JP4707428B2 - 古紙パルプの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、古紙パルプの製造方法に関する。
従来から、古紙パルプは、離解、除塵、脱墨、漂白及び洗浄の各処理を必須とし、必要に応じて脱水を含めた各処理を行うことにより製造されている。離解や脱墨の各処理では、それぞれ離解助剤や脱墨助剤として、水酸化ナトリウム、珪酸ナトリウム、過酸化水素等が使用されている。水酸化ナトリウムは系を弱アルカリにして離解の促進とインキの鹸化のために用いられ、また珪酸ナトリウムは遊離したインキを含むスカムの分散のために用いられ、過酸化水素はアルカリ性条件によるパルプの黄変の防止に少量用いられている。また、過酸化水素は、古紙の漂白においてもよく用いられており、この場合にはアルカリ性環境にするために、水酸化ナトリウムも用いられている。
ところで、古紙パルプの製造においては、各処理で使用された水（以下「工程水」ともいう）が、水酸化ナトリウムや珪酸ナトリウムなどによってｐＨ８〜１０程度のアルカリ性になっていることから、工程水中のカルシウムイオンと炭酸イオンとが反応して炭酸カルシウムスケールを生成しやすいという問題がある。また、珪酸ナトリウムは、工程水に由来するカルシウムイオンやコロイド状シリカと反応して、珪酸塩−シリカ複合スケールを生成してしまう場合もある。これらのスケールは、古紙パルプの製造設備の配管、洗浄・脱水装置、スクリーン等の各箇所に沈着・付着して、配管の閉塞、洗浄不良、脱水不良、スクリーンの目詰まり等の弊害を発生させてしまうという問題がある。
また、従来の一般的な古紙パルプの製造においては、古紙原料中の灰分量に関係なく、離解などの各処理を行うことにより古紙パルプが製造されている。そして、灰分の除去は洗浄処理において行われ、低灰分量の古紙パルプを製造する方法が主流となっている。このため、製造された古紙パルプは、抄紙に用いると填料の使用量が増加するため、コスト高になるという問題がある。さらに、古紙パルプの製造時において除去された灰分は産業廃棄物として廃棄されるため、環境に悪影響を及ぼしているという問題もある。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、古紙原料に由来する灰分を系外に排出する量を減らせるとともに、填量の添加量を抑制することができる古紙パルプを製造する方法の提供をその目的とする。
本発明の古紙パルプの製造方法は、古紙原料の離解、除塵、脱墨、漂白及び洗浄の各処理を必須とする古紙パルプの製造方法であって、古紙パルプ完成前工程の前記漂白処理ののちに行われる洗浄処理において使用された洗浄水に、少なくとも二種のイオン性が異なる凝集剤として、アニオン性凝集剤とカチオン性凝集剤及び／又は両性凝集剤とを添加し、これら凝集剤を含む洗浄水を前記漂白処理及び前記洗浄処理で使用される洗浄水及び／又は希釈水に使用し、抄紙工程への流送前段階において凝結剤を添加することを特徴としている。
上記の構成によれば、漂白処理ののちに行われる洗浄処理で使用された洗浄水を再利用する際に少なくとも二種のイオン性が異なる凝集剤を添加し、さらに抄紙工程への流送前段階にて凝結剤を添加していることから、洗浄水中に溶存している物質を凝集化させ、その凝集物を流送工程で流送される古紙パルプに物理的かつ化学的に結合させることができる。このため、古紙から工程内に持ち込まれる炭酸カルシウム等の灰分を系外に排出する量を減らせるとともに、抄紙工程における填量の添加量を抑制することができる。また、灰分を有効に利用して系内に留まる量を減らせることから、スケールの発生を抑制することができるという利点を有する。
上記の製造方法において、前記少なくとも二種のイオン性が異なる凝集剤として、アニオン性凝集剤とカチオン性凝集剤又は／及び両性凝集剤とを用いるのが好ましい。この場合、洗浄水中に溶存している物質をより効果的に凝集化させることができる。
また、上記の製造方法において、前記少なくとも二種のイオン性が異なる凝集剤を添加する洗浄水として、ｐＨが５．０〜７．０の範囲内に設定された水を用いるのが好ましい。このように酸性の水を用いると、凝集化をより効果的に行わせることができるとともに、スケールの発生を抑制することができる。
