(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は、脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプ中の水溶性またはコロイド状物質などの微細物を凝集させることにより、抄紙機における微細物の歩留まりを高めながら、かつ紙製品の白色度の低下を低く抑えることができるパルプの処理方法を提供することにある。【解決手段】  脱墨パルプスラリーまたは脱墨パルプを含有するパルプスラリーに、ポリ塩化アルミニウム、ポリ塩化ヒドロキシアルミニウム、ミョウバンから選ばれる少なくとも１種類の無機アルミニウム化合物を添加することにより、パルプ中の水溶性またはコロイド状物質などの微細物を凝集させ、抄紙機における微細物の歩留まりを高めると同時に、このパルプを使用した紙製品の白色度の低下率を低く抑えることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱墨パルプスラリーまたは脱墨パルプを含有するパルプスラリーに、ポリ塩化アルミニウム、ポリ塩化ヒドロキシアルミニウム、ミョウバンから選ばれる少なくとも１種類の無機アルミニウム化合物を添加し、パルプスラリーの濁度削減率が50%以上、または、カチオン要求量削減率が60%以上であり、かつ、処理したパルプを抄紙して得られる紙の白色度低下率が6%以下となることを特徴とするパルプの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱墨パルプの処理方法または脱墨パルプを含有するパルプ原料の処理方法に関するものである。具体的には、脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプ中の水溶性またはコロイド状物質などの微細物を凝集させることにより、抄紙機における微細物の歩留まりを高めながら、かつ紙製品の白色度の低下を低く抑えることができるパルプの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプ原料中には、古紙由来のインキ成分、ピッチ成分、顔料、水溶性高分子物質等、様々な水溶性またはコロイド状に分散した無機および有機物質が多量に含まれている。これらの物質が、混濁を生起するに充分な大きさの粒子である場合、パルプ白水や抄紙白水中で光分散が起こり、濁度成分となる。また、有機または無機のコロイド状物質、あるいは有機物と無機物が混合したコロイド状物質は、アニオン性表面電荷を有する場合が多い。従って、このような水溶性物質やコロイド状物質が多く存在すると、パルプスラリーのカチオン要求量が高くなる。更に、パルプスラリーの濁度やカチオン要求量が高い場合、抄紙機が汚れたり、種々の内添薬品が効きにくくなる等、抄紙工程への悪影響は深刻となる。それを避けるためには、脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプスラリー中のこれらの水溶性またはコロイド状物質などの微細物を凝集し、濁度やカチオン要求量を低く保つことが重要である。
【０００３】
パルプスラリー中の水溶性物質やコロイド状物質を凝集する方法として、様々な方法が提案されている。例えば、ポリアルキレンイミンあるいはポリアルキレンイミンとポリアミンの混合物を、特定の構造を有する有機ポリカチオン物質と反応することによって製造されたポリアルキレンイミン変性物を添加することにより、ピッチの凝集を防ぐ方法が記載されている(特許文献１参照)。また、ジアリルジメチルアンモニウム塩とアクリル酸又はメタクリル酸あるいはこれらの塩との重合で形成する水溶性コポリマーを添加することで、ピッチを抑制する方法が記載されている(特許文献２参照)。しかし、これらの方法では、コロイド状物質であるピッチ成分を凝集させ、抄紙機での歩留まりを高めることにより、ピッチトラブルを抑制することは可能であるが、処理対象のパルプ中に脱墨パルプを含有する場合には、得られる紙の白色度が大きく低下する。白色度は紙品質の中で最重要項目の一つであり、これが大きく低下すると大きな問題となる。
【０００４】
また、古紙パルプから得られるリサイクルパルプを原料として抄紙した紙の白色度の改善を課題として、一般式ＭmＴＯy(ＯＨ)zＡa(Ｍは1価の金属イオン、ｍは0乃至0.4の数、Ｔは3価の金属イオン、ｚは0より大きく、3以下の数、Ａはヒドロキシル以外のアニオン)で表される化合物または化合物の混合物を、パルプスラリーに有効量加えることで、紙の白色度を改良する方法が記載されている(特許文献３参照)。この方法は、本発明と同じ課題を解決したものであるが、本発明は、この一般式に該当しない無機アルミニウム化合物を添加することで、パルプスラリー中の水溶性物質やコロイド状物質を凝集させながら、紙製品の白色度の低下率を低く抑えるものである点が異なる。
【０００５】
一方、本発明とは技術分野が異なる古紙パルプ排水の処理方法であって、古紙パルプ排水に酸を加えてpHを4.0〜6.0に調整した後に多価金属塩(硫酸バンド、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム塩や鉄塩、ポリ鉄等の鉄塩)を添加混合し、アルカリにてpH5.0〜7.0に調整し、更に高分子凝集剤を添加する、古紙パルプ排水の処理方法が記載されている(特許文献４参照)。しかし、本発明とは異なる分野の技術であり、しかも紙の白色度を高めるという技術ではない。
