JP3673240B2

JP3673240B2 - ピッチコントロール剤およびこれを用いたピッチ障害の抑制方法

Info

Publication number: JP3673240B2
Application number: JP2002129244A
Authority: JP
Inventors: 正博金山; 路美木澤; 秀和多田
Original assignee: 株式会社日新化学研究所
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: JP2003328296A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材パルプ、古紙パルプ等のパルプ、および紙の製造工程において問題となるピッチの付着を防止するためのピッチコントロール剤およびこれを用いたピッチ障害の抑制方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙パルプ産業は、パルプ化工程から始まる各工程において、永年、ピッチ障害（ピッチトラブル）に悩まされている。特に、近年の白水の再利用率向上等によるシステムのクローズ化の推進や、木材資源の不足を背景として、原料の多様化、特に、填料の多い古紙や樹脂分の多い南洋材の使用割合の増大や、更には、製品である紙の多様化に伴って、用いる化学薬品の種類も多様化し、また、その量も増大しており、ピッチ障害の様相が更に複雑なものとなっている。
【０００３】
一般に、製紙工程は、パルプ調成、抄造（脱水、乾燥）、必要に応じて塗工等の各工程からなる。脱水工程のワイヤーパートでは、パルプスラリー（紙料）に含まれる大部分の水が除去されて湿紙となる。この時点では、湿紙はまだ多くの水を含んでいるので、この湿紙をそのまま乾燥すると多量のエネルギーを必要として経済的にも不利であるため、さらにプレスパート（搾水部）において機械的なプレスにより脱水し、その後、ドライパート（乾燥部）において乾燥する。これらの工程における抄紙機回り、特に、ワイヤーパートとプレスパートとからなるウェットパートを構成する部材に付着するピッチによる汚れは、紙製造において操業効率や最終製品の品質に直接影響を及ぼすので、深刻な問題となっている。
【０００４】
ここで、「ピッチ」とは、紙製造において、パルプ（ＧＰ（砕木パルプ）、ＴＭＰ（サーモメカニカルパルプ）、ＫＰ（クラフトパルプ）、ＤＩＰ（脱インキパルプ）等）が含有する樹脂状物質を総称するものであり、当初パルプスラリー中に分散していたものが、ｐＨ、温度、イオン強度等の変化によって凝集し粘着性の物質となって製紙工程における種々のトラブルの原因となる。例えば、このピッチが設備装置に付着し集積することにより、製品を汚染したり、あるいは穴あき等の欠陥を発生させる。このようなピッチの発生源は、大別すると、第１に、木材由来の樹脂酸、脂肪酸、アルコール、不ケン化物又はパルプ化工程で変質したもの、第２には、古紙パルプからの接着剤、インクビヒクル等、そして、第３には、製造時の内添薬品であるデンプン、合成紙力増強剤、サイズ剤等の未定着分の３つに分類することができる。
【０００５】
上記のようなピッチ障害を防止し、又は軽減するために、従来から、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジメチルアミン・エピクロルヒドリン縮合物等を含む種々のピッチコントロール剤が提案されている。例えば、特公昭４５−２５３２２号公報、特開昭５５−８４４９１号公報、特開昭５５−８０５９８号公報、特開昭６３−２６４９９３号公報、特開平３−２４４６９８号公報、特開平４−３５２８９８号公報、特開平４−２０２２９９号公報、特開平４−３００３８３号公報等には有機系や無機系のピッチコントロール剤が種々提案されているが、いずれも満足すべきピッチ障害の抑制効果を達成するには至っていない。
【０００６】
更に、近年においては、上述したピッチ障害と共に、微生物に起因するスライム障害（スライムトラブル）も多く発生しており、スライムが製紙設備に付着すると、操業を妨げたり、製品を汚染したりする。このように、ピッチ障害とスライム障害が併発すると相乗的に障害を増大させて所謂デポジットトラブルを引き起こす。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、パルプおよび紙の製造工程におけるピッチ障害を抑制することができるピッチコントロール剤およびこれを用いたピッチ障害の抑制方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、パルプおよび紙の製造工程における上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、少なくともポリオキシエチレン鎖を有するポリ低級アルキレンオキシドにポリ低級アルキレンイミンが付加した化合物、またはこの化合物と、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、カチオン性ポリマー、および有機ホスホン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の成分とを含む組成物が、従来のピッチコントロール剤に比べて、高いピッチ付着防止作用を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明にかかるピッチコントロール剤は、下記の(a)および(b)成分を含む水溶液からなることを特徴とするピッチコントロール剤である。
(a) 少なくともポリオキシエチレン鎖を有するポリ低級アルキレンオキシド（但し、低級アルキレン基はエチレン基またはプロピレン基である。）にポリエチレンイミンが結合した化合物であり、この化合物中のポリオキシエチレン鎖部分の合計重量が該化合物の総重量の５０重量％以上であり、さらに該化合物の数平均分子量が１，０００〜１００，０００であるポリエーテル化合物誘導体。
(b) 非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン誘導体を除くカチオン性ポリマー、および下記の一般式（Ｉ）で表される有機ホスホン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の成分。
【化２】