さらに、上記の製造方法において、前記少なくとも二種のイオン性が異なる凝集剤を異なる箇所から前記洗浄水に添加するのが好ましい。この場合、凝集剤同士が互いに作用しあうことが少なくなり、洗浄水中に溶存している物質をより効果的に凝集化させることができる。
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上記の製造方法において、前記凝結剤を対絶乾パルプ１００〜３０００重量ｐｐｍの範囲内で添加するのが好ましい。この場合、流送工程で流送される古紙パルプに凝集剤によって凝集された凝集物をより効果的に物理的かつ化学的に結合させることができる。
また、上記の製造方法において、前記凝結剤として、硫酸アンモニウム、ポリアクリルアミド、ポリダドマック、ポリアミン、ポリエチレンイミン、２−（メタクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウムクロリド重合体及び変性ポリエチレンイミンからなる群から選択される少なくとも一種を用いるのが好ましい。この場合、凝集剤によって凝集された凝集物をより効果的に古紙パルプに物理的かつ化学的に結合させることができる。
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本発明によれば、前記漂白処理ののちに行われる洗浄処理において使用された洗浄水に、少なくとも二種のイオン性が異なる凝集剤を添加し、これら凝集剤を含む洗浄水を前記脱墨処理ののちに行われる処理で使用される洗浄水及び／又は希釈水に使用することから、古紙原料から工程内に持ち込まれる炭酸カルシウム等の灰分を古紙パルプ中に留めて系外への排出量を減らすことができるとともに、抄紙工程での填料の添加量を抑えることができる。
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の古紙パルプの製造方法の一実施の形態を示すフロー図である。本実施の形態の製造方法は、オフィス用紙、新聞、雑誌、チラシなどの印刷古紙を含む種々の古紙原料を用いた古紙パルプの製造に適用されるものであり、まず、古紙原料を常法に従って離解したのち粗選して、その後の処理対象物である繊維懸濁液を得る。離解は、離解助剤（例えば水酸化ナトリウム）などの各種の薬剤や機械的な剪断力などを利用して古紙原料を繊維化する離解処理であり、パルパー（例えば高濃度パルパー、低濃度パルパー）、ファイバーフロー等の公知の離解装置により行うことができる。また、粗選は、比較的大きな異物を除去する除塵処理であり、クリーナー（例えば高濃度クリーナー）、スクリーン（例えば粗選用ホールスクリーン、粗選用スリットスクリーン）等の公知の除塵装置により行うことができる。
ついで、得られた繊維懸濁液を濃縮したのち、脱墨剤、脱墨助剤（例えばケイ酸ナトリウム）などの各種の薬剤を添加し、さらに常法に従って混練（ニーディング）、熟成（ソーキング）を行う。なお、脱墨剤、脱墨助剤などの各種の薬剤は、離解処理の際に添加しておいてもよい。その後、インキの脱離が進んだパルプ繊維を含む繊維懸濁液に対して、例えばフローティング法によるフローテーションを行う。フローテーションは、印刷インキの主成分をなす疎水性のカーボン粒子やインキの着色顔料などを微小な泡に付着させて系外に除去する脱墨処理であり、例えばマルチインジェクターとエコセルとを組み合わせたプレフローテーターにより行うことができる。つづいて、フローテーションが完了した繊維懸濁液に対し、クリーナー（例えば重量クリーナー）、スクリーン（例えば精選用スリットスクリーン）等の公知の除塵装置を用いて精選を行う。その後、例えば各種の脱水装置により脱水したのち漂白剤としての過酸化水素や安定化剤としてのケイ酸ナトリウムなどを用いて漂白処理を行う。
こうして得られた繊維懸濁液に対し多量の洗浄水を用いて洗浄処理を行う。この洗浄処理に用いられる洗浄水に少なくとも二種のイオン性の異なる凝集剤を添加し、これら凝集剤を含有させた洗浄水及び／又は希釈水を脱墨処理以降の処理に供するようにする。例えば、白水タンクなどの洗浄水ストックタンクの任意の箇所から少なくとも二種のイオン性の異なる凝集剤を添加し、これら凝集剤を含有させた洗浄水を脱墨処理以降の処理（例えば漂白処理）に供して使用する。
