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ウェットエンド化学と製紙薬品の最先端技術

  • The Recent Trends of Wet End Chemistry and Paper Chemicals
※こちらの書籍は、ご注文後コピー製本にてお作り致しますので
納品までに一週間ほどお時間を頂きます。予めご了承下さい。

商品コード: T0418

  • 監修: 尾鍋史彦
  • 発行日: 2004年11月
  • 価格(税込): 75,600 円
  • 体裁: B5判、369ページ
  • ISBNコード: 978-4-88231-473-8
こちらの書籍については、お問い合わせください。

刊行にあたって

 21世紀の現在,多様化した社会の中で紙の利用分野は従来になく広がっており,紙に求められる機能は多様化かつ高度化しています。そのために市場に存在する製紙薬品の種類は膨大な数となっており,体系的にその機能を把握するのは容易ではありません。
 製紙工程に関わる諸条件は近年大きく変化しつつあり,特に用水には工程のクローズド化と共にイオントラッシュの混入が増大し,また古紙の配合率の増大により原料品質は低下傾向にあり,このような諸条件の急激な変化は従来の製紙薬品の効果を減少させ,新たな環境に適応した開発が急務となっております。
 さらに省資源・省エネルギー・環境負荷の低減が厳しく叫ばれる中で,如何に低コストで最適な効果を添加薬品に発揮させるかという問題に関してはユーザーが戸惑う場合が多く,薬品の最適な効果発現に関する理論的なバックグランドが求められてきました。
 このような状況に対処する目的で本書は界面・コロイド化学を基盤とするマシンのウエットエンドにおけるパルプ繊維と製紙薬品の相互作用を扱うウエットエンド化学を理論の中心に据え,ウエットエンド化学の最新の理論,評価法と共に製紙薬品の種類と最新の市場動向を記しました。さらに最先端での薬品の開発例と共に工場のオンラインでの生産性の最適化のためのウエットエンド化学的因子の計測と制御などの原理,操業経験,将来の展望までをも含めた豊富な内容から構成されています。
 現在この分野への取り組みを検討中の技術者研究者の方々,すでに取り組みを開始された方々,あるいは今まさにその展開に頭を悩まされている方々,等々各段階の読者の方々にとって本書が恰好の道標や地図の役割を果たすことを期待しております。本書により日頃の疑問点が解決され,製紙工程の改善と紙製品の品質向上にいささかでも寄与できることを願っております。

2004年11月 尾鍋史彦

著者一覧

尾鍋史彦   東京大学 名誉教授;日本印刷学会 会長;日本・紙アカデミー 会長
磯貝 明   東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 教授
北岡卓也   九州大学 大学院農学研究院 森林資源科学部門 助教授
小野裕司   日本製紙(株) 研究開発本部 技術研究所 抄紙研究室 主任研究員
井口文明   荒川化学工業(株) 大阪研究所 研究管理部 分析グループ 主任
石津義男   スペクトリス(株) BTG事業部 PWT部門テクニカルマネージャー
小保方隆夫   東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 博士課程;元・日本PMC(株)(現:星光PMC(株))研究所 所長
山村重夫   日本化薬(株) 化学品事業本部 色材事業部 技術部 技術部長
佐藤達也   三菱製紙(株) 総合研究所 商品開発センター 課長研究員
渡辺邦彦   王子製紙(株) 研究開発本部 製紙技術研究所 上級研究員
任田英樹   日本ゼオン(株) 総合開発センター エラストマーC5研究所 ラテックス研究グループ チームリーダー
入夏裕一   花王(株) 化学品研究所 グループリーダー
万代修作   日本合成化学工業(株) 中央研究所 機能材料研究室 研究員
岩佐 哲   ハリマ化成(株) 中央研究所 所長
南里泰徳   日本製紙(株) 研究開発本部 技術研究所 所長
斉藤陽子   日本ゼオン(株) 総合開発センター エラストマーC5研究所
駿河圭二   栗田工業(株) カスタマー・サービス事業本部 紙パプロジェクト
杉 卓美   栗田工業(株) カスタマー・サービス事業本部 紙パプロジェクト
池松道雄   栗田工業(株) カスタマー・サービス事業本部 紙パプロジェクト
黒瀬 茂   ソマール(株) 製紙薬品本部 技術開発部 グループリーダー
但木孝一   ソマール(株) 製紙薬品本部 技術開発部
山路宗利   ソマール(株) 製紙薬品本部 技術開発部
谷口 昌   ソマール(株) 製紙薬品本部 技術開発部
長尾一史   日本製紙(株) 研究開発本部 技術研究所 主任研究員
佐藤啓一   三菱製紙(株) 八戸工場 製造部 紙二課 課長

