(57)【要約】【課題】スライムコントロール実施し、澱粉使用紙の品質の劣化等を有効に防止する技術を提供すること。【解決手段】澱粉が紙原料中に添加される紙の製造方法において、前記製造工程の所定箇所においてアミラーゼ活性の測定を行い、その測定値に基づいてスライムコントロール剤の添加を行うようにする。例えば、前記アミラーゼ活性の閾値を予め定めておき、該閾値を越えたときに前記スライムコントロール剤の添加量を増やすようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
澱粉が紙原料中に添加される紙の製造方法において、
前記製造工程の所定箇所においてアミラーゼ活性の測定を行い、その測定値に基づいてスライムコントロール剤の添加を行う紙の製造方法。
【請求項２】
前記アミラーゼ活性の閾値を予め定めておき、該閾値を越えたときに前記スライムコントロール剤の添加量を増やすことを特徴とする請求項１記載の紙の製造方法。
【請求項３】
前記スライムコントロール剤でスライム形成を抑制してアミラーゼ活性を低下させることによって、前記澱粉の分解を抑制し、紙品質の劣化を防止することを特徴とする請求項１記載の紙の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙の製造技術に関する。より詳しくは、澱粉を用いる紙の製造方法における紙品質の劣化や生産性低下などを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
製紙製造過程における原料調整工程や抄紙工程では、セルロースや各種の添加物を栄養源として細菌類や真菌類などが繁殖し、いわゆる「スライム」が発生する。この「スライム」は、微生物と該微生物が産生する粘質物から構成されるバイオフィルムのことである。このスライムが工程設備の壁面から剥離して紙に混入等すると、紙製品の品質を低下させたり、抄紙工程において紙切れを誘発して連続操業を阻害し、生産効率を大幅に低下させたりするなどの問題を招来する。
【０００３】
このため、従来から抄紙白水循環系では、薬剤添加によるスライム抑制が行われている。この種の薬剤は一般に「スライムコントロール剤」とも称されており、例えば、特許文献１〜４などにおいて提案されている。
【０００４】
近年、紙の生産性や品質を向上させる目的で、原料中にカチオン澱粉や両性澱粉などの澱粉が添加される場合が増えている。この場合、水温やｐＨにおいても微生物の増殖に適した水系環境である抄紙白水循環系に、微生物の栄養源となる澱粉が入り込むことになるので、益々、スライムコントロールは重要な技術となっている。
【０００５】
スライム中の微生物は、澱粉分解酵素であるアミラーゼ産生能の高い細菌によって占有されている。この細菌のアミラーゼ活性は、原料中に添加される澱粉を分解してしまう結果、紙の耐水性や強度の低下、紙のステキヒトサイズ度の低下、歩留まりろ水性低下、アニオントラッシュ定着不足等に起因する生産性低下などを招来してしまう。
【特許文献１】特開平６−００９３０７号公報。
【特許文献２】特開平１０−１２０５０９号公報。
【特許文献３】特開２００３−０１２４１３号公報。
【特許文献４】特表２００４−５３７４１２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、中性抄紙の拡大により、澱粉を使用する紙製造工程が急増しているため、スライムを形成する微生物のアミラーゼ活性に起因する澱粉分解によって招来される紙品質の劣化や生産性の低下の問題が顕在化してきている。
【０００７】
そこで、本発明は、新規な方法によりスライムコントロール実施し、澱粉使用紙の品質の劣化等を有効に防止する技術を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、紙原料中に澱粉が添加される紙の製造方法を対象としている。具体的には、澱粉が紙原料中に添加される紙の製造方法において、前記製造工程の所定箇所においてアミラーゼ活性の測定を行い、その測定値に基づいてスライムコントロール剤の添加を行う紙の製造方法を提供する。なお、「測定値に基づいてスライムコントロール剤の添加を行う」とは、アミラーゼ活性測定値の程度を勘案して、スライムコントロール剤の種類、添加量（濃度）、添加タイミングなどを選択又は決定することを意味する。また、本発明において「澱粉」は、狭く限定されることなく、例えば、カチオン化澱粉、両性澱粉、アルファ化澱粉、エステル化澱粉等の加工澱粉を含む。
