JP6765620B2 - 製紙工程におけるピッチ障害抑制方法 - Google Patents
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ピッチとは、木材やパルプおよび紙から遊離した天然樹脂やガム物質、さらには紙およびパルプの製造工程で使用される添加剤等に由来する有機物を主体とする非水溶性の粘着物質のことをいう。
この凝集、巨大化したピッチは、その粘着性により、紙やパルプ、さらにはファンポンプ、配管内、チェスト、ワイヤー、フェルト、ロールなどの製造装置類に付着するだけでなく、この付着物が剥離して紙やパルプに再付着する。そして、形成された紙の汚点・欠点が紙製品の品質を低下させ、発生する断紙が生産性・作業性を低下させるなどの障害を引き起こす。
例えば、従来のグランドパルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)などの機械パルプ由来のピッチや、クラフトパルプ(KP)などの化学パルプ由来のピッチのみでなく、古紙原料由来のピッチトラブルが増加している。古紙原料由来のピッチとしては、雑誌の背糊(ポリ酢酸ビニル)やラベル(アクリル系粘着糊)のような合成樹脂が挙げられる。
また、生産性を向上させるために、装置の大型化、抄紙速度の上昇により、他の要因と相まって、ワイヤーパート、プレスパートのロール、毛布、毛布サクションボックスへのピッチ汚れの問題が顕在化している。
そして、特許文献2には、このような高分子組成物が、モノアリル化合物および/またはジアリル化合物とトリアリル化合物および/またはテトラアリル化合物とを共重合させることにより、またモノアリル化合物および/またはジアリル化合物とトリアリル化合物および/またはテトラアリル化合物と末端に不飽和結合を有するポリアルキレングリコール化合物とを共重合させることにより得られることが開示されている。
上記ピッチ分散剤は、界面活性剤、カチオンポリマー及び有機溶剤からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
また、上記パルプスラリーに対し機械的シェアをかける機器は、上記機器内で50rpm以上3000rpm以下の回転速度でパルプスラリーを攪拌する機器であることが好ましい。
また、上記パルプスラリーに対し機械的シェアをかける機器であって排水ラインより上流側に設置されている機器は、パルパー、リファイナー、スクリュープレス、ダブルセパレーター及びファンポンプからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
また、上記パルプスラリーに対し機械的シェアをかける機器であって排水ラインより上流側に設置されている機器は、パルパーであることが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。
また、パルプ化工程からピッチ成分を系外に排出する方法には、上述の通り排水ラインを介してピッチ成分を白水と共に原料ラインから排出する方法の他に、ピッチ成分をパルプスラリーと共にパルプ化工程から続く調成工程へ移送する方法もあるが、上記「排水ライン」に該当するのは、ピッチ成分を白水と共に原料ラインから排出するラインである。
なお、パルプ化工程において、排水ラインが存在しない場合には、パルプ化工程にピッチ分散剤及び/又は酸化剤を添加することによってパルプスラリー中のピッチ成分の分散状態を維持し、ピッチによるトラブルがない状態にし、ピッチ成分が凝集し肥大化することなく、分散状態にあるピッチをパルプに抄き込んで製紙工程系外へ排出することができる。
上記亜塩素酸塩としては、具体的には、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウム及び亜塩素酸カルシウム等が挙げられ、本発明ではこれらの1種を単独でまたは2種以上を組み合せて用いることができる。
例えば、次のような反応により二酸化塩素を製造することができ、市販の二酸化塩素発生器(装置)を用いることもできる。
(1)次亜塩素酸ナトリウムと塩酸と亜塩素酸ナトリウムとの反応
NaOCl+2HCl+2NaClO2 → 2ClO2+3NaCl+H2O
(2)亜塩素酸ナトリウムと塩酸との反応
5NaClO2+4HCl → 4ClO2+5NaCl+2H2O
(3)塩素酸ナトリウム、過酸化水素および硫酸との反応
2NaClO3+H2O2+H2SO4 → 2ClO2+Na2SO4+O2+2H2O
上記モノクロラミン及びモノブロラミンは、OCl−(Br−)+NH4+→NH2Cl(Br)+H2Oのような反応で生成される穏やかな酸化剤である。例えば、次亜塩素酸ナトリウムとアンモニウム化合物とを混合することによりモノクロラミンを生成でき、アンモニウム化合物としては、具体的に、硫酸アンモニウム、臭化アンモニウム、塩化アンモニウム、スルファミン酸アンモニウムが挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