目次

第1章 ウェットエンド化学概論
1. ウェットエンド化学の基礎理論
1.1 はじめに
1.2 ウェットエンド化学が対象とする分野
1.3 ウェットエンド化学を構成する基礎理論
1.3.1 界面動電気理論
1.3.2 分散安定性理論
1.3.3 流体力学的理論
1.4 ウェットエンド化学が対象とする抄紙工程での現象とそのコントロール
1.4.1 リテンションのコントロール
1.4.2 ドレネージのコントロール
1.4.3 フォーメーションのコントロール
1.5 ウェットエンド化学理論の適用における問題点

2. パルプの組成・構造と製紙薬品の相互作用
2.1 はじめに
2.2 製紙用パルプの化学組成と構造
2.3 パルプ繊維と製紙用薬品との相互作用
2.3.1 イオン結合
2.3.2 配位結合
2.3.3 水素結合
2.3.4 疎水結合
2.3.5 物理的作用
2.3.6 共有結合
2.4 パルプの改質とウェットエンド添加剤の添加効率向上の検討
2.5 おわりに

3. ウェットエンド化学における水の問題
3.1 はじめに
3.2 紙パルプ産業の用水
3.2.1 用水の水源と水質
3.2.2 用水の処理
3.2.3 用水の原単位
3.3 白水の組成
3.4 抄紙工程の水への溶解物質の由来
3.4.1 パルプ
3.4.2 填料
3.4.3 化学薬品
3.5 白水中の塩と溶解物質の影響
3.5.1 操業性への影響
3.5.2 白水の浄化
3.6 抄紙の化学的条件を制御する因子
3.6.1 化学的条件を制御する目的
3.6.2 オンラインパラメータ
3.7 新しい水環境と新規製紙薬品の開発の必要性

4. ウェットエンド化学におけるアルミニウムの役割・機能
4.1 はじめに
4.2 アルミニウムの錯体構造と機能
4.2.1 水和と錯体形成
4.2.2 加水分解と多核錯体形成
4.2.3 対イオンの影響
4.2.4 アルミニウムの吸着と荷電
4.2.5 パルプ繊維の吸着サイト
4.2.6 中性-弱アルカリ性領域のアルミニウム
4.3 アルミニウムの実用機能
4.3.1 歩留向上剤(リテンションエイド)
4.3.2 濾水性向上剤(ドレネージエイド)
4.3.3 ロジン系サイズ助剤
4.3.4 染色・媒染剤
4.3.5 アニオニックトラッシュ封鎖剤
4.3.6 その他の薬剤機能
4.4 おわりに

5. ウェットエンド化学におけるデポジットの問題
5.1 はじめに
5.2 堆積物の分類
5.2.1 ピッチ
5.2.2 粘着性物質と汚染粒子
5.2.3 ホワイトピッチとコート損紙のデポジット
5.3 ピッチと堆積物の生成に影響する因子
5.3.1 水に溶解した物質
5.3.2 イオンと塩
5.3.3 pH
5.3.4 温度
5.4 ピッチと堆積物問題への対策
5.5 ピッチなど試料の組成の定量法
5.6 水の循環・回流システムの分析
5.7 ピッチと堆積物の問題発生を防ぐ方法
5.8 デポジットコントロール計画の評価
5.9 デポジット防止のために抄紙機の設計において考慮すべきこと
5.10 デポジット問題の将来

