JP4505130B2 - How to prevent paper stains - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は紙の汚れ防止方法に関し、詳しくは雑誌古紙を主体とする製紙原料に由来するピッチトラブルを特定の高分子を用いることにより防止する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
製紙工程におけるいわゆるピッチは、水不溶性でしかも粘着性を有する物質である。このピッチには、木材由来と製紙加工工程で用いられるラテックスその他由来のものがある。木材由来は、油脂、脂肪酸、テルペン類、ステロイド類、天然樹脂やガム類などが含まれており、パルプ化された後もこれらが残留している。後の製紙工程においてこれら粘着性物質が遊離し、コロイド状になって分散しているが、強いせん断力、急激なpH変化、硫酸バンドの添加等により、このコロイド状態が破壊されて、凝集、粗大化し、いわゆるピッチとなる。一方、紙加工物質由来のピッチは、コ−ト紙製造工程におけるコ−トブロ−クなどのラテックスがウェットエンドでリサイクルされるうちにコロイド状態がやはり破壊されて、同じコ−トブロ−ク中の炭酸カルシウムといっしょに凝集し、粗大化し、抄紙後成紙上に白色のピッチデポジットを形成しトラブルの発生となる。コ−ト原紙を生産する工場では、コ−トブロ−ク中の炭酸カルシウムが成紙中灰分の大部分を構成する場合やコ−トブロ−クが填料の唯一の供給源となるところもある。コ−トブロ−ク中の灰分は、通常の内添填料よりもその適用が難しい。つまり填料歩留率が低くなる。というのは一般にコ−ト用グレ−ドの顔料粒子径は、内添用粒子径よりも小さいからである。そのために原料歩留率が低下すると、抄紙系内を循環する白水の濃度を上昇させ填料汚れを引き起こす。また、定着しないサイズ剤は、抄紙工程において加水分解し、汚れ(ピッチトラブル)の原因となる。
【0003】
特開平4−241184は、天然ピッチトラブル抑制のためジメチルジアリルアンモニウム塩化物/アクリル酸/(場合によっては、アクリル酸アルキルエステル類)共重合物を抄紙系のウェットエンドに添加する方法が開示されている。また、パルプ製造の漂白工程アルカリ抽出において、原料木材に由来するパルプ中のピッチを除去する方法として、水溶性の不飽和カルボン酸と疎水性単量体との共重合体を、漂白後のパルプスラリ−が次ぎのアルカリ抽出塔に入る前に添加することを開示している(特開平11−256490)。さらに木材あるいは古紙由来の種々のピッチに起因するトラブル防止方法として、ポリスチレンスルホン酸(塩)やポリイソプレンスルホン酸(塩)を、ピッチが付着し易い個所へのシャワ−水中に溶解し、専用のシャワ−や噴射ノズル、あるいは水ドクタ−などで供給することが記載されている(特開平11−189987)。そしてカチオン性高分子を使用する例としては,ピッチ物質一般のトラブル防止法として、ビニルイミダゾリン系高分子を製紙機械洗浄水中に溶解して添加する方法が特開平11−930911に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、雑誌古紙を主体とする製紙原料に由来する汚れ防止法に関しては、まだ決定的に硬化ある対策案は提案されていない。本発明の課題は、雑誌古紙由来のピッチに起因する汚れを防止するための処理法を開発することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため詳細な検討を行った結果、特定の重合系カチオン性高分子により原料パルプを処理することにより紙の汚れを防止できることがわかり本発明に到達した。すなわち本発明の請求項1の発明は、シ−ト形成に先だって、雑誌古紙を主体とする製紙原料中に下記一般式(1)及び/または一般式(2)で表わされる繰り返し単位を含むジメチルジアリルアンモニウム塩化物の(共)重合体及び/または(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の(共)重合体を配合前の個別製紙原料パルプチェストあるいは配合前の個別製紙原料パルプチェスト配管出口に添加、処理した後、抄紙することを特徴とする紙の汚れ防止方法。
【化1】
繰り返し単位(1)
R 1 、R 2 は水素またはメチル基、R 3 、R 4 はメチル基、エチル基、ベンジル基、Yは陰イオン
【化2】
繰り返し単位(2)
Aは酸素原子又はNH、BはC 2 〜C 3 のアルキレン基又はアルコキシレン基、R 5 は水素またはメチル基、R 6 、R 7 、R 8 はメチル基、エチル基、ベンジル基、Yは陰イオン
【0006】
請求項2の発明は、前記(共)重合体が、塩水溶液中で該塩水溶液に可溶なイオン性高分子からなる分散剤共存下で、分散重合法により製造された粒径100μm以下の高分子微粒子の分散液からなることを特徴とする請求項1に記載の紙の汚れ防止方法である。
【0007】
請求項3の発明は、前記(共)重合体が、ジメチルジアリルアンモニウム塩化物10〜100モル%、アクリルアミド0〜90モル%含有する(共)重合体及び/または(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10〜100モル%、アクリルアミド0〜90モル%含有する重合体あるいは共重合体であることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の紙の汚れ防止方法である。
【0008】
請求項4の発明は、前記(共)重合体の分子量が5万以上、500万以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の紙の汚れ防止方法である。
【0009】
請求項5の発明は、前記イオン性高分子のイオン当量が、1.5〜15meq/gであることを特徴とする請求項2に記載の紙の汚れ防止方法である。
【0010】
請求項6の発明は、前記塩水溶液を構成する無機塩類が、多価アニオン塩であることを特徴とする請求項2に記載の紙の汚れ防止方法である。
【0011】
