(57)【要約】【課題】本発明は、漂白工程を含む、脱墨パルプ製造工程において、添加剤の使用や、長時間の熟成、処理を行うことなく、通常の過酸化水素漂白工程の場合と同等の白色度を有する、嵩高な脱墨パルプを提供するものである。【解決手段】漂白工程を含む、脱墨パルプ製造工程において、該漂白工程が前段と後段の二段から構成され、かつ前段でアルカリ薬品および過酸化水素を添加し、後段で過酸化水素と反応して過酢酸を生成する有機過酸前駆体を添加して製造される嵩高な脱墨パルプであり、前記有機過酸前駆体添加後の漂白時間が、1〜３０分、であり、ｐＨが、８〜１０．５であることが更に好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
漂白工程を含む、脱墨パルプ製造工程において、該漂白工程が前段と後段の二段から構成され、かつ前段でアルカリ薬品および過酸化水素を添加し、後段で過酸化水素と反応して過酢酸を生成する有機過酸前駆体を添加して、製造されることを特徴とする、嵩高な脱墨パルプ。
【請求項２】
有機過酸前駆体添加後の漂白時間が、1〜３０分であることを特徴とする、請求項１記載の嵩高な脱墨パルプ。
【請求項３】
前記前段漂白工程後のｐＨが、８〜１０．５であることを特徴とする請求項１〜２記載の嵩高な脱墨パルプ。
【請求項４】
前記有機過酸前駆体の添加量が、過酸化水素添加量の３０〜５０％であることを特徴とする、請求項１〜３記載の嵩高な脱墨パルプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の嵩高な脱墨パルプを主成分とし、緊度が、０．５０ｇ／ｍ３〜０．６０ｇ／ｍ3であることを特徴とする嵩高紙。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脱墨パルプに関し、さらに詳しくは、漂白工程を含む脱墨パルプ製造工程により処理された嵩高な脱墨パルプに関し、特に漂白工程が前段と後段の二段から構成され、かつ前段でアルカリ薬品および過酸化水素を添加し、後段で有機過酸前駆体を添加して製造される嵩高な脱墨パルプに関する。
【背景技術】
【０００２】
資源の有効利用や環境保護などの観点から古紙の再利用の重要性が増している。古紙の再生工程では、一般に古紙をパルパー等の離解機でアルカリ性薬品及び界面活性剤と共に離解したのち古紙パルプとし、該パルプにさらにアルカリ性薬品、過酸化水素および界面活性剤を添加して１０〜３５％のパルプ濃度で漂白を行い、アルカリ薬品によりパルプ繊維を膨潤させ、インキをパルプから剥離させ、かつ過酸化水素によりパルプ白色度を上昇させている。次に、フローテーション工程では気泡にインキ粒子を付着、浮上させ、インキ粒子をパルプから分離する。
【０００３】
過酸化水素漂白工程では、その漂白効果を高めるために水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ性薬品を添加して高ｐＨ条件下で漂白を行う。また過酸化水素の無駄な分解を抑制するため、珪酸ナトリウム等が併用されることもある。
【０００４】
しかしながら、古紙を原料とする再生紙にはいくつかの問題点がある。中でもアルカリ薬品によって漂白工程が高ｐＨ条件となり、脱墨パルプの柔軟性が増加し、嵩高性が低下するということは、古紙の利用拡大における重要な問題点であった。
【０００５】
脱墨パルプから嵩高紙を製造する手法として、嵩高剤および古紙再生用添加剤を使用する方法が示されている（例えば、特許文献１および２参照。）。しかし、これら添加剤を使用する方法は、脱墨パルプそれ自身を嵩高な性質に改質するものではない。
【０００６】
脱墨パルプ製造工程において嵩高な脱墨パルプを製造する方法として、フローテーション工程におけるインキ粒子とパルプの界面電位を制御する方法が示されている（例えば、特許文献３参照。）。しかし、この方法はフローテーション工程における界面電位を計測、制御できる新たな設備が必要となる。また、アルカリで印刷古紙を熟成した後に、酸で中和し高せん断力をかけ、離解およびインキ剥離を行う方法が示されている（例えば、特許文献４参照。）。しかし、この方法は嵩高性の向上が不十分である上、アルカリ熟成後に酸で中和する必要があるため、煩雑な操作が必要である。さらに、熟成工程を新設する必要がある上、蒸気、アルカリ薬品を必要とし、経済性にも難がある。
