(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙工程中のパルプ調成工程におけるミキシングチェストで攪拌・混合に付される以前のパルプスラリーに、分子量２０，０００〜２００，０００のポリジアリルジメチルアンモニウム塩を添加し、前記ミキシングチェストで攪拌・混合に付される以後のパルプスラリーに、無機アルミニウム化合物を添加して、ピッチによる紙製品の品質低下を防止することを特徴とするピッチ障害防止方法。
【請求項２】
前記製紙工程が、古紙またはコート損紙を原料とする工程である請求項１に記載のピッチ障害防止方法。
【請求項３】
前記ポリジアリルジメチルアンモニウム塩を前記パルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、有効成分として５〜２，０００ｍｇ／ｋｇ添加する請求項１または２に記載のピッチ障害防止方法。
【請求項４】
前記無機アルミニウム化合物を前記パルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、有効成分として５０〜１０，０００ｍｇ／ｋｇ添加する請求項１〜３のいずれか１つに記載のピッチ障害防止方法。
【請求項５】
前記無機アルミニウム化合物が、硫酸アルミニウム、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またはミョウバンである請求項１〜４のいずれか１つに記載のピッチ障害防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙工程中のパルプ調成工程において使用し、ピッチの付着を抑制し、ピッチによる紙製品の品質低下を防止するための製紙工程用ピッチ障害防止剤を用いたピッチ障害防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、製紙工程におけるピッチとは、木材やパルプおよび紙から遊離した天然樹脂やガム物質、さらには、製紙およびパルプの製造工程で使用される添加薬品などに由来する、有機物を主体とする非水溶性の粘着性物質のことをいう。
【０００３】
一般に、ピッチは、製紙工程の白水中では、コロイド状になって分散しているが、何らかの外的作用、例えば、大きなせん断力、ｐＨの急激な変化、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）の過剰添加などによりコロイド状態が破壊されて、凝集、巨大化すると考えられている。凝集、巨大化したピッチは、その粘着性によりファンポンプ、流送配管、チェスト、ワイヤー、フェルト、ロールなどの製造装置類に付着するだけでなく、この付着物が剥離してパルプや紙に再付着する。このようにして、紙の汚点・欠点が発生して紙製品の品質を低下させたり、断紙を発生させ生産性・作業性を低下させるなどのピッチ障害を引き起こす。近年、紙の多様化に伴って添加薬品類が増加し、また工程水のクローズド化が高くなるにつれて、従来にも増してピッチ障害が多くなるとともに、複雑化している。
【０００４】
従来から、このピッチ障害に対していろいろな防止剤が提案されている。例えば、特開平７−１６６４８７号公報には、特定のホスホベタイン化合物の１種あるいは２種以上とカチオン性ポリマーの１種以上を有効成分とするピッチコントロール剤が記載されている。また、特開平７−１２６９９６号公報には、特定の両性界面活性剤のうち１種または２種以上と水溶性カチオン性ポリマーを有効成分として含有するピッチコントロール剤が記載されている。しかしながら、さらに効率のよいピッチ障害の防止剤が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、製紙工程において発生するピッチ障害を効率よく防止することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、製紙工程におけるピッチ障害の防止に関して研究を行った結果、パルプ調成工程のミキシングチェスト（原料配合チェスト）の出口配管から後の工程のパルプスラリーに、サイズ剤をパルプに定着させる役割をもつ無機アルミニウム化合物が添加されている系において、ミキシングチェストを含む前の工程のパルプスラリーに、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩を添加することにより、効果的にピッチ障害を防止できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００８】
