JP5831994B2 - 酵素とカチオン性凝結剤との組合せを用いた製紙プロセス及びシステム - Google Patents

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Description

本発明は、製紙プロセス及びこのプロセスのためのシステムに関する。より具体的には、本発明は、セルロース系パルプの濾水性及び／又は歩留まりを改善するために酵素とカチオン性凝結剤との組合せを用いた製紙プロセス及びシステムに関する。
本願は、２０１０年４月１５日付けで出願された先の米国仮特許出願第６１／３２４，４９９号（その全体が参照により本明細書中に援用される）の米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく利益を主張するものである。
従来型の製紙プロセスは一般的に以下の工程を含む：（１）一般的にパルプとして知られるセルロース系繊維の水懸濁液を形成する工程、（２）様々な加工物質及び紙力増強剤、例えば補強助剤、歩留まり助剤、濾水助剤及び／若しくはサイジング剤、又は他の機能的な添加剤を添加する工程、（３）繊維をシート状にし、乾燥させ、所望のセルロース系の紙匹（web）を形成する工程、及び（４）得られる紙に様々な所望の性質を与えるように、紙匹を後処理する工程、例えばサイジング剤の表面塗布等。一部のセルラーゼ酵素を用いて、セルロース系繊維を処理し、繊維懸濁スラリーの濾水性を改善することができる。しかしながら、酵素の使用には、セルロース系パルプを加熱する、例えば酵素添加前におよそ５０℃で約３０分間〜１２０分間パルプを予備加熱する更なる前処理プロセスが必要とされている。酵素の使用のためのこのような予備加熱操作には、更なるエネルギー消費及び装置の取り付けが必要とされる。さらに、酵素は高価な場合があり、製紙での酵素適用により、生産コストが大幅に増大すると考えられる。
本研究者らは、コストを削減して、セルロース系パルプの濾水性及び歩留まりが改善した紙を生産することができる製紙加工に有用な添加剤に対する必要性を見出している。
本発明の特徴は、セルロース系パルプの濾水性及び／又は歩留まりが改善した製紙方法を提供することである。
本発明の別の特徴は、改善したセルロース系パルプの濾水性及び歩留まりを得るのにパルプの予備加熱処理を必要としない酵素を用いた製紙方法を提供することである。
本発明の更なる特徴は、改善したセルロース系パルプの濾水性及び／又は歩留まりを得るのにパルプ予備加熱装置を必要としない酵素の使用に関して操作可能な製紙システムを提供することである。
本発明の更なる特徴及び利点は、以下の記載で一部説明され、一部は記載より明らかであるか、又は本発明の実施により知ることができる。本発明の目的及び他の利点は、本明細書及び添付の特許請求の範囲内で詳しく示される要素及び組合せにより実現及び達成される。
これら及び他の利点を達成するために、また本発明の目的に従って、本明細書中に具体化され、広く記載されるように、本発明は紙及び板紙を作製する方法に関する。本方法は、処理済パルプを形成するために、少なくとも１つの酵素及び少なくとも１つのカチオン性凝結剤を含有する組成物を製紙パルプに適用することを含む。酵素及びカチオン性凝結剤を、前混合物として同時に又は別々に添加する成分として製紙パルプに適用することができる。別の選択肢として、酵素及びカチオン性凝結剤を、成分がパルプと組み合わされて相互作用するのに十分短い期間内で連続して添加することができる。処理済パルプを少なくとも１つの凝集剤で更に処理してもよい。それから得られる処理済パルプをパルプのシートに形成し、これにより酵素とカチオン性凝結剤との組合せを有する組成物を用いない従来型の処理と比較して濾水性及び／又は歩留まりの特性を改善させることができる。
本発明は上記のような方法を実施するための製紙システムにも関する。このシステムは、製紙パルプの供給部と、パルプを回収するためのスクリーン及びスクリーンからパルプを受け取る紙シート形成加工ユニットを少なくとも備える、パルプを紙又は板紙に形成するための加工ユニットと、少なくとも１つの酵素及び少なくとも１つのカチオン性凝結剤の水分散液を少なくとも含有する組成物の供給部と、紙形成前にパルプに適用するために組成物をパルプに給送するための給送デバイスと、少なくとも１つの凝集剤の供給部と、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物がパルプに適用される場所から下流の位置にある、凝集剤を処理済パルプに給送するための給送デバイスと、白水再循環のための白水サイロとを備え得る。
製紙加工に関して説明されているが、酵素とカチオン性凝結剤との組合せの使用は、様々な他の産業、例えば廃水処理における脱水の向上のための他のセルロース系繊維含有材料に対するそれらの適用にも関し得る。本発明は例えば、セルロース系パルプを処理する方法であって、酵素及びカチオン性凝結剤を含む組成物を、液体媒体に分散される又はそうでなければ液体媒体に含有されるセルロース系パルプに適用し、処理済パルプを形成する、適用することと、任意で処理済パルプを脱水することとを含む、セルロース系パルプを処理する方法に関し得る。
上記の一般的記述及び以下の詳細な記述は両方とも例示的及び説明的なものにすぎず、特許請求されるような本発明の更なる説明を与えることを意図しているにすぎないことを理解すべきである。
本明細書で使用される場合、「凝結剤」は、溶液中の小さい粒子の周りの電荷を中和し、例えば粒子の周りの反発性の電荷（例えば負電荷）を中和し、それらが「くっつき合って」、塊又はフロック（flocs）を作ることにより、より大きな粒子を作ることができる物質を表す。
「凝集剤」は凝結した粒子の集塊又は凝集を促進し、より大きな綿状物（floccules）を形成することができる物質を表す。
「酵素」は生化学触媒として機能することができるタンパク質又は複合タンパク質を含む物質を表す。
添付の図面は、本願に援用されてその一部を構成し、本発明の幾つかの態様を示し、本明細書とともに本発明の原理を説明する役割を果たすものである。
本発明による製紙方法を示すフローチャートである。 本発明による製紙方法を示すフローチャートである。 実施例１で述べられるような、５％の酵素添加レベルでのＯＣＣ完成紙料の濾水（ｇ／５０秒）及び濁度（ＮＴＵ）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例１で述べられるような、１％の酵素添加レベルでのＯＣＣ完成紙料の濾水（ｇ／３０秒）及び濁度（ＮＴＵ）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例１で述べられるような、０．２％の酵素添加レベルでのＯＣＣ完成紙料の濾水（ｇ／３０秒）及び濁度（ＮＴＵ）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例１で述べられるような、１％の酵素添加レベルでの新聞印刷用紙完成紙料の濾水（ｇ／３０秒）及び濁度（ＮＴＵ）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例１で述べられるような、酵素を添加しない場合の通常の凝結剤と等しいコストでのＯＣＣ完成紙料の濾水（ｇ／３０秒）及び濁度（ＮＴＵ）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例１で述べられるような、酵素とカチオン性凝結剤との組合せを用いた、及び酵素を組み合わせない白水再循環中でのカチオン性凝結剤による完成紙料の濾水（ｇ／３０秒）を比較する図である。 実施例１で述べられるような、酵素とカチオン性凝結剤との組合せを用いた、及び酵素を組み合わせない白水再循環中でのカチオン性凝結剤による完成紙料の濁度（ＮＴＵ）を比較する図である。 実施例２で述べられるような、酵素とカチオン性凝結剤との組合せ、酵素と組み合わせないカチオン性凝結剤、及びカチオン性凝結剤と組み合わせない酵素を用いた白水再循環中でのカチオン性凝結剤による完成紙料の濾水（ｇ／３０秒）を比較する図である。 実施例２で述べられるような、酵素とカチオン性凝結剤との組合せ、酵素と組み合わせないカチオン性凝結剤、及びカチオン性凝結剤と組み合わせない酵素を用いた白水再循環中でのカチオン性凝結剤による完成紙料の濁度（ＮＴＵ）を比較する図である。 実施例３で述べられるような、５％、１０％及び１５％の酵素添加レベルでのＯＣＣ完成紙料の濾水（ｇ／５０秒）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例３で述べられるような、０分、２０分及び４０分の接触時間でのＯＣＣ完成紙料の濾水（ｇ／５０秒）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例３で述べられるような、２０℃、４０℃及び６０℃の温度でのＯＣＣ完成紙料の濾水（ｇ／５０秒）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例３で述べられるような、ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１及びＢＵＦＬＯＣ（商標）５９７の異なる凝結剤と、ＢＵＦＬＯＣ（商標）５５１１の凝集剤とに関するＯＣＣ完成紙料の濾水（ｇ／５０秒）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例３で述べられるような、ＯＣＣ完成紙料の濾水（ｇ／５０秒）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素、凝結剤単独、及び凝集剤単独の効果を示す図である。 実施例３で述べられるような、５％、１０％及び１５％の酵素添加レベルでのＯＣＣ完成紙料の濁度（ＮＴＵ）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例３で述べられるような、０分、２０分及び４０分の接触時間でのＯＣＣ完成紙料の濁度（ＮＴＵ）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例３で述べられるような、２０℃、４０℃及び６０℃の温度でのＯＣＣ完成紙料の濁度（ＮＴＵ）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例３で述べられるような、ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１及びＢＵＦＬＯＣ（商標）５９７の異なる凝結剤と、ＢＵＦＬＯＣ（商標）５５１１の凝集剤とに関するＯＣＣ完成紙料の濁度（ＮＴＵ）に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果を示す図である。 実施例３で述べられるような、時間（秒）との関連での濾水（ｇ）に対する酵素の効果を示す白水再循環のシミュレーション結果を示す図である。