請求項7の発明は、雑誌古紙を主体とする製紙原料の乾燥重量に対し、一般式(1)及び/または一般式(2)で表わされる繰り返し単位を含む前記(共)重合体を0.005〜0.2重量%添加することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の紙の汚れ防止方法である。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する一般式(1)および/または(2)で表わされる繰り返し単位を有するカチオン性水溶性高分子は、以下のようなものである。一般式(1)で表わされる繰り返し単位を有するカチオン性(共)重合体は、単量体としてジアリルジメチルアンモニウム塩化物あるいはジアリルメチルベンジルアンモニウム塩化物などを(共)重合して合成する。また、一般式(2)で表わされ繰り返し単位を有するカチオン性水溶性高分子は、単量体として(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)アクリロイルアミノ[2−(ジメチル)エチル]トリメチルアンモニウム塩化物などを(共)重合して合成することができる。また共重合体を合成する場合の非イオン性単量体として、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、N−ビニルピロリドン、アクリロニトリル、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、酢酸ビニルなどがあげられるが、最も好ましい非イオン性単量体はアクリルアミドである。
【0013】
これらカチオン性あるいは非イオン性単量体を(共)重合する際は、公知の重合法が適用できる。例えば、水溶液重合法、油中水型エマルジョン重合法、油中水型分散重合法、塩水溶液中分散重合法などである。また、最も好ましい製品形態としては、塩水溶液中分散重合品である。
【0014】
塩水溶液中に分散した高分子分散液からなる水溶性重合体は、特開昭62−15251号公報などによって製造することができる。この方法は、カチオン性単量体あるいはカチオン性単量体と非イオン性単量体を、塩水溶液中で該塩水溶液に可溶なイオン性高分子からなる分散剤共存下で、攪拌しながら製造された粒系100μm以下の高分子分散液からなるものである。イオン性高分子からなる分散剤は、ジメチルジアリルアンモニウム塩化物、(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の単独重合体や非イオン性単量体との共重合体を使用する。塩水溶液を構成する無機塩類は、多価アニオン塩類が、より好ましく、硫酸塩又は燐酸塩が適当であり、具体的には、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、燐酸水素アンモニウム、燐酸水素ナトリウム、燐酸水素カリウム等を例示することができ、これらの塩を濃度15%以上の水溶液として用いることが好ましい。
【0015】
ジメチルジアリルアンモニウム塩系重合体を重合するには、重合方法にかかわらず単量体水溶液をpH2〜7に調整後、窒素気流中で溶液の脱酸素を行った後、ラジカル重合開始剤を加え重合を開始させる。開始剤はペルオクソニ硫酸アンモニウムと亜硫酸水素ナトリウムの組み合わせのようなレドックス系、過酸化水素やラウリルペルオキサイドのような過酸化物、溶剤可溶なアゾビスイソブチロニトリル、水溶性の2、2−アゾビスアミジノプロパンニ塩化水素化物や2、2−アゾビス[2−(5−メチル−2−イミダジリン−2−イル)プロパン]ニ塩化水素化物のようなアゾ化合物など単量体と重合方法、あるいは重合条件によって適宜使いわける。
【0016】
一般式(1)で表わされる繰り返し単位を有するカチオン性水溶性高分子を合成する場合、普通、単量体としてジアリルジメチルアンモニウム塩化物を用いるが、ジアリルジメチルアンモニウム塩化物は重合速度が非常に遅く、非イオン性アクリル系単量体と共重合する際には注意を要する。たとえば、アクリルアミドと共重合する場合、使用するジアリルジメチルアンモニウム塩化物を重合系に仕込んでおき、重合速度の速いアクリルアミドは連続的あるいは分割して供給していき、高分子鎖中になるべく均一に分布するような重合操作を行うことが重要である。
【0017】
一方、一般式(2)で表わされる繰り返し単位を有するカチオン性水溶性高分子を合成する場合は、(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)アクリロイルアミノ[2−(ジメチル)エチル]トリメチルアンモニウム塩化物などを(共)重合して合成することができる。これらの単量体は重合性に優れていて、アクリルアミドなどとも良好な共重合性を有しているので、一般的な共重合操作を行うことで合成することができる。
【0018】
カチオン性水溶性高分子中の一般式(1)で表わされる繰り返し単位の構成比率としては、10モル%〜100モル%、好ましくは20モル%〜100モル%である。10モル%未満では、ピッチトラブルの原因となる水不溶性成分への吸着が弱く、水不溶性成分の凝集を防ぎ、水中へ分散させる機能が低下する。またカチオン性水溶性高分子中の一般式(2)で表わされる繰り返し単位の構成比率としては、10モル%〜100モル%であり、好ましくは20モル%〜100モル%である。10モル%未満では、前記と同様な理由で効果が低下する。またこれらカチオン性水溶性高分子の分子量としては、5万〜500万であり、好ましくは10万〜500万である。
【0019】
本発明で使用するカチオン性水溶性高分子の製紙原料への添加量としては、製紙原料のカチオン要求量により異なるが、対乾燥製紙原料当たり高分子純分として、50〜2000ppmであり、好ましくは100〜1000ppm、最も好ましくは200〜700ppmである。カチオン性水溶性重合体の添加量は、ミュ−テック社製のPCD−03型などを使用して製紙原料のカチオン要求量を測定し決定していく。例えば使用製紙原料中に本発明の高分子を添加、攪拌処理した後、ワットマン製濾紙NO.41によって原料を濾過し、濾液のカチオン要求量と濁度を測定していく。濁度が最も低下したところが適性添加量の目安と推定されるが、製紙現場へ適用してみなければ正確には判定できない。
【0020】
本発明で使用するカチオン性水溶性高分子は、分子内に四級アンモニウム塩基を有する重合体がより好ましい。この理由としてピッチなどの汚れ成分に対する吸着力が強く、ピッチ成分が凝集して成紙への欠点などの発生を防止する効果が高いものと推定される。また、カチオン性水溶性高分子のより好ましい製品形態として、塩水溶液中分散重合品が上げられる。この理由としては、塩水溶液中分散重合品を水に溶解した場合、水溶液品、粉末品あるいは油中水型エマルジョン重合品に較べ水溶液粘度が低く、製紙原料への分散成が良好で、その結果吸着も効率的であり、他の重合品に較べても効果が上がる。
【0021】
添加場所としては、種々のパルプが混合される混合チェストよりも、最も汚れの原因となる原料パルプに直接添加したほうが顕著な効果を発現する。従って、本発明で定義する「製紙原料」とは、最終的に抄紙する前の配合された紙料ではなく、配合前の個別製紙原料を意味する。そのため添加場所の例としては、処理を目的とする原料パルプチェストへ直接あるいは原料パルプチェスト配管出口などが上げられる。
【0022】
