JP5348836B2 - 斑点防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、製紙工程において、抄紙される紙に発生する斑点、特に中性抄紙系における炭酸カルシウムを主体とする斑点を効果的に防止して、高品質の紙を歩留り良く製造するための斑点防止方法に関する。

製紙工程においては、植物繊維を水に分散させて得られる三次元的に均一な繊維懸濁液を、金網などの多孔性濾材の上に展開して濾水し、二次元的に均一な繊維の薄層として得られる湿潤シートを、フェルトの上に乗せた状態でプレスロールに通して圧搾して過剰の水を除去し、さらに乾燥して脱水することにより、繊維間に結合が生じて強さを持った紙を得る。

近年の製紙工程の高度なクローズド化、古紙利用の促進、操業条件や添加薬品の多様化などから、製紙工程において汚れが現れやすくなっている。特に、近年の中性抄紙化に伴い、填料として炭酸カルシウムの使用量が増えてきていること、さらに、近年の古紙の利用率の上昇に従い、古紙に含まれる炭酸カルシウムが抄紙系内に多量に混入することから、製紙工程では、得られる紙に炭酸カルシウム主体の斑点が発生し、紙の品質低下、生産効率低下の要因となっている。

従来、これらの斑点が炭酸カルシウム主体であることから、ポリアクリル酸ナトリウム等の炭酸カルシウムスケール防止剤の添加や、スルファミン酸による抄紙系内の酸洗浄により、斑点の発生を抑制してきたが、このような従来の対策では十分ではなく、経日的に斑点が増加する状況にあった。

なお、製紙工程の斑点防止とは別異の技術であるが、水中の微量のスライムを除去する方法として、酸化剤とアンモニウム塩との反応物を用いることが提案されている（特開平０５−１４６７８５号公報）。
特開平０５−１４６７８５号公報

本発明は上記従来の実状に鑑みてなされたものであって、製紙工程における斑点の発生、特に中性抄紙系における炭酸カルシウム主体の斑点の発生を効果的に防止する方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討を行った結果、次のような知見を得た。

製紙工程で紙に発生する斑点は炭酸カルシウム主体であり、スライムの判定に用いるニンヒドリン判定では陰性を示すことから、従来は、スライムとは無関係と考えられてきた。しかし、本発明者らが詳細に検討した結果、製紙工程で紙に発生する斑点には、極微量のスライムが関与していることが判明した。また、微量スライムはその重量の１０００倍以上の炭酸カルシウム凝集させることも判明した。
即ち、抄紙系だけではなく原料系や回収系に付着した微量スライムが、系内に混入した炭酸カルシウムを凝集させ、この結果、斑点が発生することとなる。

本発明では、こうした微量スライムを除去することにより、炭酸カルシウム主体の斑点の発生を防止するものである。
本発明では微量スライムの除去に有効な薬剤を製紙工程に添加して系内全体にわたってスライムの付着を完全に防止し、その結果、微量スライムによる炭酸カルシウムの凝集を防ぎ、斑点の発生を抑える。

なお、スライムコントロール剤としては従来の２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド等の有機系スライムコントロール剤の使用も考えうるが、これらは製紙工程におけるスライムコントロール効果が十分ではなく、完全にスライムの発生を抑えることができず、従って、斑点の発生を抑えることができない。また、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤単独では、スラリー中の溶存有機物と即座に反応して分解してしまうため、十分なスライムコントロール効果を発揮し得ず、多量に添加すると染料等の内添剤に悪影響を与えるとともに、抄紙系内の金属部材の腐食の原因ともなる。

これに対して、酸化剤とアンモニウム塩との反応物であれば、このような問題を引き起こすことなく、比較的少量の添加で製紙工程内の微量スライムを効果的に除去して、斑点の発生を大幅に低下させることができる。

