JP2010503780A - 製紙プロセスの操作方法 - Google Patents
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Abstract
少なくとも１つのニップを有するプレスセクションを具える製紙プロセスの操作方法を開示する。この方法は、以下のステップを同時に行う：（ａ）前記製紙プロセスに元々提供されていたプレス媒体のＭＦＰ寸法よりも小さいＭＦＰ寸法を有する前記製紙プロセスのプレス媒体を提供するステップと、（ｂ）前記製紙プロセスの最終プレスニップの前に、有効量の１又はそれ以上のプレスシート搾水添加物を前記製紙プロセスに加えるステップと、（ｃ）前記プレスセクションのプレスニップに入る紙シートに２乃至９のシート水分比率を提供するステップと、（ｄ）前記製紙プロセスの１又はそれ以上のプレスニップで、最適な圧力展開速度を適用するステップと、を具え、前記ステップａ、ｂ、ｃおよびｄの全てによって、ステップａ、ｃおよびｄ単独で、又は、互いに組み合わせて実行することで予測されるプレスセクションを出る紙固体が減少することなく、より均一な紙シートが製造されるか、または、前記プレスセクションを出る前記紙シートの固体含有量が増加したより均一な紙シートが製造される。
【選択図】図４
【選択図】図４
Description
本発明は、プレスセクションを出る固体量が減少することなく、または、プレスセクションを出る固体量が増加することなく、より均一な紙シートとなる製紙プロセスの操作方法に関する。
搾水と、プレスセクションを出る紙シート特性と、の両方を改良することが、製紙における解決されるべき２つの問題である。これらの２つの問題の課題は、プレスセクションを出る固体含有量が増大することとなるプレスセクションでの搾水改善が、シート特性を犠牲にすることとなり、また、その逆の場合も同様となる。種々の方法が、これらの問題を解決するために使用されている。
紙シートを搾水するプライマリドライバは、プレスセクション、特に、プレスニップで、機械的圧力を紙シートにかける。より詳しくは、プレスファブリック（ｆａｂｒｉｃ）など、１又はそれ以上の多孔性媒体構造によって、プレスニップで支持される紙シートは、プレスセクションのプレスニップで機械的圧力を受ける。
１９７０年代において、かけられる圧力と、ニップ滞在時間と、の関係性は、２つの成分Ｐ（圧力）×ｔ（時間）の積であるインパルスとしてＢｅｃｋ ｏｆ Ａｐｐｌｅｔｏｎ ＭｉｌｌｓおよびＢｕｓｋｅｒ ｏｆ Ｂｅｌｏｉｔに記載されている。通常、インパルスの増加はプレス中の搾水を改善し、プレスニップの長さを増やすことによって得られる。
圧力が紙シートの上にかけられる時間を延長するという考えは、まず、フロー制御すべきと考慮されていた紙の品質に対して適用された。長さを伸長したプレスニップを用いた最初のプレスは、大きな直径のロール（ＬＤＲ）であり、１９８１年に、第１のシュープレスがこれに続いた。ＬＤＲとシュープレスの両方によって、かけられた圧力が紙シートを搾水するように作用できる滞在時間がニップで大幅に増加することになる。可能な最適標準ロールプレスと比べて、クラッシング（ｃｒｕｓｈｉｎｇ）を避けるだけでなく、シート固体が増加した。
しかしながら、圧力展開速度（ｒａｔｅ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）が高すぎると、シートブレイク、シート崩壊（クラッシング）またはシートマーキングとなるので、プレスニップでかけられる圧力展開速度の現実的な限界がある。
水の除去を促進する他の技術も使用されている。例えば、スチームシャワーを介して、プレスセクションに熱をかけることは、プレスセクションからの機械的搾水を改善する。熱をかけることで、水温が上昇し、粘着性が低下し、従って、シートから機械的に水を除去するのが容易になる。特に、商業化されていないさらなる開発（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）は、プレスニップで直接熱をかけ、スチームフロント排出（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を行うことに関連しており、これによって、水の粘度を低下させるだけでなく、スチームフロントがシートを通過するとき、スチームフロントは、物理的に、余分なシート水を排出する。１０％ポイントまで乾燥（ｄｒｙｎｅｓｓ）させる改良によって、シート特性にさらなる改善が見られた。現実的に考えると、このような方法は商業化できない。