6. ウェットエンド化学における微生物の問題
6.1 はじめに
6.2 微生物とは
6.2.1 細菌(bacteria)
6.2.2 糸状菌(カビ(fungi))
6.2.3 藻類と原生動物(algae and protozoa)
6.2.4 細胞の組成
6.2.5 微生物の代謝特性
6.3 微生物の成長の条件
6.3.1 栄養分
6.3.2 温度とpH
6.3.3 滞留時間
6.3.4 毒性化合物が存在しないこと
6.4 微生物が惹き起こす諸問題
6.4.1 スライム問題
6.4.2 操業性の問題
6.4.3 腐食問題
6.4.4 添加剤の問題
6.4.5 製品の問題
6.5 抄紙系における微生物発生の原因となる諸問題
6.6 微生物に関係した問題への対策
6.6.1 微生物の問題の予測
6.6.2 微生物の問題を最小に抑える方法
6.7 微生物問題の対策の将来

第2章 ウェットエンド化学の計測法
1. 歩留性計測法
1.1 はじめに
1.2 歩留り性評価方法
1.2.1 ダイナミックドレネージジャー(DDJ)
1.2.2 ダイナミックシートフォーマー
1.3 製紙薬品歩留り測定方法
1.3.1 カチオンデンプン
1.3.2 サイズ剤、湿潤紙力剤

2. 濾水性計測法
2.1 はじめに
2.2 重力による濾水性評価
2.3 負圧による濾水性評価
2.4 オンマシンでの濾水性評価

3. 紙中における薬品の分布状態の分析
3.1 はじめに
3.2 ESEMについて
3.3 パルプ繊維上のAKD(アルキルケテンダイマー)エマルジョンの融解挙動
3.4 内添サイズ剤のパルプ繊維中における分布状態
3.5 紙中の紙力増強剤の分布状態
3.6 おわりに

4.地合計測法
4.1 はじめに
4.2 ウェットエンド化学と地合
4.3 光学地合と質量地合
4.3.1 光学地合
4.3.2 質量地合
4.4 地合計測法
4.4.1 光学的方法
4.4.2 β線など各種エネルギー線の照射による方法
4.4.3 光学的方法とその他の方法の相関
4.5 地合評価法
4.6 地合のオンライン計測
4.7 地合計測の将来

5. 荷電測定法
5.1 はじめに
5.2 荷電計測法の分類
5.3 荷電計測装置
5.3.1 ゼータ電位測定法の原理に基づく計測機器
5.3.2 コロイド滴定法
5.3.3 組み合わせ型の方法
5.3.4 オンライン計測装置のアイデア
5.4 荷電計測法の将来

6. 市場におけるウェットエンド化学的計測機器
6.1 はじめに
6.2 濃度測定及びリテンション
6.3 濾水性測定
6.4 粒子電荷とゼータ電位測定
6.4.1 粒子電荷計(カチオンまたはアニオン要求量、全電荷量)
6.4.2 ゼータ電位計
6.4.3 電荷サーベイ
6.5 ガス濃度(フリー&溶存ガス)
6.5.1 製紙工程中での高エアー、ガス含有での問題点
6.5.2 ガス測定の原理(フリー及び溶存ガス)
6.6 濁度測定(デポジットモニター)

第3章 製紙薬品の概要
1. 市場における製紙薬品の分類
1.1 分類の概要
1.2 分類の内容
1.2.1 蒸解・漂白・古紙処理用助剤
1.2.2 内添薬品
1.2.3 外添薬品
1.2.4 作業改善剤
1.2.5 その他
1.3 製紙薬品の分類の問題点

