(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｉ）で示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有するパルプ洗浄剤。
【化１】
0005181784.tif 000008
（式中、Ｒ１は炭素数１〜１８のアルキル基であり、Ｒ２はＣＨ３又はＨであり、ＡＯは炭素数２〜４のアルキレンオキシドであり、ｍ及びｎは前記アルキレンオキシドの付加モル数を示す１〜５０の数であり、ｍ＋ｎは平均付加モル数を示す１５〜５０の整数である。）
【請求項２】
前記アルキレンオキシドは、エチレンオキシドである請求項１記載のパルプ洗浄剤。
【請求項３】
非イオン系界面活性剤を更に含有する請求項１又は２記載のパルプ洗浄剤。
【請求項４】
蒸解部においてパルプ材料を蒸解してパルプを得る蒸解手順と、前記パルプをパルプ洗浄系において洗浄する洗浄手順と、洗浄されたパルプを漂白部において漂白する漂白手順と、を有するパルプ洗浄方法であって、
前記パルプ洗浄系に、
一般式（Ｉ）で示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有するパルプ洗浄剤を添加する添加手順を更に有するパルプ洗浄方法。
【化２】
0005181784.tif 000009
（式中、Ｒ１は炭素数１〜１８のアルキル基であり、Ｒ２はＣＨ３又はＨであり、ＡＯは炭素数２〜４のアルキレンオキシドであり、ｍ及びｎは前記アルキレンオキシドの付加モル数を示す１〜５０の数であり、ｍ＋ｎは平均付加モル数を示す１５〜５０の整数である。）
【請求項５】
前記アルキレンオキシドは、エチレンオキシドである請求項４記載のパルプ洗浄方法。
【請求項６】
前記パルプ洗浄剤は、非イオン系界面活性剤を更に含有する請求項４又は５記載のパルプ洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルプを洗浄するパルプ洗浄剤及び洗浄されたパルプの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルプを製造する工程は、木材チップを蒸解してパルプを得る蒸解手順と、このパルプとリグニンを含む黒液とを分離し、分離されたパルプを洗浄する洗浄手順と、洗浄されたパルプを漂白する漂白手順と、を有する（例えば、特許文献１参照）。このようにして製造される漂白されたパルプは、製紙等に使用されることになる。
【０００３】
パルプの洗浄系（酸素脱リグニン工程を含む）において、リグニン等の抽出成分を効率よくパルプから除去することは、プロセスの生産性向上に大きく寄与する。これまでは、主に洗浄機の改良によってパルプの洗浄効率の改善がなされてきたが、これには多くのコストがかかることから、設備改造を伴わない薬品による実用的な改善も試みられている。
【０００４】
例えば、パルプの洗浄効率を高める薬品としては界面活性剤が挙げられるが、その中でも、非イオン系界面活性剤が広く適用されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特公昭４８−３９７６３号公報
【特許文献２】特開２００３−１６１４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来から広く適用されている非イオン系界面活性剤の洗浄力は、満足のいくものではない。
【０００６】
そこで、本発明は、従来の非イオン系界面活性剤に比して、パルプに付着しているリグニン分解物や樹脂等の有機物（汚れ成分）を取り除く機能に優れた界面活性剤を含有するパルプ洗浄剤、及び該パルプ洗浄剤を用いたパルプ製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、ある特定の化合物群を含むカチオン系界面活性剤をパルプ洗浄剤に含有させることで、負に荷電している汚れ成分をパルプから取り除く洗浄剤の機能が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には以下のようなものを提供する。
【０００８】
本発明のパルプ洗浄剤は、
一般式（Ｉ）で示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有することを特徴とする。
【化１】
0005181784.tif 000002
（式中、Ｒ１は炭素数１〜１８のアルキル基であり、Ｒ２はＣＨ３又はＨであり、ＡＯは炭素数２〜４のアルキレンオキシドであり、ｍ及びｎは前記アルキレンオキシドの付加モル数を示す１〜５０の数であり、ｍ＋ｎは平均付加モル数を示す１５〜５０の整数である。）
【０００９】
本発明のパルプ洗浄剤では、アルキレンオキシドは、エチレンオキシドであることが好ましい。
【００１０】
本発明のパルプ洗浄剤では、非イオン系界面活性剤を更に含有することが好ましい。