（式中、Ａは水酸基が置換したエチリデン基を示す。）
【００１０】
本発明にかかるピッチ障害の抑制方法は、上記ピッチコントロール剤をパルプスラリーに添加するものである。また、本発明方法では、上記ピッチコントロール剤を抄紙機におけるプレスパートのロールの表面に適用してもよく、また、上記ピッチコントロール剤を抄紙機におけるプレスパートのフェルトの表面に適用してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。本発明にかかるピッチコントロール剤は、上記の (a)および(b)成分を含む水溶液からなるものである。(a)および(b)成分の配合比率は、(a)成分１〜９９重量部に対して、(b)成分が９９〜１重量部であればよい。
【００１２】
本発明における(a)成分は、例えば、ポリ低級アルキレンオキシドにポリエチレンイミンを付加させることにより得られる。
【００１３】
前記ポリ低級アルキレンオキシドは、具体的には、エチレンオキシドの単独重合体またはこれにプロピレンオキシドの二量体以上の重合体が付加したものである。
【００１４】
(a)成分中のポリオキシエチレン鎖部分の合計重量は(a)成分の総重量の５０重量％以上、好ましくは５０重量％以上９０重量％以下であるのがよい。また、(a)成分中のポリエチレンイミンの重量は(a)成分の総重量の１０重量％以上５０重量％以下であるのがよい。さらに、(a)成分中のポリオキシエチレン鎖以外のポリオキシプロピレン鎖部分の重量は(a)成分の総重量の４０重量％未満であるのがよい。(a)成分の数平均分子量は１，０００〜１００，０００であるのがよい。
【００１６】
次に、前記(b)成分について説明する。本発明における前記非イオン性界面活性剤は、活性水素を有する化合物へのアルキレンオキシド付加物からなるのが好ましい。
【００１７】
前記活性水素を有する化合物としては、脂肪族アルコール、アルキルフェノール、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル等のような多価アルコール脂肪酸エステル、脂肪酸、脂肪酸アミド、脂肪族アミン等を例示することができる。上記化合物を構成する各脂肪酸は飽和および不飽和のいずれであってもよい。
【００１８】
上記のような活性水素を有する化合物へのアルキレンオキシド付加物としては、例えば、脂肪族アルコールへのアルキレンオキシド付加物であるポリオキシアルキレンアルキルエーテル、アルキルフェノールへの付加物であるポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステルへの付加物であるポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステルへの付加物であるポリオキシアルキレングリセリン脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステルへの付加物であるポリオキシアルキレンペンタエリスリトール脂肪酸エステル、脂肪酸への付加物であるポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、脂肪酸アミドへの付加物であるポリオキシアルキレン脂肪酸アミド、脂肪族アミンへの付加物であるポリオキシアルキレン脂肪族アミン等を挙げることができる。
【００１９】
また、前記カチオン性界面活性剤としては、アルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライドおよびアルキルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェートからなる群より選ばれた一種または二種以上の化合物であるのが好ましい。
【００２０】
また、前記カチオン性ポリマーとしては、ビニルアミン単位を有するポリマー（例えばポリビニルアミン等）、水溶性のポリアミドアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムハロゲニド、ジアルキルアミン−エピハロヒドリン縮合物、カチオン性ポリアクリルアミド、ジシアンジアミド−ホルムアルデヒド縮合物およびジシアンジアミド−ポリアルキレンアミン縮合物からなる群より選ばれた一種または二種以上の化合物であるのが好ましい。
【００２１】
さらに、前記有機ホスホン酸誘導体としては、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸等が挙げられる。
【００２２】
本発明のピッチコントロール剤は、上記 (a)および(b)成分を水に加えて溶解させることにより得ることができる。このとき、必要に応じて有機溶剤を添加してもよい。水に添加する(a)成分は、その濃度が０．１〜８０重量％程度となるように添加するのがよい。また、水に添加する(a)および(b)成分は、その合計濃度が０．５〜９５重量％程度となるように添加するのがよい。
【００２３】
次に、本発明のピッチ障害抑制方法について説明する。パルプおよび紙の製造工程におけるピッチ障害を抑制するためにピッチコントロール剤を使用する際には、上記ピッチコントロール剤をそのまま用いてもよく、必要に応じてタルク、硫酸バンド等の他の成分を添加して用いてもよい。
【００２４】
本発明のピッチコントロール剤を抄紙前のパルプスラリーに添加することによって、抄紙工程におけるピッチ障害を有効に抑制することができる。ピッチコントロール剤の添加量は、パルプスラリー中のピッチ量に応じて適宜設定すればよいが、通常、パルプ（固形分）１００重量部に対して、ピッチコントロール剤中の (a)および(b)成分が０．０１〜０．２５重量部の範囲であるのがよい。パルプスラリー中にピッチコントロール剤を添加する場所は、特に限定されないが、例えば抄紙工程で使用されるミキシングチェスト、マシンチェスト、ファンポンプ等の各種設備中に添加することができる。
