JP5492766B2 - 繊維中の有機夾雑物を制御する方法 - Google Patents
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Description
一実施形態では、繊維、例えば再生繊維を、粘着物制御の改善がもたらされることが見出されている、水溶性セルロース誘導体(複数可)とエステル加水分解酵素(複数可)との組み合わせと接触させる方法が提供される。達成される粘着物制御は、酵素又は水溶性セルロース誘導体単独によりもたらされる制御レベルより大きい。粘着物レベルの相乗的な低減は、組成物が少なくとも1つの水溶性セルロース誘導体と少なくとも1つのエステル加水分解酵素(リパーゼ等)との組み合わせである場合に達成され得る。該方法は、製紙工場完成紙料中の粘着物の量を低減すること、及び/又は残存粘着物を非粘着化する(detackifies)ことにより残存粘着物の堆積を抑制する。
本発明の方法では、活性組成物の補助成分(co-ingredients)の1つとしてセルロースの誘導体を使用する。この用途に効果的な物質は、セルロースの水溶性誘導体である。セルロースの低級及び高級アルキル(例えばC2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、又はC10以上)エーテル誘導体及び/又はエーテル以外のアルキル結合体(linkages)を、それらが水溶性である限り使用することができる。セルロースの水溶性誘導体は、例えばメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、セチルヒドロキシエチルセルロース、及びヒドロキシブチルメチルセルロースとして市販されている。これらのセルロースの非置換体又は置換体を使用してもよい。
水溶性セルロース誘導体及びエステル加水分解酵素を含有する組成物は、高濃度のエステル加水分解酵素を含有するのが好ましい。エステラーゼ、リパーゼ、及びクチナーゼは、本発明の方法において単独で、又はそれらの任意の組み合わせで使用され得るエステル加水分解酵素の非限定的な例である。エステラーゼは、トリグリセリド(すなわち脂肪又は脂質)又はエステルを、カルボン酸(脂肪酸)並びにモノグリセリド及びジグリセリドに開裂する酵素である。リパーゼは、中性脂質及びリン脂質のエステル結合に作用する加水分解酵素である。リパーゼはトリグリセリド、すなわち脂肪を、グリセロール及び脂肪酸に加水分解する。クチナーゼは、ヒドロキシ及びエポキシ脂肪酸から成るポリエステルである高等植物のクチクラポリマー、クチンを分解する加水分解酵素である。クチンの脂肪酸は通常、n−C16及びn−C18であり、1個〜3個のヒドロキシル基を含有する。
別の実施形態では、繊維、特に未使用繊維を水溶性セルロース誘導体、エステル加水分解酵素、及び任意でピッチ制御を改善することが見出されているリポキシゲナーゼの組み合わせと接触させる方法が提供される。達成されるピッチ制御は、酵素及び/又は水溶性セルロース誘導体単独でもたらされる制御レベルより大きい。リパーゼ等のエステル加水分解酵素を使用して、パルプ及び製紙工場システムにおける脂肪酸エステルの濃度を低減することができる。脂肪酸エステルはパルプ及び製紙工場において非常に堆積し易く、脂肪酸エステル含量を低減することで、堆積の低減が見られると予想されている。しかしながら、これは事実であると証明されていない。酵素の脂肪酸エステルとの作用による反応生成物である脂肪酸は多くの場合堆積し、工場において作業及び品質上の問題を引き起こす。エステル加水分解酵素、任意でリポキシゲナーゼ酵素と、水溶性セルロース誘導体との組み合わせは、所与の総使用量に関していずれかの化合物単独よりも予想以上にピッチ制御の改善をもたらす。これらの酵素と水溶性セルロース誘導体との組み合わせにより、製紙工場完成紙料中のピッチの量が低減し、また残存ピッチが非粘着化され、これにより残存ピッチの堆積が抑制される。処理プロセスの有用性は、パルプが軟材、硬材、又はそのブレンドのいずれに由来するかに依存しないと考えられる。この用途の目的で、未使用繊維とは再生繊維以外のセルロース系繊維を指し、さらし又は未さらしKraft、亜硫酸パルプ又は他のケミカルパルプ、及び砕木(GW)又は例えばサーモメカニカルパルプ(TMP)等の他のメカニカルパルプを含み得る。