本発明の汚れ防止方法によって、ワイヤ−上の歩留率も同時に向上する。すなわち、汚れ防止処理対象となる雑誌古紙中には、ピッチあるいはアニオン性物質が含有している。そのため、本発明の重合系水溶性カチオン性高分子添加前には、カチオン性の歩留剤は添加してもアニオン性物質やピッチに消費されてしまい、歩留剤の効果を発揮できない。その結果、ワイヤ−上での歩留が低いのが従来の状況であった。しかし、本発明の処方によりピッチ物質表面のゼ−タ電位が一定程度中和され、また原料中のアニオン成分も中和されているので、歩留率が改善される方向へと処理されている。
【0023】
【実施例】
以下、実施例および比較例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。
【0024】
(合成例1)温度計、攪拌機、窒素導入管、ペリスタポンプ(SMP−21型、東京理化器械製)に接続した単量体供給管およびコンデンサ−を備えた500mLの4ツ口フラスコ内にジメチルジアリルアンモニウム塩化物(商品名DADMAC、65重量%品,ダイソ−製、以下DDと略記)18.6g、アクリルアミド(商品名、アクリルアマイド、50重量%品、日東化学製)30重量%を20g、イオン交換水107g、連鎖移動剤として2−プロパノ−ルを0.18g(対全単量体当たり0.3%)、重合開始剤として2、2−アゾビスアミジノプロパンニ塩化水素化物の0.7%水溶液を5g(対全単量体当たり0.25%)をそれぞれ仕込んだ。原料混合物を攪拌しながら、温度を42℃に保ち窒素を流入させ30分間重合を進行させた後、アクリルアミドの30重量%水溶液140gを毎分0.58gで4時間かけフラスコ内に供給した。供給終了後のDDとアクリルアミドのモル比は10:90である。供給終了後、8時間で重合開始剤溶液を5g追加した。重合開始から12時間後、保温を中止し重合を停止した。その後、静的光散乱法による分子量測定器(大塚電子製DLS−7000)によって重量平均分子量を測定し、コロイド滴定法によって重合物のカチオン当量値(meq/g)を測定した。この重合体を試作1とする。また同様な操作でDD20、30、80の各モル%の重合物を合成した(それぞれ試作2〜4とする。)またDD100モル%品については30重量%水溶液を285g調整し、前記と同量の2−プロパノ−ルを添加し、開始剤は重合開始時および8時間後に添加した。また重合温度、重合時間は同様の条件を用いて合成した。この重合体を試作5とする。各重合物の物性は表1に示す。
【0025】
(合成例2)表1に示すようなモル比でアクリロイルオキエチルトリメチルアンモニウム塩化物/アクリルアミド共重合体およびメタクロイルオキエチルトリメチルアンモニウム塩化物/アクリルアミド共重合体を合成した。各単量体の20重量%水溶液300gを調製し、pHを硫酸により5.0に調節後、42℃で30分間窒素置換の後、開始剤として2、2−アゾビスアミジノプロパンニ塩化水素化物の2%水溶液を3g(対単量体当たり0.1重量%)添加し重合を開始させた。15時間42℃に保温した後、加熱を停止し重合を終了させた。以上の重合体を試作6〜8と試作9〜11とする。合成例−1と同様に分子量とカチオン当量値を測定した。結果は表1に示す。
【0026】
(合成例3)温度計、攪拌機、窒素導入管、ペリスタポンプ(SMP−21型、東京理化器械製)に接続した単量体供給管およびコンデンサ−を備えた500mLの4ツ口フラスコ内にジメチルジアリルアンモニウム塩化物(以下DDと略記)(商品名DADMAC、65重量%品,ダイソ−製)31.1g、アクリルアミド17.8g(商品名:アクリルアマイド、日東化学製、50%品)、イオン交換水107.2g、硫酸アンモニウム64.0g、硫酸ナトリウム5.8g、分散剤として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単独重合体7.3g(20重量%液、粘度8530mPa・s)をそれぞれしこみ反応器内の温度を42℃に保ち、30分間窒素置換をした後、開始剤として2、2’−アゾビス〔2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕ニ塩化水素化物の10%水溶液0.35g(対単量体0.116%)を添加し重合を開始させた。別に前記アクリルアミド142.1g、イオン交換水27.5g、硫酸アンモニウム73.3g、硫酸ナトリウム6.7g、分散剤17.8gを混合した溶液267.2gを調製した。開始後、1.5時間この溶液53.4gを添加した。その後1.5時間間隔でそれぞれ106.8g、80.1gおよび26.7gを添加していった。全単量体供給後のDDとアクリルアミドとのモル比は10:90である。また開始後4.5時間で開始剤溶液0.35gを追加した。開始後20時間で反応を停止させた。重合後、コロイド滴定法によりカチオン当量を、分散液の粘度と重量平均分子量を測定した。この重合体を試作12とする。同様の方法によりDDとアクリルアミドとのモル比30:70を合成した(試作13)。結果を表1に示す。
【0027】
(合成例4)撹拌器、温度計、還流冷却器、窒素導入管を備えた五つ口セパラブルフラスコに、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ライド(以下DMQと略記)単独重合物の15%水溶液を16.7g、イオン交換水139g、硫酸アンモニウム112.5g、50%水溶液アクリルアミド(以下AAMと略記)175.1g、及び80%水溶液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ライド33.1gを仕込み、窒素置換後、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩の1%水溶液1.9gを加え、内温35℃にて10時間重合を行った。得られた分散液中のポリマー粒径は10μm以下であり、分散液の粘度は500cpであった。また、しこみ単量体モル組成はDMQ:AAM=10:90である(試作14)。結果を表1に示す。
【0028】
(合成例5)合成例1と同様な合成方法によって、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ライド:DMQ:AAM=10:20:70(モル%)を合成した(試作15)。結果を表1に示す。
【0029】
【表1】
DD:ジメチルジアリルアンモニウム塩化物、
DMQ: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
DMC:メタクロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物
ABC:アクリロイルオキシエチルベンジルジメチルアンモニウム塩化物
AAM:アクリルアミド、分子量の単位:万、カチオン当量:meq/g
【0030】
(比較合成例1)合成例−2と同様な方法で三級アミンのアクリル系単量体であるジメチルアミノエチルアクリレ−ト単独重合物(比較−1)、及び前記単量体/アクリルアミド共重合物=30/70(比較−2)、ジメチルアミノエチルメタクリレ−ト単独重合物(比較−3)、及び前記単量体/アクリルアミド共重合物=30/70(比較−4)をそれぞれ合成した。結果は表2に示す。