本発明は、紙又は板紙を作製する方法を提供する。酵素（複数の場合もあり）及びカチオン性凝結剤（複数の場合もあり）を、同時に又は成分がパルプと組み合わされて相互作用するのに十分短い期間内で連続して製紙パルプに適用することができる。酵素（複数の場合もあり）及びカチオン性凝結剤（複数の場合もあり）を前混合物として前混合した後に共通の組成物中でともにパルプに添加することができる。別の選択肢では、酵素（複数の場合もあり）及びカチオン性凝結剤（複数の場合もあり）を、添加パイプライン又は得られた同時混合物を例えばパルプ加工ユニット上の部分等の導入部（複数の場合もあり）に給送する他のフィードラインで同時混合することができる。更に別の選択肢では、酵素組成物（複数の場合もあり）及びカチオン性凝結剤（複数の場合もあり）を同じ加工ユニット上の異なる導入部からパルプに別々に及び同時に添加することができる。別の選択肢としては、酵素組成物及びカチオン性凝結剤を、連続して、すなわち短期間内に製紙システム上の同じ又は異なる導入部又は位置から別々の時間に別々に導入することができる。連続添加では、酵素及びカチオン性凝結剤成分を、短期間内に、例えば互いに約５分以内に、又は互いに約４分以内に、又は互いに約２分以内に、又は互いに約１分以内に、又は互いに約３０秒以内に、又はそれより短い期間内に両成分がパルプ中で接触するのに合わせて、別々に添加することができる。パルプを酵素（複数の場合もあり）及びカチオン性凝結剤（複数の場合もあり）に接触させた後、得られたパルプを更に加工し、紙又は板紙に形成することができる。紙製品又は板紙製品が作製されるパルプのシートは、酵素及びカチオン性凝結剤成分の個々の効果から導き出すことができる予想を超える、パルプ細粒の優れた濾水性及び／又は優れた歩留まりを示すことができる。これらの改善は相乗的なものであり得る。また濾水性能及び歩留まり性能におけるこれらの改善は、酵素をパルプに適用する前に約４０℃以上の温度までパルプを加熱する必要なく得ることができる。酵素及びカチオン性ポリマー組成物の添加後でかつ紙形成の前に、凝集剤（複数の場合もあり）をパルプ又はパルプ流に添加することができる。本願の目的のために、「パルプ」、「ストック」及び「紙ストック」という用語は区別なく用いられる。また酵素又は凝結剤等の用語を単数形で用いる場合、２種類以上（例えば１つ又は複数の酵素、１つ又は複数の凝結剤等）を使用することができることが理解される。
本発明の方法を、本発明に鑑みて容易に行うことができる変更を加えて従来型の製紙機器で実施することができる。本発明の方法を、例えば本発明に鑑みて容易に行うことができる変更を加えて従来型の製紙機器のウェットエンドアセンブリで実施することができる。本方法は多くの異なる種類の製紙パルプ又はそれらの組合せを利用することができる。製紙機器において酵素及びカチオン性凝結剤の組成物で処理したパルプは濾水性能、歩留まり性能又はその両方の改善を示す。例えば、酵素及びカチオン性凝結剤で処理したパルプの濾水（質量／時間、例えばｇ／３０秒）は例えば、酵素又はカチオン性凝結剤のうちの１つだけによる（すなわち酵素を用いない又はカチオン性凝結剤を用いない）処理よりも少なくとも約５％大きい、又は少なくとも約１０％大きい、又は少なくとも約２５％大きくすることができる。例えば、カチオン性凝結剤又は酵素のいずれかを含有するが、両方は含有していない組成物によるパルプ完成紙料の処理により得られた１００ｇ／３０秒の濾水を、２つの成分の組合せ（例えば前混合物として）による処理により、例えばそれぞれ少なくとも約１０５ｇ／３０秒以上へと、又は少なくとも約１１０ｇ／３０秒以上へと、又は少なくとも約１２５ｇ／３０秒以上へと増大することができる。酵素及びカチオン性凝結剤で処理したパルプの濁度（ＮＴＵ）（初期歩留まり及びコロイド歩留まりの両方の評価基準である）は例えば、酵素又はカチオン性凝結剤のうちの１つだけによる（すなわち酵素を用いない又はカチオン性凝結剤を用いない）処理よりも少なくとも約５％小さい、又は少なくとも約１０％小さい、又は少なくとも約２５％小さくすることができる。１つの選択肢では、濾水、濁度、又はその両方の上記の百分率変化を、カチオン性凝結剤だけを用いた（すなわち酵素を用いない）場合に観察された値に対して決定することができる。別の選択肢では、上記の百分率変化を酵素だけを用いた（すなわちカチオン性凝結剤を用いない）場合に観察された値に対して決定することができる。酵素とカチオン性凝結剤との併用は、製紙方法における繊維との所望の酵素反応を行うのに十分な量を維持しながら、全体としての酵素添加要件を低減するための製紙方法における白水再循環又は他の閉鎖系再循環での酵素集積を可能にすることも見出されている。本発明の方法により酵素適用前でのセルロース系パルプの前処理を排除することが実行可能になる。低バルク稠度（bulk low consistency）パルプを得るために本発明の方法において酵素を適用する前に、熱処理加工及びそれに伴うパルプ用の加熱装置は要求されず、このことが大幅なエネルギー及び装置の節約になる可能性がある。例えば、パルプは、酵素が繊維に対して所望の活性を有するために、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物をパルプに適用する前に約４０℃以上、又は約４５℃以上、又は約５０℃以上の温度へと加熱する必要はない。別の言い方をすれば、パルプは、パルプ繊維に対する所望の活性を有する酵素の能力を損なわないように、本発明の方法において酵素及びカチオン性凝結剤の組成物をパルプに適用する前のあらゆる時点で、約４０℃未満、又は約３５℃未満、又は約３３℃未満（例えば１０℃〜３９℃）の温度に維持する、又はその温度で保管することができる。さらに、カチオン性凝結剤との酵素の組合せを、既存のウェットエンドプログラムの他の変更を必要とせずに、製紙パルプの処理として紙形成前の製紙システムにおける任意の都合のよい添加点（単数又は複数）で適用することができる。また、酵素とカチオン性凝結剤との組合せにより、凝結剤投与量を、化学添加剤のコストを増大させることなくパルプの濾水及び濁度に対する大幅な改善を獲得しながら大幅に低減することができる。上記の使用及び利点に加えて又はその代わりに、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物を、製紙プロセスにおいて凝結剤を必要とする任意のプログラムのための凝結剤供給源として適用することができる。別の選択肢では、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物を、様々なパルプで酵素処理プロセスを必要とする任意のプログラムのための酵素供給源として適用することができる。
本発明によるパルプを処理するためのカチオン性凝結剤とともに使用される酵素の酵素成分には例えば、セルロース分解活性を有する酵素が含まれ得る。例えば、酵素は繊維の加水分解に影響を与える活性を有し得る。酵素は例えば、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、β−グルカナーゼ、ＣＭＣアーゼ、アミラーゼ、グルコシダーゼ、ガラクトシダーゼ、リパーゼ、プロテアーゼ、ラッカーゼ（laccase）、又はそれらの任意の組合せであり得る。セルラーゼ酵素は例えば、セルラーゼ、例えばエンド−セルラーゼ、エキソ−セルラーゼ、セロビアーゼ、酸化セルラーゼ、セルロースホスホリラーゼ、又はそれらの任意の組合せであり得る。使用することができるエンド−セルラーゼは例えば、結合ドメインを有するエンドグルカナーゼ（ＮＯＶＯＺＹＭ（商標）４７６、Novozymes）、高セルラーゼ単位を強化したエンドグルカナーゼ（ＮＯＶＯＺＹＭ（商標）５１０８１、Novozymes）若しくはそれらの組合せ、又は他の既知の若しくは有用なエンド−セルラーゼである。単一種の酵素又は２種類以上の異なる酵素の組合せをカチオン性凝結剤とともに使用することができる。
セルラーゼは一般的に、植物の細胞壁に存在する線状のグルコースポリマーであるセルロースを分解する酵素である。ヘミセルラーゼ（例えばキシラナーゼ、アラビナーゼ、マンナーゼ（mannase））は一般的に、セルロースと同様に植物に見られる多糖類であるヘミセルロースの加水分解に関与する。ペクチナーゼは一般的に、主成分が糖酸である糖質ペクチンの分解に関与する酵素である。β−グルカナーゼはβ−グルカンの加水分解に関与する酵素であり、β−グルカンもグルコースの線状ポリマーであるという点でセルロースと類似している。セルラーゼを含有する液体酵素組成物はＣｅｌｌｕｃｌａｓｔ（商標）及びＮｏｖｏｚｙｍ（商標）１８８（両方ともNovo Nordiskから供給されている）という商品名でも入手可能である。
以下の段落に、本発明において単独で又は組み合わせて使用することができる酵素の例を与える。Novo Nordiskから入手可能なＰＵＬＰＺＹＭ（商標）製品及びAlko Biotechnology製のＥＣＯＰＵＬＰ（商標）製品は、キシラナーゼ系漂白酵素を含有する市販の液体酵素組成物の２つの例である。
分類として、ヘミセルラーゼには、ヘミセルラーゼ混合物及びガラクトマンナナーゼが含まれ得る。ヘミセルラーゼを含有する市販の液体酵素組成物は、Novo製のＰＵＬＰＺＹＭ（商標）、Alko Biotechnology製のＥＣＯＰＵＬＰ（商標）、並びにＮｏｖｏｚｙｍ（商標）２８０及びＧａｍａｎａｓｅ（商標）（両方ともNovo Nordiskの製品である）として入手可能である。
