(57)【要約】【課題】本発明は、パルプ製造における蒸解工程のスケール生成を効率良く防止するスケール防止剤及びその製造方法並びにスケール防止方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】重量平均分子量が１５０００以上２５０００以下のポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩であることを特徴とする蒸解工程のスケール防止剤及びその製造方法並びにスケール防止方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ製造における蒸解工程に用いられるスケール防止剤であって、重量平均分子量が１５０００以上２５０００以下のポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩を含有することを特徴とするスケール防止剤。
【請求項２】
さらに、ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩が含有されていることを特徴とする請求項１に記載のスケール防止剤。
【請求項３】
ポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩と、ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩の重量比が９：１〜４：６であることを特徴とする請求項２に記載のスケール防止剤。
【請求項４】
前記ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩が、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸であることを特徴とする請求項２又は３に記載のスケール防止剤。
【請求項５】
前記ポリイタコン酸及び／又は前記ポリイタコン酸塩の重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比である分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）が３以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスケール防止剤。
【請求項６】
請求項１に記載のスケール防止剤の製造方法であって、
重合開始剤として過硫酸アンモニウムを用いて、イタコン酸を重合させて得られたポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩を含有させることを特徴とするスケール防止剤の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスケール防止剤をパルプ製造における蒸解工程の工程水に添加することを特徴とする蒸解工程におけるスケール防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルプ製造の蒸解工程に用いられるスケール防止剤及びその製造方法並びにスケール防止方法に関する。なお、本明細書及び請求の範囲において、蒸解工程とは、パルプを蒸解釜で蒸解する工程の他、蒸解釜から生じた黒液を回収する工程も含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
パルプ製造時には、原料である木材から多くのカルシウムやシリカ分が溶出し、さらに使用する水からもカルシウムやシリカ分が供給されるため、水系中のカルシウムやシリカの濃度が高くなっており、スケールが生成し易い条件にある。中でも、蒸解工程では、水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムを混合した強アルカリ性の白液を用いて１００℃以上の高温下でパルプ化処理が行われ、木材中に含まれるカルシウム塩類や珪酸塩類が白液中に溶出し易いため、蒸解釜内壁や付帯装置のスクリーン、加熱ヒーター、ウォッシャー及びスクリーンワイヤー等に、炭酸カルシウムを含むスケール、例えば炭酸カルシウムを主体としたスケールが付着することで、ヒーターの熱交換不良、濾過・脱水効率の低下、洗浄性の低下など様々な問題を引き起こしている。
【０００３】
このような付着スケールの除去方法として、定期的に操業を一時停止して機械的な剥離・除去、あるいは配管や装置類を洗浄液に浸して洗浄液を循環してスケールを剥離・除去することが行われている。この作業は通常、３〜６ヶ月に一度の頻度で行われ、一回の作業で１日〜２日を要している。しかし、このような定期的な付着スケールの剥離・除去を行っていても、突発的にスケールの付着が生じ、配管閉塞やスクリーンの目詰まりによる脱水不良を起こすなど操業に支障をきたし、エネルギーコストの高騰につながることがある。このため、工程水にスケール防止剤を添加することも行われている。
【０００４】
従来、各種の工程のスケール防止法として、低分子量のポリイタコン酸あるいはその塩類を工程水に添加することが知られている。例えば、特許文献１では重量平均分子量５００〜２０００のポリイタコン酸及びその塩類を水系に添加してスケールを防止することが記載されている。また、特許文献２では、ポリイタコン酸とホスホン酸類との混合液が紙パルプ製造工程のスケール防止剤として有効であることが示されており、特に分子量５００〜５０００のポリイタコン酸が好ましいこと示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１７４２９５号公報