本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。

［１］ 填料としての炭酸カルシウム及び／又は古紙由来の炭酸カルシウムが存在する製紙工程において、紙に発生する炭酸カルシウムを主体とする斑点を防止する方法において、
製紙工程水に塩素系酸化剤とアンモニウム塩との反応物を添加する方法であって、
該塩素系酸化剤とアンモニウム塩との反応物を原料系と回収系との双方に添加することを特徴とする斑点防止方法。

［２］ ［１］において、該塩素系酸化剤とアンモニウム塩との反応物を各々の水系において、０．０１〜１０００ｍｇ／Ｌの濃度を１５〜１２０分間保持できるように、１日に２〜１２回添加することを特徴とする斑点防止方法。

［３］ ［１］又は［２］において、アンモニウム塩が臭化アンモニウム又は硫酸アンモニウムであることを特徴とする斑点防止方法。

本発明の斑点防止方法によれば、製紙工程において、抄紙される紙に発生する斑点、特に中性抄紙系における炭酸カルシウムを効果的に防止して、高品質の紙を歩留り良く製造することができる。

以下に本発明の斑点防止方法の実施の形態を詳細に説明する。

まず、本発明で用いる酸化剤とアンモニウム塩との反応物について説明する。

酸化剤とアンモニウム塩との反応物の酸化剤は、塩素系酸化剤であり、特に次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）が好ましい。

一方、アンモニウム塩としては特に制限はなく、臭化アンモニウム等のハロゲン化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム等が挙げられるが、特に臭化アンモニウムが好ましい。

塩素系酸化剤及びアンモニウム塩は、それぞれ１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。

塩素系酸化剤とアンモニウム塩との反応物は、これらの塩素系酸化剤とアンモニウム塩とを反応当量で反応させることにより、得ることができるが、アンモニウム塩を過剰に用いてもよい。塩素系酸化剤とアンモニウム塩との反応は常法に従って行うことができる。

なお、製紙工程水に塩素系酸化剤とアンモニウム塩とを別々に添加した場合、反応速度が小さく、反応物が十分に生成しないので、塩素系酸化剤とアンモニウム塩とは予め反応させてから製紙工程水に添加する。

本発明において、塩素系酸化剤とアンモニウム塩との反応物の添加箇所、添加量については特に制限はないが、前述の如く、斑点の原因となるスライムは製紙工程の全工程で発生するため、少なくとも製紙工程の原料系と回収系の双方に添加することが好ましく、より好ましくは、製紙工程の原料系、抄紙系及び回収系のすべてに添加する。原料系に添加する場合、例えばＫＰチェスト、ＤＩＰチェスト、ブロークチェスト等に添加すれば良い。また、抄紙系に添加する場合、例えば白水サイロ、マシンチェスト等に添加すれば良い。また、回収系に添加する場合、例えばポリディスクフィルター前のタンク、加圧浮上装置前のタンク等に添加すれば良い。

塩素系酸化剤とアンモニウム塩との反応物の添加量は、処理対象とする製紙工程の水質（炭酸カルシウム濃度）や処理条件に応じた斑点の発生し易さに応じて、斑点を有効に防止し得る程度に添加すれば良く、通常、各々の水系において、０．０１〜１０００ｍｇ／Ｌ、特に０．１〜１００ｍｇ／Ｌ程度の濃度となるように、より好ましくは０．２〜２０ｍｇ／Ｌ程度の濃度を１５〜１２０分間保持できるように、１日に２〜１２回程度添加することが好ましい。

塩素系酸化剤とアンモニウム塩との反応物の添加量ないし添加頻度が少な過ぎると十分な斑点防止効果を得ることができず、多過ぎても薬剤コストが嵩み不利である上にｐＨ等系内の水質に影響を与える点でも好ましくない。

