製紙プロセスにおける歩留まり向上剤とは何ですか?
歩留まり向上剤は、粘土、炭酸カルシウム、その他の充填剤などの微細な分散固体の保持力を向上させるために紙パルプに添加される物質です。これらの添加剤は、繊維とフィラーの相互作用に関与する静電力またはファンデルワールス力を増加させることにより、繊維の保持力を高めます。歩留まり向上剤は合成または天然であり、その電荷に応じてカチオン性またはアニオン性のいずれかになります。
歩留まり向上剤はどのように製紙を改善しますか?
歩留まり向上剤は、次の方法で重要な製紙プロセスの改善に役立ちます。
繊維と充填剤の保持力の向上 - 保持剤を使用すると、製造中に失われる、粘土、炭酸カルシウム、充填剤などの細かく分散した固体を保持することができます。
排水性の向上 - 保持力によりパルプの排水率が向上し、機械速度の向上、生産性の向上、エネルギー消費の削減につながります。
より良い形成 - 保持助剤は、質感と厚さがより均一な繊維とフィラー粒子のウェブを形成することにより、紙の外観を改善します。
保持補助剤の種類
歩留まり向上剤には、化学組成と作用機序に応じてさまざまな種類があります。一般的な保持補助剤には次のようなものがあります。
ポリアクリルアミドは、分子量と電荷密度が高いため、保持剤として使用される合成ポリマーです。
カチオン性デンプン - カチオン性デンプン添加剤は天然デンプンから作られ、その優れた保持特性により製紙に広く使用されています。
ポリエチレンイミン (PEI) - PEI は、電荷密度が高いため、製紙業界で凝集剤および保持助剤として広く使用されているカチオン性高分子電解質です。
保持剤と定着剤の比較
保持剤と定着剤は製紙に使用されますが、その作用メカニズムは異なります。保持助剤は繊維と充填剤の保持力を向上させるのに役立ちますが、定着剤はこれらの繊維と充填剤を紙に結合させるのに役立ちます。硬化剤は、保持助剤とは異なり、アニオン性であり、繊維と充填剤をレポートに結合する静電気的な固体力を生成します。
排水と形成における保水剤の役割
リテンションは、繊維やフィラーとフォーミングワイヤーとの相互作用を強化することでパルプの排水を改善し、機械の速度の向上、生産性の向上、エネルギー消費の削減につながります。繊維と充填剤粒子が均一に分布し保持されるため、紙の形成も大幅に改善されます。
製紙において保持剤はどのように機能しますか?
歩留まり向上剤は、抄紙機の性能を向上させるために使用される化学添加剤です。これらの補助剤は、紙内の繊維を保持し、許容可能な粒子損失を減らし、シート形成を改善し、排水効率を高めることによって機能します。この記事では、保持補助剤の仕組み、保持補助剤のさまざまな種類、およびその具体的な機能と利点について説明します。
製紙における歩留まり向上剤の仕組み
使用する繊維の種類、パルプの品質、抄紙機の設計など、いくつかの要因が製紙プロセス中の繊維の保持に影響を与える可能性があります。保持補助剤は、繊維間の引力を高めて保持を促進することで、これらの課題を克服できるように設計されています。
保持補助剤が機能する 1 つの方法は、繊維上に正の電荷を生成することです。このプラスの電荷は、粘土やその他の微粉などのマイナスに帯電した粒子を糸に引き付けるのに役立ちます。これらの粒子が繊維に付着すると、製紙プロセス中に粒子が失われる可能性が低くなり、結果として保持力が向上します。
保水剤は排水効率の向上にも役立ちます。製紙中に繊維をスクリーンに通すことにより、繊維から水分が除去されます。糸がこれらのスクリーンに適切に保持されていない場合、排水プロセスの効率が低下する可能性があります。これにより、エネルギー消費量が増加し、乾燥時間が増加し、生産率が低下する可能性があります。保持補助剤は、スクリーン上での繊維の保持を促進し、繊維から排水する必要がある水の量を減らすことにより、排水効率の向上に役立ちます。
保定剤の種類
製紙プロセスでは、いくつかの異なるタイプの歩留まり向上剤が一般的に使用されます。一般的なタイプの 1 つはカチオン性デンプンです。カチオン性デンプンは植物由来の原料であり、抄紙機のスクリーン上での繊維の保持力を高めるために使用されます。もう 1 つの一般的に使用される歩留まり向上剤はポリアクリルアミドです。このタイプの保持補助剤は、微粒子を捕捉し、損失を防ぐのに役立つゲル状物質を形成します。
