【発明の名称】酵素とポリマーを組み合わせて使用する製紙プロセス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）製紙パルプへ少なくとも１種のセルロース分解酵素組成物および少なくとも１種のカチオン系ポリマー組成物をほぼ同時に導入して、処理パルプを生成し、かつ、
ｂ）該処理パルプを紙または板紙に成形することを含む紙または板紙を製造する方法。
【請求項２】
さらに、少なくとも１種の第１カチオン系デンプンを前記処理パルプへ導入することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記セルロース分解酵素組成物は、以下から選ばれる請求項１記載の方法。
（１）パルプの乾燥重量に基づいて、約０．１００重量％〜約０．００１重量％の酵素 量にて前記パルプへ添加する、
（２）少なくとも１種のポリアミドオリゴマーおよび少なくとも１種のセルロース分解 酵素を含む。
【請求項４】
第１カチオン系デンプンと同じかあるいは異なっている第２カチオン系デンプンを工程ｂ）の前に処理パルプへ導入する、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１種のカチオン系ポリマー組成物は、以下から選ばれる請求項１記載の方法。
（１）合成カチオン系ポリマーを含む、
（２）ポリアクリルアミドポリマーを含む、
（３）アクリルアミド単位およびカチオン系モノマー単位を含む合成水溶性カチオン系 ポリマーである。
【請求項６】
前記少なくとも１種のカチオン系デンプンは、パルプの乾燥固体重量に基づいて、１トンあたり約５〜約２５ポンドの量にて前記処理パルプへ添加する、請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記カチオン系ポリマー組成物中のカチオン系ポリマーは、少なくとも約１０，０００の重量平均分子量を有し、かつ、該カチオン系ポリマー組成物は、該ポリマーと酵素をともにパルプへ添加する前に、酵素組成物と前以て混合する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１種のセルロース分解酵素組成物および少なくとも１種のカチオン系ポリマー組成物は、以下から選ばれる請求項１記載の方法。
（１）それぞれ１０分間以内に添加する、
（２）それぞれ５分間以内に添加する、
（３）それぞれ１分間以内に添加する、
（４）同時に添加する。
【請求項９】
前記少なくとも１種のセルロース分解酵素組成物および少なくとも１種のカチオン系ポリマー組成物は、以下から選ばれる請求項１記載の方法。
（１）製紙プロセスのブレンドチェストの前で添加する、
（２）ブレンドチェストの前に位置する第１精製装置の前で添加する。
【請求項１０】
以下から選ばれる請求項９記載の方法。
（１）さらに、少なくとも１種の第１カチオン系デンプンをブレンドチェストの前で処 理パルプへ導入することを含む、
（２）前記少なくとも１種のカチオン系ポリマー組成物は、少なくとも１種の窒素含有 ポリマーを有する合成ポリマーを含む、
（３）さらに、少なくとも第２カチオン系デンプンを処理パルプへ導入することを含み 、該第１および第２カチオン系デンプンは同じかまたは異なっている。
【請求項１１】
前記パルプは未処理硫酸パルプである、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
酵素組成物の供給部、カチオン系ポリマー組成物の供給部、製紙パルプの供給部、酵素組成物の供給部からの酵素組成物およびカチオン系ポリマー組成物の供給部からのカチオン系ポリマー組成物を製紙パルプの供給部へほぼ同時に供給して、処理パルプを生成するための装置、および該処理パルプを加工紙または板紙に成形する装置を含む製紙装置。
【請求項１３】
以下から選ばれる請求項１２記載の装置。
（１）処理パルプを生成する前記装置は、処理パルプの前記供給部に連通するブレンド 、該ブレンドチェストに連通するファンポンプ、該ファンポンプにクリーン、お クリーンに連通するヘッドボックスを含む、
（２）供給タンクは処理パルプの供給部を保持するために設けられ、該供給タンクと該 チェストの中間には、ブレンドチェストに入る前に処理パルプを精製するための を含む、
（３）さらに、カチオン系デンプンの供給部、処理パルプの前記供給部への入口に連通 カチオン系デンプンの供給部からの出口、およびさらに白濁水サイロを含み、該 イロは前記ブレンドチェストと連通する入口、前記ヘッドボックスに連通する入 び前記ファンポンプに連通する出口を有する、
（４）前記ヘッドボックスでパルプを生成する前にパルプまたは処理パルプを精製する するための１種以上の精製装置を含む。
【請求項１４】
ａ）パルプへカチオン系ポリマー組成物を導入して、処理パルプを生成し、
ｂ）該処理パルプへ少なくとも１種のセルロース分解酵素組成物を導入して、酵素処理パルプを生成し、
ｃ）該酵素処理パルプへ窒素含有カチオン系ポリマー組成物を添加し、かつ、
ｄ）該パルプを紙または板紙に成形する
ことを含む紙または板紙を製造する方法。
【請求項１５】
以下から選ばれる請求項１４記載の方法。
（１）さらに、酵素処理パルプへ窒素含有カチオン系ポリマー組成物を導入する前で、 酵素処理パルプへ第２カチオン系ポリマー組成物を導入することを含む、
（２）前記カチオン系ポリマー組成物は窒素含有ポリマーまたはデンプンを含む、
（３）前記第２カチオン系ポリマー組成物は窒素含有ポリマーまたはデンプンを含む。
【請求項１６】
以下から選ばれる請求項１又は１４記載の方法。
（１）前記セルロース分解酵素組成物は約５％〜約２０％の酵素を含む、
（２）前記パルプは硫酸パルプを含む。
【請求項１７】
前記酵素組成物は以下から選ばれる請求項１４記載の方法。
（１）酵素は、前記パルプの乾燥固体重量に基づいて、約０．００１重量％〜約０．１ ００重量％の酵素量にて添加する、
（２）少なくとも１種のポリアミドオリゴマーおよび少なくとも１種のセルロース分解 酵素を含む。
【請求項１８】
前記カチオン系ポリマー組成物の該カチオン系ポリマーは、前記パルプに該パルプの乾燥固体重量に基づいて、約０．０００１重量％〜約１．０００重量％の量にて添加する、請求項１又は１４記載の方法。
【請求項１９】
請求項１、１０、又１４記載の方法により製造された紙または板紙。
【請求項２０】
以下から選ばれる請求項１４記載の方法。
（１）前記カチオン系ポリマー組成物は製紙プロセスのブレンドチェストに導入し、少 なくとも１種のセルロース分解酵素組成物は同じ製紙プロセスのマシンチェスト に導入し、かつ、前記窒素含有カチオン系ポリマー組成物は同じ製紙プロセスの ほぼ白濁水サイロに添加する、
（２）前記任意カチオン系ポリマーは前記マシンチェストおよび前記白濁水サイロの間 に位置するスタッフボックスに導入する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は製紙プロセスならびにこれらのプロセスから得られた製品に関する。より詳細には、本発明はセルロース分解酵素と１種以上のポリマーで製紙パルプを処理することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
