JP2005226180A - 抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物、汚れ蓄積防止方法及び汚れ除去方法 - Google Patents
抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物、汚れ蓄積防止方法及び汚れ除去方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩とを重量比で1:9〜9:1の割合で含有する抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物、抄紙機のシャワー水系に、非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩とを重量比で1:9〜9:1の割合で添加する抄紙機における汚れ蓄積防止方法、及び、汚れが付着している抄紙機のシャワー水系に、非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩とを重量比で1:9〜9:1の割合で、それらの濃度の合計が500〜100,000mg/Lとなるように添加する抄紙機における汚れ除去方法。
【選択図】なし
Description
フェルトには、製紙原料及び製紙用添加剤に由来する様々な汚れが付着する。例えば、水酸化アルミニウムや、炭酸カルシウムなどの無機塩、カオリン、クレー、タルク、酸化チタンなどの填料成分、パルプ原料や古紙原料に由来する樹脂酸、背糊、DIP(deinked pulp)に由来する脂肪酸、ラテックス、インキ粒子などや、製紙用添加剤に由来しパルプ繊維に定着しないサイズ剤、歩留向上剤、紙力増強剤などが付着する。特に、最近はパルプ原料に対する古紙やDIPの配合率が増加し、抄紙条件の中性化に伴う中性サイズ剤の使用により、フェルト汚れが激しくなる傾向があり、付着する汚れ成分も複雑化する傾向がある。
従来主流であった酸性抄紙の方法ではロジン系サイズ剤が用いられ、その定着に硫酸アルミニウムが使用されていた。こうした抄紙系では、フェルトに水酸化アルミニウムと、パルプ原料に由来するピッチ成分が付着することが多かった。このような状況下で、抄紙用フェルトに蓄積してその性能を低下させる水酸化アルミニウムと炭酸カルシウムの汚れを防止する洗浄剤として、クエン酸、リンゴ酸のキレート作用の有機酸の単独液又は塩酸、硫酸、スルファミン酸などの無機酸を加えた混合液からなる抄紙用フェルト洗浄剤が提案されている(特許文献1)。また、抄紙用フェルトを清浄にし、均一な搾水性を保持せしめ、フェルト寿命を伸長させる抄紙用フェルト洗浄剤として、ポリオキシアルキレンエーテル系溶剤と、アルキルポリオキシエチレンリン酸エステル系界面活性剤を含有する洗浄剤が提案されている(特許文献2)。
近年にいたって中性抄造が広く行われるようになり、非イオン性界面活性剤にキレート剤を配合したような組成物も一部で使用されるようになっている。例えば、中性紙製造工程における抄紙用フェルトを清澄にし、均一な搾水性を保持するための洗浄方法として、フェルトを、エチレンジアミン四酢酸などのアミノポリ酢酸又はその塩と、界面活性剤を含む洗浄液で洗浄する方法が提案されている(特許文献3)。しかしながら、これらの洗浄剤を用いても、洗浄効果は必ずしも十分ではなく、特に、原因物質が複合した汚れに対して有効な製紙プロセス用の汚れ蓄積防止剤が望まれている。
従来の考え方では、界面活性剤は、ピッチなどの有機物汚れに有効であり、カルボン酸やキレート剤は、アルミニウムやカルシウムなどの無機物汚れに有効であると考えられており、ピッチなどの有機性汚れの多い汚れに対しては、各種の界面活性剤を主剤とする汚れ防止剤が使用され、無機物含量の多い汚れに対しては、有機酸やキレート剤を主剤とする汚れ防止剤が用いられてきた。しかし、実際の汚れは様々な成因からなる有機性不純物がアルミニウムやカルシウムなどの金属イオンと複雑な複合体を形成しており、界面活性剤単独あるいは有機酸単独ではこれらの汚れを防止することが困難であった。
すなわち、本発明は、
(1)非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩とを重量比で1:9〜9:1の割合で含有することを特徴とする抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物、
(2)非イオン性界面活性剤が、一般式[1]又は一般式[2]で表される構造を有するエチレンオキシド−プロピレンオキシドブロック共重合体と一般式[3]で表される構造を有するポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアルキレンアミンとからなる(1)記載の抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物、