【０００７】
パルプ自身を嵩高に改質する手法としては、多糖類を分解する酵素やその酵素を生産する微生物により処理されたパルプを利用する方法が示されている（例えば、特許文献５参照。）。しかし、この方法は酵素処理に１時間から１０日の反応時間を必要とするため、処理工程を新設する必要があり、かつその間のｐＨ、温度の制御を必要とするため、比例費の点でも経済性に難がある。さらに、酵素処理ではパルプ収率の低下やパルプ粘度の低下も問題となる。また、部分マーセル化パルプを利用する方法が示されている（例えば、特許文献６参照。）。しかし、この部分マーセル化には処理に長時間を必要とする上、部分マーセル化パルプのセルロース構造は通常の製紙用パルプと異なるため、リサイクル性にも問題がある。
【０００８】
一方で、従来提案されている脱墨パルプ漂白方法の多くは、脱墨パルプの白色度向上やインキ剥離性向上に関するものであり、脱墨パルプシートの嵩高性については十分な検討がされているとは言いがたい。例えば、古紙原料を離解、脱水し、この原料を蒸解した後、酸素による脱リグニン処理を行い、さらに多段漂白する方法が示されている（例えば、特許文献７参照。）。同様に、古紙を地球釜内で離解しながら過酸化水素を用いて漂白後、亜二チオン酸塩または二酸化チオ尿素を用いる方法が示されている（例えば、特許文献８参照。）。また、強アルカリ性にてアルカリ浸漬工程を３０分以上実施する方法が示されている（例えば、特許文献９参照。）。さらに、オンサイト製造二酸化チオ尿素を用いる方法が示されている（例えば、特許文献１０〜１１参照。）。しかしながら、上記の方法はいずれも脱墨パルプの漂白効果、あるいはインキ剥離効果を向上させるものであり、必ずしも嵩高化の方策としては有効ではない。また、漂白活性化剤を含む凝集物を用いたパルプの漂白方法が示されている（例えば、特許文献１２参照。）。しかし、この方法は漂白活性化剤により生成した過酸による１段の漂白方法で漂白効果の向上を狙ったものであり、かさ高化効果は示されておらず、この方法はアルカリ条件下でパルプを漂白する必要があるため、パルプの柔軟性が増加し、嵩高性は低下すると推測される。また、芳香族無水有機酸を過酸化水素処理後のパルプに添加し、残存過酸化水素と反応させる方法が示されている（例えば、特許文献１３参照）。しかし、この方法もパルプの漂白効果を向上させるものであり、かさ高化効果は示されていない。またパルプへの芳香族無水有機酸の添加量も多く、現実的ではない。
【特許文献１】特開２００３−９６６９３号公報
【特許文献２】特開２００２−１２９４９７号公報
【特許文献３】特開平０９−３２４３８１号公報
【特許文献４】特開平１１−２００２６９号公報
【特許文献５】特開平０７−５４２９３号公報
【特許文献６】特開平０７−１８９１６８号公報
【特許文献７】特開２０００−２７０８５号公報
【特許文献８】特開平０８−３５１８８号公報
【特許文献９】特開２００２−２４９９９３号公報
【特許文献１０】特開平０７−８２２４３号公報
【特許文献１１】特開２００１−３１６９９４号公報
【特許文献１２】特表２００２−５２５４５３号公報
【特許文献１３】特開平０６−１５８５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
脱墨パルプ製造工程において、嵩高な脱墨パルプを得ようとする場合、添加剤を使用する方法や、脱墨パルプ製造工程において嵩高な脱墨パルプを製造する方法、パルプ自身を嵩高に改質する方法が開示されているが、いずれも長時間の処理を必要とするもの、新たな設備を必要とするもの、または嵩高性の向上が十分とはいえないものが多い。
【００１０】