【0031】
【表2】
DMA:アクリル酸ジメチルアミノエチル、
DMM:メタクリル酸ジメチルアミノエチル、
カチオン当量:meq/g、分子量の単位:万、
【0032】
【実施例1〜15】
雑誌古紙からなる製紙原料(pH7.24、濁度730FAU、全ss2.06%、灰分0.11%、カチオン要求量0.045meq/L、ゼ−タポテンシャル−10〜−19mV)100mL採取し、攪拌機にセットし表1の試作−1〜試作−15をそれぞれ対ss分、300ppm添加し500回転/分で60秒間攪拌する。その後、ワットマン製NO.41(90mm)のろ紙にて全量濾過し、濾液のカチオン要求量をミュ−テック社製、PCD−03型により、また濁度をHACH、DR2000P型濁度計にて測定した。結果を表3に示す。
【0033】
【比較例1〜4】
比較重合系高分子として比較−1〜比較−4を用い、実施例1〜15と同様に試験を行った。結果を表3に示す。
【0034】
【表3】
カチオン要求量:meq/L
濾液の濁度:FAU
【0035】
【実施例16】
実施例11で用いた試作−11のカチオン性水溶性高分子を製紙向上の現場へ適用した試験を行った。実施した製紙現場は、中性抄紙による中質紙の製造であり原料パルプとしては雑誌古紙の他に化学パルプ(BKP)、機械パルプ(MP)が混合チェストにおいて一定割合で配合され、マシンチェストに移送され後、両性ポリアクリルアミド系紙力増強剤が対原料パルプ乾燥重量当たり0.2重量%(以下同様)、硫酸バンド0.3重量%、填料としてタルク5%重量、エマルジョン型ロジンサイズ剤0.1重量%、又サイズ剤の定着剤としてアクリル系カチオン性高分子0.1%が配合後の製紙原料に対し各々添加されている。この後、白水により製紙原料が希釈され、スクリ−ン出口において歩留向上剤としてカチオン性高分子0.01重量%が添加され、マシンにより抄紙される。今回、汚れ防止剤の添加場所として雑誌古紙の原料チェスト出口配管を選択し、対乾燥コ−トブロ−ク当たり300ppm添加した。本発明の汚れ防止剤添加前には、10万メ−トル当たり500〜600個あった欠点(汚れ)が、添加後には15個以下になったことがわかった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for preventing paper stains, and more particularly to a method for preventing pitch troubles derived from papermaking raw materials mainly composed of used magazine paper by using a specific polymer.
[0002]
[Prior art]
The so-called pitch in the papermaking process is a water-insoluble and sticky substance. This pitch includes those derived from wood and latex and the like used in the papermaking process. Wood origin includes fats and oils, fatty acids, terpenes, steroids, natural resins and gums, and these remain even after pulping. In the later papermaking process, these sticky substances are released and colloidally dispersed, but this colloidal state is destroyed due to strong shearing force, rapid pH change, addition of sulfuric acid band, and the like. It becomes coarse and becomes a so-called pitch. On the other hand, the pitch derived from the paper processing substance is also destroyed in the colloidal state while the latex such as the coat block in the coat paper manufacturing process is recycled at the wet end. Aggregates together with calcium carbonate and coarsens, forming a white pitch deposit on paper after paper making, causing trouble. In factories that produce coated paper, there are cases where calcium carbonate in the coated block constitutes the majority of the ash content in the coated paper, or the coated block is the only source of filler. The ash content in the coat block is more difficult to apply than ordinary internal fillers. This means filler yield rate is low. This is because the pigment particle diameter of the coating grade is generally smaller than the particle diameter for internal addition. For this reason, when the raw material yield decreases, the concentration of white water circulating in the papermaking system is increased to cause filler contamination. In addition, the sizing agent that does not fix is hydrolyzed in the paper making process and causes dirt (pitch trouble).