HO−(C2H4O)a−(C3H6O)b−(C2H4O)cH …[1]
(ただし、式中、a+cは10〜40であり、a及びcはいずれも0ではなく、bは15〜45である。)
HO−(C3H6O)d−(C2H4O)e−(C3H6O)fH …[2]
(ただし、式中、d+fは10〜45であり、d及びfはいずれも0ではなく、eは10〜40である。)
R−NH−(C2H4O)gH …[3]
(ただし、式中、Rは炭素数12〜22のアルキル基又はアルケニル基であり、gは5〜30である。)、
(3)カルボン酸が、水溶性の多価カルボン酸である(1)記載の抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物、
(4)水溶性の多価カルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸、マレイン又は酒石酸である(3)記載の抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物、
(5)抄紙機のシャワー水系に、非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩とを重量比で1:9〜9:1の割合で添加することを特徴とする抄紙機における汚れ蓄積防止方法、及び、
(6)汚れが付着している抄紙機のシャワー水系に、非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩とを重量比で1:9〜9:1の割合で、それらの濃度の合計が500〜100,000mg/Lとなるように添加することを特徴とする抄紙機における汚れ除去方法、
を提供するものである。
さらに、本発明の好ましい態様として、
(7)非イオン性界面活性剤が、一般式[1]又は一般式[2]で表される構造を有するエチレンオキシド−プロピレンオキシドブロック共重合体と一般式[3]で表される構造を有するポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアルキレンアミンとからなる(5)記載の抄紙機における汚れ蓄積防止方法、
HO−(C2H4O)a−(C3H6O)b−(C2H4O)cH …[1]
(ただし、式中、a+cは10〜40であり、a及びcはいずれも0ではなく、bは15〜45である。)
HO−(C3H6O)d−(C2H4O)e−(C3H6O)fH …[2]
(ただし、式中、d+fは10〜45であり、d及びfはいずれも0ではなく、eは10〜40である。)
R−NH−(C2H4O)gH …[3]
(ただし、式中、Rは炭素数12〜22のアルキル基又はアルケニル基であり、gは5〜30である。)、
(8)カルボン酸が、水溶性の多価カルボン酸である(5)記載の抄紙機における汚れ蓄積防止方法、
(9)水溶性の多価カルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸、マレイン又は酒石酸である(8)記載の抄紙機における汚れ蓄積防止方法、
(10)非イオン性界面活性剤が、一般式[1]又は一般式[2]で表される構造を有するエチレンオキシド−プロピレンオキシドブロック共重合体と一般式[3]で表される構造を有するポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアルキレンアミンとからなる(6)記載の抄紙機における汚れ除去方法、
HO−(C2H4O)a−(C3H6O)b−(C2H4O)cH …[1]
(ただし、式中、a+cは10〜40であり、a及びcはいずれも0ではなく、bは15〜45である。)
HO−(C3H6O)d−(C2H4O)e−(C3H6O)fH …[2]
(ただし、式中、d+fは10〜45であり、d及びfはいずれも0ではなく、eは10〜40である。)
R−NH−(C2H4O)gH …[3]
(ただし、式中、Rは炭素数12〜22のアルキル基又はアルケニル基であり、gは5〜30である。)、及び、
(11)カルボン酸が、水溶性の多価カルボン酸である(6)記載の抄紙機における汚れ除去方法、
(12)水溶性の多価カルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸、マレイン又は酒石酸である(11)記載の抄紙機における汚れ除去方法、
を挙げることができる。