即ち、本発明は、漂白工程を含む、脱墨パルプ製造工程において、添加剤の使用や、長時間の熟成、処理を行うことなく、通常の過酸化水素漂白工程の場合と同等の白色度を有する、嵩高な脱墨パルプを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明者らは、過酸化水素漂白工程に代わる漂白工程について鋭意検討した。その結果、前段と後段の二段からなる脱墨パルプ漂白工程において、前段では少ないアルカリ薬品と過酸化水素を用いて漂白し、かつ後段では、過酸化水素と反応して過酢酸を生成する有機過酸前駆体を用いて漂白することにより、効果的に目的を達成できることを見出した。
即ち、本発明は以下の発明を包含する。
（１）漂白工程を含む、脱墨パルプ製造工程において、該漂白工程が前段と後段の二段から構成され、かつ前段でアルカリ薬品および過酸化水素を添加し、後段で過酸化水素と反応して過酢酸を生成する有機過酸前駆体を添加して、製造される、嵩高な脱墨パルプ。
（２）有機過酸前駆体添加後の漂白時間が、1〜３０分である前項（１）記載の嵩高な脱墨パルプ。
（３）前記前段漂白工程後のｐHが、８〜１０．５である前項（１）〜（２）記載の嵩高な脱墨パルプ。
（４）前記有機過酸前駆体の添加量が、過酸化水素添加量の３０〜５０％である前項（１）〜（３）の嵩高な脱墨パルプ。
（５）前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載の嵩高な脱墨パルプを主成分とし、緊度が、０．５０ｇ／ｍ３〜０．６０ｇ／ｍ3である嵩高紙。
【００１２】
本発明による方法が、従来の方法より嵩高な脱墨パルプが得られる理由について、本発明者らは以下のように考えている。即ち、古紙パルプを少ないアルカリ添加条件下で過酸化水素漂白することで、パルプ繊維の膨潤や柔軟化が抑制されるため、漂白後もパルプ自体が剛直性を維持し、該パルプから得られた標準手すき紙も嵩高となるものと推測している。
【００１３】
さらに、少ないアルカリ添加条件下での過酸化水素漂白により高白色度の脱墨パルプを得るには、更に白色度を向上させるための何らかの処理が必要である。本発明者らは、このような脱墨パルプの漂白に、後段として過酸化水素と反応して過酢酸を生成する有機過酸前駆体を用いて短時間漂白することが極めて好適であることを見出し、本発明を完成するに至った。有機過酸前駆体を用いた短時間の漂白が効果的であることの理由としては、有機過酸前駆体が過酸化水素漂白後のパルプ中に残存している過酸化水素と反応して過酢酸を生成し、生成した過酢酸がパルプと速やかに反応するため、短時間の漂白が可能となると推測される。その結果として、パルプ漂白が極めて効果的に行われるためではないかと推測している。また一般に過酸化水素漂白後に少量の過酸化水素を残留させておくことで、アルカリによるパルプの黄色化を防止できることが知られているが、本発明では、残留過酸化水素を消費するものの、パルプと過酢酸との反応後には酢酸が発生し、ｐＨが低下するため、アルカリ焼けは生じないと推測している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の嵩高な脱墨パルプに関し、前段と後段の二段からなる漂白工程において、前段でアルカリ薬品および過酸化水素を添加し、後段で過酸化水素と反応して過酢酸を生成する有機過酸前駆体を添加して漂白することにより、通常の過酸化水素漂白工程の場合と同等の白色度を有する、嵩高な脱墨パルプを製造することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明が対象としている古紙は、新聞古紙のほかに、チラシや色上紙、模造紙等の中質、低質古紙等の印刷物古紙もその範疇に入れるものである。
【００１６】
本発明の前段漂白工程では、過酸化水素と、アルカリ薬品の少なくとも一種以上が用いられるが、アルカリ薬品としては、水酸化ナトリウムと珪酸ナトリウムが好ましい。
過酸化水素は対パルプで０．３〜３質量％の範囲で添加する。
【００１７】
本発明の前段漂白工程における漂白後の系内ｐＨは、８〜１０．５となるようにアルカリ薬品を添加する。ｐＨ８未満では酸化能力の低下により、漂白効果が低下し、ｐＨ１０．５を超えるとパルプの膨潤化・柔軟化が促進され、嵩高化効果が得られない可能性がある。