かくして、本発明によれば、製紙工程中のパルプ調成工程におけるミキシングチェストで攪拌・混合に付される以前のパルプスラリーに、分子量２０，０００〜２００，０００のポリジアリルジメチルアンモニウム塩を添加し、前記ミキシングチェストで攪拌・混合に付される以後のパルプスラリーに、無機アルミニウム化合物を添加して、ピッチによる紙製品の品質低下を防止することを特徴とするピッチ障害防止方法が提供される。
【０００９】
特開平６−１８２３５１号公報には、凝集剤として、ポリジメチルジアリルジメチルアンモニウムクロライドとポリ塩化アルミニウムを併用する古紙再生廃水の処理方法が記載されている。このような薬剤の併用は、本発明の有効成分の組み合わせであるが、本発明の課題と前記公報に記載の発明の課題は異なるものであり、前記公報にはピッチ障害の防止効果については記載されていない。
本発明は、サイズ剤をパルプに定着させる役割をもつ無機アルミニウム化合物が既に添加されている工程に、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩を添加することにより、無機アルミニウム化合物の定着させる効果を低下させることなしに、ピッチ障害の防止効果が得られるという意外な事実を見出したものであり、産業上有用である。
【００１１】
本発明で用いられる分子量２０，０００〜２００，０００（ここで、分子量とは、数平均分子量を意味する）のポリジアリルジメチルアンモニウム塩（以下、「アンモニウム塩」という）は、一般式（Ｉ）：
【００１２】
【化１】
0004143750.tif 000002
【００１３】
（式中、Ｘはハロゲン原子または鉱酸アニオン、ｎは整数）
で表される。
【００１４】
一般式（Ｉ）におけるＸの「ハロゲン原子」としては、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素などが挙げられる。なかでも、塩素が特に好ましい。
また、Ｘの「鉱酸アニオン」としては、硫酸、硝酸、リン酸および炭酸などのアニオン、すなわちＨＳＯ4-、ＮＯ3-、Ｈ2ＰＯ4-およびＨＣＯ3-などが挙げられる。
一般式（Ｉ）におけるｎは、アンモニウム塩の分子量が２０，０００〜２００，０００に相当する整数である。
【００１５】
一般式（Ｉ）で表されるアンモニウム塩としては、具体的にはポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリジアリルジメチルアンモニウムブロマイド、ポリジアリルジメチルアンモニウムナイトレート、ポリジアリルジメチルアンモニウムサルフェイトおよびポリジアリルジメチルアンモニウムホスフェイトなどが挙げられ、なかでもポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドが特に好ましい。このようなアンモニウム塩は、公知の化合物を用いることができる。
【００１６】
アンモニウム塩の分子量は、２０，０００〜２００，０００が好ましく、３０，０００〜１００，０００が特に好ましい。
分子量が上記の範囲であれば、良好なピッチ障害防止効果が得られる。
【００１７】
本発明で用いられる無機アルミニウム化合物としては、硫酸アルミニウム、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、ミョウバンなどが挙げられ、なかでも硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムが好ましい。
このような無機アルミニウム化合物は、製紙工程中のパルプ調成工程においてサイズ剤をパルプに定着させるために用いられている化合物であり、無機アルミニウム化合物は、従来の定着させる効果を発揮しつつ、本発明のピッチ障害防止効果を発揮する。
【００１９】
本発明における薬剤の添加量は、製造する紙の種類、工程の条件、ピッチの発生状況によって適宜決定される。通常、アンモニウム塩は、パルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、有効成分として５〜２，０００ｍｇ／ｋｇ、好ましくは３０〜３００ｍｇ／ｋｇである。また、無機アルミニウム化合物は、パルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、有効成分として５０〜１０，０００ｍｇ／ｋｇ、好ましくは２００〜２，０００ｍｇ／ｋｇである。
アンモニウム塩と無機アルミニウム化合物の添加量が上記の範囲であれば、良好なピッチ障害防止効果が得られる。
【００２０】
