(57)【要約】機械又は化学パルプを約０．０１ｗｔ％〜約５ｗｔ％の混合液で処理する。該混合液には、水、ジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩、ポリアクリル酸又はその公知の塩、及び、任意で１以上の不活性化合物が含まれる。該混合液によって、パルプの白色度を所望の度合に維持す、又は、パルプの白色度を増加する。また、該混合液によって、通常パルプに添加される過酸化水素、ハイドロサルファイト、ケイ酸ナトリウム及びマグネシウムなど他の材料の量が減少しても、パルプを所望の白色度に維持することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸解装置で木材チップを蒸解して未漂白パルプを作製する工程、及び、その後漂白剤として過酸化物を用いて該パルプを漂白する工程を含む化学パルプの製造方法であって、
ａ）約４０ｗｔ％〜約６０ｗｔ％の水；
ｂ）約２０ｗｔ％〜約９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）約５ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）約１ｗｔ％〜約２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む混合液、約０．０１ｗｔ％〜約５ｗｔ％で該パルプを処理する工程を含み、該混合液が漂白前又は漂白中に添加されることを改良の特徴とする化学パルプの製造方法。
【請求項２】
前記パルプが再生パルプであり、該再生パルプが、化学パルプ、機械パルプ、又は、化学パルプと機械パルプの混合を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パルプに含まれる過酸化物の総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度とすることができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パルプの白色度が増加することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記改良において実現されることが、酸素脱リグニンの改良であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記パルプに含まれるマグネシウムの総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度とすることができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記パルプに含まれるマグネシウムの総量を減量しながら、前記パルプを所望の粘度とすることができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
木材を磨砕又は精製して未漂白パルプを作製する工程、及び、その後漂白剤として過酸化物又はハイドロサルファイトを用いて該パルプを漂白する工程を含む機械パルプの製造方法であって、
ａ）約４０ｗｔ％〜約６０ｗｔ％の水；
ｂ）約２０ｗｔ％〜約９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）約５ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）約１ｗｔ％〜約２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む混合液、約０．０１ｗｔ％〜約５ｗｔ％で該パルプを処理する工程を含み、該混合液が漂白前又は漂白中に添加されることを改良の特徴とする機械パルプの製造方法。
【請求項９】
前記パルプが再生パルプであり、該再生パルプが、化学パルプ、機械パルプ、又は、化学パルプと機械パルプの混合を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記パルプに含まれるケイ酸ナトリウムの総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度とすることができることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記パルプに含まれるエチレンジアミン四酢酸又はその公知の塩の総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度とすることができることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記パルプに含まれる過酸化物又はハイドロサルファイトの総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度とすることができることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記パルプに含まれるケイ酸ナトリウム及び過酸化物の総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度とすることができることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
ａ）約４０ｗｔ％〜約６０ｗｔ％の水；
ｂ）約２０ｗｔ％〜約９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）約５ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）約１ｗｔ％〜約２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む組成物。
【請求項１５】
ａ）約５０ｗｔ％の水；
ｂ）約２９ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）約１４ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び
