JP2002088682A - ピッチをコントロールする方法及びピッチ吸着剤 - Google Patents

ピッチをコントロールする方法及びピッチ吸着剤

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルプ工程および/または抄紙工程における
ピッチトラブルを防止するために、ホワイトカーボンを
パルプ原料および/または製紙原料に添加し、問題とな
るピッチ成分をホワイトカーボンに吸着させピッチの凝
集を抑制する。 【解決手段】 パルプ工程および/または抄紙工程で、
ピッチ成分が存在し、かつpHが4.5から8である工程にお
いて、ホワイトカーボンをピッチ吸着剤として用いるこ
とを特徴とするピッチをコントロールする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、紙、パルプなどの
製造工程で発生するピッチトラブルを解消するためのピ
ッチをコントロールする方法及びピッチ吸着剤に関する
もので、より詳細には、白水中に遊離したピッチ成分に
対して優れた吸着性能を示すホワイトカーボンからなる
ピッチ吸着剤を添加してピッチをコントロールする方法
及びそのピッチ吸着剤に関する。
【0002】
【従来の技術】紙やパルプの製造工程や再生紙の製造工
程において、原料木材に含まれる樹脂成分や、紙の加工
に際して添加される樹脂成分や接着剤として用いられる
粘着成分、すなわちピッチがパルプスラリー中に存在
し、パルプ工程においてはチェストやパイプ壁面に堆積
し、抄紙工程においては、ワイヤー、フェルトなどの抄
紙用具を汚し、その析出物が製品に付着することにより
製品品質を低下させる、または、紙切れなど操業の不安
定化を導くなどのピッチトラブルを引き起こす。従来、
このピッチトラブルを防止する方法として、分散剤や粘
着防止剤としての有機薬品や吸着剤として無機薬品が一
般に使用されている。無機薬品では、天然タルクを加工
した微粒子タルクが広く利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】無機薬品の中でも、タ
ルクなどのケイ酸マグネシウム鉱物は、表面が比較的親
油性であり、パルプスラリー中の遊離ピッチ量を減少さ
せられることから製紙用ピッチ吸着剤として高い評価を
得ている。しかしながら、ピッチが多い場合、タルクの
添加量を増加させて対応しているが、それだけではピッ
チトラブルを完全に解消するに至っておらず、効果に限
界が見られていた。さらに、環境問題の観点から、抄紙
工程の白水系のクローズド化が進行し古紙使用率が上昇
しているため、ピッチトラブルは多発する傾向が見られ
ている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、pHが8以下の
パルプ工程および/または抄紙工程にホワイトカーボン
(非結晶性シリカゲル)を添加することで、遊離のピッ
チが減少しピッチトラブルが著しく解消されることを見
出したことにある。ホワイトカーボンは紙の不透明度を
上昇させる、または紙の摩擦係数を上げる効果を持つた
め製紙填料として用いられてきた。しかし、ピッチトラ
ブルを起こす成分を吸着できることは知られていなかっ
たので、ピッチの多い原料に添加することは行われてい
なかった。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明では、ホワイトカーボン
(非晶質シリカ)をピッチ吸着剤として用いる。ホワイ
トカーボンとは、ケイ酸ナトリウムを原料として製造し
た沈降性シリカをいい、アルミニウム、カルシウム、
鉄、ナトリウムなどを少量含んでいる(化学大辞典(共
立出版株式会社))。本発明で使用するホワイトカーボ
ンは、吸油量が100mL/100g以上、且つ、平均粒子径が1
〜30μmのものが好ましい。
【0006】粒径が、1μmより小さいと、ピッチの吸
着能力に大きな差はないが、ピッチを吸着したホワイト
カーボンが紙に留まらなくなり、ピッチを吸着したホワ
イトカーボンが白水中を循環することとなり、系内に蓄
積されてしまう。本来は、ピッチを吸着したホワイトカ
ーボンは紙に抄き込まれることにより、系内白水からピ
ッチを除去する働きとなるので、紙に留まらない1μm
より小さいものはピッチ除去効果がない。一方、粒径が
大きいホワイトカーボンは、ピッチを吸着した後、紙に
抄き込まれるが、粒径が30μmを超える場合、その後の
工程、例えば乾燥工程で、粒子の一部が紙表面から脱落
