(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプの漂白において使用するための組成物であって、
(a) 1種以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物；および
(b) 1種以上のピッチコントロール添加剤
を含む、前記組成物。
【請求項２】
前記ピッチコントロール添加剤が、タルク、ベントナイト、ゼオライト、珪藻土、カチオン性マイカ、疎水性カーボネート、樹脂-分解酵素、繊維表面上の樹脂または樹脂状成分を捕獲しかつ固定化するようデザインされているカチオン性ポリマー、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、並びに樹脂および樹脂状成分の分散のために特別にデザインされている分散助剤、並びにこれらの混合物から選択される、請求項1記載の組成物。
【請求項３】
前記粒状アルカリ土類金属が、マグネシウム、カルシウム、およびこれらの混合物から選択される、請求項1〜2の何れかに記載の組成物。
【請求項４】
前記ピッチコントロール添加剤が、微粒子化タルク、二峰性タルク、およびカチオン性タルクから選択される、請求項1〜3の何れかに記載の組成物。
【請求項５】
水性スラリーである、請求項1〜4の何れかに記載の組成物。
【請求項６】
前記水性スラリーが、該スラリーの全質量を基準として、10〜75質量％の全固形分含量を有する、請求項5記載の組成物。
【請求項７】
各々前記組成物の全固形分含量を基準として、前記粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の含有率が、10質量％〜90質量％の範囲にあり、かつ前記ピッチコントロール添加剤の含有率が、90質量％〜10質量％の範囲にある、請求項1〜6の何れかに記載の組成物。
【請求項８】
前記ピッチコントロール添加剤に対する前記粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の質量比が、9:1〜1:9の範囲にある、請求項1〜7の何れかに記載の組成物。
【請求項９】
以下の添加剤：(a)分散剤；(b)フィラー；(c)界面活性剤；(d)漂白剤；(e)キレート剤；および(f)pH-緩衝剤、のうちの少なくとも1種を更に含む、請求項1〜8の何れかに記載の組成物。
【請求項１０】
請求項1〜9の何れかに記載の組成物の、パルプ製造または製紙プロセスにおける使用。
【請求項１１】
パルプを漂白する方法であって、請求項1〜9の何れか1項に記載の組成物を準備する工程と、各々該パルプの全固形分含量を基準として、該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物が、該パルプ中に、0.2〜4質量％の範囲の量で存在し、かつ該ピッチコントロール添加剤が、該パルプ中に、0.2〜4質量％の範囲の量で存在する量にて、該組成物と該パルプとを混合する工程とを含む、前記方法。
【請求項１２】
過酸化水素、水ガラスおよび錯化剤のうちの1種以上の、前記パルプへの添加を更に含む、請求項11記載の方法。
【請求項１３】
前記組成物を、漂白工程中に、または粉砕工程中に、または粉砕工程と漂白工程との間において前記パルプに添加する、請求項11または請求項12記載の方法。
【請求項１４】
パルプを漂白する方法であって：
(a) 1種以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物を準備する工程； 
(b) 1種以上のピッチコントロール添加剤を準備する工程；および
(c) 前記1種以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物、および前記1種以上のピッチコントロール添加剤を、別々に前記パルプに添加する工程であって、各々該パルプの全固形分含量を基準として、該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物が、該パルプ中に、0.2〜4質量％の範囲の量で存在し、かつ該ピッチコントロール添加剤が、該パルプ中に、0.2〜4質量％の範囲の量で存在する量にて、該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物および該ピッチコントロール添加剤を該パルプと混合するものである、該工程；
を含む、前記方法。
【請求項１５】
前記パルプを漂白する方法が、製紙用パルプを漂白する方法である、請求項11〜14の何れか1項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルプの漂白において使用するのに適した組成物に関する。特に、該組成物は、パルプ漂白工程中のパルプのpHを調節するためのおよび/またはその中の望ましからぬ物質の量を調節するための添加剤として使用するのに適している。同様に、本発明に係るものは、該組成物の使用、例えば該組成物のパルプ製造または製紙プロセスにおける使用、並びに該組成物を用いたパルプの漂白法である。
【背景技術】
【０００２】
パルプの伝統的な漂白プロセスは、一般的に、漂白剤としてアルカリ性過酸化水素を使用している。その趣旨で、過酸化水素および水溶性アルカリ化合物、例えば水酸化ナトリウムおよび/または水ガラスが、木材パルプ、再生紙パルプまたは任意の他の機械パルプ、例えば製紙プロセス用のパルプに係る白色度(whiteness)および/または明るさ(brightness)を改善するために、該パルプに導入されている。パーオキサイドを添加する前に、該パルプから金属イオンの幾分かを除去するための、EDTA等のキレート剤の使用は、該パーオキサイドのより一層効果的な利用を可能とする。マグネシウム塩およびケイ酸ナトリウムも、アルカリ性パーオキサイドによる漂白を改善するために添加することができる。