ペクチナーゼは、エンドポリガラクツロナーゼ、エキソポリガラクツロナーゼ、エンドペクチン酸リアーゼ（トランスエリミナーゼ）、エキソペクチン酸リアーゼ（トランスエリミナーゼ）及びエンドペクチンリアーゼ（トランスエリミナーゼ）からなる。ペクチナーゼを含有する市販の液体酵素組成物は、Ｐｅｃｔｉｎｅｘ（商標）Ｕｌｔｒａ ＳＰ及びＰｅｃｔｉｎｅｘ（商標）＊（両方ともNovo Nordiskから供給されている）という商品名で入手可能である。
β−グルカナーゼは、リケナーゼ、ラミナリナーゼ及びエキソグルカナーゼを含む。β−グルカナーゼを含有する市販の液体酵素組成物は、Ｎｏｖｏｚｙｍ（商標）２３４、Ｃｅｒｅｆｌｏ（商標）、ＢＡＮ、Ｆｉｎｉｚｙｍ（商標）及びＣｅｒｅｍｉｘ（商標）（全てNovoNordiskから供給されている）という商品名で入手可能である。
２つの更なる産業的及び商業的に有用な酵素群はリパーゼ及びホスホリパーゼである。リパーゼ及びホスホリパーゼはエステラーゼ酵素である。
Novo NordiskはＲｅｓｉｎａｓｅ（商標）Ａ及びＲｅｓｉｎａｓｅ（商標）Ａ ２Ｘという商品名で２つの液体酵素製剤を販売している。
アルカリリパーゼを使用することができる。リパーゼを含有する市販の液体酵素組成物は、Ｌｉｐｏｌａｓｅ １００、Ｇｒｅａｓｅｘ ５０Ｌ、Ｐａｌａｔａｓｅ（商標）Ａ、Ｐａｌａｔａｓｅ（商標）Ｍ及びｎｉｐｏｚｙｍｅ（商標）（全てNovo Nordiskから供給されている）という商品名で入手可能である。
商業的に有用なホスホリパーゼに関しては、膵臓ホスホリパーゼＡ２を使用することができる。イソメラーゼを使用することができる。
酸化還元酵素を使用することができる。酸化還元酵素には、ペルオキシダーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、アルコールオキシダーゼ、ポリフェノールオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、スルフヒドリルオキシダーゼ、ヒドロキシラーゼ、コレステロールオキシダーゼ、ラッカーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ又はステロイドデヒドロゲナーゼが含まれ得る。
示されるように、１つの選択肢では、酵素及びカチオン性凝結剤の成分を、パルプを処理するのに用いられる共通の組成物に前混合することができる。液体組成物中に予め配合された酵素をカチオン性凝結剤成分と組み合わせた酵素の供給源として使用することができる。セルロース分解酵素組成物は例えば、約５重量％〜約２０重量％の酵素を含有することができる。これらの酵素組成物は、例えば米国特許第５，３５６，８００号（その全体が参照により本明細書に援用される）に記載のように、例えばポリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリビニルピロリドン、テトラヒドロフリルアルコール、グリセリン、水及び他の従来型の酵素組成物添加剤を更に含有することができる。
他の好適な酵素及び酵素含有組成物には、米国特許第５，３５６，８００号、米国特許第４，９２３，５６５号、及び国際公開第９９／４３７８０号に係る国際特許出願（全てその全体が参照により本明細書に援用される）に記載されるようなものが含まれる。他の例示的な製紙パルプ処理酵素は、ＢＵＺＹＭＥ（商標）２５２３及びＢＵＺＹＭＥ（商標）２５２４（両方ともBuckman Laboratories International, Inc.（Memphis,Tenn）から入手可能である）である。
酵素を、例えばパルプの乾燥重量をベースとして約０．０１重量％〜約１０重量％の酵素、又はパルプの乾燥重量をベースとして約０．０５重量％〜約５重量％、又は約０．１重量％〜約２．５重量％、又は約０．２重量％〜約１．５重量％の酵素の量でパルプに添加することができるが、他の量を使用することができる。パルプに対する酵素のこれらの添加量を、共通の組成物中の酵素及びカチオン性凝結剤の前混合物、並びにまたパルプに別々に（同時に又は連続して）酵素及びカチオン性凝結剤を導入するために本明細書に示される他の添加選択肢の使用に適用することができる。本明細書に記載の酵素の任意の量、百分率又は割合は活性酵素ベースであり得る。例えば、１重量％の酵素と称される酵素量は１重量％の活性酵素を表すことができる。
カチオン性凝結剤成分は、カチオン性の有機ポリマー凝結剤、無機カチオン性凝結剤、又はそれらの組合せであり得る、又はこれを含み得る。酵素との相乗的な影響に加えて、カチオン性凝結剤は紙ストックにおいて粒子上に存在する負の表面電荷、特にセルロース細粒及び無機填料の表面電荷を低減することができ、それによりかかる粒子の或る程度の集塊を達成することができる。
カチオン性の有機ポリマー凝結剤は例えば、カチオン性デンプン（複数の場合もあり）、ポリアミン、ポリアミドアミン−グリコール、ポリビニルアミン（ＰＶＡｍ）、ポリエチレンイミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（Ｐｏｌｙ−ＤＡＤＭＡＣ）、グリオキサール化（glyoxalated）カチオン性ポリアクリルアミド、ビニルアミンとアクリルアミドとのコポリマー、又はそれらの任意の組合せであり得る。カチオン性凝結剤はポリアクリルアミド（複数の場合もあり）であり得る又はこれを含み得る。カチオン性凝結剤は本発明の目的では、凝結剤であると考えることができる、及び／又は凝集剤として作用すると考えることができる。カチオン性凝結剤は合成系、天然系又はそれらの組合せであり得る。
カチオン性の有機ポリマー凝結剤は、水溶性、低分子量、高電荷のカチオン性ポリマーであり得る。カチオン性の有機ポリマー凝結剤の分子量（数平均Ｍｗ）は例えば、約１０００〜約２５００００００、又は約２０００〜約１００００００、又は約５０００〜約７５００００、又は約１００００〜５０００００、又は約２００００００〜２０００００００、又は約５００００００〜１５００００００、又は約１０００００００〜２０００００００であり得る。カチオン性ポリビニルアミンは、米国特許第４，４２１，６０２号及び米国特許出願公開第２００９／０３１４４４６号（両方ともその全体が参照により本明細書に援用される）に記載されるものを含み得る。カチオン性有機ポリマーは例えば、以下の市販のポリマーであり得る、又はこれを含み得る：１００％電荷密度及び約１０００００〜約３０００００の範囲の分子量を有する低分子量のカチオン性ポリアミンであるＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１、１００％電荷密度及び約２０００〜約４０００の範囲の分子量を有するカチオン性ポリビニルアミンであるＢＵＦＬＯＣ（商標）５５５１、並びに１００％電荷密度及び約２００００００〜約３００００００の範囲の分子量を有するカチオン性修飾ポリエチレンイミンであるＢＵＦＬＯＣ（商標）５９７（全てBuckman Laboratories International, Inc. (Memphis TN)から入手可能である）。本明細書での目的では、分子量は分析技法として固有粘度に基づき決定される。
カチオン性凝結剤として用いられるカチオン性有機ポリマーの量は用いられる特定の化学物質に応じて変えることができ、概して例えばパルプの乾燥固体をベースとして紙ストック１トン当たり約０．５ポンドのカチオン性有機ポリマーの量で、又はパルプの乾燥固体をベースとして紙ストック１トン当たり約０．５ポンド〜約８ポンド、又は紙ストック１トン当たり約１ポンド〜約６ポンド、又は紙ストック１トン当たり約１．５ポンド〜約４ポンド、又は紙ストック１トン当たり約２ポンド〜約３ポンドのカチオン性有機ポリマーの量でパルプに添加することができるが、他の量を用いることができる。パルプに対するカチオン性有機凝結剤のこれらの添加量を、共通の組成物中の酵素及びカチオン性有機凝結剤の前混合物、並びにまたパルプに別々に酵素及びカチオン性凝結剤を導入するために本明細書に示される他の添加選択肢の使用に適用することができる。
カチオン性凝結剤は、無機カチオン性化学物質（例えば硫酸アルミニウム（ミョウバン）、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄）、カチオン性無機ポリマー（例えばポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、ポリ硫酸アルミニウム（ＰＡＳ）、ポリ硫酸アルミニウムシリケート（ＰＡＳＳ））、水分散性のカチオン性鉱物粒子（例えばカチオン性アルミナ鉱物粒子、カチオン性コロイドシリカゾル）、ポリ塩化アルミ（ＡＣＨ）、又はそれらの任意の組合せであり得る、又はこれを含み得る。
ＰＡＣは、ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０４１又はＢＵＦＬＯＣ（商標）５６９としてBuckman Laboratories International, Inc.から入手可能なもののような非常に低分子量のカチオン性荷電ジポリマー（dipolymer）の形態で使用することができる。カチオン性微粒子は、カチオン性の天然系又は合成系のヘクトライト、ベントナイト、ゼオライト、アルミナゾル又はそれらの任意の組合せであり得る。本発明の酵素及び凝結剤の組成物に用いられる例示的なカチオン性鉱物粒子には、米国特許第６，７７０，１７０号に記載のような繊維状のカチオン性のコロイドアルミナ微粒子、Bugoshに付与された米国特許第２，９１５，４７５号に記載のプロセスにより得ることができる繊維状のアルミナ製品、及び国際公開第９７／４１０６３号に記載のものが含まれ得る（これらは全てその全体が参照により本明細書に援用される）。
カチオン性無機凝結剤の量は用いられる特定の化学物質又は鉱物に応じて変えることができ、概して例えばパルプの乾燥固体をベースとして紙ストック１トン当たり少なくとも約０．１ポンドの量で、又はパルプの乾燥固体をベースとして紙ストック１トン当たり約０．２ポンド〜紙ストック１トン当たり約５．０ポンド、又は紙ストック１トン当たり約０．３ポンド〜紙ストック１トン当たり約４．０ポンド、又は紙ストック１トン当たり約０．５ポンド〜約３．０ポンド、又は紙ストック１トン当たり約１．０ポンド〜約２．０ポンドの量でパルプに添加することができるが、他の量を用いることができる。パルプに対するカチオン性無機凝結剤のこれらの添加量を、共通の組成物中のカチオン性無機凝結剤及び酵素の前混合物、並びにまたパルプに別々に酵素及びカチオン性凝結剤を導入するために本明細書に示される他の添加選択肢の使用に適用することができる。