ｄ）約７ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の組成物。
【請求項１６】
前記ジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩が、ジエチレントリアミンペンタキス（メチレン）ホスホン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１４に記載の組成物。
【請求項１７】
前記ポリアクリル酸又はその公知の塩が、ポリアクリル酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１４に記載の組成物。
【請求項１８】
前記約７ｗｔ％の１以上の不活性化合物が、硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムアンモニウム及び塩化ナトリウムからなる群より選択される不活性化合物であり、約４．５ｗｔ％の塩化ナトリウム、約０．２５ｗｔ％の硫酸ナトリウムアンモニウム及び約２．２５ｗｔ％の硫酸ナトリウムを含むことを特徴とする請求項１４に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してパルプ及び製紙に関し、さらに詳しくは、パルプを過酸化物及びハイドロサルファイトで漂白する際に白色度を増進する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルプ及び製紙業において知られているパルプ化の方法としては主に３種類の方法がある。第１の方法は化学的、第２の方法は機械的、及び第３の方法は化学的と機械的の組み合わせである。３種類のパルプ化方法のいずれにおいても効率を向上させる方法が常に求められている。
【０００３】
化学パルプにおいては、充分なリグニンを溶解し、必要であれば機械動作を少し行って、繊維を分離する。しかしながら、リグニンの一部が繊維に残り、該リグニンを蒸解中に除去しようとすると、パルプが分解し過ぎてしまう。分解は、セルロースの解重合であり、特定の溶媒に溶解したセルロースの粘度を決定することによって測定される。このような理由から、蒸煮（cook）又は蒸解（digestion）後、通常広葉樹化学パルプには約３ｗｔ％〜約４ｗｔ％のリグニンが残留し、通常針葉樹化学パルプには約４ｗｔ％〜約１０ｗｔ％のリグニンが残留する。リグニンはその後完全に蒸解した時に別のパルプ製造機での漂白作業によって取り除かれ、漂白パルプが作製される。
【０００４】
主要な化学木材パルプ化方法は、クラフト法（「クラフト」とは、ドイツ語で力を意味する）又は硫酸塩法である。クラフト法において、アルカリパルプ液又は蒸解液には、約３：１の水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムが含まれる。硫化ナトリウムを水酸化ナトリウムと組み合わせて用いると、より強度の高いパルプが得られる。これは、本来のソーダ法のように、水酸化ナトリウムのみを用いて得られたパルプと比べた場合である。クラフト法においては、水酸化ナトリウム溶液で木材を脱リグニン（パルプ化）する。硫化ナトリウムも添加すると、パルプ化に有益である。クラフト法の主要な利点は、異なる種類の木材のパルプ化に広く適用できること、及び、様々な用途に用いるパルプを生産できることである。
【０００５】
化学パルプ化の他の方法は、「亜硫酸法」である。亜硫酸法は、クラフト法よりも有利な点がいくつかある。利点としては、より良好な歩留り（４５〜５５％）、低価格の蒸煮薬品、高い白色度を有するパルプ、及び容易に漂白が可能なパルプが含まれる。しかしながら、亜硫酸法には２つの明らかな不利益が存在する。具体的には、限られた種類しかパルプ化できないこと、及び、生産されるパルプが、クラフト法又は硫酸塩法によって生産されたパルプと比べて、明らかに弱いことである。
【０００６】
機械パルプ化において、パルプは主に機械的な方法を用いて作製される。機械パルプの質を評価する時に用いられる必須の基準は、生産単位当たりの消費エネルギー量である。このエネルギーを定量化することは難しいため、プロセス管理のパラメータとしてパルプの濾水度が最も広く用いられている。一般的に、エネルギー消費が高い程、パルプの濾水度は低い。
【０００７】
機械パルプ化法の最初の工程は、木材を磨砕又は精製することである。
【０００８】
砕木機による砕木（ＳＧＷ）処理には、原木やチップを回転する研磨用の面に押圧してパルプを作成する工程が含まれる。何年も前は、本当の石を研削用の面に用いていた。現在の慣習としては、特別に設計された「人口のパルプ用石」を研削に利用することができる。
【０００９】
加圧式砕木（ＰＦＷ）処理においては、完全に加圧されて研削作業が行われる。
【００１０】
別の機械パルプ化の種類としては、木材チップの前処理を行わず、常圧精製を行うことを特徴とするリファイナーによる機械パルプ（ＲＭＰ）が挙げられる。
【００１１】
サーモメカニカルパルプ化（ＴＭＰ）は、機械パルプ化処理である。ＲＭＰ及びアプスランド法（Apslund process）として知られる高温処理から発展した。サーモリファイナーメカニカルパルプ化（ＴＲＭＰ）は、サーモメカニカルパルプ化のバリエーションである。この場合、チップを予め加圧下で加熱し、常圧で精製を行う。ＴＭＰ及びＴＲＭＰパルプは、ＳＦＷ又はＲＭＰパルプよりも強度が高い。
【００１２】
第３のパルプ化の方法は、化学及び機械パルプ化法の組み合わせである。２種類を組み合わせた処理としては、化学機械パルプ化及びセミメカニカルパルプ化がある。化学機械パルプ化（ＣＭＰ）及びセミケミカルメカニカルパルプ化（ＳＣＭＰ）に相違点はほとんどない。両方の処理とも、薬品によるチップの前処理及びその後の機械精製を含む。この処理には、４種類の化学処理剤が関係する。化学処理剤としては、水酸化ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、酸又はその塩の亜硫酸処理剤が挙げられる。これらの処理は一般的に広葉樹に用いられる。化学処理によって、機械的にパルプ化された針葉樹と同じように繊維が裂け、繊維構造が弱くなる。