流体排出に関する他の手段も、先行技術で開示されている。空気プレスは、空気をシートに通し、紙シートから「自由水（ｆｒｅｅ ｗａｔｅｒ）」を排出する。同様のことは、フォーム（ｆｏａｍ）などのその他の流体でも行われる。
プレスセクションの紙シートを搾水するための化学的アプローチは、成功していない。例えば、フォーミングセクションで使用される最も化学的なドレナージ（ｄｒａｎａｇｅ）支援がプレスセクションにおける稼働は示されていない。
さらに、パイロット試験で、ソープまたは第４級アミン化合物を有する化合物を使用する試みは、プレス中のシートの搾水が上昇するが、セルロース繊維の水素結合との干渉により、シート強度特性が低下するので、部分的にしか成功しなかった。
さらに、シート水を排出するために、不溶性溶媒をプレスニップに導入した。これらの溶媒は、紙シート中の自由水を排出するので、プレスニップを出るシート固体を増加させる。ドライセクションでの乾燥速度は、溶媒がドライセクションで比較的簡単に蒸発するので、上昇した。この技術は、Ｐｅｎｎｉｍａｎらに付与された米国特許第４，６８４，４４０号に開示されており、参照することで本明細書に組み込む。しかしながら、この機構は、所定の軽量の紙の品質に関しては機能するように見える一方、環境および安全性を考慮すると、この技術を導入することはできない。
シート特性およびシート搾水の両者が、プレス媒体構造によって影響を受ける。より具体的には、プレス媒体の平均フローポア（ＭＦＰ）の寸法は、紙シート特性に影響を与える。特に、より小さなポア寸法（「微細構造」を意味する）は、プレスニップ中の紙シートによりシートの滑らかさが増大し、所望の成果を得る。ファブリックのＭＦＰ寸法をプレスするのには現実的な制限がある。ＭＦＰ寸法が小さすぎて悪影響が出る恐れがあるのは、特に、フロー制御されると考えられている、より重い坪量（ｂａｓｉｓ ｗｅｉｇｈｔ）シートなどのシート搾水と、ファブリック（ｆａｂｒｉｃ）フロー抵抗の急上昇と、プレスニップでのシートの背面油圧（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｂａｃｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）上昇、である。さらに、ポア寸法が小さすぎると、油圧の上昇により、潜在的にシート崩壊、シートブレイクおよびシートマーキングがおこる。
本発明は、以下のステップを同時に行う、少なくとも１つのプレスニップを備えたプレスセクションを含む製紙プロセスの操作方法において、（ａ）前記製紙プロセス用のプレス媒体を提供するステップであって、前記プレス媒体は、前記製紙プロセスに元々提供されていたプレス媒体の寸法よりも小さいＭＦＰ寸法を有する、ステップと、（ｂ）前記製紙プロセスの最終プレスニップの前に、有効量の１又はそれ以上のプレスシート搾水添加物を前記製紙プロセスに加えるステップと、（ｃ）前記プレスセクションのプレスニップに入る紙シートに約２乃至９のシート水分比率を提供するステップと、（ｄ）前記製紙プロセスの１又はそれ以上のプレスニップで、最適な圧力展開速度を適用するステップと、を具え、前記ステップａ、ｂ、ｃおよびｄは、ステップａ、ｃおよびｄを単独で、あるいは、互いに組み合わせて実行することで予想されるプレスセクションを出る紙固体（ｐａｐｅｒ ｓｏｌｉｄ）の減少なしに、より均一な紙シートを製造するか、または、前記プレスセクションを出る前記紙シートの固体含有量が増加した、より均一の紙シートを製造する、製紙プロセスの操作方法を提供する。
定義：