次亜塩素酸塩とアンモニウム化合物とのモル比は、一又は複数の実施形態において、残留塩素量と窒素とのモル比として1:1〜1:2であることが好ましい。
また、上記酸化剤は、パルプスラリー中の残留塩素量(モノブロラミンの場合は残留塩素量換算値として)が、0.5mg/L以上、30mg/L以下になるように添加することが好ましく、1mg/L以上、30mg/L以下になるように添加することがより好ましく、経済性の点から、1mg/L以上、10mg/L以下、又は、1mg/L以上、5mg/L以下になるように添加することが更に好ましい。
具体的には、デシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、デシルジメチルベンジルアンモニウムブロマイド、ドデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ドデシルジメチルベンジルアンモニウムブロマイド、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムブロマイド、ヘキサデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルジメチルベンジルアンモニウムブロマイド、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド及びオクタデシルジメチルベンジルアンモニウムブロマイド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムブロマイド、ジヒドロキシエチルステアリルアミン及びジヒドロキシエチルオレイルアミン等が挙げられ、本発明ではこれらの1種を単独でまたは2種以上を組み合せて用いることができる。また、これらの中でも、パルプスラリー中のピッチ成分の分散性向上効果の点で、炭素数12〜18のアルキル基を有するアルキルジメチルベンジルアンモニウム塩及び炭素数12〜18のジヒドロキシエチルアルキルアミン等が好ましく、炭素数12〜18のアルキル基を有するアルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライド及びジヒドロキシエチルステアリルアミンが特に好ましい。
具体的には、デシルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ドデシルジメチルアミノ酢酸ベタイン、テトラデシルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ヘキサデシルジメチルアミノ酢酸ベタイン、オクタデシルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、及び、ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイン等が挙げられ、本発明ではこれらの1種を単独でまたは2種以上を組み合せて用いることができる。また、これらの中でも、パルプスラリー中のピッチ成分の分散性向上効果の点で、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン等が好ましい。
上記水溶性アルミニウム化合物としては、具体的には、ポリ塩化アルミニウム及びポリ塩化ヒドロキシアンモニウム等が挙げられる。
上記ポリジアリルジメチルアンモニウム塩としては、具体的には分子量20,000〜100,000のポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリジアリルジメチルアンモニウムブロマイド、ポリジアリルジメチルアンモニウムナイトレート、ポリジアリルジメチルアンモニウムサルフェイト及びポリジアリルジメチルアンモニウムホスフェイトなどが挙げられ、なかでもポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドが特に好ましい。
上記エピクロルヒドリン−ジアルキルアミン縮合物としては、具体的には分子量10,000〜200,000のエピクロルヒドリンジメチルアミン縮合物およびエピクロルヒドリンジエチルアミン縮合物等が挙げられる。
本発明ではこれらの1種を単独でまたは2種以上を組み合せて用いることができる。また、これらの中でも、パルプスラリー中のピッチ成分の分散性向上効果の点で、ポリ塩化アルミニウム及び/又は分子量20,000〜100,000のポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドがより好ましい。
上記高級脂肪酸アルキルアミドとしては、具体的には、トール油脂肪酸ジメチルアミドが挙げられる。
上記グリコールとしては、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールおよびジプロピレングリコール等が挙げられる。