【特許文献２】特開２０１１−５２３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者が上記従来の低分子量のポリイタコン酸をパルプ製造の蒸解工程のスケール防止剤として用いたところ、充分なスケール防止効果が得られないという問題を見出した。本発明は、この従来の実情に鑑みてなされたものであり、蒸解工程においても充分なスケール防止効果を発揮できるスケール防止剤及びその製造方法並びにスケール防止方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、意外なことに、従来スケール防止効果が劣るとされていた高分子量のポリイタコン酸が、パルプ製造における蒸解工程のスケール防止には好適であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明のスケール防止剤は、パルプ製造における蒸解工程に用いられるスケール防止剤であって、重量平均分子量が１５０００以上２５０００以下のポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩を含有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のスケール防止剤は、更にホスホン酸及び／又はホスホン酸塩を含有することが好ましい。ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩を共存させることにより、さらにスケール防止効果を向上させることができる。
【００１０】
また、ポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩と、ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩の重量比が９：１〜４：６であることが好ましい。本発明者は、この範囲において、蒸解工程における優れたスケール防止効果を見出している。
【００１１】
さらに、本発明のスケール防止剤において、ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩を１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸とすることができる。
【００１２】
また、本発明のスケール防止剤において、ポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩の重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比である分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）が３以下であることが好ましい。分散度がこの範囲において、優れたスケール防止効果を発揮することができる。
【００１３】
本発明のスケール防止剤は本発明のスケール防止剤の製造方法であって、
重合開始剤として過硫酸アンモニウムを用いて、イタコン酸を重合させて得られたポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩を含有させることを特徴とする。
【００１４】
本発明のスケール防止方法は、本発明のスケール防止剤をパルプ製造における蒸解工程の工程水に添加することを特徴とする。これにより、配管等にスケールが付着することを防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のスケール防止剤は、パルプ製造における蒸解工程において用いられる。ここでパルプ製造とは、木材パルプや非木材パルプの製造をいい、古紙から製造する古紙パルプの製造は含まない意味である。具体的には、クラフトパルプ、亜硫酸パルプ、ソーダパルプ等の製造をいう。これらのパルプ製造においては、蒸解工程として、蒸解釜で木材（あるいは非木材）チップを薬液中で煮込んでリグニンを除去し、パルプが薬液中に分散された状態とする。薬液は分離・濃縮されて焼却して回収されるが（黒液の回収工程）、本明細書では、この黒液回収の工程についても、蒸解工程に含まれるものとする。
したがって、本発明のスケール防止剤は、これらのパルプ蒸解のみならず、黒液の回収における工程水が接する装置・設備類についてのスケールを除去するために用いるものである。こうした装置・設備類として、具体的にはチップビン及びチップ輸送装置並びに余熱装置、白液供給ライン、蒸解釜（蒸解釜内壁）、蒸解釜の蒸解液抽出ストレーナー及び抽出ライン、抽出した蒸解液を再び蒸解液として使用するための熱交換器及び蒸解液循環ライン、抽出ライン及び循環ラインのフィルター、配管並びに液送ポンプ（フィーダー）等が挙げられる。
【００１６】
本発明における工程水とは、蒸解工程の白液、蒸解釜内の蒸解液、蒸解釜の浸透ゾーン、蒸解ゾーン及び洗浄ゾーンから抽出された蒸解液、抽出された蒸解液を再び蒸解液として使用される循環蒸解液等が挙げられ、温度は１００℃以上である。