【００２５】
また、本発明のピッチコントロール剤は、これを抄紙機におけるプレスパートのフェルト、ロール等の表面に注ぐことによっても、ピッチ障害を有効に抑制することができる。
【００２６】
図１は、抄紙機におけるプレスパートのロール構成の一例であるトランスフォーマー型２ニップコンバインドプレスのロール構成を示す概略図である。図１に示すように、ワイヤパート（図示せず）からプレスパートに送られてきた湿紙７は、ピックアップロール１を経てピックアップフェルト９に重ねられ、Ｎｏ．１プレスロール２およびＮｏ．１プレスストーンロール２４で構成されるＮｏ．１プレスと、Ｎｏ．２プレスロール３およびＮｏ．２プレスストーンロール４で構成されるＮｏ．２プレスにて搾水され、更に、Ｎｏ．３プレスロール５およびＮｏ．３プレスストーンロール６で構成されるＮｏ．３プレスにて搾水される。その間、ロール４からペーパーロール１１の間がオープンドローとなる。符号８はＮｏ．１プレスフェルトであり、符号１０はＮｏ．３プレスフェルトである。
【００２７】
図２は、図１におけるロール４およびロール６、並びにその周辺を示す要部斜視図である。図２に示すように、ロールの表面に付着した微細物や滓を除去してロール表面を清浄に保つためのドクターブレード１５がロール４に接するように配置されている。また、ロール４の表面にピッチコントロール剤を注ぐためのシャワーパイプ１２が、ロール４およびドクターブレード１５に近接して配置されている。ロール６には、ドクターブレード２１，２２がこのロール６に接するように配置されており、これらのドクターブレード２１，２２に近接してシャワーパイプ１９および滴下装置２０がそれぞれ配置されている。
【００２８】
薬液タンク１４には、本発明のピッチコントロール剤が入れられている。このピッチコントロール剤は、薬液タンク１４から定量ポンプ１７ａおよび１７ｂによりそれぞれ送液され、ドクターブレード１５，２１，２２に注ぐ温水を送液するための配管２５，２６，２７に圧入され、この温水とともにシャワーパイプ１２、シャワーパイプ１９および滴下装置２０からドクターブレード１５，２１，２２にそれぞれ吹き付けられる。吹き付けられたピッチコントロール剤は、ドクターブレード１５，２１，２２によりロール４，６の表面全域に均一に引き伸ばされる。このピッチコントロール剤は、連続的に注いでもよく、断続的に注いでもよい。また、ピッチコントロール剤は、ドクターブレード１５，２１，２２に吹き付ける以外に、ロール４，６の表面に直接吹き付けてもよい。これにより、ロール４，６の表面にピッチが堆積するのを防止することができる。
【００２９】
上記ピッチコントロール剤は、ドクターブレード１５，２１，２２またはロール４，６に吹き付ける時点における (a)成分および(b)成分の合計濃度が０．０１〜１重量％になるように濃度調整される。また、ピッチコントロール剤の添加量は、装置の寸法、紙匹の駆動速度等に応じて適宜設定されるものであり、特に限定されないが、通常、１〜４０ｃｃ／分・ｍの範囲であり、好ましくは５〜２０ｃｃ／分・ｍの範囲であるのがよい。
【００３０】
また、フェルト１０には、シャワーパイプ１８がこのフェルト１０に近接して配置されている。薬液タンク１３から定量ポンプ２３により上記と同じピッチコントロール剤が送液され、シャワーパイプ１８からフェルト１０の全幅にわたって吹き付けられる。これにより、フェルト１０表面へのピッチの堆積を防止することができる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、ピッチコントロール剤を抄紙機におけるプレスパートのロールの表面およびフェルトの表面に適用する手段としてシャワーパイプを用いた場合について説明したが、該適用手段としてはドクターブレードやロールにピッチコントロール剤を付着させることができるものであれば特に限定されない。
【００３２】
また、本発明のピッチコントロール組成物は、ピッチ障害を抑制することができるだけでなく、スライム障害をも抑制することができる。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００３４】
実施例１
（ピッチ障害に対する抑制効果の確認）
下記配合組成のピッチコントロール剤を用いて、中芯原紙用パルプのピッチ障害に対する抑制効果を、Ｊ．ＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法Ｎｏ．１１のパルプピッチの金網付着量試験方法に従ってピッチテスターにてピッチの付着試験を行うことによって評価した。
【００３５】
下記の配合組成に示す括弧内の数字は、括弧の直後のエチレンイミンまたはオキシアルキレンの繰り返し単位の数を示す。また、(a)成分中のポリオキシエチレン鎖部分の合計重量は、(a)成分の総重量の約７６重量％に相当する。
＜実施例１に用いたピッチコントロール剤の配合組成＞
(a)成分：ポリ（14）エチレンイミンポリ（50）オキシエチレン（2）オキシプロピレン２０重量部
(b)成分：ポリ（8）オキシエチレンポリ（2）オキシプロピレントリデシルエーテル２重量部
水７８重量部
【００３６】
試験温度は５０℃とし、硫酸バンドを用いて、パルプスラリーのＰＨを５．５または４．５に調節し、金網（ワイヤー）へのピッチ付着量およびピッチ除去率を求めた。ピッチコントロール剤の添加量は、パルプスラリー１００重量部に対して、０（ブランク），０．０１重量部，０．０５重量部，０．１０重量部とした。ピッチの除去率は下式により求めた。測定結果を表１に示す。
【数１】

