JP2000515591A - ピッチ制御組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、（１）カチオン・グア重合体、及び（２）イソブチレン／無水マレイン酸共重合体からなる、パルプ及び紙の製造におけるピッチ析出・付着制御用液体組成物に関する。本発明はパルプ及び紙の製造システムにおけるピッチ及び粘着物質の析出抑制法にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】 ピッチ制御組成物 技術分野 この発明は、（１）転化誘導したカチオン・グア重合体、及び（２）アルカリ 金属イソブチレン／無水マレイン酸共重合体からなる、パルプ及び紙の製造プロ セスにおけるピッチ析出制御用液体組成物に関する。本発明は製紙装置上への粘 着物質の析出（付着）抑制法にも関する。 背景技術 広い意味における「ピッチ」は、パルプ・紙の製造プロセスにおいて見られる 「粘着性」物質である。これらの物質は、製紙プロセスにおいて製紙装置に析出 するときに紙の性質及び効率の問題を生じる。さらに詳しくは、「ピッチ」は、 製パルプ中に木材の抽出物から生成する可溶性物質であって、脂肪酸及びエステ ル類、樹脂酸、及びステロールを含む。汚染物質除去手段の使用を含む。ピッチ は、消泡剤、のり付け剤及び塗料のようなプロセス添加物、並びに炭酸カルシウ ム、シリカ、粘度、マグネシウム及びチタンのような無機成分を含む。ピッチは 化学及び機械的製パルプ中に木材から放出される。 良く分散したままのピッチの微細粒は析出・付着問題を起こさないが、疎水性 ピッチ粒子は空気−水の界面に凝集する傾向がある。これらのピッチの微細粒は 、それらが冷却器温度及び低ｐＨを介して下流に移動する際の溶解度の低下のた め、及びプロセスの乱流の増加から析出物を形成する。これらのピッチの微細粒 は凝集して粘着性の糸やボールを形成し、それらは次にチェスト壁、スクリーン 、抄紙機のヘッドボックス、ワイヤ、フェルト及び乾燥器を含む製パルプ・製紙 装置の上に付着する。これは、シート孔及び紙の破断もたらし、従って運転停止 時間の増加及び／又は紙の品質低下をもたらす。かかるピッチは、再生又は二次 繊維プロセスにおいても問題を生じ、ホットメルト、ポリエチレン膜、ラテック ス、感圧接着剤及びワックスのような「粘着物」と呼ばれる合成有機重合質オル ガノ−可溶性ピッチ汚染物質が凝集して製紙装置上に付着物を形成する。 典型的に使用されるピッチ制御（抑制）剤は、非イオン界面活性剤、特にノニ ルフェノールエトキシレート、タルク及びミョウバンを含む。疎水性と親水性セ グメントの両方を含有する非イオン界面活性剤は、表面張力を下げ、湿潤性、洗 浄性及び分散性を提供する。しかしながら、ノニルフェノールエトキシレートは 高発泡性を有して、より多くのピッチを析出させる。 タルクは、シートに保持されるようにコロイドピッチをタルク粒子上に吸着さ せることによって、ピッチ析出の制御にも使用される。タルク使用の欠点は、よ り下流側、特に抄紙機のフェルトに付着してフェルトを詰まらせることである。 酸性紙製造システムにおいて、ミョウバン又は硫酸アルミニウムはピッチの粘着 性をパルプへのカチオン固定によって低下させるために使用される。ミョウバン を使用する場合には、ｐＨ制御がミョウバンの析出防止に臨界的である。 ポリアクリル酸ナトリウム及び類似の化合物のような無機分散剤は、ピッチ粒 子の無機部分を金属イオン封鎖又はキレート化させるが、低泡許容プロセス並び に高消泡剤使用を妨げる有機部分を残す。 