JPH03174080A - 添加剤として第四級アミンを用いる木材パルプのアルカリ性過酸化物漂白方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 製紙用の木材パルプおよび繊維製造における綿繊維を含
むセルロース系材料は、漂白を必要とする。木材パルプ
を漂白するひとつの方法は、過酸化水素を用いるアルカ
リ性系を使用する。このような方法に影響する要因は、
Ｐｕｌ　　＆　Ｐａ　ｅｒ、　Ｊｕｎｅ１９８０、　ｐ
、１５６〜１６１に記載されている。アルカリ性成はひ
とつの要因であり、例えば高いｐＨは漂白を容易にする
が、漂白剤を消費する過酸化物の分解をも促進する。過
酸化物との相互作用を妨げるための金属イオンのコント
ロールは、他の要因である。これは、キレート化剤の添
加により達成される。温度、パルプ密度、および木材の
種類は、過酸化水素で熱砕木パルプを漂白するにおいて
白色度に影響する他の要因である。

木材パルプを製造するにおいて、金属イオンは、木材自
体、水、並びに木材チップおよびパルプを混練するに用
いる機械を含むいくつかの原因により系に入り得る。い
くつかの金属イオン内容物は、デツカ−リングまたは脱
水工程で失われるが、しばしばキレート化剤を添加する
ことが有利である。

全ての市販入手可能なキレート化剤のうちで、最も有効
であると報告されたものは、ジエチレントリアごノペン
タ酢酸のナトリウム塩（ＤＴＰＡ）である。

これは、”Ｔｈｅ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ＤＴＰＡ　ｏ
ｎ　Ｒｅｄｕｃｉｎｇ　Ｐｅｒｏ−ｘｉｄｅ　Ｄｅｃｏ
ｍｐｏｓｉｔｉｏｎ”、　Ｄ、Ｒ，Ｂａａ＋ｂｒｉｃｋ
、　ＴＡＰＰＩＪｏｕｒｎａｌ　、１９８５年６月（ｐ
、９６−１００）に記載されている。シリケートは、通
常漂白液中で過酸化物の安定剤として用いられている。

しかしながら、このような系でのシリケートの使用によ
り、シリケートが不溶性となり、用いた機械並びにパル
プ繊維上に沈着する。パルプ繊維上に沈着した場合には
、紙はより荒い触感となり、一方、装置の汚れが小時間
で生じ、装置が短寿命となり得る。このため、シリケー
トを含まない系がかわりとして提案されてきた。

これらのシリケートを含まない系は、安定剤の選択が、
過酸化水素の反応経路を変化させることにより、漂白メ
カニズムをおそらく影響する、クラフトパルプの一段過
酸化水素漂白において良好に作用することがわかってい
る。このような系において、安定剤としてポリ（α−ヒ
ドロキシアクリレート）の添加がパルプの白色度を改良
することも示されている。英国特許１，４２５．３０７
は、この安定剤を調製する方法を開示している。この安
定剤の使用は、１９７９年５月のＮｅｔｈｅｒｌａｎｄ
ｓのＭａａｓｔ−ｒｉｃｈｔでのＢＳＰＲＡ会で提供さ
れた、Ｇ、Ｐａｐａｇｅｏｒｇｅｓによる”Ｈｙｄｒｏ
ｇｅｎ　Ｐｅｒｏｘｉｄｅ　Ｂｌｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ
　ＫｒａｆｔＰｕｌｐ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｒｏｌｅ　ｏ
ｆ　５ｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｇ
ｅｎＰｅｒｏｘ　ｉｄｅ”で検討されている。

米国特許３，８６０．３９１では、合成繊維を有するセ
ルロース繊維およびその混合物の漂白が、脂肪族ヒドロ
キシ化合物、アミノアルキレンホスホン酸化合物の存在
下に、および、あるいは、ポリアミノカルボン酸の添加
で、シリケートを含まない系において過酸化物を用いる
ことにより達成されている、上記の例は、それぞれエリ
トリトールまたはペンタエリトリトール、エチレンジア
ミンテトラ（メチレンホスホン酸）または１−ヒドロキ
シプロパン−１，１，３−１−リホスホン酸、およびエ
チレンジアミンテトラ酢酸またはニトリロトリ酢酸であ
る。

米国特許４．２３８．２８２は、＜２０００ｍｏ１．ｗ
ｔ、のアクリル酸ポリマー、アルキレンポリアミノカル
ボン酸、およびアミノホスホン酸並びにその塩を含む、
種々のキレート化剤を使用する、塩素（過酸化物でない
）を用いるパルプ漂白系を開示している。

他の特許（米国４，２３９．６４３）およびその分割特
許（米国４，２９４，５７５）は、過酸化物漂白系にお
いて、上記の如きホスホン酸を用いている。上記２つの
特許は、過酸化物のための安定剤としてアルカリ金属ポ
リホスフェートおよびアルカリ金属ジエチレントリアミ
ンペンタ（メチレンホスホン酸）の組み合せを含んでい
る。用いたポリホスフェートとホスホン酸の重量比は、
１０：１〜１：５に変化している。