【００１７】
本発明が対象とするスケールには、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、シュウ酸カルシウムなどのカルシウム化合物のスケール、あるいは、カルシウム化合物を主な成分とする複合したスケールが挙げられる。本発明のスケール防止剤、及びスケール防止方法を適用することで、前記スケールの生成及び付着が妨げられ、付着した場合でも、除去しやすい非晶質のスケールとなる。
【００１８】
本発明で使用されるポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩は、平均分子量が１５０００以上２５０００以下であることが必須であり、イタコン酸を重合性エチレン性化合物のラジカル重合方法に準じて製造する場合に、イタコン酸を１０〜４０重量％含む水溶液を５０〜９０℃に加温し、重合開始剤として過硫酸アンモニウムを添加して重合させる方法等が挙げられる。
【００１９】
本発明で使用されるポリイタコン酸塩としては、ポリイタコン酸のアルカリ金属塩が挙げられ、アルカリ金属塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられる。その他の塩として、例えばポリイタコン酸のアンモニウム塩、アミン塩などの部分中和塩、完全中和塩が挙げられる。
【００２０】
本発明で使用される重合開始剤としては、一般にアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル等のアゾビス化合物、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、クメンパーオキサイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドロパーオキサイド等が使用することができ、スケールの生成防止の観点から、使用される開始剤は、好ましくは過硫酸アンモニウムである。また、分散度を調整する際に必要に応じて連鎖移動剤を添加しても良い。連鎖移動剤として、具体的には、メルカプトエタノール、２−メルカプトプロピオン酸、３−メルカプトプロピオン酸、ｎ−ドデシルメルカプタン等のチオール系連鎖移動剤；四塩化炭素、塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン等の、ハロゲン化物；イソプロパノール、グリセリン等の、第２級アルコール；亜リン酸、次亜リン酸、及びその塩（次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等）；亜硫酸、重亜硫酸塩、亜ジチオン酸塩、メタ重亜硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩（具体的には、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸カリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸カリウム等）が挙げられる。前記連鎖移動剤の添加量は、特に制限されないが、全単量体成分１モルに対して、１〜１０ｇであることが好ましい。得られた重合体の分子量は、高速液体クロマトグラフ等により測定することができる。
【００２１】
本発明で使用されるポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩の重量平均分子量は、１５０００以上２５０００以下であることが必須であり、この分子量範囲において優れたスケール防止効果を示す。重量平均分子量が１５０００未満や重量平均分子量が２５０００を超えると、スケール防止効果が不充分となる。従来、ポリイタコン酸をスケール防止剤として用いる場合には５００〜５０００の低分子量のものが好ましいとされていたが（特許文献２）、パルプ製造の蒸解工程におけるスケール防止においては、ポリイタコン酸をスケール防止剤として用いる場合には重量平均分子量が１５０００以上２５０００以下であることが好ましいことを見出したのである。このように、パルプ製造の蒸解工程におけるスケール防止においては、他の工程におけるスケール防止と好適な分子量範囲がおおきく異なることなる理由については未解明であるが、蒸解工程の工程水の温度が通常１００℃以上という高温であることが一因となっていると推定される。
【００２２】
本発明で使用されるホスホン酸及び／又はホスホン酸塩としては、アミノトリメチレンホスホン酸（ＡＴＭＰ）、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸（ＤＥＴＰＭＰ）、ヘキサメチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸（ＨＭＤＴＭＰ）、２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸（ＰＢＴＣ）、およびこれらの水溶性塩が挙げられ、その水溶性塩はナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩などである。スケールの生成防止の観点から使用されるホスホン酸及び／又はホスホン酸塩は、好ましくは１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）である。また通常、これらの化合物は水溶液の形態で市販されている。
