JPH0753958B2

JPH0753958B2 - 高圧縮強度段ボール原紙の製造法

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Publication number: JPH0753958B2
Application number: JP61092229A
Authority: JP
Inventors: 成彦吉岡; 建橋本; 公彦後藤; 治斎藤
Original assignee: 星光化学工業株式会社
Priority date: 1986-04-23
Filing date: 1986-04-23
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPS62250298A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は高圧縮強度段ボール原紙の製造法に関し、特に
段ボールや紙箱等に加工、成形される原紙に必要な圧縮
強度、例えばリングクラッシュ強度が増大された紙の製
造法を提供するものである。

［従来の技術］製紙工業に於ける紙力増強剤としては、各種の澱粉及び
変性澱粉、セルロース誘導体等の天然高分子物質を始め
として、アクリルアミド系ポリマー、ポリビニルアルコ
ール、ポリアミド、ポリエチレンイミン、尿素樹脂、メ
ラミン樹脂、ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン
樹脂など、各種合成高分子物質が単独で、またはこれら
の二種以上を併用して使用されて来た。これらの紙力増
強剤の中で陽イオン性のものは、セルロース繊維表面が
弱陰イオン性に帯電していることから有効に繊維表面に
吸着される所謂自己定着能を有している。これに対して
陰イオン性又は非イオン性の紙力増強剤は自己定着能を
有しないため、定着助剤を使用して繊維表面に吸着させ
るか、或いは機械的操作で成紙に直接適用することによ
り、その効果を発現させている。

近年、陽イオン性基と陰イオン性基とを併用する両性高
分子物質が、自己定着能を有する紙力増強剤として使用
されるようになった。

［発明が解決しようとする問題点］近年、紙の二次加工分野例えば、段ボール、製函、石膏
ボード、印刷等の工業分野に於いては、紙の性能に対す
る要求が益々高度化し、それぞれの要求に応じて各種薬
品が使用されている。このうち強化段ボール等は、梱包
函に加工されることが多く、この場合にはそれ自身の機
能である内容物の保護、保管或いは運搬時に積み重ねら
れることから、一般的な破裂強度や引張強度よりも、圧
縮強度例えばリングクラッシュ強度の増大が要求され
る。しかし、紙の圧縮強度と一般紙力とは必ずしも比例
しないため、従来の製紙方法によって充分に優れた圧縮
強度を有する紙を製造することは困難であった。

尤も圧縮強度を増大させる試みとして陽イオン性高分子
化合物と陰イオン性高分子化合物とを併用する製紙方法
が知られており、これによれば相当に高い圧縮強度を持
つ紙を得ることが出来る。しかしながら、この方法によ
り得られた紙は湿潤強度が高くなり過ぎ、製紙工程上不
可避である損紙の離解、回収が困難となる欠点を有し、
また紙力増強剤の高添加が必要となって経済性の上から
も有利とは言えない。

本発明者らは、紙の圧縮強度を高めるべく鋭意研究の結
果、陽イオン性高分子化合物とPACを併用した場合に、
損紙の離解に特に困難を感ずることなく、優れた圧縮強
度を持つ紙が得られることを発見し、新しい高圧縮強度
紙の製造法を提案した（特開昭55-122099号参照）。

しかしながら、上記方法に於いては、抄紙機の種類やそ
の他の抄紙条件の違いによって抄紙機ワイヤー上での水
切れ性が悪化したり、ワイヤーや毛布或いはロールの汚
れを惹起する場合がある等、工業的実施に際して不都合
があった。

本発明は従来技術に於ける上記問題を解消し、経済的で
工業的実施に適した高圧縮強度紙の製造法を提供するも
のである。

［問題点を解決するための手段］本発明は、製紙原料たるパルプスラリーに、填料を添加
することなく両性高分子化合物及び塩基性ポリ水酸化ア
ルミニウム化合物を添加したのち、常法に従って抄紙す
ることを特徴とする高圧縮強度紙の製造法であり、かか
る方法により前記本発明の目的を達成することが可能で
あることが明らかとなった。以下に本発明の構成につき
詳細に説明する。

本発明が適用される製紙工程には、公知のあらゆる種類
のパルプ、例えばグランドパルプ、TMP等のメカニカル
パルプ、サルファイトパルプ、クラフトパルプ等のケミ
カルパルプ、段ボール或いは新聞等の回収故紙による再
生故紙パルプ等が使用可能であるほか、これらに各種の
天然或いは合成の有機又は無機繊維物質などの１種もし
くは２種以上を適宜配合した混合物が使用できる。しか
し、いずれの場合でも、本発明では抄紙されるパルプス
ラリーには填料が添加されることはない。