上記の如き、種々の組み合せのキレート化剤が、過酸化
物漂白系を安定にするにおいて有用であるが、金属イオ
ン、例えば鉄、マンガン、および銅の存在が過酸化物の
分解に関する触媒効果を与え、完成砕木パルプの白色度
を減少させる傾向もある。

キレート化剤を微量の金属イオンに注意しようとしても
、木材パルプまたは水あるいは両方に存在し得るかなり
の量のマグネシウムおよび／またはカルシウムイオンの
存在が、鉄、マグネシウム、および銅イオンのキレート
化に対するキレート化剤の能力を圧倒する傾向にある。

塔式漂白法において、アミノカルボン酸の如きキレート
化剤、例えばＤＴＰＡを脱水工程の前に添加する。従っ
て、大部分の金属イオンが脱水工程において金属キレー
トとして除去される。他のキレート化剤を米国特許４，
７３２，６５０に示されているように漂白工程で添加す
ることもできる。ここでは、パルプをボリアミノカルボ
ン酸で処理し、そして脱水工程の後に、ポリカルボン酸
、ポリカルボン酸アξド、またはボリアミドのスルホン
酸誘導体と組み合せたアミノホスホン酸キレート化剤を
含む安定化アルカリ性過酸化物水溶液（米国特許４、６
１４．６４６　）で漂白している。

しかしながら、上記の塔弐法とは違って、パルプは典型
的な精製漂白法において、漂白工程の前に脱水されない
。従って、キレート化剤を漂白溶液の前および／または
ともに添加し、精製法のパルプスラリー中で遷移金属の
影響をコントロールすることができる。

過酸化物漂白の安定性に不利に影響せずに、アルカリ性
過酸化物漂白法においてパルプの漂白を改良する、有用
な新規キレート化または添加剤化合物を得ることが望ま
しい。

第四級アミノ化合物、例えば（３−クロロ−２−ヒドロ
キシプロピル）トリメチルアンモニウムクロリドは、砕
木木材パルプ用のアルカリ性過酸化物漂白法で用いられ
る漂白溶液に添加する場合に、最終紙製品の白色度を改
良する。第四級アミノは、用いられる安定剤と無関係に
過酸化物漂白法において有効である。従って、アミノカ
ルボン酸、アミノホスホン酸、およびシリケート、並び
に種々のこれら安定剤の組み合せを本発明の第四級化合
物とともに用いることができる。製造された紙製品の白
色度は、第四級アミノ添加剤を用いずに行われた過酸化
物漂白法により製造された紙の白色度を越えて改良され
る。

本発明の方法によれば、第四級アミンまたはその塩を過
酸化物漂白溶液に添加する。過酸化水素漂白剤は、いず
れの当業者に公知の方法で、すなわち、可溶性シリケー
ト、アミノカルボン酸、ポリホスフェート、アミノホス
ホン酸、またはその組み合せで安定化され得る。

本発明の第四級アミンは、構造式 〔上式中、Ｒは１〜３個の炭素原子を含むアルキル基で
あり、Ｒ′は水素、ハロゲン、ヒドロキシ、Ｒ１または
−Ｎ”　（Ｒ）３　（Ｘ−とともに）であり、そしてＸ
−は負に荷電した対イオンである〕で表される。Ｒ′が
ハロゲンならば、エポキシ基が、塩基性のｐＩ（条件下
に隣接炭素原子上のヒドロキシとハロゲン置換基の反応
によるハロゲン化水素の脱離により、形成され得る。こ
のようなエポキシ化合物をアルカリ性の漂白溶液の存在
下にその場で形成させることができ、または、ハロヒド
リンのエポキシ誘導体をそのかわりに添加剤として用い
ることができる。

精製法で砕木木材パルプのアルカリ性過酸化物漂白を模
擬して研究室で行った、本発明の方法を記載している以
下の例により、本発明を説明する。

操住班 木材パルプを（１）水性浴中にジエチレントリアくンベ
ンタ酢酸で前処理し、約１００″Ｃの温度に加熱し、そ
して１５〜２０分間蒸解させ、（２）ＮａＯＨを含む水
溶液、第四級アミン化合物および安定剤、次いでＨＪｔ
水をパルプに添加する。安定剤は、約３０重量％のジエ
チレントリアξンベンタ、（メチレンホスホン酸）およ
び約１０重量％のポリアクリル酸のナトリウム塩を含む
水溶液である。前処理に用いた同じ温度を２０〜２５分
間の漂白を通して用いる。漂白工程後、Ｈ２ＳＯ４をパ
ルプに添加し、ｐＨを約４．５に減じる。