【００２３】
本発明のスケール防止剤において、ポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩にホスホン酸及び／又はホスホン酸塩を共存させる場合、ポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩と、ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩の重量比は９：１〜４：６であることが好ましく、より好ましくは８：２〜６：４である。
【００２４】
本発明で分散度とは、重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比（Ｍｗ／Ｍｎ）であり、この値が１に近いほど分子量分布が均一であることを示す。本発明のスケール防止剤では、ポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩の分散度が３以下であることが好ましい。
【００２５】
本発明のスケール防止方法は、本発明のスケール防止剤をパルプ製造における蒸解工程の工程水に添加する蒸解工程のスケール防止方法である。該スケール防止剤は取扱い上の必要に応じて水で希釈して用いても良い。
【００２６】
本発明のスケール防止方法における本発明のスケール防止剤の添加量は、スケールの発生程度、装置の運転状況などによって異なり一律に決められないが、対象水系の工程水量に対し０．１〜５００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１〜３００ｍｇ／Ｌ、より好ましくは１０〜２００ｍｇ／Ｌである。
【００２７】
本発明のスケール防止方法における本発明のスケール防止剤の添加場所は、スケールが生じている箇所や工程に直接添加してもよく、あるいはその場所より上流部の工程水、及び／または循環する下流部に添加しても良い。添加は、ポンプで連続添加あるいは間欠添加する。
【００２８】
また、本発明のスケール防止剤の添加をする際、本発明の効果を妨げない限りにおいて他の重合物、界面活性剤、キレート剤、歩留まり剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤、防食剤、消泡剤等を同時に添加してもよい。また、本発明の効果を妨げない限りにおいて、これらの添加剤の成分を本発明のスケール防止剤に配合することもできる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。
【００３０】
[ポリイタコン酸及びポリアクリル酸の合成]
ポリイタコン酸（合成例１〜６）、ポリイタコン酸ナトリウム（合成例１０）及びポリアクリル酸（合成例７〜９）を、以下に示す方法によって合成した。
【００３１】
［合成例１の製造］
ガラス還流管、窒素通気管、滴下ロート、攪拌器付きの５００ｍｌの４つ口フラスコに、イタコン酸を６０ｇ、水２７０ｇを加え、撹拌下に冷却しながら４８％水酸化ナトリウム水溶液を徐々に加えた。なお、水酸化ナトリウムの添加量は、生成したポリイタコン酸が大部分遊離酸として存在する量である。溶液を７０℃に加温し、液温を維持しながら撹拌下で重合開始剤である過硫酸アンモニウム３．７ｇを投入し、反応を開始させた。６時間反応を続けた後、９０℃に加温してさらに１時間維持し、冷却して合成例１のポリイタコン酸を得た。イオンクロマトグラフィーにより残存モノマー濃度を測定した結果、未反応のモノマーは０．１重量％未満であり、反応率は実質１００％であることを確認した。
【００３２】
下記条件のように設定したＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフ）で、合成例１のポリイタコン酸の重量平均分子量を測定した結果、重量平均分子量は１５０００であった。
測定機器：ＬＣ−２０００Ｐｌｕｓ（日本分光社製）
ポンプ：ＰＵ−２０８６（日本分光社製）
検出器：ＲＩ−２０３１（日本分光社製）
カラム：Ｗａｔｅｒｓ  Ｕｌｔｒａ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌ  ２５０（Ｗａｔｅｒｓ社製）
溶離液：０．１Ｍ  ＮａＮＯ３
流速：  １．０ｍｌ／ｍｉｎ
【００３３】
［合成例２の製造］
分子量を調整するために過硫酸アンモニウムを３．１ｇに変更した以外は合成例１と同様の製造方法により表１記載の合成例２のポリイタコン酸を得た。
【００３４】
［合成例３の製造］
分子量を調整するために過硫酸アンモニウムを２．０ｇに変更した以外は合成例１と同様の製造方法により表１記載の合成例３のポリイタコン酸を得た。
【００３５】
［合成例４の製造］
分子量を調整するために過硫酸アンモニウムを４．６ｇに変更した以外は合成例１と同様の製造方法により表１記載の合成例４のポリイタコン酸を得た。
【００３６】
［合成例５の製造］
分子量を調整するために過硫酸アンモニウムを４．２ｇに変更した以外は合成例１と同様の製造方法により表１記載の合成例５のポリイタコン酸を得た。
