JP2010236166A

JP2010236166A - 脱墨パルプの製造方法

Info

Publication number: JP2010236166A
Application number: JP2009088492A
Authority: JP
Inventors: Masatake Yoshizu; 正毅吉津; Yukitsugu Sumi; 幸嗣角
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21

Abstract

【課題】
脱墨パルプ製造工程において、過酸化水素を含む薬品を添加する工程において、過酸化水素を分解する酵素であるカタラーゼを効果的に不活性化し、最終的な過酸化水素添加量を低減することによって漂白薬品コストの低減を課題とする。
【解決手段】
過酸化水素を含む薬品を添加する工程を有する脱墨パルプの製造工程において、過酸化水素を含む薬品とカタラーゼ抑制剤を混合して添加する。好ましくは、カタラーゼ抑制剤の添加率をパルプ絶乾重量当たり１００〜１０００ｐｐｍとする。
【選択図】なし

Description

本発明は過酸化水素を含む薬品を添加する工程を含む脱墨パルプの製造方法に関するものである。具体的にはカタラーゼ抑制剤によりカタラーゼによる過酸化水素の分解を防止し、効率的的に白色度の向上が可能となる脱墨パルプの製造方法に関する。

古紙を原料とする脱墨パルプの製造工程では、その漂白工程において通常過酸化水素が使用される。しかしながら、工程中に存在している細菌のカタラーゼによって過酸化水素が分解され、漂白効率が低下してしまうことが知られている。カタラーゼは過酸化水素を水と酸素に分解する酵素で、好気性の微生物は通常有している。

過酸化水素がカタラーゼによる分解により不足すると、脱墨パルプが十分に漂白されなくなるため、従来の脱墨パルプの過酸化水素漂白工程では、漂白後のパルプの白色度を測定し、その結果に基づいて、過酸化水素の添加量を経験的に調整するようにしていた。

また、カタラーゼを抑制し過酸化水素の分解を防止する技術としては、例えば、下記特許文献１において、古紙再生パルプを加熱処理、次亜塩素酸ナトリウムで処理する方法、オゾンと接触させる方法等が開示されている。

また、カタラーゼ抑制剤を過酸化水素漂白工程前の脱水工程の濾液に添加する方法が開示されている（特許文献２）。

特開平７−３２４２９３号公報特開２００５−３５０８１８号公報

脱墨パルプの製造工程で生成するカタラーゼを不活性化する方法については、上記のように加熱処理する方法、次亜塩素酸ナトリウムで処理する方法等が知られている。しかしながら、加熱処理する方法には、８０〜９０℃まで加温するため大きなエネルギー消費が伴うという問題がある。また、次亜塩素酸塩処理は有害な有機塩素化合物を生じる可能性がある。

一方、古紙再生パルプをオゾンと接触させる方法は、古紙再生パルプと気体であるオゾンとを効率よく接触させることが困難であり、オゾンは高価であるので、薬品コストが増加してしまう。

また、カタラーゼ抑制剤を特許文献２のように各工程で循環使用している濾液中に添加すると、カタラーゼ抑制剤が工程中で希釈されてしまうので、十分な過酸化水素分解の抑制効果を得るためにはカタラーゼ抑制剤を系内に多量に添加する必要がある。

そこで、本発明は、上記のような従来とは異なる方法で、脱墨パルプ製造工程において、過酸化水素を含む薬品を添加する工程におけるカタラーゼを効果的に不活性化し、最終的な過酸化水素添加量の低減による漂白薬品コストの低減を課題とする。

本発明者らは、カタラーゼ抑制剤の効果的な添加方法について鋭意検討したところ、カタラーゼ抑制剤は過酸化水素を添加する工程以外で添加しても効果が低く、過酸化水素と共に添加すると、カタラーゼによる過酸化水素の分解を効果的に抑制できることを見出した。

