(57)【要約】  本発明は、蛍光色素を利用することによって製紙プロセスにおける疎水性混入物質の量を決定する方法と、蛍光色素を利用することによって疎水性混入物質を制御するための処理化学物質を評価する方法と、および蛍光色素を利用することによって製紙プロセスにおいて疎水性混入物質を減少するための処理化学物質の量を最適化する方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光色素を用いることによって製紙プロセスにおける疎水性混入物質の量を決定する方法であって、
ａ）製紙プロセス＆パルプ製造プロセスから疎水性混入物質を含有しているパルプスラリーまたは水性懸濁物を得るステップと、
ｂ）前記パルプスラリーまたは水性懸濁物を、少なくとも一次の大粒子濾過および／または二次の精密濾過に供するステップ、およびそれぞれの濾液を収集するステップと、
ｃ）前記疎水性混入物質と相互作用して蛍光発光し得る蛍光色素を選択するステップと、
ｄ）前記色素を、前記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に加えて、前記色素が前記疎水性混入物質と相互作用することを可能にするステップと、
ｅ）前記色素の蛍光を測定するステップ、および前記蛍光と前記疎水性混入物質の量とを関連付けて前記疎水性混入物質の量を決定するステップと、
を包含する、方法。
【請求項２】
蛍光色素が、ナイルレッド、ダンシルアミン、ピレン、１−ピレンホルムアルデヒド、２，６−ジフェニル−４−（２，４，６−トリフェニル−１−ピリジニウム）フェノラート、４−アミノフタルイミド、４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）フタルイミド、ブロモナフタレン、２−ジメチルアミノナフタレンおよびそれらの組み合わせからなる群、好ましくはナイルレッドより選択されるという点で特徴付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップｂ）において、パルプスラリーまたは水性懸濁物が、一次の大粒子濾過および／または二次の精密濾過に供され、好ましくは、一次の大粒子濾過および二次の精密濾過にのみ供されるという点で特徴付けられる、請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
最初の２つの濾過ステップのためのフィルターメッシュサイズの相違が、３０μｍより大きく、例えば６０μｍより大きく、特に１００μｍより大きく、かつ例えば１５０μｍより大きいと言う点で特徴付けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記疎水性混入物質が、マクロスティッキーズ、マイクロスティッキーズおよび／またはコロイド状物質、特にマイクロスティッキーズおよび／またはコロイド状物質を含み、かつ好ましくは、前記疎水性混入物質が、マイクロスティッキーズおよびコロイド状物質からなるという点で特徴付けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ステップｅ）において、前記パルプスラリーまたは水性懸濁物中の蛍光値ｆ０およびＮ回濾過後の蛍光値ｆＮ（Ｎ≧１、好ましくはＮ＝１または２）が測定されるという点で特徴付けられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記蛍光の相違ｆＮ−１−ｆＮが、２つの隣接する濾過で捕獲される対応するサイズ範囲を有する混入物質の量と相関するという点で特徴付けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記方法が、濁度を測定するステップを含まないという点で特徴付けられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記方法が、ステップａ）〜ｅ）からなるという点で特徴付けられる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
蛍光技術を用いることによって疎水性混入物質を制御するための化学的処理を決定するための方法であって、
ａ）製紙プロセス＆パルプ製造プロセスから疎水性混入物質を含有しているパルプスラリーまたは水性懸濁物を得るステップと、
ｂ）前記パルプスラリーまたは水性懸濁物を、少なくとも一次の大粒子濾過および／または二次の精密濾過に供するステップ、およびそれぞれの濾液を収集するステップと、
ｃ）前記疎水性混入物質と相互作用して蛍光発光し得る蛍光色素を選択するステップと、
ｄ）前記色素を、前記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に加えて、前記色素が前記疎水性混入物質と相互作用することを可能にするステップと、
ｅ）前記色素の蛍光を測定するステップ、および前記蛍光と前記疎水性混入物質の量とを関連付け、それによって前記対応するサイズ範囲内で前記疎水性混入物質の量を決定するステップと、
ｆ）個々の疎水性混入物質の得られた量に応じて分散、不粘着化および／または固定を含む化学的処理を必要に応じて行うステップと、
を包含する、方法。
【請求項１１】
前記蛍光色素が、ナイルレッド、ダンシルアミン、ピレン、１−ピレンホルムアルデヒド、２，６−ジフェニル−４−（２，４，６−トリフェニル−１−ピリジニウム）フェノラート、４−アミノフタルイミド、４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）フタルイミド、ブロモナフタレン、２−ジメチルアミノナフタレンおよびそれらの組み合わせからなる群、好ましくはナイルレッドより選択されるという点で特徴付けられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップｂ）において、パルプスラリーまたは水性懸濁物が、一次の大粒子濾過および／または二次の精密濾過に供され、好ましくは、一次の大粒子濾過および二次の精密濾過にのみ供されるという点で特徴付けられる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
最初の２つの濾過ステップのためのフィルターメッシュサイズ中の相違が、３０μｍより大きく、例えば６０μｍより大きく、特に１００μｍより大きく、かつ例えば１５０μｍより大きいと言う点で特徴付けられる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記疎水性混入物質が、マクロスティッキーズ、マイクロスティッキーズおよび／またはコロイド状物質、特にマイクロスティッキーズおよび／またはコロイド状物質を含み、かつ好ましくは、前記疎水性混入物質が、マイクロスティッキーズおよびコロイド状物質からなるという点で特徴付けられる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
ステップｆ）において、分散剤、サーファクタント、不粘着化剤またはそれらの組み合わせの用量が、必要に応じて制御され、それによって疎水性混入物質の量、特に、マイクロスティッキーズの量、および／または固定剤、保持助剤またはそれらの組み合わせの用量が、必要に応じて制御され、それによって、疎水性混入物質の量、特にコロイド状物質の量が減るという点で特徴付けられる、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
２つの隣接する濾過の間の前記蛍光の相違ｆＮ−１−ｆＮが、測定され、次いで、前記相違が有意であるか否か次第で、分散、不粘着化および／または固定の化学的処理が行われるか、または行われず、ここでＮが少なくとも１、好ましくは１または２であるという点で特徴付けられる、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
