主鎖中の陽電荷の窒
素に対して電気的中性となる量で存在するアニオン；Ｙ
をＨ，ＯＨ基及びこれらの混合物から選び；ａ＋ｂ＋ｄ
の合計は重量平均分子量が約１０，０００〜約　１，０
００，０００の範囲となる十分な量であり；ｅは０〜６
の値；そしてａ：ｂは少なくとも３：１，ａ：（ｂ＋ｄ
）は少なくとも７５：２５、そしてｄ：（ａ＋ｂ）は０
〜１：９の範囲であり、そして更にａ又はｂは零でなく
、ｄは零となりうる値を表す〕で表されるポリマーを形
成することを含んでなる改良方法である。

【００１６】上述したポリマー構造において、各モノマ
ー単位は実質的に任意にポリマー鎖にそって分布し、そ
してポリマーは両性である、すなわちポリマーは陽電荷
と陰電荷の両方を帯びることができる。

【００１７】更に、このポリマーは必要に応じて更に０
〜約１０モルパーセントの親油性モノマーを含む。この
親油性モノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、エタク
リル酸、又はこれらの混合物のエステルあるいはヒドロ
キシエステルであるのが好ましい。

【００１８】上述したポリマーのカチオン特性は、約７
５〜約９５モルパーセントのジアリルジメチルアンモニ
ウム塩を含むことによってそなわる。これらの塩は塩化
物、臭化物、沃化物、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩等とし
てよい。これらの第四ジビニル塩はジアリルジメチル塩
化アンモニウム（ＤＡＤＭＡＣの略語で表す）の形であ
るのが好ましい。ポリマー中にジアリルジメチル塩化ア
ンモニウム（ＤＡＤＭＡＣ）モノマーを約７５〜約９５
モルパーセントで含み、約８０〜約９０モルパーセント
含むのが好ましく、そして８５〜約９０モルパーセント
含むのが最も好ましい。このＤＡＤＭＡＣは主鎖ポリマ
ーに圧倒的な陽電荷を提供する。

【００１９】しかし、ピッチ抑制剤としてこれらの物質
を用いるに際し、上述のポリマーの主鎖に２〜約２５モ
ルパーセントのアニオンモノマー単位を含めることによ
って改良ピッチ抑制剤が提供されることがわかった。好
ましいアニオンモノマーをアクリル酸、メタクリル酸、
エタクリル酸、及びこれらのナトリウム塩、あるいはこ
れらの混合物から選ぶ。塩は、アルカリ金属塩、アルカ
リ土類金属塩の当量、又はアンモニウムカチオンの塩、
第四アミンカチオン、あるいはプロトン付加のアミンカ
チオンの形であるのが好ましい。アニオンモノマーは、
遊離酸あるいはナトリウム、カリウム、及び／又はアン
モニウム塩のいずれかとして用いるアクリル酸、又はメ
タクリル酸、あるいはこれらの混合物であるのが最も好
ましい。勿論、これら塩の混合物はどれも、これらのア
ニオンモノマー単位を用い上述のモノマー構造中に組入
れることで含めることができる。これらのアニオンモノ
マーを（メト）アクリル酸で表すことができるが、ここ
では式

【化４】 〔式中、ＲはＨ，　ＣＨ３，　Ｃ２Ｈ５基、及びこれら
の混合物；そしてＭを水素、アルカリ金属カチオン、ア
ルカリ土類金属カチオンの当量、アンモニウムカチオン
、プロトン付加したアミン又は第四アンモニウムカチオ
ン及びこれらの混合物から選ぶものを表す〕で表される
ビニル酸、又はビニル酸塩を表す。