[0003]
JP-A-4-241184 discloses a method of adding a dimethyldiallylammonium chloride / acrylic acid / (optionally acrylic acid alkyl ester) copolymer to the wet end of a papermaking system in order to suppress natural pitch trouble. Yes. In addition, as a method of removing pitch in pulp derived from raw wood in the bleaching step alkali extraction of pulp production, a copolymer of a water-soluble unsaturated carboxylic acid and a hydrophobic monomer is used as a pulp slurry after bleaching. Is added before entering the next alkali extraction tower (Japanese Patent Laid-Open No. 11-256490). In addition, as a method for preventing troubles caused by various pitches derived from wood or waste paper, polystyrene sulfonic acid (salt) and polyisoprene sulfonic acid (salt) are dissolved in shower water in a place where the pitch easily adheres, It is described that the toner is supplied by a shower, an injection nozzle, a water doctor or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 11-189987). As an example of using a cationic polymer, JP-A-11-930911 discloses a method for dissolving a vinyl imidazoline polymer in paper machine washing water as a method for preventing problems in general pitch materials.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, regarding the antifouling method derived from the papermaking raw materials mainly composed of used magazine paper, no definite measures have been proposed yet. The subject of this invention is developing the processing method for preventing the stain | pollution | contamination resulting from the pitch derived from used magazine paper.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of detailed studies to solve the above-mentioned problems, it was found that paper stains can be prevented by treating raw pulp with a specific polymerizable cationic polymer, and the present invention has been achieved. That is, according to the first aspect of the present invention, prior to sheet formation, the papermaking raw material mainly composed of used magazine paper contains a dimethyl group containing a repeating unit represented by the following general formula (1) and / or general formula (2). The (co) polymer of diallylammonium chloride and / or the (co) polymer of (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride is supplied to the individual papermaking raw material pulp chest before blending or to the individual papermaking raw material pulp chest piping outlet before blending. A method for preventing paper stains, which comprises making paper after addition and processing.
[Chemical 1]
Repeating unit (1)
R 1 and R 2 are hydrogen or a methyl group, R 3 and R 4 are a methyl group, an ethyl group and a benzyl group, and Y is an anion
Repeating unit (2)
A is oxygen radicals or NH, B is an alkylene group or an alkoxylene group C 2 ~C 3, R 5 is hydrogen or methyl, R 6, R 7, R 8 is a methyl group, an ethyl group, a benzyl group, Y Is anion [000 6 ]
The invention of claim 2, wherein the (co) polymer, with a dispersant presence consisting soluble ionic polymer in salt solution in an aqueous salt solution, the following particle size 100 microns m produced by dispersion polymerization The method for preventing soiling of paper according to claim 1, comprising a dispersion of polymer fine particles.
[000 7 ]
According to a third aspect of the present invention, the (co) polymer comprises (co) polymer and / or (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium containing 10 to 100 mol% of dimethyldiallylammonium chloride and 0 to 90 mol% of acrylamide. 3. The method for preventing soiling of paper according to claim 1 or 2 , which is a polymer or copolymer containing 10 to 100 mol% of chloride and 0 to 90 mol% of acrylamide.
[000 8 ]
The invention according to claim 4 is the paper stain prevention method according to any one of claims 1 to 3, wherein the molecular weight of the (co) polymer is 50,000 or more and 5,000,000 or less.
[000 9 ]
The invention according to claim 5 is the paper stain prevention method according to claim 2 , wherein the ion equivalent of the ionic polymer is 1.5 to 15 meq / g.
[00 10 ]
The invention according to claim 6 is the paper stain prevention method according to claim 2 , wherein the inorganic salt constituting the aqueous salt solution is a polyvalent anion salt.
[00 11 ]
The invention according to claim 7 is characterized in that the (co) polymer containing the repeating unit represented by the general formula (1) and / or the general formula (2) with respect to the dry weight of the papermaking raw material mainly composed of used magazine paper is 0.00. 005 to 0.2% by weight is added. The paper stain prevention method according to any one of claims 1 to 6.
[00 12 ]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The cationic water-soluble polymer having a repeating unit represented by the general formula (1) and / or (2) used in the present invention is as follows. The cationic (co) polymer having a repeating unit represented by the general formula (1) is synthesized by (co) polymerizing diallyldimethylammonium chloride or diallylmethylbenzylammonium chloride as a monomer. In addition, the cationic water-soluble polymer represented by the general formula (2) and having a repeating unit includes (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxy 2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride as monomers. And (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloylamino [2- (dimethyl) ethyl] trimethylammonium chloride, and the like can be synthesized by (co) polymerization. Examples of nonionic monomers used in the synthesis of copolymers include acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, acryloylmorpholine, N-vinylpyrrolidone, acrylonitrile, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, and vinyl acetate. The most preferred nonionic monomer is acrylamide.
[00 13 ]
When (co) polymerizing these cationic or nonionic monomers, known polymerization methods can be applied. Examples thereof include an aqueous solution polymerization method, a water-in-oil emulsion polymerization method, a water-in-oil dispersion polymerization method, and a salt aqueous solution dispersion polymerization method. The most preferable product form is a dispersion polymerized product in a salt solution.