化学的処理が、蛍光の相違ｆ１−ｆ２が１０ａ．ｕ．未満、または３０ａ．ｕ．未満、または５０ａ．ｕ．未満である場合、コロイド状物質の量を減らすために化学的処理が行われ、ただしそうでなければ、マイクロスティッキーズおよびコロイド状物質の両方の量を減らすために化学的処理が行われるという点で特徴付けられる、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
蛍光技術を用いることによって疎水性混入物質の全体量を減らすための処理化学物質の用量を最適化するための方法であって、
ａ）製紙プロセス＆パルプ製造プロセスから疎水性混入物質を含有しているパルプスラリーまたは水性懸濁物を得るステップと、
ｂ）前記パルプスラリーまたは水性懸濁物を、少なくとも一次の大粒子濾過および／または二次の精密濾過に供するステップ、ならびにそれぞれの濾液を収集するステップと、
ｃ）前記疎水性混入物質と相互作用して蛍光発光し得る蛍光色素を選択するステップと、
ｄ）前記色素を、前記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に加えて、前記色素が前記疎水性混入物質と相互作用することを可能にするステップと、
ｅ）前記色素の蛍光を測定するステップ、および前記蛍光と前記疎水性混入物質の量とを関連付け、それによって前記対応するサイズ範囲内で前記疎水性混入物質の量を決定するステップと、
ｆ）前記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に対して、分散、不粘着化および／または固定を含む化学的処理のための１つ以上の処理化学物質を添加するステップと、
ｇ）ステップａ）〜ｅ）を少なくとも１回繰り返して、前記パルプスラリーまたは水性懸濁物中の対応するサイズ範囲内の種々の混入物質の量の変化を再決定し、次いで必要に応じて、前記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に対して変化した量で、分散、不粘着化および／または固定を含む化学的処理のための１つ以上の処理化学物質を制御して添加するステップと、
を包含する、方法。
【請求項１９】
前記蛍光色素が、ナイルレッド、ダンシルアミン、ピレン、１−ピレンホルムアルデヒド、２，６−ジフェニル−４−（２，４，６−トリフェニル−１−ピリジニウム）フェノラート、４−アミノフタルイミド、４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）フタルイミド、ブロモナフタレン、２−ジメチルアミノナフタレンおよびそれらの組み合わせからなる群、好ましくはナイルレッドより選択されるという点で特徴付けられる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ステップｂ）において、パルプスラリーまたは水性懸濁物が、一次の大粒子濾過および／または二次の精密濾過に供され、好ましくは、一次の大粒子濾過および二次の精密濾過にのみ供されるという点で特徴付けられる、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
最初の２つの濾過ステップのためのフィルターメッシュサイズの相違が、３０μｍより大きく、例えば６０μｍより大きく、特に１００μｍより大きく、かつ例えば１５０μｍより大きいと言う点で特徴付けられる、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記疎水性混入物質が、マクロスティッキーズ、マイクロスティッキーズおよび／またはコロイド状物質、特にマイクロスティッキーズおよび／またはコロイド状物質を含み、かつ好ましくは、前記疎水性混入物質が、マイクロスティッキーズおよびコロイド状物質からなるという点で特徴付けられる、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
ステップｆ）において、分散剤、サーファクタント、不粘着化剤、固定剤、保持助剤またはそれらの組み合わせから選択される１つ以上の処理化学物質が、添加されるという点で特徴付けられる、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
疎水性混入物質が、ステップｂ）においてＮ回（Ｎ≧１）濾過され、請求項１０に記載の方法によって処理方式を決定した後に、相当する処理化学物質を添加し、各々の添加後に、特定のサイズ範囲を有する標的の混入物質の量の低下に相当する蛍光値Δ（ｆ（Ｎ−１）−ｆ（Ｎ））＝［（ｆ（Ｎ−１）（０）−ｆＮ（０））−（ｆ（Ｎ−１）（ｎ）−ｆＮ（ｎ））］／［ｆ（Ｎ−１）（０）−ｆＮ（０）］×１００％における低下後（ここで（Ｎ−１）回の濾過およびＮ回の濾過が行われる）、またはＮ回濾過後の濾液中の最終的に残っている混入物質の量の低下に相当する蛍光値Δ（ｆ（Ｎ））＝［ｆＮ（０）−ｆＮ（ｎ）］／ｆＮ（０）×１００％の低下（ここでｎは、処理化学物質を添加する回数を示しており、≧１であり、「ｆ（Ｎ−１）（０）」および「ｆＮ（０）」はそれぞれ、処理化学物質が添加されない場合の（Ｎ−１）回濾過およびＮ回濾過後の蛍光値を示す）が測定され、それによって、混入物質の所望の低下に相当する処理化学物質の用量が、最適化された量として得られるという点で特徴付けられる、請求項１〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
低下率Δ（ｆ（Ｎ−１）−ｆ（Ｎ））およびΔ（ｆ（Ｎ））が、１０％以上、好ましくは３０％以上、さらに好ましくは５０％以上、特に好ましくは６０％以上、最も好ましくは７０％または８０％以上であるという点で特徴付けられる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記対応する処理化学物質が、ｎ回にわたって実質的に等しく増大した量で添加されるという点で特徴付けられる、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
Ｎが０〜２の範囲の整数であるという点で特徴付けられる、請求項２４または２５または２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光色素を利用することによって製紙プロセスにおいて疎水性混入物質の量を決定する方法に、蛍光色素を利用することによって疎水性混入物質を制御するための処理化学物質を評価する方法に、および蛍光色素を利用することによって製紙プロセスにおいて疎水性混入物質を減少するための処理化学物質の量を最適化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
疎水性有機混入物質、例えば、ウッドピッチ（ｗｏｏｄ  ｐｉｔｃｈ）、スティッキーズ（粘着性物質：ｓｔｉｃｋｉｅｓ）、およびホワイトピッチ（ｗｈｉｔｅ  ｐｉｔｃｈ）は、製紙プロセスにおける主な障害物の１つである。なぜなら、それらは、機械の作動性および紙製品の質を損なう沈着物を形成し得るからである。二次的な繊維、コーティングされた損紙および高収率のメカニカルパルプの使用が増大すること、ならびに現代の高速の機械システムを通じたホワイトウォーター（ｗｈｉｔｅ  ｗａｔｅｒ）の循環が増大することが、製紙機械のシステムにおける疎水性混入物質の蓄積拡大に寄与する。従って、沈着物がひどく飛び出す前に適切な混入物質制御プログラムをデザインすることは製糸業者にとってさらに不可欠なものとなっている。
【０００３】