「製紙プロセス」は、水溶性セルロース製紙完成紙料（ｆｕｒｎｉｓｈ）を形成するステップと、シートを形成するために完成紙料からドレインするステップと、余分な水を除去するためにシートをプレスするステップと、シートを乾燥させるステップと、を具える、パルプから紙製品を製造する方法を意味する。完成紙料を形成するステップ、ドレインステップ、プレスステップ、乾燥ステップは、一般的に当業者に周知な従来の方法で実行できる。製紙プロセスは、パルプ製造とも呼ばれる。
「製紙プロセス」は、水溶性セルロース製紙完成紙料（ｆｕｒｎｉｓｈ）を形成するステップと、シートを形成するために完成紙料からドレインするステップと、余分な水を除去するためにシートをプレスするステップと、シートを乾燥させるステップと、を具える、パルプから紙製品を製造する方法を意味する。完成紙料を形成するステップ、ドレインステップ、プレスステップ、乾燥ステップは、一般的に当業者に周知な従来の方法で実行できる。製紙プロセスは、パルプ製造とも呼ばれる。
「プレス搾水」は、プレスおよびこれに対応する部品の機械的負荷の下にある紙シートから水を除去することを意味し、プレスセクションまたは個々のプレス操作（プレスニップ）で行われる総合的な搾水処理として特別に設定可能である。
「プレスシート搾水添加物」は、シートを搾水するのを補助するために、製紙プロセスのプレスセクションの前、及び／又は、プレスセクション中に製紙プロセスに加えられる化学物質である。
「ＭＦＰ」は、プレス媒体の平均フローポア寸法を意味する。平均フローポア寸法は、プレス媒体中の累積的に分布したポア寸法の平均ポア寸法であり、流体として水を用いて、液体押し出しプロモータ（ニューヨーク州、イサカのＰｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社の製品など）で測定され、サンプルは、プレスニップ用に典型的な最大圧力で圧縮される。
「ＤＡＤＭＡＣ／ＡｃＡｍ」は、ジアリルジメチル塩化アンモニウム／アクリルアミドを意味する。
「ＯＣＣ」は、厚紙（ｃａｒｄｂｏａｒｄ）としても周知な古い波形のコンテナを意味する。
「ＣＳＦ」は、カナダの標準的な濾水度（Ｃａｎａｄｉａｎ ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓ）を意味する。
「ＬＤＲ」は、大きな直径のロールを意味する。
本発明の好適な実施例：
プレス媒体のＭＦＰ値は、搾水および／または紙シート特性を改善する重要なパラメータである。特に、特許請求の範囲に記載する本発明の方法は、製紙プロセスに元々提供されていたプレス媒体のＭＦＰ寸法よりも小さいＭＦＰ寸法を有する製紙プロセス用のプレス媒体を提供する。
プレス媒体のＭＦＰ値は、搾水および／または紙シート特性を改善する重要なパラメータである。特に、特許請求の範囲に記載する本発明の方法は、製紙プロセスに元々提供されていたプレス媒体のＭＦＰ寸法よりも小さいＭＦＰ寸法を有する製紙プロセス用のプレス媒体を提供する。
製紙プロセスに元々提供されていたプレス媒体は、特許請求の範囲に記載する本発明の方法を実施する前に使用されていたプレス媒体を含む、製紙プロセス用の特定のプレスニップに過去に提供されたプレス媒体を意味する。例えば、全てのプレスセクションは、所定のシート特性および固体含有量を有するシートを製造するために通常使用される自身のプレス媒体を有する。
実際には、当業者であれば、製紙プロセスに元々提供されていたものより小さいＭＦＰのプレス媒体を有する製紙プロセスに使用されるプレス媒体を交換できる。結果的に、ＭＦＰのより小さいプレス媒体は、ＭＦＰ寸法の同じプレス媒体、または、製紙プロセスに元々使用されていたプレス媒体よりも小さいＭＦＰ値のプレス媒体に交換される必要がある。
ＭＦＰ値を小さくすることで、シート特性が改善されることとなるのは当分野において周知である。また、ＭＦＰ値を低下させることで、ＭＦＰのより小さいプレス媒体がフローに対してより大きな抵抗を有するので、プレスニップでの油圧勾配が上昇する。プレスニップでの油圧が高すぎると、シート崩壊またはクラッシングとなる可能性があるが、油圧が低すぎて、紙シートの水を除去する駆動力が不十分な場合、搾水に悪影響が出る可能性がある。このことは、特に、「フロー制御」シートとして周知な、より重い坪量シートで起こる。