製紙パルプを酵素処理しようする特殊な製紙プロセスは、例えば、Fuentes らの米国特許第4,923,565号明細書、Fuentesらの米国特許第5,110,412号明細書、Sarkarらの米国特許第5,169,497号明細書、およびFuentesらの米国特許第5,308,449号明細書に記載されている。これらプロセスのそれぞれは、本明細書中に参考としてその全体を挿入する。これらのプロセスによると、製紙パルプはパルプを従来の製紙機にかける前に、相当な時間、酵素組成物に接触させる。これらのプロセスでは、パルプはパルプを従来の合成ポリマー組成物で処理する前に、少なくとも２０分間、酵素組成物と接触させたままにしておかなければならない。この接触時間が合成ポリマーを添加する前に、酵素に十分な反応時間を与える。したがって、このプロセスは酵素がパルプにまず接触した後に、合成ポリマーを別に添加することを必要とするが、これは時間がかかり複雑である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
長い接触時間を単純化し、および／または避ける製紙プロセスが必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は少なくとも１種のセルロース分解酵素組成物と少なくとも１種のカチオン系ポリマー組成物を製紙パルプへほぼ同時に導入して、処理パルプを生成することを含む紙または板紙を製造する方法を提供する。酵素組成物およびポリマー組成物は別々に該パルプへ添加するか、あるいはこれらを前もって混合してから添加することができる。該パルプはさらに少なくとも１種のカチオン系デンプンで処理してもよい。次いで、得られたパルプは、好ましくは、従来の処理に比べて、改良された排水性(drainage)および／または保持性(retention)を有するパルプシートに成形する。排水および乾燥した後、得られた紙または板紙は、好ましくは優れた不透明性および他の物理的性質を示す。
【０００５】
本発明はさらに、ブレンドチェスト内でカチオン系ポリマー組成物を使用してパルプを処理し、次いで酵素組成物を処置パルプへ添加するマシンチェスト内に処理パルプを通過させることを含む紙または板紙を製造する方法に関する。次いで、酵素処理パルプを精製し、スタッフボックスを通過させる。次いで、スタッフボックスからパルプを、第２カチオン系ポリマーをパルプへ添加する白濁水サイロ内を通過させ、次いでパルプを紙または板紙に成形する。
【０００６】
本発明は上記した方法を実施する製紙システム、および該方法によって製造された紙または板紙も提供する。
前記一般的な説明および下記詳細な説明の双方は、単に例示および説明であって、特許請求する本発明のさらなる説明を提供することを意図する。添付する図面（これらは本願に挿入され、本願の一部を構成する）は、その詳細な説明とともに本発明のいくつかの実施態様を説明し、本発明の原理を説明しようとするものである。
【０００７】
【発明の実施の態様】
本発明は紙または板紙を製造する方法を提供する。１つの方法では、少なくとも１種のセルロース分解酵素組成物および少なくとも１種のカチオン系ポリマー組成物をほぼ同時に製紙パルプへ導入する。酵素組成物およびポリマー組成物を別々に該パルプへ添加するか、あるいはこれらを前以て混合してから添加することができる。次いで、得られたパルプは紙または板紙に成形する。本発明では、カチオン系ポリマー組成物および酵素組成物を添加すると同時に、あるいはその後に、カチオン系デンプンもまたパルプまたは処理パルプへ添加することができる。カチオン系デンプンは先に添加したカチオン系ポリマーと同じかまたは異なっていてもよい。本方法で製造された紙または板紙は、好ましくは優れた不透明性および／または他の物理的性質を示す。紙および板紙製品が製造されるパルプシートは、好ましくはパルプ繊維(fine)の優れた排水性および／または優れた保持性を示す。
【０００８】
本発明の方法は、本発明に基づいて容易になされ得る変法を使用して、従来の製紙機で実施することができる。該方法は多くの異なったタイプの製紙パルプまたはこれらの組み合わせを使用することができる。例えば、パルプは未処理亜硫酸パルプ、ブロークパルプ、硬木クラフトパルプ、軟木クラフトパルプ、これらのパルプの混合物などの未処理および／または再生パルプを含む。
【０００９】
上記したように、酵素組成物およびカチオン系ポリマー組成物は、ほぼ同時に添加する。好ましくは、これらの２種の成分をほぼ同時に添加することは、２種の成分をそれぞれ１０分間以内に添加する、より好ましくはそれぞれ５分間以内に添加する、さらにより好ましくはそれぞれ２分間以内または１分間以内に添加する、および最も好ましくはパルプへ本質的に同時に添加することを意味する。
さらに、酵素組成物およびポリマー組成物は一般的に製紙プロセスのいかなる位置で添加することもできるが、好ましくは製紙プロセスの白濁水サイロの前で添加する、より好ましくはマシンチェストの前で添加する、さらにより好ましくはブレンドチェストの前で添加する。もっとも好ましくは酵素組成物およびカチオン系ポリマー組成物は、製紙プロセスの第１精製装置の前で添加する。これは一般的にブレンドチェストの前に位置する。
【００１０】
パルプ処理に使用する酵素組成物は、セルロース分解活性を有する従来のいかなる製紙パルプ処理酵素をも含む。他の成分は、これらの他の成分が酵素組成物のセルロース分解活性に消極的にも影響を与えないかぎり、存在していてもよい。好ましくは、酵素組成物はへミセルロース分解活性も示す。好適な酵素および酵素含有組成物としては、Jaquessの米国特許第5,356,800号明細書、1998年2月27日付出願の米国特許出願第09/031,830号および国際特許出願WO99/43780号に記載されているものが挙げられる。これらは本明細書中に参考としてその全体を導入する。他の製紙パルプ処理酵素の例としては、Buckman Laboratories International, Inc., Memphis, Tennesseeから入手可能であるBUZYMETM2523およびBUZYMETM2524が挙げられる。セルロース分解酵素組成物は、好ましくは約５重量％〜約２０重量％の酵素を含む。好ましい酵素組成物は、さらにポリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリビニルピロリドン、テトラヒドロフリルアルコール、グリセリン、水および例えば、米国特許第5,356,800号明細書に記載される他の従来の酵素組成物添加剤を含むことができる。酵素はパルプ乾燥重量に対して、約０．００１〜約０．１００重量％の酵素量にて、例えば約０．００５〜約０．０５重量％にてパルプへ添加してもよい。
【００１１】
本発明の好ましい実施態様では、酵素組成物は少なくとも１種のポリアミドオリゴマーおよび少なくとも１種の酵素を含む。ポリアミドは酵素を安定化するに効果的な量にて存在する。ポリアミドオリゴマーと酵素を含む酵素組成物の例としては、国際特許出願WO99/43780に記載される。これは参考として本明細書中に挿入する。
本発明では、酵素組成物は２種以上の異なった酵素の組み合わせを含むことができる。酵素組成物は例えば、リパーゼとセルラーゼの組み合わせを挙げることができ、かつ、所望により安定化剤を含むことができる。安定化剤は、ここに記載するポリアミドオリゴマーであってもよい。
【００１２】