今のところ、製紙の分野での混入物質粒子の明確な分類のための統合された基準はない。それにもかかわらず、混入物質は、一般には、以下の３つのサイズのカタログに分類できる−マクロスティッキーズ（１００または１５０μｍを超えるサイズを有する）、コロイド状物質（１０μｍ未満のサイズを有する）、およびマイクロスティッキーズ（マクロスティッキーズとコロイド状物質との間のサイズを有する）［非特許文献１］。マクロスティッキーズが、洗浄によって、あるいは加圧ふるいもしくは遠心分離のスラグ分離装置または他の粉砕装置での機械的加工によって、容易に除去され得るという事実とは異なり、化学的処理を通じて、マイクロスティッキーズおよびコロイド状物質のようなより小さいサイズの混入物質を制御することがさらに一般的である。主に、マイクロスティッキーズおよびコロイド状物質は、水性の系における粒子懸濁の形態での流出物の放出／廃棄の拒否（分散および不粘着化として知られる）か、またはファイバーを有する最終シート中の保持（固定（固着）として知られる）のいずれかである、２つの典型的な機構の化学的処理によってそのシステムで減少され得、それによって、製紙機械から紙製品を介して混入物質を取り除くことが可能になる。異なる機構における化学的処理の組み合わせは、混入物質の全体的含量を最大限に減少するために、製紙プロセスでは一緒に要求される場合が多い（ただし処理化学物質は独立して加えられる）。歴史的に、製紙プロセスにおいて有機混入物質をモニターするために汎用的方法、例えば、顕微鏡的マッピング、ハンドシートスティッキーズ（ｈａｎｄｓｈｅｅｔ  ｓｔｉｃｋｉｅｓ）／ダート画像解析（ｄｉｒｔ  ｉｍａｇｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ）（例、Ｐｕｌｍａｃ’ｓ  Ｍａｓｔｅｒ  Ｓｃｒｅｅｎ（商標）およびＦＰＩｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ  Ａｕｔｏｓｐｅｃｋ（商標））、フローサイトメトリー（例、Ｋｅｍｉｒａ  Ｆｌｙｔｏ（商標））、およびさらに近年のオンラインのＯｐｔｉｃａｌ  Ｍａｃｒｏｓｔｉｃｋｉｅｓ  Ｍｏｎｉｔｏｒ（例えば、特許文献１）などが開発されている。しかし、異なる化学的処理の有効性をスクリーニングする迅速かつ正確な方法は、やはり市場で望まれており、同様に、分散剤／不粘着化剤／固定剤の用量を最適化するためにこの方法を利用する全体的な制御プログラムも所望されている。
【０００４】
例えば、濾液濁度低下は、製紙工場での固定の能力を評価するために用いられる一般的な方法である。しかし、それどころか、濁度の増大は、特定の場合には分散剤の能力評価についても示唆される。その他に、この濁度の方法は、前述の疎水性有機混入物質の個別の特徴付けには全く十分ではないと考えられる。なぜなら、この方法は全体として水性の系に含まれる全ての粒子に向けられているからである。その理由のために、種々の処理化学物質が評価される場合が多く、制御プログラムは、製糸業者によって現場の痕跡においてのみ決定される場合が多い。これは集中的な労力および資本を意味し、他方では、駆動している製紙機械に対する余計な負荷をおそらく増大し得る。
【０００５】
近年では、蛍光測定技術が、製紙プロセスにおける疎水性の混入物質をモニタリングするために開発された。例えば、特許文献２は、製紙プロセスにおいて一種以上の疎水性混入物質をモニタリングおよび管理する方法を開示しており、この方法は、上記の混入物質と相互作用して、蛍光発光し得る色素を使用して、上記の混入物質をモニターし、処理化学物質の有効性を評価する。
【０００６】
しかし、特許文献２のみが一般には、特定のサイズ範囲内に混入物質を決定および管理するさらに特異的な方法（したがって、種々の化学的処理を使用する）を示すのではなく、蛍光と液体中の疎水性混入物質の濃度とを関連付けている。従って、これには、混入物質を制御するための全体的な化学的プログラムを設計するように製紙工場を導くという実際的な意義はない。それ以来、単に種々のパルプの等級に対する固定の有効性を測定するために蛍光色素を利用することが集中的に行われてきており、例えば、これには以下の３つの文献、
１．非特許文献２
２．非特許文献３
３．非特許文献４
を参照のこと。
【０００７】
蛍光技術の真の利点は、まだこれらの引用文献では見出されていないと考えられる。蛍光色素は、固定剤だけでなく、分散剤および不粘着化剤もその間に評価するという革新的な手段によって利用されてもよい。従って、これによって、費用効果的な全体的な化学的処理プログラムの正確な設計が利益となり、かつ疎水性混入物質の量を最小限に減らすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０２５８５４７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０２３６７３２号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ワン・シュワンフェイ（Ｗａｎｇ  Ｓｈｕａｎｇｆｅｉ）、ルオ・リェンシン（Ｌｕｏ  Ｌｉａｎｘｉｎ）、「スティッキーズ・デポジット・アンド・コントロール・イン・セカンドリー・ファイバーズ・リサイクリング（Ｓｔｉｃｋｉｅｓ  Ｄｅｐｏｓｉｔ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｆｉｂｅｒｓ  Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ）」、チャイナ・ライト・インダストリー・プレス（Ｃｈｉｎａ  Ｌｉｇｈｔ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｐｒｅｓｓ）、２００９年、１５ページ
【非特許文献２】ラウラ・エム・シェルマン（Ｌａｕｒａ  Ｍ．Ｓｈｅｒｍａｎ）、ミカエル・ジェイ・ムルシア（Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｊ．Ｍｕｒｃｉａ）、ルーディ・ジェンザー（Ｒｕｅｄｉ  Ｊｅｎｚｅｒ）、およびアレッサンドラ・ジェルリ（Ａｌｅｓｓａｎｄｒａ  Ｇｅｒｌｉ）、「アドバンスド・コントロール・オブ・ヒドロホビシティ・コンタミナンツ・イン・ザ・ペーパー・マシン・ウエット・エンド（Ａｄｖａｎｃｅｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｐａｐｅｒ  ｍａｃｈｉｎｅ  ｗｅｔ  ｅｎｄ）」、ティーエーピーピーアイ・ペーパーコン（ＴＡＰＰＩ  ＰａｐｅｒＣｏｎ），２００９．
【非特許文献３】クン・ドン（Ｑｕｎ  Ｄｏｎｇ）、チン・チン・ユアン（Ｑｉｎｇ  Ｑｉｎｇ  Ｙｕａｎ）、セルゲイ・エム・シェフチェンコ（Ｓｅｒｇｅｙ  Ｍ．Ｓｈｅｖｃｈｅｎｋｏ）、ラウラ・エム・シェルマン（Ｌａｕｒａ  Ｍ．Ｓｈｅｒｍａｎ）、ジュン・ハイ・リン（Ｊｕｎ  Ｈａｉ  Ｌｉｎ）、ユー・メイ・ルー（Ｙｕ  Ｍｅｉ  Ｌｕ）、ジー・チェン（Ｚｈｉ  Ｃｈｅｎ）、およびジエン・クン・シェン（Ｊｉａｎ  Ｋｕｎ  Ｓｈｅｎ）、「アプリケーション・オブ・フルオレッセンス・テクノロジー・イン・モニタリング・ヒドロホビック・コンタミナンツ・イン・ペーパー・アンド・パルプ・プロセス（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｅ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｉｎ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ  ｉｎ  ｐａｐｅｒ  ＆  ｐｕｌｐ  ｐｒｏｃｅｓｓ）」、第１６回、インターナショナル・シンポジウム・オン・ウッド、ファイバー・アンド・パルピング・ケミストリー・プロシーディングス（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｗｏｏｄ，  Ｆｉｂｅｒ  ａｎｄ  Ｐｕｌｐｉｎｇ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ−Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ）、アイエスダブリュエフピーシー（ＩＳＷＦＰＣ），２０１１年。