【００３９】
比較例１
ピッチコントロール剤として下記配合組成のものを用いた他は、実施例１と同様にして、ピッチ障害に対する抑制効果を調べた。測定結果を表１に示す。
【００４０】
＜比較例１に用いたピッチコントロール剤の配合組成＞
ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド２０重量部
水８０重量部
【００４１】
比較例２
ピッチコントロール剤として下記配合組成のものを用いた他は、実施例１と同様にして、ピッチ障害に対する抑制効果を調べた。測定結果を表１に示す。
【００４２】
＜比較例２に用いたピッチコントロール剤の配合組成＞
ジメチルアミン・エピクロルヒドリン縮合物５０重量部
水５０重量部
【００４３】
【表１】

【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、パルプおよび紙の製造工程におけるピッチ障害を抑制することができるので、製品の汚染や穴あき等の不良品の発生が低減し、操業効率および最終製品の品質が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】抄紙機におけるプレスパートのロール構成の一例を示す概略図である。
【図２】図１におけるＮｏ．２プレスストーンロール４およびＮｏ．３プレスストーンロール６、並びにその周辺を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１・・・ピックアップロール、２・・・Ｎｏ．１プレスロール、３・・・Ｎｏ．２プレスロール、４・・・Ｎｏ．２プレスストーンロール、５・・・Ｎｏ．３プレスロール、６・・・Ｎｏ．３プレスストーンロール、７・・・湿紙、８・・・Ｎｏ．１プレスフェルト、９・・・ピックアップフェルト、１０・・・Ｎｏ．３プレスフェルト、１１・・・ペーパーロール、１２・・・シャワーパイプ、１３・・・フェルト洗浄剤タンク、１４・・・薬液タンク、１５，１６・・・ドクターブレード、１７ａ，１７ｂ・・・定量ポンプ、１８，１９・・・シャワーパイプ、２０・・・滴下装置、２１，２２・・・ドクターブレード、２３・・・定量ポンプ、２４・・・Ｎｏ．１プレスストーンロール、２５，２６，２７・・・配管

Claims

下記の(a)および(b)成分を含む水溶液からなることを特徴とするピッチコントロール剤。
(a) 少なくともポリオキシエチレン鎖を有するポリ低級アルキレンオキシド（但し、低級アルキレン基はエチレン基またはプロピレン基である。）にポリエチレンイミンが結合した化合物であり、この化合物中のポリオキシエチレン鎖部分の合計重量が該化合物の総重量の５０重量％以上であり、さらに該化合物の数平均分子量が１，０００〜１００，０００であるポリエーテル化合物誘導体。
(b) 非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン誘導体を除くカチオン性ポリマー、および下記の一般式（Ｉ）で表される有機ホスホン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の成分。

（式中、Ａは水酸基が置換したエチリデン基を示す。）
請求項１記載のピッチコントロール剤をパルプスラリーに添加することを特徴とするピッチ障害の抑制方法。
請求項１記載のピッチコントロール剤を抄紙機におけるプレスパートのロールの表面に適用することを特徴とするピッチ障害の抑制方法。
請求項１記載のピッチコントロール剤を抄紙機におけるプレスパートのフェルトの表面に適用することを特徴とするピッチ障害の抑制方法。