[00 14 ]
A water-soluble polymer comprising a polymer dispersion dispersed in an aqueous salt solution can be produced according to JP-A-62-1251. In this method, a cationic monomer or a cationic monomer and a nonionic monomer are stirred in a salt aqueous solution in the presence of a dispersant composed of an ionic polymer soluble in the salt aqueous solution. made from the grain-based 100 microns m or less of the polymer dispersions produced it is also to the. As the dispersant made of an ionic polymer, a homopolymer of dimethyldiallylammonium chloride or (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride or a copolymer with a nonionic monomer is used. The inorganic salts constituting the aqueous salt solution are more preferably polyvalent anion salts, and sulfates or phosphates are suitable. Specifically, ammonium sulfate, sodium sulfate, magnesium sulfate, aluminum sulfate, ammonium hydrogen phosphate, hydrogen phosphate Examples thereof include sodium and potassium hydrogen phosphate, and these salts are preferably used as an aqueous solution having a concentration of 15% or more.
[00 15 ]
To polymerize a dimethyldiallylammonium salt polymer, the monomer aqueous solution is adjusted to pH 2-7 regardless of the polymerization method, the solution is deoxygenated in a nitrogen stream, and then a radical polymerization initiator is added for polymerization. To start. The initiator is a redox system such as a combination of ammonium peroxonisulfate and sodium bisulfite, peroxides such as hydrogen peroxide and lauryl peroxide, solvent-soluble azobisisobutyronitrile, water-soluble 2,2-azo. Polymerization with monomers such as azo compounds such as bisamidinopropane dihydrochloride and 2,2-azobis [2- (5-methyl-2-imidazolidin-2-yl) propane] dihydrochloride, or polymerization Use as appropriate depending on the conditions.
[00 16 ]
When synthesizing a cationic water-soluble polymer having a repeating unit represented by the general formula (1), diallyldimethylammonium chloride is usually used as a monomer, but diallyldimethylammonium chloride has a very slow polymerization rate. Care must be taken when copolymerizing with nonionic acrylic monomers. For example, when copolymerizing with acrylamide, the diallyldimethylammonium chloride to be used is charged into the polymerization system, and acrylamide with a high polymerization rate is supplied continuously or divided and distributed as uniformly as possible in the polymer chain. It is important to carry out such a polymerization operation.
[00 17 ]
On the other hand, when the cationic water-soluble polymer having a repeating unit represented by the general formula (2) is synthesized, (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxy 2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride (Meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloylamino [2- (dimethyl) ethyl] trimethylammonium chloride, and the like can be synthesized by (co) polymerization. Since these monomers are excellent in polymerizability and have good copolymerizability with acrylamide and the like, they can be synthesized by performing a general copolymerization operation.
[00 18 ]
The constituent ratio of the repeating unit represented by the general formula (1) in the cationic water-soluble polymer is 10 mol% to 100 mol%, preferably 20 mol% to 100 mol%. If it is less than 10 mol%, the adsorption to the water-insoluble component causing pitch trouble is weak, the aggregation of the water-insoluble component is prevented, and the function of dispersing in water is lowered. The constituent ratio of the repeating unit represented by the general formula (2) in the cationic water-soluble polymer is 10 mol% to 100 mol%, preferably 20 mol% to 100 mol%. If it is less than 10 mol%, the effect is reduced for the same reason as described above. The molecular weight of these cationic water-soluble polymers is 50,000 to 5,000,000, preferably 100,000 to 5,000,000.
[00 19 ]
The addition amount of the cationic water-soluble polymer used in the present invention to the papermaking raw material varies depending on the cation requirement of the papermaking raw material, but is 50 to 2000 ppm as a pure polymer per dry papermaking raw material, preferably 100 to 1000 ppm, most preferably 200 to 700 ppm. The addition amount of the cationic water-soluble polymer is determined by measuring the required cation amount of the papermaking raw material using a PCD-03 type manufactured by Mutech. For example, after adding the polymer of the present invention to the used papermaking raw material and stirring, the Whatman filter paper NO. The raw material is filtered through 41, and the cation requirement and turbidity of the filtrate are measured. Although the place where the turbidity is the lowest is estimated as a guideline of the appropriate addition amount, it cannot be determined accurately unless it is applied to the papermaking site.
[00 20 ]
The cationic water-soluble polymer used in the present invention is more preferably a polymer having a quaternary ammonium base in the molecule. This is presumably because the adsorbing power against dirt components such as pitch is strong, and the effect of preventing the occurrence of defects and the like on the formed paper due to the aggregation of the pitch components. A more preferable product form of the cationic water-soluble polymer is a dispersion polymerized product in a salt solution. The reason for this is that when the dispersion polymer in salt aqueous solution is dissolved in water, the viscosity of the aqueous solution is lower than that of aqueous solution, powder or water-in-oil emulsion polymer, and the dispersion into papermaking raw material is good. Adsorption is also efficient, and the effect is improved compared to other polymerized products.
[00 21 ]
As a place of addition, a remarkable effect is manifested by adding it directly to the raw pulp that causes the most dirt rather than a mixed chest in which various pulps are mixed. Therefore, the “papermaking raw material” defined in the present invention means an individual papermaking raw material before blending, not a blended paper stock before final papermaking. Therefore, as an example of the addition place, the raw material pulp chest intended for processing may be directly or the outlet of the raw material pulp chest pipe.