し、ドライヤーのドラム表面に蓄積する等の問題を引き
起こすこととなる。また、得られる紙製品の品質面から
も、粒径30μm以下のものを使用する場合に比べ、表面
性や平滑度や不透明度を低下させるため好ましくない。
【0007】また、従来、ピッチコントロール剤として
使用していたタルクの吸油量は40mL/100g程度であり、1
00mL/100g以上の吸油量を持つホワイトカーボンは、明
らかにピッチ吸着能力は高い。吸油量が高いことは、表
面が親油性であることを意味し、疎水性であるピッチ成
分の吸着を促す。通常、入手できるホワイトカーボン
は、100〜400mL/100gであり、この範囲にあるものは入
手も容易で、かつこれにより得られる紙製品は、印刷時
に要求されるインキ吸収性等の性能も十分満足させるも
のである。ピッチコントロールとして使用できるホワイ
トカーボンは、大別して合成非晶質シリカに属し、乾式
法で作られるものでは、燃焼法による無水ケイ酸、加熱
法による無水ケイ酸、湿式法で作られるものでは、含水
ケイ酸、超微粉含水ケイ酸を含むが、その中で好ましく
は湿式法で作られる含水けい酸がよい。粒径や吸油量な
どの特性に関して制限はないが粒系が小さく表面積が大
きいものが有利である。
【0008】本発明において、ホワイトカーボンの対象
となるものは、ピッチ分を含むパルプ原料、製紙原料、
白水である。ホワイトカーボンは、ピッチの凝集を抑制
することができる。これらの対象のpHが8より酸性側
である場合にのみ、ホワイトカーボンはピッチ吸着剤と
して効果が見られる。
【0009】ピッチを含んだパルプ原料および抄紙原料
にホワイトカーボンを添加すれば、その原料中に存在す
るピッチを吸着することができるが、その添加量は存在
するピッチ量に適切な量であることが望ましい。具体的
なホワイトカーボンの添加量としては、好ましくは、
0.1〜10重量%(対固形分)、より好ましくは、
0.5〜5重量%(対固形分)である。添加量が多くな
りすぎても、製品である紙の品質低下(粉落、表面強度
の低下など)が見られることから、10重量%以下、よ
り厳しい品質管理を要求される製品の場合には5重量%
以下にすることが望ましい。一方、0.1重量%未満で
は、ピッチ吸着効果が期待できない。また、ピッチ量の
変動などを考慮した場合には、0.5重量%以上添加す
ると、より安定したピッチ吸着効果が期待できる。
【0010】添加場所はピッチトラブル成分の多い原料
に添加する必要があり、抄紙工程の比較的上流のピッチ
が多いパルプ原料に添加することで効果的である。例え
ば、古紙原料中の成分がトラブルを起こしている場合
は、古紙原料の製造工程で添加することが好ましい。
【0011】
【実施例】以下に実施例を挙げて発明をより具体的に示
すが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
い。
【0012】なお、以下の実施例および比較例で用いた
ホワイトカーボンおよび微細タルクの平均粒子径(Malv
en Instruments社製マスターサイザーSを用いるレーザ
ー法にて体積分布平均粒子径を測定)および吸油量(JI
S K5101-1991にて測定)はそれぞれ次のとおりであっ
た。
【0013】 ホワイトカーボン: 5.2μm、 240mL/100g 微細タルク : 7.2μm、 45mL/100g また、実施例4を除く以下の実施例および比較例での実
験は、サンプル温度を40℃に調整して行った。 〔実施例1〕古紙パルプスラリーをろ布で絞って得られ
た搾水(pH6.8)に対して、ホワイトカーボン懸濁液(100
g/L)を、表1、2に示した添加量0、1、1.5、2g(絶
乾)/500mLになるように添加してサンプルを調整し
た。このサンプルを、マグネットスターラーにより15分
間600rpmで攪拌し、搾水中のピッチ成分をホワイトカー
ボンに吸着させた。吸着させた後、遠心分離(2000G,15
分)で搾水中のホワイトカーボンを含む固形分を沈殿さ
せ、白水と固形分を分離した。上澄み液中に残留してい
る総有機物量はTOCによって測定した。また、トルエン
抽出(液-液抽出、5分)により、上澄み液中の疎水性成
分の定量も行なった。これらの結果を表1,2および図1,2
に示す。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】〔比較例1〕実施例1と同じ搾水を用い、
微粒子タルク(ミストロンベーパー、日本タルク社製)
懸濁液(100g/L)を、表1、2に示した添加量0、1、1.