本発明において、非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩の割合は、重量比で1:9〜9:1であり、より好ましくは2:8〜8:2である。非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩の割合は、発生する汚れ成分の性質に応じて適宜選択することができる。非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩の割合が1:9未満であって、非イオン性界面活性剤の割合が少ないと、有機物系の汚れの蓄積防止効果が不十分となるおそれがある。非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩の割合が9:1未満を超えて、カルボン酸又はそのアルカリ金属塩の割合が少ないと、無機物系の汚れの蓄積防止効果が不十分となるおそれがある。
HO−(C2H4O)a−(C3H6O)b−(C2H4O)cH …[1]
HO−(C3H6O)d−(C2H4O)e−(C3H6O)fH …[2]
R−NH−(C2H4O)gH …[3]
ただし、一般式[1]において、a+cは10〜40であり、a及びcはいずれも0ではなく、bは15〜45である。一般式[2]において、d+fは10〜45であり、d及びfはいずれも0ではなく、eは10〜40である。一般式[3]において、Rは炭素数12〜22のアルキル基又はアルケニル基であり、gは5〜30である。
一般式[1]で表される構造を有するエチレンオキシド−プロピレンオキシドブロック共重合体は、両末端にヒドロキシル基を有するポリプロピレンオキシドに、エチレンオキシドを付加反応することにより得ることができる。一般式[1]で表される構造を有するエチレンオキシド−プロピレンオキシドブロック共重合体は、市販品、例えば、BASFジャパン(株)から低起泡性非イオン界面活性剤として販売されているプルロニックPEシリーズなどを用いることもできる。
一般式[3]で表される構造を有するポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアルキレンアミンは、アルキルアミン又はアルキレンアミンにエチレンオキシドを付加反応することにより得ることができる。
本発明において、一般式[1]又は一般式[2]で表される構造を有するエチレンオキシド−プロピレンオキシドブロック共重合体と一般式[3]で表される構造を有するポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアルキレンアミンとの割合に特に制限はなく、発生する汚れ成分の性質に応じて適宜選択することができるが、通常は重量比で2:8〜8:2であることが好ましい。
本発明に用いるカルボン酸のアルカリ金属塩としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、ルビジウム塩、セシウム塩などを挙げることができる。これらの中で、ナトリウム塩及びカリウム塩を好適に用いることができる。本発明に用いるカルボン酸のアルカリ金属塩としては、正塩、酸性塩、単塩、複塩などのいずれをも用いることができる。
本発明の抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物の使用方法に特に制限はなく、例えば、汚れが蓄積しないように防止的に本発明組成物を用いるときは、汚れが蓄積する場所がフェルトの場合はフェルトシャワー水に、各種ロールの場合はロールシャワー水に、ワイヤーである場合はワイヤーシャワー水に本発明組成物を連続的に添加することが好ましい。シャワー水への添加量は汚れの程度に応じて適宜選択することができるが、通常は薬剤濃度として1〜5,000mg/Lであることが好ましく、フェルトの場合は、フェルト幅1m当たりの薬剤量として0.1〜100mL/minであることが好ましい。
本発明の抄紙機における汚れ除去方法によりすでに付着している汚れを除去するためには、1〜36時間にわたって、薬剤量として500〜100,000mg/Lを添加することが好ましい。薬剤量として500mg/L未満であると、汚れの除去が不十分となるおそれがある。薬剤量として100,000mg/L以下で抄紙機に付着した汚れは除去され、通常は薬剤量として100,000mg/Lを超える量を添加する必要はない。
実施例1
ロジンサイズ剤、ロジンサイズ剤のアルミニウム塩及び水酸化アルミニウムで汚染された抄紙用フェルトを入手し、10cm×10cmの大きさに切断後、乾燥して試験片とし、汚れ除去試験を行った。
一般式[1]で表される構造を有するエチレンオキシド(27モル)プロピレンオキシド(30モル)ブロック共重合体8重量%、ステアリルアミンエチレンオキシド(15モル)付加物8重量%及びクエン酸9重量%を含有する汚れ蓄積防止剤組成物Aを調製した。