上記グリコールエーテルとしては、具体的には、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーエル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロポキシプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル及びトリプロピレングリコールメチルエーテル等が挙げられる。
本発明ではこれらの1種を単独でまたは2種以上を組み合せて用いることができる。また、これらの中でも、パルプスラリー中のピッチ成分の分散性向上効果の点で、トール油脂肪酸ジメチルアミド、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル及びジエチレングリコールモノブチルエーテル等が好ましい。
酸化剤とピッチ分散剤との好ましい組み合わせとして、モノクロラミン及びポリ塩化アルミニウムの組合せ、モノクロラミン、トール油脂肪酸ジメチルアミド及びポリ塩化アルミニウムの組合せ、モノクロラミン及びポリオキシエチレンステアリルアミンの組合せ、モノクロラミン、トール油脂肪酸ジメチルアミド及びポリオキシエチレンステアリルアミンの組合せ、次亜塩素酸ナトリウム及びポリ塩化アルミニウムの組合せ、次亜塩素酸ナトリウム、トール油脂肪酸ジメチルアミド及びポリ塩化アルミニウムの組合せ、次亜塩素酸ナトリウム及びポリオキシエチレンステアリルアミンの組合せ、次亜塩素酸ナトリウム、トール油脂肪酸ジメチルアミド及びポリオキシエチレンステアリルアミンの組み合わせが挙げられる。
古紙原料は、パルパー1でパルプスラリーにされ、スクリュープレス2で脱水後、熟成タワー3に貯蔵される。次に、熟成タワー3から送付されたパルプスラリーはダブルセパレーター4を経て、フォールウォッシャー5及びロータリースクリーン6で脱墨され、ストックチェスト7aに貯蔵される。その後、パルプスラリーは、過酸化水素晒タワー8で漂白され、ウォッシャー9及びシックナー10にて洗浄・脱水され、完成チェスト7bに貯蔵される。各工程で排出される白水は、白水回収ライン12により回収され、白水ピット11に集約される。
白水ピット11に回収された白水は、パルパー1、パルパー1と熟成タワー3とをつなぐ流路、晒しタワー8とウォッシャー9とをつなぐ流路等に白水を供給するための白水供給ライン11を介し、古紙パルプ製造工程へ供給され、再利用される。
本発明のピッチ障害抑制方法においては、排水ラインよりも上流側にある撹拌工程よりも上流側のパルプスラリーに上記ピッチ分散剤及び/又は上記酸化剤が添加されていることが好ましい。パルプスラリー中のピッチ成分の凝集がより効果的抑制され、分散性が上がり、続く排水ラインにおいて白水と共にピッチ成分が排出されるためである。
(実施例1及び比較例1)
某製紙工場Aにて試験を行った。
(試験運転条件)
当該製紙工場Aでは、原料に印刷古紙を使用しており、従来パルプ化工程におけるピッチコントロールは行われておらず、製紙工程におけるピッチコントロールが行われていた。具体的に従来は、ピッチ障害が発生する製紙工程でピッチコントロール剤(界面活性剤系薬剤)の添加が行われていた。
なお、製紙工場Aでは、パルプ化工程の脱墨工程及び/又は漂白工程において、分散剤及び/又は酸化剤が用いられているが、これは従来通りの脱墨及び/又は漂白を目的として添加されるものであり、パルプスラリー中のピッチ成分の分散性には影響していなかった。脱墨工程及び/又は漂白工程への各薬剤添加は、下記実施例の前後において変更することなく実施されている。
実施例1では、下記調製例1に記載の各薬剤を、パルプ化工程におけるパルパー工程と脱墨工程との間(具体的には、図1における熟成タワー3出口)で1カ所、及び、総合チェスト7cで1カ所の計2カ所で連続添加した。従来のピッチコントロール方法を比較例1とし、実施例1の試験の開始前3か月弱及び試験開始後2カ月(計5カ月)の製紙工程におけるピッチ汚れ洗浄回数を下記表1に示す。
次の通り調整された各薬剤を下記条件で添加した。
(熟成タワー3出口におけるピッチ分散剤の添加)
ピッチ分散剤:ポリオキシエチレンステアリルアミン・エチレンオキサイド20モル付加物 添加量:0.2Kg/t
(総合チェスト7cへのピッチ分散剤の添加)
ピッチ分散剤:ポリ塩化アルミニウム 添加量:0.2Kg/t
(実施例2〜7及び比較例2)
某製紙工場Bのパルプ化工程におけるパルプスラリーを取得し、パルプ濃度、ピッチ含有量及びピッチ成分の種類を測定した。測定結果を下記表2に示す。
次に、下記表3に記載の各薬剤を上記パルプスラリーを取り分けたビーカーにそれぞれ添加し、スターラーを用いて40℃で2時間攪拌した(約300rpm)。次に、攪拌後のパルプスラリーから、手抄きにてパルプシートを作成した。なお、パルプシート作成過程で手抄きシートから分離される濾液は排水した。得られたパルプシートに含まれているピッチ成分を有機溶剤抽出にて抽出し、ピッチ成分量を測定した。薬剤無添加である比較例2のピッチ成分量に対して実施例において減少した割合を計算し、ピッチ除去率として下記表3に示す。