酵素組成物とほぼ同時にパルプへ添加されるカチオン系ポリマー組成物は、カチオン系ポリマーの存在しないパルプに比べて、好ましくは、パルプの排水性または保持性を改良するに有効な量を添加する。一般には、カチオン系ポリマーは、乾燥固体パルプに基づいて、紙ストック１トン当たりカチオン系ポリマーを少なくとも約０．５ポンドの量にて、好ましくは、紙ストック１トン当たり少なくとも約１ポンドの量にて添加する。好ましくは、カチオン系ポリマーは、乾燥固体に基づいて、紙ストック１トン当たり少なくとも約２ポンドから紙ストック１トン当たり約６ポンドの量にて添加する。カチオン系ポリマーは好ましくは、パルプの乾燥固体重量に対して、約０．０００１重量％〜約０．０１００重量％の量にて添加する。
【００１３】
いかなるカチオン系ポリマーまたはその混合物を使用してもよく、好ましくは、通常製紙に関連する従来のカチオン系ポリマーをカチオン系ポリマー組成物として使用することができる。カチオン系ポリマーの例としては、カチオン系デンプン、カチオン系ポリアクリルアミドポリマー、例えば、アクリルアミドとカチオン系モノマーとのコポリマー（ここでカチオン系モノマーは中和または四級化された形態である）が挙げられるが、これらに限定されない。窒素含有カチオン系ポリマーが好ましい。本発明で好ましいカチオン系ポリマーを生成するためにアクリルアミドを共重合してもよいカチオン系モノマーの例としては、アクリル酸またはメタクリル酸のアミノアルキルエステル、およびジアリルアミンの中和または四級化された形態のいずれかが挙げられる。カチオン系モノマーおよびカチオン系ポリアクリルアミドポリマーの例は、Baron Jr.らの米国特許第4,894,119号明細書中に記載されている。これは本明細書中に参考として挿入する。
【００１４】
カチオン系ポリマーは、例えば、１−トリメチルアンモニウム−２−ヒドロキシプロピルメタクリレートメトスルフェートを含むコモノマーから生成したポリアクリルアミドであってもよい。カチオン系ポリマーの他の例としては、ジアリルアミンモノマーのホモポリマー、アクリル酸のアミノアルキルエステルのホモポリマー、および米国特許第4,894,119号明細書に記載されるポリアミンが挙げられるが、これらに限定されない。コポリマー、ターポリマーまたは高次ポリマーを使用してもよい。さらに、本発明の目的では、２種以上のカチオン系ポリマーの混合物を使用してもよい。
【００１５】
カチオン系ポリマーとして、カチオン系ポリアクリルアミドを使用する場合、非イオン性アクリルアミド単位が、好ましくはコポリマー中に存在し、好ましくは少なくとも約３０モル％、および一般的には９５モル％以下の量にて存在する。少なくとも約５モル％、および一般的には約７０モル％以下のポリマーは、好ましくはカチオン系コモノマーから生成される。
カチオン系ポリマーの重量平均分子量は、好ましくは1,000以上、例えば、約10,000〜約15,000,000または約100,000〜約10,000,000である。
本発明の好ましい実施態様では、存在するカチオン系ポリマーは少なくとも約10,000の重量平均分子量を有し、カチオン系ポリマー組成物と酵素組成物を互いにパルプへ添加する前に、酵素組成物と前以て混合する。
【００１６】
酵素組成物およびカチオン系ポリマー組成物でほぼ同時に製紙パルプを処理した後、次いで、得られた処理パルプを従来の製紙機および技術でもって加工してもよい。処理パルプはさらに、アニオン系および非イオン系ポリマーなどの他のポリマー、クレー、他の充填剤、染料、顔料、脱泡剤、殺生物剤、ミョウバンなどのｐＨ調整剤、および他の従来の製紙または加工添加剤を含む１種以上の成分で処理してもよい。本発明の方法において使用する１つの特に好ましい添加剤は、カチオン系デンプンである。
【００１７】
カチオン系デンプンは本発明のパルプまたは処理パルプへ添加して、デンプン処理パルプを生成する。デンプンは本発明の製紙容器またはシステムから、製紙パルプの流れに沿って、１つ以上の地点で添加すればよい。例えば、カチオン系デンプンは酵素およびカチオン系ポリマーをパルプへ添加するとほぼ同時にパルプへ添加することができる。カチオン系デンプンはまたは、あるいはさらに、パルプを酵素およびカチオン系ポリマーでまず処理した後に、処理パルプへ添加することができる。好ましいカチオン系デンプンとしては、ジャガイモデンプン、トウモロコシデンプン、および他のウエットエンドデンプン、またはこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
従来量のデンプンをパルプへ添加することができる。本発明で使用することができるデンプンの模範的量は、パルプの乾燥固体重量に基づいて、１トン当たり約５〜約２５ポンドである。
【００１８】
デンプンに加えて、または置き換えて、微粒子添加物をプロセスのいずれのときにおいてもパルプへ添加してもよい。微粒子添加剤はパルプの電荷またはパルプ成分の電荷を変更することができる。微粒子添加剤は、例えば充電剤または変性剤、充填剤、凝固剤および／または保持助剤である。微粒子添加物は天然または合成ヘクトライト(hectorite)、ベントナイト、ゼオライト、アルミナゾル、または当業者に公知である従来の粒子状添加剤のいずれかである。
【００１９】
殺生物剤は、製紙プロセス中に殺生物剤の従来の使用に従って、パルプまたは処理パルプへ添加してもよい。例えば、殺生物剤は、パルプを酵素およびカチオン系ポリマーで処理した後に、ブレンドチェスト中の処理パルプへ添加してもよい。本発明の製紙パルプに有用である殺生物剤としては、当業者に周知である殺生物剤、例えば、Buckman Laboratories International, Inc., Memphis, Tennesseeから入手可能であるBUSANTM1130が挙げられる。
【００２０】
本発明の方法を実施する製紙システムのフローチャートは、図１に開示されている。示されたシステムは、本発明の例示であって、本発明の範囲を制限することを全く意図していないことを理解すべきである。図１のシステムでは、酵素組成物の供給およびカチオン系ポリマー組成物の供給は、それぞれ所望濃度にて同時に一緒にして、溢れて流れる製紙パルプとし、処理パルプを形成する。示されたパルプの供給は、例えばパルプ保有タンクまたはサイロから供給されたパルプの流れを示す。図１に示されたパルプの供給部は、導管、保有タンクまたは混合タンク、または他の容器、通路、またはパルプ流のための混合ゾーンである。酵素組成物の供給部は、例えば、処理パルプタンクの入口に連通する出口を有する保有タンクである。カチオン系ポリマー組成物の供給部は、例えば、処理パルプタンクの入口に連通する出口を有する保有タンクである。
【００２１】
酵素組成物およびカチオン系ポリマー組成物で処理したパルプは、殺生物剤を含む所望の添加剤を処理パルプと一緒にする場合、処理パルプタンクから精製装置内を通過させ、次いでブレンドチェスト内を通過させる。精製装置は処理パルプタンクの出口と連通する入口、およびブレンドチェストの入口に連通する出口を有する。
【００２２】
図１の実施態様では、ブレンドチェスト内で処理されたパルプを、ブレンドチェストの出口からマシンチェストの入口への連通手段を通過させる。ブレンドチェストおよびマシンチェストは、当業者に公知である従来のタイプのものがある。マシンチェストはシステムの下流部分を通過する、特にヘッドボックスの処理パルプまたはストック上でレベルヘッド、すなわち一定圧力を確実にする。