【００１１】
本発明のパルプ製造方法は、蒸解部においてパルプ材料を蒸解してパルプを得る蒸解手順と、前記パルプをパルプ洗浄系において洗浄する洗浄手順と、洗浄されたパルプを漂白部において漂白する漂白手順とを有し、前記パルプ洗浄系に、
一般式（Ｉ）で示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有するパルプ洗浄剤を添加する添加手順を更に有することを特徴とする。
【化２】
0005181784.tif 000003
（式中、Ｒ１は炭素数１〜１８のアルキル基であり、Ｒ２はＣＨ３又はＨであり、ＡＯは炭素数２〜４のアルキレンオキシドであり、ｍ及びｎは前記アルキレンオキシドの付加モル数を示す１〜５０の数であり、ｍ＋ｎは平均付加モル数を示す１５〜５０の整数である。）
【００１２】
本発明のパルプ製造方法では、アルキレンオキシドはエチレンオキシドであることが好ましい。
【００１３】
本発明のパルプ製造方法では、パルプ洗浄剤は非イオン系界面活性剤を更に含有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、パルプ洗浄剤にカチオン系界面活性剤を含有させたので、かかるパルプの洗浄度が向上する。すなわち、これは一般的に負に荷電している水中及びパルプに付着した有機物（汚れ成分）はカチオン系界面活性剤に電気的に吸着するが、一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤は、構造中にポリアルキレンオキシド鎖を有するので、荷電が中和された後も親水性を保ち、凝集及び析出してパルプに再付着することなく洗浄液中に溶解した状態となるためと推測される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに特に限定されるものではない。
【００１６】
［パルプ製造系・パルプ製造方法］
図１は、本発明に係る洗浄剤が適用されるパルプ製造系の一例を示すブロック図である。パルプ製造系１０は、上流から順に、蒸解洗浄系２０と、パルプ洗浄部３０と、漂白部とを備える。
【００１７】
蒸解洗浄系２０は蒸解釜２１を有し、この蒸解釜２１においてパルプ材料を蒸解し、予備的に洗浄する。具体的には、蒸解釜２１の蒸解ゾーン２１１において、パルプ材料である木材チップと、水酸化ナトリウム等を含有する溶液とを混合し加圧蒸煮することで、木材チップ中の非繊維成分を溶解し、蒸解釜２１の洗浄ゾーン２１２において、予備的に洗浄する。洗浄ゾーン２１２を経て得られ、非繊維成分が溶解された黒液と、パルプとが混在するパルプスラリーは、図示しないブロータンクを経て、次のパルプ洗浄部３０に移送される。本発明の蒸解部は蒸解ゾーン２１１で構成され、本発明のパルプ製造方法を構成する蒸解手順は、洗浄ゾーン２１２の上流までの作業を指す。
【００１８】
パルプ洗浄部３０は、パルプスラリーからパルプを分離し洗浄するものである。具体的には、蒸解釜２１から移送されたパルプスラリーは、ディフュージョン洗浄装置３１に導入され、向流洗浄を施された後、ノッタ３２に移送される。蒸解液は、ノッタ３２で残留する未蒸解物が除去された後、第１前置ドラム洗浄装置３３、第２前置ドラム洗浄装置３４にて置換洗浄される。これにより、リグニンを含む黒液が回収される。回収された黒液から水酸化ナトリウムを分離し再利用してもよい。
【００１９】
続いて、黒液除去後のパルプは、スチームミキサ３５で蒸気を供給されることで所定温度に加温された後、図示しない前置貯蔵槽に貯蔵される。そして、前置貯蔵槽に貯蔵されたパルプは、酸素を供給された後、酸素リアクタ３６に導入され、この酸素リアクタ３６にて更なる脱リグニン化が行われる。酸素リアクタ３６から排出されたパルプはブロータンク３７に移送され、第１後置ドラム洗浄装置３８、第２後置ドラム洗浄装置３９に導入される。これら第１後置ドラム洗浄装置３８、第２後置ドラム洗浄装置３９では、パルプが更に洗浄され、リグニン等が除去される。第２後置ドラム洗浄装置３９からのパルプは、図示しない後置貯蔵槽に貯蔵された後、漂白部へと移送される。本発明のパルプ洗浄系は、洗浄ゾーン２１２及びパルプ洗浄部３０で構成され、本発明のパルプ製造方法を構成する洗浄手順は、以上の洗浄ゾーン２１２から漂白部の上流までの作業を指す。
【００２０】
続いて漂白部においてパルプが漂白されることで、製紙に好ましく使用される良質のパルプが製造される。漂白部及び使用される漂白剤は、従来周知のものであってよい。以上は、本発明のパルプ製造方法を構成する漂白手順の一例である。
【００２１】
前述したように、酸素脱リグニン工程を含むパルプの洗浄系（洗浄ゾーン２１２及びパルプ洗浄部３０）において、リグニン等の抽出成分を効率よくパルプから除去することは、プロセスの生産性向上に大きく寄与する。
【００２２】