リポキシゲナーゼは、多価不飽和脂肪酸の二原子酸素添加を触媒して脂肪酸ヒドロペルオキシドを生成する鉄含有酵素である。リポキシゲナーゼは植物及び動物において見られる。リポキシゲナーゼの好ましい量は、処理される乾燥繊維1トン当たり約0.004ポンド〜約4ポンド、より好ましくは処理される乾燥繊維1トン当たり約0.01ポンド〜約2ポンド、最も好ましくは処理される乾燥繊維1トン当たり約0.05ポンド〜約0.5ポンドである。水溶性セルロース誘導体及びエステル加水分解酵素は、好ましくは再生繊維の処理に使用される組成物に関して上記したものと同様の各範囲量のリポキシゲナーゼをさらに含むこの組成物中で使用され得る。2種以上(例えば2種類、3種類、又は4種以上)のリポキシゲナーゼを使用することができる。リポキシゲナーゼは、水溶性セルロース誘導体及び/又はエステル加水分解酵素と予め合わせてもよく、又は供給流若しくはパルプ流若しくは他所に別個に添加してもよい。
以下の試験試料において、酵素及び水溶性セルロースを様々な組み合わせで、個々に、又はいずれか一方のみ含有する組成物について、再生紙における夾雑物制御を調べた。以下の試験試料の各々において、使用済みホットメルト接着(hot melt glued)両面段ボール箱から得られた抄紙機チェスト紙料は、工場から得られ、約3重量%〜約5重量%の稠度の繊維又は固形物を有していた。次に、この紙料を稠度1重量%に希釈して、pHを7.4に調整した後、約50℃〜60℃に加熱した。1000mLの希釈紙料の試料を次にホットプレート上に置いて50℃〜60℃の温度に維持し、希釈紙料を約100rpm〜150rpmの定速で混合した。その後、様々な組み合わせの異なる種類のエステル加水分解酵素及び水溶性セルロースを、完成紙料に別々に添加し、得られた各試料を1時間〜2時間混合した。本実施例及び参照の図面においては、試験組成物は試料1〜試料8として示す。試験したエステル加水分解酵素は、トリアシルグリセロールリパーゼ(本明細書においては酵素「E1」と略す)、及びエステラーゼ源(Optimyze(登録商標);安定性のために溶剤及び界面活性剤と共に、Novozymes Inc.からNovozymes NS51032として得られるエステラーゼを約10%含有する;本明細書においては酵素源「E2」と略す)であった。試験試料において使用した際には、酵素E1及び酵素E2の各々は、乾燥繊維1トン当たり酵素約0.05ポンド〜約0.5ポンドで投与した。水溶性セルロース成分は、Methocell F50(Dow Chemical Co.(Midland MI)として得られるヒドロキシプロピルメチルセルロース(本明細書においては「HPMC」と略す)であった。使用の際には、Methocellは乾燥繊維1トン当たりMethocell約0.01ポンド〜約0.5ポンドで投与した。
試料1:E1
試料2:対照(酵素又は水溶性セルロースを含まない)
試料3:E1、E2、HPMC
試料4:E2
試料5:E2、HPMC
試料6:MC
試料7:E1、HPMC
試料8:E2、HPMC。
試料8に関しては、E2及びHPMCは完成紙料に別個に添加した。試料5に関しては、E2及びHPMCは、完成紙料に添加した試料において予め合わせておいた。
3つの異なる種類の水溶性セルロースを研究に加えた以外は、実施例1に記載のものと同様の手順を用いて付加的実験を行なった。これらの付加的実験において、試料9は酵素も水溶性セルロースも含有しない対照であり、試料10は酵素源E2を含有するが水溶性セルロースを含有せず、試料11は酵素源E2及びヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)を含有し、試料12は酵素源E2及びDow Chemical Co.からCellosize QP−1500−Hヒドロキシエチルセルロースとして得られるヒドロキシエチルメチルセルロース(HEC)を含有し、試料13は酵素源E2及びDow Chemical Co.からMethocel F15AVとして得られるメチルセルロース(MC)を含有していた。実施例1において使用される物質の略号は、本実施例又は後続の実施例にある場合も同じ意味を有する。
以下の試験試料において、酵素及び水溶性セルロースを様々な組み合わせで、個々に、又はいずれか一方のみ含有する組成物についてピッチ制御効果を調べた。ピッチ制御効果に関して酵素及び水溶性セルロースを試験する手順は以下の通りである。10g(乾燥重量)のサーモメカニカルパルプ(TMP、稠度約40%)を秤量し、温水で1Lに希釈した。温度を50℃に設定し、攪拌器速度を150RPMに設定した攪拌器/ホットプレートを用いた。必要量の生成物を記載のように添加し、1時間攪拌した。1時間後、パルプスラリーの一部を#4Whatman濾紙を通して濾過し、Hachの2100P Turbidity Meterで濁度を調べ、結果を比濁計濁度単位(NTU)で記録した。生成物供給速度は、2%酵素(含まれる場合)及び6%水溶性セルロース(含まれる場合)を含有する生成物2ポンドを送る速度として算出した。これらの実験の目的ではサーモメカニカルパルプ(TMP)を使用するが、同様のプロトコルを未乾燥の未使用砕木、又はさらし若しくは未さらしKraft若しくは亜硫酸パルプ等の異なる未使用繊維源にも適用してもよい。