【非特許文献４】クン・ドン（Ｑｕｎ  Ｄｏｎｇ）、チン・チン・ユアン（Ｑｉｎｇ  Ｑｉｎｇ  Ｙｕａｎ）、アヌジュ・ベルマ（Ａｎｕｊ  Ｖｅｒｍａ）、およびスギオノ・タムシル（Ｓｕｇｉｏｎｏ  Ｔａｍｓｉｌ）、「ノベル・アンド・バーサタイル・フルオレッセンス・アプリケーション・イン・モニタリング・ヒドロホビック・コンタミナンツ・イン・ペーパー・アンド・パルプ・プロセス（Ｎｏｖｅｌ  ａｎｄ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｅ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ  ｉｎ  ｐａｐｅｒ  ＆  ｐｕｌｐ  ｐｒｏｃｅｓｓ）」ペーパーアジア（ＰａｐｅｒＡＳＩＡ），２０１２年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の先行技術に基づけば、本発明の目的は、蛍光色素を利用することによって、より効率的および実際的な決定および処理の方法を設計することであり、ここではこのような色素は、パルプスラリーおよび水性懸濁物の中の疎水性混入物質（特にマイクロスティッキーズおよびコロイド状物質）の量および対応するパーセンテージを検出し、それによって適切な処理化学物資が迅速にかつ正確に選択されることを可能にするだけでなく、固定剤、分散剤および不粘着化剤などの種々の処理化学物質の用量を、組み合わせて用いられた場合に最適化するためにも特異的に用いられてもよい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、本発明の第一の局面は、蛍光色素を用いることによって製紙プロセスにおける疎水性混入物質の量を決定する方法であって、以下のステップ、ａ）製紙プロセス＆パルプ製造プロセスから疎水性混入物質を含有しているパルプスラリーまたは水性懸濁物を得るステップと、ｂ）上記パルプスラリーまたは水性懸濁物を、少なくとも一次の大粒子濾過および／または二次の精密濾過に供するステップ、およびそれぞれの濾液を収集するステップと、ｃ）上記疎水性混入物質と相互作用して蛍光発光し得る蛍光色素を選択するステップと、ｄ）上記色素を、上記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に加えて、上記色素が上記疎水性混入物質と相互作用することを可能にするステップと、ｅ）上記色素の蛍光を測定するステップ、および上記蛍光と上記疎水性混入物質の量とを関連付け、それによって対応するサイズ範囲内で上記疎水性混入物質の量を決定するステップと、を包含する、方法を提供することである。
【００１２】
本発明の第二の局面は、蛍光技術を用いることによって疎水性混入物質を制御するための化学的処理を決定するための方法であって、ａ）製紙プロセス＆パルプ製造プロセスから疎水性混入物質を含有しているパルプスラリーまたは水性懸濁物を得るステップと、ｂ）上記パルプスラリーまたは水性懸濁物を、少なくとも一次の大粒子濾過および／または二次の精密濾過に供するステップ、およびそれぞれの濾液を収集するステップと、ｃ）上記疎水性混入物質と相互作用して蛍光発光し得る蛍光色素を選択するステップと、ｄ）上記色素を、上記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に加えて、上記色素が上記疎水性混入物質と相互作用することを可能にするステップと、ｅ）上記色素の蛍光を測定するステップ、および上記蛍光と上記疎水性混入物質の量とを関連付け、それによって上記対応するサイズ範囲内の上記疎水性混入物質の量を決定するステップと、ｆ）個々の疎水性混入物質の得られた量に応じて分散、不粘着化および／または固定を含む化学的処理を必要に応じて行うステップと、を包含する、方法を提供することである。
【００１３】
本発明の第三の局面は、蛍光技術を用いることによって疎水性混入物質の全体量を減らすための処理化学物質の用量を最適化するための方法であって、ａ）製紙プロセス＆パルプ製造プロセスから疎水性混入物質を含有しているパルプスラリーまたは水性懸濁物を得るステップと、ｂ）上記パルプスラリーまたは水性懸濁物を、少なくとも一次の大粒子濾過および／または二次の精密濾過に供するステップ、およびそれぞれの濾液を収集するステップと、ｃ）上記疎水性混入物質と相互作用して蛍光発光し得る蛍光色素を選択するステップと、ｄ）上記色素を、上記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に加えて、上記色素が上記疎水性混入物質と相互作用することを可能にするステップと、ｅ）上記色素の蛍光を測定するステップ、および上記蛍光と上記疎水性混入物質の量とを関連付け、それによって上記対応するサイズ範囲内の上記疎水性混入物質の量を決定するステップと、ｆ）上記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に対して、分散、不粘着化および／または固定を含む化学的処理のための１つ以上の処理化学物質を添加するステップと、ｇ）ステップａ）〜ｅ）を少なくとも１回繰り返して、上記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液中の種々の混入物質の量の変化を再決定し、次いで必要に応じて、上記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に対して変化した量で、分散、不粘着化および／または固定を含む化学的処理のための１つ以上の処理化学物質を制御して添加するステップと、を包含する、方法を提供することである。
【００１４】
本発明の方法は、製紙プロセスにおいて疎水性混入物質を制御するための化学的処理を選択するための蛍光技術を利用しており、単純で、正確で、かつ実際的である。さらに、本発明の方法は、種々の処理化学物質の組み合わせを最適化することによって、処理化学物質の全体的な量を最適化および減少し得、従って、高度に効率的で、環境親和性で、かつ経済的である。他の局面およびバリエーション、ならびに本発明の他の利点は、本明細書の以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲から明らかであり得る。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の用語が、本発明の文脈で適用される。「製紙プロセス（ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）」という用語は、任意の種類の紙製品（例えば、新聞印刷用紙、印刷用紙、上質紙、ライナーボード（厚紙：ｌｉｎｅｒｂｏａｒｄ）、段ボール箱、薄いティッシュペーパー）を紙繊維から作製する方法であって、植物繊維からのベースの製紙ファーニッシュを形成するステップ、このファーニッシュおよび他の非セルロース補助材料（すなわち、製紙化学物質）を含んでいる水性懸濁物を排出してシートを形成するステップ、次いで乾燥、表面処理およびシート巻きつけなどのステップを包含する方法を意味する。植物繊維から製紙ファーニッシュを形成するステップ、排出および乾燥するステップ、ならびにカレンダー仕上げするステップは、当業者に一般的に公知の任意の方式で行ってもよい。「疎水性混入物質」という用語は、製紙産業における、ウッドレジン（ｗｏｏｄ  ｒｅｓｉｎ）、スティッキーズ（ｓｔｉｃｋｉｅｓ）およびホワイトレジン（ｗｈｉｔｅ  ｒｅｓｉｎ）などを含む有機物質を意味する。代表的なウッドレジン混入物質としては、例えば、脂肪酸、樹脂酸、およびそれらの不けん化物（木材から遊離した）、およびグリセロールとステロールとそれらとから形成された脂肪酸エステル類を挙げてもよく、同様に消泡剤、ロジン、コーティングおよびいくつかの成分（アルカリ性サイジング剤における）などが、パルプ化ステップの間に導入される。代表的なスティッキーズ混入物質は、例えば、リサイクルされた繊維に由来するものとして、ホットメルト接着剤、感圧接着剤、コーティング接着剤、残インク、ワックスおよび湿潤強力樹脂などである場合がある。典型的なホワイトレジン混入物質は、例えば、コーティングされた損紙に由来するコーティング接着剤、および紙材料に存在する天然の樹脂と同様の他の厄介な有機物である場合がある。さらに、ホワイトレジンは一般には、炭酸カルシウムのような無機成分を含む。