幾つかの実例として、酵素と組み合わせて用いられるカチオン性凝結剤は以下の内の少なくとも１つ又は以下の任意の組合せを含み得る：１）単一種のカチオン性有機ポリマー（例えばポリアミン）、２）組み合わせた異なるカチオン性有機ポリマーのブレンド又は混合物（例えばポリアミン及びポリ−ＤＡＤＭＡＣの組合せ）、３）カチオン性有機ポリマー及びカチオン性無機化学凝結剤のブレンド（例えばポリアミンとＰＡＣとの組合せ）、４）カチオン性無機ポリマー若しくはカチオン性無機化学物質若しくはカチオン性鉱物粒子、又はそれらの任意の組合せ。選択肢として、凝結剤及び酵素の組成物に用いられる凝結剤（複数の場合もあり）は、ポリマーの総イオン電荷保持官能基の例えば少なくとも１％、少なくとも１０％、少なくとも２５％、少なくとも５０％、少なくとも７５％、少なくとも９０％、又は少なくとも９５％、又は少なくとも９９％、又は最大で１００％を占めるカチオン荷電官能基を有する有機ポリマーである。別の選択肢では、凝結剤は、カチオン荷電官能基及びアニオン荷電官能基の両方を有する多官能性有機ポリマーであってもよい。１つの選択肢では、凝結剤は多官能性の場合、正味のカチオン電荷を有する有機ポリマーであり得る。別の選択肢では、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物は、組成物中のカチオン性凝結剤化合物（単数又は複数）とは別々に導入される成分として少なくとも１つのアニオン性凝結剤化合物（例えばアニオン性有機ポリマー、アニオン性無機化合物、又はその両方）を更に含むことができる。アニオン性成分により、パルプ又は白水において沈殿物（例えばゲル）が発生することがある。凝結剤及び酵素の組成物に存在するアニオン性成分、成分におけるアニオン性官能基、又はその両方の量を、例えばかかる沈殿物の形成を低減又は回避するために、カチオン性凝結剤及び酵素の組成物のパルプの濾水性能及び歩留まり性能を損なわない量まで制御することができる。１つの選択肢として、ゲル沈殿物を発生させる、組成物のパルプの濾水／歩留まり性能を損なわせる、又はその両方を引き起こす任意のアニオン性成分を含まない又は実質的に含まない凝結剤及び酵素の組成物の前混合物又は同時混合物を使用することができる。
示されるように、１つの選択肢では、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物、並びにそれらの成分を、前処理パルプを形成するように、同時に製紙プロセスに導入することができる。同様に示されるように、酵素及びカチオン性凝結剤を、前混合した組成物と同時に製紙システムにおけるパルプ又はパルプ流に導入することができる。選択肢として、酵素及びカチオン性凝結剤をパルプへの添加中又は添加後に一緒にブレンドする別々の添加物として導入することができる。示される選択肢として、例えば酵素及びカチオン性凝結剤を、製紙システム内の同じ加工ユニット上の異なる導入部からパルプへと別々に及び同時に添加することができる。別の示される選択肢として、酵素組成物及びカチオン性凝結剤を製紙システム又はその加工ユニット（複数の場合もあり）上の同じ又は異なる導入部又は位置から連続して（例えば別々の重複していない添加時間で）導入することができ、ここで酵素及びカチオン性凝結剤は、短期間内に、例えば互いに約５分以内に、又は互いに約４分以内に、又は互いに約２分以内に、又は互いに約１分以内に、又は互いに約３０秒以内に、又は互いに１０秒以内に、又は互いに５秒以内に、又は互いに３秒以内に、又は互いに２秒以内に、又は互いに１秒以内に、又は互いに０．５秒以内に、又は互いに０．２５秒以内に、又は互いに約０．２５秒〜約５分以内に、又は互いに約１分〜約５分以内に、又は互いに約２分〜約５分以内に、又は互いに約２分〜約４分以内に処理対象のパルプ繊維と接触させることができる。
これらの成分の前混合物をベースとして酵素及びカチオン性凝結剤の組成物は例えば、乾燥固体重量ベースで約１重量％〜約９９重量％の酵素及び約９９重量％〜約１重量％のカチオン性凝結剤、又は約１重量％〜約２５重量％の酵素及び約９９重量％〜約７５重量％のカチオン性凝結剤、又は約２．５重量％〜約２０重量％の酵素及び約９７．５重量％〜約８０重量％のカチオン性凝結剤、又は約５重量％〜約１５重量％の酵素及び約９５重量％〜約８５重量％のカチオン性凝結剤を有し得る。前混合物として調製する場合、酵素及びカチオン性凝結剤の成分をベースとする組成物を、液体媒体、例えば水の中で成分を連続して又は同時に混ぜ合わせることにより配合することができる。成分の添加の順序は限定されない。本発明の酵素及び凝結剤の組成物を形成する様々な成分を、従来型の混合技法、例えばミキサー、ブレンダー、スターラー、及び／又は開放容器を用いて一緒に混合することができる。酵素及びカチオン性凝結剤の水分散の前及び／又は後に、得られる組合せのｐＨを概して例えば、約３〜約１０のｐＨ、又は約４〜約１０のｐＨ、又は約７．０〜約１０．０のｐＨ、より好適には約８．０〜約９．０のｐＨの規定レベルまで制御することができる。これらのｐＨ範囲は、組成物に、及び／又は水溶液中の組成物に適用することができる。組成物のｐＨの調整は、例えば水酸化ナトリウム又は水酸化アンモニウム（アンモニア水）のいずれかの添加により達成することができる。酵素及びカチオン性凝結剤の組成物は、１つ又は複数の添加剤、例えば染料、色素、消泡剤、バイオサイド、ｐＨ調整剤及び／若しくはカチオン性デンプン、並びに／又は他の従来型の製紙添加剤若しくは加工添加剤を含み得る。使用する場合、任意的な添加剤は、例えば濾水性及び／又は歩留まりの向上に関する、酵素とカチオン性凝結剤との特有の複合効果を損なわないものとする。示されるように、アニオン性成分により例えば、パルプ又は白水中で沈殿物（ゲル）が発生することがある。酵素及びカチオン性凝結剤の組成物は例えば、沈殿物又はゲルを発生させるアニオン性成分を約３重量％未満、又は２重量％未満、又は１重量％未満、又は０．５重量％未満含有し得る。前混合物として酵素及びカチオン性凝結剤の組成物を物理的に安定した水分散液として調製することができ、この水分散液は例えば、約１０重量％〜約６０重量％の全固形分、又は約２５重量％〜約５０重量％の全固形分、又は約３５重量％の全固形分でより安定であり得る。約４５重量％の全固形分では、粘度は注ぎ込むことが可能な範囲内に維持される傾向があり得る。より高い固体レベルでは、使用前の保管中に徐々に粘度が高くなる傾向があるり得る。
これらの成分の前混合物として調製する場合、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物を、後の希釈のためのマスターバッチとして調製することができるか、又は組成物を調製すると同時に所望の濃度を作製することができる。酵素及びカチオン性凝結剤の組成物を、オンサイトで若しくはオフサイトで調製することができるか、又は組成物の一部若しくは成分を組成物の最終形成の前にオフサイトで若しくはオンサイトで調製若しくは前混合することができる。酵素及びカチオン性凝結剤の前混合物を含む組成物を、製紙プロセス若しくはシート作製プロセスへのそれらの導入の直前に形成することができるか、又は組成物を事前に、例えば使用前に、使用の数分前に、使用の数時間前に、若しくは使用の数日前に若しくは数週間前に若しくは数カ月前に、好ましくは使用の約２週間〜３週間以内に調製することができる。例えば、組成物を酵素及びカチオン性凝結剤の前混合物として導入する場合、前混合物を製紙プロセスへのそれらの導入の約１秒〜約１００秒前に、又は使用の約１時間〜約５時間前、又は約１時間〜約１０時間前、又は約１時間〜約２４時間前に、又は使用の約１日〜約７日前、又は約１日〜約３０日前、又は約１日〜約６０日前、又は約１日〜約１８０日前に作製することができる。
示されるように、パルプ又はストックをワイヤ上での紙匹の形成前の製紙システムにおける任意の位置、例えばシステムにおけるヘッドボックス前の添加点において前混合物として酵素及びカチオン性凝結剤の両方を含む組成物で処理することができる。他の示される選択肢によるこれらの成分のパルプへの別々の添加を、製紙システムにおけるこれらの位置のいずれでも行うことができる。
これらの成分の前混合物を含む酵素及びカチオン性凝結剤の組成物を、例えばパルプの乾燥固体をベースとして紙ストック１トン当たり少なくとも約０．５ポンド、又は紙ストックにおけるパルプの乾燥固体をベースとして紙ストック１トン当たり少なくとも約１ポンド、又は紙ストック１トン当たり約０．５ポンド〜約１０ポンド、又は紙ストック１トン当たり約０．７５ポンド〜約７．５ポンド、又は紙ストック１トン当たり約１ポンド〜約５ポンド、又は紙ストック１トン当たり約１．２５ポンド〜約４ポンド、又は紙ストック１トン当たり約１．５ポンド〜約３ポンド、又は紙ストック１トン当たり約０．５ポンド〜約１．５ポンドの量で紙ストックに添加することができるが、他の量を使用することができる。酵素及びカチオン性凝結剤のパルプへの別々の添加が本明細書中での他の示される選択肢により用いられる場合、パルプに対するこれらの成分の組み合わせた量は１つ又は複数のこれらの上述の範囲内にもあり得る。
凝集剤を酵素及びカチオン性凝結剤の紙ストックへの添加の前又は後に添加することができ、通常添加後に添加する。凝集剤を、例えば組成物の添加、及び／又は処理済パルプに適用される任意の叩解プロセスの様々な剪断工程後に添加することができる。凝集剤は例えば、カチオン性ポリマー凝集剤、アニオン性ポリマー凝集剤、非イオン性ポリマー凝集剤、双性イオン性ポリマー凝集剤、又は両性ポリマー凝集剤とすることができ、これらは製紙完成紙料における歩留まり及び／又は濾水性を更に増大して、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物により与えられる性能を向上させることができる。