本発明に使用する両性高分子化合物は、分子構造中に陽
イオン性基と陰イオン性基の両者を併有する水溶性もし
くは水分散性の高分子化合物であり、陽イオン性基の具
体例としては第１級アミン、第２級アミン或いは第３級
アミン構造に基づく各種アミノ基及び第４級アンモニウ
ム塩基等を例示することができ、また陰イオン性基とし
ては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基或いは
それらの金属塩、アミン塩等の基を例示することができ
る。

両性高分子化合物における陽イオン性基と陰イオン性基
の含有量は、この両性高分子化合物1g（固形分）当り、
陽イオン性基0.5ミリ当量以上、陰イオン性基0.15〜４
ミリ当量で、且つ陽イオン性基と陰イオン性基の当量比
が0.5以上であることが望ましい。特に両性高分子化合
物として、アクリルアミド、メタクリルアミド或いはそ
の両者［以下「（メタ）アクリルアミド」と表わし、更
に同様の趣旨で表示することがある。］を主たる構成成
分として含有し、且つ公知、任意の手段で陽イオン性基
と陰イオン性基とを導入した両性アクリルアミド系ポリ
マーを選用することが、本発明の目的達成に最も有効で
ある。

両性アクリルアミド系ポリマーの具体的な製造方法とし
ては、（メタ）アクリルアミドと陽イオン性基含有モノ
マー及び陰イオン性基含有モノマーの少なくとも３種類
のモノマーを含有するモノマー混合物を、公知の各種重
合手段を用いて共重合せしめる方法、ポリ−（メタ）ア
クリルアミド或いは（メタ）アクリルアミドと非イオン
性共重合性モノマーとの共重合体等の非イオン性アクリ
ルアミド系ポリマーを変性することによって、陽イオン
性基と陰イオン性基とを導入して両性アクリルアミド系
ポリマーを得る方法、（メタ）アクリルアミドと陽イオ
ン性基含有モノマー又は陰イオン性基含有モノマーとの
共重合体である陽イオン性アクリルアミド系ポリマー又
は陰イオン性アクリルアミド系ポリマーを変性して陰イ
オン性基又は陽イオン性基を導入することにより両性ア
クリルアミド系ポリマーを得る方法等を採用することが
できる。

上記両性アクリルアミド系ポリマーに於いては、陽イオ
ン性基の含有量は、該ポリマーの構成モノマー単位を基
礎として３〜60モル％、陰イオン性基の含有量は１〜25
モル％であることが必要である。各イオン性基の含有量
が上記範囲外である場合には、何れの場合にも本願発明
の目的を達成することが難しい。特に好ましい範囲は陽
イオン性基含有量６〜50モル％、陰イオン性基含有量３
〜20モル％の範囲である。

両性アクリルアミド系ポリマーに於ける陽イオン性基と
陰イオン性基との含有比は1/1〜20/1が適当であるが、
通常の抄紙条件下に於いては1.5/1〜5/1の範囲で良好な
結果が得られる。

最も好適な両性アクリルアミド系ポリマーの具体例は（ｉ）（ａ）（メタアクリルアミド 50〜96モル％（ｂ）アルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミ
ド３〜20モル％（ｃ）（メタ）アクリル酸１〜10モル％を含有する多元共重合体である両性アクリルアミド系ポ
リマー、（ii）ポリ−（メタ）アクリルアミドの３〜20モル％
加水分解物又は（メタ）アクリル酸３〜20モル％を共重
合せしめて得られる陰イオン性基３〜20モル％を含有す
る陰イオン性アクリルアミド系ポリマーに、ホルムアル
デヒドと第２級アミンとを反応せしめて得られるジアル
キルアミノメチル基６〜50モル％を含有する陰イオン性
アクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ反応物、であ
る。

上記（ｉ）の両性アクリルアミド系ポリマーは（ｂ）ア
ルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドが非常に
高価であるため、経済性の点で必ずしも有利とは言えな
いが、その他の点では本発明の目的達成に極めて有効で
ある。

上記（ii）の両性アクリルアミド系ポリマーは、ポリ−
（メタ）アクリルアミドの変性によって容易に得ること
ができ、経済性及び高圧縮強度紙が得られる点で、本発
明の目的に最も適したものである。