【００３７】
［合成例６の製造］
分子量を調整するために過硫酸アンモニウムを１．５ｇに変更した以外は合成例１と同様の製造方法により表１記載の合成例６のポリイタコン酸を得た。
【００３８】
［合成例７の製造］
イタコン酸をアクリル酸に変更した以外は合成例１と同様の製造方法により表１記載の合成例７のポリアクリル酸を得た。
【００３９】
［合成例８の製造］
イタコン酸をアクリル酸に変更した以外は合成例２と同様の製造方法により表１記載の合成例８のポリアクリル酸を得た。
【００４０】
［合成例９の製造］
イタコン酸をアクリル酸に変更した以外は合成例３と同様の製造方法により表１記載の合成例９のポリアクリル酸を得た。
【００４１】
［合成例１０の製造］
合成例２のポリイタコン酸に、中和当量の水酸化ナトリウムを添加し、表１記載の合成例１０のポリイタコン酸ナトリウムを得た。
【００４２】
［スケール防止試験方法］
（実施例１）
１Ｌの耐圧容器に、模擬蒸解液（水酸化ナトリウム４％、炭酸ナトリウム２％、硫化ナトリウム４％、脱イオン水９０％）を８００ｍｌ投入し、密閉して、撹拌しながら昇温を開始した。液温が１５０℃に到達した後、有効成分の合計として２０ｍｇ／Ｌの合成例１のポリイタコン酸を模擬蒸解液に添加して、撹拌混合した。次にカルシウムイオンとして１００ｐｐｍとなるよう塩化カルシウムを添加し、そのまま６０分間撹拌を継続した後、加温を止め、常温まで冷却して試験を終了した。
【００４３】
スケール防止試験後の試験液をＮｏ５Ｃの濾紙で濾過し、ＪＩＳ―Ｋ０１０１の方法でカルシウム硬度を算出した。
【００４４】
実施例１のスケール防止率を次式より算出し、結果を表１に記載した。また、スケール防止剤無添加時のカルシウム硬度は０であった。
スケール防止率（％）＝１−（（Ｃ−Ｂ）／（Ｃ−Ａ））×１００
Ａ：スケール防止剤無添加時のカルシウム硬度（ｍｇＣａＣＯ３／ｌ）
Ｂ：合成例１のスケール防止剤添加時のカルシウム硬度（ｍｇＣａＣＯ３／ｌ）
Ｃ：添加したカルシウム硬度（ｍｇＣａＣＯ３／ｌ）
【００４５】
（実施例２〜４及び比較例１〜６）
合成例２〜６のポリイタコン酸、合成例１０のポリイタコン酸ナトリウム及び合成例７〜９のポリアクリル酸を用い、実施例１と同様に、スケール防止試験を実施した。表１にスケール防止試験の結果を記載した。
【００４６】
【表１】
2020041237.tif 000002
【００４７】
表１に示した実施例１〜４及び比較例１〜６から、次のことが明らかである。
【００４８】
実施例１〜３のように重量平均分子量が１５０００〜２５０００であるポリイタコン酸を用いた場合、炭酸カルシウムのスケール防止率が６０％以上と高い効果を示した。対して、比較例１〜３のようにポリイタコン酸であっても重量平均分子量が１５０００未満及び２５０００を超える場合では、スケール防止率が３５％以下であった。また、比較例４〜６のように重量平均分子量が１５０００〜２５０００であっても、ポリアクリル酸の場合では、スケール防止率が３０％以下であり、重量平均分子量が１５０００〜２５０００であるポリイタコン酸のみが、高いスケール防止効果が得られるという本発明の特異な効果が明示された。
また、実施例２と実施例４の比較から、ポリイタコン酸の替わりにポリイタコン酸ナトリウムを用いても、良好なスケール防止効果が得られることが分かった。
【００４９】
[ポリイタコン酸の合成]
ポリイタコン酸（合成例１１〜１３）を、以下に示す方法によって合成した。
【００５０】
［合成例１１の製造］
重合開始剤である過硫酸アンモニウムを過硫酸ナトリウムに変更した以外は、合成例２と同様の製造方法により表２記載の合成例１１のポリイタコン酸を得た。
【００５１】
［合成例１２の製造］
重合開始剤である過硫酸アンモニウムを過硫酸カリウムに変更した以外は、合成例２と同様の製造方法により表２記載の合成例１２のポリイタコン酸を得た。
【００５２】
［合成例１３の製造］
重合開始剤である過硫酸アンモニウムをアゾビスイソブチロニトリルに変更した以外は、合成例２と同様の製造方法により表２記載の合成例１３のポリイタコン酸を得た。
【００５３】
（実施例５〜７）
重合開始剤の種類を変更した合成例１１〜１３のポリイタコン酸を用い、実施例１と同様に、スケール防止試験を実施した。表２にスケール防止試験の結果を記載した。尚、対照として、実施例２、及び比較例２、３、５を記載した。
【００５４】
【表２】
2020041237.tif 000003
【００５５】
表２に示した実施例２，５〜７、及び比較例２、３、５から、次のことが明らかである。
【００５６】
実施例２、５〜７のように重合開始剤を変化させた場合、炭酸カルシウムのスケール防止率はいずれも５０％以上であり、本発明以外のポリマーを用いた比較例２、３、５に比べ、高いスケール防止効果を示した。中でも、実施例２のように、重合開始剤に過硫酸アンモニウムを用いたポリイタコン酸の場合、スケール防止率が６５％であり、最もスケール防止効果に優れた。重合開始剤の種類によってスケール防止効果が変化し、特に過硫酸アンモニウムを用いた場合にスケール防止効果が優れていることが分かった。
【００５７】
［スケール防止剤の調製］
表３に記載した配合に従い、実施例８〜１６、及び比較例７〜１４に用いるスケール防止剤を調製した。
【００５８】
（実施例８〜１６、及び比較例７〜１４）