ピッチ又は粘着物質制御の最近の技術は、粘着防止剤（それは親水性重合体で ある）を使用して疎水性ピッチ又は粘着物質を処理することを含む。親水性重合 体は、疎水性ピッチ又は粘着粒子上に吸着されることによって、疎水性ピッチ又 は粘着粒子を親水性粒子に転化させる。親水性になったピッチ又は粘着粒子はパ ルプ又は紙にととどまる傾向にあって、機械類、フェルト又はワイヤの上に付着 する傾向が少なくなる。 既知の粘着防止剤は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＢＡ）（米国特許第 ４、８７１、４２４号参照）、メチルセルロース（米国特許第４、８４６、９３ ３号参照）、及びポリビニルアセテート／エチレンオキシド（米国特許第５、２ ６６、１６６号参照）である。 発明の開示 本発明は、（１）転化誘導したカチオン・グア重合体、及び（２）アルカリ金 属イソブチレン／無水マレイン酸共重合体からなることを特徴とする、製パルプ 及び製紙プロセスにおけるピッチの析出・付着制御用液体組成物に関する。ま た、本発明は製紙装置上へのピッチ析出・付着の防止法に関する。本発明は、広 葉樹及び針葉樹パルプ及び再生繊維用の製紙プロセスにも使用できる。 本発明の組成物は、ピッチ又は粘着性粒子を粘着防止化するのみならず、かか る粒子を分散させて、それらの凝集を防止する。製紙系のイオン・バランスを乱 すことなく、他のプロセス添加物との有害な相互作用を抑制する。さらに、本発 明の液体組成物は、処理システムにさらに別の泡を発生させない。 発明を実施するための最良の実施態様 ピッチ抑制組成物に使用する転化誘導グア重合体は粉末である。グア・ガムは 、グア植物の種から得られる非イオン・ガラクトマンナン（分子量＝２５０、０ ００〜２，０００，０００）である。グアを帯電させるために、その非イオング アは、ヒドロキシプロピル・トリモニウムクロリドを反応させ、ある程度置換さ せて、カチオン電荷又は電荷密度値（ｍｅｑ／ｇ）を与える。得られたカチオン グア重合体は、低表面活性の重合体である。望ましい転化誘導カチオングアは、 ０．０１〜３．０ｍｅｑ／ｇ、さらに望ましくは０．０１〜０．１５ｍｅｑ／ｇ の電荷密度を有する。転化誘導カチオングアとして、ヒドロキシプロピル・トリ モニウムクロリド、Ｎ−ＨＡＮＣＥ３０００、ＧＡＬＡＸＴＯＳＯＬ−８０Ｈ₂ Ｃ及びＪＡＧＵＡＲ８９１３、８９１４及び８９１７が特に望ましい。 イソブチレン／無水マレイン酸共重合体は、平均分子量５、０００〜１００． ０００、望ましくは１０，０００〜２０，０００を有する。それらは、周知の方 法に従ってイソブチレンと無水マレイン酸単量体を共重合させることによって調 製する。Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａｓｓ社販売の商品名ＴＡＭＯＬ７３１のようなイソ ブチレン／無水マレイン酸のナトリウム塩類が望ましい。 ピッチ抑制組成物の配合は、水性ピッチ制御溶液の全重量を基準にして、１〜 ２０重量％カチオングアと１〜２０重量％イソブチレン／無水マレイン酸共重合 体を含有するようにする。カチオングアとイソブチレン／無水マレイン酸共重合 体との重量比は、６：１〜１：６，好適には５：１〜１：５、さらに望ましくは ３：１〜１：３、そして最適には２．１：１．２にする。 ピッチ抑制組成物は、水性ピッチ制御組成物の全重量を基準にして、酸、典型 的に０．５重量％以下、望ましくは約０．３０重量％の塩酸、硫酸、リン酸、酢 酸又は硝酸で、安定化させて、粘度を修正して流動特性を与える。 