図１のシステムでは、ヘッドボックスで製紙して得られた排水パルプを白濁水サイロへ再循環させる。
【００２３】
図２に示される実施態様では、カチオン系デンプンはブレンドチェストで精製処理パルプへ添加し、このシステムは従来のスタッフボックスを含んでいる。図２には示されていないけれども、スタッフボックスでさらにカチオン系デンプンを添加してもよい。図２のシステムはマシンチェストとスタッフボックスとの間に第２精製装置を有している。ミョウバンなどのｐH調整剤を含む他の添加剤もまたスタッフボックスで添加してもよい。ｐＨ調整剤は容器内のパルプまたは処理パルプの流れに沿って他の位置で添加することもできる。
【００２４】
本発明の装置はパルプの流れに好適な濃度、例えばパルプの乾燥固体重量に基づいて約０．００１〜約０．１００重量％の酵素をもたらすための測定装置も含むことができる。この装置はパルプの流れに好適な量、例えばパルプの乾燥固体重量に基づいて、約０．０００１〜約１．０００重量％のカチオン系ポリマーをもたらすための測定装置を含むことができる。他の測定装置または投与装置を、好ましくは該方法中に使用してもよい他の添加剤および成分のために設ける。
【００２５】
本発明の他の実施態様は図３に示される。パルプはブレンドチェスト内で窒素含有カチオン系ポリマーやカチオン系デンプンなどのカチオン系ポリマー組成物で処理する。処理パルプはブレンドチェストからマシンチェストへ通過させ、ここで酵素組成物を処理パルプへ添加して酵素処理パルプを生成する。次いで、酵素処理パルプは精製して、任意のカチオン系ポリマー組成物を所望によりパルプへ添加するスタッフボックスを通過させる。もしも使用するならば、任意のカチオン系ポリマー組成物はブレンドチェストでパルプへ添加された第１カチオン系ポリマー組成物と同じでもまたは異なっていてもよい。または、さらにカチオン系ポリマーをスタッフボックスでパルプへ添加しなくてもよい。スタッフボックスから、次いでパルプは窒素含有カチオン系ポリマー組成物をパルプへ添加する白濁水サイロを通過させる。次いでパルプをファンポンプからスクリーン、続いてヘッドボックスを通過させる。ヘッドボックスで製紙して得られた排水ストックは、白濁水サイロへ再循環される。
【００２６】
図３で示される本発明の実施態様では、窒素含有カチオン系ポリマー組成物は、例えばアクリルアミド単位およびカチオン系モノマー単位を含むカチオン系ポリマーである。添加される第１カチオン系ポリマー組成物は、他方、窒素含有ポリマー、カチオン系デンプン、または他のカチオン系ポリマーであってもよい。任意のカチオン系ポリマー組成物もまた窒素含有ポリマー、カチオン系デンプンまたは他のカチオン系ポリマーである。第１カチオン系ポリマー組成物、窒素含有カチオン系ポリマー組成物、および任意のカチオン系ポリマー組成物は同じでもまたは異なっていてもよい。図３に示される本発明の好ましい実施態様では、カチオン系ポリマー組成物および任意のカチオン系ポリマー組成物の少なくとも１つはデンプンを含む。さらに、好ましくは窒素含有カチオン系ポリマー組成物はアクリルアミド単位およびカチオン系モノマー単位を含む。
【００２７】
クリーナー、例えば遠心分離力による洗浄装置は、上記図１〜３の実施態様のいずれかでは、例えばファンポンプとスクリーンの間に配置することができる。
本発明の方法および装置は、パルプ、酵素およびカチオン系ポリマー間の相互作用時間を延長させる。本発明のシステムのヘッドボックスへ届いた処理パルプは、紙または板紙前駆物質シートに形成することができる。好ましくは、このシートは優れた排水性および／または繊維保持性を示す。本発明方法により作られた紙および板紙は優れた不透明性および他の物理的性質を示す。
【００２８】
本発明の真髄または範囲から逸脱することなく、本発明の実施態様に種々の修正および変化を行うことは、当業者には自明であろう。すなわち、本発明は添付する特許請求の範囲およびその均等内にもたらされる本発明の他の修正および変化をも包含することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施態様の製紙プロセスを示すフローチャートである。
【図２】
本発明の他の実施態様である製紙プロセスを示すフローチャートである。
【図３】
本発明の他の実施態様である製紙プロセスを示すフローチャートである。[Title of Invention] Papermaking process using a combination of enzyme and polymer [Claims]
[Claim 1]
a) At least one cellulolytic enzyme composition and at least one cationic polymer composition are introduced into paper pulp at almost the same time to produce treated pulp, and
b) A method for producing paper or paperboard, which comprises molding the treated pulp into paper or paperboard.
2.
The method of claim 1, further comprising introducing at least one first cationic starch into the treated pulp.
3.
The method according to claim 1, wherein the cellulolytic enzyme composition is selected from the following.
(1) Based on the dry weight of the pulp, the enzyme is added to the pulp in an amount of about 0.100% by weight to about 0.001% by weight.
(2) Contains at least one polyamide oligomer and at least one cellulolytic enzyme.
4.
The method according to claim 2, wherein the second cationic starch, which is the same as or different from the first cationic starch, is introduced into the treated pulp before the step b).
5.
The method according to claim 1, wherein the at least one cationic polymer composition is selected from the following.
(1) Containing a synthetic cationic polymer,
(2) Containing polyacrylamide polymer,
(3) A synthetic water-soluble cationic polymer containing an acrylamide unit and a cationic monomer unit.