WO  94/12725  A1は、金属水酸化物-塩化アルミニウム混合物の、バージン木材パルプおよび再製紙パルプの過酸化水素漂白におけるアルカリ薬剤としての使用を開示している。
【０００３】
つい最近、(例えば、Li等, Pulp & Paper Canada, 106:6 (2005), T125〜T129頁、「アービング紙でのパーオキサイド漂白におけるアルカリ源としての水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)の使用(Using magnesium hydroxide (Mg(OH)2) as the alkali source in peroxide bleaching at Irving paper」において開示されているように)、水酸化マグネシウムMg(OH)2および酸化マグネシウムMgOが、水酸化ナトリウムおよび水ガラスに取って代り、かつキレート剤およびケイ酸ナトリウムの必要性を減じるために使用されている。水酸化マグネシウムおよびアルカリ土類金属水酸化物は、一般に水に対する制限された溶解度を有しているので、減じられた量が廃水として放出されるにすぎず、このことが、その使用を経済的かつ環境的に魅力あるものとしている。しかし、水酸化マグネシウムは、Mg2+イオンと可溶性およびコロイド状木材成分との、特にマグネシウム脂肪酸塩および樹脂との反応に起因する、該パルプ内での堆積物の形成に係る問題のために、広く普及した様式で使用されてはいない。これら堆積物の存在は、不運なことに製紙機の操業性および製紙工場の生産性に影響を及ぼす。これらの問題は、アルカリ土類金属水酸化物支援過酸化水素漂白をより広範に使用することを妨げている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パルプにおけるマグネシウムベースの脂肪酸塩および樹脂に係る問題は、今までのところ専門的な文献において殆ど注目されていない。従って、本発明の目的の一つは、上記パルプの漂白における、アルカリ土類金属水酸化物またはアルカリ土類金属酸化物の広範な利用を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、添付された特許請求の範囲において規定されている。
特定の態様において、本発明は、パルプの漂白において使用するための、例えば製紙パルプの漂白において使用するための組成物により具体化され、該組成物は1種またはそれ以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物；および1種またはそれ以上のピッチコントロール(pitch control)添加剤を含む。該ピッチコントロール添加剤はタルク、ベントナイト、ゼオライト、珪藻土、カチオン性マイカ、疎水性カーボネート、樹脂-分解酵素、繊維表面上の樹脂または樹脂状成分を捕獲しかつ固定化するようデザインされているカチオン性ポリマー、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、並びに樹脂および樹脂状成分の分散のために特別にデザインされている分散助剤から選択することができる。
本発明の一態様によれば、上記粒状アルカリ土類金属はマグネシウム、カルシウムまたはこれらの混合物から選択される。本発明の一態様によれば、上記ピッチコントロール添加剤は微粒子化タルクである。本発明の一態様によれば、該ピッチコントロール添加剤は二峰性タルクおよびカチオン性タルクから選択される。
本発明による組成物の特定の態様は、水性スラリーであり得る。一局面によれば、該スラリーは、該スラリー全体の10質量％〜75質量％、例えば該スラリー全体の25質量％〜72質量％、または該スラリー全体の35質量％〜70質量％、または該スラリー全体の45質量％〜68質量％、または該スラリー全体の50質量％〜65質量％、例えば該スラリー全体の約55質量％の固形分含量を持つことができる。
【０００６】
本発明による組成物の特定の態様は、ペレット形状であり得る。一局面によれば、該ペレットは、該組成物の全質量を基準として、0.1質量％〜35質量％の含水率を持つことができる。更なる一局面によれば、該ペレットは、その全固形分含量を基準として、0.1質量％〜50質量％のピッチコントロール添加剤、および99.9質量％〜50質量％の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物を含むことができる。
本発明による組成物の特定の態様は、噴霧乾燥された粒状組成物の形状であり得る。一局面によれば、該噴霧乾燥された組成物は、該組成物の全乾燥質量を基準として、5質量％またはこれ未満の含水率を持つことができる。
一態様によれば、各々上記組成物の全固形分含量を基準として、上記粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物は、10質量％〜90質量％の範囲の量で存在し、かつ上記ピッチコントロール添加剤は、90質量％〜10質量％の範囲の量で存在する。一態様において、各々該組成物の全固形分含量を基準として、該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物は、30質量％〜70質量％の範囲の量で存在し、かつ該ピッチコントロール添加剤は、70質量％〜30質量％の範囲の量で存在する。一態様において、各々該組成物の全固形分含量を基準として、該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物は、40質量％〜60質量％の範囲の量で存在し、かつ該ピッチコントロール添加剤は、60質量％〜40質量％の範囲の量で存在する。一態様において、該組成物の全固形分含量を基準として、該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物は、50質量％の量で存在する。一態様において、該組成物の全固形分含量を基準として、該ピッチコントロール添加剤は、50質量％の量で存在する。