2. 内添薬品(ウエットエンド添加剤)
2.1 歩留向上剤・濾水性向上剤
2.1.1  はじめに
[歩留まりシステムの分類]
2.1.2 静電的作用力による歩留まりシステム
2.1.3 水素結合や疎水結合による歩留まりシステム
[歩留向上剤の紹介]
2.1.4 静電的相互作用における歩留まりシステム
2.1.5 水素結合や疎水結合などの相互作用による歩留まりシステム
2.1.6 おわりに
2.2 乾燥紙力増強剤・湿潤紙力増強剤
[乾燥紙力増強剤]
2.2.1 はじめに
2.2.2 カチオン化デンプン(CS)
2.2.3 ポリアクリルアミド(PAM)
2.2.4 ホフマンタイプPAM
[湿潤紙力増強剤]
2.2.5 はじめに
2.2.6 ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂(PAE)
2.2.7 ポリビニルアミン(PVAm)
2.2.8 キトサン
2.2.9 アルデヒド基含有化合物
2.2.10 ポリカルボン酸
2.3 サイズ剤
2.3.1 はじめに
2.3.2 内添サイズ剤の種類
2.3.3 内添サイズ剤のサイズ性発現機構
2.3.4 サイズ剤成分の分析
2.3.5 サイズ度評価方法
2.3.6 サイズ剤由来のトラブルと対策
2.3.7 おわりに
2.4 製紙用色材
2.4.1 着色の目的と着色剤の種類
2.4.2 着色の方法
2.4.3 染料
2.4.4 着色顔料
2.4.5 その他の色材(蛍光増白剤他)

3. 填料と顔料
3.1 はじめに
3.2 填料・顔料の使用目的と紙品質への影響について
3.2.1 抄紙用填料と紙の品質
3.2.2 塗工用顔料と紙の品質
3.3 主な填料と顔料
3.3.1 カオリンクレー
3.3.2 タルク
3.3.3 炭酸カルシウム
3.3.4 その他
3.4 最近の動向
3.4.1 抄紙用填料について
3.4.2 塗工用顔料について
3.5 おわりに

4. 表面処理薬品
4.1 はじめに
4.2 表面処理薬品の種類
4.2.1 表面紙力剤
4.2.2 表面サイズ剤
4.2.3 その他の表面処理薬品
4.3 表面処理薬品の塗布
4.4 表面処理薬品の応用例
4.4.1 新聞用紙と表面処理薬品
4.4.2 塗工原紙と表面処理剤
4.4.3 オンデマンド印刷用紙と表面処理剤
4.4.4 板紙と表面処理剤
4.4.5 剥離紙と表面処理剤
4.4.6 防湿紙と表面処理剤
4.5 おわりに

5. 顔料塗工関連薬品
5.1 はじめに
5.2 ラテックスの特徴と用途
5.3 紙塗工用ラテックス
5.4 有機白色顔料
5.5 合成保水剤(流動性改質剤)
5.6 耐水化剤(印刷適性向上剤)
5.7 おわりに

6. 各種加工剤・機能化剤
6.1 嵩高剤・軽量化剤
6.1.1 はじめに
6.1.2 嵩高剤の効果
6.1.3 嵩高剤の作用機構
6.1.4 嵩高剤が紙に与える特性
6.1.5 おわりに
6.2 インクジェット用ポリビニルアルコール
6.2.1 はじめに
6.2.2 反応型PVA「ゴーセファイマーZ」の特徴
6.2.3 インクジェットメディア用途の概要と使用例
6.2.4 おわりに

第4章 先端的な製紙薬品の開発と解析
1. 表面塗工剤による紙の高機能化とそのメカニズム
1.1 はじめに
1.2 表面サイズ剤の適用
1.3 電子写真用紙(PPC)への表面サイズ剤の適用
1.3.1 インクジェット印刷適性について
1.3.2 インクジェット印刷適性と液体の動的浸透特性
1.3.3 オフセット印刷適性と液体の動的浸透特性
1.4 新聞用紙用表面塗工剤
1.4.1 新聞用紙の技術動向
1.4.2 オフセット印刷新聞用紙用新規塗工剤
1.4.3 新規塗工剤G-7015のサイズ発現機構
1.5 おわりに