【０００６】
【特許文献１】特開2003-193396号公報
【特許文献２】特許第2955388号明細書
【特許文献３】特表平8-503751号公報
【特許文献４】特許第2938270号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプ中の水溶性またはコロイド状物質などの微細物を凝集させることにより、抄紙機における微細物の歩留まりを高めながら、かつ紙製品の白色度の低下を低く抑えることができるパルプの処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
脱墨パルプスラリーまたは脱墨パルプを含有するパルプスラリーに、ポリ塩化アルミニウム、ポリ塩化ヒドロキシアルミニウム、ミョウバンから選ばれる少なくとも１種類の無機アルミニウム化合物を添加することにより、パルプ中の水溶性またはコロイド状物質などの微細物を凝集させ、抄紙機における微細物の歩留まりを高めると同時に、このパルプを使用した紙製品の白色度の低下率を低く抑えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプ中の水溶性またはコロイド状物質などの微細物を凝集させることにより、抄紙機における微細物の歩留まりを高めることができ、その分、抄紙系内の濁度成分やカチオン要求量を低減でき、抄紙の安定化につながる。また、紙製品の白色度の低下を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の処理方法を適用するパルプは、古紙を原料とした脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプである。原料古紙の種類は特に限定は無く、上白、カード、特白、中白、白マニラ、模造、切付、中更、反古、新聞、雑誌、オフィス古紙などの古紙が挙げられる。インキ成分やトナー成分などのパルプ白色度を低下させる物質の量が多いほど、本発明の効果の一つである高白色度の紙が得られる程度が従来技術に比較して高くなるので、古紙の中でも新聞、雑誌、オフィス古紙などの印刷古紙が好適に適用される。
【００１１】
本発明において、無機アルミニウム化合物は、公知の脱墨パルプ工程後の完成脱墨パルプ貯蔵設備以降〜抄紙工程調成工程前の間、または抄紙工程の調成工程で、脱墨パルプスラリーまたは脱墨パルプを含むパルプスラリーに対して添加される。製紙工程の調成工程とは、完成パルプ原料の濃度調整や叩解の処理を行う工程から抄紙機のインレットで噴射されるまでの間の工程を意味する。
【００１２】
本発明で添加する無機アルミニウム化合物としては、ポリ塩化アルミニウム、ポリ塩化ヒドロキシアルミニウム、ミョウバンから選ばれる、少なくとも１種類の無機アルミニウム化合物である。これらの無機アルミニウム化合物の中でも、ポリ塩化アルミニウムおよび／またはポリ塩化ヒドロキシアルミニウムの添加が好ましく、ポリ塩化アルミニウムの単独添加が最も好ましい。
【００１３】
本発明における無機アルミニウム化合物の添加量は、原料パルプ中の脱墨パルプ含有率、また、脱墨パルプ中に含まれるインキ成分やトナー成分などの白色度を低下させる原因物質の量によって、適宜決定される。通常の無機アルミニウム化合物添加量は、パルプ絶乾重量に対し、1.0~5.0固形分重量%、好ましくは1.0~3.0固形分重量%である。1.0固形分重量%未満では、後述の紙製品白色度の低下率は問題はないが、脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプ中の水溶性またはコロイド状物質などの微細物を凝集させる効果が小さいため、抄紙機における微細物の歩留まりが低く、濁度成分やカチオン要求量の低減効果が小さい。5.0固形分重量%を超えて添加するとパルプ中の水溶性またはコロイド状物質などの微細物を凝集させる効果が大きすぎるため、紙製品の白色度の低下が大きくなる。
【００１４】
このようにして処理した脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプスラリーは、下記で定義するパルプスラリーの濁度削減率が50%以上となる。別の指標である下記で定義するカチオン要求量削減率で表現すると、60%以上となる。
【００１５】
本発明で処理した脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプを原料として抄紙した紙の白色度と、従来から使用されている有機系凝結剤を使用して処理した脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプを原料として抄紙した紙の白色度とを、同一濁度削減率で比較すると、前者の方が高白色度である。従って、高白色度の紙の製造が可能となる。また、同一カチオン要求量削減率で比較しても同様に、本発明で処理した脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプを原料として抄紙した紙の白色度が高くなる。
【００１６】