6.
The method of claim 2, wherein the at least one cationic starch is added to the treated pulp in an amount of about 5 to about 25 pounds per ton based on the dry solid weight of the pulp.
7.
The cationic polymer in the cationic polymer composition has a weight average molecular weight of at least about 10,000, and the cationic polymer composition is an enzyme before adding both the polymer and the enzyme to the pulp. The method of claim 1, wherein the composition is mixed in advance.
8.
The method according to claim 1, wherein at least one cellulolytic enzyme composition and at least one cationic polymer composition are selected from the following.
(1) Add each within 10 minutes,
(2) Add each within 5 minutes,
(3) Add each within 1 minute,
(4) Add at the same time.
9.
The method according to claim 1, wherein the at least one cellulolytic enzyme composition and at least one cationic polymer composition are selected from the following.
(1) Add in front of the blend chest in the papermaking process,
(2) Add in front of the first purification apparatus located in front of the blend chest.
10.
The method according to claim 9, which is selected from the following.
(1) Further comprising introducing at least one first cationic starch into the processed pulp in front of the blend chest.
(2) The at least one cationic polymer composition comprises a synthetic polymer having at least one nitrogen-containing polymer.
(3) Further, the first and second cationic starches are the same or different, including introducing at least the second cationic starch into the treated pulp.
11.
The method of claim 1, wherein the pulp is untreated kraft pulp.
12.
The enzyme composition from the supply part of the enzyme composition, the supply part of the cationic polymer composition, the supply part of the papermaking pulp, the supply part of the enzyme composition, and the cationic polymer composition from the supply part of the cationic polymer composition. A papermaking apparatus including an apparatus for producing processed pulp by supplying the processed pulp to a supply unit of the papermaking pulp at substantially the same time, and an apparatus for forming the processed pulp into processed paper or paperboard.
13.
The device according to claim 12, which is selected from the following.
(1) The apparatus for producing treated pulp includes a blend communicating with the supply part of the treated pulp, a fan pump communicating with the blend chest, and a head box communicating with the fan pump cleanly and cleanly.
(2) The supply tank is provided to hold the supply part of the processed pulp, and the intermediate between the supply tank and the chest includes a container for refining the processed pulp before entering the blend chest.
(3) Further includes a supply part of cationic starch, an outlet from the supply part of cationic starch, and a cloudy water silo that communicates with the inlet of the treated pulp to the supply part, and the silo communicates with the blend chest. It has an inlet, an inlet that communicates with the headbox and an outlet that communicates with the fan pump.
(4) Includes one or more refiners for refining pulp or treated pulp before producing pulp in the headbox.