【００１３】
ケミサーモメカニカルパルプ化（ＣＴＭＰ）は、全ての機械パルプ化法が発展したもののようにみえる。ＣＴＭＰは、蒸解温度を上げて化学処理を行った後に機械精製を行う。この処理においては、亜硫酸ナトリウムの濃度、ｐＨ、温度などの処理条件によって、特性の全く異なる繊維状の原料を生産することができる。
【００１４】
全てのパルプにおいて、「パルプの白色度」は、サンプルが単色光（４５７ｎｍ）を反射する能力を測定し、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いた既知の標準と比較して求める。セルロース及びヘミセルロースは白色であるため、パルプの発色に寄与しない。一般的に、パルプ化後にパルプに残留したリグニンがパルプの色に寄与していると考えられている。このような未漂白のパルプの外観は、茶色の食料雑貨入れの袋に似た色を有している。発色団は、酸化機構により、リグニンのフェノール基から形成されるキノンのような材料である考えられている。更に、重金属イオン、特に鉄及び銅が、フェノール基を有する有色の錯体を形成することもある。
【００１５】
一般的に、脱色には２種類のアプローチがある。第１は、機械パルプに典型的に用いられる処理であるが、所定の薬品を用いて発色団を破壊する。但し、リグニンは破壊しない。別のアプローチは、化学パルプに典型的に用いられる処理であるが、漂白法を用いてリグニンの残渣を除去する。パルプの漂白は、パルプを脱色する方法として標準的な方法である。昨今の技術では、全ての化学パルプ及び機械パルプが漂白される。
【００１６】
化学パルプにおいては、通常、パルプの漂白及びその後のパルプの脱リグニンが、いくつかの化学的段階で行われる。各段階をアルファベットの記号で示す。ここで、全てのパルプが漂白されるが、化学パルプのみにおいて酸素処理で脱リグニンが行われる。
【００１７】
下記の表は、典型的な化学漂白処理において最も一般的な段階を簡潔に説明するものである。尚、表に記載された段階は必ずしもここで実施されている順序通りでなくてもよい。例えば、酸素脱リグニンは、酸素脱リグニンによってパルプが黄色がかった色になるため、通常、工程における最後の段階にはならない。そのため、酸素脱リグニンの後には、所定の段階の漂白を行う。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
８９〜９１％ＭｇＯの「完全に漂白された（full bleach）」白色度を得るまでには、５又は６段階が必要である。最も一般的な段階の順序はＣＥＤＥＤ、ＣＥＨＤＥＤ及びＯＣＥＤＥＤである。６５％ＭｇＯの白色度は、より少ない段階数で得られる。通常はＣＥＨである。その中間の白色度は、ＣＥＤ、ＣＥＨＨ、ＣＥＨＤ又はＣＥＨＰによって得られる。パルプの漂白において白色度を向上させること、及び、化学（クラフト）パルプについては更に酸素脱リグニンにおいて選択的な脱リグインを向上させることが、パルプ及び製紙業においては重要である。白色度の向上は機械パルプにおいても有用である。
【００２０】
当然のことながら、パルプの漂白における技術的な側面以外に環境問題がある。環境問題は、代替処理剤が支持されて塩素化がほぼ完全に排除されるほど、影響を及ぼしている。
【００２１】
昨今のパルプ及び製紙工場においては、機械パルプで酸素脱リグニンを行わない。
【００２２】
近年、過酸化水素が機械パルプの主要な漂白剤である。ヒドロ亜硫酸ナトリウムも漂白に用いられる。遷移金属イオンが触媒となる非生産性の副反応によって、過酸化水素及びハイドロサルファイトは処理中に徐々に分解することが知られている。したがって、キレート化を通じた金属の調整が白色度の向上の鍵を握ると考えられている。
【００２３】
適切な結果を得るためには、数種類の助剤薬品が必要である。これらの助剤薬品には、安定性及びキレート化のためのケイ酸ナトリウム、アルカリ化のための水酸化ナトリウム、遷移金属の調整のためのエチレンジアミン四酢酸又はその公知の塩（ＥＤＴＡ）及びジエチレントリアミンペンタ酢酸又はその公知の塩（ＤＴＰＡ）等のキレート剤、及びセルロースの安定性のための硫酸マグネシウムが含まれる。各薬品を添加することによって、漂白方法のコストが増加する。漂白用薬品の大きい負担によって、抄紙の下流工程でしばしば問題が生じる。
【００２４】
パルプ及び製紙業においてキレート剤を用いる利点は知られているが、過酸化物による漂白に用いられる公知のキレート剤は、
（１）目的の遷移金属イオンについて選択的である（例えば、マンガンは除去するが鉄は除去しない、逆もまた同様）。
（２）顕著な効果が現れるまで大量に使用しなければならない。
（３）処理中に形成された錯体を洗浄する必要がある。
【００２５】
酸素脱リグニンにおける選択性は、脱リグニンの変化（κ数（kappa number）は除去したリグニンを表す；より小さいことが好ましい）を粘度の変化（炭水化物の解重合を表す；より大きいことが好ましい）で除した比として定義される。近年、酸素脱リグニンの選択性を向上させるために一般的に用いられる薬品は、硫酸マグネシウムである。硫酸マグネシウムは脱リグニンに影響を与えないが、パルプの粘度を維持する作用を与える。ＤＴＰＡ及びＥＤＴＡなどの従来のキレート剤もこの目的に用いられるが、これらのいずれもκ数に影響を与えると報告されていない。したがって、近年、酸素脱リグニンにおいてリグニンの除去に顕著な改善を示す公知の添加剤はない。
【００２６】
特願平４−１１４８５３号には、特定の水溶性重合体を用いる木材パルプの漂白前処理方法が開示されている。望ましい目標は、毒性のほとんどない安価な前処理剤で木材パルプを漂白前処理することである。それによって、続く漂白段階において、木材パルプをかなり高い程度まで漂白することができる。特願平４−１１４８５３号が推奨するポリマー量は、「絶乾」パルプに対して０．０４〜０．８ｗｔ％である。
【００２７】