好適な凝集剤は一般的に、例えば約１００００００を超える、又は約５００００００を超える、又は約２０００００００を超える、又は約１００００００を超える最大約２５００００００までの分子量（平均ＭＷ）を有し得る。１つのポリマー凝集剤を、１つ又は複数のカチオン性モノマー、アニオン性モノマー又は非イオン性モノマーのビニル付加重合により、１つ又は複数のカチオン性モノマーと１つ又は複数の非イオン性モノマーとの共重合により、１つ又は複数のアニオン性モノマーと１つ又は複数の非イオン性モノマーとの共重合により、両性ポリマーを作製するために、１つ又は複数のカチオン性モノマーと１つ又は複数のアニオン性モノマー、及び任意で１つ又は複数の非イオン性モノマーとの共重合により、又は双性イオン性ポリマーを形成するために１つ又は複数の双性イオン性モノマー及び任意で１つ又は複数の非イオン性モノマーの重合により調製することができる。１つ又は複数の双性イオン性モノマー及び任意で１つ又は複数の非イオン性モノマーを、１つ又は複数のアニオン性モノマー又はカチオン性モノマーと共重合し、カチオン電荷又はアニオン電荷を双性イオン性ポリマーに与えることもできる。
凝集剤を固体形態で、水溶液として、油中水型エマルションとして、又は水分散液として用いることができる。代表的なカチオン性ポリマーとしては例えば、（メタ）アクリルアミドと、ジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＭＡＥＭ）、ジメチルアミノエチルアクリレート（ＤＭＡＥＡ）、ジエチルアミノエチルアクリレート（ＤＥＡＥＡ）、ジエチルアミノエチルメタクリレート（ＤＥＡＥＭ）、又は硫酸ジメチル、塩化メチル若しくは塩化ベンジルにより作製されるそれらの第四級アンモニウム形態とのコポリマー及びターポリマーが挙げられる。凝集剤には例えば、ジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロライド第四級塩−アクリルアミドコポリマー、及びアクリル酸ナトリウム−アクリルアミドコポリマー、及び加水分解したポリアクリルアミドポリマーが含まれ得る。凝集剤はポリアクリルアミド（複数の場合もあり）であり得る。
凝集剤を、例えばパルプの乾燥固体をベースとして紙ストック１トン当たり少なくとも約０．００１ポンドの凝集剤、又は紙完成紙料におけるパルプの乾燥固体をベースとして紙ストック１トン当たり約０．０１ポンド〜約１０ポンド、又は紙ストック１トン当たり約０．１ポンド〜約６ポンド、又は紙ストック１トン当たり約０．５ポンド〜約４ポンドの凝集剤、又は紙ストック１トン当たり約１ポンド〜約３ポンドの凝集剤の量で添加することができるが、他の量を使用することができる。
単一の前混合した組成物の一部として又は別々の成分として、酵素及びカチオン性凝結剤を多くの異なる種類の製紙パルプ、ストック、又はパルプ若しくはストックの組合せに添加することができる。例えば、パルプは、未使用のパルプ及び／又は再利用パルプ、例えば未使用の亜硫酸パルプ、破断（broken）パルプ、クラフトパルプ、ソーダパルプ、熱機械パルプ（ＴＭＰ）、アルカリ性過酸化物機械パルプ（ＡＰＭＰ）、化学熱機械パルプ（ＣＴＭＰ）、化学機械パルプ（ＣＭＰ）、砕木パルプ（ＧＰ）、かかるパルプの混合物等を含み得る。クラフトパルプは例えば、広葉樹クラフトパルプ、針葉樹クラフトパルプ、又はそれらの組合せであり得る。再利用パルプは古紙、ＯＣＣ及び他の使用済み紙製品及び紙材料であり得る、又はこれを含み得る。例えば、本発明を適用することができる多様な機械パルプ化方法が存在する。例えば、熱機械パルプ（ＴＭＰ）は加熱木材チップと機械プロセスとの組合せを用いる。砕木パルプ（ＳＧＷ）は木材チップを粉砕又は浸軟する。化学熱機械パルプ（ＣＴＭＰ）はパルプを生産するのに多様な化学物質、加熱技法及び粉砕技法を用いる。異なる種類のパルプが異なる種類の紙を必要とするが、多くの紙には幾つかの異なる種類のパルプと、再利用／再生紙との組合せ又は「ブレンド」を用いることができる。製紙パルプ又はストックはパルプ又はストックにおける総乾燥固体含量の例えば少なくとも約５０重量％の濃度で水性媒体中にセルロース繊維を含有することができるが、他の濃度を用いることができる。これらのパルプ配合物は繊維完成紙料と称することができる。
本発明のパルプ又はストックを、製紙システム内において１つ又は複数の任意的な添加剤で処理することができる。これらの任意的な添加剤には、例えばカチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー及び／若しくは非イオン性ポリマー等のポリマー、クレー、他の填料、染料、色素、消泡剤、ミョウバン等のｐＨ調整剤、アルミン酸ナトリウム、並びに／又は無機酸、例えば硫酸、マイクロバイオサイド、カチオン性コロイドアルミナ微粒子等の補助的な保水助剤、補助的な凝結剤、補助的な凝集剤、均染剤、潤沢剤、消泡剤、湿潤剤、光学的光沢剤、色素分散剤、架橋剤、粘度調整剤若しくは増粘剤、若しくはそれらの任意の組合せ、並びに／又は他の従来型の及び非従来型の製紙添加剤若しくは加工添加剤が含まれ得る。例えば、一般的であり、限定的なものではないが、（処理済）パルプのｐＨを、約４．０〜約８．５、より好適には約４．５〜約８．０の規定のレベルまで制御することができる。
本発明のパルプ又はストックを、アニオン性ポリマー及び非イオン性ポリマー等のポリマー、クレー、他の填料、染料、色素、消泡剤、ミョウバン等のｐＨ調整剤、マイクロバイオサイド、微粒子（例えばＡＣＨ）、並びに他の従来型の製紙添加剤又は加工添加剤を含む、１つ又は複数の他の成分で更に処理することができる。これらの添加剤を酵素及びカチオン性凝結剤の組成物の導入前、導入中、又は導入後に添加することができる。
本発明の方法は、例えばパルプが処理及び脱水される場合を含む任意のパルプ関連用途で実施することができる。本方法を、本発明に鑑みて行うことができる変更を加えて、例えば従来型の製紙機器（例えばフードリニア型紙機器）で、例えば製紙機器のウェットエンドアセンブリで実施することができる。本発明の方法の１つを行うための製紙システムのフローチャートを図１に示す。図２は凝集剤の任意的な添加点を更に示す。示されたシステムは本発明を例示するものであり、本発明の範囲を限定するものとしては決して意図されないことを理解すべきである。
図１のシステムでは、所望の濃度の酵素及びカチオン性凝結剤の組成物を、製紙パルプのフロー流と合わせて、図１に示す添加点選択肢１〜６の内の１つ又は複数で処理済パルプを形成する。この実例（及び図２の実例）を簡略化するために、酵素及びカチオン性凝結剤の前混合物としてシステムに添加される酵素及びカチオン性凝結剤の組成物を示す。紙がヘッドボックスで形成される前に組成物を導入していれば、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物に関してこれらの及び／又は他の添加点を用いることができる。このシステムは、好適な量の酵素及びカチオン性凝結剤の組成物をパルプのフローに与える計量デバイスを備えることができる。他の計量デバイス又は投与デバイスでも、本方法中に用いることができる他の添加剤及び構成要素を与えることができる。
凝集剤を酵素及び凝結剤の組成物の導入の前又は後に、例えば図２に示される更なる導入選択肢２Ａ〜６Ａの内の１つ又は複数で、かつヘッドボックスの前に添加することができる。例えば、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物を選択肢１で添加する場合、凝集剤を図２における選択肢２Ａ〜６Ａと示される添加点のいずれかで添加することができる。酵素及びカチオン性凝結剤の組成物を選択肢２で添加する場合、凝集剤を選択肢３Ａ〜６Ａのいずれかで添加することができ、他の選択肢で添加する場合も同様である（so forth）。酵素及びカチオン性凝結剤の組成物の供給部は例えば、システムにおけるタンクの注入口又はラインと連通した排出口を備える貯蔵タンクであり得る。凝集剤の供給部は例えば、システムにおけるタンク又はラインと連通した排出口を備える貯蔵タンクであり得る。他の任意の添加剤を図１で示されるシステムを通じてパルプ又は処理済パルプのフローに沿った他の点で、例えば添加位置選択肢１〜６の内の１つ又は複数で添加することができる。組成物及び添加剤を導入するのに関連して用いられる従来型のバルブ及びポンプを使用することができる。
図１では、示されるパルプの供給部は、例えばパルプ貯蔵タンク又はサイロから供給されるようなパルプのフローを表す。図１に示されるパルプの供給部は、導管、貯蔵タンク若しくは混合タンク、又は他のコンテナ、通路、若しくはパルプのフローの混合域であり得る。パルプがパルプタンクからリファイナを通って、それからブレンドチェストを通り、ここでプロセスの必要な組成物及び／又は任意的な添加剤をパルプと合わせることができる。リファイナは処理済パルプタンクの排出口と連通した注入口と、ブレンドチェストの注入口と連通した排出口とを備える。図１の実施形態によれば、ブレンドチェストにおけるパルプがブレンドチェストの排出口から機械チェストの注入口との連通を通り、ここで任意的な添加剤を処理済パルプと合わせることもできる。ブレンドチェスト及び機械チェストは当業者に既知の任意の従来型のものであり得る。機械チェストにより、レベルヘッド、すなわちシステムの下流部分にわたる、特にヘッドボックスでの処理済パルプ又はストックの定圧が確保される。機械チェストから、パルプは白水サイロを通り、それからファンポンプを通った後、パルプはスクリーンを通過する。スクリーンを、例えばヘッドボックスに供給される繊維状物質に組み込むことができる使用可能な繊維をスクリーン上に留めながら、白水の望ましくない又は使用不能な成分（例えば細粒、灰分）を含有する水がスクリーンを通過するように、サイズ分けすることができる。スクリーニングしたパルプはヘッドボックスを通り、そこでワイヤ上に濡れた紙シートが形成され、濾水する。ワイヤ部は、例えば従来的に用いられ、本発明の方法における使用に容易に適合させることができる装置を備え得る。形成ワイヤ上に湿紙として回収されるパルプに、例えば更なる濾水、プレス加工、乾燥、カレンダー仕上げ、又は製紙機器に通常用いられるような他の加工処理の内の１つ又は複数等の更なる加工処理を施した後、パルプをワインダへと運ぶことができ、それを紙シートへと更に運ぶか、又はコーティングステーション及び変換ステーション（図示せず）に運ぶことができる。図１のシステムでは、ヘッドボックスでの製紙により得られる濾水したパルプが白水サイロへと再循環する。パルプ又はストックを、添加点１〜６又はシステム内の他の位置に導入される１つ又は複数の他の任意の添加剤で処理することもできる。