すなわち、本発明は、過酸化水素を含む薬品を添加する工程を有する脱墨パルプの製造方法において、過酸化水素を含む薬品とカタラーゼ抑制剤を混合して添加することを特徴とする脱墨パルプの製造方法である。カタラーゼ抑制剤の添加率はパルプ絶乾重量当たり１００〜１０００ｐｐｍであることが好ましく、カタラーゼ抑制剤は過酸化水素によって分解されない化合物であることが好ましい。

本発明の脱墨パルプの製造方法によれば、脱墨パルプの製造工程において、カタラーゼ抑制剤と過酸化水素を含む薬品を混合して添加するという簡便な方法により漂白効率を向上させることが可能となり、過酸化水素の使用量の低減、あるいは同等の過酸化水素の添加量で比較した場合は白色度を向上させることができる。

本発明で使用するカタラーゼ抑制剤は過酸化水素と混合して使用するので、過酸化水素によって分解されない化合物であることが望ましい。また、過酸化水素を含む薬品による処理は通常ｐＨ７〜１２のアルカリ性の領域で行われるので、この範囲のｐＨにおいて安定であることが好ましい。このようなカタラーゼ抑制剤として、特に限定するものではないが、グルタルアルデヒド、１，５−ペンタルジアール・グルタルアルデヒド、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム塩、ヒドロキシアンモニウム塩あるいはアミノカルボン酸等が挙げられ、これらを２種以上混合して用いてもよい。より具体的にはクラリアントジャパン（株）製の「カルタンＲＣＦリキッド」、ＢＡＳＦジャパン（株）製の「ＰｒｏｔｅｃｔｏｌＧＡ５０」等が挙げられる。カタラーゼ抑制剤の添加量は、対絶乾パルプ重量当たり１００〜１０００ｐｐｍとするのが好適である。カタラーゼ抑制剤の添加量が１００ｐｐｍ未満であるとカタラーゼ抑制効果が不十分であり、１０００ｐｐｍを超えて添加してもカタラーゼ抑制効果は頭打ちとなる。

次に、本発明による脱墨パルプの製造について例を挙げて説明すると、原料古紙は、離解工程、粗選工程、インキ剥離工程、アルカリ熟成工程、脱墨工程、精選工程、洗浄工程、漂白工程を経て、完成脱墨パルプとなる。カタラーゼ抑制剤は過酸化水素を含む薬品を貯留するタンク、あるいは過酸化水素を含む薬品がパルプに添加されるまでの間で添加すればよい。カタラーゼ抑制剤を過酸化水素を含む薬品とを混合して添加する工程としては、漂白工程が好ましい。なお、前述の脱墨パルプの製造の各工程は、適宜順序を入れ替えてもよいし、別の工程を追加したり、あるいは省略する工程があってもよい。

本発明の処理の対象とする原料古紙は印刷されている古紙であれば、特に限定されない。例えば、新聞古紙、雑誌古紙、チラシ古紙、一般商業印刷古紙等の印刷古紙、コンピューターアウトプット紙、電子写真転写用紙、静電複写紙、感熱記録紙、感圧記録紙等のＯＡ古紙等を含む印刷古紙に適用できる。

離解工程に用いるパルパーが固形分濃度８〜３５重量％で離解処理を行う高濃度パルパーである場合、インキ剥離はこの離解工程で同時に行われる。一方、離解工程で用いるパルパーが固形分濃度２〜８重量％で離解処理を行う低濃度パルパーやドラムパルパーである場合、繊維にかかる剪断力が弱いためインキがパルプ繊維から充分に剥離されない。この場合、異物も微細化されず、剪断力が弱いためパルプ繊維のダメージも少ないので、中和は離解工程の後、つまり次のニーダーやディスパーザーを用いるインキ剥離工程の前で行うこともできる。ただし、このときの離解では異物の微細化を防ぐために、古紙が完全に離解されない程度の離解に留めておくことが好ましい。

アルカリ熟成工程で用いるアルカリ薬品としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、珪酸ソーダ、炭酸ナトリウムのうち少なくとも一種類以上を使用すればよい。アルカリ薬品は熟成工程のｐＨが８．５〜１２となるように添加すればよい。アルカリ熟成工程は固形分濃度１０〜３０重量％、温度４０〜８０℃、１〜５時間の範囲で行えばよい。