次に、一般的な製紙工程中のパルプ調成工程を例にして、アンモニウム塩と無機アルミニウム化合物の添加方法について説明する。
製紙工程中のパルプ調成工程とは、使用用途に応じた性質を紙製品に与えるために、抄紙工程前にパルプスラリーを調成する工程である。
図１は、一般的な製紙工程中のパルプ調成工程において使用する機器を示すブロック図であり、各機器Ａ〜Ｉは、次のような名称と機能を有する。
【００２１】
Ａ：完成塔（パルプを貯蔵する）
Ｂ：パルパー（シート状のパルプや損紙を水中で細かく分散（離解）し、スラリー状にする）
Ｃ：リファイナー（叩解機とも呼ばれ、パルプ繊維を磨り潰して一定の長さに調節（叩解）したり、繊維を毛羽立たせる）
Ｄ：原料チェスト（製造する紙製品に応じて、パルプを保留する液槽（チェスト）であり、ＫＰ、ＤＩＰ（古紙）、ブロークなどがある）
【００２２】
Ｅ：ファンポンプ（ミキシングポンプとも呼ばれ、通常、大型の渦巻きポンプでパルプを混合する）
Ｆ：ミキシングチェスト（原料配合チェスト（ボックス）とも呼ばれ、複数の原料チェストから送られたパルプを均一に攪拌・混合する）
Ｇ：ジョルダン（リファイナーと同様の機能）
Ｈ：マシンチェスト（最終のパルプを保留する）
Ｉ：種箱（ミキシングボックスとも呼ばれ、原料パルプの配合率の調整や紙製品の特長となる薬剤を添加し、均一にする機器である）
【００２３】
本発明においては、アンモニウム塩を、ミキシングチェスト（Ｆ）で攪拌・混合に付される以前のパルプスラリーに添加し、無機アルミニウム化合物をミキシングチェスト（Ｆ）で攪拌・混合に付される以後のパルプスラリーに添加するのが好ましく、ミキシングチェスト（Ｆ）より後の工程のパルプスラリーに添加するのがより好ましい。ここで、以前および以後とは、それぞれミキシングチェストを含む。
また、サイズ剤をパルプに定着させる役割をもつ無機アルミニウム化合物が既に添加されている工程においては、アンモニウム塩のみを添加すればよい。
【００２４】
添加方法としては、前記の各機器およびそれらをつなぐ配管内に添加すればよく、アンモニウム塩および無機アルミニウム化合物を所要の濃度になるように、そのまま、あるいは予め約２〜１００倍程度に希釈したものを添加すればよい。
【００２５】
本発明のピッチ障害防止方法は、種々の製紙工程に適用できるが、特にピッチ障害が発生しやすい、古紙またはコート損紙を原料とする工程において有効なピッチ障害防止効果を発揮する。
【００２６】
【実施例】
この発明を実施例および試験例により以下に説明するが、この発明はこれらの実施例および試験例により限定されるものではない。
【００２７】
実施例および試験例で用いたアンモニウム塩とその分子量を表１に、無機アルミニウム化合物（以下、「アルミニウム化合物」という）を表２に示す。
【００２８】
【表１】
0004143750.tif 000003
【００２９】
【表２】
0004143750.tif 000004
【００３０】
（試験例１）
中性・微塗工紙（古紙１００％）を製造するＡ製紙会社のＤＩＰ（古紙）受入れチェストの原料パルプスラリーを使用した。２リットルのビーカーに原料パルプスラリー１ｋｇを採取し、ホモミキサー（特殊機化（株）ＴＫホモミキサー）で回転数を２０００ｒｐｍとし、攪拌を行った。この時のビーカー内の温度は３０℃であった。薬剤Ａ〜Ｋをそれぞれ添加し、ホモミキサーにて２０分間の攪拌を行った。さらに先の薬剤を添加してから１５分後に、アルミニウム化合物▲１▼〜▲４▼をそれぞれ添加し、５分間の攪拌を行った。攪拌を行った後、原料パルプスラリーをＮｏ．２のろ紙にてろ過を行った。ろ過を行ったろ液の残留ピッチの濃度（ｍｇ／ｌ）を活性炭吸着法により測定した。またこの時、薬剤Ａ〜Ｋのみの添加についても同様に実施した。測定結果を薬剤の原料パルプスラリーに対する添加濃度と併せて表３に示す。なお、表中のカチオンポリマーとは、アンモニウム塩を意味する。
【００３１】
【表３】
0004143750.tif 000005
【００３２】
（試験例２）
中性・中質紙（古紙１００％）を製造するＡ製紙工場の紙製造工程の原料工程のＤＩＰ（古紙）受け入れチェスト（図１のＤ）へ薬剤Ｃをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対して、５０ｍｇ／ｋｇずつ連続的に添加した。さらに、調成工程のマシンチェスト（図１のＨ）へアルミニウム化合物▲１▼をパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、１０００ｍｇ／ｋｇずつ連続的に添加した。この試験を７日間行った。アルミニウム化合物▲１▼のみを添加した場合と併せて、試験結果を表４に示す。