プレス搾水化学物質を添加しながら、プレス媒体の使用を組み合わせることで有益な搾水が行われるポイントまでプレスニップの油圧を上昇できることが知られているが、通常であれば、プレスニップでの油圧レベルによって、シートクラッシングが生じる。特に、プレス媒体は、最大値を超えてフロー抵抗が上昇し、通常であれば、シートクラッシングとなってしまう。
一実施例においては、プレスセクションに入るプレス媒体のＭＦＰ値は、製紙プロセスに元々提供されたものより少なくとも２５％小さいＭＦＰ寸法を有する。
ＭＦＰ値のターゲット範囲は種々の紙の品質によって異なる。
一実施例においては、ファインペーパー（ｆｉｎｅ ｐａｐｅｒ）製品は、約１５乃至３０μｍのＭＦＰを有するプレス媒体を使用する。
他の実施例においては、ティッシュペーパー製品は、約５乃至１５μｍのＭＦＰを有するプレス媒体を使用する。
別の実施例においては、厚紙製品は、約２５乃至５０μｍのＭＦＰを有するプレス媒体を使用する。
別の実施例においては、新聞紙製品は、約１５乃至３０μｍのＭＦＰを有するプレス媒体を使用する。
別の実施例においては、パルプ製品は、約３０乃至７０μｍのＭＦＰを有するプレス媒体を使用する。
プレスセクションに入るときのシート水分比率は、システムの油圧が影響を及ぼすので、紙シートを搾水するのに重要なパラメータの１つである。現時点での最良の実施形態では、水分比率が約０．８（ｇ Ｈ２Ｏ／ｇ 固体）の、プレスセクションを出る紙シートが生産され（１２５ｇｓｍのシートは、１００ｇｓｍの水に等しい）、販売されている機械の大半は、１乃至１．３の範囲である。プレスセクションを出る典型的なシート水分比率は、約３．０乃至４．０の範囲である。プレスニップでのシート水分比率が約２．０以下の場合、油圧の上昇は、一般的に、製紙プロセスに加えられるプレスシート脱水添加物の脱水の利得を得られるほど十分に高くない。
一実施例においては、プレスセクションに入るシート水分比率は、約２乃至４である。この範囲は、ほとんどの製紙処理において好適な範囲である。
当業者であれば、製紙プロセスのシート水分比率をどのように測定するかは理解できるであろう。シート水分比率は、紙シート中の乾燥繊維の量に対して、紙シート中の水分量比率を測定することによって算出可能である。シート水分比率は、例えば、製紙プロセスからグラブ（ｇｒａｂ）サンプルを採取し、重力測定によって水分含有率を決定することによって、決定可能である。
プレスニップで機械的圧力をかけるステップは、製紙プロセスの搾水を改善するための別の重要なパラメータである。紙シートにかけられる機械的圧力の速度の上昇によって、最大シート搾水、および、１又はそれ以上のプレスニップでの最大油圧は、限界があり、かけられる圧力速度が高すぎると、シート崩壊が生じる。この悪影響に対処するために、プレスニップを通る紙シートを運搬して支持するプレス媒体であって、湿潤な紙シートから圧縮される水を受けるボイドを提供するプレス媒体は、ＭＦＰ寸法をより大きくするように修正可能である。しかしながら、このステップは、シート特性に悪影響を及ぼし、一般的に製紙処理に望ましくない結果となることが多いということがわかっている。しかしながら、ステップａ、ｃおよびｄを単独で、または、互いに組み合わせて実行することでプレスセクションを出る紙固体が減少するようなことはなく、または、プレスセクションを出る紙シートの固体含有量を増加させながら生産可能である、シート特性の改善、すなわち、紙シートをより均一にすることは、プレスニップの圧力展開速度を制御するステップと、適宜なＭＦＰ寸法のプレス媒体を使用するステップと、プレスニップに入るシートの十分な水分比率を提供するステップと、最終プレスニップの前に、システムに所定のプレスシート搾水添加物を加えるステップと、を同時に行うことによって可能になる。
一実施例においては、プレスニップでの最適な圧力展開速度は、少なくとも１５００ＭＰａ／秒である。速度が１５００ＭＰａ／秒未満では、システムに有効なほど十分なシート油圧が生じる見込みはない。紙シートにかけられる圧力展開速度は、製造される紙の種類毎に変化する。例えば、４０００ＭＰａ／秒は、ティッシュペーパーに適している。