米国特許第６，７０２，９２１号は２００４年３月９日に登録され、発明の名称はパルプの漂白及び脱リングニンを促進する方法である。米国特許第６，７０２，９２１号の明細書及び特許請求の範囲には、蒸解装置で木材チップを蒸解して（化学パルプ）又は機械的研削技術を用いて研削木材チップを研削して（機械パルプ）、未漂白のパルプを作製する工程、続く、該パルプを漂白する工程、及び任意で該パルプを加圧下で酸素脱リグニンする（化学パルプのみ）工程を含む化学又は機械パルプの製造方法であって、漂白前又は最中、又は任意でパルプの酸素脱リグニンの前に、約０．００２ｗｔ％〜約０．０２ｗｔ％の有機硫化物キレート剤を用いてパルプを処理することを特徴とする製造方法が記載されている。
【００２８】
機械又は化学パルプの漂白中に白色度の向上が可能な追加する又は替わりの化合物を明らかにすることが望まれている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明の第１形態は、
蒸解装置で木材チップを蒸解して未漂白パルプを作製する工程、及び、その後漂白剤として過酸化物を用いて該パルプを漂白する工程を含む化学パルプの製造方法であって、
ａ）約４０ｗｔ％〜約６０ｗｔ％の水；
ｂ）約２０ｗｔ％〜約９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）約５ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）約１ｗｔ％〜約２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む混合液、約０．０１ｗｔ％〜約５ｗｔ％で該パルプを処理する工程を含み、該混合液が漂白前又は漂白中に添加されることを特徴とする化学パルプの製造方法である。
【００３０】
本発明の第２形態は、
木材を磨砕又は精製して未漂白パルプを作製する工程、及び、その後漂白剤として過酸化物又はハイドロサルファイトを用いて該パルプを漂白する工程を含む機械パルプの製造方法であって、
ａ）約４０ｗｔ％〜約６０ｗｔ％の水；
ｂ）約２０ｗｔ％〜約９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）約５ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）約１ｗｔ％〜約２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む混合液、約０．０１ｗｔ％〜約５ｗｔ％で該パルプを処理する工程を含み、該混合液が漂白前又は漂白中に添加されることを改良の特徴とする機械パルプの製造方法である。
【００３１】
本発明の第３形態は、
ａ）約４０ｗｔ％〜約６０ｗｔ％の水；
ｂ）約２０ｗｔ％〜約９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）約５ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）約１ｗｔ％〜約２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む組成物である。
【本発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本願において、以下の用語は次のように記載する意味を有する。
「アルドリッチ」は、アルドリッチ社（Aldrich；住所：P. O. Box 2060, Milwaukee, WI 53201、アメリカ合衆国）を意味する。
ＡＭＰは、アミノトリス（メチレンホスホン酸）又はその公知の塩を意味する。
ＣＡＳ登録番号は、ケミカルアブストラクトサービスの登録番号である。
ＣＭＰは、化学機械パルプ化を意味する。
【００３３】
【数１】
2007530818.tif 000003
【００３４】
この濃度の定義は、タッピ（Tappi）が推奨する工程（Ｔ２４０ｏｍ−９３）に基づく。本願において、濃度は１０進数又は同等の百分率のいずれかで表示されている。
【００３５】
ＣＴＭＰは、ケミサーモメカニカルパルプ化を意味する。
ＤＴＰＡは、ジエチレントリアミンペンタ酢酸又はその公知の塩を意味する。
ＤＴＭＰＡは、ジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩を意味する。
ＥＤＴＡは、エチレンジアミン四酢酸又はその公知の塩を意味する。
ＭｇＯは、酸化マグネシウムを意味する。
ナルコは、ナルコカンパニー社（Nalco Company；住所：1601 W. Diehl Road, Naperville, IL 60563、アメリカ合衆国；電話番号：(630)305-1000）を意味する。
ＰＡは、ポリアクリル酸又はその公知の塩を意味する。
ＰＧＷは、加圧式砕木パルプを意味する。
ＲＭＰは、リファイナーによる機械パルプを意味する。
ＳＣＭＰは、セミケミカルメカニカルパルプ化を意味する。
ＳＧＷは、砕木機による砕木パルプを意味する。
ＴＭＰは、サーモメカニカルパルプ化を意味する。
ＴＲＭＰは、サーモリファイナーメカニカルパルプ化を意味する。
ｗｔ％は、乾燥パルプの重量当たりの活性材料の重量を意味する。
【００３６】
本発明の第１形態は、
蒸解装置で木材チップを蒸解して未漂白パルプを作製する工程、及び、その後漂白剤として過酸化物を用いて該パルプを漂白する工程を含む化学パルプの製造方法であって、
ａ）約４０ｗｔ％〜約６０ｗｔ％の水；
ｂ）約２０ｗｔ％〜約９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）約５ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）約１ｗｔ％〜約２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む混合液、約０．０１ｗｔ％〜約５ｗｔ％で該パルプを処理する工程を含み、該混合液が漂白前又は漂白中に添加されることを改良の特徴とする化学パルプの製造方法である。
【００３７】
ジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸（「ＤＴＭＰＡ」）は、公知のキレート剤であって、現在機械パルプ及び化学パルプの生産のいずれにおいても、白色度の向上に用いられている。本発明で発見されたことは、ＤＴＭＰＡとポリアクリル酸の間に相乗作用があり、混合液のｐＨの調整に用いられる塩基によってＤＴＭＰＡの一部がポリアクリル酸に置き換えられ、その結果、ＤＴＭＰＡ自身が機能するだけでなく、混合液も機能できることである。ポリアクリル酸はＤＴＭＰＡよりも著しく安価であるため、これは非常に意味のある発見である。
【００３８】
ＤＴＭＰＡは当業者にとって公知であり、公知の化学供給会社から入手可能である。本発明の混合液に用いるＤＴＭＰＡの好ましい塩としては、水酸化ナトリウム等のナトリウム系が用いられている場合にはナトリウム塩、及び、水酸化カリウム等のカリウム系が用いられている場合にはカリウム塩が挙げられる。
【００３９】
ポリアクリル酸は、公知の化学物質であり、公知の化学物質卸売業者から入手可能である。ポリアクリル酸の好ましい塩としては、水酸化ナトリウム等のナトリウム系が用いられている場合にはポリアクリル酸ナトリウム、及び、水酸化カリウム等のカリウム系が用いられている場合にはポリアクリル酸カリウムが挙げられる。
【００４０】
本発明の混合物を調製する1つの方法としては次のものが挙げられる：ＤＴＭＰＡ（５５．９％、４７％のＤＴＭＰＡを含む原料）、ポリアクリル酸又はその公知の塩（２４．５％、４６％のポリアクリル酸又はその公知の塩を含む原料）、及び、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、塩化カルシウムなど商業的に入手可能な塩基を混合する。好ましい塩基は水酸化ナトリウム（１９．６％、５０％のＮａＯＨを含む原料）である。
【００４１】
その結果、生成物はやや酸性よりの水系混合液であって、
ａ）約４０ｗｔ％〜約６０ｗｔ％の水；
ｂ）約２０ｗｔ％〜約９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）約５ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）約１ｗｔ％〜約２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む。
【００４２】
前記混合液の好ましい処方は、
ａ）約５０ｗｔ％の水；
ｂ）約２９ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）約１４ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）約７ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む。
【００４３】
前記混合液は、化学の当業者によって説明されている方法で調製することができる。
【００４４】
水酸化ナトリウムを塩基として用いた場合には、不活性化合物は典型的には塩化ナトリイウム、硫酸ナトリウム及び硫酸ナトリウムアンモニウムからなる群より選択される。水酸化カリウムを塩基として用いた場合には、不活性化合物は典型的には塩化カリウム、硫酸カリウム及び硫酸カリウムアンモニウムからなる群より選択される。
【００４５】
前記混合液の調製においては、ハイドロスルファイトによる漂白は、やや酸性のｐＨで行うことに注意が必要である。過酸化物による漂白は、強アルカリの環境で行うことが知られている。したがって、前記混合液にとって好ましい選択肢は、混合液が用いられるパルプにおいて該混合液ができる限り中性に近づくように充分な塩基を用いることである。ｐＨが低すぎたり高すぎたりすると、漂白液のｐＨに影響を与え、白色度を低減する。
【００４６】
中性生成物は、生成物自身がパルプ化工程で用いられる金属機器の腐食を引き起こす又は寄与する可能性を低減するために好ましい。
【００４７】
前記混合液に含まれる不活性化合物は、典型的には塩及び硫酸塩であり、元々のＤＴＭＰＡ又はその公知の塩に少量に、ポリアクリル酸及びその公知の塩、又は、用いられる塩基に存在する。例えば、水酸化ナトリウムが塩基として用いられている場合には、典型的には、不活性材料として、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、及び硫酸アンモニウムが挙げられる。前記混合液に存在する不活性化合物は、本願の混合液の活性には寄与しない。
【００４８】
化学パルプに前記混合液を添加した場合には、パルプに添加する薬品に他に何も変更がないとすれば、パルプの白色度を維持する又はやや増進するように作用すること、又は、典型的に用いられる他の薬品の量を減らした時に、該混合液をパルプの白色度を維持するために用いることができることが分かった。
【００４９】
前記混合液は、化学パルプ又は化学及び機械パルプの混合を含む古紙パルプにおいて白色度の増進又は維持にも作用する。
【００５０】
本発明の混合液を化学パルプに添加することによるその他の利点としては、過酸化水素などの漂白薬品の量を混合液に置き換えることができることである。いくつかの漂白薬品を前記混合液で置き換えることによって、パルプ会社及び製紙会社は、所望の化学パルプの白色度を達成しながら、生産コストを削減することができる。
【００５１】
本発明の混合液を化学パルプに添加することによるその他の利点としては、該混合液の使用によって、より少量でマグネシウムと同様の粘度の向上が可能であるため、該混合液を化学パルプに添加する時に化学パルプに添加するマグネシウムの量を削減できることである。これによって、マグネシウムは白色度に不利な作用を有するが、該混合液は白色度を向上させるという別の有益な効果がある。数種のマグネシウムを前記混合液に置き換えることによって、パルプ会社及び製紙会社は、所望の化学パルプの白色度を達成しながら、生産コストを削減し、マグネシウムの総含有量を低減することができる。
【００５２】
