JP5621082B2 - 板紙の製造方法 - Google Patents
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Description
古紙を主原料とする板紙の製造では、まずパルパーを用いて古紙を主原料とするパルプ原料を離解・叩解させてパルプ化工程水を得るパルプ化工程、得られたパルプ化工程水に紙力増強剤を含む添加剤を加えて調成パルプ原料を得る調成工程および得られた調成パルプ原料を抄いて板紙を得る抄紙工程などを経て、板紙を製造している。調成工程では、得られた板紙の強度を保持するために、紙力増強剤を調成工程水に添加している。
そこで、特開2010−100945号公報(特許文献1)では、澱粉が微生物の繁殖による腐敗に起因して分解することを前提に、古紙のパルプ化工程水における澱粉の分解を防止するために、工程水のアミラーゼ活性、澱粉濃度、pHおよび酸化還元電位などを連続的または間欠的に測定し、その測定結果に基づいて殺菌剤を添加する紙の製造方法を提案している。
しかしながら、古紙を主原料とする板紙の製造では、調成工程において多量の紙力増強剤の添加を必要としている。これは、パルプ化工程から調成工程に到るまでに、古紙の繊維上に存在する澱粉や紙力増強剤が物理的に離解しているものと考えられる。
しかしながら、古紙に由来する澱粉や紙力増強剤がパルプ化工程から調成工程、抄紙工程に到るまでの短時間に腐敗により分解する可能性が少ないこと、特許文献2において指摘されているように、パルプ濃度が3%以上と高いパルプ化工程水に殺菌剤を直接添加しても十分な殺菌効果が発揮されないことから、次亜塩素酸ナトリウム水溶液と硫酸アンモニウムとの併用による殺菌効果とは別の作用機序により、調成工程における紙力増強剤の添加量の低減効果が発揮されるものと考えられる。
パルパーから完成チェストまでに至る前記パルプ化工程のパルプ化工程水に(a)次亜塩素酸塩の水溶液と(b)水溶性の無機アンモニウム塩の水溶液またはアンモニア水とを、前記(a)成分が有効塩素濃度として1000〜9000mg/Lの濃度、前記(b)成分が1000〜9000mg/Lの濃度を有しかつ前記(a)成分中の有効塩素と前記(b)成分中の窒素のモル比が1:1〜1:2である前記(a)成分と前記(b)成分とを、前記パルプ化工程水に対して有効塩素濃度に換算して1〜40mg/L添加して、前記調成工程における紙力増強剤の添加量を、前記パルプ化工程水に前記(a)成分と前記(b)成分とを添加しない場合の紙力増強剤の添加量に対して15〜90重量%低減させることを特徴とする板紙の製造方法が提供される。
すなわち、本発明の板紙の製造方法は、古紙に由来する(残存する)澱粉や紙力増強剤を有効利用して、調成工程における紙力増強剤の添加量を低減できることから、より経済的に板紙を製造することができ、産業上極めて有用である。
低減できる紙力増強剤としては、板紙の製造において使用し得る紙力増強剤が挙げられ、例えば、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド系、ポリアミド・エピクロロヒドリン系などの公知の紙力増強剤が挙げられる。
・(a)成分が、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウムまたは次亜塩素酸カルシウムの次亜塩素酸塩の水溶液であり、(b)成分が、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、リン酸アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、硫酸アンモニウムもしくは硝酸アンモニウムの水溶性の無機アンモニウム塩の水溶液またはアンモニア水である場合に、
・パルプ化工程水が3〜5%のパルプ濃度を有する場合に、
・(a)成分が有効塩素濃度として1000〜9000mg/Lの濃度、(b)成分が1000〜9000mg/Lの濃度を有しかつ(a)成分中の有効塩素と(b)成分中の窒素のモル比が1:1〜1:2である(a)成分と(b)成分とを、パルプ化工程水に対して有効塩素濃度に換算して1〜40mg/L添加する場合に、
・(a)成分と(b)成分とを混合して混合溶液を調製し、得られた混合溶液をパルプ化工程水に添加する場合に、