また、上述のアルカリ熟成工程において必要に応じて、過酸化水素、過酸化水素付加物、過硫酸塩、有機過酸化物、オゾン、次亜塩素酸塩、塩素、二酸化塩素、亜塩素酸ナトリウム、二酸化チオ尿素、ハイドロサルファイト、ボロンハイドライド等の漂白剤のうち少なくとも一種類以上を使用し、及び／または反応によって該脱墨工程中に少なくとも一種類以上発生させうる前駆物質を使用すると白色度の増加が望める。さらに、過酸化水素を漂白剤として使用する場合、硫酸マグネシウム、トリポリ燐酸ソーダ、キレート剤のうち一種以上添加するとより効果的である。

また、アルカリ熟成工程で脱墨剤を併せて使用することにより、インキ剥離をより促進することができる。脱墨剤としては、主成分が長鎖アルキル基とポリエチレンオキサイド及び／またはポリプロピレンオキサイドからなる界面活性剤、つまり高級アルコール系脱墨剤、脂肪酸系脱墨剤、あるいはそれらの混合物であることが望ましい。

アルカリ熟成工程は、古紙をアルカリ薬品の中に浸漬して熟成を行ってもよいし、あるいは古紙をアルカリ薬品の中に浸漬させ古紙の表面にアルカリ薬品を付着させた後、固形分濃度を１０〜４０重量％にして熟成を行っても良い。さらには、より効率を高めるために撹拌機を用いても良い。ただし撹拌機の種類はドラム方式のものでも、モーターで羽根を回転する方式、あるいは他の方式のものでも特に限定されないが、あまり強く撹拌して離解すると異物の微細化が進行してしまうため、古紙が完全には離解されない程度の撹拌に抑えることが必要である。アルカリ熟成工程において、固形分濃度は４０重量％以下、温度は１０℃以上５０℃以下、熟成時間は１０分以上であれば十分である。

また、コストを考えると、アルカリ熟成工程の後、古紙を脱水機でアルカリ薬品を絞り、そのアルカリ薬品を回収しアルカリ熟成工程に再利用すれば、アルカリ薬品の使用量を抑えることが可能となるので経済的である。このときの脱水機は固形分濃度を10〜40重量％に向上することができるものであれば、スクリュープレス型、エキストラクター型、シックナー型、ディスクフィルター型、シリンダープレス型、プレス型等、特に限定されず、これらを2種以上組み合わせてもよい。

インキ剥離工程は、ニーダー、ディスパーザーにて、パルプ繊維からインキを剥離する。ニーダーを使用する場合、固形分濃度１０〜４０重量％、温度５０〜１１０℃で処理を行えばよい。

離解工程、若しくはインキ剥離工程を終えた後は、一般に用いられている精選工程、脱墨工程、洗浄工程、漂白工程を用いることができる。

脱墨工程においては、所望に応じて脱墨剤、漂白剤、キレート剤、凝集剤などのフローテーション助剤などを加えることができる。脱墨工程はフローテーターで行うことが好ましい。

精選工程は、離解工程及び／またはインキ剥離工程の後で行ってもよい。異物除去工程はスクリーン、クリーナーで行う。このときにはパルプ繊維や異物に高剪断力が働かないため、ｐＨは中性のままでもよいしアルカリ性にしてもよい。ただし、望ましくは中性ないしは弱アルカリ性で行った方がパルプ繊維がアルカリ性条件下にある時間が短いので、ＣＯＤ負荷の低減や繊維のダメージの低減の効果は高くなる。

漂白工程においては、上述したアルカリ熟成工程で使用されるアルカリ薬品、漂白剤、硫酸マグネシウム、トリポリ燐酸ソーダ、キレート剤を使用することができる。苛性ソーダをアルカリ薬品として使用する場合、好ましい添加量は対絶乾パルプ重量当たり１〜５重量％である。過酸化水素を漂白剤として使用する場合、好ましい添加量は対絶乾パルプ重量当たり０．５〜５重量％である。