実施例１と同様に、スケール防止試験を実施した。表３にスケール防止試験の結果を記載した。尚、対照として、実施例２を記載した。
【００５９】
【表３】
2020041237.tif 000004
【００６０】
表３に示した実施例２，８〜１６、及び比較例７〜１４から、次のことが明らかである。
【００６１】
実施例８〜１４のように本発明のポリイタコン酸（実施例２）にホスホン酸をさらに含有させた場合、炭酸カルシウムのスケール防止率が７９％以上となり、実施例２と比較し、高いスケール防止効果を示した。対して、本発明以外のポリマーにホスホン酸を含有させた比較例７〜１２では、炭酸カルシウムのスケール防止率は５０％以下であった。また、比較例１３、１４のようにホスホン酸のみを用いた場合は炭酸カルシウムのスケール防止率が０％であり、本発明のポリイタコン酸にホスホン酸を含有させた場合にのみスケール防止効果が向上するという特異な相乗効果が示された。
また、実施例８〜１３のようにポリイタコン酸とホスホン酸の重量比が９：１〜４：６の場合、スケール防止率が８６％以上となった。更に実施例９〜１１のように、重量比が８：２〜６：４の場合、スケール防止率が９５％と最も高い結果となり、この重量比が好ましいことが示された。
また、実施例１１と実施例１５の比較から、ホスホン酸としてＨＥＤＰの替わりにＨＥＤＰのナトリウム塩を用いても、同様に良好なスケール防止効果が得られることが分かった。
さらに、実施例１６から、ポリイタコン酸ナトリウムとＨＥＤＰのナトリウム塩の組み合わせによっても、同様に良好なスケール防止効果が得られることが分かった。
【００６２】
［スケール防止剤の調製］
表４に記載した配合に従い、実施例１７〜２０で用いるスケール防止剤を調製した。
【００６３】
（実施例１７〜２０）
実施例１７〜２０では、実施例１１においてホスホン酸として用いた１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）に替えて、表４に示す各種のホスホン酸を用い、実施例１の場合と同様に、スケール防止試験を実施した。表４にスケール防止試験の結果を記載した。尚、対照として、実施例１１の結果を記載した。
【００６４】
【表４】
2020041237.tif 000005
【００６５】
表４に示した実施例１１、１７〜２０から、次のことが明らかである。
【００６６】
実施例１１、１７〜２０のように、いずれのホスホン酸を用いた場合でも、炭酸カルシウムのスケール防止率は８０％以上であった。中でも、実施例１１のように、ホスホン酸としてＨＥＤＰを用いた場合、スケール防止率が９５％となり、ＨＥＤＰが特に好ましいことが示された。
【００６７】
[ポリイタコン酸の合成]
ポリイタコン酸（合成例１４）を、以下に示す方法によって合成した。
【００６８】
［合成例１４の製造］
分散度を調整するために、連鎖移動剤である２−メルカプトプロピオン酸１．１ｇを追加した以外は、合成例２と同様の製造方法により合成例１４のポリイタコン酸を得た。重量平均分子量、及び分散度を測定し、結果を表５に記載した。
【００６９】
［スケール防止剤の調製］
表５に記載した配合に従い、実施例２２に用いるスケール防止剤を調製した。
【００７０】
（実施例２１、２２）
実施例１と同様に、スケール防止試験を実施した。表５にスケール防止試験の結果を記載した。尚、対照として、実施例２、１１の結果を記載した。
【００７１】
【表５】
2020041237.tif 000006
【００７２】
表５に示した実施例２、１１、２１及び２２から、次のことが明らかである。
【００７３】
実施例２、２１のように分散度が３以下の場合、炭酸カルシウムのスケール防止率はいずれも６５％以上であり、高いスケール防止効果を示した。中でも、実施例２１のように、分散度が２以下の場合、スケール防止率が７１％となり最もスケール防止効果に優れた。分散度によって、スケール防止効果が変化する本発明の特異な効果が明示された。
また、実施例１１及び実施例２２のようにポリイタコン酸にホスホン酸を含有させた場合、スケール防止率が９５％以上に向上し、相乗効果が示された。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明のスケール防止剤及びその製造方法並びにスケール防止方法をパルプ製造における蒸解工程に適用することにより、スケールの生成を効率良く防止できるため、該工程のスケール付着による操業トラブルや操業停止の頻度を大幅に減らすことが可能となり、省エネルギーに大いに寄与する。
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月12日(2018.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
【表２】
2020041237.tif 000007
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
【表５】