プレスニップでかけられる圧力の速度を直接測定するステップは、標準的な行程ではない。なお、プレス理論に関する当業者であれば、かける圧力の速度をどのように推定するかは理解できるであろう。Ａｌｂａｎｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ専売のＮｉｐ ＰｒｏｆｉｌｅＴＭソフトウェアを使用して得られる、シミュレーション式圧力プロファイルを用いて、圧力プロファイルの最も勾配のある領域の接線の傾きから、かけられる圧力の推定速度を算出可能である。この速度は、単位時間当たりの圧力または応力単位（ＭＰａ／秒）として表される。代替としては、動的圧力プロファイルが直接測定可能な場合、かけられる圧力の速度は、同様の方法で、測定されたプロファイルから推定できる。
最終プレスニップの前に、１又はそれ以上のプレスシート搾水添加物を製紙プロセスに加えることも、搾水および／または紙シート特性を改善するための重要なパラメータである。例えば、プレス媒体のＭＦＰ寸法を小さくして、かけられる圧力展開速度が上昇する場合、製紙プロセスでシートクラッシュが起こる可能性が高い。プレス搾水添加物を使用することで、これを防ぐことができる。
プレスシート搾水添加物を製紙プロセスに加えることは、プレスセクションの最終プレスニップの前の種々の位置で行うことができる。例えば、プレスシート搾水添加物は、シートを形成する前のスラリ、または、フォーミングセクションの紙シートに加えることができる。プレスシート搾水添加物は、スプレーブーム（ｂｏｏｍ）を介してフォーミングセクションで加えることができる。
プレスシート搾水添加物は、アルデヒド含有ポリマ、第１級および第２級アミン含有ポリマおよびボロン酸含有ポリマを具えてもよい。
アルデヒド含有ポリマは、製紙プロセスに加えてもよい。アルデヒド含有ポリマは、遊離アルデヒド基、または、遊離アルデヒドに変換可能な潜在的に保護されたアルデヒド基、を含むポリマを意味する。
一実施例においては、アルデヒド含有ポリマは、アミノ基またはアミド基を含む１又はそれ以上のアルデヒド官能基ポリマを具え、少なくとも約１５モル％のアミノ基またはアミド基が、１又はそれ以上のアルデヒドと反応することによって官能基化され、アルデヒド官能基ポリマは、少なくとも約１００，０００ｇ／モルの平均分子量を有する。このポリマの調製は、米国特許出願公開番号２００５／０１６１１８１に記載されており、参照することで本明細書に組み込むこととする。
別の実施例においては、アルデヒド含有ポリマは、グリオキシル酸ＤＡＤＭＡＣ／ＡｃＡＭコポリマである。このポリマの調製は、米国特許出願公開番号２００５／０１６１１８１に記載されている。３つの製品、Ｎａｌｃｏ６４１１４、Ｎａｌｃｏ６４１７０、Ｎａｌｃｏ６６１１０は、グリオキシル酸ポリマの例であり、６０５６３−１１９８、イリノイ州、ネーパービル、Ｄｉｅｈｌロード、１６０１Ｗ、ナルコ社から購入できる。
別の実施例においては、アルデヒド含有ポリマは、保護されたグリオキシル酸ＤＡＤＭＡＣ／ＡＣＡｍコポリマである。これらのポリマの例は、米国特許第４，６０５，７１８号および第５，４９０，９０４号に記載されており、参照することで本明細書に組み込まれる。
別の実施例においては、プレスシート搾水添加剤は、アルデヒドまたは保護されたアルデヒドポリサッカライドを含むポリマである。このようなポリマは、米国特許第４，６７５，３９４号またはＪ．Ｐｕｌｐ Ｐａｐ．Ｓｃｉ．，１９７１，１７（６）、Ｊ２０６−Ｊ２１６に記載されており、Ｃｏ−Ｂｏｎｄ１０００としてＮａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｒｃｈから商業的に購入可能なカチオン性アルデヒドスターチ、Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，２００２，４１，５３６６−５３７１においては、デキストランジエチルアセタール、ＴＥＭＰＯ（２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ）酸化デンプン、セルロースまたはガムであり、これらを参照することによって本明細書に組み込む。
第１級および第２級のアミン含有ポリマを製紙プロセスに加えるてもよい。