本発明のパルプ製造方法は、蒸解手順、洗浄手順、及び漂白手順に加え、洗浄ゾーン２１２及びパルプ洗浄部３０に本発明のパルプ洗浄剤を添加する添加手順を更に有することで、プロセスの生産性向上を図る。本発明で使用されるパルプ洗浄剤については、以下に説明する。
【００２３】
［パルプ洗浄剤］
本発明のパルプ洗浄剤は、
一般式（Ｉ）で示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有する。
【化３】
0005181784.tif 000004
（式中、Ｒ１は炭素数１〜１８のアルキル基であり、Ｒ２はＣＨ３又はＨであり、ＡＯは炭素数２〜４のアルキレンオキシドであり、ｍ及びｎは前記アルキレンオキシドの付加モル数を示す１〜５０の数であり、ｍ＋ｎは平均付加モル数を示す１５〜５０の整数である。）
【００２４】
本発明のパルプ洗浄剤では、一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤の含有量は特に限定されない。例えば、パルプに付着しているリグニン分解物や樹脂等の有機物（汚れ成分）の除去に影響を与える程度の量であればよく、後述するアルキレンオキシドの種類、非イオン系界面活性剤の種類や量によっても変動する場合があり、また、パルプの種類、付着している有機物の程度、洗浄条件等に応じて適宜設定されてもよい。
【００２５】
本発明のカチオン系界面活性剤が有するアルキル基は、炭素数１〜１８である。また、本発明のカチオン系界面活性剤が有するアルキレンオキシドは、炭素数２〜４であり、具体的にはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等が挙げられるが、親水性が高いという点において炭素数２のエチレンオキシドが好ましい。なお、炭素数３や４のアルキレンオキシドを使用する場合には、炭素数２のものと組み合わせる必要がある。
【００２６】
本発明のカチオン系界面活性剤が有するアルキレンオキシドの平均付加モル数（ｍ＋ｎ）は、１５〜５０である。１５以上であるとカチオン荷電が中和された際の親水性が不足せず、カチオン系界面活性剤に吸着した汚れ成分が析出しないので好ましく、５０以下であると、分子数が十分にあり、本発明の効果が得られると推測される点において好ましい。
【００２７】
本発明のパルプ洗浄剤は、非イオン系界面活性剤を更に含有することが好ましい。非イオン系界面活性剤は、特に限定されるものではなく、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン多価アルコールエーテル等が挙げられる。具体的には、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンナフチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンヤシアルコールエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンエーテル等が挙げられ、これらの１種を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
【００２８】
本発明のパルプ洗浄剤では、非イオン系界面活性剤の含有量は特に限定されない。例えば、パルプに付着している汚れ成分の除去に影響を与える程度の量であればよく、上述したカチオン系界面活性剤の種類や量によっても変動する場合があり、また、パルプの種類、付着している汚れ成分の程度、洗浄条件等に応じて適宜設定されてもよい。
【００２９】
その他、本発明のパルプ洗浄剤では、必要に応じてビルダーを含有してもよい。ビルダーとは、界面活性剤の洗浄効果を上げる無機配合剤（洗浄助剤）であって、一般にビルダーと称されるものに限定されず、ビルダー機能を有する化合物であってもよい。例えば、金属を錯体化する作用を有するホスホン酸等のキレート性化合物やポリアクリル酸等の水溶性ポリマーが挙げられる。
【００３０】
本発明のパルプ製造方法では、パルプ洗浄剤は、洗浄ゾーン２１２及びパルプ洗浄部３０の一箇所又は複数箇所に添加されてもよく、カチオン系界面活性剤及び非イオン系界面活性剤等の成分ごとに同一箇所又は別箇所に添加されてもよい。
【実施例】
【００３１】
［洗浄剤の評価１］
＜対照区＞
洗浄装置３８の出口のパルプシートＡ（Ａ工場より採取）（パルプ濃度：約１４質量％〜約３０質量％）を１０ｇ採取した。これを０．００２質量％のカルシウム水溶液（２０ｍｇのカルシウム（和光純薬社製）を１Ｌの蒸留水に溶解したもの：実際の洗浄水レベル）３００ｍｌに分散させ、６０℃の水浴中で５分間攪拌した（以下、この溶液を溶液１とする）。次いで、溶液１を５分間静置後、その上澄みを一部採取し、０．４５μｍのフィルターで濾過した濾液をブランク１とした。一方、溶液１を６０℃に保温した状態で更に１５分間攪拌し、次いで、５分間静置後、その上澄みを一部採取し、０．４５μｍのフィルターで濾過した濾液をブランク２とした。そして、ブランク２のＴＯＣ（全有機体炭素）からブランク１のＴＯＣを差し引いたものを対照区におけるＴＯＣ量の増加とし、そこから増加率を算出した。なお、ＴＯＣは、ＴＯＣ計（全有機体炭素計：島津製作所社製）を用いて測定した。