14.
a) Introduce a cationic polymer composition into pulp to produce treated pulp.
b) At least one cellulolytic enzyme composition is introduced into the treated pulp to produce an enzyme-treated pulp.
c) A nitrogen-containing cationic polymer composition is added to the enzyme-treated pulp, and
d) A method for producing paper or paperboard, which comprises molding the pulp into paper or paperboard.
15.
The method according to claim 14, which is selected from the following.
(1) Further, the present invention comprises introducing the second cationic polymer composition into the enzyme-treated pulp before introducing the nitrogen-containing cationic polymer composition into the enzyme-treated pulp.
(2) The cationic polymer composition contains a nitrogen-containing polymer or starch.
(3) The second cationic polymer composition contains a nitrogen-containing polymer or starch.
16.
The method according to claim 1 or 14, which is selected from the following.
(1) The cellulolytic enzyme composition contains about 5% to about 20% of the enzyme.
(2) The pulp contains sulphate pulp.
17.
The method according to claim 14, wherein the enzyme composition is selected from the following.
(1) The enzyme is added in an amount of about 0.001% by weight to about 0.100% by weight based on the dry solid weight of the pulp.
(2) Contains at least one polyamide oligomer and at least one cellulolytic enzyme.
18.
The cationic polymer of the cationic polymer composition is added to the pulp in an amount of about 0.0001% by weight to about 1.000% by weight based on the dry solid weight of the pulp. 14. The method according to 14.
19.
Paper or paperboard produced by the method according to claims 1, 10 or 14.
20.
The method according to claim 14, which is selected from the following.
(1) The cationic polymer composition is introduced into a blend chest of a papermaking process, at least one cellulolytic enzyme composition is introduced into a machine chest of the same papermaking process, and the nitrogen-containing cationic polymer composition is introduced. The thing is added to the almost cloudy water silo of the same papermaking process,
(2) The optional cationic polymer is introduced into a staff box located between the machine chest and the cloudy water silo.
Description: TECHNICAL FIELD [Detailed description of the invention]
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to papermaking processes and products obtained from these processes. More specifically, the present invention relates to treating paper pulp with a cellulolytic enzyme and one or more polymers.
0002.
[Conventional technology]
Special papermaking processes that attempt to enzymatically treat papermaking pulp include, for example, US Pat. No. 4,923,565 by Fuentes et al., US Pat. No. 5,110,412 by Fuentes et al., US Pat. No. 5,169,497 by Sarkar et al., And Fuentes. Et al., US Pat. No. 5,308,449. Each of these processes is inserted herein by reference in its entirety. According to these processes, the paper pulp is brought into contact with the enzyme composition for a considerable amount of time before the pulp is placed in a conventional paper machine. In these processes, the pulp must be left in contact with the enzyme composition for at least 20 minutes before treating the pulp with a conventional synthetic polymer composition. This contact time gives the enzyme sufficient reaction time before adding the synthetic polymer. Therefore, this process requires the enzyme to first contact the pulp and then add a separate synthetic polymer, which is time consuming and complex.
0003
[Problems to be Solved by the Invention]
A papermaking process is needed that simplifies and / or avoids long contact times.
0004
[Means for solving problems]
The present invention provides a method for producing paper or paperboard, which comprises introducing at least one cellulolytic enzyme composition and at least one cationic polymer composition into papermaking pulp at about the same time to produce treated pulp. .. The enzyme composition and the polymer composition can be added separately to the pulp, or they can be mixed in advance and then added. The pulp may be further treated with at least one cationic starch. The resulting pulp is then preferably formed into a pulp sheet with improved drainage and / or retention as compared to conventional treatments. After drainage and drying, the resulting paper or paperboard preferably exhibits excellent opacity and other physical properties.
0005
The present invention further comprises processing the pulp with a cationic polymer composition in a blended chest and then passing the treated pulp through a machine chest to add the enzyme composition to the treated pulp to produce paper or paperboard. Regarding how to do it. The enzyme-treated pulp is then purified and passed through a stuff box. The pulp is then passed from the staff box through a cloudy water silo that adds a secondary cationic polymer to the pulp, and then the pulp is molded into paper or paperboard.
0006
The present invention also provides a papermaking system that carries out the method described above, and paper or paperboard produced by the method.
Both the general description and the detailed description below are merely exemplary and explanatory and are intended to provide further description of the claimed invention. The accompanying drawings (which are inserted in the present application and form part of the present application) are intended to explain some embodiments of the present invention, along with a detailed description thereof, and to explain the principles of the present invention. ..
0007
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention provides a method of producing paper or paperboard. In one method, at least one cellulolytic enzyme composition and at least one cationic polymer composition are introduced into the papermaking pulp at about the same time. The enzyme composition and the polymer composition can be added separately to the pulp, or they can be mixed in advance and then added. The resulting pulp is then molded into paper or paperboard. In the present invention, cationic starch can also be added to the pulp or treated pulp at the same time as or after the addition of the cationic polymer composition and the enzyme composition. The cationic starch may be the same as or different from the previously added cationic polymer. Paper or paperboard produced by this method preferably exhibits excellent opacity and / or other physical properties. Pulp sheets from which paper and paperboard products are manufactured preferably exhibit excellent drainage and / or excellent retention of pulp fibers (fine).
0008
The method of the present invention can be carried out on a conventional paper machine using a modified method that can be easily made based on the present invention. The method can use many different types of paper pulp or combinations thereof. For example, pulp includes untreated and / or recycled pulp such as untreated sulfite pulp, broke pulp, hardwood kraft pulp, softwood kraft pulp, and mixtures of these pulps.
0009
As described above, the enzyme composition and the cationic polymer composition are added at almost the same time. Preferably, the addition of these two components at about the same time means that the two components are added within 10 minutes each, more preferably within 5 minutes each, and even more preferably within 2 minutes each. It means adding within 1 minute, and most preferably essentially simultaneously to the pulp.