本発明に使用される塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合
物は、主成分が［Al₂（OH）_ｎCl_６−ｎ］_ｍ或いは［Al
（OH）_３］_ｎAlCl₃で表わされる高分子性の水溶性アル
ミニウム塩であり、例えば［Al₆（OH）₁₅］³⁺、［Al
₈（OH）₂₀］⁴⁺、［Al₁₃（OH）₃₄］⁵⁺などのような高い
陽電荷を有する塩基性多核縮合イオンを安定に含有して
いるものであり、水処理用としてJISk-1475にその性状
が規定されている。これらは、ポリ塩化アルミニウム
（PAC）或いはポリ水酸化アルミニウム（Paho）として
多木化学（株）及び浅田化学工業（株）より市販されて
おり、何れも好適に使用し得るものである。

本発明の実施に際して使用される両性高分子化合物と塩
基性ポリ水酸化アルミニウム化合物の使用量には特別の
制限を要しないが、その効果即ち目的とする成紙の圧縮
強度の値と経済性等を勘案して適宜、任意に変更するこ
とができる。一般的には乾燥パルプ重量に対して、両性
高分子化合物0.05〜３％、塩基性ポリ水酸化アルミニウ
ム化合物（Al₂O₃分として）0.05〜１％の範囲が適当で
ある。

本発明の実施には、特別な手順や装置を必要とせず、通
常の抄紙工程にそのまま適用すれば良く、例えばミキシ
ングチェスト、マシンチェスト或いは種箱などの原料パ
ルプスラリーに両性高分子化合物と塩基性ポリ水酸化ア
ルミニウム化合物とを同時、又は逐次添加したのち、常
法に従って抄造時することにより容易に高圧縮強度紙を
製造できる。

［作用］従来、塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物は、陰イオ
ン性基もしくは非イオン性添加剤の定着助剤として知ら
れていたものであり、自己定着能を有する陽イオン性或
いは両性の添加剤には不要な助剤であった。

しかしながら、本発明者等は板紙の圧縮強度の向上にそ
の両者の相剰的効果を発見したものである。

陽イオン性高分子化合物とポリ塩化アルミニウム（PA
C）との併用にかかる先の出願に於いては、抄紙原料系
の分散粒子の表面電荷がプラス側に偏り過ぎると共に、
該高分子化合物とPACとの結合が不充分であるため、抄
紙機ワイヤー上での水切れや微細繊維の歩留が妨げら
れ、陰イオン性添加剤の使用が少ない抄紙工程の操業性
に問題を惹起したものと考えられる。

本発明に於いては、自己定着能を有する両性高分子化合
物を使用することによって、抄紙原料系中の塩基性ポリ
水酸化アルミニウム化合物の塩基性多核縮合イオンと高
分子化合物との相互反応性が高められる結果、抄紙原料
パルプスラリー中で強い陽電荷を有する複合体が形成さ
れて、極めて効率よく微細繊維やその他の微細粒子を凝
集し、適度なフロックを生成して紙の地合いを崩すこと
なく緊密な紙匹を形成することによるものと考えられ
る。従って本発明の製紙方法は、付随的に抄紙機ワイヤ
ー上での水切れを顕著に促進することができるほか、抄
紙操業性が大幅に改善される。

［実施例］以下、調製例、実施例及び比較例をもって本発明を具体
的に説明する。

調製例１アクリルアミド及びアクリル酸の所定量をイオン交換水
に溶解して10％混合モノマー水溶液としたのち、過硫酸
アンモニウム水溶液及び重亜硫酸ソーダ水溶液を添加し
て重合を開始した。重合発熱が停止したのち、75〜80℃
で１時間保持し、陰イオン性アクリルアミド系ポリマー
の約10％水溶液を得た。

上記陰イオン性アクリルアミド系ポリマーの一部を採
り、イオン交換水及び稀苛性カリ水溶液を加えて均一に
混合し、pH7.0に調節した。次いで所定量のホルマリン
（37％水溶液）とジメチルアミン50％水溶液を添加し、
50〜55℃で1.5時間保持し、陰イオン性アクリルアミド
系ポリマーのマンニッヒ反応を行った。得られた両性ア
クリルアミド系ポリマー水溶液の性状を第１表に示す。

実施例１叩解段ボール故紙パルプ（CSF410ml）の2.0％パルプス
ラリーに、塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物（ポリ
塩化アルミニウムPAC−250A;多木化学（株）製）をAl₂O
₃分として、パルプ乾燥重量に対し0.3添加して均一に混
合したのち、調製例１（調製番号１−１）で得られた両
性アクリルアミド系ポリマーＩの水溶液0.3％（固形
分：対パルプ乾燥重量）を加えて充分に混合した。次い
でTAPPIスタンダードシートマシンにより常法通り抄紙
し、3.5kg/cm²圧で５分間圧搾脱水したのち、105℃のス
チームドライヤーで３分間乾燥した。

