JPH09504342A - パルプの漂白におけるアミノアルカンジホスホン酸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 パルプの漂白を高めるために、過酸化水素および有効量の少なくとも１種の生物分解性の1-アミノアルカン-1,1- ジホスホネート キレート剤を用いてパルプを漂白する段階を含む、パルプの漂白方法が開示されている。1-アミノアルカン-1,1- ジホスホネートを、過酸化水素でのパルプの漂白を高めるために使用すること、ならびに過酸化水素でのパルプの漂白の段階に先立ち、1-アミノアルカン-1,1- ジホスホネートでパルプを前処理することがまた開示されている。最後に、1-アミノアルカン-1,1- ジホスホネートの存在中でパルプのインク抜きをすることがまた開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 パルプの漂白におけるアミノアルカンジホスホン酸発明の分野 本発明は、アミノアルカンジホスホン酸の存在中で、過酸化水素でパルプを漂 白する方法、ならびにその過酸化水素漂白に先立ちアミノアルカンジホスホン酸 を用いてのパルプの前処理に関する。本発明はまた、パルプの前処理、過酸化水 素でのパルプの漂白、およびパルプのインキ抜きにおいて、アミノアルカンジホ スホン酸を使用することに関する。発明の背景 パルプは、木材タイプ、加工方法、およびその他の要因により、パルプ化の後 にその色が著しく変化し得る。多くのタイプのパルプにとって、所望のレベルの 白色度を有するパルプを得るために、漂白が必要とされる。白色度は、対照（10 0 ％白色度）として酸化マグネシウムを用いて青の領域（457 nm）での反射率を 測定することにより測定される。 パルプのために最も使用される漂白剤は、その低いコストおよび漂白における 有効性の故に、過酸化水素である。漂白剤として過酸化水素を使用する、多くの 異なるパルプ漂白法が知られている。そのような方法の多少の例を、米国特許明 細書第4,798,652 号および第4,732,650 号に見出 すことができる。これらの特許から、木材パルプを漂白するための方法はしばし ば前処理段階および漂白段階を含むことがわかる。 米国特許明細書第4,798,652 号から、過酸化水素での漂白に先立つパルプの前 処理において、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)を使用することが知られてい る。前処理は一般に、５％未満のパルプ濃度で行われ、キレート剤は、好ましく は比較的強力な錯化剤である。 米国特許明細書第4,732,650 号から、パルプを過酸化水素で漂白するに先立つ 前処理段階でキレート剤を使用することが知られている。前処理段階で使用され る典型的なキレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、DTPA、トリエ チレンテトラミン六酢酸(TTHA)およびN-ヒドロキシエチレンジアミン三酢酸(HED TA)が挙げられる。 論文「パルプおよび紙工業におけるキレート剤」、ハート、Ｊ．ロジャー(Har t，J．Roger)、Tappi Journal 、第64巻、３号、第43-44 頁（1981年３月）は、 パルプの漂白におけるキレート剤の役割について論じている。この論文は、キレ ート剤が、漂白段階に先立つパルプの前処理において、および過酸化水素を安定 化するために漂白段階中に漂白液への添加剤としての両方で使用され得ることを 指摘する。EDTAおよびDTPAが好ましいキレートとして挙げられている。 この主題に関連した別の論文は「過酸化物の分解を減らす上でのDTPAの効果」 、バンブリック(Bambrick),D.R．、Tappi Journal 、第66巻、６号、第96-100頁（1985年６月）があり、これは、シ リケートおよびマグネシウム化合物と組合せて、木材パルプの過酸化水素漂白に おけるDTPAの役割について詳細に論じている。論文「過酸化水素：漂白液の安定 化」カトニー(Kutney),G.W．、Pulp & Paper Canada 、第86巻、12号、第182-18 9頁（1985年）は、過酸化水素漂白液を安定化させ、それによってより高いパル プの白色度を得るために使用されてきた、広い範囲の種々の化合物についての詳 細な要約を与える。EDTA、DTPAおよびニトリロ三酢酸(NTA)を含むいくつかの異 なるキレートが挙げられている。 