2. 製紙用苛性化軽質炭酸カルシウムの製造技術
2.1 はじめに
2.2 荷性化軽カル
2.2.1 荷性化軽カルとは
2.2.2 現行荷性化軽カルの品質
2.3 荷性化軽カルの形状コントロール技術の開発
2.3.1 荷性化軽カルの形状コントロールの考え方
2.3.2 改質荷性化軽カルの品質
2.4 アラゴナイト針状軽カルの大量生産技術の開発
2.4.1 白液濾過性の改善
2.5 針状荷性化軽カルの大量製造法の確立
2.5.1 製造フロー
2.5.2 大量製造針状軽カルの品質
2.6 荷性化軽カル技術の省エネルギー及び環境負荷軽減効果
2.6.1 省エネルギー及び炭酸ガス排出削減効果
2.6.2 荷性化工程内からのノンプロセスエレメント除去効果
2.7 おわりに

3. 塗工層の構造解析
3.1 はじめに
3.2 EPMAによる塗工層構造解析
3.3 塗工層内のラテックス状態の観察
3.4 有機顔料を含んだ塗工層の構造解析
3.5 共焦点レーザー顕微鏡によるインクジェットインク分布の観察
3.6 おわりに

第5章 抄紙機上におけるウェットエンド化学計測と制御
1. ウェットエンド化学的因子のオンライン計測と制御の原理
1.1 はじめに
1.2 ウェットエンドにおける紙料の挙動と計測の困難さ
1.2.1 コロイド化学的問題
1.2.2 流体力学的問題
1.2.3 動的平衡系としての問題
1.2.4 センサー技術の問題
1.2.5 制御モデルの問題
1.3 ウェットエンド化学的因子の制御モデル構築の可能性
1.3.1 添加薬品の因子と荷電を関係づけるモデル
1.3.2 凝集に影響する因子と凝集を関係づけるモデル
1.3.3 コロイド化学的因子、流体力学的因子とウェットエンド化学的因子を関係づけるモデル
1.4 ウェットエンドのプロセス制御
1.5 プロセス制御理論の基礎
1.5.1 プロセスと外乱
1.5.2 ブロック線図と特性要因図
1.5.3 開ループ(open loop)と閉ループ(closed loop)
1.5.4 制御システムの3要素
1.5.5 フィードバック制御とフィードフォワード制御
1.6 ウェットエンド化学的因子のオンライン計測機器の例
1.6.1 カチオニックデマンドの計測
1.6.2 リテンションの計測
1.6.3 フロキュレーションの計測
1.6.4 含有空気量の測定
1.7 ウェットエンド化学におけるオンライン計測と制御の問題点

2. ウェットエンド化学的因子のオンラインコントロールシステム
2.1 はじめに
2.2 オンラインリテンションシステム
2.2.1 オンラインリテンションシステムによる坪量の安定及び抄速の上昇
2.3 オンライン粒子電荷測定システム
2.3.1 新聞紙工場でのオンライン粒子電荷測定のトライアル
2.3.2 高濃度ストック及び白水中のオンライン粒子電荷測定
2.3.3 リテンションを最適化させるオンライン粒子電荷測定
2.3.4 濁度測定を組み合わせた粒子電荷測定
2.4 オンラインガス分析システム
2.4.1 オンラインガスコントロールの実例
2.5 オンラインゼータ電位測定システム

3. ウェットエンドの最適化による省資源・省エネルギー
3.1 はじめに
3.2 歩留・濾水剤による省資源・省エネルギー
3.3 濾水・歩留剤の変遷
3.4 OPTI-R/D/Formation System(R)(2剤)とは
3.5 OPTI-R/D/Formation System(R)(2剤)の作用機構
3.6 OPTI-R/D/Formation System(R)(2剤)の適用事例(カチオンデンプン+無機系歩留剤2剤処理との比較)
3.7 アニオントラッシュによる抄紙工程の障害
3.8 アニオントラッシュ処理+OPTI-R/D/Formation System(R)
3.8.1 アニオントラッシュ処理剤
3.8.2 OPTI-R/D/Formation System(R)
3.9 実機適用事例
3.10 アニオントラッシュ処理と欠点対策
3.11 おわりに