一実施例においては、アミン含有ポリサッカライドは、参照することで本明細書に組み込まれるＮｏｒｄｉｃ Ｐｕｌｐ Ｐａｐ．Ｒｅｓ．Ｊ．，１９９１，６（３），９９−１０９に記載されているキトサン（ポリ［β−（１，４）−２−アミノ−２−デオキシ−Ｄ−グルコピラノース］）、または、参照することで本明細書に組み込まれる米国特許第６，４５５，６６１号に記載されているように、ペンダント３−アミノ−２−ヒドロキシプロピル基を含むように誘導されるデンプンまたはガムなどのポリサッカライドである。
別の実施例においては、アミン含有合成ポリマは、ポリエチレンイミン、エピクロロヒドリン／アンモニア濃縮ポリマ、エチレンジクロライド／アンモニア濃縮ポリマ、ポリビニルアミンポリマまたはビニルアミン含有ポリマ、ポリアリルアミンポリマまたはアリルアミン含有ポリマ、および、参照することで本明細書に組み込まれる米国特許第６，４６８，３９６号に記載されるデンドリメリマ状ポリマからなる群から選択される。
ボロン酸含有ポリマも、製紙ポロセスに加えられてもよい。
一実施例においては、ボロン酸含有ポリマは、加水分解されたポリホルムアミド、４−カルボキシフェニルボロン酸で誘導体化されたポリビニルアミンからなる群から選択される。これらのポリマおよび他のボロン酸含有ポリマは、参照することで本明細書に組み込まれるＷＯ２００６／０１０２６８号に記載されている。
製紙プロセスに加えられるプレス搾水化学添加物の量は、製紙プロセスの種類に相関している。
一実施例においては、プレスシート搾水化学添加物は、約０．１乃至１５Ｋｇ／Ｔの量で加えられる。さらに別の実施例においては、プレスシート搾水添加物は、約０．２５乃至５ｋｇ／Ｔの量で加えられる。
本発明の方法は、多種多様の製紙プロセスに適用できる。一実施例においては、製紙プロセスは、ファインペーパー製品用の製紙プロセス、ティッシュペーパー製品用の製紙プロセス、厚紙製品用の製紙プロセス、新聞紙製品用の製紙プロセスおよびパルプシート製品用の製紙プロセスからなる群から選択される。
以下の実験例は、限定を意味しない。
実験例：
パイロット用抄紙機のプレスセクショントライアルは、スウェーデン、カールスタードのパッケージンググリーンハウスで行った。トライアルの目的は、プレス媒体構造、プレス構成、ストック濾水度、プレス機械的負荷、および、プレスセクションからのシート乾燥度に関するＮａｌｃｏ６６４１１４投与量（アメリカ合衆国、イリノイ州、ネーパービル、ナルコ社から入手可能なグリオキシル酸ＤＡＤＭＡＣ／ＡｃＡｍポリマ）の効果を決定することだった。トライアルは、５つのファクタに関する全ファクタデザイン実験だった。４つのファクタは、２つのレベルがあり、５番目のファクタ、すなわち化学添加物投与量は、３つのレベルがあった。ファクタ及びレベルは、
１．プレス構成（シュープレス単独、または、ロールプレスしてからシュープレス）
２．プレス負荷（低レベル：ロールプレスで１２０ｋＮ／ｍ；シュープレスで７５０ｋＮ／ｍ、高レベル：ロールプレスで２００ｋＮ／ｍ、シュープレスで１５００ｋＮ／ｍ）。
３．プレス媒体デザイン（Ａ：ＭＦＰ寸法＝３０μｍ、Ｂ；ＭＦＰ寸法＝１５μｍ）。
４．濾水度（低レベル＝２５０ｍｌ ＣＳＦ、または、高レベル＝４００ｍｌ ＣＳＦ）
５．ナルコ６４１１４投与量（固体に基づいて０，１，２ｋｇ／トン）
パイロット用抄紙機のプレスセクショントライアルは、スウェーデン、カールスタードのパッケージンググリーンハウスで行った。トライアルの目的は、プレス媒体構造、プレス構成、ストック濾水度、プレス機械的負荷、および、プレスセクションからのシート乾燥度に関するＮａｌｃｏ６６４１１４投与量（アメリカ合衆国、イリノイ州、ネーパービル、ナルコ社から入手可能なグリオキシル酸ＤＡＤＭＡＣ／ＡｃＡｍポリマ）の効果を決定することだった。トライアルは、５つのファクタに関する全ファクタデザイン実験だった。４つのファクタは、２つのレベルがあり、５番目のファクタ、すなわち化学添加物投与量は、３つのレベルがあった。ファクタ及びレベルは、
１．プレス構成（シュープレス単独、または、ロールプレスしてからシュープレス）
２．プレス負荷（低レベル：ロールプレスで１２０ｋＮ／ｍ；シュープレスで７５０ｋＮ／ｍ、高レベル：ロールプレスで２００ｋＮ／ｍ、シュープレスで１５００ｋＮ／ｍ）。