・パルプ化工程水に流入する希釈水ライン、該希釈水ライン中の希釈水に(a)成分を添加する(a)成分添加ポイントおよび該希釈水ライン中の希釈水に(b)成分を添加する(b)成分添加ポイントを設け、該(a)成分添加ポイントに(a)成分を、該(b)成分添加ポイントに(b)成分をそれぞれ添加する場合に、
上記の効果がさらに発揮される。
前記パルプ化工程水に(a)次亜塩素酸塩の水溶液と(b)水溶性の無機アンモニウム塩の水溶液またはアンモニア水とを添加して、前記調成工程における紙力増強剤の添加量を低減させて板紙を製造することを特徴とする。
パルプ濃度が上記の範囲であれば、より効率的に本発明の優れた効果を得ることができる。
また、本発明において用いる(b)成分の硫酸アンモニウム水溶液としては、本発明の効果を阻害しない限り特に限定されず、市販されている硫酸アンモニウムを適宜水で溶解させたものを好適に用いることができる。その濃度は、例えば、10〜40重量%であり、10〜35重量%であるのが好ましい。
さらに、本発明において用いる(b)成分の塩化アンモニウム水溶液としては、本発明の効果を阻害しない限り特に限定されず、市販されている塩化アンモニウムを適宜水で希釈したものを好適に用いることができる。希釈後の濃度は、例えば、10〜30重量%である。
より好ましくは、(a)成分が1000〜3000mg/Lの濃度、(b)成分が1000〜3000mg/Lの濃度を有しかつ(a)成分中の有効塩素と(b)成分中の窒素のモル比が1:1.1〜1:1.6である。
また、好ましいパルプ化工程水に対する添加量は、有効塩素濃度に換算して1〜20mg/Lである。
(a)成分と(b)成分との添加順序は特に限定されないが、本発明の優れた効果を効率的に得るためには、(a)成分、(b)成分の順にパルプ化工程水に添加するのが好ましく、また予め混合溶液を調製する場合にも、(a)成分、(b)成分の順に希釈水に添加するのが好ましい。
用いる薬剤のコストを低減するために、本発明の効果を阻害しない範囲で、(a)成分と(b)成分の濃度を低下させるか、または添加頻度を間欠的にすればよい。例えば、実施例に記載のように、1時間に1回5分間の間欠添加が挙げられる。
調成工程および抄紙工程は、公知の装置および方法を用い、適宜条件を設定して実施すればよい。調成工程では、所望の性状や物性を有する板紙を得るために、紙力増強剤以外の添加剤を適量、パルプ化工程水に加えてもよい。
古紙を主原料として、段ボールのライナー(表紙)を日産700トン製造する某板紙製造工場マシンAを用いて実施した。このマシンAでは、通常、調成工程においてパルプ化工程水に、ポリアクリルアミド系紙力増強剤を対パルプ0.75kg/トンを連続添加している(比較参考例1)。
上記マシンAのパルプ化工程のパルプ化工程水(損紙パルパー、パルプ濃度3.5%)に、12%の次亜塩素酸ナトリウム(NaOCl)水溶液を工業用水で60倍に希釈した溶液(有効塩素量:2400mg/L)に35重量%の硫酸アンモニウム水溶液((NH4)2SO4)を混合溶液内の有効塩素と窒素のモル比が1:1.2となるように混合し、これを有効塩素濃度換算として10mg/Lになるように1時間に1回5分間添加してマシンAを90日間操業し、ライナーを製造した。
但し、調成工程におけるポリアクリルアミド系紙力増強剤の添加量を、対パルプ0.75kg/トンを0.33kg/トンに低減した(通常操業時の56%低減)。
また、マシンAからの排水(活性汚泥処理前)のCODを測定したところ、従来の通常操業時の550mg/Lから300mg/Lに低下した。この結果から、本発明の混合溶液を添加することにより、原料古紙中の澱粉や紙力増強剤の繊維からの離脱が抑制されたものと考えられる。
古紙を主原料として、段ボールのライナー(表紙)および中芯(紙管原紙)を日産470トン製造する某板紙製造工場マシンBを用いて実施した。このマシンBでは、通常、調成工程においてパルプ化工程水に、ポリアクリルアミド系紙力増強剤を対パルプ3.9kg/トンを連続添加している(比較参考例2)。
上記マシンBのパルプ化工程のパルプ化工程水(完成チェスト、パルプ濃度4%)に、12%の次亜塩素酸ナトリウム(NaOCl)水溶液を工業用水で60倍に希釈した溶液(有効塩素量:2400mg/L)に35重量%の硫酸アンモニウム水溶液((NH4)2SO4)を混合溶液内の有効塩素と窒素のモル比が1:1.2となるように混合し、これを有効塩素濃度換算として20mg/Lとなるように1時間に1回5分間添加してマシンBを60日間操業し、ライナーを製造した。