図１に示されるように、パルプ処理のために、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物を、製紙プロセスにおいてヘッドボックス前でかつスクリーン後に添加するか、又はスクリーン前に添加するか、又はファンポンプの前に添加するか、又は白水サイロの前に添加するか、又は機械チェストの前に添加するか、又はブレンドチェストの前に添加するか、又は第１のリファイナの前に添加するか、又はこれらの添加位置の任意の組合せにおいて添加することができる。組成物による処理の前にパルプの任意の予備加熱（例えば約４０℃以上の加熱温度）を必要とせずに、酵素及びカチオン性凝結剤の成分がパルプと相互作用するのに十分な時間及び機会を与えるために、酵素及びカチオン性凝結剤を少なくとも一部、ヘッドボックスから上流に十分離れた位置に添加することが有用であり得る。製紙システムにおけるプロセス温度は限定されず、例えば約１５℃〜約７０℃、又は約３０℃〜約６０℃、又は約１５℃〜約３５℃、又は約２０℃〜約３４℃、又は約２５℃〜３３℃、又は約３２℃であり得るが、他の温度を用いることができる。選択肢として、製紙システムにおける少なくとも実質的に（例えば少なくとも約９０％から最大で１００％まで）酵素及びカチオン性凝結剤の組成物とパルプとの接触時間の間中、処理済パルプのパルプ温度を約３０℃〜約６０℃に維持することができ、接触時間は約１分〜約１５０分又は他の時間であり得る。酵素及びカチオン性凝結剤の組成物で処理したパルプに関する他の処理温度及び時間は例えば、約３０℃〜約５０℃であってもよく、接触時間は約２分〜約１００分であり得るか、又は約３２℃〜約４０℃で接触時間は約５分〜約６０分であり得るか、又は他の温度及び時間の組合せであり得る。
酵素及びカチオン性凝結剤の両方を含む組成物で処理したパルプ又はストックは、ワイヤ上での紙匹の形成中に良好な脱水を示すことができる。パルプ又はストックは、紙匹製品における繊維細粒及び填料の所望の高い歩留まりも示すことができる。凝集剤若しくは微粒子、又はその両方の処理済パルプへの添加により、例えば脱水性能及び歩留まり性能等に関する更なる改善及び向上がもたらされ得る。製紙加工に関して説明しているが、酵素とカチオン性凝結剤との組合せの使用は、廃水処理及び他の産業における脱水の向上のために他のセルロース系繊維含有物質へのその適用にも関し得る。
本発明は、任意の順序及び／又は任意の組合せでの以下の態様／実施形態／特徴を包含する：
１．本発明は、紙又は板紙を作製する方法であって、
ａ）酵素及びカチオン性凝結剤を含む組成物を製紙パルプに適用し、処理済パルプを形成する、適用することと、
ｂ）処理済パルプを紙又は板紙に形成することと、
を含む、紙又は板紙を作製する方法に関する。
２．パルプが組成物をパルプに適用する前に約４０℃未満の温度（単数又は複数）に維持される、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
３．組成物が、乾燥固体重量ベースで約１重量％〜約９９重量％（% by weight）の酵素、及び約９９重量％〜約１重量％のカチオン性凝結剤を含む、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
４．酵素がセルロース分解酵素である、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
５．酵素がセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、β−グルカナーゼ、ＣＭＣアーゼ、アミラーゼ、グルコシダーゼ、ガラクトシダーゼ、リパーゼ、プロテアーゼ、ラッカーゼ、又はそれらの任意の組合せである、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
６．酵素がエンドグルカナーゼである、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
７．カチオン性凝結剤がカチオン性の有機ポリマー凝結剤である、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
８．カチオン性凝結剤が、ポリアミン、ポリアクリルアミド、ポリアミドアミン−グリコール、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、グリオキサール化カチオン性ポリアクリルアミド、カチオン性デンプン、又はそれらの任意の組合せである、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
９．カチオン性凝結剤が、ポリアミン、ポリアミドアミン−グリコール、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、又はそれらの任意の組合せである、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
１０．カチオン性凝結剤が無機カチオン性凝結剤である、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
１１．カチオン性凝結剤が、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、水分散性のアルミナ鉱物粒子、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウムシリケート、カチオン性のアルミナ鉱物粒子、カチオン性のコロイドシリカゾル、ポリ塩化アルミ、又はそれらの任意の組合せである、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
１２．組成物をパルプの乾燥固体重量をベースとして１トン当たり少なくとも約０．５ポンドの量でパルプに添加する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
１３．凝集剤をパルプに、組成物をパルプに適用した後でかつ紙形成の前に適用することを更に含む、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
１４．処理済パルプのパルプ温度を、少なくとも実質的に組成物とパルプとの接触時間の間中、約３０℃〜約６０℃に維持し、接触時間が約１分〜約１５０分である、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
１５．凝集剤をパルプの乾燥固体重量をベースとして１トン当たり少なくとも約０．０１ポンドの量でパルプに添加する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
１６．濾水（ｇ／５０秒）が酵素を用いないパルプの処理よりも少なくとも約５％大きい、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
１７．濁度（ＮＴＵ）が酵素を用いないパルプの処理よりも少なくとも約５％小さい、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載の方法。
１８．製紙パルプの供給部と、パルプを回収するためのスクリーン及びスクリーンからパルプを受け取る紙シート形成加工ユニットを備える、パルプを紙又は板紙に形成するための加工ユニットと、酵素及びカチオン性凝結剤の水分散液を含む組成物の供給部と、紙形成前にパルプに適用するために組成物をパルプに給送するための組成物給送デバイスと、凝集剤の供給部と、酵素及びカチオン性凝結剤の組成物がパルプに適用される場所から下流の位置にある、凝集剤を処理済パルプに給送するための凝集剤給送デバイスと、白水再循環のための白水サイロとを備える、製紙システム。
１９．パルプを紙又は板紙に形成するための上記加工ユニットが、パルプの上記供給部と連通したブレンドチェストと、ブレンドチェストと連通したファンポンプと、上記ファンポンプと連通したスクリーンと、上記スクリーンと連通した紙形成加工ユニットとしてのヘッドボックスとを備える、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載のシステム。
２０．上記白水サイロが、上記機械チェストと連通した第１の注入口と、上記ヘッドボックスと連通した第２の注入口と、上記ファンポンプと連通した排出口とを備える、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様に記載のシステム。
本発明は、文及び／又は段落に記載のような上記及び／又は下記のこれらの様々な特徴又は実施形態の任意の組合せを包含し得る。本明細書に開示される特徴の任意の組合せは本発明の一部とみなされ、組合せ特徴に関しては限定されないことが意図される。
本発明を以下の実施例により更に明らかにするが、これは本発明を純粋に例示するものであることが意図され、その中で部及び百分率は他に特に規定がなければ重量による割合とする。
実施例１
本発明を例示する組成物の濾水特性及び歩留まり特性を調べた。
実験
以下の材料及びプロトコルを実験に用いた。
パルプ完成紙料：
叩解ＯＣＣパルプ及び白水は、ＣＳＦ ２２０、ＣＳＦ ４１０及びＣＳＦ ３３０としてSonoco（Richmond, VA）及びInternational Paper（Valliant OK）等のライナーボード製造業者から入手した。新聞印刷用紙完成紙料及び白水は、ＣＳＦ ５０としてCatalyst（Snowflake, AZ）等の新聞印刷用紙製造業者から入手した。
化学物質及び投与量：