【０００７】
本発明の一態様によれば、上記ピッチコントロール添加剤に対する上記粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の質量比は、9:1〜1:9の範囲にある。一態様において、該ピッチコントロール添加剤に対する該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の質量比は、7:3〜3:7の範囲にある。一態様において、該ピッチコントロール添加剤に対する該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の質量比は、6:4〜4:6の範囲にある。一態様において、該ピッチコントロール添加剤に対する該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の質量比は、1:1である。
一態様によれば、上記組成物は、更に1種またはそれ以上の以下の添加剤：分散剤；フィラー；界面活性剤；漂白剤；キレート剤；およびpH-緩衝剤をも含むことができる。
本発明の特定の態様に従う組成物の、パルプ製造または製紙プロセスにおける使用は、本発明のもう一つの局面である。特に、パルプの漂白法は、本発明の特定の態様に従う組成物を準備する工程、および該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物が、該パルプ中に、0.1〜8質量％の範囲の量で存在し、かつ該ピッチコントロール添加剤が、該パルプ中に、0.1〜8質量％の範囲の量で存在する量で、該組成物を該パルプに添加する工程を含み、ここで各成分の量は、各々添加後のパルプの全固形分含量を基準とするものである。一態様によれば、該方法は、更に過酸化水素、水ガラスおよび錯化剤から選択される1種またはそれ以上の、該パルプへの添加をも含む。本発明の特定の態様によれば、該組成物は、漂白工程中に、または粉砕工程中に、または該粉砕工程と該漂白工程との間の任意の時点において、該パルプに添加することができる。
以下の説明および図面に対する言及は、本発明の模範的な態様に関連するものであり、また特許請求の範囲を何等限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付した特許請求の範囲に従う本発明は、パルプを漂白するのに使用する組成物、例えば製紙パルプを漂白するのに使用する組成物を提供する。
アルカリ土類金属水酸化物またはアルカリ土類金属酸化物と1種またはそれ以上のピッチコントロール剤との組合せが、パルプの過酸化水素漂白におけるアルカリ添加剤として使用された場合に、該パルプ中の有害な堆積物の形成を効果的に減じあるいは廃絶することが見いだされた。本発明の特定の態様によれば、該パルプ中での該有害な堆積物の形成は、10%またはこれを超え、例えば30%またはこれを超え、例えば50%またはこれを超え、または70%またはこれを超え、例えば90%までに減じられる。特定の態様によれば、該パルプ中での該有害な堆積物の形成は、90%を超えるまでに減じられる。本発明の特定の態様によれば、一方において該アルカリ土類金属水酸化物またはアルカリ土類金属酸化物および他方において該ピッチコントロール剤は、ばらばらの粒子として上記組成物中に存在する。ここにおいて使用されている如き該用語「ばらばらの粒子」とは、該粒子が溶解(即ち、溶液状態)されておらず、および/または化学的または物理的に結合しておらず、かつ純粋に機械的な方法により相互に分離されている可能性のあることを意味する。
上記アルカリ土類金属水酸化物またはアルカリ土類金属酸化物は水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム、またはこれらの混合物から選択できる。アルカリ土類金属酸化物を使用する場合、これは、水性媒体中で対応するアルカリ土類金属水酸化物を形成することによって、アルカリ性薬剤と同様に作用する。これらの化合物は、水に対して低い溶解度を持ち、またその結果としてこれらが上記漂白プロセス中に消費される割合においてのみ、該パルプ内で解放され、結果として該パルプのpHの改善された調節をもたらす。該漂白プロセス中、該パルプのpHは、7またはこれを超え、または9〜11の範囲であり得る。
【０００９】
特定の態様において、上記アルカリ土類金属水酸化物は、水酸化マグネシウムであり得る。幾つかの態様において、該水酸化マグネシウムは結晶性であってもよい(例えば、ブルーサイト)。他の態様において、該水酸化マグネシウムは、アモルファス形状であってもよい。
本発明の特定の態様に従う上記組成物において使用するための上記ピッチコントロール剤は、好ましくはタルク、板状構造を持つ天然のケイ酸マグネシウムである。過酸化水素漂白において使用する、ばらばらのタルクとアルカリ土類金属水酸化物またはアルカリ土類金属酸化物粒子との組合せは、以前には考えられていなかった。
一態様において、本発明において使用する上記タルクは、亜塩素酸塩および/または炭酸塩等の不純物との組合せで存在している可能性がある。一態様において、パルプの漂白において使用する上記組成物は、更に亜塩素酸塩および/または炭酸塩等の不純物をも含むことができる。