市水500mLに上記の組成物2.0gを添加して、薬剤濃度1,000mg/Lの洗浄液を調製した。この洗浄液の中に試験片1枚を入れて、室温で3時間撹拌し、洗浄したのち、60℃で乾燥した。次いで、試験片をソックスレー抽出器に入れ、溶媒としてクロロホルム−ベンゼン混合液(体積比1:1)を用い、6時間抽出を行った。抽出液を蒸発乾固したところ、蒸発残渣として得られた抽出物の量は39mgであった。抽出物について赤外線吸収スペクトルを求め、約1,700cm-1のロジンサイズ剤のピークと約1,600cm-1のロジンサイズ剤のアルミニウム塩のピークの高さの比から、あらかじめ作成した検量線と比較して、両者の存在割合を求めた。ロジンサイズ剤とロジンサイズ剤のアルミニウム塩との重量比は、4:6であった。
クロロホルム−ベンゼン混合液(体積比1:1)による抽出後のフェルトを灰化し、酸分解して、フレーム原子吸光法により、アルミニウムの分析を行い、フェルトに付着していたアルミニウムの量を算出した。アルミニウムの付着量は、16mgであった。
洗浄液として、薬剤を添加しない水道水を用いた以外は、上記と同様にして、試験片の洗浄、抽出、赤外分光法による分析及び原子吸光法による分析を行った。蒸発残渣155mg、ロジンサイズ剤とロジンサイズ剤のアルミニウム塩との重量比5:5、アルミニウムの付着量71mgであった。この結果から、汚れ蓄積防止剤組成物Aを用いて洗浄した試験片の溶剤抽出物の残存率は25重量%、付着アルミニウムの残存率は23重量%となる。
一般式[1]で表される構造を有するエチレンオキシド(27モル)プロピレンオキシド(30モル)ブロック共重合体4重量%、ステアリルアミンエチレンオキシド(20モル)付加物14重量%及びリンゴ酸7重量%を含有する汚れ蓄積防止剤組成物Bを用いた以外は、実施例1と同様にして、試験片の洗浄、抽出、分析を行った。
抽出物量38mg、残存率25重量%、ロジンサイズ剤とロジンサイズ剤のアルミニウム塩との重量比3:7、アルミニウムの付着量21mg、残存率30重量%であった。
実施例3
一般式[1]で表される構造を有するエチレンオキシド(14モル)プロピレンオキシド(16モル)ブロック共重合体14重量%、ステアリルアミンエチレンオキシド(10モル)付加物4重量%及びリンゴ酸7重量%を含有する汚れ蓄積防止剤組成物Cを用いた以外は、実施例1と同様にして、試験片の洗浄、抽出、分析を行った。
抽出物量54mg、残存率35重量%、ロジンサイズ剤とロジンサイズ剤のアルミニウム塩との重量比5:5、アルミニウムの付着量24mg、残存率34重量%であった。
実施例4
一般式[1]で表される構造を有するエチレンオキシド(34モル)プロピレンオキシド(39モル)ブロック共重合体10重量%、牛脂アミンエチレンオキシド(20モル)付加物10重量%及びクエン酸水素二ナトリウム5重量%を含有する汚れ蓄積防止剤組成物Dを用いた以外は、実施例1と同様にして、試験片の洗浄、抽出、分析を行った。
抽出物量42mg、残存率27重量%、ロジンサイズ剤とロジンサイズ剤のアルミニウム塩との重量比4:6、アルミニウムの付着量24mg、残存率34重量%であった。
実施例5
一般式[1]で表される構造を有するエチレンオキシド(16モル)プロピレンオキシド(20モル)ブロック共重合体2.5重量%、オレイルアミンエチレンオキシド(10モル)付加物2.5重量%及び酒石酸20重量%を含有する汚れ蓄積防止剤組成物Eを用いた以外は、実施例1と同様にして、試験片の洗浄、抽出、分析を行った。
抽出物量57mg、残存率37重量%、ロジンサイズ剤とロジンサイズ剤のアルミニウム塩との重量比5:5、アルミニウムの付着量16mg、残存率23重量%であった。
ステアリルアミンエチレンオキシド(15モル)付加物15重量%及びクエン酸10重量%を含有する汚れ蓄積防止剤組成物Fを用いた以外は、実施例1と同様にして、試験片の洗浄、抽出、分析を行った。
抽出物量53mg、残存率34重量%、ロジンサイズ剤とロジンサイズ剤のアルミニウム塩との重量比5:5、アルミニウムの付着量32mg、残存率45重量%であった。
比較例2
一般式[1]で表される構造を有するエチレンオキシド(27モル)プロピレンオキシド(30モル)ブロック共重合体10重量%及びクエン酸15重量%を含有する汚れ蓄積防止剤組成物Gを用いた以外は、実施例1と同様にして、試験片の洗浄、抽出、分析を行った。
抽出物量90mg、残存率58重量%、ロジンサイズ剤とロジンサイズ剤のアルミニウム塩との重量比3:7、アルミニウムの付着量29mg、残存率41重量%であった。
比較例3
ステアリルアミンエチレンオキシド(15モル)付加物25重量%を含有する汚れ蓄積防止剤組成物Hを用いた以外は、実施例1と同様にして、試験片の洗浄、抽出、分析を行った。
抽出物量60mg、残存率39重量%、ロジンサイズ剤とロジンサイズ剤のアルミニウム塩との重量比3:7、アルミニウムの付着量63mg、残存率89重量%であった。
比較例4
一般式[1]で表される構造を有するエチレンオキシド(27モル)プロピレンオキシド(30モル)ブロック共重合体25重量%を含有する汚れ蓄積防止剤組成物Iを用いた以外は、実施例1と同様にして、試験片の洗浄、抽出、分析を行った。