In addition, the enzyme composition and the polymer composition can generally be added at any position in the papermaking process, but are preferably added before the cloudy water silo of the papermaking process, more preferably before the machine chest. , Even more preferably before the blend chest. Most preferably, the enzyme composition and the cationic polymer composition are added in front of the first purification apparatus of the papermaking process. It is generally located in front of the blend chest.
0010
The enzyme composition used for pulp processing includes any conventional paper pulp processing enzyme having cellulolytic activity. Other components may be present as long as these other components do not negatively affect the cellulolytic activity of the enzyme composition. Preferably, the enzyme composition also exhibits hemicellulose degrading activity. Suitable enzymes and enzyme-containing compositions are described in Jaquess U.S. Pat. No. 5,356,800, U.S. Patent Application No. 09/031,830 and International Patent Application WO99 / 43780, filed February 27, 1998. Things can be mentioned. These are incorporated herein by reference in their entirety. Examples of other pulp and paper processing enzymes include BUZYME TM 2523 and BUZYME TM 2524, which are available from Buckman Laboratories International, Inc., Memphis, Tennessee. The cellulolytic enzyme composition preferably contains from about 5% to about 20% by weight of the enzyme. Preferred enzyme compositions further include polyethylene glycol, hexylene glycol, polyvinylpyrrolidone, tetrahydrofuryl alcohol, glycerin, water and, for example, other conventional enzyme composition additives as described in US Pat. No. 5,356,800. Can be done. The enzyme may be added to the pulp in an amount of about 0.001 to about 0.100% by weight, for example about 0.005 to about 0.05% by weight, based on the dry weight of the pulp.
0011
In a preferred embodiment of the invention, the enzyme composition comprises at least one polyamide oligomer and at least one enzyme. Polyamide is present in an amount effective in stabilizing the enzyme. An example of an enzyme composition comprising a polyamide oligomer and an enzyme is described in International Patent Application WO99 / 43780. This is incorporated herein by reference.
In the present invention, the enzyme composition can contain a combination of two or more different enzymes. The enzyme composition may include, for example, a combination of lipase and cellulase, and may optionally include a stabilizer. The stabilizer may be the polyamide oligomer described herein.
0012
The cationic polymer composition added to the pulp at about the same time as the enzyme composition preferably adds an amount effective for improving the drainage or retention of the pulp as compared with the pulp without the cationic polymer. Generally, the cationic polymer is based on dry solid pulp in an amount of at least about 0.5 pounds of cationic polymer per ton of paper stock, preferably at least about 1 pound per ton of paper stock. And add. Preferably, the cationic polymer is added in an amount of at least about 2 lbs per ton of paper stock to about 6 lbs per ton of paper stock, based on the dry solid. The cationic polymer is preferably added in an amount of about 0.0001% by weight to about 0.0100% by weight based on the dry solid weight of the pulp.
0013
Any cationic polymer or a mixture thereof may be used, and preferably, a conventional cationic polymer usually associated with papermaking can be used as the cationic polymer composition. Examples of cationic polymers include cationic starches, cationic polyacrylamide polymers, for example, copolymers of acrylamide and cationic monomers, where the cationic monomers are in neutralized or quaternized form. However, it is not limited to these. Nitrogen-containing cationic polymers are preferred. Examples of cationic monomers in which acrylamide may be copolymerized to produce a preferred cationic polymer in the present invention are aminoalkyl esters of acrylic acid or methacrylic acid, and neutralized or quaternized forms of diallylamine. Any of the above can be mentioned. Examples of cationic monomers and cationic polyacrylamide polymers are described in US Pat. No. 4,894,119 by Baron Jr. et al. This is inserted herein by reference.
0014.
The cationic polymer may be, for example, polyacrylamide produced from a comonomer containing 1-trimethylammonium-2-hydroxypropyl methacrylate methosulfate. Other examples of cationic polymers include, but are not limited to, homopolymers of diallylamine monomers, homopolymers of aminoalkyl esters of acrylic acid, and polyamines described in US Pat. No. 4,894,119. Copolymers, terpolymers or higher-order polymers may be used. Furthermore, for the purposes of the present invention, a mixture of two or more cationic polymers may be used.
0015.
When cationic polyacrylamide is used as the cationic polymer, nonionic acrylamide units are preferably present in the copolymer, preferably in an amount of at least about 30 mol%, and generally not more than 95 mol%. Exists. Polymers of at least about 5 mol%, and generally no more than about 70 mol%, are preferably produced from cationic comonomer.
The weight average molecular weight of the cationic polymer is preferably 1,000 or more, for example, about 10,000 to about 15,000,000 or about 100,000 to about 10,000,000.
In a preferred embodiment of the invention, the cationic polymer present has a weight average molecular weight of at least about 10,000 and is pre-existing with the enzyme composition prior to adding the cationic polymer composition and the enzyme composition to each other's pulp. Mix.
0016.
Paper pulp may be treated with the enzyme composition and the cationic polymer composition at about the same time, and then the resulting processed pulp may be processed with conventional paper machines and techniques. Treated pulp also includes other polymers such as anionic and nonionic polymers, clays, other fillers, dyes, pigments, defoamers, defoamers, pH regulators such as alum, and other conventional papermaking. Alternatively, it may be treated with one or more components including a processing additive. One particularly preferred additive used in the methods of the invention is cationic starch.
[0017]
Cationic starch is added to the pulp or treated pulp of the present invention to produce starch-treated pulp. Starch may be added from the paper container or system of the present invention at one or more points along the flow of the paper pulp. For example, cationic starch can be added to pulp at about the same time as the enzyme and cationic polymer are added to the pulp. Cationic starch or, in addition, the pulp can be added to the treated pulp after first treating the pulp with an enzyme and a cationic polymer. Preferred cationic starches include, but are not limited to, potato starch, corn starch, and other wet-end starches, or combinations thereof.
Conventional amounts of starch can be added to the pulp. An exemplary amount of starch that can be used in the present invention is about 5 to about 25 pounds per ton, based on the dry solid weight of pulp.