３．プレス媒体デザイン（Ａ：ＭＦＰ寸法＝３０μｍ、Ｂ；ＭＦＰ寸法＝１５μｍ）。
４．濾水度（低レベル＝２５０ｍｌ ＣＳＦ、または、高レベル＝４００ｍｌ ＣＳＦ）
５．ナルコ６４１１４投与量（固体に基づいて０，１，２ｋｇ／トン）
実験デザインは、６０回から構成される。これは、毎日の３回の繰り返し実験を含む。ロールプレスは、シュープレス単独での使用に求められる条件に比べて、完全にアンロードすることができなかったことがわかった。これにより設計を変更したのは、実際には、ロールプレスの上に８０ｋＮ／ｍのラインロードを使用してシュープレス単独で実行されるからである。最終形態の主なデザインは、図１のテーブルに要約した。実験は、毎日、ランダム化した。ロールおよびシュープレス圧力をｋＰａ・ｓのプレスインパルスとして示した。これは、実際にかけられる圧力負荷（ｋＮ／ｍ）を機械速度（ｍ／ｓ）で割ったものである。
トライアルの間、一定に保たれるファクタは、完成紙料組成物、機械速度、坪量およびプレス媒体飽和度を含んだ。この完成紙料は、シミュレーションしたＯＣＣであり、これは、スウェーデン製の段ボール原紙ミル（ｌｉｎｅｒｂｏａｒｄ ｍｉｌｌ）で製造された完成した最初の段ボール原紙（ｖｉｒｇｉｎ ｌｉｎｅｒｂｏａｒｄ）のロールを再パルプ処理することによって得られた。機械速度は３００ｍ／分に固定し、ターゲット坪量は１５０ｇ／ｍ２であり、プレス媒体はＵｈｌｅボックス真空を調節することによって飽和度を保った。「飽和」は、入ってくるプレス媒体水分含有量が、負荷のかかったプレスニップ中でプレス媒体が完全に飽和するような値であることを意味する。この飽和状態は、脱水を最大化する必要がある。
シートグラブサンプルは、複数の位置で採取される：クーチ（ｃｏｕｃｈ）直前（プレクーチ）またはクーチ後、および、ロールプレス前（クーチ後）、ロールプレス後およびシュープレス前（ロール後）、および、シュープレス後（シュープレス後から最終シート固体）。シート固体は、１０５℃のオーブンで一晩乾燥させることによって、各サンプル毎に重力測定によって決定される。シート固体測定の結果は、図２の表に要約した。挙げられた各シート固体値は２回の測定の平均だった。
プレスシート搾水添加物は、ほとんどのプレス条件に対して少量であるが明らかに最終シート固体を増加させることがわかった。なお、プレスシート搾水化学添加物は、驚くべきことに、ロールプレスインパルスが低く（１６ｋＰａ・ｓ）、シュープレスインパルスが高く（３００ｋＰａ・ｓ）、プレス媒体Ｂを用いた、完成紙料濾水度の両方のレベルで、５乃至６％程度シート固体を増加させた。この影響は、プレスシート搾水添加物の影響の小さかった他のプレス条件と比べて図３に記載されている。プレスシート搾水添加物の効果の大きいプレス条件は、シュープレスに入るシート中の水の最大量（プレス媒体Ｂでロールプレス圧力が小さい）、および、シュープレス圧力が高いときであり、プレス媒体Ｂは、水除去に対する抵抗が高かかった。
シートのあらさは、ＰａｒｋｅｒＰｒｉｎｔＳｕｒｆ（ＰＰＳ）デバイスを用いてＴＡＰＰＩ試験方法Ｔ５５５ｏｍ−９９に従って測定した。この技術は、シート表面に対して金属リングをプレスし、シート面とリングとの間において一定圧力で空気流を測定するものである。この空気流は、あらさ値（μｍ）を計算するために使用される。ソフトラバーバッキングおよびクランプ圧力を用いてこの検査を各シートの両面の１０カ所で実施した。シートの上端および下端の平均あらさの値は、図４にプロットした。一般的に、シートの上端及び下端は、あらさが等しかった。ＭＦＰ寸法のより小さいプレス媒体Ｂを用いて生産したシートは、プレス媒体Ａを用いて生産したシートよりもかなり滑らかだった。
低ロールプレス圧力、抗シュープレス圧力、および、Ｎａｌｃｏ６４１１４の使用によって、同一の条件でのＭＦＰ寸法のより高いプレス媒を使用することと比べて、プレスセクションでシート搾水を損失せずに、ＭＦＰ寸法のより小さいプレス媒体を使用することでより滑らかなシートを製造可能となった。
Claims (15)