【０００９】
本方法では、前記アミラーゼ活性の閾値を予め定めておき、該閾値を越えたときに前記スライムコントロール剤の添加量を増やすように工夫してもよい。例えば、アミラーゼ活性を、時間を追って連続的又は定期的に測定して監視し、その測定値が予め定めた閾値を越えたときに、スライムコントロール剤の添加量を増やして、系内のアミラーゼ活性を低下せしめ、澱粉分解の進行を阻止するようにする。なお、閾値は特に限定されないが、一般的には、０．００２ＣＵ／ｇに設定することができる。
【００１０】
即ち、本発明では、スライムコントロール剤を添加してスライム形成を適確に抑制し、この結果、該スライムを構成する微生物に起因するアミラーゼ活性を低下させることによって、前記澱粉の分解を抑制し、ひいては、紙品質の劣化の防止、併せて、紙の生産性低下の防止を行うようにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、紙の生産性や品質を向上させる目的で、紙原料中に添加される澱粉（内添澱粉とも称される。）が系内で発生するスライムを構成している微生物のアミラーゼ活性により分解されてしまうことを有効に防止できる。その結果、前記澱粉の目的の機能を発揮せしめ、使用紙の品質の安定や向上を図るとともに、生産性も安定又は向上させることができる。
【実施例】
【００１２】
＜実施例１＞
実験目的。スライムコントロール剤の添加が澱粉含有人工白水系でスライム形成の抑制とアミラーゼ活性の低下をもたらすとともに、当該人工白水を用いて形成した紙の品質にも好影響を及ぼすことを検証する。
【００１３】
実験手法。
塩化ビニル樹脂製の静止した外部シリンダー（内径：１８０ｍｍ、内容積：３０００ｍＬ）を準備し、この外部シリンダー内に同軸状態で回転式内部シリンダー（ＳＵＳ３０４製、内径:８０ｍｍ）を設置した構成のトルク式スライム付着試験装置を用いた。この試験装置では、所定の貯留槽に連続供給された人工白水が循環ポンプによってシリンダー内に導入され、同シリンダーからの溢流水は前記貯留槽に戻って、再びシリンダー内へ導入されるという循環システムとなっている。
【００１４】
前記内部シリンダーを１００ｒｐｍで回転させ、ブルックフィールド式トルクメータ（東機産業：ＲＥ５００Ｈ）で内部シリンダーの回転トルクを測定した。即ち、内部シリンダーにスライムが付着すると、内部シリンダーの表面の摩擦抵抗が増大し、同内部シリンダーの回転トルクが増大することに基づき、測定された回転トルク値を自動記録し、回転トルク値が大きくなり始める時間をスライム付着開始時間とした。
【００１５】
実験に用いた人工白水は、残留塩素を除去した市水に、水溶性澱粉と硫酸アンモニウムを溶解したｐＨ７の水溶液である。そして、塗工原紙抄造白水より分離した菌を分離し、前記人工白水中で７乗オーダーになるように培養液を供給した。また、シリンダー内の人工白水温度が約３０℃になるように人工白水供給ラインを制御した。この人工白水へ、所定のスライムコントロール剤を所定濃度添加し、（内部シリンダーに対する）スライム付着開始日数と７日後のアミラーゼ活性（ＣＵ／ｇ）を測定した（測定結果は、後述の表１参照）。なお、アミラーゼ活性は、市販のアミラーゼ測定キット（Megazyme International Ireland製）を用いて、同キットのマニュアルに従って行った。
【００１６】
次に、試験終了後に、アミラーゼを含んだ上記試験用人工白水に対して、パルプ含量０．９％、炭酸カルシウム含量０．１％になるように、パルプと炭酸カルシウムを加え、紙形成用のスラリー（ＣＳＦ３８０ｍＬ）を調整した。このスラリーに硫酸バンドを０．５％対固形分、両性澱粉（日本ＮＳＣ社製・CATO3212）を０．７％対固形分、中性ロジンサイズ剤（星光ＰＭＣ社製・CC1401）を添加して「試験用スラリー」とした。