ここで、少なくとも二種のイオン性の異なる凝集剤とは、アニオン性凝集剤、カチオン性凝集剤、ノニオン性凝集剤及び両性凝集剤からなる群から選択される少なくとも二種の凝集剤をいう。かかる凝集剤は、洗浄水に対し同じ箇所から添加してもよいが、凝集剤同士が互いに作用してしまうのを抑制するため、異なる箇所から添加した方が好ましい。より具体的には、少なくとも二種のイオン性の異なる凝集剤として、アニオン性凝集剤とカチオン性凝集剤又は／及び両性凝集剤とを用いる場合、アニオン性凝集剤を洗浄水ストックタンクに添加するとともに、カチオン性凝集剤又は／及び両性凝集剤を洗浄水ストックタンクから次工程への流送ポンプのサクション配管に添加するようにしてもよい。このように流送ポンプのサクション配管に添加すると、流送ポンプを通過する間に強い攪拌作用を受けて、凝集剤が効果的に均一化されることとなる。
ここで、少なくとも二種のイオン性の異なる凝集剤とは、アニオン性凝集剤、カチオン性凝集剤、ノニオン性凝集剤及び両性凝集剤からなる群から選択される少なくとも二種の凝集剤をいう。かかる凝集剤は、洗浄水に対し同じ箇所から添加してもよいが、凝集剤同士が互いに作用してしまうのを抑制するため、異なる箇所から添加した方が好ましい。より具体的には、少なくとも二種のイオン性の異なる凝集剤として、アニオン性凝集剤とカチオン性凝集剤又は／及び両性凝集剤とを用いる場合、アニオン性凝集剤を洗浄水ストックタンクに添加するとともに、カチオン性凝集剤又は／及び両性凝集剤を洗浄水ストックタンクから次工程への流送ポンプのサクション配管に添加するようにしてもよい。このように流送ポンプのサクション配管に添加すると、流送ポンプを通過する間に強い攪拌作用を受けて、凝集剤が効果的に均一化されることとなる。
アニオン性凝集剤としては、公知のポリアクリルアミド系のアニオン性高分子凝集剤、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩などの弱アニオン性凝集剤等があげられ、これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
カチオン性凝集剤としては、水溶性アニリン樹脂塩酸塩、ポリエチレンイミン、ポリアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、キトサン、ヘキサメチレンジアミン、エピクロロヒドリン等があげられ、これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
ノニオン性凝集剤としては、澱粉、グアーガム、ローカストビーン等があげられ、これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
カチオン性凝集剤としては、水溶性アニリン樹脂塩酸塩、ポリエチレンイミン、ポリアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、キトサン、ヘキサメチレンジアミン、エピクロロヒドリン等があげられ、これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
ノニオン性凝集剤としては、澱粉、グアーガム、ローカストビーン等があげられ、これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
両性凝集剤としては、アニオン性のモノマー成分とカチオン性のモノマー成分との共重合体、アニオン性のモノマー成分とカチオン性のモノマー成分とノニオン性のモノマー成分との共重合体、アニオン性のモノマー成分とノニオン性のモノマー成分との共重合体のマンニッヒ変性物又はホフマン分解物などの両性高分子凝集剤等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
ここで、アニオン性のモノマー成分としては、アクリル酸（ＡＡ）、アクリル酸ナトリウム（ＮａＡ）、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウム等があげられる。
