カチオン性ポリアクリルアミド（CPAM）の紹介
カチオン性ポリアクリルアミド（CPAM）は、製紙業界で歩留まり向上剤、濾水性向上剤、凝集剤、乾燥強度向上剤として広く使用されている水溶性ポリマーです。様々なカチオン電荷を持つ直鎖状ポリマーであるため、製紙工程において、負に帯電した繊維や填料との結合に非常に効果的です。
CPAM はセルロースおよびアニオン粒子に対する強い親和性により、現代の製紙業、特に高速機械や強度と地合の向上が求められるグレードの製紙業において欠かせない化学物質となっています。
製紙におけるCPAMの主な機能
製紙業界において、カチオン性ポリアクリルアミドは複数の重要な役割を果たしています。
1. 保持補助
CPAM は、紙シート上の微細繊維、充填剤（PCC やカオリンなど）、その他の添加剤の保持を促進し、材料の利用率向上とコスト削減につながります。
2. 排水補助剤
CPAM は微粒子を凝集させることでパルプからの水分除去を強化し、ワイヤーセクションでの排水を促進し、機械の稼働性を向上させます。
3. 乾燥強度増強剤
特定の分子量と電荷密度では、CPAM は繊維間に水素結合を形成することで乾燥強度の向上にも貢献します。
これらの機能により、生産効率が向上し、紙の特性が向上し、白水中の固形廃棄物を最小限に抑えて環境負荷が軽減されます。
適用条件と投与ガイドライン
最適なパフォーマンスを実現するには、CPAM を適切に選択して適用する必要があります。
- 典型的な投与量: 紙の品質と機械の状態に応じて 0.01%～0.1% (乾燥パルプ基準)。
- 追加ポイント: 通常はヘッドボックスの前に追加されますが、ファン ポンプやミキシング チェストなどの複数のポイントに追加されることがよくあります。
- 分子量と電荷ほとんどの製紙用途では、中～高の陽イオン電荷を持つ低～中分子量が好まれます。
CPAM の選択では、パルプの種類 (機械的、化学的)、pH レベル (通常は中性から弱酸性)、および目標とするパフォーマンス (保持力と強度) を考慮する必要があります。
他の製紙用化学薬品との相乗効果
CPAM は、他の機能性化学物質と組み合わせて使用すると、最高のパフォーマンスを発揮します。
- 自律的AI ポリDADMAC（PDADMAC）PolyDADMACは、一次凝集剤および電荷中和剤として機能します。CPAMと併用することで、電荷バランスが改善され、微粒子と充填材の保持力を向上させる二成分保持システムを形成します。
- 脱墨剤入り: リサイクル紙処理では、CPAM を脱墨化学薬品と組み合わせて使用することで、汚染物質の除去を促進し、光学特性を向上させることができます。
- ベントナイト入り微粒子保持システムでは、CPAM はベントナイトと組み合わせて使用されることが多く、微粒子を捕捉して排水性を向上させる 3 次元ネットワークを作成します。
これらの相乗効果により、パフォーマンスが向上するだけでなく、化学物質の総量とコストも削減されます。
利点と応用事例
優位性
- 低用量で高効率
- シート形成と均一性の向上
- 保持力と排水性が向上し、機械の速度が速くなります
- 幅広いパルプおよび充填材と互換性があります
- 白水システムへの負荷が軽減され、化学廃棄物も減少
用途例
- ティッシュペーパーとタオルペーパー: 微粉を安定させることで柔らかさと地合いを向上します。
- 包装グレード: 高速生産時の強度と排水性を高めます。
- リサイクルボード: 脱墨時の短繊維と充填剤の保持力を高めます。
あるケーススタディでは、包装紙工場が CPAM と PolyDADMAC を使用したデュアル保持システムに切り替えた後、充填剤の損失が 15% 減少し、排水率が 10% 増加したと報告しました。
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