JP5776138B2 - ピッチを抑制する方法及びピッチ抑制剤 - Google Patents

Description

本発明は、紙原料から抄紙を行う紙製造系におけるピッチを抑制する技術に関する。

近年、紙原料から抄紙を行う紙製造系において、ピッチによる障害が多発している。ピッチの主な原因は、原料木材に存在する樹脂酸や脂肪酸、及びこれらの塩又はエステルに由来する天然物質、古紙から持ちこまれるインキビヒクル、コート紙用のバインダに用いられるラテックス類、ガムテープやラベルに用いられる粘着物質、書籍・雑誌類の背糊として使用される酢酸ビニル系接着剤等に由来する物質である。

ピッチは、抄紙装置のワイヤ、ロール、毛布サクション等に付着することで、製品への塵の混入、搾水不良や断紙等を引き起こす。このため、紙製造系の稼動を停止し、装置内部を洗浄する必要があり、紙の生産性が低下する。そこで、ピッチによる障害を低減するために、従来は、析出したピッチが付着することを抑制する技術が開発されてきた。

具体的に、特許文献１には、ピッチ成分を天然タルクに吸着させることで、ピッチの粘着性を低下し得ることが記載されている。また、特許文献２には、カチオンポリマー、非イオン性界面活性剤及びホスホン酸により、析出したピッチの付着を抑制し得ることが、特許文献３には、カチオン化タピオカ澱粉により、析出したピッチが安定に分散し得ることがそれぞれ記載されている。さらに、特許文献４には、所定の微生物に由来するリパーゼにより、析出したピッチ成分を分解することが記載されている。

特公昭６１−４８９７５号公報 特開２００４−４４０６７号公報 特開２００４−２１８１１８号公報 特表平８−５００７２６号公報

しかし、析出したピッチは速やかに凝集する。このため、従来の技術でピッチの付着を抑制するためには、ピッチが析出しやすい多数の箇所を特定し、それら多数の箇所の各々において処理を行う必要があり、極めて煩雑である。

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、紙原料から抄紙を行う紙製造系におけるピッチの付着を簡便に抑制できるピッチ抑制方法及びピッチ抑制剤を提供することを目的とする。

本発明者らは、水系におけるカルシウムイオン濃度の増加を抑制することで、広い範囲に亘ってピッチの付着が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。

（１） 紙原料から抄紙を行う紙製造系におけるピッチを抑制する方法であって、
前記紙製造系の水系におけるカルシウムイオン濃度の増加を抑制する処理を行う工程を有する方法。

（２） 前記処理は、前記水系におけるカルシウムイオン濃度を２００ｍｇ／Ｌ未満にするものである（１）記載の方法。

（３） 前記処理は、前記水系における腐敗を抑制することを含む（１）又は（２）記載の方法。

（４） 前記紙原料の腐敗の抑制は、前記水系に殺菌剤を添加することを含む（３）記載の方法。

（５） 紙原料から抄紙を行う紙製造系の水系におけるカルシウムイオン濃度の増加を抑制する成分を有効成分として含有するピッチ抑制剤。

本発明によれば、水系におけるカルシウムイオン濃度の増加を抑制することで、広い範囲に亘ってピッチの付着が抑制される。これにより、ピッチの付着を簡便に抑制することができる。

水中カルシウムイオン濃度とピッチ抑制効果との関係を示すグラフである。 水中カルシウムイオン濃度とピッチ抑制効果との関係を示すグラフである。 水中カルシウムイオン濃度と、ピッチ抑制効果との関係を示す写真である。 紙製造系の水中カルシウムイオン濃度と、ピッチによる障害の有無との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について説明するが、これにより本発明が限定されるものではない。

紙原料から抄紙を行う紙製造系におけるピッチを抑制する方法は、紙製造系の水系におけるカルシウムイオン濃度の増加を抑制する処理を行う工程を有する。装置へのピッチの粘着は、溶解性の有機物がカルシウム塩として析出し、析出物が凝集して粘着物化することで促進されると推測される。水系のカルシウムイオン濃度の増加を抑制することで、粘着物の原因となる有機物の析出が抑制され、ピッチによる障害を予防できる。ここで、ある箇所におけるカルシウムイオン濃度の増加を抑制すれば、その箇所のみならず、下流の広い範囲に亘ってカルシウムイオン濃度の増加が抑制されるので、ピッチの付着を抑制できる。

本発明において、カルシウムイオン濃度の増加を抑制する処理とは、その処理を行わない場合と比べ、カルシウムイオン濃度の増加幅が低下するような処理を指し、必ずしも処理前後におけるカルシウムイオン濃度の減少を要求しない。また、実際の処理（例えば、後述の殺菌剤の添加）を行う箇所と、その結果でカルシウムイオン濃度の増加が抑制される箇所とは、一致しても、しなくてもよい。