絶乾重量（ＯＤＷ）の木材パルプに対して２．０４％の
１ｈＯｚおよび０．２％の安定剤を含む漂白溶液を調製
する。添加するＮａ０Ｆ！水の量を変化させることによ
り、各実験に対してアルカリ性成を同じレベルに調節す
る。Ｑｕａｔ　　１１８を例１ａ、ｌｂ、および１ｃに
おいて用い、一方ＤｉＱｕａｔを例２ａおよび２ｂにお
いて用いた。上記例で用いたＱｕａｔ　　１１８は、６
０〜６９重量％の（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピ
ル）トリメチルアンモニウムクロリド水溶液である、Ｔ
ｈｅ　ＤｏＩＩＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙの市
販入手可能な製品であるゆＤｉＱｕａｔは、ビス（トリ
メチルアンモニウムクロリド）−２−ヒドロキシプロパ
ン）である。

例示した第四級アミンは、次の構造を有する。

（Ｑｕａｔ １８８） および 実験で用いた第四級アミンの量は、表に示している。

同様にＴＡＰＰＩ　Ｓｔｄ、ＮａＴ２Ｏ５０Ｓ−７１に
記載された方法に従うブランクおよび対照の手すき紙を
製造する。

対照は、本発明の例と比較するために、第四級アミンを
用いなかったことを除き、同じ方法で漂白したパルプか
ら製造した手すき紙である。ブランクは、同じ未漂白の
パルプのサンプルから製造した手すき紙である。

白色度試験をＴＡＰＰＩ　ＳＬｄ、Ｎ１１ＯＳ−５８の
方法に従い行う、各手すき紙に対して５回測定を行い、
平均白色度を決定した。結果を表に示す。ブランクの白
色度からの白色度の差をここでΔ白色度と示す。

＃　木材パルプのＯＤＷに対する第四級アミンの％であ
る。

少量の第四級ア泉ンは、白色度において改良を与えるが
、一方、量が１％に等しい、またはそれを越える場合は
、正の効果が認められず、または対照に関して効果が負
であることが、上記のデーターから明らかである。有効
な量は、用いた特定の第四級アミンに依存することも明
らかである。

例は、精製法を模擬したが、基或法において得られる結
果も第四級アミンをデツカ−リング工程の後に添加した
ならば、実質的に同じであると予想されるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パルプが安定化過酸化水素溶液で漂白される、水性
   アルカリ性系における過酸化水素を用いる木材パルプの
   漂白方法であって、 構造式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔上式中、Ｒは１〜３個の炭素原子を含むアルキル基で
   あり、Ｒ′は水素、ハロゲン、ヒドロキシ、Ｒ、または
   −Ｎ＾＋（Ｒ）＿３Ｘ＾−であり、そしてＸ＾−は負に
   荷電した対イオンである〕 を有する少なくとも１種の第四級アミンを漂白溶液に添
   加することを特徴とする、方法。 ２、過酸化水素が、可溶性シリケート、アミノカルボン
   酸、ポリホスフェート、ポリカルボン酸、ポリカルボン
   酸アミド、ポリカルボン酸アミドのスルホン酸誘導体、
   アミノホスホン酸またはその組み合せ、あるいはその塩
   で安定化される、請求項１記載の方法。 ３、過酸化水素が、アルカリ金属ポリホスフェートおよ
   びジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）
   のアルカリ金属塩で安定化される、請求項１記載の方法
   。 ４、第四級アミンが、（３−クロロ−２−ヒドロキシプ
   ロピル）トリメチルアンモニウムクロリド、（２，３−
   エポキシプロピル）トリメチルアンモニウムクロリド、
   （２，３−ジヒドロキシプロピル）トリメチルアンモニ
   ウムクロリド、またはビス（トリメチルアンモニウムク
   ロリド）−２−ヒドロキシプロパンである、請求項１記
   載の方法。 ５、木材パルプをアミノカルボン酸またはその塩の水溶
   液で前処理し、過酸化物で漂白する前に有害な量の金属
   イオンを除去する、請求項１記載の方法。 ６、アミノホスホン酸安定剤をポリカルボン酸、ポリカ
   ルボン酸アミドまたはポリカルボン酸アミドのスルホン
   酸誘導体と組み合せて用いる、請求項２記載の方法。 ７、過酸化水素安定剤が、ポリアクリル酸および可溶性
   シリケート塩を含む、請求項６記載の方法。 ８、過酸化水素安定剤が、アミノアルキレンホスホン酸
   化合物および脂肪族ヒドロキシ化合物の組み合せである
   、請求項２記載の方法。 ９、前記第四級アミンが、 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔上式中、Ｒは１〜３個の炭素原子を含むアルキル基で
   あり、そしてＸ＾−は、負に荷電した対イオンである〕 である、請求項１記載の方法。 １０、前記安定化過酸化水素が、アミノホスホン酸また
   はその塩、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸アミド、あ
   るいはポリアミドのスルホン酸誘導体である安定剤を含
   む、請求項９記載の方法。