本発明におけるパルプスラリーの濁度の削減率とは、無機アルミニウム化合物無添加の場合と比較して、無機アルミニウム化合物を添加した場合のパルプスラリーの濁度削減の割合を言い、次式(1)で定義される。
C(%)＝｛(A−B)/Ａ｝×100…(1)
Ａ：無機アルミニウム化合物無添加時のパルプスラリーの濁度
Ｂ：無機アルミニウム化合物添加時のパルプスラリーの濁度
Ｃ：濁度の削減率
パルプスラリーの濁度の測定方法は、パルプスラリーをNo.2のろ紙にて吸引ろ過を行い、ろ液を採取し、このろ液の濁度をイオン分析装置(Dr.Bruno Lange GmbH＆Co.KG社のDRLANGE Lasa30)により測定した値である。
【００１７】
本発明におけるパルプスラリーのカチオン要求量の削減率とは、無機アルミニウム化合物無添加の場合と比較して、無機アルミニウム化合物を添加した場合のカチオン要求量削減の割合を言い、次式(2)で定義される。
Ｆ(%)＝｛(Ｄ−Ｅ)/Ｄ｝×100…(2)
Ｄ：無機アルミニウム化合物無添加時のパルプスラリーのカチオン要求量
Ｅ：無機アルミニウム化合物添加時のパルプスラリーのカチオン要求量
Ｆ：カチオン要求量の削減率
パルプスラリーのカチオン要求量の測定方法は、パルプスラリーを200メッシュのワイヤーにてろ過を行い、ろ液を採取し、このろ液のカチオン要求量を粒子表面電荷量測定装置(Mutek社のParticle Charge Detector PCD03pH)により測定した値である。
【００１８】
本発明において、脱墨パルプまたは脱墨パルプを含有するパルプスラリーに対する無機アルミニウム化合物の添加量が増えるほど、インキ成分やトナー成分などの白色度を低下させる原因物質のパルプ繊維への取り込み量が増えるので、パルプスラリーの濁度削減率またはカチオン要求量削減率は増大するが、反面、この処理パルプを原料として抄紙した紙の白色度は低下していく。この紙の白色度低下の許容できる限度は、下記で定義される紙の白色度の低下率で6%である。紙の白色度の低下率が6%を超えると、紙の目標白色度を達成するためには、原料パルプの白色度を高めておく必要が生ずる結果、紙の製造コストが高くなってしまうという問題が生じる。
【００１９】
紙の白色度の低下率とは、無機アルミニウム化合物無添加の場合と比較して、無機アルミニウム化合物を添加した場合の紙の白色度低下の割合を言い、次式(3)で定義される。
Ｉ(%)＝｛(Ｇ−Ｈ)/Ｇ｝×100…(3)
Ｇ：無機アルミニウム化合物無添加時の紙の白色度
Ｈ：無機アルミニウム化合物添加時の紙の白色度
Ｉ：紙の白色度の低下率
紙の白色度はTAPPIの標準法T452om−83に従って測定した値である。
【００２０】
本発明のパルプ処理方法で処理されたパルプスラリーを含む紙料を抄紙して製造される紙としては、原料パルプに少なくとも脱墨パルプを配合した紙であれば良く、例えば、新聞印刷用紙、電話帳用紙、各種の再生紙などが挙げられる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例にて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれ等の実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例中の％、部は各々重量％、重量部を表す。手抄きシートの作成方法と白色度の測定方法を下記に示す。
手抄シートの作成方法：JIS P8222に基づいた。
白色度の測定方法：JIS P8212に基づいた。
【００２２】
［実施例１］
新聞古紙を原料とした脱墨パルプのスラリーを固形分濃度2.5%に調整した。500mlのビーカーにこのパルプスラリー250gを採取し、ミキサー(ELECTRO−CRAFT社E−552−S)で回転数を1,500rpmとし、30秒間撹拌を行った。この時のビーカー内の温度は30℃であった。ポリ塩化アルミニウムをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、Al2O3換算で0.33%（ポリ塩化アルミニウムの固形分として1.0%）添加し、さらにミキサーにて１分間の撹拌を行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量を測定した。さらに、このポリ塩化アルミニウム添加後のパルプスラリーを用いて、150メッシュワイヤーで手すきシートを作製した。このシートを温度23℃、湿度50%の環境下で一晩調湿した後、白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００２３】
［実施例２］
ポリ塩化アルミニウムの添加率は、パルプ絶乾重量に対し、Al2O3換算で0.67%(ポリ塩化アルミニウムの固形分として2.0%)とした以外は、実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００２４】
［実施例３］
ポリ塩化アルミニウムの添加率は、パルプ絶乾重量に対し、Al2O3換算で1.0%(ポリ塩化アルミニウムの固形分として3.0%)とした以外は、実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００２５】
[実施例４]