また、カチオン性のモノマー成分としては、ジメチルアミノエチルアクリレート（ＤＡＡ）、ジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＡＭ）、ジメチルアミノプロピルアクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、ジメチルアミンプロピルアクリルアミド（ＤＡＰＡＡｍ）、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、及びこれらの四級化物（例えばジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロリド四級化物）等があげられる。また、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩酸塩なども用いることができる。
また、ノニオン性のモノマー成分としては、アクリルアミド（ＡＡｍ）、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド等があげられる。
両性高分子凝集剤の具体例としては、ジメチルアミノエチルアクリレート四級化物・アクリル酸・アクリルアミド共重合体（ＤＡＡ四級化物／ＡＡ／ＡＡｍ）、ジメチルアミノエチルメタクリレート四級化物・アクリル酸・アクリルアミド共重合体（ＤＡＭ四級化物／ＡＡ／ＡＡｍ）、ジメチルアミンプロピルアクリルアミド・アクリル酸・アクリルアミド共重合体（ＤＡＰＡＡｍ／ＡＡ／ＡＡｍ）、ジメチルアミノエチルアクリレート四級化物・アクリル酸共重合体（ＤＡＡ四級化物／ＡＡ）、アクリル酸ナトリウム・アクリルアミド共重合体（ＮａＡ／ＡＡｍ）のマンニッヒ変性物等があげられる。
ここで、アニオン性のモノマー成分としては、アクリル酸（ＡＡ）、アクリル酸ナトリウム（ＮａＡ）、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウム等があげられる。
また、カチオン性のモノマー成分としては、ジメチルアミノエチルアクリレート（ＤＡＡ）、ジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＡＭ）、ジメチルアミノプロピルアクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、ジメチルアミンプロピルアクリルアミド（ＤＡＰＡＡｍ）、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、及びこれらの四級化物（例えばジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロリド四級化物）等があげられる。また、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩酸塩なども用いることができる。
また、ノニオン性のモノマー成分としては、アクリルアミド（ＡＡｍ）、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド等があげられる。
両性高分子凝集剤の具体例としては、ジメチルアミノエチルアクリレート四級化物・アクリル酸・アクリルアミド共重合体（ＤＡＡ四級化物／ＡＡ／ＡＡｍ）、ジメチルアミノエチルメタクリレート四級化物・アクリル酸・アクリルアミド共重合体（ＤＡＭ四級化物／ＡＡ／ＡＡｍ）、ジメチルアミンプロピルアクリルアミド・アクリル酸・アクリルアミド共重合体（ＤＡＰＡＡｍ／ＡＡ／ＡＡｍ）、ジメチルアミノエチルアクリレート四級化物・アクリル酸共重合体（ＤＡＡ四級化物／ＡＡ）、アクリル酸ナトリウム・アクリルアミド共重合体（ＮａＡ／ＡＡｍ）のマンニッヒ変性物等があげられる。
そして、少なくとも２種のイオン性の異なる凝集剤の配合割合（全凝集剤を合計した配合割合）は、通常、浮遊物質（ｓｓ分）総量に対して、０．１５〜０．４５重量％の範囲内に設定するのがよい。このような量で添加することにより、最終の造粒凝集と脱水性が良好となる。