試料14:対照(酵素又は水溶性セルロースを含まない)
試料15:E2
試料16:E2、HPMC
試料17:E2、HEC
試料18:E2、MC
試料19:E2、B1(ここで、B1はリパーゼ源(Busperse(登録商標)2528、安定性のために溶剤及び界面活性剤と共に、Novozymes Inc.からNovozyme Resinase HTとして得られるリパーゼを約30%含有する)である)
試料20:B1
試料21:B1、HPMC。
Claims (23)
- 製紙システムにおいて繊維からの有機夾雑物の堆積を制御する方法であって、前記繊維を、少なくとも1つの水溶性セルロース誘導体及び少なくとも1つのエステル加水分解酵素を含む組成物と接触させることを含み、並びに
該水溶性セルロース誘導体は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース又はメチルセルロースであり、該エステル加水分解酵素は、リパーゼ、トリアシルグリセロールリパーゼ又はエステラーゼであることを特徴とする方法。 - 該水溶性セルロース誘導体がヒドロキシプロピルメチルセルロースであり、該エステル加水分解酵素がトリアシルグリセロールリパーゼである、請求項1に記載の方法。
- 該水溶性セルロース誘導体がヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース又はメチルセルロースであり、該エステル加水分解酵素がエステラーゼである、請求項1に記載の方法。
- 該水溶性セルロース誘導体がヒドロキシプロピルメチルセルロースであり、該エステル加水分解酵素がリパーゼである、請求項1に記載の方法。
- 前記有機夾雑物が接着剤、グルー、ホットメルト、コーティング、コーティング結合剤、脱墨化学物質、残インク、木材樹脂、ロジン、コンタクト接着剤(contact adhesive binders)、パルプ化されていない湿潤強力樹脂、ピッチ、又はそれらの組み合わせに由来する合成ポリマーを含む、請求項1〜4のいずれか1に記載の方法。
- 前記繊維が再生繊維を含む、請求項1〜4のいずれか1に記載の方法。
- 前記有機夾雑物が粘着物を含む、請求項6に記載の方法。
- 有機夾雑物を含有する前記繊維が古段ボール箱、古新聞印刷用紙若しくは古新聞紙、混合オフィス古紙、又はそれらの任意の組み合わせに由来する繊維を含む、請求項6に記載の方法。
- 該有機夾雑物が、少なくとも該繊維中に存在する有機夾雑物の量を低減することにより制御される、請求項6に記載の方法。
- 該有機夾雑物が、少なくとも該繊維中に存在する該有機夾雑物のサイズを低減することにより制御される、請求項6に記載の方法。
- 該有機夾雑物が、少なくとも該繊維中に存在する該有機夾雑物の粘着性を低減することにより制御される、請求項6に記載の方法。
- 前記組成物をパルプ化段階前に導入する、請求項6に記載の方法。
- 前記組成物をパルプ化段階中に導入する、請求項6に記載の方法。
- 前記組成物を紙料調製段階中、又はその直前に導入する、請求項6に記載の方法。
- 前記組成物を浮選段階又は脱墨段階の後に導入する、請求項6に記載の方法。
- 前記組成物を、乾燥繊維1トン当たり0.002ポンド〜2ポンドの水溶性セルロース誘導体、及び処理される乾燥繊維1トン当たり0.005ポンド〜4ポンドのエステル加水分解酵素をもたらす量で導入する、請求項6に記載の方法。
- 前記組成物を該繊維と1分〜8時間の間接触させる、請求項6に記載の方法。
- 前記繊維を紙製品又は板紙製品に成形することをさらに含む、請求項6に記載の方法。
- 前記組成物を抄紙機ヘッドボックスの前で導入する、請求項6に記載の方法。
- 前記組成物を抄紙機白水中に導入する、請求項6に記載の方法。
- 前記繊維が未使用繊維を含み、前記有機夾雑物がピッチを含む、請求項1〜4のいずれか1に記載の方法。
- 前記組成物がリポキシゲナーゼをさらに含む、請求項21に記載の方法。
- 前記組成物を、処理される乾燥繊維1トン当たり0.002ポンド〜2ポンドの水溶性セルロース誘導体、処理される乾燥繊維1トン当たり0.005ポンド〜4ポンドのエステル加水分解酵素、及び処理される乾燥繊維1トン当たり0.004ポンド〜4ポンドのリポキシゲナーゼをもたらす量で導入する、請求項22に記載の方法。
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