ポリ塩化アルミニムの代わりに、ポリ塩化ヒドロキシアルミニウムをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、Al2O3換算で0.5%（ポリ塩化ヒドロキシアルミニウムの固形分として1.0%）添加した以外は実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００２６】
[実施例５]
ポリ塩化アルミニムの代わりに、ポリ塩化ヒドロキシアルミニウムをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、Al2O3換算で1.0%（ポリ塩化ヒドロキシアルミニウムの固形分として2.0%）添加した以外は実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００２７】
[実施例６]
ポリ塩化アルミニムの代わりに、ポリ塩化ヒドロキシアルミニウムをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、Al2O3換算で1.5%（ポリ塩化ヒドロキシアルミニウムの固形分として3.0%）添加した以外は実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００２８】
[実施例７]
ポリ塩化アルミニムの代わりに、ミョウバンをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、Al2O3換算で0.2%（ミョウバンの固形分として1.0%）添加した以外は実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００２９】
[実施例８]
ポリ塩化アルミニムの代わりに、ミョウバンをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、Al2O3換算で0.4%（ミョウバンの固形分として2.0%）添加した以外は実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００３０】
[実施例９]
ポリ塩化アルミニムの代わりに、ミョウバンをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、Al2O3換算で0.6%（ミョウバンの固形分として3.0%）添加した以外は実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００３１】
[比較例１]
硫酸アルミニウムの代わりに、ジアリルジメチルアンモニウム塩とアクリル酸との水溶性コポリマーをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、固形分重量として0.01%添加した以外は実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００３２】
[比較例２]
硫酸アルミニウムの代わりに、ジアリルジメチルアンモニウム塩とアクリル酸との水溶性コポリマーをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、固形分重量として0.03%添加した以外は実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００３３】
[比較例３]
硫酸アルミニウムの代わりに、ジアリルジメチルアンモニウム塩とアクリル酸との水溶性コポリマーをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、固形分重量として0.06%添加した以外は実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００３４】
［比較例４］
ポリ塩化アルミニウムを添加しない以外は実施例１と同様に行った。このパルプスラリーのろ液の濁度とカチオン要求量、手抄きシートの白色度を測定した。結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】
2005256210.tif 000002
【００３６】
表１の結果から、ポリ塩化アルミニウム添加による処理(実施例１〜３)、ポリ塩化ヒドロキシルアルミニウム添加による処理(実施例４〜６)、ミョウバン添加による処理(実施例７〜９)のいずれも、パルプスラリーの濁度削減率が50%以上、カチオン要求量削減率が60%以上を達成できることがわかる。これに対して、ジアリルジメチルアンモニウム塩とアクリル酸との水溶性コポリマーを添加した比較例１〜３では、該コポリマーの添加率0.03〜0.06%で効果が頭打ちとなっており、濁度削減率50%以上は可能であるがカチオン要求量削減率60%以上を達成できなかった。表１の結果に基づき、濁度削減率と白色度低下率との関係図から、同一濁度削減率(濁度削減率55%)での白色度低下率を求め、表２に示した。表２の結果から、ポリ塩化アルミニウム添加による処理、ポリ塩化ヒドロキシルアルミニウム添加による処理、ミョウバン添加による処理は、ジアリルジメチルアンモニウム塩とアクリル酸との水溶性コポリマー添加による処理に比べて、白色度低下率が低いことがわかる。
【００３７】
【表２】
2005256210.tif 000003