また、上記凝集剤が添加される洗浄水のｐＨは５．０〜７．０の範囲内に設定されているのが好ましい。このように弱酸性から中性の範囲であると、洗浄水中に溶存する物質の凝集化が効果的に行われるとともにスケールの発生を有効に抑制することができる。
また、上記凝集剤が添加される洗浄水のｐＨは５．０〜７．０の範囲内に設定されているのが好ましい。このように弱酸性から中性の範囲であると、洗浄水中に溶存する物質の凝集化が効果的に行われるとともにスケールの発生を有効に抑制することができる。
洗浄が完了した繊維懸濁液は、その後各種の脱水装置を用いた脱水処理を経て、抄紙原料としての古紙パルプとして抄紙工程へ流送されることとなる。なお、脱水処理は、抄紙条件などに応じて適宜の条件で行われ、また不要な場合は行わなくてもよい。
そして、本発明では、抄紙工程へ流送される前段階において凝結剤を添加する。本実施の形態においては、漂白後の繊維懸濁液に対し、洗浄、脱水の各処理が行われ、その後に凝結剤を添加している。これにより、溶存している物質が凝集化され、脱水後に得られた古紙パルプに物理的かつ化学的に結合されることとなる。その結果、古紙原料に由来する灰分を系外に排出する量を減らせるとともに、填量（顔料）の添加量を抑制することができる。
そして、本発明では、抄紙工程へ流送される前段階において凝結剤を添加する。本実施の形態においては、漂白後の繊維懸濁液に対し、洗浄、脱水の各処理が行われ、その後に凝結剤を添加している。これにより、溶存している物質が凝集化され、脱水後に得られた古紙パルプに物理的かつ化学的に結合されることとなる。その結果、古紙原料に由来する灰分を系外に排出する量を減らせるとともに、填量（顔料）の添加量を抑制することができる。
前記凝結剤としては、例えば硫酸アルミニウム、ポリアクリルアミド、ポリダドマック、ポリアミン、ポリエチレンイミン、２−（メタクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウムクロリド重合物、変性ポリエチレンイミン等を用いることができる。これらのうち、抄紙工程でのトラブル発生を抑制するため、抄紙工程で使用される紙力増強剤と同類の硫酸アルミニウム、ポリアクリルアミド、ポリダドマック、ポリアミン、ポリエチレンイミン、２−（メタクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウムクロリド重合物及び変性ポリエチレンイミンからなる群より選ばれた少なくとも１種を用いるのが好ましい。
凝結剤の添加量は、灰分量などに応じて適宜決定すればよく、本発明において特に限定されるものではないが、通常は対絶乾パルプ１００〜３０００重量ｐｐｍ程度が好ましい。添加量が１００重量ｐｐｍ未満であると凝結剤の効果が低く灰分歩留まりの効果が発現しにくい問題があり、一方、３０００重量ｐｐｍを超えると不要な凝結が生じ、古紙パルプの白色度を下げるという問題が生じたり、凝結した異物が生じる傾向がある。
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、離解、除塵、脱墨、漂白及び洗浄の各処理を必須とする従来公知の古紙パルプの製造方法に適宜適用することができる。
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、離解、除塵、脱墨、漂白及び洗浄の各処理を必須とする従来公知の古紙パルプの製造方法に適宜適用することができる。
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示すフロー図に従い、古紙原料として白損古紙を用いるとともに、離解、除塵、脱墨、漂白、洗浄、脱水の各処理を行った。その際、第１凝集剤としてｓｓ分総量に対して０．２０重量％のアルギン酸ナトリウムを洗浄水ストックタンク（洗浄水のｐＨ６．０）に添加するとともに、第２凝集剤としてｓｓ分総量に対して０．０５重量％の水溶性アニリン樹脂塩酸塩を洗浄水ストックタンクから次工程への流送ポンプのサクション配管（次工程サクション配管）にて添加した。また、脱水後で且つ抄紙工程への前段階である完成タンク流送配管において、対絶乾パルプ２５００重量ｐｐｍの凝結剤（硫酸アルミニウム）を添加した。実施例１の仕様を表１に示す。
（実施例１）