一態様において、本発明において使用する上記タルクは、微粒子化タルクである。微粒子化タルクは、0.5μm〜15μmの範囲にある、セディグラフ(Sedigraph)において測定された如き中央粒径d50を持つ粉砕タルクである。好ましくは、本発明の特定の態様による組成物において使用する該微粒子化タルクは、1.5μm〜6.5μm、より好ましくは2μm〜4μm、または2.0μm〜4.0μmの範囲の中央粒径d50を持つ。
本明細書において記載される粒度特性は、米国、Ga州、ノルクロス(Norcross, Ga, USA)のマイクロメトリックスインスツルメンツ社(Micrometrics Instruments Corporation)によって供給されているセディグラフ(Sedigraph) 5100粒度分析装置を用いて、水性媒体中に完全に分散された状態にある、上記粒状物質の沈降を通して測定される。ここにおいて使用する如き上記用語「d50」は中央粒径を言い、また粒子径であり、この粒子径においては該製品の50質量％がより大きく、かつ50質量％がより小さい。
【００１０】
一態様において、上記組成物において使用するタルクは、二峰性タルクである。ここにおいて使用する如き二峰性タルクは、粒状タルクであり、ここでセディグラフを用いた沈降によって得られる、該粒子の粒度分布の包絡曲線は、2つの別々のピークを呈する。ここにおいて使用する場合、「粒度分布の包絡曲線」とは、特定の一サンプルにおける全てのタルク粒子に係る粒度分布曲線を意味する。例えば、本発明の特定の態様に従う組成物中に含まれる該タルクの粒度分布に係る包絡曲線は、該組成物中の全タルク粒子の粒度分布に係る曲線を示す。一態様において、該組成物において使用されるような該二峰性タルクは、0.2μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μmおよび15μm、またはこれらの間の任意の2つに位置する、粒度分布の包絡曲線におけるピークを持つことができる。例えば、ここにおいて使用するような該二峰性タルクは、0.5μmおよび4μm、または1μmおよび6μmに、粒度分布の包絡曲線におけるピークを持つことができる。ここにおいて定義されたように、当業者には公知の測定の不確実性によれば、粒度分布の包絡曲線における該ピークは、与えられた粒度の上下100％までの範囲であり得、あるいは例えばこれらは与えられた粒度の上下90％の範囲であり得、あるいは例えばこれらは与えられた粒度の上下80％の範囲であり得、あるいは例えばこれらは与えられた粒度の上下70％の範囲であり得、あるいは例えばこれらは与えられた粒度の上下60％の範囲であり得、あるいは例えばこれらは、与えられた粒度の上下50％の範囲であり得、あるいは例えばこれらは与えられた粒度の上下40％の範囲であり得、あるいは例えばこれらは与えられた粒度の上下30％の範囲であり得、あるいは例えばこれらは与えられた粒度の上下20％の範囲であり得、あるいは例えばこれらは与えられた粒度の上下10％の範囲であり得、あるいは例えばこれらは与えられた粒度の上下5％の範囲であり得る。
【００１１】
一態様において、二峰性タルクは、その粒度分布に係る包絡曲線におけるピークが、9:1〜1:9という相対的な大きさ、例えば8:2〜2:8という相対的な大きさ、例えば7:3〜3:7という相対的な大きさ、例えば6:4〜4:6という相対的な大きさ、例えば約1:1の相対的な大きさを持つような、粒度分布を持つことができる。該ピークの相対的な大きさは、該ピーク下部の面積の比として定義される。
本発明による一態様において、上記組成物において使用するタルクは、カチオン性タルクである。ここにおいて使用するようなカチオン性タルクは、表面をカチオン性ポリマー(例えば、ポリダドマック(PolyDADMAC))により予備処理して、未処理タルクのアニオン性ゼータ電位をカチオン性ゼータ電位に変化させたタルクである。一態様において、本発明による組成物において使用する該タルクのカチオン性ゼータ電位は、10  mVまたはこれを超え、例えば20  mVまたはこれを超える。
本発明の特定の態様によれば、パルプの漂白において使用する上記組成物は、水性スラリーとして存在し得る。水性スラリーは、例えば製紙において、パルプ内に固体を導入するために普通に使用される。故に、水性スラリーの形状にある、本発明の特定の態様による組成物は、過酸化水素漂白を支援するために該パルプに導入することができる。本発明の組成物に係る特定の態様をスラリー形状にすることによって、該組成物の全体としての質量が高められる。この質量増加を制限するために、例えば該組成物の輸送における効率を維持するために、本発明の特定の態様による該組成物を含有する該水性スラリーが、該スラリーの全質量を基準として、10質量％またはこれを超え、例えば30質量％またはこれを超え、30質量％またはこれを超え、または40質量％またはこれを超え、または45質量％またはこれを超え、または50質量％またはこれを超え、あるいは更には60質量％またはこれを超え、例えば70質量％、または72質量％、または75質量％までの固形分含量を持つことが好ましい。固形分含量の高いスラリーを実現するために、該スラリーに分散剤を含める必要があるかもしれない。また、該スラリーは更なる成分、例えばフィラー、界面活性剤、漂白剤、pH-緩衝剤、またはその他の添加剤をも含むことができる。
【００１２】