本発明に係る方法が実施される紙製造系は、紙原料からパルプを製造する原料系、パルプを調成し抄紙する調成・抄紙系、調成・抄紙系から白水を回収する回収系等の少なくとも１つを含む。紙原料は、木材チップ、古紙、損紙等の１種以上であってよく、パルプは化学パルプ（針葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、広葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）等）、脱墨パルプ、ブロークパルプ等の１種以上であってよい。

カルシウムイオン濃度の増加が抑制される箇所は、パルプを仕込む箇所、スラリーの濃度を調整する箇所を含むことが好ましく、具体的には、ワイヤ下白水及び集合白水を収容するタンク、エキストラクタ等の搾水タンク等が挙げられる。また、殺菌剤を添加する箇所は、上記の箇所に限られず、その上流（例えばパルパー）であってもよい。なお、処理の具体的な条件（例えば頻度や量）は、ピッチ析出を抑制すべき程度に応じて適宜設定されてよい。

カルシウムイオン濃度の増加を抑制する程度は、ピッチの付着を抑制すべき程度に応じて適宜設定されてよい。ただし、ピッチの付着をより高度に抑制する観点で、上記処理は、水系におけるカルシウムイオン濃度を２００ｍｇ／Ｌ未満にするものであることが好ましく、より好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下である。ここで、カルシウムイオン濃度を２００ｍｇ／Ｌ未満にするとは、処理を行わなかった場合にはカルシウムイオン濃度が２００ｍｇ／Ｌ以上である箇所におけるカルシウムイオン濃度を、一時的又は常時、２００ｍｇ／Ｌ未満にすることを指す。なお、本発明におけるカルシウムイオン濃度は、フタレインコンプレキソン比色法により測定される。

カルシウムイオン濃度増加の主な原因は、水系における腐敗である。即ち、腐敗により増殖した系内の微生物が、パルプ表面の澱粉を分解して有機酸を生成し、この有機酸がパルプ表面のｐＨを低下させる。これにより、パルプ中の炭酸カルシウムの溶解が促され、カルシウムイオン濃度が増加するものと推測される。従って、水系における腐敗を抑制することで、カルシウムイオン濃度の増加を効率的に抑制することができる。

腐敗の抑制は、水系に殺菌剤を添加することを含むことが好ましい。これにより、腐敗の原因となる微生物が殺されるため、腐敗を効果的に予防できる。ただし、腐敗の抑制は、殺菌剤の添加に限られず、水系の冷却、ｐＨ調整等によって行ってもよい。

殺菌剤としては、４，５−ジクロロ−１，２−ジチオラン−３−オン、メチレンビスチオシアネート、３，３，４，４，−テトラクロロテトラクロロチオフェン−１，１−ジオキシド、オルトフタルアルデヒド、２−（ｐ−ヒドロキシフェニル）グリオキシヒドロキシモイルクロライド、ヘキサヒドロ−１，３，５−トリス（２−ヒドロキシエチル）−ｓ−トリアジン、５，５−ジメチルヒダントイン、エチレンビスチオシアネート、Ｎ−クロロ−５，５−ジメチルヒダントイン、２−メチルー４−イソチアゾリン−３−オン又はその金属塩、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン等の有機系殺菌剤や、酸化剤とアンモニウム塩とを混合することによって得られる反応物殺菌剤等を採用できる。なお、前記酸化剤としては、次亜塩素酸ソーダ、次亜塩素酸カルシウム、１−ブロモ−３−クロロ−５，５−ジメチルヒダントイン等が例示され、アンモニウム塩としては、臭化アンモニウム、硫酸アンモニウム等を例示される。中でも、塩素ドナーと臭化物とが任意の割合で混合されている無機殺菌剤が、腐食抑制効果の持続性に優れる点で好ましい。なお、本発明における殺菌剤は、抗菌、静菌、滅菌のいずれかを奏するものであればよい。

なお、腐敗の抑制に限られず、腐敗の結果として生じるｐＨ低下を抑制する処理（例えば、アルカリ性物質の添加）も本発明に包含される。ただし、炭酸カルシウムの溶解は、パルプ表面の局所的なｐＨ低下によって開始するため、水系のｐＨ低下が検出された時点でｐＨ低下を抑制する処理を行っても、炭酸カルシウムの溶解を十分に抑制することは困難である点に留意すべきである。