【００１８】
本発明の前段漂白工程における漂白時間は、３０〜１８０分、好ましくは６０〜１２０分である。３０分未満の漂白では、過酸化水素が十分に反応することができず、漂白効果が低下し、１８０分以上漂白する場合は、添加率が過剰でない限り過酸化水素を消費してしまい、アルカリによるリグニンの発色を生じる上、有機過酸前駆体の効果も得られない。
【００１９】
本発明の前段漂白工程における漂白温度は、４５〜８５℃、好ましくは６０〜８０℃である。漂白工程の温度が４５℃未満の漂白では、反応速度が低下し、反応所要時間の増加を引き起こす。一方、８５℃を超えると過酸化水素の分解反応が生じるため適さない。
【００２０】
本発明の前段漂白工程におけるパルプ濃度は、１５〜４０質量％、好ましくは２０〜３５質量％である。漂白工程の濃度が１５質量％未満の濃度では、薬品とパルプが十分に反応せず、反応速度が低下し、反応所要時間の増加を引き起こす。一方、４０質量％を超える濃度では、漂白薬品を均一に分散し、反応させることが困難となるため、適さない。
【００２１】
本発明の後段漂白工程で用いられる有機過酸前駆体としては、過酸化水素と反応し、過酢酸を生成する有機過酸前駆体の少なくとも一種以上が用いられる。有機過酸前駆体としては、例えばテトラアセチルエチレンジアミン（ＴＡＥＤ）、テトラアセチルグリコール（ＴＡＧＵ）、グルコースペンタアセテート（ＧＰＡＣ）アセトキシベンゼンスルホン酸などがあげられるが、有機過酸前駆体１分子あたり２分子の過酢酸を生成できるテトラアセチルエチレンジアミンが、効力が高く好ましい。
【００２２】
本発明の後段漂白工程における有機過酸前駆体の添加量は、過酸化水素添加量の３０〜１００質量％である。３０質量％未満の添加では、十分な漂白効果が得られない可能性がある。また、１００質量％より多く添加した場合でも、それ以上の白色度向上は難しい。
【００２３】
有機過酸前駆体の添加方法としては、有機過酸前駆体を溶解した温水を、パルプに添加し攪拌してもよいが、粉体のままパルプに直接添加し攪拌してもよい。
【００２４】
本発明の後段漂白工程における漂白時間は、１〜３０分である。１分未満の漂白では、パルプと過酢酸が十分に反応できず、漂白効果が均一に得られない可能性がある。また３０分を超える漂白では、それ以上の白色度向上は難しい。
【００２５】
本発明の後段漂白工程における漂白温度は、４５〜８５℃、好ましくは６０〜８０℃であり、前段漂白工程の温度をそのまま維持するのが好ましい。前段漂白工程と同様に、漂白工程の温度が４５℃未満の漂白では、過酸化水素の反応速度が低下し、反応所要時間の増加を引き起こす。一方、８５℃を超えると過酸化水素の分解反応が生じるため適さない。
【００２６】
本発明の後段漂白工程におけるパルプ濃度は、１５〜４０質量％、好ましくは２０〜３５質量％である。漂白工程の濃度が１５質量％未満の濃度では、有機過酸前駆体と過酸化水素の反応速度が低下し、反応所要時間の増加を引き起こす。一方、４０質量％を超える濃度では、有機過酸前駆体を均一に分散し、反応させることが困難となるため、適さない。
【００２７】
本願発明の嵩高な脱墨パルプとは、該脱墨パルプを用いてＪＩＳ Ｐ ８２２２に従い作成した手すきシートの緊度が０．５０ｇ／ｃｍ3〜０．６０ｇ／ｃｍ3になる脱墨パルプである。
【実施例】
【００２８】
次に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、実施例は本発明をなんら限定するものではない。本実施例中では、百分率（％）は白色度以外すべて質量％を意味し、また、薬品添加率は、対絶乾パルプ当たりの質量％で示した。脱墨パルプの品質は、ＪＩＳ Ｐ ８２１２によるパルプ白色度ならびにＪＩＳ Ｐ ８２２３による緊度で評価した。
【００２９】
実施例１
印刷新聞古紙：チラシ＝６：４の割合で配合した古紙に３０℃の温水を加えて、試験用パルパーで以下のような条件で離解し、濃度２５％に脱水した。
パルプ濃度………………２％