【００２０】上述したように、（メト）アクリル酸エス
テル、又は（メト）アクリル酸ヒドロキシエステルのよ
うな親油性モノマーを任意付加的に組合わせることによ
ってポリマーを改良することができる。これらの化合物
はポリマーを親油性にして、そしてピッチ粒子の集積及
び分散、そしてこのピッチ粒子のセルロース繊維への付
着を促進するので、ピッチ粒子が抄紙機表面上に不利に
蓄積することがなく、あるいは紙の製造の障害とはなら
ない。これらのビニル酸エステル及びビニル酸ヒドロキ
シエステルは主としてアクリル酸エステル、メタクリル
酸エステル、又はエタクリル酸エステルから選ぶ物質で
ある。更にアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル
、又はエタクリル酸エステルは、エステルの酸素と結合
するアルキル単位に１個以上のヒドロキシ基を含むヒド
ロキシエステルを含む

【００２１】好ましいポリマーは、分子量が約１０，０
００〜約　１，０００，０００の範囲であるのが好まし
く、そして分子量が約５０，０００〜約　５００，００
０の範囲であるのが最も好ましい。これらの分子量は重
量平均分子量である。最も好ましいポリマーは、約８０
〜約９０モルパーセントのジアリルジメチル塩化アンモ
ニウム；約５〜約２０モルパーセントのアクリル酸又は
メタクリル酸、あるいはこれらの混合物、又はこれらの
塩；そしてエステル官能基のアルキル基が約１〜約２４
個の炭素原子、好ましくは約２〜約１４個の炭素原子を
もつ、ヒドロキシアルキルアクリレート及びアルキルア
クリレート、又はこれらの混合物からなる群から選ぶ約
０〜約１０モルパーセントのアクリル酸エステルである
。

【００２２】本発明の両性ポリマーは、必らずしも（メ
ト）アクリレートエステル又はヒドロキシアルキル（メ
ト）アクリレートエステルを含む必要はなく、ジアリル
ジメチル塩化アンモニウム（又は別の塩）と、アクリル
酸、メタクリル酸、エタクリル酸、これらの塩又はこれ
らの混合物のいずれかとだけからコポリマーとして本発
明の両性ポリマーを作ることができる。コポリマーを用
いる場合、ＤＡＤＭＡＣが約８０〜約９５モルパーセン
ト及びアニオン（メト）アクリル酸単位が約５〜約２０
モルパーセントで存在するのが好ましい。これらのコポ
リマーが約８０〜９０モルパーセントのＤＡＤＭＡＣ及
び約１０〜約２０モルパーセントの（メト）アクリル酸
、又はその塩を含むのが最も好ましい。

【００２３】代表的に、上述したピッチ抑制剤を含む製
品の用量は、乾燥繊維基準で、約０．０５〜約２０ｌｂ
（配合物）／ｔ（紙製品）（約　０．０２５〜約１０ｋ
ｇ／ｔ）の範囲である。通常、ポリマーの水の液分散系
又は水溶液として製品ピッチ抑制剤を提供し、活性ポリ
マーが約１〜約４０重量パーセントである。更に上述し
たポリマーを溶解した分散水性相を含む油中水形ラテッ
クスエマルションとしてポリマーを提供することもでき
る。更にこのエマルションは一般に管理されたＨＬＢ（
親水性親油性バランス）界面活性剤を含むので、油中水
形エマルションを製紙工程に加える場合相の逆転がおこ
り、そしてポリマーは水性製紙媒体中に迅速に溶解して
分散する。製品を油中水形エマルションとして供給する
場合、ポリマー含有率をエマルション製品の約５〜約５
５重量パーセントの範囲とすることができる。活性ポリ
マー基準の場合、本発明のポリマーの用量は通常約０．
０５〜約２．０ｌｂ（活性ポリマー）／ｔ（乾燥繊維）
（約　０．０２５〜約１．０ｋｇ／ｔ）の範囲である。 　　本発明を以下の例によって更に詳細に説明するが本
発明はこれらに限定されるものではない。