特定の態様において、上記組成物は、乾燥粒状粉末の形状を持つ。該組成物の質量を減じかつ輸送性を改善するために、該組成物を乾燥粉末として輸送することができ、かつスラリーは、漂白プロセスにおいて該組成物を使用する場所においてのみ形成し得る。該乾燥粒状粉末は、例えば噴霧乾燥プロセスを用いることにより得ることができる。本発明の特定の局面に従う噴霧乾燥された粒状組成物は、低いまたは極めて低い含水率、例えば該噴霧乾燥された粒状粉末中の全固体量を基準として、5質量％またはそれ未満の水分、または4質量％またはそれ未満の水分、または3質量％またはそれ未満の水分、または更には2質量％またはそれ未満の水分、例えば約1質量％の水分、または0.5質量％の水分を含むことができる。また、該乾燥組成物は更なる成分、例えば分散剤、フィラー、界面活性剤、漂白剤、キレート剤、pH-緩衝剤またはその他の添加剤をも含むことができる。
特定の態様において、上記組成物は、ペレットの形状にある。一局面によれば、該ペレットは、該組成物の全質量を基準として、0.1質量％〜25質量％、例えば2質量％〜20質量％、または5質量％〜15質量％、例えば約15質量％の含水率を持つことができる。更なる一局面によれば、該ペレットは、その全固形分含量を基準として、2質量％〜50質量％のピッチコントロール添加剤および98質量％〜50質量％の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物を含むことができる。
例えば、一態様において、上記組成物は水酸化マグネシウム/タルク-ペレットの形状であり得、該ペレットは各々その全固形分含量を基準として、87.5質量％の水酸化マグネシウムおよび12.5質量％のタルクを含む。
本発明の特定の態様によれば、パルプの漂白において使用する上記組成物は、上記粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物および上記ピッチコントロール添加剤を、1:9〜9:1、例えば3:7と7:3との間、例えば2:3〜3:2の範囲の質量比にて、例えば1:2、または1:1、または2:1の質量比にて含むことができる。
【００１３】
本発明の特定の態様によれば、パルプの漂白において使用する上記組成物は、上記1種またはそれ以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物を、該組成物の全固形分含量の10質量％〜90質量％の量、例えば該組成物の全固形分含量の30質量％〜70質量％の量、例えば該組成物の全固形分含量の40質量％〜60質量％の量、例えば該組成物の全固形分含量の50質量％の量で含むことができる。
本発明の特定の態様によれば、パルプの漂白において使用する上記組成物は、1種またはそれ以上のピッチコントロール添加剤を、該組成物の全固形分含量の10質量％〜90質量％の量、例えば該組成物の全固形分含量の30質量％〜70質量％の量、例えば該組成物の全固形分含量の40質量％〜60質量％の量、例えば該組成物の全固形分含量の50質量％の量で含むことができる。
本発明のもう一つの局面は、本発明の特定の態様に従う組成物の、上記パルプの漂白プロセス、例えば上記製紙用パルプの漂白プロセスにおける使用である。例えば、本発明の特定の態様に従う組成物は、過酸化水素、錯化剤、水ガラス、またはその他等の他の添加剤との組合せで、製紙プロセスにおけるパルプの漂白プロセスで使用することができる。
本発明による組成物は、完全にまたは部分的に公知のアルカリ性組成物、例えばNaOHと置換えることができる。例えば、NaOHは、H2O2-漂白プロセスにおけるアルカリ剤として完全に省くことができ、あるいはNaOHの量を、本発明による組成物の同時添加によって置換えることができる。
本発明の特定の態様によれば、一方において上記1種またはそれ以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物、および他方において上記1種またはそれ以上のピッチコントロール添加剤を、漂白すべきパルプに導入する前に、一緒に混合する必要はない。本発明の追加の一態様は、組成物の使用であり、該組成物は、組成物の成分を別々に製紙パルプに導入し、それによってパルプの漂白中に該パルプ内で該組成物を形成することにより得られる。
【００１４】
上記漂白プロセスにおいて、本発明の特定の態様に従う組成物は、上記パルプにおける該1種またはそれ以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物の量が、該漂白中のパルプに係る全固形分含量の0.1質量％〜8質量％、例えば該漂白中のパルプに係る全固形分含量の0.2質量％〜4質量％、例えば該パルプに係る全固形分含量の0.5質量％〜2.5質量％、例えば該パルプに係る全固形分含量の1質量％〜2質量％であり、かつ該パルプにおける該1種またはそれ以上のピッチコントロール添加剤の量が、該漂白中のパルプに係る全固形分含量の0.1質量％〜8質量％、例えば該漂白中のパルプに係る全固形分含量の0.2質量％〜4質量％、例えば該パルプに係る全固形分含量の0.5質量％〜2.5質量％、例えば該パルプに係る全固形分含量の約1質量％〜約2質量％であるような量にて、該パルプに導入される。
本発明の特定の態様によれば、製紙パルプの漂白において使用する上記組成物は、例えば該漂白ステージ、または該漂白ステージの開始時点において、または該漂白ステージに先立って、該パルプ中に含めることができる。例えば、製紙パルプの漂白において使用する該組成物は、早ければ該パルプの成分が粉砕される上記粉砕ステージに、あるいは該粉砕ステージと該漂白ステージとの間の任意の時点において、該パルプ中に含めることができる。また、本発明の特定の態様による組成物の上記様々な成分は、別々のステージにおいて該製紙パルプに添加することができ、例えば該1種またはそれ以上のピッチコントロール剤を該粉砕ステージ中に添加し、かつ該1種またはそれ以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物を、該漂白工程中またはその開始直前において添加し、あるいはその逆も可能である。
【実施例】
【００１５】