【００１６】
混入物質の組成物および供給源が複雑なせいで、混入物質粒子は一般には、それらの物理的大きさによって分類される。その混入物質は、通常は、粒子の最長の寸法に応じて、以下、マクロスティッキーズ（１５０μｍを越えるサイズ）、コロイド状物質（１０または２０μｍ未満のサイズを有する）、およびマイクロスティッキーズ（マクロスティッキーズとコロイド状物質との間のサイズを有する）という３つのカテゴリーにおおまかに分類される。マクロスティッキーズが、洗浄によって、または機械的プロセス（加圧ふるい、または遠心分離スラグ分離装置、または他の装置を用いる）によって容易に取り除かれうるという事実とは異なり、マイクロスティッキーズおよびコロイド状物質のような、より小さいサイズの混入物質は通常、処理化学物質を用いる分散、不粘着化および／または固定という化学的処理に供される。本明細書において用いる「混入物質（ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ）」という用語は特に、限定するものではないが、化学的処理のおかげで取り除かれるマイクロスティッキーズおよび／またはコロイド状物質を包含する。
【００１７】
先行する混入物質に関しては、なんら化学的前処理なしで、それらの混入物質は一般には、その粒子の種々のサイズに応じて種々の混入物質の標的化されたサイズ分画を果たすために、少なくとも２つの濾過ステップを必要とする。
【００１８】
「一次的大粒子濾過」および「二次的精密濾過」という用語は、通常は、異なる粒子サイズを有する混入物質のための２つの濾過ステップに相当するために採用される。例えば、製紙プロセスは一般には、２つの濾過ステップを包含し、このうちの１つは、例えば、加圧ふるいを用いるパルプスクリーニングプロセスで行われて、他の大きい不純物および細片と一緒に、ふるい残滓として大きい混入物質粒子を廃棄し、もう一つは、シート形成および排出プロセスで行って、シートに形成される繊維性ウェブ層の細孔を介して小さい混入物質を捕捉し、一方では残っている微細な方の粒子を戻して、サイクルされたホワイトウォーター中で濃縮する。対応して、本発明が、製紙プロセスを指す場合、「一次の大粒子濾過」および「二次の精密濾過」という用語は、製紙プロセスにおける種々の粒子サイズを有する混入物質に対する２つの濾過ステップを示すために用いられる。「一次の大粒子濾過」および「二次の精密濾過」という用語に関連するメッシュサイズとは本明細書においては、説明の開始の際に示される混入物質の分類サイズに厳密には相当しないことが理解されるべきである。当業者は、正確な産生実験、ならびに混入物質の起源および組成に応じて、一次の大粒子濾過および二次の精密濾過のための適切なフィルターメッシュサイズを、それらが、有意に異なるサイズを有している混入物質粒子を分離できる限りは、選択し得る。一実施形態では、これらの２つの濾過ステップのためのフィルターメッシュサイズの相違は、例えば、３０μｍより大きくても、または６０μｍより大きくても、さらに１００μｍより大きくてもよく、具体的には１５０μｍより大きくてもよい。もし、混入物質をさらに微細な濾過ステップにさらに供する必要がある場合、当業者は、所望の効果を達成するまで、二次の精密濾過におけるメッシュサイズよりも小さいメッシュサイズを用いて（サイズの相違が操作に適切な範囲内である限り）、その後の濾過プロセスを行うことができる。この濾過操作および濾過材料は、それ自体は重要ではない。当業者は、先行技術で公知の種々の実験的濾過材料を使用してもよい。本発明の一実施形態では、一次の大粒子濾過は、フラットなふるい、例えば、Ｐｕｌｍａｃふるい、Ｖａｌｌｅｙふるい、Ｓｏｍｅｒｖｉｌｌｅふるい、Ｈａｉｎｄｌふるい、Ｐａｃｋｅｒふるい、好ましくは、フィルターふるい（１００メッシュ〜２００メッシュ（すなわち、１５０〜７６μｍ）にわたるメッシュサイズまたはスリットサイズを有する）を用いて行ってもよい。本発明の一実施形態では、上記の二次の精密濾過は、定量的または定性的な濾紙、好ましくは、無灰定量濾紙（１０〜３０μｍにわたるメッシュサイズを有する）を用いて行ってもよい。本発明の一実施形態では、二次の精密濾過は、好ましくは、５〜２０μｍにおよぶメッシュサイズを有する、微小孔性濾過膜を用いて行ってもよい。
【００１９】
本発明の状況では、「蛍光色素」という用語は、濾液中の混入物質と相互作用し、同時に蛍光発光し得る任意の色素、特に親油性の色素、例えば、ナイルレッド（Ｎｉｌｅ  ｒｅｄ）、ダンシルアミン（ｄａｎｓｙｌ  ａｍｉｎｅ）、ピレン、１−ピレンホルムアルデヒド、２，６−ジフェニル−４−（２，４，６−トリフェニル−１−ピリジニウム）フェノラート、４−アミノフタルイミド、４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）フタルイミド、ブロモナフタレン、２−ジメチルアミノナフタレン、およびそれらの組み合わせを指す。
【００２０】
「処理化学物質」という用語は、種々の化学的処理に適切であり、かつ混入物質の量を減らすために有用である任意の試薬を包含する。本発明の状況では、処理化学物質としては特に、限定するものではないが、分散剤、サーファクタント、不粘着化剤、固定剤および保持助剤が挙げられる。異なる混入物質粒子および化学的処理（例えば、分散、不粘着化または固定）に関して、異なる処理化学物質が、通常はそれぞれ用いられる。これらの処理化学物質は通常は、当業者に周知である。
【００２１】
上記のとおり、第一の局面では、本発明は、蛍光色素を用いることによって製紙プロセスにおける疎水性混入物質の量を決定する方法であって、以下のステップ、ａ）製紙プロセス＆パルプ製造プロセスから疎水性混入物質を含有しているパルプスラリーまたは水性懸濁物を得るステップと、ｂ）上記パルプスラリーまたは水性懸濁物を、少なくとも一次の大粒子濾過および／または二次の精密濾過に供するステップ、およびそれぞれの濾液を収集するステップと、ｃ）上記疎水性混入物質と相互作用して蛍光発光し得る蛍光色素を選択するステップと、ｄ）上記色素を、上記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に加えて、上記色素が上記疎水性混入物質と相互作用することを可能にするステップと、ｅ）上記色素の蛍光を測定するステップ、および上記蛍光と上記疎水性混入物質の量とを関連付け、それによって対応するサイズ範囲内の上記疎水性混入物質の量を決定するステップと、を包含する、方法に関する。一実施形態では、ステップａ）では、疎水性混入物質は、マイクロスティッキーズおよび／またはコロイド状物質（これは、例えば、製紙プロセスで製造されるか、または捕獲される、ウッドレジン、スティッキーズ、ホワイトレジンまたはそれらの組み合わせであってもよい）を含み、本質的に含み、および好ましくはそれらである。これらの相互作用水性混入物質は好ましくは、マイクロスティッキーズおよび／またはコロイド状物質としてパルプスラリーまたは水性懸濁物中に存在する。さらに、上記パルプスラリーは、例えば、リサイクルされたパルプ、コーティングされた損紙、脱インキパルプ、メカニカルパルプ、高収率パルプおよびそれらの組み合わせなどであってもよい。上記水性懸濁物は、例えば、サイクルされたホワイトウォーターであってもよい。