得られた成紙は米坪量150g/cm²に相当し調湿後その紙質
を試験した。結果を第２表に示す。

実施例２〜８実施例１に於ける両性アクリルアミド系ポリマーＩの使
用に代えて、調製例１（調製番号１−２〜１〜８）で得
られた各々の両性アクリルアミド系ポリマーII〜VIIIを
使用し、その他は実施例１と同様の手順に従って米坪量
150g/cm²に相当する各種成紙を得た。それらの紙質の試
験結果を第２表に示す。

比較例１実施例１における両性アクリルアミド系ポリマーの添加
を省略し、その他は実施例１と同様の手順に従って比較
用成紙を得た。その紙質の試験結果を第２表に併記す
る。

比較例２塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物の添加量を0.6％
とする以外は比較例１と同様にして比較用成紙を得た。
その紙質の試験結果を第２表に併記する。

比較例３〜10 実施例１及び実施例２〜８に於ける塩基性ポリ水酸化ア
ルミニウム化合物の添加を省略し、その他は各実施例と
同様の手順に従って比較用成紙８種を得た。その紙質の
試験結果を第２表に併記する。

比較例11 実施例１に於ける塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物
の使用に代えて、硫酸バンド（試薬１級Al₂（SO₄）_３・
13〜14H₂O）を使用し、その他は実施例１と同様の手順
に従って比較用成紙を得た。その紙質の試験結果を第２
表表に併記する。

比較例12 実施例１に於ける両性アクリルアミド系ポリマーＩの使
用に代えて、調製例１（調製番号１−９）の陽イオン性
アクリルアミド系ポリマーIXを使用する以外は、実施例
１と同様の手順に従って比較用成紙を得た。その紙質の
試験結果を第２表に併記する。

試験例１濾水性（水切れ促進作用）の試験前記各実施例及び各比較例において、薬品が添加された
抄紙前の調成パルプスラリーから3gの乾燥パルプを含有
する各々の調成パルプスラリーを分取し、これを水道水
で１に稀釈して常法通りフリーネス（C.S.F）を測定
した。その結果を第２表に併記する。

実施例９〜16及び比較例13〜15 実施例１〜８、比較例１、２及び12に於ける塩基性ポリ
水酸化アルミニウム化合物（ポリ塩化アルミニウムPAC
−250A）の使用に代えて、塩基性ポリ水酸化アルミニウ
ム化合物（ポリ水酸化アルミニウムPaho＃2S:浅田化学
工業（株）製）を使用し、他は全て各例と同様の手順に
従って本発明による高圧縮強度紙８種及び比較用成紙３
種を得た。各々の成紙について紙質試験を行った結果を
第３表に示す。また、それぞれの調成パルプスラリーを
分取し、試験例１に従って測定したフリーネス（C.S.
F）を第３表に併記した。

調製例２アクリルアミド90モル％、ジメチルアミノプロピルアク
リルアミド７モル％及びアクリル酸３モル％から成る混
合モノマーの10％水溶液を調製し、稀硫酸を加えてpH4.
0に調整した。次いで過硫酸アンモニウム水溶液及び重
亜硫酸ソーダ水溶液を添加して重合を開始し、75〜80℃
で１時間保持して両性アクリルアミド系ポリマーＸの水
溶液を得た。

得られた両性アクリルアミド系ポリマー水溶液は、粘度
11,000CPS/25℃、固形分８％、ポリマーの平均分子量80
万、陽イオン性／陰イオン性（モル比）7/3を有するも
のである。

調製例３アクリルアミド93モル％とジメチルアミノプロピルアク
リルアミド７モル％から成る混合モノマーの10％水溶液
に、稀硫酸を加えてpH4.0に調整した。次いで過硫酸ア
ンモニウム水溶液及び重亜硫酸ソーダ水溶液を添加して
重合を開始し、75〜80℃で１時間保持して比較のための
陽イオン性アクリルアミド系ポリマーのXIの水溶液を得
た。該水溶液は粘度9,800cps/25℃、固形分７％、ポリ
マーの平均分子量90万を有するものである。