【００３２】
＜実施例１＞
上記方法により調製した溶液１に、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤が表１の規定濃度になるように調製した洗浄剤を添加し、対照区と同様の操作によりＴＯＣを測定した。
【００３３】
＜比較例１及び２＞
上記方法により調製した溶液１に、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含まないカチオン系界面活性剤が表１の規定濃度になるように調製した洗浄剤を添加し、対照区と同様の操作によりＴＯＣを測定した。
【００３４】
＜比較例３及び４＞
上記方法により調製した溶液１に、非イオン系界面活性剤が表１の規定濃度になるように調製した洗浄剤を添加し、対照区と同様の操作によりＴＯＣを測定した。
【００３５】
これらの結果を表１に示す。添加したパルプ洗浄剤の組成及び規定濃度は、表１に示した通りである。なお、ＴＯＣは比較のため、予め洗浄剤の値を測定した上で補正を行った。
【００３６】
【表１】
0005181784.tif 000005
【００３７】
本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤ポリオキシエチレンジメチルアンモニウムを含有する洗浄剤（実施例１）は、一般式Ｉで示される化合物群を含まないカチオン系界面活性剤（比較例１及び２）や非イオン系界面活性剤を含有する洗浄剤（比較例３及び４）と比較して、ＴＯＣの増加率が非常に高く、付着した有機物をパルプから取り除く洗浄力が極めて優れていることがわかった。
【００３８】
［洗浄剤の評価２］
＜実施例２〜６＞
上記洗浄剤の評価１の方法により調製した溶液１に、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤が、或いは、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤と非イオン系界面活性剤及び／又はビルダーとが、表２の規定濃度になるように調製した洗浄剤を添加し、評価１の対照区と同様の操作によりＴＯＣを測定した。パルプシートには、Ｂ（Ｂ工場より採取）を用いた。
【００３９】
＜比較例４〜７＞
上記洗浄剤の評価１の方法により調製した溶液１に、本発明以外のカチオン系界面活性剤と非イオン系界面活性剤とビルダーとが表２の規定濃度となるように調製した洗浄剤を添加し、評価１の対照区と同様の操作によりＴＯＣを測定した。パルプシートには、Ｂを用いた。
【００４０】
これらの結果を表２に示す。添加したパルプ洗浄剤の組成及び規定濃度は、表２に示した通りである。なお、ＴＯＣは比較のため、予め洗浄剤の値を測定した上で補正を行った。
【００４１】
【表２】
0005181784.tif 000006
【００４２】
本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤ポリオキシエチレンジメチルアンモニウムを含有する洗浄剤（実施例２）は、更に非イオン系界面活性剤ポリオキシエチレンフェニルエーテルを含有することで、ＴＯＣが増加した（実施例３）。また、本発明の洗浄剤（実施例４）は、ビルダーであるポリアクリル酸を更に含有することで、ＴＯＣが増加した（実施例５）。よって、本発明の洗浄剤は、更に非イオン系界面活性剤やビルダーを含有することで、洗浄力が更に向上することがわかった。
本発明の洗浄剤（実施例４）は、本発明以外のカチオン系界面活性剤を含有する洗浄剤（比較例４）よりもＴＯＣ増加率が高かった。また、ビルダーを含有する本発明の洗浄剤（実施例５）も、ビルダーを含有する本発明以外のカチオン系界面活性剤を含有する洗浄剤（比較例５）よりもＴＯＣ増加率が高かった。このことから、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有する洗浄剤は、他のカチオン系界面活性剤を含有する洗浄剤よりも洗浄力が優れることがわかった。
【００４３】
本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤とビルダーとを含有する洗浄剤（実施例５）は、非イオン系界面活性剤とビルダーとを含有する洗浄剤（比較例６及び７）と比較して、ＴＯＣ増加率が高かった。このことから、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有する洗浄剤は、同濃度の非イオン系界面活性剤を含有する洗浄剤よりも洗浄力が優れるということがわかった。
【００４４】
［洗浄剤の評価３］
＜実施例７〜１５＞