【００２２】
ステップｂ）では、パルプスラリーまたは水性懸濁物は、次にフラットなふるいを用いる一次の大粒子濾過に次に供されて、次いで定量濾紙を用いる二次の精密濾過に供され、それによって、それぞれ、ふるい濾液（例えば、１５０μｍ未満の捕獲粒子サイズのＰ１００メッシュスクリーンカット）および濾紙濾液（例えば、２０μｍ未満の捕獲粒子サイズ）が得られ、これは主に異なる粒子サイズの混入物質粒子を含んでいる。好ましくは、このふるい濾液は主に、マイクロスティッキーズおよびコロイド状物質を含み、一方でこの濾紙濾液は主に、よりサイズが小さいコロイド状物質を含む。ふるい濾液中に含まれるマイクロスティッキーズに関しては、分散または不粘着化法が、マイクロスティッキーズの量を減少するために一般に有利に用いられ、ここで適切な分散、サーファクタントおよび／または不粘着化剤を対応して採用して、この化学的処理を行う。濾紙濾液に関して、固定法が一般には、コロイド物質の量を減らすために有利に用いられ、ここでは適切な固定または保持助剤を対応して採用して、この化学的処理を行う。
【００２３】
上記のとおり、ステップｃ）で用いられる蛍光色素は、パルプスラリー、水性懸濁物または濾液中で疎水性混入物質を染色するか、またはそれと相互作用して、同時に蛍光発光し得る任意の色素であり得る。当業者は、製造作業における通常の知識に応じて適切な色素を明白に選択し得る。蛍光色素の量は、蛍光を発光するのに十分である限り、本明細書では重要ではなく、その量は文献および実施実験に応じて当業者によって容易に決定される。１つの好適な実施形態では、蛍光色素は好ましくは、ナイルレッドである。その後、蛍光色素を蛍光測定の前に混入物質粒子と完全に結合させて、蛍光と混入物質の量との間の相関を確実にするために、ステップｄ）では、色素および疎水性混入物質を、お互いと十分な時間、相互作用させる。
【００２４】
ここでは、色素の追加位置は重要ではない。当業者は、パルプスラリー、水性懸濁物または濾液の任意の位置に、実際の操作によって、蛍光色素を追加してもよい。さらに、当業者は、過度の実験なしに、相互作用に必要な十分な時間を容易に決定し得る。一実施形態では、色素（好ましくは、ナイルレッド）と混入物質粒子との間の反応時間は、０．５〜３分である。必要な場合、例えば、濾液に添加する前に、色素を溶媒と事前混合してもよいし、または有機溶媒中に溶解してもよい。その溶媒は、水と混和性であり、かつ例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、プロピレングリコールまたはそれらの組み合わせである。ステップｅ）では、色素の蛍光を測定し、蛍光値を、疎水性混入物質の量と関連付けて、それによって、疎水性混入物質の量を決定する。色素は、パルプスラリー、水性懸濁液または濾液中の疎水性混入物質粒子と完全に結合するので、色素の蛍光値は、混入物質粒子の量を反映し、従って、混入物質の濃度と相関する。
【００２５】
蛍光測定は、事前に設定した基準、断続的な基準、および／または連続の基準で行う。例えば、フローセルは、上記色素の蛍光を測定するための手段として利用してもよい。さらに具体的には、測定のためのプロセスは以下、フローセル中の蛍光を測定する前の、パルプスラリー、水性懸濁物または濾液への１つ以上の蛍光色素の添加を含む。蛍光の測定は、先行技術において当業者には公知であり、測定に関するパラメーターおよび操作方式は、限定された実験および実際の経験に基づいて得ることができる。例えば、当業者は、フロー注入解析および／または順次注入解析技術（ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）などを利用して、上述の測定プロセスを行ってもよい。
【００２６】
別の例示的な実施形態では、蛍光測定は、手持ち型蛍光光度計で行う。当然ながら、蛍光測定は、他の種類の蛍光光度計で行ってもよい。蛍光測定装置は、選択された色素の特徴的な波長に適合する、励起波長範囲および発光波長範囲を有するべきである。一実施形態では、用いられる蛍光測定装置は、４７５±２０ｎｍの励起波長、および５７０ｎｍを超える発光波長をナイルレッド色素に関して有することが示される。疎水性混入物質をＮ回（Ｎ≧１）濾過して、色素をステップｂ）およびｃ）に応じて添加した後、パルプスラリーおよび水性懸濁物中の蛍光色素の蛍光値ｆ０、およびＮ回濾過した後の蛍光色素の蛍光値ｆＮをそれぞれ、上記の蛍光測定法に応じて測定する。最初の蛍光値ｆ０は、混入物質の総量に関連するが、ｆＮは、Ｎ回濾過後の濾液中の混入物質の量に関連する。これに基づいて、当業者は明白に、任意の回数の濾過後の濾液中の混入物質のサイズ分布を決定し、かつその混入物質のカテゴリーを定量的に分析し得る。例えば、蛍光の相違ｆＮ−１−ｆＮは、これらの２つの隣接する濾過によって捕獲される対応するサイズ範囲内の混入物質の量に関連する。
【００２７】
さらに具体的には、例えば、１つの好適な実施形態では、パルプスラリーまたは水性懸濁物中の蛍光色素の値ｆ０、一次の大粒子濾過後の濾液（例えば、ふるい濾液）中の蛍光色素の蛍光値ｆ１、および二次の精密濾過後の濾液（例えば、濾紙の濾液）中の蛍光色素の蛍光値ｆ２を、ステップｅ）において測定する。さらに、上記のようなふるい濾液および濾紙濾液の種々の性質に起因して、蛍光の相違ｆ０−ｆ１は、マクロスティッキーズの量と相関し、蛍光の相違ｆ１−ｆ２は、マイクロスティッキーズの量と相関し、蛍光値ｆ２は、コロイド状物質の量と相関する。
【００２８】
しかし、最初に記載のとおり、先行技術における濁度測定には特定の欠点があり、蛍光色素と不適合である少量の疎水性混入物質成分について補充的な情報を提供するために、濾液の濁度測定が色素添加の前、間または後に（例えば、色素の添加の前に）必要に応じて行われ得るということは本明細書では排除されない。
【００２９】
１つの好適な実施形態では、本発明の方法は、濁度測定のステップを含まない。
【００３０】
別の好適な実施形態では、本発明の方法は、ステップａ）〜ｅ）からなる。第二の局面では、本発明は、蛍光技術を用いることによって疎水性混入物質を制御するための化学的処理を決定する方法であって、ステップａ）〜ｅ）を、第一の局面に記載されるような蛍光色素を用いることによって、製紙プロセスにおける疎水性混入物質の量を決定する方法において包含する方法に関する。これらのステップの説明および好適な実施形態は、上記されており、それらは、蛍光技術を用いることによって疎水性混入物質を制御するための化学的処理を決定する方法に適用可能である。この方法は、これらのステップの後に、種々の組成物水性混入物質の量次第で、分散、不粘着化および／または固定を含んでいる、化学的処理を必要に応じて行うというステップｆ）を包含する。１つの好適な実施形態では、例えば、一次の大粒子濾過後の濾液（例えば、ふるい濾液）、および二次の精密濾過後の濾液（例えば、濾紙の濾液）の蛍光値をそれぞれ測定することによって、対応するサイズ範囲を有するマイクロスティッキーズおよびコロイド状物質などの混入物質の量に関する情報を得てもよい。これに基づいて、当業者は、要件および所望の効果次第で適切な化学的処理を選択し得る。
【００３１】
上述の好適な実施形態では、上記のとおり、蛍光の相違ｆ１−ｆ２は、マイクロスティッキーズの量と相関するが、蛍光値ｆ２は、コロイド状物質の量と相関する。
【００３２】