[00 22 ]
The method for preventing contamination of the present invention also improves the yield rate on the wire. That is, pitch or anionic substances are contained in the old magazine paper that is subject to antifouling treatment. Therefore, before the addition of the water-soluble cationic polymer of the present invention, even if a cationic retention agent is added, it is consumed by the anionic substance and pitch, and the effect of the retention agent cannot be exhibited. As a result, the conventional situation is that the yield on the wire is low. However, the zeta potential on the surface of the pitch substance is neutralized to a certain extent by the formulation of the present invention, and the anion component in the raw material is also neutralized, so that the yield is improved. .
[00 23 ]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in more detail with an Example and a comparative example, this invention is not restrict | limited to a following example, unless the summary is exceeded.
[00 24 ]
Synthesis Example 1 Dimethyl diallyl in a 500 mL four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen introduction tube, a monomer supply tube connected to a peristaltic pump (SMP-21 type, manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) and a condenser 18.6 g of ammonium chloride (trade name DADMAC, 65% by weight, manufactured by Daiso, hereinafter abbreviated as DD), 20 g, 30% by weight of acrylamide (trade name, acrylic amide, 50% by weight, manufactured by Nitto Chemical), ion 107 g of exchanged water, 0.18 g of 2-propanol as a chain transfer agent (0.3% based on the total monomers), 0.7 as a polymerization initiator of 2,2-azobisamidinopropane dihydrochloride % Aqueous solution (5 g (0.25% per total monomer)) was charged. While stirring the raw material mixture, the temperature was maintained at 42 ° C. and nitrogen was introduced to allow polymerization to proceed for 30 minutes. Then, 140 g of a 30 wt% aqueous solution of acrylamide was supplied into the flask at 0.58 g per minute for 4 hours. The molar ratio of DD and acrylamide after the end of the supply is 10:90. After completion of the supply, 5 g of a polymerization initiator solution was added in 8 hours. After 12 hours from the start of polymerization, the heat retention was stopped and the polymerization was stopped. Then, the weight average molecular weight was measured by the molecular weight measuring device (DLS-7000 by Otsuka Electronics) by a static light scattering method, and the cation equivalent value (meq / g) of the polymer was measured by the colloid titration method. This polymer is designated as prototype 1. In addition, in the same manner, polymers of each mol% of DD20, 30, 80 were synthesized (referred to as prototypes 2 to 4, respectively). For DD 100 mol% products, 285 g of 30 wt% aqueous solution was prepared and the same amount as above. 2-propanol was added and the initiator was added at the start of polymerization and 8 hours later. The polymerization temperature and polymerization time were synthesized using the same conditions. This polymer is designated as prototype 5. The physical properties of each polymer are shown in Table 1.
[00 25 ]
(Synthesis Example 2) An acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride / acrylamide copolymer and a methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride / acrylamide copolymer were synthesized in a molar ratio as shown in Table 1. Prepare 300 g of 20 wt% aqueous solution of each monomer, adjust pH to 5.0 with sulfuric acid, replace with nitrogen at 42 ° C for 30 minutes, and then use 2,2-azobisamidinopropane dihydrochloride as initiator. 3 g (0.1% by weight per monomer) of 2% aqueous solution of was added to initiate polymerization. After maintaining at 42 ° C. for 15 hours, the heating was stopped and the polymerization was terminated. The above polymers are referred to as prototypes 6 to 8 and prototypes 9 to 11. The molecular weight and cation equivalent value were measured in the same manner as in Synthesis Example-1. The results are shown in Table 1.
[00 26 ]
(Synthesis Example 3) Dimethyldiallyl in a 500 mL four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen introduction tube, a monomer supply tube connected to a peristaltic pump (SMP-21 type, manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) and a condenser Ammonium chloride (hereinafter abbreviated as DD) (trade name DADMAC, 65% by weight, manufactured by Daiso) 31.1 g, acrylamide 17.8 g (trade name: acrylic amide, manufactured by Nitto Chemical, 50% product), ion-exchanged water 107.2 g, ammonium sulfate 64.0 g, sodium sulfate 5.8 g, and acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride homopolymer 7.3 g (20% by weight solution, viscosity 8530 mPa · s) as a dispersant were each squeezed into the reactor. Was maintained at 42 ° C., and after substituting with nitrogen for 30 minutes, 2,2′-azobis [2- (5-mes Le was 2-imidazolin-2-yl) propane] Two 10% aqueous solution of 0.35 g (relative to the monomer 0.116% chloride hydride) to initiate the addition polymerization of. Separately, 267.2 g of a solution in which 142.1 g of the acrylamide, 27.5 g of ion-exchanged water, 73.3 g of ammonium sulfate, 6.7 g of sodium sulfate, and 17.8 g of a dispersing agent were mixed was prepared. After the start, 53.4 g of this solution was added for 1.5 hours. Thereafter, 106.8 g, 80.1 g and 26.7 g were added at 1.5 hour intervals, respectively. The molar ratio of DD to acrylamide after supplying all the monomers is 10:90. In addition, 0.35 g of the initiator solution was added 4.5 hours after the start. The reaction was stopped 20 hours after the start. After polymerization, the cation equivalent was measured by colloid titration, and the viscosity and weight average molecular weight of the dispersion were measured. This polymer is designated as prototype 12. A molar ratio of DD and acrylamide of 30:70 was synthesized by the same method (prototype 13). The results are shown in Table 1.