実施例17及び18 叩解段ボール故紙パルプ（C.S.F430ml）の２％パルプス
ラリーに、ポリ塩化アルミニウムPAC−250Aを対パルプ
乾燥重量で0.3％添加して充分に混合したのち、調製例
２で得た両性アクリルアミド系ポリマーＸの水溶液の所
定量を添加して均一に混合した。得られた調成パルプス
ラリーを用い、以下実施例１と同様に抄紙、乾燥して本
発明の高圧縮強度紙を得た。その紙質試験の結果を第４
表に示す。

比較例16及び17 実施例17及び18に於ける両性アクリルアミド系ポリマー
の使用に代えて、調製例３で得られた陽イオン性アクリ
ルアミド系ポリマーXIの水溶液を使用して調成パルプス
ラリーを得た。以下、実施例17と同様にして比較用成紙
を得た。その紙質試験の結果を第４表に併記する。

比較例18〜21 実施例17、18及び比較例16、17に於けるポリ塩化アルミ
ニウムの添加を省略し、それ以外は各例と同様に操作し
て比較のための成紙を得た。その紙質試験の結果を第４
表に併記する。

試験例２実施例17、18及び比較例16〜21の各例に於ける調成パル
プスラリーの一部を分取し、試験例１の手順に従って各
々のパルプスラリーのフリーネスを測定した。その結果
を第４表に併記する。

実施例19〜23 叩解段ボール故紙パルプ（C.S.F390ml）の２％パルプス
ラリーにポリ塩化アルミニウムPAC−250A及び両性アク
リルアミド系ポリマーＩの所定量を添加し、充分に振盪
撹拌して調成パルプスラリーとしたのち、TAPPIスタン
ダードシートマシンにより常法通り抄紙した。得られた
湿紙を3.5kg/cm²圧で５分間プレス脱水し、次いで105℃
のスチームドライヤーで３分間乾燥して本発明による高
圧縮強度紙を得た。調湿後行った紙質試験結果を第５表
に示す。又、抄紙前の調成パルプスラリーの一部を分取
し、試験例１に従ってフリーネスを測定した。その結果
を第５表に併記する。

比較例22〜26 実施例19〜21で使用したものと同じ２％パルプスラリー
に市販の陰イオン性アクリルアミド系紙力増強剤（濃度
15％品、陰イオン性基含有量約10モル％、粘度15000cps
/25℃）の所定量を添加して充分に振盪撹拌したのち、
硫酸バンド（Al₂O₃分として）0.25％を添加し再び充分
に撹拌混合した。次いで市販の陽イオン性紙力増強剤
（濃度７％品、陽イオン性基含有量約20モル％、粘度30
0cps/25℃）の所定量を添加し、振盪撹拌したのち、前
記と同様に抄紙、乾燥して比較のための成紙を得た。そ
の紙質試験結果を第５表に示す。又抄紙前の調成パルプ
スラリーの一部を分取し、試験例１の手順に従ってフリ
ーネスを測定した結果を第５表に併記する。

［発明の効果］本発明の高圧縮強度紙の製造方法は、極めて容易に既存
の抄紙工程に適用できるものであり、特に段ボール用原
紙に必要な圧縮強度の向上に著効を有するものである。
又、従来公知の製紙方法である陰イオン性紙力増強剤と
陽イオン性紙力増強剤との併用方法に比較して、薬品の
低添加域で高圧縮強度紙が得られるため、薬品コストの
低減が可能であり、且つ損紙の離解が容易に行える利点
がある。更に、本発明の製紙方法は、広範な抄紙条件の
下で、良好な抄紙時の水切れ促進作用を発現し得るの
で、抄紙機の操業性が大幅に改善されると共に、抄紙工
程の生産性の向上や消費エネルギーの節約等が可能であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルプスラリーに、填料を添加することな
く両性アルリルアミド系ポリマー及び塩基性ポリ水酸化
アルミニウムを添加したのち、抄紙することを特徴とす
る高圧縮強度段ボール原紙の製造法。
【請求項２】両性アクリルアミド系ポリマーが、陰イオ
ン性アルリルアミド系ポリマーのマンニッヒ反応物であ
る特許請求の範囲第１項記載の高圧縮強度段ボール原紙
の製造法。
【請求項３】両性アクリルアミド系ポリマーが、（ａ）陽イオン性基３〜60モル％（ｂ）陰イオン性基１〜25モル％を含有するものである特許請求の範囲第１項記載の高圧
縮強度段ボール原紙の製造法。
【請求項４】（ａ）陽イオン性基と（ｂ）陰イオン性基
のモル比が（ａ）／（ｂ）＝1/1〜20/1である特許請求
の範囲第１項記載の高圧縮強度段ボール原紙の製造法。