本発明は、特に再生紙を処理するときに、製紙装置上への粘着物質の析出・付 着防止法に関する。紙パルプにおける粘着物質の量を効果的に下げるのに必要な 析出制御組成物の量は、乾燥繊維の量を基準にして、０．０４５ｋｇ〜４．５ｋ ｇである。ピッチ抑制組成物は、製パルプ及び製紙プロセスにおけるいずれの供 給点でも、例えば、パルプミルの第１、第２、又は第３ステージの洗浄器、パル プミルのデッカー、スクリーン、後漂白工程、及び抄紙機自体に添加できる。 ピッチ抑制組成物は、研究室疑似のクラフト褐色原料洗浄器／スクリーン・ル ームの条件下、酸及びアルカリ性条件下で０．１０〜１００ｐｐｍ，望ましくは ５０ｐｐｍ、〜５０ｐｐｍの用量でピッチ析出を減少させる。 実施例 合成ピッチの調製 使用した第１のピッチ評価法は、５０℃で０．５％コンシステンシーの漂白広 葉樹パルプに合成ピッチを添加することを含んだ。その合成ピッチは、エタノー ル中のかす油脂肪酸のナトリウム石鹸であった。 処理した試料は、表１に挙げた重合体の水性溶液をパルプスラリーへ被処理試 料の量を基準にして５０ｐｐｍの量を添加することによって調整した。その重合 体溶液は、スラリーヘプロペラ型ミキサーで攪拌しながら添加した。 処理化合物の添加に続いて、塩化カルシウム溶液をそのスラリーへ添加してコ ロイドピッチ溶液を作った。そのスラリーのｐＨは１１．０から１０．８〜１０ ．５の範囲内に低下した。ｐＨの低下と共に機械的剪断により溶液からピッチを 析出させ、それをスチールブレーカ、ミキサーヘッドのシャフト及び刃の側に析 出差せた。混合後、ブレーカ及びミキサーは緩やかに洗浄してルーズ繊維を除去 した。 析出量は、炉乾燥した最終重量から差し引いたブレーカ及び攪拌機の初重量の 差によって決定した。パーセントで示したピッチの減少又は抑制は、未処理と処 理試料間の析出増量を同一未処理試料重量で割った差に基づいた。 試験した特定のピッチ制御剤は表１に示す。ブランクは、ピッチ制御剤を含有 しない。比較試料Ａ〜Ｅは、本発明の範囲外のピッチ制御剤であって比較のため に試験した。実施例１で使用したピッチ制御剤は本発明の範囲内でにあり、カチ オングアとイソブチレン／無水マレイン酸共重合体のブレンドであって、その重 量比は１：１である。ｐＨ１０．０〜１０．５での試験結果は表２に示す。 表２に結果を示すように、カチオングア重合体とイソブチレン／無水マレイン 酸共重合体の重量比が１：１の実施例のカチオングア重合体／イソブチレンマレ イン酸の混合物（ブレンド）はｐＨ１０．０〜１０．５の条件下で最小のピッチ 重量増量、又は最高のピッチ減少パーセントを示す。これは、実施例１のピッチ 制御剤が特許となっているＳＯＫＡＬＡＮ ＨＰ２２（比較例Ｃ、ブレンド）を 含む被試験５生成物の中で最高であることを示す。泡の多い界面活性剤（ブレン ドＡ）および分散剤／界面活性剤（ブレンドＢ）は、褐色原料洗浄器／スクリー ン・ルーム用に全て満足に使用でき、従来のピッチ制御剤よりも優れた。 別の試験は、より低いｐＨにおける後漂白又は抄紙機適用に対する種々の処理 の効力を評価するために行った。最終のスラリーが６．５〜７．０のｐＨを有し たことを除いて、表２に記載した実施例に用いたのと同一方法を用いた。そのパ ルプスラリーのコンシスタンシーは１．０％に増加した。この試験の結果を表３ に示す。 表３の結果は、カチオングア重合体／イソブチレンマレイン酸共重合体（ブレ ンドＦ／実施例２）がＳＯＫＡＬＡＮ ＨＰ２２（ブレンドＢ）より良好であっ て、酸性〜中性のｐＨ（それは抄紙機システムにおいて通常遭遇する条件である ）において試験した５つの生成物において最良であることを示す。 