以下に実験例及び実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

［実験例１］
溶性澱粉２ｇ、硫酸アンモニウム０．３５ｇ、リン酸二カリウム１ｇ、及び硫酸マグネシウム０．０５ｇを水道水１Ｌに溶かし、ｐＨ７に調整して培養液とした。この培養液１０ｍＬを試験管に入れ、塗工原紙抄造マシンのポリディスクフィルターに付着したスライムを１重量％に分散させた液を１ｍＬ添加し、さらに、炭酸カルシウム（タマパールＴＰ１２１：奥多摩工業製）の１０重量％分散液を１ｍＬ添加した。この培養液に、表１に示す各種の薬剤を表１に示す濃度に添加し（ただし、Ｎｏ．１では薬剤無添加）、３０℃で４８時間振盪培養した後の炭酸カルシウムの凝集性、試験管への炭酸カルシウムの付着性を観察し、下記基準で評価して結果を表１に示した。

＜評価基準＞
凝集性、付着性を下記基準で評価した。
４：大
３：中
２：小
１：無

なお、表中の略字は次の通りである。
ＤＢＮＰＡ：２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド
ＢＢＡＢ：１，４−ビス（ブロモアセトキシ）−２−ブテン
Ｃｌ−ＭＩＴ：５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン
ＢＣＤＭＨ：ブロモクロロジメチルヒダントイン
（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４＋ＮａＯＣｌ：（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４とＮａＯＣｌとの１：１（モル比）反応物
ＮＨ_４Ｂｒ＋ＮａＯＣｌ：ＮＨ_４ＢｒとＮａＯＣｌとの１：１（モル比）反応物

表１より、次のことが明らかである。
・炭酸カルシウム分散剤であるポリアクリル酸ソーダは、本系では全く効果を発揮しなかった（Ｎｏ．２〜４）
・ＤＢＮＰＡ等のスライムコントロール剤は、高濃度に添加しても、炭酸カルシウムの凝集、付着を完全に抑えることはできなかった（Ｎｏ．５〜１９）。
・これに対して本発明によれば、低濃度で完全に炭酸カルシウムの凝集、付着を防止することができた（Ｎｏ．２０〜２４）

［実施例１］
中性で上質紙を抄造している系で、ＤＢＮＰＡとＢＢＡＢとの配合剤（ＤＢＮＰＡ：ＢＢＡＢ＝６０：４０（重量比））を白水中で５ｍｇ／Ｌ・１５分保持できるように、３回／日、白水サイロに添加していた。しかし、夏場になると炭酸カルシウム主体の斑点が増え、連続操業期間１０日で斑点数が３０個／日以上となり、系内の洗浄が必要となっていた。

そこで、ＮＨ_４ＢｒとＮａＯＣｌとの１：１（モル比）反応物を白水中で３ｍｇ／Ｌ・１５分間保持できるように、３回／日、白水サイロに添加した。その結果、連続操業１５日後でも炭酸カルシウム主体の斑点は１０個／日以下に抑えることができた。

さらに、この処理に加えて、回収系でもＮＨ_４ＢｒとＮａＯＨとの１：１（モル比）反応物を２ｍｇ／Ｌ・１５分間保持できるように、ポリディスクフィルター前タンクに４回／日添加し、さらに、ドライブロークチェストにもＮＨ_４ＢｒとＮａＯＨとの１：１（モル比）反応物を２ｍｇ／Ｌ・３０分間保持できるように、４回／日添加したところ、連続操業２０日後でも炭酸カルシウム斑点の発生を、１回／日以下に抑えることができた。

Claims (3)

1. 填料としての炭酸カルシウム及び／又は古紙由来の炭酸カルシウムが存在する製紙工程において、紙に発生する炭酸カルシウムを主体とする斑点を防止する方法において、
   製紙工程水に塩素系酸化剤とアンモニウム塩との反応物を添加する方法であって、
   該塩素系酸化剤とアンモニウム塩との反応物を原料系と回収系との双方に添加することを特徴とする斑点防止方法。
2. 請求項１において、該塩素系酸化剤とアンモニウム塩との反応物を各々の水系において、０．０１〜１０００ｍｇ／Ｌの濃度を１５〜１２０分間保持できるように、１日に２〜１２回添加することを特徴とする斑点防止方法。
3. 請求項１又は２において、アンモニウム塩が臭化アンモニウム又は硫酸アンモニウムであることを特徴とする斑点防止方法。