ある種の化学パルプにおいて、及び、常に任意の工程として、ある状況においては、全漂白工程の前又はその最中に化学パルプに対して加圧酸素脱リグニンを行うことができる。加圧酸素脱リグニンは、水酸化ナトリウムを含む溶液及び加圧酸素を用いて行われる。この好ましい実施形態においては、有機リン酸及び／又は界面活性剤などの添加剤を含む溶液が好ましい。
【００５３】
脱リグニンは、「リグニン除去（lignin removal）」としても知られており、パルプのκ数で表される。パルプのκ数は、ＴＡＰＰＩ法Ｔ２３６ｏｍ−９９に規定された条件下で１ｇの絶対乾燥のパルプが消費する０．１Ｎの過マンガン酸カリウム溶液の体積であり、通常ｍｌで表される。κ数はパルプに残留するリグニンの量に比例する。パルプの粘度は、ＴＡＰＰＩ法Ｔ２３ｏｍ−９９による毛細管粘度計を用いた方法によって決定することができる。
【００５４】
前記混合液を加圧酸素脱リグニンの前に化学パルプに添加すると、脱リグニンが促進されることが分かった。白色度の向上に有用な前記混合物は、酸素脱リグニンの促進にも有用である。相対的に言って、白色度の向上に用いられる量と同量の混合液が酸素脱リグニンの促進に用いられる。
【００５５】
本発明の好ましい実施形態において、前記混合液中のＤＴＭＰＡの量は、ＤＴＭＭＰＡのみを用いた場合の白色度と同じ白色度を発揮する量であることが好ましい。
【００５６】
前記混合液は、化学パルプを漂白するＥＯＰ段階を含む過酸化物においても、機械パルプを漂白する過酸化物及びハイドロサルファイトにおいても、効果的に作用することが分かった。上述したように、前記混合液は、酸素脱リグニンの促進にも用いることができる。
【００５７】
最大の効果を得るために、前記混合液は、前処理において又は直接漂白液に加えることが望ましい。該混合液の添加量は、パルプの約０．０１ｗｔ％〜約５ｗｔ％である。該混合液の好ましい量は、約０．１０ｗｔ％〜約１ｗｔ％である。該混合液の最も好ましい量は約０．２０ｗｔ％である。
【００５８】
本発明の好ましい実施形態は、前記混合液に最小限量のＤＴＭＰＡを用いながらも、同様又は許容範囲にあるパルプの白色度を達成することである。上述したように、パルプによっては、前記混合液を用いることによって、パルプに用いる他の添加剤の量及び種類を変えない場合に、化学パルプの白色度を増加することができる。
【００５９】
本発明の第２形態は、木材を磨砕又は精製して未漂白パルプを作製する工程、及び、その後漂白剤として過酸化物又はハイドロサルファイトを用いて該パルプを漂白する工程を含む機械パルプの製造方法であって、
ａ）約４０ｗｔ％〜約６０ｗｔ％の水；
ｂ）約２０ｗｔ％〜約９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）約５ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）約１ｗｔ％〜約２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む混合液、約０．０１ｗｔ％〜約５ｗｔ％で該パルプを処理する工程を含み、該混合液が漂白前又は漂白中に添加されることを改良の特徴とする機械パルプの製造方法である。
【００６０】
機械パルプは、ＳＧＷ及びＰＦＷパルプ、ＲＭＰ、ＴＭＰ及びＴＲＭＰからなる群より選択することができる。
【００６１】
本発明の第２形態において用いる好適な混合液は、本発明の第１形態で用いられるものと同じである。
【００６２】
前記混合液は、最大の効果を得るために、前処理において又は直接漂白液に加えることが望ましい。該混合液の添加量は、パルプの約０．０１ｗｔ％〜約５ｗｔ％である。該混合液の好ましい量は、約０．１０ｗｔ％〜約１ｗｔ％である。該混合液の最も好ましい量は約０．２０ｗｔ％である。
【００６３】
本発明の好ましい実施形態は、前記混合液に最小限量のＤＴＭＰＡを用いながらも、同様又は許容範囲にあるパルプの白色度を達成することである。上述したように、パルプによっては、前記混合液を用いることによって、パルプに用いる他の添加剤の量及び種類を変えない場合に、機械パルプの白色度を増加することができる。
【００６４】
機械パルプに前記混合液を添加した場合には、パルプに添加する薬品に他に何も変更がないとすれば、パルプの白色度を維持する又はやや増進するように作用すること、又は、典型的に用いられる他の薬品の量を減らした時に、該混合液をパルプの白色度を維持するために用いることができることが分かった。
【００６５】
前記混合液は、古紙パルプにおける白色度の増進又は維持にも作用する。古紙パルプは、機械パルプ又は化学及び機械パルプの混合を含む。
【００６６】
本発明の混合液を機械パルプに添加することによるその他の利点としては、漂白薬品の量を低減することができることである。すなわち、必要であれば、機械パルプの漂白に用いられる過酸化水素及びハイドロサルファイトなどの高価な漂白薬品の少なくともいくつかを前記混合液で置き換えることができる。過酸化水素及びハイドロサルファイトなどの高価な漂白薬品のいくつかを前記混合液で置き換えることによって、パルプ会社及び製紙会社は、許容範囲にある機械パルプの白色度を達成しながら、生産コストを削減することができる。
【００６７】
本発明の混合液を機械パルプに添加することによるその他の利点としては、ＥＤＴＡなどの他のキレート化合物の量を低減することができることである。いくつかのＥＤＴＡを前記混合液で置き換えることによって、パルプ会社及び製紙会社は、許容範囲の機械パルプの白色度を達成しながら、生産コストを削減し、ＥＤＴＡの総含有量を低減することができる。
【００６８】
前記混合液は、パルプ中のケイ酸ナトリウムの総含有量が低減された機械パルプに添加した場合においても作用する。ケイ酸ナトリウムの総含有量が低減された機械パルプにおいても、該混合液の使用によって、機械パルプの所望の白色度を達成することができる。
【００６９】
前記混合液は、パルプ中のケイ酸ナトリウム及び過酸化物の総含有量が低減された機械パルプに添加した場合においても作用する。ケイ酸ナトリウム及び過酸化物の総含有量が低減された機械パルプにおいても、該混合液の使用によって、機械パルプの所望の白色度を達成することができる。
【００７０】