[00 27 ]
Synthesis Example 4 A 15% aqueous solution of acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride (hereinafter abbreviated as DMQ) homopolymer was added to a five-necked separable flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen inlet tube. .7 g, ion-exchanged water 139 g, ammonium sulfate 112.5 g, 50% aqueous acrylamide (hereinafter abbreviated as AAM) 175.1 g, and 80% aqueous acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride 33.1 g were charged. 1.9 g of a 1% aqueous solution of '-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride was added, and polymerization was performed at an internal temperature of 35 ° C for 10 hours. The polymer particle size in the obtained dispersion was 10 μm or less, and the viscosity of the dispersion was 500 cp. Further, the squeeze monomer molar composition is DMQ: AAM = 10: 90 (prototype 14). The results are shown in Table 1.
[00 28 ]
Synthesis Example 5 Acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride: DMQ: AAM = 10: 20: 70 (mol%) was synthesized by the same synthesis method as in Synthesis Example 1 (Prototype 15). The results are shown in Table 1.
[00 29 ]
[Table 1 ]
DD: dimethyldiallylammonium chloride,
DMQ: acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride DMC: methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride
ABC: acryloyloxyethylbenzyldimethylammonium chloride AAM: acrylamide, molecular weight unit: 10,000, cation equivalent: meq / g
[00 30 ]
(Comparative Synthesis Example 1 ) A dimethylaminoethyl acrylate homopolymer (comparative- 1 ), which is an acrylic monomer of a tertiary amine, in the same manner as in Synthesis Example-2, and the monomer / acrylamide copolymer Polymerized product = 30/70 (comparative- 2 ), dimethylaminoethyl methacrylate homopolymer (comparative- 3 ), and monomer / acrylamide copolymer = 30/70 (comparative- 4 ) were synthesized. did. The results are shown in Table 2.
[00 31 ]
[Table 2 ]
DMA: dimethylaminoethyl acrylate,
DMM: dimethylaminoethyl methacrylate
Cationic equivalent: meq / g, unit of molecular weight: 10,000
[00 32 ]
Examples 1 to 15
100 mL of papermaking raw material made of magazine waste paper (pH 7.24, turbidity 730 FAU, total ss 2.06%, ash content 0.11%, cation requirement 0.045 meq / L, zeta potential -10 to -19 mV), Set in a stirrer and add trial product-1 to trial product-15 in Table 1 to ss and 300 ppm, respectively, and stir at 500 rpm for 60 seconds. After that, NO. The total amount was filtered with 41 (90 mm) filter paper, and the cation required amount of the filtrate was measured with a PCD-03 type manufactured by Mutech, and the turbidity was measured with a HACH, DR2000P type turbidimeter. The results are shown in Table 3.
[00 33 ]
[Comparative Examples 1 to 4 ]
Tests were carried out in the same manner as in Examples 1 to 15 using Comparative- 1 to Comparative- 4 as comparative polymerization polymers. The results are shown in Table 3.
[00 34 ]
[Table 3 ]
Cation requirement: meq / L
Turbidity of the filtrate: FAU
[00 35 ]
Example 16
The test which applied the cationic water-soluble polymer of trial production-11 used in Example 11 to the field of papermaking improvement was done. The implemented papermaking site is the production of medium quality paper by neutral papermaking. As raw material pulp, chemical pulp (BKP) and mechanical pulp (MP) are blended in a certain proportion in the mixed chest in addition to the magazine waste paper. After being transferred, the amphoteric polyacrylamide type paper strength enhancer is 0.2% by weight (the same applies to the following) per dry pulp weight, 0.3% by weight of sulfuric acid band, 5% by weight of talc as a filler, emulsion type rosin sizing agent 0 0.1% by weight and 0.1% acrylic cationic polymer as a sizing agent is added to the papermaking raw material after blending. Thereafter, the papermaking raw material is diluted with white water, and 0.01% by weight of a cationic polymer is added as a yield improver at the screen outlet, and papermaking is performed by a machine. This time, a raw material chest outlet pipe of magazine waste paper was selected as a place for adding the antifouling agent, and 300 ppm was added per dry coat block. It was found that there were 500 to 600 defects (stains) per 100,000 meter before addition of the antifouling agent of the present invention, but 15 or less after addition.
Claims (7)
R 1 、R 2 は水素またはメチル基、R 3 、R 4 はメチル基、エチル基、ベンジル基、Yは陰イオン
Aは酸素原子又はNH、BはC 2 〜C 3 のアルキレン基又はアルコキシレン基、R 5 は水素またはメチル基、R 6 、R 7 、R 8 はメチル基、エチル基、ベンジル基、Yは陰イオンPrior to sheet formation, a (co) polymer of dimethyldiallylammonium chloride containing a repeating unit represented by the following general formula (1) and / or general formula (2) in a papermaking raw material mainly composed of magazine waste paper, and (Or) A (co) polymer of (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride is added to the individual papermaking raw material pulp chest before blending or the individual papermaking raw material pulp chest piping outlet before blending , and then papermaking is performed. Paper smear prevention method.
R 1 and R 2 are hydrogen or methyl group, R 3 and R 4 are methyl group, ethyl group, benzyl group, Y is an anion
A is oxygen radicals or NH, B is an alkylene group or an alkoxylene group C 2 ~C 3, R 5 is hydrogen or methyl, R 6, R 7, R 8 is a methyl group, an ethyl group, a benzyl group, Y Is anion
以下の高分子微粒子の分散液からなることを特徴とする請求項1に記載の紙の汚れ防止方法。The (co) polymer is, with a dispersant presence consisting soluble ionic polymer in salt solution in an aqueous salt solution, particle size 100 microns m produced by dispersion polymerization
2. The method for preventing paper stains according to claim 1, comprising a dispersion of the following polymer fine particles.
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