実験に用いられるカチオン性凝結剤は、低分子量のカチオン性ポリアミン（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１、BuckmanLaboratories International, Inc.）であり、標準的な投与量は、ＯＣＣ完成紙料では１．５ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）及び新聞印刷用紙では４．０ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）であった。凝集剤はポリアクリルアミド（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５５１１、BuckmanLaboratories International, Inc.）であり、試験では０．２ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の標準投与量で用いられた。選択された酵素は、Novozymes製のＮＯＶＯＺＹＭ（商標）５１０８１であった。酵素をカチオン性凝結剤と前混合した後、それを設計した添加レベルでパルプに適用した。異なる投与量又は実験に含まれる他の添加剤が適用される場合は、それらを示す。
試験手順：
ＭｕｅＴｅｋ（商標）ＲＤＦテスターを全ての濾水試験に適用し、濾水及び濁度を測定した。試験完成紙料の稠度は１．０％であった。化学物質添加プログラムは、初めにカチオン性凝結剤を添加した後、凝集剤が続くというものであった。白水循環をシミュレートするために、濾液を試験後に回収し、次の試験サンプルで再び使用した。全ての試験でのサンプル温度は３２℃に制御された。
結果
表１〜表３は、それぞれ５重量％、１重量％及び０．２重量％の異なる酵素添加レベルでのＯＣＣ完成紙料の濾水及び濁度に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果に関する結果を示す。これらの実験では、ＯＣＣ完成紙料（ＣＳＦ ２２０）を、酵素（ＮＯＶＯＺＹＭ（商標）５１０８１）、１．５ｌｂ／トンの凝結剤（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１）及び０．２％酵素を用いた場合以外では０．２ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の凝集剤（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５５１１）で処理した。１．０ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の微粒子（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５４６１）（アニオン性コロイドシリカ）も含まれていた。結果をそれぞれ図３〜図５にグラフによって示す。
Figure 0005831994
Figure 0005831994
Figure 0005831994
表４は、１重量％の酵素添加レベルでの新聞印刷用紙完成紙料の濾水及び濁度に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果に関する結果を示す。これらの実験では、新聞印刷用紙（ＣＳＦ ５０）を、１重量％の酵素（ＮＯＶＯＺＹＭ（商標）５１０８１）、４．０ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の凝結剤（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１）及び０．２ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の凝集剤（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５５１１）で処理した。結果を図６にグラフによって示す。
Figure 0005831994
表５は、酵素を添加しない場合の通常の凝結剤と等しいコストでの１重量％の酵素添加レベルでのＯＣＣ完成紙料の濾水及び濁度に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素の効果に関する結果を示す。この実験では、ＯＣＣ完成紙料（ＣＳＦ ４１０）を、１重量％の酵素（ＮＯＶＯＺＹＭ（商標）５１０８１）、２．０ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の凝結剤（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１）及び０．２ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の凝集剤（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５５１１）で処理した。結果を図７にグラフによって示す。
Figure 0005831994
表６は、白水再循環におけるＯＣＣ完成紙料の濾水及び濁度に対するカチオン性凝結剤と組み合わせた酵素、及び酵素を用いないカチオン性凝結剤の効果に関する結果を示す。この実験では、ＯＣＣ完成紙料（ＣＳＦ ４１０）を、１重量％の酵素（ＮＯＶＯＺＹＭ（商標）５１０８１）（又は酵素なし）、１．５ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の凝結剤（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１）及び０．２ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の凝集剤（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５５１１）で処理した。結果を図８及び図９にグラフによって示す。
Figure 0005831994
実施例２
本発明を例示する更なる組成物の濾水特性及び歩留まり特性を調べた。
実験
以下の材料及びプロトコルを実験に用いた。
パルプ完成紙料：
叩解ＯＣＣパルプは、ＣＳＦ ２２０としてSonoco（Richmond, VA）等のライナーボード製造業者から入手した。
化学物質及び投与量：
実験に用いられるカチオン性凝結剤は、ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１（BuckmanLaboratories International, Inc.）であり、投与量は、ＯＣＣ完成紙料では１．５ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）であった。凝集剤はＢＵＦＬＯＣ（商標）５５１１（BuckmanLaboratories International, Inc.）であり、試験では０．２ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の投与量で用いられた。選択された酵素は、約１ｗｔ％の投与量のNovozymes製のＮＯＶＯＺＹＭ（商標）５１０８１であった。酵素をカチオン性凝結剤と前混合した後、それを設計した添加レベルでパルプに適用した。
試験手順：
用いられる試験手順は実施例１で用いられたものと同じようなものであった。
結果
表７は、ＯＣＣ完成紙料の濾水及び濁度に対する、カチオン性凝結剤と組み合わせた酵素、酵素と組み合せないカチオン性凝結剤、及びカチオン性凝結剤と組み合せない酵素の効果に関する結果を示す。結果をそれぞれ図１０及び図１１にグラフによって示す。この結果により、全ての再循環回数で、酵素と組み合わせないカチオン性凝結剤で処理した完成紙料及びカチオン性凝結剤と組み合わせない酵素で処理した完成紙料と比較して、カチオン性凝結剤と組み合わせた酵素で処理したＯＣＣ完成紙料において濾水が大きくなり、濁度が小さくなったことが示される。
Figure 0005831994
実施例３
本発明を例示する更なる組成物の濾水特性及び歩留まり特性を調べた。
実験
以下の材料及びプロトコルを実験に用いた。
パルプ完成紙料：
叩解ＯＣＣパルプは、ＣＳＦ ２２０としてSonoco（Richmond, VA）等のライナーボード製造業者から入手した。
化学物質及び投与量：
実験に用いられるカチオン性凝結剤は、低分子カチオン性ポリアミン（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１、BuckmanLaboratories International, Inc.）、ポリアミドアミン−グリコール（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５９７、BuckmanLaboratories International）及び低分子量のカチオン性ポリアミン（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５５５１、BuckmanLaboratories International, Inc.）であった。凝結剤の投与量は、１．５ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）であった。凝集剤はポリアクリルアミド（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５５１１、BuckmanLaboratories International, Inc.）であり、全ての試験で０．２ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の投与量で用いた。選択された酵素はNovozymes製のＮＯＶＯＺＹＭ（商標）５１０８１であった。酵素を凝結剤と前混合した後、設計した添加レベルでパルプに適用した。用いられる微粒子は、１．０ｌｂ／トン（乾燥固体ベース）の投与量のＢＵＦＬＯＣ（商標）５４６１（BuckmanLaboratories International, Inc.）であった。
試験手順：
Ｌ９（３４）の直交実験設計をこの実験に適用した。この実験設計戦略は、例えばHinkelmann, K., et al., (2008), Design and Analysis of Experiments.I and II (Second ed.), Wiley, ISBN 978-0-470-38551-7、及びGhosh,S., et al., (1996), Design and Analysis of Experiments. Handbook of Statistics,13, North-Holland, ISBN 0-444-82061-2に示される。選択された変数及び範囲を表８に挙げる。濾水及び濁度の両方に関する実験結果及び分析を表９及び表１０にまとめる。