本発明を好ましい実施形態を参照して説明した。明らかな改良及び変更は、他の者が上記詳細な説明を参照及び理解した時に生じるものである。そのような改良や変更又はその均等物は、特許請求の範囲に記載の範囲から外れない限り、本発明に含まれると解釈されるものとする。
【実施例】
【００７１】
実施例において、頭文字語「ＥＸＡＭＤＴＭＰＡ」は、４７％ＤＴＭＰＡが混合された水溶液を意味し、頭文字語「ＥＸＡＭＰＡＡ」は、４６％アクリル酸の水溶液を意味する。各実施例において、充分な塩基が添加され、試験に用いる前記混合液にとって適切なｐＨに達していた。該塩基は、水酸化ナトリムであり、５０％ＮａＯＨ水溶液であった。実施例における百分率は乾燥パルプのｗｔ％に基づく。白色度はパルプの白さを表し、次の基準を有する。０％からは完全な黒色を意味する。１００％まではＭｇＯ基準に比例し、完全白色度はｃａ．９６％である。パルプで作製された紙における青色光（４５７ｍｍ）の反射率に依る。
【００７２】
各実施例において、比較製品Ａは、ＤＴＰＡ及び不特定のホスホン酸塩である。
頭文字語「ＰＲＥＦＭＩＸ」は、次の組成を有する混合液を意味する：
ａ）約５０ｗｔ％の水；
ｂ）約２９ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチレンホスホン酸）ナトリウム；
ｃ）約１４ｗｔ％のポリアクリル酸；
ｄ）約７ｗｔ％の１以上の不活性化合物であって、該不活性化合物は塩化ナトリウム、硫酸ナトリウムアンモニウム及び硫酸ナトリウムである。
【００７３】
実施例における漂白条件
過酸化物による漂白
テスト１．  パルプ：パルプミルブルー、ＴＭＰ、４．５％。漂白：７０℃、１時間、濃度１０％、２％ＮａＯＨ、２．５％Ｈ２Ｏ２。
テスト２．  パルプ：パルプミルレッド、ＰＧＷ、８．２％。漂白：７０℃、１時間、濃度１０％、１．５％ＮａＯＨ、２．０％Ｈ２Ｏ２。
テスト３．  パルプ：パルプミルグリーン、ＴＭＰ２９．７％。濃度調整に脱イオン水を使用した。漂白：６５℃、１時間、濃度１０％、１．５％ＮａＯＨ、２％Ｈ２Ｏ２。
テスト４．  パルプ：パルプミルオレンジ、ＰＧＷ、７．９％。前処理（試料１〜５のみ）：１５分、５０℃、濃度２％、水道水。漂白：７０℃、１時間、濃度１０％、２％ＮａＯＨ、２．５％Ｈ２Ｏ２。
【００７４】
ハイドロサルファイトによる漂白
テスト１．  パルプ：パルプミルパープル、ｃＴＭＰ、１０．３％。漂白：７５℃、１．５時間、瓶、窒素下、濃度５％、１％ヒドロ亜硫酸ナトリウム。
テスト２．  パルプ：パルプミルイエロー、ｃＴＭＰ、１０．３％。ミルの白水を加えて濃度を４％とした。漂白：６０℃、３０分、瓶、窒素下、濃度４％、１％ヒドロ亜硫酸ナトリウム。
【００７５】
ＥＯＰ処理、過酸化物段階
テスト１．  パルプ：パルプミルブラウン、クラフト広葉樹パルプ（アスペン）、３５．７％。漂白：８５℃、１．５時間、濃度１０％、１．３％ＮａＯＨ、０．１％ＭｇＳＯ４、０．４％又は１％Ｈ２Ｏ２。濃度調整にミルの水を使用した。
テスト２．  パルプ：パルプミルブラウン、クラフト広葉樹パルプ（カエデ）、３４．５％。漂白：８５℃、１．５時間、濃度１０％、１．３％ＮａＯＨ、０．１％ＭｇＳＯ４、０．４％又は１％Ｈ２Ｏ２。濃度調整にミルの水を使用した。
テスト３．  パルプ：パルプミルライムグリーン、クラフト１６．３％。濃度調整に脱イオン水を使用した。漂白：７５℃、１時間１５分、濃度１０％、１．８％ＮａＯＨ、０．７５％Ｈ２Ｏ２。
【００７６】
実施例Ｉ．  ＥＸＡＭＤＴＭＰＡ／ＥＸＡＭＰＡの混合の異なる組成比における性能
以下の試験結果において、行に付されたアスタリスク＊記号は、その行の作業は比較例であり、本発明の実施例ではないことを意味する。「調整（Control）」は、パルプ中に各種漂白として上述した漂白薬剤以外に薬品が存在しないことを意味する。
【００７７】
【表２】
2007530818.tif 000004
【００７８】
【表３】
2007530818.tif 000005
【００７９】
【表４】
2007530818.tif 000006
【００８０】
実施例ＩＩ．  ＰＲＥＦＭＩＸの性能
【００８１】
【表５】
2007530818.tif 000007
【００８２】
【表６】
2007530818.tif 000008
【００８３】
【表７】
2007530818.tif 000009
【００８４】
【表８】
2007530818.tif 000010
【００８５】
【表９】
2007530818.tif 000011
【００８６】
【表１０】
2007530818.tif 000012
【００８７】
＊比較例
【００８８】
実施例ＩＩＩ．パルプに添加する他の薬品の低減
前記混合液をＰＲＥＦＭＩＸの状態で添加することによって、ミルにおいて白色度の増進という結果を得られるだけでなく、更に、ケイ酸の削減（下流における問題の低減、費用削減）及び過酸化水素の削減（費用削減）などが可能である。
【００８９】
【表１１】
2007530818.tif 000013
【００９０】
【表１２】
2007530818.tif 000014
【００９１】
【表１３】
2007530818.tif 000015
【００９２】
【表１４】
2007530818.tif 000016
【００９３】
【表１５】
2007530818.tif 000017
【００９４】
【表１６】
2007530818.tif 000018
【００９５】
上記においては好ましい又は実例となる実施形態を以て本発明を説明しているが、これらの実施形態によって本発明を網羅する又は限定するものではない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲に規定するその思想及び範囲に含まれる全ての代替物、改良物及び均等物に及ぶものである。
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月5日(2006.12.5)
【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】