上記洗浄剤の評価１の方法により調製した溶液１に、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤が、或いは、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤と非イオン系界面活性剤及び／又はビルダーとが、表３の規定濃度となるように調製した洗浄剤を添加し、評価１の対照区と同様の操作によりＴＯＣを測定した。パルプシートには、Ｃ（Ｃ工場より採取）及びＤ（Ｄ工場より採取）を用いた。なお、洗浄剤における各成分の含有量は１質量％とした。
【００４５】
＜比較例８＞
上記洗浄剤の評価１の方法により調製した溶液１に、本発明以外のカチオン系界面活性剤と非イオン系界面活性剤とビルダーとが、表３の規定濃度となるように調製した洗浄剤を添加し、評価１の対照区と同様の操作によりＴＯＣを測定した。パルプシートには、Ｃ（Ｃ工場より採取）及びＤ（Ｄ工場より採取）を用いた。
【００４６】
これらの結果を表３に示す。添加したパルプ洗浄剤の組成及び規定濃度は、表３に示した通りである。なお、ＴＯＣは比較のため、予め洗浄剤の値を測定した上で補正を行った。
【００４７】
【表３】
0005181784.tif 000007
【００４８】
本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤としてポリオキシエチレンジメチルアンモニウムを１０ｍｇ／Ｌ含有する洗浄剤（実施例７）は、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤と非イオン系界面活性剤とをそれぞれ５ｍｇ／Ｌ含有する洗浄剤に比べて、ＴＯＣが高かった（実施例８）。
【００４９】
本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有する洗浄剤（実施例９）は、ビルダーであるホスホン酸やポリアクリル酸を更に含有することで、いずれもＴＯＣが増加した（実施例１０及び１２）。本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有する洗浄剤と非イオン系界面活性剤とを含有する洗浄剤（実施例１５）についても、同様の結果を示した（実施例１１及び１４）。よって、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有する洗浄剤は、更にビルダーを含有することで、洗浄力が更に向上することがわかった。
【００５０】
本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤とビルダーとをそれぞれ１０ｍｇ／Ｌ含有する洗浄剤（実施例１０、１２及び１３）は、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤とイオン系界面活性剤とビルダーとをそれぞれ５ｍｇ／Ｌ、５ｍｇ／Ｌ、１０ｍｇ／Ｌ含有する洗浄剤（実施例１１及び１４）と比較してＴＯＣ増加率が同等又はそれ以上であった。これは、洗浄剤に含有される界面活性剤の濃度が同じであれば、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤とイオン系界面活性剤とを含有するよりも、全て本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤である方が優れた洗浄力を発揮することを示唆しており、このことからも、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有する洗浄剤は、従来から使用されている非イオン系界面活性剤を含有する洗浄剤よりも洗浄力が優れるといえる。
【００５１】
本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含むカチオン系界面活性剤を含有する洗浄剤と非イオン系界面活性剤とビルダーとを含有する洗浄剤（実施例１１）は、本発明以外のカチオン系界面活性剤を含有する洗浄剤と非イオン系界面活性剤とビルダーとを含有する洗浄剤（比較例８）と比較してＴＯＣ増加率が高かった。このことからも、本発明の一般式Ｉで示される化合物群を含む界面活性剤を含有する界面活性剤は、従来から使用されている非イオン系界面活性剤を含有する洗浄剤よりも優れた洗浄力を有するといえる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る洗浄剤が適用されるパルプ製造系の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  パルプ製造系
２０  蒸解洗浄系
２１１  蒸解ゾーン（蒸解部）
２１２  洗浄ゾーン（パルプ洗浄系）
３０  パルプ洗浄部（パルプ洗浄系）
【図１】
0005181784.tif 000010