なお、以下表3、5及び7中のピッチ分散剤の添加濃度はパルプに対する添加量を記載し、酸化剤の添加濃度はパルプスラリーに対する添加量を記載する。
試験で添加した薬剤の分類を、ピッチ分散剤をAとし、酸化剤をBとして示す。
(実施例8〜10及び比較例3)
某製紙工場Cのパルプ化工程におけるパルプスラリーを取得し、パルプ濃度、ピッチ含有量及びピッチ成分の種類を測定した。測定結果を下記表4に示す。
次に、下記表5に記載の各薬剤を上記パルプスラリーを取り分けたビーカーにそれぞれ添加し、スターラーを用いて40℃で2時間攪拌した(約800rpm)以外は試験例1と同様に試験した。結果を下記表5に示す。
(実施例11〜20及び比較例4)
某製紙工場Dのパルプ化工程におけるパルプスラリーを取得し、パルプ濃度、ピッチ含有量及びピッチ成分の種類を測定した。測定結果を下記表6に示す。
次に、下記表7に記載の各薬剤を上記パルプスラリーを取り分けたビーカーにそれぞれ添加し、卓上パルパー(熊谷理機工業株式会社製)を用いて室温にて3分間撹拌した(約2000rpm)以外は試験例1と同様に試験した。結果を下記表7に示す。
(比較例5〜9)
試験例3と同じパルプスラリーを用いて、下記表8に記載の各薬剤をビーカーにそれぞれ添加し、室温にて薬剤がパルプスラリー全体にまざる程度に緩やかに3分間撹拌した以外は試験例1と同様に試験した。結果を下記表8に示す。
また、実施例2及び8、実施例3及び9、実施例4、10及び13を確認すると、同じ薬剤を同じ濃度で添加した場合でも、その後の撹拌における回転数が上がるにつれて、ピッチ除去率が上昇している。これは、ピッチ分散剤を添加した後に回転によるシェアがかかることによりパルプスラリー中のピッチ成分がより効果的に分散し、これによりパルプシート作成時にピッチ成分が排出されたためと考えられる。
また、実施例3及び4と実施例7とを確認すると、2種のピッチ分散剤を組み合わせて用いた実施例7では、実施例3及び4で用いた薬剤と総添加量が同じ場合であっても、ピッチ除去率が向上している。実施例19も同様に実施例13と薬剤の総添加量は同じであるがピッチ除去率が向上している。
また、2種のピッチ分散剤に加え酸化剤を用いた実施例20は、実施例19よりもさらに高いピッチ除去率を示している。
一方で、抄紙工程における薬剤添加を想定した比較例5〜9ではピッチ除去率の向上が見られなかった。
2 スクリュープレス
3 熟成タワー
4 ダブルセパレーター
5 フォールウォッシャー
6 ロータリースクリーン
7a ストックチェスト
7b 完成チェスト
7c チェスト
8 過酸化水素晒タワー
9 ウォッシャー
10 シックナー
11 白水ピット
12 白水回収ライン
13 白水供給ライン
Claims (5)
- 製紙工程におけるピッチ障害抑制方法であって、
製紙工程の前段階であるパルプ化工程におけるパルプスラリーにピッチ分散剤及び酸化剤、又は、酸化剤を添加することを含み、
前記酸化剤は、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、二酸化塩素、過酸化水素及び結合ハロゲンからなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記パルプ化工程におけるパルプスラリーに前記ピッチ分散剤及び前記酸化剤を添加する場合は、前記酸化剤を前記ピッチ分散剤の添加位置よりも上流側で添加し、残留塩素濃度が0.5mg/L以上、30mg/L以下のパルプスラリーに、前記ピッチ分散剤を添加し、
前記パルプ化工程におけるパルプスラリーに前記酸化剤を添加する場合は、前記パルプスラリーに対し機械的シェアをかける機器であって排水ラインより上流側に設置されている機器のうち少なくとも1つの機器内にあるパルプスラリーに、前記酸化剤を添加する
ことを特徴とするピッチ障害抑制方法。 - ピッチ分散剤は、界面活性剤、カチオンポリマー及び有機溶剤からなる群から選択される少なくとも1種である請求項1に記載のピッチ障害抑制方法。
- パルプスラリーに対し機械的シェアをかける機器は、前記機器内で50rpm以上3000rpm以下の回転速度でパルプスラリーを攪拌する機器である請求項1又は2に記載のピッチ障害抑制方法。
- パルプスラリーに対し機械的シェアをかける機器であって排水ラインより上流側に設置されている機器は、パルパー、リファイナー、スクリュープレス、ダブルセパレーター及びファンポンプからなる群より選択される少なくとも1種である
請求項1、2又は3に記載のピッチ障害抑制方法。 - パルプスラリーに対し機械的シェアをかける機器であって排水ラインより上流側に設置されている機器は、パルパーである請求項1、2又は3に記載のピッチ障害抑制方法。
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