本発明者等は、パルプ漂白における本発明による組成物の有効性を立証するために、また堆積物制御に及ぼす本発明による組成物の効果を検討するために、一連のテストを行った。
実施例1、2および3においては、過酸化水素を、30％活性成分含有率(active content)として使用し、NaOHを濃厚水性溶液として使用し、Mg(OH)2を乾燥粉末として使用し、DTPAを、50％活性成分含有率を持つ溶液として使用し、商業レベルの品質を持つケイ酸ナトリウム(水ガラス)を、その液状水性形状で使用した。使用したタルクは、3.5μmという、セディグラフによって測定された如き平均粒度d50を有していた。加熱は、90℃までの温度にて、水浴中で実施した。残留パーオキサイドの測定は、例えばhttp://www.h2o2.com/technical-library/analytical-methods/default.aspx?pid=70&name=Iodometric-Titrationによって公知の如き、標準的なヨウ素H2O2-滴定法を利用して実施した。明るさ、黄色度および化学的酸素要求量(COD)を、以下の標準的な手順を用いて測定した：明るさおよび黄色度は、シート製造のためのタッピ法(TAPPI) T 218 sp-02との組合せで、ISO法2470を利用して測定し；化学的酸素要求量(COD)は、ハッチ-ランゲテストキット(Hach-Lange Testkit)および方法LCK314を、迅速加熱ブロックHT 200Sと組合せて使用して測定した。
【００１６】
実施例1：中程度の漂白レベルに対する漂白テストおよび廃水の性質
機械パルプサンプル(乾燥質量35g)を、変動する量のNaOH、Mg(OH)2、タルクおよび水ガラスの存在下で、2.0％の過酸化水素および0.30％のDTPAを用い、80℃にて150分間漂白した。添加される水の量は、常に、該パルプにおいて30％固形分含量を達成するように調節された。漂白コンシステンシー(bleaching consistency)は30％に設定された。中程度のレベルまで漂白するのに使用した組成物は、以下の表Iに掲載されている：
【表１】
0006411475.tif 000002
【００１７】
75分および150分後に上記漂白混合物からサンプルを採取した。該サンプルを、明るさ(％ ISO)および黄色度(％)について分析して、漂白効率を評価し、また残留パーオキサイド(％)およびCOD(kg/t)について分析して、廃水の性質を評価した。未漂白パルプサンプル(「Unbl.」)に関する結果をも示す。これらの結果を、以下の表IIに示す：
【００１８】
【表２】
0006411475.tif 000003
【００１９】
これらテストは、中程度の漂白レベルに対して、NaOHを本発明による組成物で置換えた場合に、等価なレベルの色彩および明るさを実現できることを示している。ピッチング剤(pitching agent)としてのタルクの存在は、該漂白性能に対して何等悪影響を及ぼすことはない。更に、CODレベルは11〜13  kg/t低く、これは、改善された廃水の性質を示しており、また残留パーオキサイドは約30％高く、これはパーオキサイドの節約を可能とする。
【００２０】
実施例2：中程度の漂白レベルに対する漂白テストおよび廃水の性質
機械パルプサンプル(乾燥質量35g)を、変動する量のNaOH、Mg(OH)2、タルクおよび水ガラスの存在下で、3.5％の過酸化水素および0.30％のDTPAを用い、80℃にて150分間漂白した。添加される水の量は、常に、該パルプにおいて30％固形分含量を達成するように調節された。漂白コンシステンシーは30％に設定された。中程度のレベルまで漂白するのに使用した該組成物は、以下の表IIIに掲載されている：
【表３】
0006411475.tif 000004
【００２１】
75分および150分後に上記漂白混合物からサンプルを採取した。該サンプルを、明るさ(％ ISO)および黄色度(％)について分析して、漂白効率を評価し、また残留パーオキサイド(％)およびCOD(kg/t)について分析して、廃水の性質を評価した。未漂白パルプサンプル(「Unbl.」)に関する結果をも示す。これらの結果は以下の表IVに示されている：
【００２２】
【表４】
0006411475.tif 000005
【００２３】
これらのテストは、本発明による組成物が、NaOHが完全に置換えられた場合に、明るさにおける約1％の低下に導くことを示している。しかし、本発明に従う組成物による、NaOHの部分的(半分)な置換えは、等価な漂白結果、より良好な残留パーオキサイドおよびより低いCODレベルを与える。CODレベルは約14kg/t低く、これは、改善された廃水特性を示している。
【００２４】
実施例3：ケイ酸塩(水ガラス)レベルの低減
機械パルプサンプル(乾燥質量35g)を、実施例2と同様な方法で、変動する量のNaOH、Mg(OH)2、タルクおよび水ガラスの存在下にて、3.5％の過酸化水素および0.30％のDTPAを用い、80℃にて150分間漂白した。該漂白組成物中のケイ酸塩(水ガラス)レベルの低減をテストした。中程度のレベルまで漂白するのに使用した該組成物は、以下の表Vに掲載されている：
【表５】
0006411475.tif 000006
【００２５】
75分および150分後に、上記漂白混合物からサンプルを採取した。該サンプルを、明るさ(％ ISO)および黄色度(％)について分析して、漂白効率を評価し、また残留パーオキサイド(％)およびCOD(kg/t)について分析して、廃水の性質を評価した。未漂白パルプサンプル(「Unbl.」)に関する結果をも示す。これらの結果は以下の表VIに示されている：
【００２６】
【表６】
0006411475.tif 000007
【００２７】