5、2g(絶乾)/500mLになるように添加してサンプルを
調整した後、実施例1と同じ条件でタルクにピッチ分を
吸着させた。吸着後の搾水は同様に遠心分離で固形分と
水溶液を分離し、吸着されなかったピッチが残存する水
を分離した。
【0017】上澄み液は、実施例1と同様にTOCとトル
エン抽出によって評価し、結果を表1,2および図1,2に実
施例1と共に示す。比較例では、ピッチコントロール用
タルクを添加した場合、1.5g(絶乾)/500mL以上添加
しても搾水中のピッチ分は減少せず、これ以上のピッチ
除去効果はなかった。実施例1のホワイトカーボンを添
加した場合も1.5g(絶乾)/500mL以上の添加ではピッチ
除去効果は横ばいとなり、ホワイトカーボンが吸着でき
るピッチ分は搾水中にはもはや存在しないことを示す。
ここで、実施例と比較例の最大吸着量を比べると、ホワ
イトカーボンの方がピッチ分を多く吸着していることが
明らかである。すなわち、白水中に安定化したピッチに
対してもホワイトカーボンの方が優れた吸着性能がある
ことを示す。 〔実施例2〕機械パルプ(TMP)スラリーをろ布で絞っ
て得られた搾水 (pH6.5)に対して、実施例1と同じホワ
イトカーボン懸濁液を、表1、2に示した添加量0、1、
1.5、2g(絶乾)/500mLになるように添加してサンプル
を調整した後、実施例1と同様な処理を行い、填料に吸
着されなかった搾水中の総有機物量(TOC)とトルエン
抽出量を測定した。これらの結果を表3,4および図3,4に
示す。
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】〔比較例2〕実施例2と同じ搾水を用い、
比較例1と同じ微粒子タルク(ミストロンベーパー、日
本タルク社製)を使用し同じ条件でタルクにピッチ分を
吸着させた。TOCとトルエン抽出の結果を表3,4および図
3,4に実施例2と共に示す。
【0021】実施例1では、古紙のピッチに対してホワ
イトカーボンのピッチ吸着の力がタルクのそれと比較し
て優れていることが示されたが、実施例2と比較例2に
おいては機械パルプのピッチ、すなわち、木材樹脂に対
してもホワイトカーボンは優れた吸着力を持つことが示
された。 〔実施例3〕アクリルなどの接着剤を含む古紙パルプス
ラリーをろ布で絞って得られた搾水のpHは、硫酸と苛性
ソーダを用いて酸性から弱アルカリまでの範囲で3点調
整した。それぞれのpHに調整した搾水 500mLに実施例1
と同じホワイトカーボン懸濁液(100g/L)をそれぞれ10
mL添加し、実施例1と同様な処理をおこない、填料に吸
着されなかった搾水中の総有機物量(TOC)とトルエン
抽出量を測定した。これらの結果を表5,6および図5,6に
示す。
【0022】
【表5】
【0023】
【表6】
【0024】〔比較例3〕実施例3と同じ搾水を用い、
比較例1と同じ微粒子タルク(ミストロンベーパー、日
本タルク社製)を使用し同じ条件でタルクにピッチ分を
吸着させた。実施例1と同様にTOCとトルエン抽出によ
って評価し、結果を表5,6および図5,6に実施例3と共に
示す。
【0025】実施例3では、ピッチを吸着させる時の白
水pHが8以下である場合に、比較例3のタルクのピッチ
吸着よりホワイトカーボンの吸着力が優れていることが
示された。 〔実施例4〕実際の製紙工場において、ピッチ吸着剤と
して古紙パルプに添加していた比較例1と同じ微粒子タ
ルクを実施例1と同じホワイトカーボンに置き換え、そ
の時の抄紙工程におけるピッチ発生率を調査した。ピッ
チの発生率は、製品である新聞用紙の紙面のピッチ欠陥
数で評価した。対象の新聞用抄紙機は日産約300トンの
新聞用紙を製造し、ピッチ欠陥数は1日の生産量に対し
ての発生個数で表した。紙面ピッチはスポットディテク
ターにより自動計測せれるもので、この数が増加するこ
とは品質が低下していることを示し、数が多くなると紙
切れが多発する可能性もあるので、この数を低いレベル
に保つことが品質上操業安定上、欠かせないと考えられ
ている。表7に8日間のホワイトカーボン添加結果を示
す。なお、この期間中、抄紙工程における製紙原料の温
度は47〜52℃であった。
【0026】
【表7】
【0027】表7から実機工程においても、ホワイトカ
ーボンはタルクよりピッチ軽減効果が大きいことが明ら
かとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 填料の添加量と搾水中の残総有機物量(TO
C)との関係を示すグラフである。
【図2】 填料の添加量と搾水中のトルエン抽出量との
関係を示すグラフである。
【図3】 填料の添加量と搾水中の残総有機物量(TO
C)との関係を示すグラフである。
【図4】 填料の添加量と搾水中のトルエン抽出量との
関係を示すグラフである。
【図5】 填料の添加量と搾水中の残総有機物量(TO
C)との関係を示すグラフである。
【図6】 填料の添加量と搾水中のトルエン抽出量との
関係を示すグラフである。
【図7】 ホワイトカーボンの添加の一例を示すフロー
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 克宏 北海道釧路市鳥取南2−1−47 日本製紙 株式会社釧路工場内 (72)発明者 竹田 宏文 北海道釧路市鳥取南2−1−47 日本製紙 株式会社釧路工場内 Fターム(参考) 4L055 AC09 AG18 AH22 BD12 EA31 FA08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルプ工程および/または抄紙工程にお
    けるピッチトラブルを防止するために、ホワイトカーボ
    ンをパルプ原料および/または製紙原料に添加し、ピッ
    チ成分を吸着させることによりピッチをコントロールす
    る方法。
  2. 【請求項2】 前記ホワイトカーボンは、湿式法で作ら
    れる含水けい酸である請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 ホワイトカーボンを添加する工程のpH
    が、8以下であることを特徴とする請求項1記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 ホワイトカーボンからなる製紙用ピッチ
    吸着剤。
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