本発明の方法にて製造された脱墨パルプは、通常脱墨パルプを含む紙、例えば、印刷用紙、新聞用紙、情報記録用紙等に好ましく使用することができる。本発明の脱墨パルプを含む紙は公知の抄紙機にて製造されるが、その抄紙条件は特に規定されるものではない。抄紙機としては、長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機等が使用される。

以下に、実施例にて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実施例１］
実機の脱墨パルプ製造設備により新聞系古紙を原料として、離解工程、粗選工程、インキ剥離工程（ニーダー）、漂白タワー、脱インキ工程（フローテーター）、精選工程、漂白工程（二酸化チオ尿素漂白）、インキ剥離工程（ディスパーザー）を経て脱墨パルプを製造した。ニーダー入口において、絶乾古紙パルプ重量当たり苛性ソーダ０．５重量％、珪酸ソーダを２．６重量％、過酸化水素０．７重量％、脱墨剤０．０３重量％、カタラーゼ抑制剤（商品名：カルタンＲＣＦ、クラリアントジャパン（株）製）５００ｐｐｍとなるように薬品溶液を過酸化水素と混合添加し、さらにディスパーザー前に二酸化チオ尿素０．０５重量％を添加し得られた脱墨パルプの白色度をＪＩＳＰ８１４８に従って測定したところ、白色度は７２％であった。

［比較例１］
カタラーゼ抑制剤の添加場所をスクリュープレス入口に変更した以外は、実施例１と同様にして脱墨パルプを製造した。ＪＩＳＰ８１４８に従って測定した脱墨パルプの白色度を７２％とする為に必要な薬品の添加量は、ニーダー入口で絶乾古紙パルプ重量当たり苛性ソーダ０．５重量％、珪酸ソーダ２．６重量％、過酸化水素０．７重量％、脱墨剤０．０３重量％、ディスパーザー前に二酸化チオ尿素０．１０重量％であった。

［比較例２］
カタラーゼ抑制剤の添加場所をスクリュープレス出口に変更した以外は、実施例１と同様にして脱墨パルプを製造した。ＪＩＳＰ８１４８に従って測定した脱墨パルプの白色度を７２％とする為に必要な薬品の添加量は、ニーダー入口で絶乾古紙パルプ重量当たり苛性ソーダ０．５重量％、珪酸ソーダ２．６重量％、過酸化水素０．７重量％、脱墨剤０．０３重量％、ディスパーザー前に二酸化チオ尿素０．１０重量％であった。

［比較例３］
カタラーゼ抑制剤を添加しない以外は、実施例１と同様にして脱墨パルプを製造した。ＪＩＳＰ８１４８に従って測定した脱墨パルプの白色度を７２％とする為の薬品に必要な添加量は、ニーダー入口で古紙絶乾パルプ重量当たり苛性ソーダ０．５重量％、珪酸ソーダ２．６重量％、過酸化水素１．３重量％、脱墨剤０．０３重量％、ディスパーザー前に二酸化チオ尿素０．１０重量％であった。

実施例１と比較例１〜３を比較すると、カタラーゼ抑制剤を過酸化水素と共に添加することにより、同一レベル白色度まで漂白するのに必要な二酸化チオ尿素あるいは過酸化水素の添加量は実施例１が最も低いことが明白である。

Claims

過酸化水素を含む薬品を添加する工程を有する脱墨パルプの製造方法において、過酸化水素を含む薬品とカタラーゼ抑制剤を混合して添加することを特徴とする脱墨パルプの製造方法。
カタラーゼ抑制剤の添加率がパルプ絶乾重量当たり１００〜１０００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１記載の脱墨パルプの製造方法。
カタラーゼ抑制剤が過酸化水素によって分解されない化合物であることを特徴とする請求項１ないし２記載の脱墨パルプの製造方法。