抽出物量96mg、残存率62重量%、ロジンサイズ剤とロジンサイズ剤のアルミニウム塩との重量比3:7、アルミニウムの付着量68mg、残存率96重量%であった。
比較例5
クエン酸25重量%を含有する汚れ蓄積防止剤組成物Jを用いた以外は、実施例1と同様にして、試験片の洗浄、抽出、分析を行った。
抽出物量127mg、残存率82重量%、ロジンサイズ剤とロジンサイズ剤のアルミニウム塩との重量比5:5、アルミニウムの付着量27mg、残存率38重量%であった。
実施例1〜5及び比較例1〜5において用いた汚れ蓄積防止剤組成物の組成を第1表に、洗浄試験の結果を第2表に示す。
これに対して、エチレンオキシド−プロピレンオキシドブロック共重合体を含有しない組成物Fを用いた比較例1では付着アルミニウムの残存率が高く、ポリオキシエチレンアミンを含有しない組成物Gを用いた比較例2では溶媒抽出物の残存率が高い。ステアリルアミンエチレンオキシド付加物のみを含有する組成物Hを用いた比較例3では付着アルミニウムの残存率が高く、エチレンオキシド−プロピレンオキシドブロック共重合体のみを含有する組成物Iを用いた比較例4では溶媒抽出物、付着アルミニウムともに残存率が高く、クエン酸のみを含有する組成物Jを用いた比較例5では溶媒抽出物の残存率が高い。
長網抄紙機を用いて印刷用紙を抄紙している抄紙工程において、実機試験を行った。この工程では、従来より、一般式[1]で表される構造を有するエチレンオキシド(25モル)プロピレンオキシド(30モル)ブロック共重合体の20重量%水溶液を、抄紙フェルトに対して3mL/min/m幅で添加していた。しかし、フェルト、サクションボックスがロジンサイズ剤のアルミニウム塩で汚れており、サクションボックスの真空度悪化、サクションボックスリップへのピッチの付着、ピッチによる断紙が発生していた。
そこで、一般式[1]で表されるエチレンオキシド(25モル)プロピレンオキシド(30モル)ブロック共重合体8重量%、ステアリルアミンエチレンオキシド(15モル)付加物8重量%及びクエン酸9重量%を含有する本発明の汚れ蓄積防止剤組成物を、抄紙フェルトのシャワー水に3mL/min/m幅で添加した。その結果、サクションボックスの真空度が−54.7kPaから−53.3kPaに低下し、安定した。また、サクションボックスリップのピッチ付着もなくなり、断紙も発生しなくなった。
Claims (6)
- 非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩とを重量比で1:9〜9:1の割合で含有することを特徴とする抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物。
- 非イオン性界面活性剤が、一般式[1]又は一般式[2]で表される構造を有するエチレンオキシド−プロピレンオキシドブロック共重合体と一般式[3]で表される構造を有するポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアルキレンアミンとからなる請求項1記載の抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物。
HO−(C2H4O)a−(C3H6O)b−(C2H4O)cH …[1]
(ただし、式中、a+cは10〜40であり、a及びcはいずれも0ではなく、bは15〜45である。)
HO−(C3H6O)d−(C2H4O)e−(C3H6O)fH …[2]
(ただし、式中、d+fは10〜45であり、d及びfはいずれも0ではなく、eは10〜40である。)
R−NH−(C2H4O)gH …[3]
(ただし、式中、Rは炭素数12〜22のアルキル基又はアルケニル基であり、gは5〜30である。) - カルボン酸が、水溶性の多価カルボン酸である請求項1記載の抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物。
- 水溶性の多価カルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸、マレイン又は酒石酸である請求項3記載の抄紙機における汚れ蓄積防止剤組成物。
- 抄紙機のシャワー水系に、非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩とを重量比で1:9〜9:1の割合で添加することを特徴とする抄紙機における汚れ蓄積防止方法。
- 汚れが付着している抄紙機のシャワー水系に、非イオン性界面活性剤とカルボン酸又はそのアルカリ金属塩とを重量比で1:9〜9:1の割合で、それらの濃度の合計が500〜100,000mg/Lとなるように添加することを特徴とする抄紙機における汚れ除去方法。
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