但し、調成工程におけるポリアクリルアミド系紙力増強剤の添加量を、対パルプ3.9kg/トンを2.9kg/トンに低減した(通常操業時の25%低減)。
また、マシンAからの排水(活性汚泥処理前)のCODを測定したところ、従来の通常操業時の600mg/Lから350mg/Lに低下した。この結果から、本発明の混合溶液を添加することにより、原料古紙中の澱粉や紙力増強剤の繊維からの離脱が抑制されたものと考えられる。
実施例1の某板紙製造工場マシンAを用いて以下のように実施した。このマシンAでは、通常、調成工程においてパルプ化工程水に、ポリアクリルアミド系紙力増強剤を対パルプ0.75kg/トンを連続添加している(比較参考例3)。
上記マシンAのパルプ化工程のパルプ化工程水(損紙パルパー、パルプ濃度3.5%)に、12%の次亜塩素酸ナトリウム(NaOCl)水溶液を工業用水で60倍に希釈した溶液(有効塩素量:2400mg/L)に20重量%の塩化アンモニウム水溶液(NH4Cl)を混合溶液内の有効塩素と窒素のモル比が1:1.2となるように混合し、これを有効塩素濃度換算として10mg/Lになるように1時間に1回5分間添加してマシンAを90日間操業し、ライナーを製造した。
但し、調成工程におけるポリアクリルアミド系紙力増強剤の添加量を、対パルプ0.75kg/トンを0.33kg/トンに低減した(通常操業時の56%低減)。
また、マシンAからの排水(活性汚泥処理前)のCODを測定したところ、従来の通常操業時の550mg/Lから300mg/Lに低下した。この結果から、本発明の混合溶液を添加することにより、原料古紙中の澱粉や紙力増強剤の繊維からの離脱が抑制されたものと考えられる。
Claims (4)
- 古紙を主原料とするパルプ原料から繊維を離解・叩解させて、3〜5%のパルプ濃度を有するパルプ化工程水を得るパルプ化工程、得られたパルプ化工程水に紙力増強剤を含む添加剤を加えて調成パルプ原料を得る調成工程および得られた調成パルプ原料を抄いて板紙を得る抄紙工程を含む板紙の製造方法であり、
パルパーから完成チェストまでに至る前記パルプ化工程のパルプ化工程水に(a)次亜塩素酸塩の水溶液と(b)水溶性の無機アンモニウム塩の水溶液またはアンモニア水とを、前記(a)成分が有効塩素濃度として1000〜9000mg/Lの濃度、前記(b)成分が1000〜9000mg/Lの濃度を有しかつ前記(a)成分中の有効塩素と前記(b)成分中の窒素のモル比が1:1〜1:2である前記(a)成分と前記(b)成分とを、前記パルプ化工程水に対して有効塩素濃度に換算して1〜40mg/L添加して、前記調成工程における紙力増強剤の添加量を、前記パルプ化工程水に前記(a)成分と前記(b)成分とを添加しない場合の紙力増強剤の添加量に対して15〜90重量%低減させることを特徴とする板紙の製造方法。 - 前記(a)成分が、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウムまたは次亜塩素酸カルシウムの次亜塩素酸塩の水溶液であり、前記(b)成分が、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、リン酸アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、硫酸アンモニウムもしくは硝酸アンモニウムの水溶性の無機アンモニウム塩の水溶液またはアンモニア水である請求項1に記載の板紙の製造方法。
- 前記(a)成分と前記(b)成分とを混合して混合溶液を調製し、得られた混合溶液を前記パルプ化工程水に添加する請求項1または2に記載の板紙の製造方法。
- 前記パルプ化工程水に流入する希釈水ライン、該希釈水ライン中の希釈水に前記(a)成分を添加する(a)成分添加ポイントおよび該希釈水ライン中の希釈水に前記(b)成分を添加する(b)成分添加ポイントを設け、該(a)成分添加ポイントに前記(a)成分を、該(b)成分添加ポイントに前記(b)成分をそれぞれ添加する請求項1〜3のいずれか1つに記載の板紙の製造方法。
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