- 以下のステップを同時に行う、少なくとも１つのプレスニップを有するプレスセクションを具えた製紙プロセスの操作方法において、
ａ．前記製紙プロセスに元々提供されていたプレス媒体のＭＦＰ寸法よりも小さいＭＦＰ寸法を有する前記製紙プロセスのプレス媒体を提供するステップと、
ｂ．前記製紙プロセスの最終プレスニップの前に、有効量の１又はそれ以上のプレスシート搾水添加物を前記製紙プロセスに加えるステップと、
ｃ．前記プレスセクションのプレスニップに入る紙シートに２乃至９のシート水分比率を提供するステップと、
ｄ．前記製紙プロセスの１又はそれ以上のプレスニップで、最適な圧力展開速度を適用するステップと、を具え、
前記ステップａ、ｂ、ｃおよびｄの全てによって、ステップａ、ｃおよびｄ単独で、又は、互いに組み合わせて実行することで予測されるプレスセクションを出る紙固体の減少を生じさせずに、より均一な紙シートが製造されるか、または、前記プレスセクションを出る前記紙シートの固体含有量が増加したより均一な紙シートが製造されることを特徴とする方法。 - 前記製紙プロセスは、ファインペーパー製品の製紙プロセス、ティッシュペーパー製品の製紙プロセス、厚紙製品の製紙プロセス、新聞紙製品の製紙プロセスおよびパルプシート製品の製紙プロセスからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記シート水分比率が約２乃至４であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記最適な圧力展開速度が少なくとも１５００ＭＰａ／秒であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- プレス搾水化学添加物が、シートの形成前の製紙スラリ、または、製紙プロセスフォーミングセクションの紙シート、に加えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記プレス搾水化学添加物が、約０．１ｋｇ／Ｔ乃至約１５ｋｇ／Ｔの量で加えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記搾水化学添加物が、約０．２５ｋｇ／Ｔ乃至約５ｋｇ／Ｔの量で加えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記プレスシート搾水添加物が、グリオキシル酸ＤＡＤＭＡＣ／ＡｃＡｍコポリマであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- ファインペーパー用の前記製紙プロセスが、約１５μｍ乃至約３０μｍのＭＦＰを有するプレス媒体を使用することを特徴とする請求項２に記載の方法。
- ティッシュペーパー用の前記製紙プロセスが、約５μｍ乃至約１５μｍのＭＦＰを有するプレス媒体を使用することを特徴とする請求項２に記載の方法。
- 厚紙用の前記製紙プロセスが、約２５μｍ乃至約５０μｍのＭＦＰを有するプレス媒体を使用することを特徴とする請求項２に記載の方法。
- 新聞紙用の前記製紙プロセスが、約１５μｍ乃至約３０μｍのＭＦＰを有するプレス媒体を使用することを特徴とする請求項２に記載の方法。
- パルプシートの前記製紙プロセスが約３０μｍ乃至約７０μｍのＭＦＰを有するプレス媒体を使用することを特徴とする請求項２に記載の方法。
- 前記プレス媒体のＭＦＰ寸法が、前記製紙プロセスに元々提供されていたプレス媒体よりも少なくとも２５％小さいＭＦＰ寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記プレスシート搾水添加物が、アミノ基またはアミド基を含む１又はそれ以上のアルデヒド官能基化ポリマを具えたアルデヒド含有ポリマであり、少なくとも約１５モル％のアミノ基またはアミド基が、１又はそれ以上のアルデヒドと反応することによって官能基化させ、前記アルデヒド官能基化ポリマが、少なくとも約１００，０００ｇ／モルの平均分子量を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
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