ＭｕｅＴｅｋ（商標）ＲＤＦテスターを全ての濾水試験に適用し、濾水及び濁度を測定した。試験完成紙料の稠度は１．０％であった。化学物質添加プログラムは、初めに凝結剤を添加した後、凝集剤が続くというものであった。白水循環をシミュレートするために、濾液を試験後に回収し、次の試験サンプルで再び使用した。試験のサンプル温度を示されるように制御した。
Figure 0005831994
濾水に関する実験設計及び分析
Figure 0005831994
直交実験設計の統計分析は、濾水性能に対する全てのプロセス因子の影響の有意水準を明らかにすることを目的としていた。Ｋｉは（ｉ）レベルでの濾水の合計であった。それぞれのレベルのパラメータに対するｋｉ値は表９に示される４つの値の平均であり、それぞれの因子に対する範囲値（Ｒ）は３つのレベルの最大値と最小値との差異であった。したがって範囲分析の結果に基づき、濾水に対する研究因子の寄与の重要性は以下のとおりにランク付けされる：温度＞時間＞凝結剤の種類＞酵素の投与量。濁度に関する同様の分析を表１０に示す。時間及び温度は濁度に対して同様の影響を示し、濁度に対して最も重要な因子である。酵素の種類及び投与量はあまり重要な影響を示さなかった。
濁度に関する実験設計及び分析
Figure 0005831994
範囲分析に基づく濾水に対する効果に関して、選択された全ての変数の有意性を、以下のとおりにより重要なものからそうでないものへと重要性でランク付けすることができた：ａ）温度、ｂ）接触時間及び凝結剤の種類、ｃ）凝結剤中の酵素含量レベル。用いられる実験範囲内で、カチオン性凝結剤に組み合わせた酵素含量の５重量％から１０重量％、そして１５重量％への増大は、図１２に示されるように、より低い酵素含量で達成される濾水に対して顕著な効果を示さなかった。図１３が示すように、より長い接触時間は通常、濾水性を改善する。図１４に示されるように、温度は完成紙料の濾水性に影響を与える。しかしながら、酵素を添加しない場合に図１６に示されるように濾水を加速させることから、より高い温度にはパルプ及び水の流動性に対する効果があると考えられるため、濾水性に対する温度の寄与は完全には活性化酵素によるものではないことに留意すべきである。凝結剤／酵素の組合せにおける酵素含量は、凝結剤及び酵素の全固形分をベースにするものであり、このことは酵素含量の増大が凝結剤含量の低減につながることを意味する。この実験での酵素添加は凝結剤／酵素の組合せにおける全固形分の５％〜１５％の範囲であったため、組合せにおける凝結剤の百分率は９５％〜８５％の範囲であった。この結果により、十分量の凝結剤を使用することができた場合にのみ酵素が濾水性を向上させるように機能することが明らかにされた。或る特定の凝結剤の投与量では、組合せにおける酵素比率の増大がパルプ完成紙料に添加される凝結剤の量の減少をもたらし、それにより濾水の低減が引き起こされた。図１６に示される実験では、幾つかのパルプを、酵素を用いずに、或る又は他の指定のカチオン性凝結剤（すなわちＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１又はＢＵＦＬＯＣ（商標）５５５１）だけを用いて試験し、他のパルプを酵素とカチオン性凝結剤（ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１）との組合せで処理した。また酵素との組合せに関するカチオン性凝結剤の選択により、図１５に示されるように濾水の結果に対する幾らかの効果が実証された。試験した凝結剤の中で、ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１は、酵素とともに濾水に対する最良の有効性を示したが、ＢＵＦＬＯＣ（商標）５５５１及びＢＵＦＬＯＣ（商標）５９７で処理したパルプで見られる濾水に対する効果も有益なものであると考えられた。
濁度に対する効果に関して、濁度は歩留まり性能の概算に用いることができる。結果を表１０にまとめ、図１７〜図２０にプロットする。時間及び温度の両方が濁度に対して有意な効果を示すが、濾水に対する効果とは全く異なるものである。酵素のセルロース系繊維と接触する時間の延長が濾水を増大させるが、図１８が示すように濁度も増大させる。図１９に示されるように、全体として温度の増大が濁度を低減させるとされ、このことが歩留まりの改善を示唆している。カチオン性凝結剤の選択も、濁度の結果に対する効果を示した。ＢＵＦＬＯＣ（商標）５５５１で処理したパルプは酵素と組み合わせた場合に最も低い濁度を示したが、ＢＵＦＬＯＣ（商標）５０３１及びＢＵＦＬＯＣ（商標）５９７で処理したパルプで見られる濁度に対する効果も有益なものであると考えられた。図１７が示すように、酵素含量は濁度に関して言及される他のものと比較して有意性の低い因子であると思われる。
白水再循環のシミュレーション及び酵素効果に対する影響に関して、白水循環の予備シミュレーションを、白水循環における酵素の効果を研究するために行った。結果を図２１に示す。循環水を用いた一連の試験を行った場合に、濾水の見かけの増大が観察された。これらの結果は、繊維と酵素との接触時間を延長させることが効率的かつ実現可能な解決策であることを示し、これにより通常の凝結剤としての酵素の適用の障害を克服することができた。特定の理論に束縛されることを望むものではないが、白水再循環は酵素及びカチオン性凝結剤の組成物により性能の改善がより十分に得られる時間を与えることができ、プロセスの後期に組成物を添加することの利点を示し得ると考えられる。
出願人らはこの開示における全ての引用文献の全内容を具体的に援用する。さらに、量、濃度又は他の値若しくはパラメータが範囲、好ましい範囲、又は好ましい上限値と好ましい下限値とのリストのいずれかとして与えられる場合、これは範囲が別々に開示されているかに関わらず、任意の範囲上限又は好ましい値と、任意の範囲下限又は好ましい値との任意の対からなる全ての範囲を具体的に開示するものと理解されるものとする。数値の範囲が本明細書で言及されている場合、特に指定のない限り、範囲はその端点、並びに範囲内の全ての整数及び少数を含むことが意図される。本発明の範囲は、範囲を規定する場合に言及された特定の値に限定されることは意図されない。
本発明の精神又は範囲から逸脱することなく本発明の実施形態に様々な修正及び変更を行うことができることは当業者にとって明らかであろう。このため本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等範囲内にあれば、本発明の他の修正形態及び変更形態を包含するものであることが意図される。

Claims (15)

  1. 紙又は板紙を作製する方法であって、
    ａ）酵素及びカチオン性凝結剤を含む組成物を製紙パルプに適用し、処理済パルプを形成すること、ここで、該組成物を、製紙プロセスにおいて、白水サイロ後でありかつファンポンプ、スクリーン又はヘッドボックス前の製紙パルプに添加し、及び、該組成物が乾燥固体重量ベースで１重量％〜９９重量％の酵素及び９９重量％〜１重量％のカチオン性凝結剤を含み、及び、該組成物を該パルプの乾燥固体重量をベースとして１トン当たり約０．２２７ｋｇ〜約４．５３６ｋｇの量で該パルプに添加する、並びに
    ｂ）該処理済パルプを紙又は板紙に形成すること、ここで、該処理済パルプのパルプ温度を、少なくとも実質的に該組成物と該パルプとの接触時間の間中、３０℃〜６０℃に維持し、かつ該接触時間が１分〜１５０分である、
    を含む、紙又は板紙を作製する方法。
  2. パルプが該組成物を該パルプに適用する前に約４０℃未満の温度に維持される、請求項１に記載の方法。
  3. 酵素がセルロース分解酵素である、請求項１に記載の方法。
  4. 酵素がセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、β−グルカナーゼ、ＣＭＣアーゼ、アミラーゼ、グルコシダーゼ、ガラクトシダーゼ、リパーゼ、プロテアーゼ、ラッカーゼ、又はそれらの任意の組合せである、請求項１に記載の方法。
  5. 酵素がエンドグルカナーゼである、請求項１に記載の方法。
  6. カチオン性凝結剤がカチオン性の有機ポリマー凝結剤である、請求項１に記載の方法。
  7. カチオン性凝結剤が、ポリアミン、ポリアクリルアミド、ポリアミドアミン−グリコール、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、グリオキサール化カチオン性ポリアクリルアミド、カチオン性デンプン、又はそれらの任意の組合せである、請求項１に記載の方法。
  8. カチオン性凝結剤が、ポリアミン、ポリアミドアミン−グリコール、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、又はそれらの任意の組合せである、請求項１に記載の方法。
  9. カチオン性凝結剤が無機カチオン性凝結剤である、請求項１に記載の方法。
  10. カチオン性凝結剤が、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、水分散性のアルミナ鉱物粒子、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウムシリケート、カチオン性のアルミナ鉱物粒子、カチオン性のコロイドシリカゾル、ポリ塩化アルミ、又はそれらの任意の組合せである、請求項１に記載の方法。
  11. 凝集剤を該パルプに、該組成物を該パルプに適用した後でかつ紙形成の前に適用することを更に含む、請求項１に記載の方法。
  12. 凝集剤を該パルプの乾燥固体重量をベースとして１トン当たり少なくとも約０．００５ｋｇの量で該パルプに添加する、請求項１１に記載の方法。
  13. 濾水（ｇ／５０秒）が該酵素を用いない該パルプの処理よりも少なくとも約５％大きい、請求項１に記載の方法。
  14. 濁度（ＮＴＵ）が該酵素を用いない該パルプの処理よりも少なくとも約５％小さい、請求項１に記載の方法。
  15. 組成物を、製紙プロセスにおいて、白水サイロ後でありかつファンポンプ前の製紙パルプに添加する、請求項１に記載の方法。
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