さらに、２つの隣接する濾過の蛍光値の間の相違を測定してもよく、次いで、この相違が重大かそうでないか次第で、当業者は、分散、不粘着化および／または固定という化学的処理を行うことができる。例えば、蛍光の相違ｆＮ−１−ｆＮが、１０ａ．ｕ．未満、または３０ａ．ｕ．未満、または５０ａ．ｕ．未満である場合（ここでは、そしてその状況における他のいずれかでは、「ｆＮ−１」または「ｆＮ」はそれぞれ、Ｎ−１またはＮ回、パルプスラリー、水性懸濁物または濾液を濾過した後に測定した蛍光値を指す）、この相違は、有意ではないとみなされ、従って、濾液が含む、混入物質の対応するカテゴリー（例えば、マイクロスティッキーズ）は比較的少量であると考えられ、その結果、不粘着化または分散などの化学的処理を用いることによって、その濃度をさらに減らす必要はなく、このような化学的処理を用いる意味もないであろう。別の例では、蛍光の相違ｆＮ−１−ｆＮが有意である場合、混入物質の対応するカテゴリー（例えば、マイクロスティッキーズまたはコロイド状物質）の相対量を決定可能であり、それによって種々のカテゴリーの混入物質の量を減少するために、分散、不粘着化および／または固定などの化学的な処理を採用することを考慮する。当業者によって理解されるべきであるとおり、「蛍光の相違が有意であるか否か」という表現は、本発明の方法を何度も実施した後の操作実験、ならびに製造コストおよび所望の除去効果次第である。
【００３３】
さらに、蛍光値ｆ１−ｆ２およびｆ２からそれぞれ決定されるマイクロスティッキーズおよびコロイド状物質の量に応じて、当業者は、分散剤、サーファクタント、不粘着化剤をマイクロスティッキーズに適用するか否か、および固定剤、保持助剤をコロイド状物質に適用するか否かを、さらに正確に決定できる。
【００３４】
一実施形態では、この方法は、ステップａ）〜ｆ）からなる。本発明の第三の局面は、蛍光技術を用いることによって疎水性混入物質の全体量を減らすための処理化学物質の用量を最適化するための方法であって、ａ）製紙プロセス＆パルプ製造プロセスから疎水性混入物質を含有しているパルプスラリーまたは水性懸濁物を得るステップと、ｂ）上記パルプスラリーまたは水性懸濁物を、少なくとも一次の大粒子濾過および／または二次の精密濾過に供するステップ、およびそれぞれの濾液を収集するステップと、ｃ）上記疎水性混入物質と相互作用して蛍光発光し得る蛍光色素を選択するステップと、ｄ）上記色素を、上記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に加えて、上記色素が上記疎水性混入物質と相互作用することを可能にするステップと、ｅ）上記色素の蛍光を測定するステップ、および上記蛍光と上記疎水性混入物質の量とを関連付け、それによって上記対応するサイズ範囲内の上記疎水性混入物質の量を決定するステップと、ｆ）上記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に対して、分散、不粘着化および／または固定のうちの１つ以上を加えるステップと、ｇ）ステップａ）〜ｅ）を少なくとも１回繰り返して、上記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液中の対応するサイズ範囲内の疎水性混入物質（例えば、マイクロスティッキーズおよび／またはコロイド状物質）の量の変化を再決定し、次いで必要に応じて、上記パルプスラリー、水性懸濁物および／または濾液に対して変化した量で、分散、不粘着化および／または固定のうちの１つ以上を制御して加えるステップと、を包含する、方法を提供することである。ステップａ）〜ｆ）の説明および好適な実施形態は、上記に示しており、それらはまた、蛍光色素を用いることによって疎水性混入物質の全体的な量を低下するための処理化学物質の量を最適化する方法にも適用可能である。
【００３５】
上記のとおり、蛍光値を異なるサイズ範囲を有する混入物質の量に関連付けることによって、用いられる化学的処理、ならびに分散、不粘着化および／または固定という化学的処理を行うために有用な処理化学物質を決定した後、上記ステップを繰り返すことによって、処理化学物質の用量をさらに最適化するように試みることができる。
【００３６】
従って、疎水性混入物質が、ステップｂでＮ回（Ｎ≧１）濾過される場合には、当業者は、上記の含量を参照することによって容易に評価し、この含量は、処理方式を決定した後に、対応する処理化学物質を添加して、各々の添加後の標的化された混入物質の量の低下、すなわち、蛍光値の低下（Δ（ｆ（Ｎ−１）−ｆ（Ｎ））＝［（ｆ（Ｎ−１）（０）−ｆＮ（０））−（ｆ（Ｎ−１）（ｎ）−ｆＮ（ｎ））］／［ｆ（Ｎ−１）（０）−ｆＮ（０）］×１００％）（（Ｎ−１）回の濾過およびＮ回の濾過を行っている、特定のサイズ範囲を有する標的化混入物の量の減少に相当する）、または蛍光値の低下（Δ（ｆ（Ｎ））＝［ｆＮ（０）−ｆＮ（ｎ）］／ｆＮ（０）×１００％）（最後、すなわちＮ回濾過の後の濾液中の最終的に残っている混入物質の量の減少に相当する）を測定してもよく、それによって、最適量として混入物質の所望の低下量に相当する処理化学物質の用量を得る（ここで、ｎは、処置化学物質を添加する回数に相当し、かつ≧１であり、かつ「ｆ（Ｎ−１）（０）」および「ｆＮ（０）」は、それぞれが処理化学物質が添加されない場合の（Ｎ−１）回濾過およびＮ回濾過後の蛍光値を示す。
【００３７】
１つの好適な実施形態では、蛍光の相違ｆ１−ｆ２は、マイクロスティッキーズの量に関連し、蛍光値ｆ２は、コロイド状物質の量に関連する。処理化学物質を添加する最初の時点から出発して、各々の添加に関して、ｆ１（ｎ）−ｆ２（ｎ）の低下率を、マイクロスティッキーズについて算出して、ｆ２（ｎ）の低下率は、コロイド状物質について算出し、次いでこれらの２つの算出された値を、それぞれ、ｆ１（０）−ｆ２（０）およびｆ２（０）の最初の値と比較してもよい。この低下率は、実質的に、マイクロスティッキーズおよびコロイド状物質の除去率に相当するので、低下率の比較はまた、所定の用量のもとでの処理化学物質の有効性を反映し得る。１つの例示的な実施形態では、処理化学物質の添加なしの最初の濾液中のマイクロスティッキーズの最初の量は、ｆ１（０）−ｆ２（０）と相関し、最初の濾液中のコロイド状物質の最初の量は、ｆ２（０）と相関し、ここでｆ１（０）およびｆ２（０）はそれぞれ、処理化学物質の添加なしの、一次の大粒子濾過後の濾液（例えば、ふるい濾液）、および二次の精密濾過後の濾液（例えば、濾紙濾液）の蛍光値である。
【００３８】
所望の化学的処理を決定した後、適切な処理化学物質を選択して、製紙プロセス＆パルプ製造プロセスに添加し、各々の添加後、ｆ１（ｎ）−ｆ２（ｎ）およびｆ２（ｎ）の値を測定し（ここでｆ１（ｎ）およびｆ２（ｎ）はそれぞれ、ｎ回の添加後の一次の大粒子濾過後の濾液（例えば、ふるい濾液）および二次の精密濾過後の濾液（例えば、濾紙濾液）の蛍光値を示す。以下の式（１）および（２）によれば、（ｆ１−ｆ２）の低下率Δ（ｆ１−ｆ２）は、マイクロスティッキーズに関して算出され、（ｆ２）の低下率Δ（ｆ２）は、コロイド状物質について算出される。従って、その低下率に相当する処理化学物質の用量は、最適化された添加量である。
（１）Δ（ｆ１−ｆ２）＝［（ｆ１（０）−ｆ２（０））−（ｆ１（ｎ）−ｆ２（ｎ））］／（ｆ１（０）−ｆ２（０））×１００％
（２）Δ（ｆ２）＝［ｆ２（０）−ｆ２（ｎ）］／ｆ２（０）×１００％。
【００３９】
当業者は、例えば、ｎ回について実質的に等しい増大量における対応する処理化学物質の添加による、混入物質除去率の改善を検討可能であり、これによって、その要件（例えば、費用および時間）に応じて異なる混入物質除去率に相当する（すなわち、異なるΔ（ｆ１−ｆ２）またはΔ（ｆ２）に相当する）処理化学物質の用量を調節し、それによって、最も適切な最適化された用量を得る。