本発明の範囲内のピッチ制御剤の効果をさらに説明するために、ピッチ析出源 として実際の亜硫酸ミルピッチを使用した。この試験法は、４５℃において１． ０％コンシステンシーの漂白広葉樹パルプのパルブ化を含んだ。この試験の１組 に対してはスラリーのｐＨを４．０に調整し、別の組でのｐＨは８．０であった 。追加のピッチ・コレクターとして、スラリーに懸濁した５．１ｃｍ×７．６ ｃｍ片のポリエステル膜を使用した。 処理添加物に続いて、最初に亜硫酸ピッチをアセトン／ヘキサン溶液に分散さ せた。この溶液を次にそのスラリーにゆっくり導入して、温度を維持しながらさ らに１０間混合した。その混合の最後に、その膜、ビーカおよびミキサーをゆっ くり洗浄してルーズ繊維を除去した。同一パーセントのピッチ減少計算を用いて 処理効力を決定した。これら２組の試験結果を表４に示す。 これらの結果からわかるように、カチオングア重合体／イソブチレン無水マレ イン酸共重合体（ブレンドＦ／実施例３）の組成物が、粘着防止剤として工業的 に許容されている製品（ブレンドＡ〜Ｄ）よりも有効なピッチ制御剤ある。それ らの結果は、ブレンドＦが比較生成物を使用するときに見られない種々のｐＨ値 で有効であるをことを示す。これれらの結果は、ブレンドＥが同じ用量で特許の ＳＯＫＡＬＡＮ ＨＰ−２２よりも有効であることも立証している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 水溶液において次の（ａ）および（ｂ）成分からなることを特徴とするパ ルプおよび紙の製造におけるピッチ析出・付着制御用液体組成物： （ａ）転化誘導したカチオン・グア重合体、及び （ｂ）平均分子量が５、０００〜１００，０００のイソブチレン／無水マレ イン酸共重合体。 ２． 前記イソブチレン／無水マレイン酸共重合体が、１０、０００〜２０、０ ００の平均分子量を有することを特徴とする請求項１記載のピッチ制御用液 体組成物。 ３． 前記カチオン・グア重合体の電荷がヒドロキシプロピル・トリモニウム・ クロリドから誘導されることを特徴とする請求項１記載のピッチ制御用液体 組成物。 ４． 前記誘導されたカチオン・グア重合体の電荷密度が、０．０１〜３．０ｍ ｅｑ／ｇであることを特徴とする請求項２記載のピッチ制御用液体組成物。 ５． 前記イソブチレン／無水マレイン酸共重合体が、１０、０００〜２０、０ ００の平均分子量を有することを特徴とする請求項４記載のピッチ制御用液 体組成物。 ６． （ａ）転化誘導したカチオン・グア重合体、および（ｂ）１０、０００〜 ２０、０００の平均分子量を有するイソブチレン／無水マレイン酸共重合体 からなるピッチ制御用液体組成物のピッチ抑制有効量を製パルプ又は製紙プ ロセスにおける供給点に与えることからなることを特徴とする、広葉樹又は 針葉樹のパルプ又は紙の製造プロセスにおけるピッチの析出・付着制御法。 ７． 前記ピッチがパルプミル・ピッチであり、前記組成物の供給点が褐色原料 洗浄器、スクリーン・ルーム、又はデッカーの領域であることを特徴とする 請求項６記載の方法。 ８． 前記組成物の供給点が、後漂白工程又は抄紙機であることを特徴とする請 求項６記載の方法。 ９． 前記組成物が、パルプおよび紙の製造に使用される装置に直接与えられる ことを特徴とする請求項６記載の方法。 １０． 前記組成物が、パルプおよび紙の製造プロセスの装置にシャワー工程の 水を介して与えられることを特徴とする請求項６記載の方法。