上記テストは、上記漂白プロセスにおけるケイ酸塩の低下が、本発明による組成物を使用した場合に、漂白効率を僅かに低下するが、依然として許容し得る結果に導くことを示している。該漂白プロセスにおけるより低いケイ酸塩レベルの使用は、アニオン性廃棄物のレベルに対して好ましい影響を有し、かつ装置の操業性を改善する。
【００２８】
実施例4：堆積物の制御
樹脂堆積物に関する傾向に及ぼすMg(OH)2およびタルクの効果をテストした。このテストはグスタフソン法(Gustafsson Method)に従って行った。反応性添加剤(タルク、NaOH、Mg(OH2))を、アルミニウムカップ内の2％水性繊維分散液に添加し、グスタフソンの装置、銅製ロータを備えたオーバーヘッドスターラーを用いて、10分間混合した。次いで、アセトンに溶解した樹脂を添加し、得られた混合物を更に30分間混合し、受容器を水で濯ぐ。該樹脂堆積物をアセトンで抽出し、該アセトンを蒸発させ、かつ該樹脂堆積物の質量を測定する。
上記テストは、様々な割合のタルク、NaOHおよびMg(OH)2の存在下で行った。結果を、以下の表VIIに示す：
【表７】
0006411475.tif 000008
【００２９】
上記テストは、Mg(OH)2とタルクとの混合物が、NaOHを用いた場合に得られるものと同様に、減じられた樹脂堆積物へと導くことを明確に示している。このことは、H2O2-漂白において、アルカリ剤としてのアルカリ土類金属酸化物または水酸化物に対して、タルク等のピッチコントロール剤を添加することにより、漂白中のパルプにおける樹脂の堆積に係る、最先端技術により公知の問題が解決し得ることを示している。
【００３０】
実施例5：Mg(OH)2の造粒
安定化されたMg(OH)2およびタルクを含む様々なスラリーを、当業者にとって公知の方法に従って、標準的なペレタイザで造粒した。該スラリーは、54質量％の固形分含量を有し、これらをステンレススチール製容器内で乾燥し、およびヘンシェル(Henschel)ミキサを用いて粉末化し、かつ再度湿潤させた。
得られたペレット化組成物を、以下の表VIIIに示す：
【表８】
0006411475.tif 000009
【００３１】
上記掲載された固形分含量は、ペレット化前後の材料の全量に関するものである。1:1(質量基準)Mg(OH)2/タルク組成物の場合において、より多くの水を含む配合物は、改善された付着性および安定性を持つペレットへと導くことが分かった。更に、100質量％のMg(OH)2(固形分含量)のみを含むペレットと比較して、より少ないエネルギーが、ペレット化するのに必要とされることも分かった。
【００３２】
付随的な開示
第A項：同様にここに開示されるのは、パルプの漂白において使用するための組成物であって、該組成物は、(a) 1種またはそれ以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物;および(b) 1種またはそれ以上のピッチコントロール添加剤を含む。
第B項：同様にここに開示されるのは、第A項に従う組成物であり、ここで該ピッチコントロール添加剤はタルク、ベントナイト、ゼオライト、珪藻土、カチオン性マイカ、疎水性炭酸塩、樹脂-分解酵素、繊維表面上の樹脂または樹脂状成分を捕獲しかつ固定化するようデザインされているカチオン性ポリマー、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、並びに樹脂および樹脂状成分の分散のために特別にデザインされている分散助剤、並びにこれらの混合物から選択される。
第C項：同様にここに開示されるのは、第AおよびB項の何れかに従う組成物であり、ここで該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物におけるアルカリ土類金属はマグネシウム、カルシウム、およびこれらの混合物から選択される。
第D項：同様にここに開示されるのは、第A〜C項の何れかに従う組成物であり、ここで該ピッチコントロール添加剤は微粒子化タルク、二峰性タルク、およびカチオン性タルクから選択される。
第E項：同様にここに開示されるのは、第A〜D項の何れかに従う組成物であり、該組成物は水性スラリーである。
第F項：同様にここに開示されるのは、第E項に従う組成物であり、ここで該水性スラリーは、その全質量を基準として、10〜75質量％の全固形分含量を持つ。
【００３３】
第G項：同様にここに開示されるのは、第A〜D項の何れか1項に従う組成物であり、該組成物はペレット化された形状にある。
第H項：同様にここに開示されるのは、第A〜D項の何れか1項に従う組成物であり、該組成物は噴霧乾燥された粒状組成物である。
第I項：同様にここに開示されるのは、第A〜H項の何れかに従う組成物であり、ここで各々該組成物の全固形分含量を基準として、該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の含有率は、10質量％〜90質量％の範囲にあり、かつ該ピッチコントロール添加剤の含有率は、90質量％〜10質量％の範囲にある。
第J項：同様にここに開示されるのは、第A〜I項の何れかに従う組成物であり、ここで該ピッチコントロール添加剤に対する該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の質量比は、9:1〜1:9の範囲にある。
第K項：同様にここに開示されるのは、第A〜J項の何れかに従う組成物であり、該組成物は、更に以下の添加剤の少なくとも1種を含む: (a) 分散剤；(b) フィラー；(c) 界面活性剤；(d) 漂白剤；(e) キレート剤；および(f) pH-緩衝剤。
第L項：同様にここに開示されるのは、第A〜K項の何れかの組成物の、パルプ製造または製紙プロセスにおける使用である。