【００３３】
【表４】
0004143750.tif 000006
【００３４】
試験例２の結果から、薬剤Ｃとアルミニウム化合物▲１▼との連続添加においては、試験開始から７日間まで汚れが見られず、抄紙マシン洗浄のために操業停止を行う必要がなかったが、アルミニウム化合物▲１▼のみでは、３日目でプレスパート部およびドライヤーパート部で汚れが見られ、３〜７日目の間はマシンを停止し洗浄することを余儀なくされた。この間、薬剤Ｃとアルミニウム化合物▲１▼を併用した場合には、アルミニウム化合物▲１▼のみの時よりも紙の生産性が約１０％増加した。なお、マシンの汚れは、ＤＩＰ（古紙）によるホットメルト接着剤によるものであった。
【００３５】
（試験例３）
中性・微塗工紙（古紙１００％）を製造するＢ製紙工場の紙製造工程の原料配合チェスト（図１のＦ）へ薬剤Ｄをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対して、１００ｍｇ／ｋｇずつ連続的に添加した。さらに、調成工程のマシンチェスト（図１のＨ）へアルミニウム化合物▲１▼をパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対し、１０００ｍｇ／ｋｇずつ連続的に添加した。この試験を１０日間行った。またこの時、薬剤Ｄの代わりに、薬剤Ｇ、ＩおよびＪを用いた場合、およびアルミニウム化合物▲１▼のみを添加した場合についても同様に試験を行った。試験結果を表５に示す。
【００３６】
【表５】
0004143750.tif 000007
【００３７】
試験例３の結果から、薬剤Ｄとアルミニウム化合物▲１▼との連続添加においては、試験開始から１０日間まで汚れが見られず、抄紙マシン洗浄のために操業停止を行う必要がなかったが、薬剤Ｄの代わりに、薬剤Ｇ、ＩおよびＪを添加した場合、もしくは、アルミニウム化合物▲１▼のみを添加した場合においては、３日目でプレスパート部およびドライヤパート部で汚れが見られ、３〜１０日目の間はマシンを停止し洗浄することを余儀なくされた。この間、薬剤Ｄとアルミニウム化合物▲１▼を併用した場合には、薬剤Ｇ、ＩおよびＪを代わりに添加した時、もしくは、アルミニウム化合物▲１▼のみを添加した時よりも紙の生産性が約１０％増加した。なお、マシンの汚れは、ＤＩＰ（古紙）およびコートブロック（コート損紙）由来のラテックスピッチによるものであった。
【００３８】
（試験例４）
中性・微塗工紙（古紙１００％）を製造するＣ製紙工場の紙製造工程の原料工程のＤＩＰ（古紙）受け入れチェスト（図１のＤ）へ薬剤Ｄをパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対して、５０ｍｇ／ｋｇずつ連続的に添加した。さらに、調成工程のマシンチェスト（図１のＨ）へアルミニウム化合物▲２▼をパルプスラリーのパルプ絶乾重量に対して、１０００ｍｇ／ｋｇずつ連続的に添加した。この試験を１０日間行った。またこの時、薬剤Ｄの代わりに、アルミニウム化合物▲１▼を１０００ｍｇ／ｋｇ添加した場合についても同様に試験を行った。試験結果を表６に示す。
【００３９】
【表６】
0004143750.tif 000008
【００４０】
試験例４の結果から、薬剤Ｄとアルミニウム化合物▲２▼との連続添加においては、試験開始から１０日間まで汚れが見られず、抄紙マシン洗浄のために操業停止を行う必要がなかったが、アルミニウム化合物▲１▼とアルミニウム化合物▲２▼では、２日目でプレスパート部およびドライヤーパート部で汚れが見られ、２〜１０日目の間はマシンを停止し洗浄することを余儀なくされた。この間、薬剤Ｄとアルミニウム化合物▲２▼を併用した場合には、アルミニウム化合物▲１▼とアルミニウム化合物▲２▼の時よりも紙の生産性が約１０％増加した。なお、マシンの汚れは、ＤＩＰ（古紙）由来のラテックスピッチによるものであった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、製紙工程において発生するピッチ障害を効率よく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な製紙工程中のパルプ調成工程において使用する機器を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ａ  完成塔
Ｂ  パルパー
Ｃ  リファイナー
Ｄ  原料チェスト
Ｅ  ファンポンプ
Ｆ  ミキシングチェスト
Ｇ  ジョルダン
Ｈ  マシンチェスト
Ｉ  種箱
【図１】
0004143750.tif 000009