理論上、処理化学物質は、実際の経験および原価計算を考慮して、できるだけ高い除去率を得られるような用量で添加され得るが、高い除去率をむやみに探求することは不必要である場合がある。１つの好適な実施形態では、低下率Δ（ｆ１−ｆ２）およびΔ（ｆ２）は、１０％以上、好ましくは３０％以上、さらに好ましくは５０％以上、特に好ましくは６０％以上、最も好ましくは７０％または８０％以上である。当業者は、例えば、最適化した用量として、上記の好適な低下率Δ（ｆ１−ｆ２）およびΔ（ｆ２）に相当する処理化学物質の用量を利用してもよい。
【実施例１】
【００４０】
以下の実施例を用いて、本発明をさらに具体的に例示するが、本発明はこれらの実施例に限定はされない。
【００４１】
（実施例１）
天然広葉樹パルプ（ｎａｔｉｖｅ  ｈａｒｄｗｏｏｄ  ｐｕｌｐ）（ＬＢＫＰ）、リサイクルされた脱インキパルプ（ｄｅｉｎｋｅｄ  ｐｕｌｐ：ＤＩＰ）および高収率メカニカルパルプ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｕｌｐ）（ＢＣＴＭＰ）という３つの異なるパルプスラリーをそれぞれ実験して、種々のパルプスラリーにおける疎水性混入物質の量を決定した。さらに、そこに含まれるマクロスティッキーズ、マイクロスティッキーズおよびコロイド状物質の個々の量を、測定された蛍光値に応じて解析した。
【００４２】
各々のパルプスラリーを試験する際、選択したナイルレッド色素を最初に、試験すべきスラリーに添加し、次いで濾過されていない水性懸濁物、ふるい濾液および濾紙濾液をそれぞれ収集して、最終的にはナイルレッドの蛍光を測定した。表１に示されるとおり、これらの３つのパルプスラリーのうちで、高収率のメカニカルパルプが、最高の蛍光ｆ０を有し、続いてリサイクルされた脱インキパルプ、および天然広葉樹パルプが最小の蛍光を有した。これによって、高収率のメカニカルパルプおよびリサイクルされた脱インキパルプは、比較的高い総量の疎水性混入物質を有したが、天然広葉樹パルプが有する疎水性混入物質は極めて少なかったことが示された。混入物質の粒子サイズ分布解析に関しては、コロイド状物質は、これらの３つのパルプスラリーの全てで最高量であって、続いてマイクロスティッキーズ、およびマクロスティッキーズが最小量であった。明らかに、この試験結果によってまた、種々のパルプスラリーが、混入物質のカテゴリーおよび組成物に関して顕著に異なることも示された。
【００４３】
【表１】
2016535244.tif 000002
【００４４】
（実施例２）
高収率のメカニカルパルプ（ＢＣＴＭＰ）ＡおよびＢという２つの異なる等級をそれぞれ実験して、特定の制御プログラムを、それらのそれぞれの標的混入物質に関してスクリーニングした。
【００４５】
試験の経過において、ふるいを用いて、一次の大粒子濾過を行い、濾紙を用いて、二次の精密濾過を行って、続いて、選択したナイルレッド（Ｎｉｌｅ  Ｒｅｄ）を、収集したふるい濾液および濾紙濾液に添加し、最後に蛍光を測定した。
【００４６】
高収率メカニカルパルプＡに関しては、表２に示されるとおり、ふるい濾液および濾紙濾液の蛍光値は、高収率メカニカルパルプＡに含まれる疎水性混入物質が、主に微細なコロイド状混入物質およびマイクロスティッキーズであるか、または大粒子が実質的に存在しないことが示されるとおり、お互いに有意に異なることはない。従って、ＢＣＴＭＰスラリーは、固定の化学的処理を受ける必要しかないことが決定され得る。蛍光試験に加えて、濾液の濁度も、方法比較の目的で試験した。しかし、濁度法によって、適切な化学的処理を決定することを補助する有用な情報はほとんど得られなかった。固定剤ＨＹＢＲＩＤ（商標）６１７５５を、高収率メカニカルパルプＡの化学的処理のために用いて、濾紙濾液の濁度および色素蛍光を、各々の処理後に測定した。この時点で、濾紙濾液の濁度および蛍光の両方とも低下する傾向である。表１の蛍光測定の結果に応じて、所望の除去率が７０％以上であること提唱されたが、固定剤６１７５５は、パルプスラリー中の混入物質を処理するために、絶乾パルプ１トンあたり１．０ｋｇの用量で添加しなければならない。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
高収率メカニカルパルプＢに関しては、表３に示されるようなふるい濾液と濾紙濾液中のナイルレッドの蛍光の結果からわかるとおり、全体的な混入物質のうちの１４％がマイクロスティッキーズ（例、（ｆ１−ｆ２）／ｆ１×１００％）であり、かつ残りの８６％がコロイド状物質であった（例、ｆ２／ｆ１×１００％）。従って、不粘着化剤６２５２０および固定剤ＨＹＢＲＩＤ（商標）７５２７の二重プログラムを、高収率メカニカルパルプＢの処理について決定した。表３の実験データによれば、不粘着化剤６２５２０の用量が、絶乾パルプ１トンあたり３．０ｋｇである場合、測定される（ｆ１−ｆ２）の減少率変化Δ（ｆ１−ｆ２）は、もはや有意ではなくなり、それによって、不粘着化剤６２５２０の反復的な添加が止められる。同様に、固定剤７５２７の用量が絶乾パルプ１トンあたり０．８ｋｇである場合、固定剤７５２７の反復添加はまた、最適化の要件を満たした費用および除去率を考慮して止められた。最終的に、蛍光の結果によれば、高収率メカニカルパルプＢについての最適化された混入物質制御プログラムは、以下のように、不粘着化剤６２５２０を、絶乾パルプ１トンあたり２．０〜３．０ｋｇの用量で、および同時に固定剤７５２７を、絶乾パルプ１トンあたり０．８ｋｇの用量で添加して決定した。同様に、表３に示されるように、高収率メカニカルパルプＢの濁度も測定され、ただし濁度方法では、処理プログラムを設計することを助ける有用な情報はほとんど得られなかった。
【００４９】
【表３】
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【００５０】
（実施例３）
リサイクルされた脱インキパルプ（ＤＩＰ）における混入物質制御プログラムをスクリーニングして、蛍光色素法を用いることによって最適化した。表４に示されるようなふるい濾液および濾紙濾液中のナイルレッドの蛍光の結果からわかるとおり、全体的な混入物質のうちの８％がマイクロスティッキーズ（例、（ｆ１−ｆ２）／ｆ１×１００％）であって、残りの９２％がコロイド状物質であった（例、ｆ２／ｆ１×１００％）。従って、２つ以上の化学的処理の組み合わせを用いることは、リサイクルされた脱インキパルプを処理するために、すなわち、不粘着化剤または分散剤を用いて、マイクロスティッキーズおよび同時に固定剤の量を減らして、コロイド状物質の量を減らすために必要であった。蛍光方法を用いて、最適処理化学物質をさらにスクリーニングした。表４に示されるとおり、不粘着化剤ＤＶＰ４Ｏ００４のマイクロスティッキーズ−除去有効性は、不粘着化剤６２５２０および分散剤８６８３のものより優れていたが、固定剤７６５５のコロイド状物質除去有効性は、固定剤ＨＹＢＲＩＤ（商標）７５２７および６１７５５のものより優れていた。従って、疎水性混入物質の除去率が、全体的制御の目的のために８０％以上必要であった場合、最適化された化学的処理プログラムは、以下、不粘着化剤ＤＶＰ４Ｏ００４を、絶乾パルプ１トンあたり０．８ｋｇの用量で、同時に固定剤７６５５を、絶乾パルプ１トンあたり０．５ｋｇの用量で添加して決定された。
【００５１】
【表４】
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【００５２】
上記の実施例からわかるとおり、本発明による蛍光方法は、先行技術における濁度法よりも実際的であった。さらに、本発明による方法は、迅速にかつ意図的に、化学的処理を設計して、用いられる対応する処理化学物質の用量を最適化するために用いられ得る。
【国際調査報告】
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