本発明は、紙原料から抄紙を行う紙製造系の水系におけるカルシウムイオン濃度の増加を抑制する成分を有効成分として含有するピッチ抑制剤も提供する。カルシウムイオン濃度の増加を抑制する成分としては、前述の殺菌剤が挙げられる。なお、本発明において、有効成分として含有するとは、カルシウムイオン濃度の増加を所望の程度に抑制するのに十分な量で含有することを指し、具体的な含有量は組成（他の成分）に応じて適宜設定されてよい。

（参考例１）
脱墨パルプを表１に示す仕込み水で希釈し、殺菌剤としての無機スライムコントロール剤「ファジサイド」（栗田工業社製）を５ｍｇ／Ｌの濃度で添加し又は添加せず、４℃又は３５℃の条件下、１日間に亘り保管した。得た試料のｐＨをガラス電極により測定し、カルシウムイオン濃度をフタレインコンプレキソン比色法により測定した。

試料を、固形分が３ｇで濃度１％になるように水道水で３００ｍＬへと希釈し、ハンドミキサーで８００ｒｐｍの条件下、４０秒間に亘り撹拌した。その後、試料５０ｍＬを採取し、ろ紙上にロードし、吸引ろ過を行った。得たろ紙の上に、ＳＵＳ製の板を鏡面側が当接するようにおき、３．５ｋｇ／ｃｍ^２×１０秒間に亘りプレスした後、板からろ紙を剥がした。シャワーで、板から２０ｃｍ離れた位置から、板へと水を１０往復かけて洗浄した後、板を超純水中で５回振って汚れを落とす作業を２度行った後、風乾した。なお、１つの試料について、同じ試験を２回ずつ行った。

板表面の画像をスキャナで取り込み、二値化処理を行うことで、ろ紙と当接した部分の面積に対する、付着物に相当する白色部分の占める割合を算出した。その結果を表１及び図１に示す。

表１及び図１に示されるように、カルシウムイオン濃度と、ピッチの付着率との間には相関性があることが確認された。これにより、カルシウムイオン濃度の増加を抑制することで、ピッチの付着を抑制できることが分かった。また、カルシウムイオン濃度は、スライムコントロール剤の添加又は温度低下によって低くすることができることも分かった。

（参考例２）
脱墨パルプを、カルシウムイオン濃度０、１００、２００又は５００ｍｇ／Ｌに調製した水道水で希釈した点を除き、参考例１と同様の手順でピッチ付着率を測定した。その結果を図２に示す。また、スキャナで取り込んだＳＵＳ製の板表面の画像を図３に示す。

図２及び３に示されるように、カルシウムイオン濃度と、ピッチの付着率との間には相関性があることが確認された。また、カルシウムイオン濃度が２００ｍｇ／Ｌ以上であると、ピッチの付着率が高い一方、２００ｍｇ／Ｌを下回ると、ピッチの付着率が急激に低下することが分かった。

（参考例３）
稼動している紙製造系の水系における複数の箇所について、カルシウムイオン濃度を測定するとともに、ピッチの付着による問題（ピッチ課題）の有無を調査した。調査した箇所をピッチ課題が顕在化した箇所及びしなかった箇所に分類し、その各々におけるカルシウムイオン濃度の分布を図４に示す。

図４に示されるように、実際の紙製造系においても、カルシウムイオン濃度が高い箇所では、ピッチ課題が顕在化する割合が大きいことから、カルシウムイオン濃度の増加を抑制することで、ピッチの付着を抑制できることが確認された。また、実際の紙製造系においても、ピッチ課題が顕在化した箇所では、カルシウムイオン濃度が２００ｍｇ／Ｌ以上であったことから、カルシウムイオン濃度を２００ｍｇ／Ｌ未満にする処理を行うことで、ピッチの付着を高度に抑制できることも確認された。

Claims (4)

1. 紙原料から抄紙を行う紙製造系におけるピッチを抑制する方法であって、
   前記紙製造系の水系におけるカルシウムイオン濃度の増加を抑制するために、腐敗を抑制して有機酸の生成を抑制する処理を行う工程を有し、
   前記水系における腐敗の抑制は、前記水系に殺菌剤を添加すること、水系を冷却すること、及び／又はｐＨを調整することを含む、方法。
2. 前記処理は、前記水系におけるカルシウムイオン濃度を２００ｍｇ／Ｌ未満にするものである請求項１記載の方法。
3. 前記処理が前記水系におけるカルシウムイオン濃度を５０〜１０００ｍｇ／Ｌにする場合を除く請求項２記載の方法。
4. 紙原料から抄紙を行う紙製造系の水系におけるカルシウムイオン濃度の増加を抑制するために、腐敗を抑制して有機酸の生成を抑制する成分を有効成分として含有し、
   前記水系における腐敗の抑制は、前記水系に殺菌剤を添加すること、水系を冷却すること、及び／又はｐＨを調整することを含む、ピッチ抑制剤。