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はじめに
サイズ剤は製紙工程において重要な工程です。従来は、ロジン系サイズ剤（酸性サイズ剤とも呼ばれます）が一般的に使用されていました。しかし、酸性製紙には多くの欠点があり、世界の製紙業界は中性およびアルカリ性プロセスへの移行を進めています。近年、AKD系中性サイズ剤は中国で広く普及しており、国内製紙技術における大きな進歩と見なされています。
AKD の最適なサイズ条件は次のとおりです。
- カチオンデンプン：1.5％
- AKD投与量：0.2％
- アニオン性ポリアクリルアミド（APAM）：150 ppm
- 沈降炭酸カルシウム（PCC）：20％
- 最適pH値：7.0～7.5
追加シーケンス:
- カチオン澱粉
- AKDエマルジョン
- ホッパー
製紙は古代中国の偉大な発明の一つです。しかし、伝統的な手漉き紙には糊が塗られておらず、糊付けも糊や膠で軽く処理されているだけでした。1807年になって初めて、ドイツの発明家イリッヒがロジン・ミョウバン糊を現代の製紙に導入しました。
サイズ処理の目的は、紙の表面に低表面エネルギー物質を均一に分散させ、疎水性の膜を形成することです。この膜は、液体（特に水）の繊維構造への浸透を防止または遅らせ、耐水性を向上させます。サイズ処理の効果は紙の品質に直接影響します。
サイズ剤技術の進化は、サイズ剤なしの紙から酸性ロジンサイズ剤へ、そして AKD や ASA などの中性合成サイズ剤へ、さらに中性/アルカリ性製紙に適したカチオン性およびアニオン性分散液へと進んできました。
酸性ロジンサイズには多くの欠点があります。
- 紙の明るさが悪く、黄ばんでいる
- 脆く、保存期間が短い
- サイズ設定のパフォーマンスが弱い
- 酸性による機器の腐食
- アルカリ性充填剤を使用できない
- 高い白水汚染
- 高級紙には不向き
近代製紙の発展に伴い、世界各国は新たなサイズ技術への投資を行ってきました。1990年代までに、欧米ではサイズ工程の90%以上が中性／アルカリ性プロセスに移行しました。中国も近年、この分野で大きな進歩を遂げています。
2. AKDニュートラルサイジングのメカニズムと利点
AKD、または アルキルケテンダイマーは、1950年代にヘラクレス社によって開発されました。植物繊維と共有結合を形成できる反応性中性サイズ剤です。AKDは淡黄色のワックス状固体で、ベンゼン、トルエン、エーテル、クロロホルム、四塩化炭素などの有機溶媒には溶解しますが、水には不溶です。
化学的には、AKDは4員環ラクトン環と2つの長鎖アルキル側鎖を持つ不飽和ラクトンです。糊付け工程において、ラクトン環はセルロースの水酸基と反応してβ-ケトエステルを形成し、疎水性アルキル鎖を繊維表面に固定します。この反応はエステル化機構または共有結合機構と呼ばれます。
ロジン酸性サイズ剤と比較した AKD 中性サイズ剤の利点:
- 紙全体のパフォーマンスを向上
- 廃水排出量を削減
- エネルギー消費量を削減
- 製紙コストを削減
- 蛍光増白剤の必要性を減らす
- 抄紙機の走行性を向上
AKD ニュートラル サイズには利点があるものの、実際の使用時に対処しなければならない特定の制限もあります。
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