蒸解装置で木材チップを蒸解して未漂白パルプを作製する工程、及び、その後漂白剤として過酸化物を用いて該パルプを漂白する工程を含む化学パルプの製造方法であって、
ａ）４０ｗｔ％〜６０ｗｔ％の水；
ｂ）２０ｗｔ％〜９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）５ｗｔ％〜５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）１ｗｔ％〜２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む混合液、０．０１ｗｔ％〜５ｗｔ％で該パルプを処理する工程を含み、該混合液が漂白前又は漂白中に添加されることを特徴とする化学パルプの製造方法。
【請求項２】
前記パルプが再生パルプであり、該再生パルプが、化学パルプ、機械パルプ、又は、化学パルプと機械パルプの混合を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パルプに含まれる過酸化物の総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度とすることができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パルプの白色度が増加することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記パルプに含まれるマグネシウムの総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度及び粘度とすることができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
木材を磨砕又は精製して未漂白パルプを作製する工程、及び、その後漂白剤として過酸化物又はハイドロサルファイトを用いて該パルプを漂白する工程を含む機械パルプの製造方法であって、
ａ）４０ｗｔ％〜６０ｗｔ％の水；
ｂ）２０ｗｔ％〜９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）５ｗｔ％〜５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）１ｗｔ％〜２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む混合液、０．０１ｗｔ％〜５ｗｔ％で該パルプを処理する工程を含み、該混合液が漂白前又は漂白中に添加されることを特徴とする機械パルプの製造方法。
【請求項７】
前記パルプが再生パルプであり、該再生パルプが、化学パルプ、機械パルプ、又は、化学パルプと機械パルプの混合を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記パルプに含まれるケイ酸ナトリウムの総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度とすることができることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記パルプに含まれるエチレンジアミン四酢酸又はその公知の塩の総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度とすることができることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記パルプに含まれる過酸化物又はハイドロサルファイトの総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度とすることができることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記パルプに含まれるケイ酸ナトリウム及び過酸化物の総量を減量しながら、前記パルプを所望の白色度とすることができることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
ａ）４０ｗｔ％〜６０ｗｔ％の水；
ｂ）２０ｗｔ％〜９５ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）５ｗｔ％〜５０ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び任意で
ｄ）１ｗｔ％〜２０ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含む組成物。
【請求項１３】
ａ）５０ｗｔ％の水；
ｂ）２９ｗｔ％のジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩；
ｃ）１４ｗｔ％のポリアクリル酸又はその公知の塩；及び
ｄ）７ｗｔ％の１以上の不活性化合物
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の組成物。
【請求項１４】
前記ジエチレントリアミンペンタキス（メチル）ホスホン酸又はその公知の塩が、ジエチレントリアミンペンタキス（メチレン）ホスホン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１２に記載の組成物。
【請求項１５】
前記ポリアクリル酸又はその公知の塩が、ポリアクリル酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１２に記載の組成物。
【請求項１６】
前記７ｗｔ％の１以上の不活性化合物が、硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムアンモニウム及び塩化ナトリウムからなる群より選択される不活性化合物であり、４．５ｗｔ％の塩化ナトリウム、０．２５ｗｔ％の硫酸ナトリウムアンモニウム及び２．２５ｗｔ％の硫酸ナトリウムを含むことを特徴とする請求項１２に記載の組成物。
【国際調査報告】
2007530818.tif 000019
2007530818.tif 000020