【００１７】
この「試験用スラリー」を用いて、ＪＩＳ Ｐ８０２９の方法に従って、秤量約９０ｇの手漉き紙を作成した。この手漉き紙について、ＪＩＳ Ｐ８１１３の方法に従って、引張強さ（裂断長で表示）をＪＩＳ Ｐ８１１２の方法でステキヒトサイズ度を測定し、紙の液体吸収性を評価し、併せて、試験用スラリー１８０ｍＬを約１００メッシュのワイヤーでろ過し、１０秒間のろ水量を求めた。また、同様に４０ｍＬをろ過し、ろ液の濁度も測定した。
【００１８】
実験結果。実施例１の実験結果を次の「表１」にまとめた。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
前掲の「表１」に示された実験結果からわかるように、澱粉分解酵素産生菌、即ちアミラーゼ活性を有する菌が存在する条件の澱粉含有人工白水中へスライムコントロール剤を添加したり、あるいは、スライムコントロール剤の添加濃度を高くしたりすることによって、スライム付着開始日数を延ばすことができた。
【００２１】
また、上記実験結果からわかるように、澱粉分解酵素産生菌存在下での澱粉含有人工白水中へスライムコントロール剤を添加し、あるいは、スライムコントロール剤の添加濃度を高くすることにより、同人工白水におけるアミラーゼ活性を低下させることを検証できた。
【００２２】
即ち、これらの結果により、本実験で使用した前記人工白水と同様の抄紙白水系において、スライムコントロール剤が製造装置の内壁面に対するスライム形成を抑制し、アミラーゼ活性を低下させるという効果が得られることを確認できた。
【００２３】
次に、試験用スラリーで形成した手漉き紙に関する実験結果からわかるように、スライムコントロール剤の添加によりスライム形成が抑制され、かつアミラーゼ活性が低下された人工白水を用いたスラリーによって形成された手漉き紙では、裂断長が長くなり、ステキヒトサイズ度も増大し、ろ水性が向上し、そして、濁度が抑制された。
【００２４】
この結果は、スライムコントロールされた白水や原料を用いることによって、紙の耐水性や引張り強度の低下、紙のステキヒトサイズ度の低下、歩留まりろ水性低下などを有効に防止できることを示している。
【００２５】
なお、ここで、本発明で使用可能なスライムコントロール剤を例示すると、２，２-ジブロモ-３-ニトリロプロピオンアミド（表１のＤＢＮＰＡ）、Ｎ-ブロモアセトアミドなどのブロモアミド系化合物、１，２-ビス（ブロモアセトキシ）エタン、１，４-ビス（ブロモアセトキシ）-２-ブテン（表１のＢＢＡＢ）などのブロモ酢酸エステル系化合物、２-メチル-４-イソチアゾリン-３-オン、５-クロロ-２-メチル-４-イソチアゾリン-３-オン又はその金属塩、４，５-ジクロロ-２-オクチル-４-イソチアゾリン-３-オンなどのイソチアゾロン化合物、２-ブロモ-２-ニトロ-１，３-プロパンジオール、２，２-ジブロモ-２−ニトロエタノールなどのブロモニトロアルコール化合物とそのエステル、４，５-ジクロロ-１，２-ジチオラン-３-オン（表１のジチオール）、３，３，４，４-テトラクロロテトラヒドロチオフェン-１，１-ジオキシドなどの環状イオウ化合物、メチレンビスチオシアネート（表１のＭＢＴ）、５-クロロ-２，４，６-トリフルオロイソフタロニトリル、オルトフタルアルデヒド、ジクロログリオキシム、５，５-ジメチルヒダントイン、Ｎ-クロロ-５，５-ジメチルヒダントイン、１-ブロモ-３-クロロ-５，５-ジメチルヒダントイン（表１のＢＣＤＭＨ）などのヒダントイン系化合物、酸化剤とアンモニウム塩とを混合することによって得られる反応物殺菌剤などを採用できる。なお、前記酸化物としては、次亜塩素酸ソーダ、次亜塩素酸カルシウム、１-ブロモ-３-クロロ-５，５-ジメチルヒダントインなどを例示でき、アンモニウム塩としては、臭化アンモニウム、硫酸アンモニウムなどを例示できる。
【００２６】
＜実施例２＞
実験目的。澱粉含有の原料を使用する実際の抄造マシンを用いて、スライムコントロールを行うことによるアミラーゼ活性、白水濁度、歩留まり率への影響を検証する。
【００２７】