第M項：同様にここに開示されるのは、パルプの漂白方法であり、該方法は、第A〜K項の何れか1項に従う組成物を準備する工程、および各々該パルプの全固形分含量を基準として、該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物が、該パルプ中に、0.2〜4質量％の範囲の量で存在し、かつ該ピッチコントロール添加剤が、該パルプ中に、0.2〜4質量％の範囲の量にて存在する量にて、該組成物と該パルプとを混合する工程を含む。
【００３４】
第N項：同様にここに開示されるのは、第M項に従う方法であり、該方法は、更に過酸化水素、水ガラスおよび錯化剤の1種またはそれ以上を該パルプに添加することをも含む。
第O項：同様にここに開示されるのは、第MまたはN項に従う方法であり、ここで該組成物は、該漂白工程中に、または該粉砕工程中に、または該粉砕工程と該漂白工程との間において、該パルプに添加される。
第P項：同様にここに開示されるのは、第M〜O項の何れか1項に従う方法であり、ここで第A〜K項の何れか1項の組成物を準備する工程は、以下のサブステップを含む：(a) 1種またはそれ以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物を準備するサブステップ；(b) 1種またはそれ以上のピッチコントロール添加剤を準備するサブステップ；および(c) サブステップ(a)および(b)によって得た組成物を、別々に前記パルプに添加するサブステップ。
第Q項：同様にここに開示されるのは、第M〜P項の何れか1項に従う方法であり、ここで該パルプを漂泊する方法は、製紙用パルプを漂泊する方法である。
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔１〕パルプの漂白において使用するための組成物であって、
(a) 1種以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物；および
(b) 1種以上のピッチコントロール添加剤
を含む、前記組成物。
〔２〕前記ピッチコントロール添加剤が、タルク、ベントナイト、ゼオライト、珪藻土、カチオン性マイカ、疎水性カーボネート、樹脂-分解酵素、繊維表面上の樹脂または樹脂状成分を捕獲しかつ固定化するようデザインされているカチオン性ポリマー、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、並びに樹脂および樹脂状成分の分散のために特別にデザインされている分散助剤、並びにこれらの混合物から選択される、前記〔1〕記載の組成物。
〔３〕前記粒状アルカリ土類金属が、マグネシウム、カルシウム、およびこれらの混合物から選択される、前記〔1〕〜〔2〕の何れかに記載の組成物。
〔４〕前記ピッチコントロール添加剤が、微粒子化タルク、二峰性タルク、およびカチオン性タルクから選択される、前記〔1〕〜〔3〕の何れかに記載の組成物。
〔５〕水性スラリーである、前記〔1〕〜〔4〕の何れかに記載の組成物。
〔６〕前記水性スラリーが、該スラリーの全質量を基準として、10〜75質量％の全固形分含量を有する、前記〔5〕記載の組成物。
〔７〕各々前記組成物の全固形分含量を基準として、前記粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の含有率が、10質量％〜90質量％の範囲にあり、かつ前記ピッチコントロール添加剤の含有率が、90質量％〜10質量％の範囲にある、前記〔1〕〜〔6〕の何れかに記載の組成物。
〔８〕前記ピッチコントロール添加剤に対する前記粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の質量比が、9:1〜1:9の範囲にある、前記〔1〕〜〔7〕の何れかに記載の組成物。
〔９〕以下の添加剤：(a)分散剤；(b)フィラー；(c)界面活性剤；(d)漂白剤；(e)キレート剤；および(f)pH-緩衝剤、のうちの少なくとも1種を更に含む、前記〔1〕〜〔8〕の何れかに記載の組成物。
〔１０〕前記〔1〕〜〔9〕の何れかに記載の組成物の、パルプ製造または製紙プロセスにおける使用。
〔１１〕パルプを漂白する方法であって、前記〔1〕〜〔9〕の何れか1項に記載の組成物を準備する工程と、各々該パルプの全固形分含量を基準として、該粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物が、該パルプ中に、0.2〜4質量％の範囲の量で存在し、かつ該ピッチコントロール添加剤が、該パルプ中に、0.2〜4質量％の範囲の量で存在する量にて、該組成物と該パルプとを混合する工程とを含む、前記方法。
〔１２〕過酸化水素、水ガラスおよび錯化剤のうちの1種以上の、前記パルプへの添加を更に含む、前記〔11〕記載の方法。
〔１３〕前記組成物を、漂白工程中に、または粉砕工程中に、または該粉砕工程と該漂白工程との間において前記パルプに添加する、前記〔11〕または前記〔12〕記載の方法。
〔１４〕前記〔1〕〜〔9〕の何れか1項に記載の組成物を準備する工程が、以下のサブステップを含む、前記〔11〕〜〔13〕の何れかに記載の方法：
(a) 1種以上の粒状アルカリ土類金属酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物を準備するサブステップ； 
(b) 1種以上のピッチコントロール添加剤を準備するサブステップ；および
(c) サブステップ(a)および(b)から得た組成物を、別々に前記パルプに添加するサブステップ。
〔１５〕前記パルプを漂白する方法が、製紙用パルプを漂白する方法である、前記〔11〕〜〔14〕の何れか1項に記載の方法。