他の種類の歩留まり向上剤には、ミョウバン、ロジン、合成ポリマーなどがあります。これらの歩留まり向上剤にはそれぞれ独自の利点と特徴があり、さまざまな種類の紙や製紙プロセスの段階に適しています。
保持補助剤を使用する利点
製紙工場で歩留まり向上剤を使用すると、多くの利点があります。最も重要な利点の 1 つは、生産効率の向上です。保持補助剤は、抄紙機のスクリーン上の繊維の保持力を向上させることで、洗浄やメンテナンスに必要なダウンタイムの短縮に役立ちます。これにより、生産率が向上し、全体的な生産コストが削減されます。
さらに、歩留まり向上剤を使用すると、最終製品の品質を向上させることができます。保持補助剤は繊維の保持力を向上させることで、完成した紙の穴や薄い斑点などの欠陥を減らすのに役立ちます。これにより、全体的により一貫性があり均一な高品質の製品が得られます。
推奨読書: 排水補助具で最適な排水を維持する
製紙に使用される一般的なタイプの歩留まり向上剤
カチオン保持助剤:
カチオン性歩留まり向上剤は、紙の歩留まりと湿潤強度を向上させるためにパルプに添加される正に帯電したポリマーです。これらは製紙プロセスで、紙の製造中に微粒子や繊維が漏れるのを防ぐために使用されます。カチオン性歩留まり向上剤は、パルプ内の負に帯電した粒子と結合を形成することによって機能し、紙内での粒子の歩留まりを向上させるのに役立ちます。
カチオン性歩留まり向上剤の例には、ポリエチレンイミン、ポリDADMAC、およびポリアミドアミンエピクロロヒドリン（PAE）が含まれます。ポリエチレンイミンは、保持効率が高いため製紙に一般的に使用されており、上質紙グレードの製造に特に効果的です。 PolyDADMAC は、その強力な保持特性と優れた紙強度を提供する能力でも広く使用されています。 PAE は、ペーパータオルやナプキンなど、高い湿潤強度が必要な分野で使用されます。
カチオン性歩留まり向上剤を使用する場合の潜在的な欠点は、紙の白色度が低下し、紙の最終品質に悪影響を及ぼす可能性があることです。さらに、カチオン性歩留まり向上剤は、通常、アニオン性歩留まり向上剤よりも高価です。
アニオン保持助剤:
アニオン性歩留まり向上剤は、パルプの歩留まりと排水性を向上させるためにパルプに添加される負に帯電したポリマーです。これらは、パルプ内の正に帯電した粒子と結合を形成することによって機能し、紙内の繊維と充填剤の保持力を向上させるのに役立ちます。
アニオン性歩留まり向上剤の例には、カルボキシメチルセルロース (CMC)、ポリアクリルアミド (PAM)、およびポリビニルアルコール (PVA) が含まれます。 CMC は、紙の保持力と排水性を向上させる効果が高いため、一般的に使用されます。 PAMは、排水性とパルプの形成を効果的に改善し、高速抄紙機での使用に適しています。 PVAはパルプ中に微粒子が存在する部分に使用されます。
アニオン性保持助剤を使用する場合の潜在的な欠点の 1 つは、紙の強度に悪影響を及ぼし、輝度が低下する可能性があることです。ただし、アニオン性歩留まり向上剤は、一般にカチオン性歩留まり向上剤よりもコスト効率が高くなります。
再生紙用の保持剤:
再生紙の保持助剤は、リサイクルプロセス中の繊維と充填剤の保持力を向上させるために使用されます。これらは、バージン繊維よりも繊維長が短く、結合強度が低い再生繊維の独特の特性を活かすように特別に配合されています。
再生紙に使用される歩留まり向上剤の例には、ポリエチレンイミンやカルボキシメチルセルロースなどのカチオン性およびアニオン性ポリマーが含まれます。これらの歩留まり向上剤は、再生パルプの歩留まりと排水特性を改善し、高品質の再生紙製品の製造に役立ちます。
再生紙に保持剤を使用する場合の潜在的な欠点の 1 つは、再生紙製品の全体的な生産コストが増加する可能性があることです。ただし、リサイクルプロセスの品質と効率を向上させるには、保持剤の使用が必要です。
抄紙機のウェットエンドでの保水剤の使用:
紙の品質と生産効率を向上させるために、抄紙機のウェットエンドに歩留まり向上剤が添加されるのが一般的です。これらは抄紙機に入る前にパルプスラリーに添加され、パルプの保持力と排水性を高めるのに役立ちます。
抄紙機のウェットエンドで使用される歩留り向上剤の例には、ポリDADMACやカルボキシメチルセルロースなどのカチオン性およびアニオン性ポリマーが含まれます。これらの歩留まり向上剤は、パルプの歩留まりと排水特性を改善し、紙の品質と生産効率の向上に役立ちます。
抄紙機のウェットエンドで保持剤を使用する場合の潜在的な欠点の 1 つは、紙全体の明るさと強度に悪影響を与える可能性があることです。ただし、歩留まり向上剤を正しく使用すると、紙製造の品質と効率を大幅に向上させることができます。
保持補助剤としてのサイジング剤:
サイズ剤は、パルプとの結合を形成し、保持力と排水性を向上させることにより保持助剤としても機能します。サイズ剤は通常、紙の強度と耐水浸透性を高めるためにパルプに添加されます。
保持助剤として使用されるサイズ剤には、ロジンやアルケニルコハク酸無水物 (ASA) などがあります。これらの薬剤はパルプの保持力と排水性を改善し、紙の強度と耐水性を高めるのに役立ちます。
定着補助剤の効率に影響を与える要因
製紙における歩留まり向上剤の有効性は、その性能に影響を与える可能性のあるいくつかの要因によって決まります。これらの要因には、パルプ繊維の品質と性質、製紙システムの pH、歩留まり向上剤の分子量と電荷密度、パルプスラリー中の固形分濃度、パルプ中の汚染物質の種類と濃度が含まれます。
保持メカニズム
歩留まり向上剤は、製紙プロセス中に失われる完成紙料の保持力固形分の保持力を高めることによって機能します。 2 つの主な保持メカニズムは、架橋と凝集です。保持補助剤が微粒子間に結合を形成し、サイズと強度が増大するときに架橋が発生します。一方、繊維やその他の固体をより大きく高密度のフロックに凝集させることも含まれます。
固体と汚染物質の管理
歩留まり向上剤は、パルプスラリー中の固形分を管理する上で不可欠であり、注意が必要です。これらは、ピッチの沈着、形成の問題、効率の低下など、製紙プロセスでさまざまな問題を引き起こす可能性がある有機および無機の不純物を除去するのに役立ちます。これらの汚染物質を保持することで、保持助剤は紙の品質を改善し、機械の稼働性を向上させることができます。
脱水と走行性への影響
歩留まり向上剤は、抄紙機の脱水と調整に大きな影響を与える可能性があります。保持力が高まるということは、失われる水が少なくなり、その結果、紙ウェブ内の固形分含有量が増加することを意味します。これにより、紙の強度が向上し、全体的な紙の品質が向上します。さらに、保持力の向上により、機械の破損が減り、シート形成が改善され、走行性が向上し、その結果、生産性が向上し、コストが削減されます。
さまざまな紙グレード用の保持剤
製紙に必要な歩留まり向上剤の投与量は、紙のグレードによって異なります。グレードが異なると、繊維組成、保持要件、機械速度が異なります。たとえば、ティッシュグレードの紙を製造する場合、保持性と排水性を向上させる能力があるため、高分子量のカチオン性保持助剤が好まれます。逆に、アニオン性ポリアクリルアミド保持助剤は、架橋能力が高いため、コート紙に最適です。
歩留まり向上剤の投与量の最適化
歩留まり向上剤の投与量を最適化するには、いくつかの重要な考慮事項を行う必要があります。オペレーターは、投与量が紙の品質、紙料の安定性、脱水効率に悪影響を及ぼさないことを確認する必要があります。さらに、一貫した最適な結果を確保するには、保持パフォーマンスを常に監視し、それに応じて投与量を調整することが不可欠です。オペレーターは、pH、温度、パルプ品質などの他のプロセスパラメータを変更すると歩留まり向上剤の性能に影響を与える可能性があることにも注意し、それに応じて評価する必要があります。
推奨読書: セチルトリメチルアンモニウムクロリド(CTAC)
定着補助剤のテストと評価
定着率を評価するための検査方法:
ジャー試験および希釈試験は、パルプサンプルの保持効率を評価するために一般的に使用されます。ジャーテストでは、いくつかのメスシリンダーにパルプ懸濁液を充填し、それに歩留まり向上剤を加えます。次に、製紙中の混合をシミュレートするためにジャーを撹拌し、時間間隔をあけて上澄み中の固形分の濃度を測定します。希釈試験はパルプ懸濁液に歩留まり向上剤を添加する点と似ていますが、歩留まり向上剤が増加する間、固形分の濃度は一定に保たれます。希釈試験中に、上清中の最終固形分濃度が測定されます。これらの試験に加えて、シート排水装置を使用して紙パルプへの歩留まり向上剤の取り込み効率を評価することもできます。
固体保持効率のモニタリング:
固形物保持効率は、最終的な紙製品の品質に直接影響を与えるため、製紙中に監視する重要なパラメータです。固体保持効率を正確に測定するために、パルプサンプルが収集され、固体含有量が分析されます。このデータにより、生産プロセス全体にわたる固体保持効率を計算できます。固体保持率は、紙パルプ内の粒子サイズの分布を調べる粒子サイズ分析を使用して評価することもできます。
白水の濁度測定:
濁度は水の透明度の尺度であり、製紙の文脈では、白水中の浮遊物質の濃度を監視するために使用されます。白水は紙の製造プロセスでパルプを移動させるために使用される水であり、歩留まり向上剤の効率に大きな影響を与える可能性があります。白水の濁度を測定することで、白水中の微粒子を減らす際の歩留まり向上剤の有効性や、プロセスの潜在的な環境への影響を評価することができます。
紙の特性に対する保持剤の影響:
歩留まり向上剤の効率を評価することに加えて、歩留まり向上剤が紙の特性に及ぼす影響を評価することが不可欠です。この実験では、微細保持力と引張強度に対する保持助剤の影響を具体的に調査します。微粉保持とは、製造プロセス中に小さな粒子を捕捉して保持するパルプの能力を指します。引張強さは、張力下での紙の破れに対する抵抗の尺度です。これらの紙の重要な特性に対する歩留まり向上剤の影響を評価することで、紙の製造プロセスを最適化し、最終製品の効率と品質を最大化できます。
推奨読書: ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム (SDIC)
よくある質問:
Q: 定着補助剤とは何ですか?
A: 歩留まり向上剤は、パルプ繊維と充填剤の歩留まりを向上させ、廃水中のそれらの損失を減らすために製紙プロセスで使用される化学物質です。
Q: 保持補助剤は紙の形成をどのように改善しますか?
A: 歩留まり向上剤は、抄紙機の排水効率を高め、紙ウェブの穴や薄い斑点の発生を減らし、紙の形成を改善します。
Q: 製紙業界における歩留まり向上剤の役割は何ですか?
A: 保持助剤は、紙ウェブ内の繊維、充填剤、その他の添加剤の保持力を高めることで製紙プロセスの効率を向上させ、コスト削減と紙品質の向上につながります。
Q: 保持補助剤は再利用できますか?
A: いいえ、保持補助具は再利用できません。これらは製紙プロセスで添加剤として使用されるため、回収して再利用することはできません。
Q: 一般的な保持補助剤にはどのようなものがありますか?
A: 一般的なタイプの歩留まり向上剤には、凝固剤、凝集剤、微粒子があり、製紙プロセスにおける繊維や充填剤の歩留まりを向上させるのに役立ちます。
Q: 歩留まり向上剤は抄紙機の排水にどのような影響を与えますか?
A: 保水剤は紙ウェブからの排水を改善し、製紙プロセス中の紙のより迅速かつ効率的な乾燥を可能にします。
Q: 歩留まり向上剤は製紙プロセスにおける汚染を減らすことができますか?
A: はい、保持助剤は不純物やコロイド粒子を紙ウェブ内に保持し、それらが水のループに入るのを防ぐことで、製紙プロセスにおける汚染を軽減します。
Q: 保持剤に関するアルカリ性紙と酸性紙の違いは何ですか?
A: アルカリ性製紙で使用される歩留まり向上剤は、通常、各プロセスの化学的性質や要件が異なるため、酸性製紙で使用されるものとは異なります。
Q: 歩留まり向上剤は製紙業界のコスト削減にどのように貢献しますか?
A: 歩留まり向上剤は、廃水中の繊維と充填剤の損失の量を減らすのに役立ち、原材料と廃水処理のコスト削減につながります。
Q: 完成紙の品質向上における保持剤の役割は何ですか?
A: 保持助剤は紙の形成を改善するのに役立ち、その結果、完成品の表面がより均一で滑らかになり、強度特性も向上します。