実験手法。両性澱粉（日本ＮＳＣ社製・CATO3212）をマシンチェストに５ｋｇ／ｔ（対原料）添加して塗工原紙を抄造しているマシンを使用し、各工程箇所におけるアミラーゼ活性を測定した。その測定結果を次の「表２」に示す。なお、図１は、上記抄造マシンの基本構成を示す参考図である。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
この「表２」に示す測定結果から、コートブローク、ドライブロークのアミラーゼ活性が高いことがわかった。そこで、臭化アンモニウムと次亜塩素酸ソーダとの反応物（スライムコントロール剤）を有効塩素濃度として２ｍｇ／Ｌ、１５分間ヘッドボックススラリーで保持できるように１日に３回添加を行っている抄紙系に加えて、コートブローク及びドライブロークに対して前記反応物を有効塩素濃度として０．５ｍｇ／Ｌ以上常時残留するように添加した。
【００３０】
実験結果。両性澱粉を添加しているマシンチェストのアミラーゼ活性が０．０３４ＣＵ／ｇから０．００１５ＣＵ／ｇへ低下し、白水濁度も９１０ＮＴＵから３９０ＮＴＵに低下した。また、歩留まり率も６１％から６４％に上昇した。この結果から、アミラーゼ活性を指標として、スライムコントロール、白水濁度、歩留まり率などを制御できることが示唆された。
【００３１】
＜実施例３＞
実験目的。アミラーゼ活性を指標に用いて、スライムコントロールを行うことで、濁度増加を防止、ひいては紙の品質向上を達成できることを検証する。
【００３２】
実験手法。抄造マシンのマシンチェストに上記同様の両性澱粉を５ｋｇ／ｔ（対原料）と、臭化アンモニウムと次亜塩素酸ソーダとの反応物（スライムコントロール剤）を有効塩素濃度として２ｍｇ／Ｌ、１５分間保持できるように添加し、塗工原紙を３０日間連続操業しているマシンで、マシンチェストでのアミラーゼ活性とヘッドボックスでの濁度（アニオントラッシュ）を測定した。
【００３３】
その結果を以下の「表３」に示す。なお、次の表３中の実施例は、アミラーゼ活性が０．００２ＣＵ／ｇを超えた時点（１５日目）で、上記反応物（スライムコントロール剤）の添加量を増やし、有効塩素濃度として４ｍｇ／Ｌ、１５分間保持できるように調整した方法を採用した実験系であり、一方、比較例は、このような上記反応物の添加量増加を行わなかった実験系である。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
実験結果。アミラーゼ活性が０．００２ＣＵ／ｇを超えた時点（１５日目）で、スライムコントロール剤の添加量を増やし、４ｍｇ／Ｌ、１５分間保持できるように調整した実施例では、アミラーゼ活性が低下に転じ、両性澱粉の濁度成分定着能が回復し、濁度も顕著に低下することがわかった（表３参照）。その結果、アニオントラッシュが減少し、斑点の増加も認められず、生産性低下が起こることなく３０日間の連続操業が可能となった。
【００３６】
一方、比較例では、生産開始１５日目でアミラーゼ活性が０．００２ＣＵ／ｇに達し、濁度も７４３ＮＴＵにまで達し、その後、スライムコントロール剤の添加量を増加しなかったことから、アミラーゼ活性及び濁度がさらに上昇した（表３参照）。その結果、系内のアニオントラッシュが増加し、該ア二オントラッシュ由来の斑点が増え、紙の生産性が悪化した。
【００３７】
以上の結果を踏まえ、紙の抄造工程において、所定箇所（例えば、マシンチェスト）においてアミラーゼ活性を測定し、この測定値を指標として、スライムコントロール剤の添加タイミングや添加量を決定することによって、紙の品質の安定性や生産性向上に役立てることができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、澱粉を原料に添加する紙の製造技術として利用できる。より具体的には、同製造技術における紙品質の安定又は向上のための技術、生産性の安定又は向上のための技術として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例２で使用した抄造マシンの基本構成を示す参考図である。
【図１】
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