2020041237.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月7日(2019.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ製造における蒸解工程（ただし緑液製造工程は除く）に用いられるスケール防止剤であって、重量平均分子量が１５０００以上２５０００以下のポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩を含有することを特徴とするスケール防止剤。
【請求項２】
さらに、ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩が含有されていることを特徴とする請求項１に記載のスケール防止剤。
【請求項３】
ポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩と、ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩の重量比が９：１〜４：６であることを特徴とする請求項２に記載のスケール防止剤。
【請求項４】
前記ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩が、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸であることを特徴とする請求項２又は３に記載のスケール防止剤。
【請求項５】
前記ポリイタコン酸及び／又は前記ポリイタコン酸塩の重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比である分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）が３以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスケール防止剤。
【請求項６】
請求項１に記載のスケール防止剤の製造方法であって、
重合開始剤として過硫酸アンモニウムを用いて、イタコン酸を重合させて得られたポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩を含有させることを特徴とするスケール防止剤の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスケール防止剤をパルプ製造における蒸解工程（ただし緑液製造工程は除く）の工程水に添加することを特徴とする蒸解工程におけるスケール防止方法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月23日(2019.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ製造における蒸解工程（ただし緑液製造工程は除く）に用いられるスケール防止剤であって、
重合開始剤として過硫酸アンモニウムを用いて、イタコン酸を重合させて得られた重量平均分子量が１５０００以上２５０００以下のポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩を含有することを特徴とするスケール防止剤。
【請求項２】
重量平均分子量が１５０００以上２５０００以下の範囲を外れるポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩は混合されていないことを特徴とする請求項１に記載のスケール防止剤。
【請求項３】
さらに、ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩が含有されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスケール防止剤。
【請求項４】
ポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩と、ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩の重量比が９：１〜４：６であることを特徴とする請求項３に記載のスケール防止剤。
【請求項５】
前記ホスホン酸及び／又はホスホン酸塩が、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸であることを特徴とする請求項３又は４に記載のスケール防止剤。
【請求項６】
前記ポリイタコン酸及び／又は前記ポリイタコン酸塩の重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比である分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）が３以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスケール防止剤。
【請求項７】
請求項１に記載のスケール防止剤の製造方法であって、
重合開始剤として過硫酸アンモニウムを用いて、イタコン酸を重合させて得られた重量平均分子量が１５０００以上２５０００以下のポリイタコン酸及び／又はポリイタコン酸塩を含有させることを特徴とするスケール防止剤の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスケール防止剤をパルプ製造における蒸解工程（ただし緑液製造工程は除く）の工程水に添加することを特徴とする蒸解工程におけるスケール防止方法。