図１に示すフロー図に従い、古紙原料として白損古紙を用いるとともに、離解、除塵、脱墨、漂白、洗浄、脱水の各処理を行った。その際、第１凝集剤としてｓｓ分総量に対して０．２０重量％のアルギン酸ナトリウムを洗浄水ストックタンク（洗浄水のｐＨ６．０）に添加するとともに、第２凝集剤としてｓｓ分総量に対して０．０５重量％の水溶性アニリン樹脂塩酸塩を洗浄水ストックタンクから次工程への流送ポンプのサクション配管（次工程サクション配管）にて添加した。また、脱水後で且つ抄紙工程への前段階である完成タンク流送配管において、対絶乾パルプ２５００重量ｐｐｍの凝結剤（硫酸アルミニウム）を添加した。実施例１の仕様を表１に示す。
（実施例２〜７）
各例の仕様を表１に示す。表１に示す点以外は実施例１と同様にして製造した。なお、表１及び表２において、第１及び第２凝集剤の添加量は、いずれもｓｓ分総量に対する重量％である。また、凝結剤の添加量は、対絶乾パルプに対する重量ｐｐｍである。
（比較例１〜６）
各例の仕様を表２に示す。表２に示す点以外は実施例１と同様にして製造した。なお、比較例１，３，４では凝集剤を１種のみとし、比較例２では凝集剤を添加しなかった。また、比較例４では凝結剤を添加しなかった。
なお、比較例２においては苛性ソーダにてＰＨを調整し、比較例５においては硫酸にてＰＨを調製した。
各例の仕様を表１に示す。表１に示す点以外は実施例１と同様にして製造した。なお、表１及び表２において、第１及び第２凝集剤の添加量は、いずれもｓｓ分総量に対する重量％である。また、凝結剤の添加量は、対絶乾パルプに対する重量ｐｐｍである。
（比較例１〜６）
各例の仕様を表２に示す。表２に示す点以外は実施例１と同様にして製造した。なお、比較例１，３，４では凝集剤を１種のみとし、比較例２では凝集剤を添加しなかった。また、比較例４では凝結剤を添加しなかった。
なお、比較例２においては苛性ソーダにてＰＨを調整し、比較例５においては硫酸にてＰＨを調製した。
表中の「スケール発生有無」とは、スケールの発生度合いを評価したものであり、次のように評価した。実機操業において、各例に沿った操業を各々１ヶ月実施し、古紙完成原料流送配管内に固定した３０ｃｍ四方のステンレス性テストピースへのスケール付着量を、操業員１０名にてランク付けを行い、スケール付着量が少ないと判断された順で順位付けし、上位３位までの実施例を◎、４位から７位までを○、８位から９位までを△、１０位以下を×とした。許容範囲は９位以上である。
上記実施例及び比較例の評価を比較した結果、実施例は比較例に比べ系外に排出される灰分量が少なく、抄紙工程で添加される填料（顔料）の添加量を少なくできることが確認された。
Claims (5)
- 古紙原料の離解、除塵、脱墨、漂白及び洗浄の各処理を必須とする古紙パルプの製造方法であって、
古紙パルプ完成前工程の前記漂白処理ののちに行われる洗浄処理において使用された洗浄水に、少なくとも二種のイオン性が異なる凝集剤として、アニオン性凝集剤とカチオン性凝集剤及び／又は両性凝集剤とを添加し、これら凝集剤を含む洗浄水を漂白処理及び洗浄処理で使用される洗浄水及び／又は希釈水に使用し、抄紙工程への流送前段階において凝結剤を添加することを特徴とする古紙パルプの製造方法。 - 前記少なくとも二種のイオン性が異なる凝集剤を添加する洗浄水として、ｐＨが５．０〜７．０の範囲内に設定された水を用いる請求項１に記載の古紙パルプの製造方法。
- 前記少なくとも二種のイオン性が異なる凝集剤を異なる箇所から前記洗浄水に添加する請求項１又は２に記載の古紙パルプの製造方法。
- 前記凝結剤を対絶乾パルプ１００〜３０００重量ｐｐｍの範囲内で添加する請求項１〜３のいずれか一項に記載の古紙パルプの製造方法。
- 前記凝結剤として、硫酸アンモニウム、ポリアクリルアミド、ポリダドマック、ポリアミン、ポリエチレンイミン、２−（メタクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウムクロリド重合体及び変性ポリエチレンイミンからなる群から選択される少なくとも一種を用いる請求項１〜４のいずれか一項に記載の古紙パルプの製造方法。
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