【００２４】

【実施例】上述した製品の実験室における試験を以下の
手順に従っておこなった。

【００２５】（例１）約７０００ｍｌの硬木クラフト紙
料を調製した。この硬木クラフト紙料は２．２７重量パ
ーセントの繊維を含有した。この紙料を水で稀釈して約
１．５重量パーセントの硬木クラフト原料繊維を含むよ
うにした。この紙料のｐＨ値を水酸化ナトリウム溶液で
約１０．６に調整した。実験用ピッチ混合物の１パーセ
ント分散液約　１００ｍｌを　７００ｍｌの１．５パー
セント硬木クラフト紙料に加えた。 ｐＨ値は約７．４〜７．５に下った。硬木クラフト繊維
のスラリーを含むこのピッチに５ｍｌの０．５モル塩化
カルシウム二水和物溶液を加えた。この混合物をゆっく
り攪拌し、そしてｐＨ値を点検した。ｐＨ値は約６．５
に下っていた。ピッチの析出抑制試験の間はｐＨ値を５
．５〜７．０の範囲とするのが好ましい。

【００２６】次いで、上述したように合成ピッチ分散液
と塩化カルシウムを含む硬木クラフト紙料の混合物を実
験室ブレンダーにそそいだ。ピッチが蓄積する面を提供
する予め秤量したポリテトラフルオロエチレンプラスチ
ック（ＰＴＦＥ）クーポンをブレンダー中のピッチで汚
染した硬木紙料に加えた。用いたブレンダーは攪拌羽根
の速度を調整する１４個の押ボタンがある。予め秤量し
たプラスチッククーポンを加えたのち、第４番のボタン
を押し、そして原料を３分間攪拌した。別のブレンダー
速度も操作することができる。ＰＴＦＥクーポン上にピ
ッチが析出し、そしてクーポンを取出したのち洗びんの
蒸留水で洗じょうし、空気中で乾燥し、次いでクーポン
を秤量した。乾燥時間を約４〜約２４時間の範囲とする
ことができる。クーポンの元の重量との差から析出ピッ
チ量を計算した。

【００２７】各試験サンプルにこの方法を用いて表１の
結果を得た。

【表１】

【００２８】（例２）更に、実際の製紙工場からの抄紙
機チェスト紙料について、種々の試験を試行錯誤により
おこなった。チェスト紙料のｐＨ値は７．９５であり、
そして実験室でこの紙料を前記カナダ特許第　１，１９
４，２５４号及び第　１，１５０，９１４号に従ってジ
アリルジメチル塩化アンモニウムのホモポリマーで処理
し、そして同時に本発明のポリマーで処理した。結果を
表２に示す。

【表２】

【００２９】ピッチ量の尺度である濾液濁り度の減少パ
ーセントによって表２の結果を評価する。ピッチは懸濁
し繊維に付着するのでピッチが濾液濁り度の一因とはな
らない。

【００３０】ターポリマー中にＤＡＤＭＡＣ／アクリル
酸、塩、そしてヒドロキシプロピルアクリレートを含む
両性ポリマーである上述のポリマー＃３に加えて、次に
示すデータは本発明の範囲である別のコポリマー及びタ
ーポリマー、そしてピッチの析出を抑制するためのこれ
らの実験ポリマーの使用結果を示している。

【００３１】（例３）（ポリマー（Ａ）〜（Ｌ））合成
実験用ピッチを用いることを除いて、例１に示した手法
に従って以下の試験ポリマーを実験室で処理した。

【表３】

【００３２】表３に示したポリマーの試験結果を以下に
示す。

【表４】

【表５】

【表６】

【００３３】例１に従う手法を用いた上記のすべての試
験において、使用したピッチ分散液は、実際の軟材及び
／又は硬木ピッチの代表である脂肪酸と樹脂酸及びこれ
らのエステル、ステロール、ステロールエステルそして
脂肪酸アルコールの混合物を含んでなる、合成実験用ピ
ッチである。例１に記述した１％分散液を作るために、
この合成ピッチを用いるが含有率の範囲を表５に示す。