苛性ソーダ添加率………０．４％
次に前段漂白工程として、以下の条件で上記パルプを処理した。漂白後のｐＨは９．９であった。
パルプ濃度………………２５％
漂白時間…………………２時間
漂白温度…………………６０℃
苛性ソーダ添加率………０．４％
珪酸ソーダ添加率………０．５％
過酸化水素添加率………１．０％
（純分換算  以下同様）
次に後段漂白工程として、以下の条件で上記パルプを処理した。漂白後のｐＨは７．６であった。
パルプ濃度………………２５％
処理時間…………………３０分
処理温度…………………６０℃
有機過酸前駆体添加率……０．５％
（花王株式会社製  テトラアセチルエチレンジアミン（ＴＡＥＤ）、以下同様）
次にＪＩＳ Ｐ ８２２２により手すき紙を作成し、風乾した。手すき紙はパルプ白色度と緊度を測定し、実施例１として表１に示した。
【００３０】
実施例２
実施例１において、前段漂白工程の苛性ソーダ添加率を０．７％、珪酸ソーダ添加率を０．９％、過酸化水素添加率を１．０％、後段漂白工程の有機過酸前駆体添加率を０．９％で行ったこと以外は実施例１と同様に漂白した。手すき紙はパルプ白色度を測定し、実施例２として表１に示した。
【００３１】
実施例３
実施例２において、後段漂白工程の有機過酸前駆体添加率を０．１％で行ったこと以外は実施例２と同様に漂白した。手すき紙はパルプ白色度と緊度を測定し、実施例３として表１に示した。
【００３２】
実施例４
実施例１において、前段漂白工程の苛性ソーダ添加率を１．３％、珪酸ソーダ添加率を１．７％、後段漂白工程の有機過酸前駆体添加率を０．９％としたこと以外は実施例１と同様に漂白した。手すき紙はパルプ白色度と緊度を測定し、実施例４として表１に示した。
【００３３】
実施例５
実施例４において、前段漂白工程の苛性ソーダ添加率を０．０７％、珪酸ソーダ添加率を０．０９％としたこと以外は実施例４と同様に漂白した。手すき紙はパルプ白色度と緊度を測定し、実施例５として表１に示した。
【００３４】
実施例６
実施例１において、前段漂白工程の苛性ソーダ添加率を０．７％、珪酸ソーダ添加率を０．９％、後段漂白工程の漂白時間を６０分としたこと以外は実施例１と同様に漂白した。手すき紙はパルプ白色度と緊度を測定し、実施例６として表１に示した。
【００３５】
実施例７
実施例６において、後段漂白工程の漂白時間を０．５分としたこと以外は実施例６と同様に漂白した。手すき紙はパルプ白色度と緊度を測定し、実施例７として表１に示した。
【００３６】
比較例１
実施例１において、前段漂白工程の苛性ソーダ添加率を０．７％、珪酸ソーダ添加率を０．９％、漂白時間を２．５時間で漂白し、後段漂白工程を行わなかったこと以外は実施例１と同様に漂白した。手すき紙はパルプ白色度と緊度を測定し、比較例１として表１に示した。
【００３７】
比較例２
実施例２において、前段漂白工程の苛性ソーダ添加率を１．５％、珪酸ソーダ添加率を１．９％、漂白時間を２．５時間で漂白し、後段漂白工程を行わなかったこと以外は実施例２と同様に漂白した。手すき紙はパルプ白色度と緊度を測定し、比較例２として表１に示した。
【００３８】
比較例３
実施例４において、前段漂白工程の苛性ソーダ添加率を２．５％、珪酸ソーダ添加率を３．３％、漂白時間を２．５時間で漂白し、後段漂白工程を行わなかったこと以外は実施例４と同様に漂白した。手すき紙はパルプ白色度と緊度を測定し、比較例３として表１に示した。
【００３９】
比較例４
実施例６において、前段漂白工程の苛性ソーダ添加率を１．５％、珪酸ソーダ添加率を１．９％、漂白時間を２．５時間で漂白し、後段漂白工程を行わなかったこと以外は実施例６と同様に漂白した。手すき紙はパルプ白色度と緊度を測定し、比較例４として表１に示した。
【００４０】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４１】
漂白工程直後にディスパーザー、ニーダー等のパルプ分散装置を有する脱墨パルプ製造工程であれば、分散装置の直前で有機過酸前駆体の添加口を取り付けることによって、既存の脱墨パルプ製造工程においても適用できる。