0018
In addition to or in place of starch, particulate additives may be added to the pulp at any time in the process. The fine particle additive can change the charge of the pulp or the charge of the pulp component. The particulate additive is, for example, a charging or denaturing agent, a filler, a coagulant and / or a retention aid. The particulate additive is either natural or synthetic hectorite, bentonite, zeolite, alumina sol, or conventional particulate additives known to those of skill in the art.
0019
The biocide may be added to the pulp or treated pulp during the papermaking process according to the conventional use of the biocide. For example, the biocide may be added to the treated pulp in the blend chest after the pulp has been treated with an enzymatic and cationic polymer. Biocides useful for the paper pulp of the present invention include biocides well known to those of skill in the art, such as BUSAN TM 1130 available from Buckman Laboratories International, Inc., Memphis, Tennessee.
0020
A flowchart of a papermaking system that implements the method of the present invention is disclosed in FIG. It should be understood that the system shown is an example of the invention and is not intended to limit the scope of the invention at all. In the system of FIG. 1, the supply of the enzyme composition and the supply of the cationic polymer composition are simultaneously combined at a desired concentration to form an overflowing flowing paper pulp to form a treated pulp. The pulp supply shown indicates, for example, the flow of pulp supplied from a pulp holding tank or silo. The pulp supply section shown in FIG. 1 is a conduit, holding tank or mixing tank, or other container, aisle, or mixing zone for pulp flow. The supply unit of the enzyme composition is, for example, a holding tank having an outlet communicating with the inlet of the treated pulp tank. The supply unit of the cationic polymer composition is, for example, a holding tank having an outlet communicating with the inlet of the treated pulp tank.
0021.
Pulp treated with an enzyme composition and a cationic polymer composition is passed through a refiner from a treated pulp tank and then through a blend chest when the desired additive, including a biocide, is combined with the treated pulp. Let me. The refiner has an inlet that communicates with the outlet of the processed pulp tank and an outlet that communicates with the inlet of the blend chest.
0022.
In the embodiment of FIG. 1, the pulp processed in the blend chest is passed through a communication means from the outlet of the blend chest to the inlet of the machine chest. Blend chests and machine chests include conventional types known to those skilled in the art. The machine chest passes through the downstream part of the system, especially on the processed pulp or stock of the headbox, ensuring a levelhead, i.e. constant pressure.
In the system of FIG. 1, the wastewater pulp obtained by papermaking in the headbox is recirculated to the cloudy water silo.
[0023]
In the embodiment shown in FIG. 2, cationic starch is added to the refined pulp in a blend chest and the system comprises a conventional staff box. Although not shown in FIG. 2, additional cationic starches may be added in the staff box. The system of FIG. 2 has a second refining device between the machine chest and the staff box. Other additives, including pH regulators such as alum, may also be added in the staff box. The pH regulator can also be added at other locations along the flow of pulp or treated pulp in the vessel.
0024
The device of the present invention can also include a measuring device for producing about 0.001 to about 0.100% by weight of the enzyme based on a concentration suitable for the flow of the pulp, for example, the dry solid weight of the pulp. The device can include a measuring device for producing about 0.0001 to about 1.000% by weight of cationic polymer based on a suitable amount for the flow of pulp, for example, the dry solid weight of the pulp. Other measuring or administering devices are preferably provided for other additives and ingredients that may be used in the method.
0025
Other embodiments of the present invention are shown in FIG. Pulp is treated in a blend chest with a cationic polymer composition such as a nitrogen-containing cationic polymer or cationic starch. The treated pulp is passed from the blend chest to the machine chest, where the enzyme composition is added to the treated pulp to produce the enzyme treated pulp. The enzyme-treated pulp is then purified and passed through a staff box that optionally adds any cationic polymer composition to the pulp. If used, any cationic polymer composition may be the same as or different from the first cationic polymer composition added to the pulp in a blend chest. Alternatively, it is not necessary to add the cationic polymer to the pulp in the staff box. From the stuff box, the pulp is then passed through a cloudy water silo that adds a nitrogen-containing cationic polymer composition to the pulp. The pulp is then passed from the fan pump through the screen and then through the headbox. The wastewater stock obtained by papermaking in the headbox is recirculated to the cloudy water silo.
0026
In the embodiment of the present invention shown in FIG. 3, the nitrogen-containing cationic polymer composition is, for example, a cationic polymer containing an acrylamide unit and a cationic monomer unit. The first cationic polymer composition to be added may, on the other hand, be a nitrogen-containing polymer, a cationic starch, or another cationic polymer. Any cationic polymer composition is also a nitrogen-containing polymer, cationic starch or other cationic polymer. The first cationic polymer composition, the nitrogen-containing cationic polymer composition, and any cationic polymer composition may be the same or different. In a preferred embodiment of the invention shown in FIG. 3, at least one of the cationic polymer composition and any cationic polymer composition comprises starch. Further, preferably, the nitrogen-containing cationic polymer composition contains an acrylamide unit and a cationic monomer unit.
[0027]
A cleaner, such as a centrifugal cleaning device, can be placed, for example, between the fan pump and the screen in any of the embodiments of FIGS. 1-3.
The methods and devices of the present invention extend the duration of interaction between pulp, enzymes and cationic polymers. The processed pulp that reaches the headbox of the system of the present invention can be formed on paper or paperboard precursor sheets. Preferably, the sheet exhibits excellent drainage and / or fiber retention. Paper and paperboard made by the methods of the invention exhibit excellent opacity and other physical properties.
[0028]
It will be obvious to those skilled in the art to make various modifications and changes to embodiments of the invention without departing from the essence or scope of the invention. That is, the present invention is intended to include other modifications and variations of the present invention brought about within the appended claims and their equality.
[Simple explanation of drawings]
FIG. 1
It is a flowchart which shows the papermaking process of one Embodiment of this invention.
FIG. 2
It is a flowchart which shows the papermaking process which is another embodiment of this invention.
FIG. 3
It is a flowchart which shows the papermaking process which is another embodiment of this invention.