【表７】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シート形成に先立って、ピッチで汚染
   した紙組成にピッチ抑制剤を添加する、抄紙機表面上の
   天然ピッチの析出を抑制する方法において、構造式【化
   １】 〔式中、ＲをＨ，　ＣＨ３及びＣ２Ｈ５基から選び；Ｒ
   ′は１〜２４個の炭素原子を含み、そして線状及び枝分
   れアルキル基、環状基、芳香族基、アルカリール及びア
   ラルキル基そしてこれらの混合物から選ぶ、多価の炭化
   水素橋状基；ＭをＨ、アルカリ金属、当量のアルカリ土
   類金属、アンモニウム、プロトン付加したアミン及び第
   四アミンカチオン、そしてこれらの混合物から選び；Ｘ
   はポリマー主鎖の中で陽電荷の窒素に対して電気的中性
   となる量で存在するアニオン；ＹをＨ，ＯＨ基及びこれ
   らの混合物から選び；そしてａ＋ｂ＋ｄの合計は重量平
   均分子量が約１０，０００〜約　１，０００，０００の
   範囲となるに十分な量であり；ｅは０〜６の値；そして
   ａ：ｂは少なくとも３：１，ａ：（ｂ＋ｄ）は少なくと
   も７５：２５，ｄ：（ａ＋ｂ）は０〜１：９の範囲であ
   り；そしてａ又はｂは零ではなく、ｄは零となりうる値
   を表す〕で表されるコポリマーであるピッチ抑制剤を、
   ピッチの析出を抑制するのに有効な量で用いることを含
   んでなる改良した前記天然ピッチの析出を抑制する方法
   。
2. 【請求項２】　　該ピッチ抑制剤は、重量平均分子量が
   約５０，０００〜約５００，０００の範囲であり、そし
   てＲが該ポリマー構造の窒素と結合する場合にはＲは　
   ＣＨ３基であり、またＲが該ポリマー構造の炭素と結合
   する場合にはＲをＨ，　ＣＨ３基、又はこれらの混合物
   から選び；Ｒ′は１〜１６個の炭素原子をもつ線状又は
   枝分れアルキレン基であり；そしてｅは０〜４の値；そ
   してａ：ｂは少なくとも４：１，ａ：（ｂ＋ｄ）は少な
   くとも８０：２０、そしてｄ：（ａ＋ｂ）は０〜１：９
   の範囲であり、そして該コポリマーのピッチの析出を抑
   制する有効量が約０．０１〜約２．０ｌｂ（活性コポリ
   マー）／トン（乾燥繊維）（約　０．００５〜約１．０
   ｋｇ／ｔ）の範囲である請求項１記載の改良方法。
3. 【請求項３】　　シート形成に先立って、該ピッチ抑制
   剤を約０．０５〜約１．５ｌｂ（活性ポリマー：乾基準
   ）／ｔ（紙繊維：乾燥セルロース繊維基準）（約　０．
   ０２５〜約０．７５ｋｇ／ｔ）の範囲の用量で紙原料に
   加える請求項１又は請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】　　該ポリマーが構造式 【化２】 〔式中、ＲをＨ及び　ＣＨ３基から選び；Ｒ′は１〜約
   １４個の炭素原子をもつ線状又は枝分れアルキル基；Ｘ
   はＣｌ、ＭはＨ，Ｎａ　，Ｋ，Ｌｉ　，　ＮＨ４、又は
   これらの混合物、ＹはＨ及びＯＨ基、そしてこれらの混
   合物；ｅは０〜２の値；そしてａ＋ｂ＋ｄの合計は重量
   平均分子量が約５０，０００〜５００，０００　とする
   に十分な値；ａ又はｂは零でなく、ｄは零となりうる値
   ；そしてａ：ｂは少なくとも４：１；そしてｄ：（ａ＋
   ｂ）は１：９を越えない値を表す〕で表されるものであ
   る請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】　　乾燥繊維基準で約０．０５〜約１．５
   ｌｂ（活性ポリマー）／ｔ（紙）（約　０．０２５〜約
   ０．７５ｋｇ／ｔ）の用量で該ポリマーを紙原料に加え
   る請求項４記載の方法。