4. 抄紙マシンのクローズド化とウェットエンドコンディション
4.1 はじめに
4.2 クローズド化された抄紙マシンの汚れ問題と対策
4.2.1 スライムトラブル対策
4.2.2 スケールトラブル対策
4.2.3 ピッチトラブル対策
4.3 デポジットの分析について
4.4 スライムコントロール剤「ミクロサイド」による抄紙系内汚れ対策
4.4.1 無機酸化剤系殺菌剤/有機スライムコントロール剤
4.4.2 特色のある分析技術
4.4.3 「in vitroスライム形成法」によるトラブル菌診断と薬剤決定
4.4.4 DNA解析による診断技術
4.4.5 トレーサー・システムによる最適添加方法の決定
4.4.6 タイム・アライン管理
4.5 ウェットエンド改質システム「アクシーズシステム」によるトラブル対策
4.5.1 ウェットエンド改質剤「リアライザー」Aシリーズのピッチ抄き込みメカニズム
4.5.2 「リアライザー」Aシリーズによる実機テスト実施例
4.5.3 デュアルカチオンポリマータイプによる汚れ低減メカニズム
4.5.4 コートブローク配合中性上質紙料におけるテーブルテスト実施例
4.5.5 カチオン・アニオンデュアルポリマーシステムによる地合向上
4.6 各種ウェットエンド薬剤の最適化
4.6.1 各種ウェットエンド薬剤の最適添加量
4.6.2 各種薬剤の添加制御
4.7 おわりに

5. ウェットエンド化学とオンライン計測
5.1 はじめに
5.2 低濃度計(濃度・灰分・リテンション)
5.3 カチオン要求量計
5.4 ゼータ電位計
5.5 濾液濁度計
5.6 MOAS

6. ウェットエンドの安定化による効率生産について
6.1 はじめに
6.2 チャージ計導入の経緯
6.3 ウェットエンド分析
6.3.1 オフライン測定
6.3.2 オンライン測定
6.4 今後の展開

第6章 ウェットエンド化学の将来
1. はじめに
2. 製紙薬品とその周辺環境への対応
2.1 製紙薬品を巡る新たな水環境への対応
2.2 製紙薬品の使用抑制への対応
2.3 多様な機能性付与のニーズへの対応
3.ウエットエンド化学の将来
3.1 動的条件を組み入れたウエットエンド化学への進化の可能性
3.2 ウエットエンド化学的因子の自動制御の可能性
3.3 ナノテクノロジーとウエットエンド化学
4. 製紙薬品市場の将来
4.1 現在の製紙薬品はいつまで使い続けられるのか
4.2 製紙産業の将来と製紙薬品メーカーの行方
4.3 中国における製紙薬品市場


編集者の声
 『ウェットエンド化学と製紙薬品の最先端技術』の編集を担当いたしました編集部の米山と申します。よろしくお願い致します。
 この書籍の企画は当初『製紙薬品の最先端技術』という仮題で進められていましたが、監修の尾鍋先生がすべての原稿に目を通された後、最終的にタイトルを『ウェットエンド化学と製紙薬品の最先端技術』と改められました。このいささか長いタイトルには、最新の製紙薬品を列挙するだけでなく、近年の操業環境の変化や社会情勢とも合わせて体系的にとらえることで、工程の改善、品質向上、低コスト化、ひいては国際競争力の強化に資する本に、という先生のお考えがこめられていると思います。この主旨は初めから一貫して伺っておりましたが、各項執筆者の方々にご寄稿頂いた内容に、さらにその意を強くされたのだと思っています。
 以下余談ですが、尾鍋先生は打ち合わせでお会いするときも、シンポジウムなどでお会いするときも、いつもとても大きなカバンを持っていらっしゃいます。そしてお話が進んでくると、そこから本や冊子、原稿などが次々と現れます。本はフィンランドやカナダのものであったり、中国の本であったり、しかも技術書なので内容はなかなかわからないのですが、それぞれにまつわるエピソードをひとつひとつお話して下さるのが面白くて、毎回とても楽しみにしていました。
 この本が、この本を必要とされている方の手元で、こんな風に読んで頂けることを心から願っています。
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