最後に、論文「機械パルプの過酸化水素漂白の改善：シリケートの投与および 他の添加剤の効果」、バートン(Burton),J.T．ら、Pulp & Paper Canada 、第86 巻、６号、第144-147 頁（1987年）は、過酸化水素でパルプを漂白する際の異な る添加剤の効果について、いくらかのさらなる情報を与える。 キレートの中で、DTPA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 （DTMPA 、またDTPMPAともいう）が使用される。漂白液にこれらの添加剤を使用 することの最終目的は、シリケート添加剤を置き換えることである。 これらの最後の２つの論文から、現在のパルプ漂白系においてシリケートの含 量を減らすのが望ましいことは明らかである。さらに、パルプの漂白に使用され るキレートは、それらが実質的に生物分解性でないという不都合を持つ。 パルプの漂白の分野における本研究の１つの目的は、例えばシリケート含量を減 らすことにより、より生物分解性の漂白添加剤を提供することにより、および／ または漂白液の活性を高め、それによってより少ない漂白液を使用して同程度の 白色度を達成することにより、より環境に優しい漂白系を開発することにある。 パルプ処理において使用されるシリケートの量を減らすことの望ましさを示す ことにつながる別の論文は、「インク抜き処方におけるキレート剤最適化(Chela nt Optimization in De-Inking Formulation)」、マザー(Mathur)，I.、Pulp & Paper Canada 、94:10 、第55-60 頁（1993年）である。この論文は、EDTA、HED TA 、DTPAおよびDTPMPAがパルプのインク抜きにおいて使用されることを記載す る。DTPAはインク抜き工程のために選ばれるキレートとして与えられている。 したがって、本発明の第１の目的は、現在よりももっと環境に優しい、シリケ ートを用いてまたは用いないで、EDTAおよび／またはDTPAを使用した工業的漂白 系であるところの有効なパルプ漂白系を提供することである。 発明のこの目的および他の目的および利点は、要約および後に続く詳細な説明 から明らかであろう。発明の要約 本発明は、第１の漂白剤として過酸化水素を用いて木材パルプを漂白する段階 を含む、木材パルプの漂白方法に関し、該漂白段階が、木材パルプの漂白を高め るために、有 効量の、式(Ｉ)： （ここで、Ｒ₁は水素、Ｃ₁〜Ｃ₄アルキルおよびフェニルから選ばれ；Ｒ₂および Ｒ₃は、水素、Ｃ₁〜Ｃ₂₂アルキル、Ｃ₅〜Ｃ₆シクロアルキル、フェニル、Ｃ₇〜 Ｃ₁₈アルキルフェニル、Ｃ₇〜Ｃ₁₈フェニルアルキル、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルカノール基 例えば -ＣＨ₂ＣＨ₃ＯＨ、10個までの炭素原子を有するカルボキシアルキル基例 えば -ＣＯＣＨ₃から選ばれ、かつＲ₂およびＲ₃は窒素原子と一緒になってピペ リジノ基、ピロリジノ基またはモルホリノ基を形成することができ；Ｘは水素、 アルカリ金属およびアンモニウムから選ばれる） を有する、少なくとも１種の生物分解性の1-アミノアルカン-1,1- ジホスホネー ト キレート剤の存在中で行われることを特徴とする方法に関する。第２の実施 態様においては、本発明は、過酸化水素を用いてのパルプの漂白を高めるために 、式Ｉのキレート剤を使用することに関する。 本発明はまた、式Ｉのキレート剤の存在中で木材パルプを前処理する段階なら びにインク抜き工程において式Ｉのキレート剤を使用することを包含する。図面の簡単な説明 図１は、種々の金属イオンの錯化のための、（4- モルホ リノメチレン）ビスホスホン酸の計算された条件安定化定数のグラフである。 図２は、種々の金属イオンの錯化のための、EDTAの計算された条件安定化定数 のグラフである。 図３は、種々の金属イオンの錯化のための、DTPAの計算された条件安定化定数 のグラフである。 図４〜17は、実施例５〜９を例証するグラフである。その説明はそれぞれの実 施例にある。発明の詳細な説明 上記式Ｉのキレート剤およびそれを作る方法は、いくつかの刊行物から公知で あり、例えば「1-ジアルキルアミノアルキリデンジホスホン酸の合成および錯体 形成のための特性」、フクダ，M.ら、油化学、第25巻、６号、第362-64頁（1976 年）；米国特許明細書第3,899,496 号および第3,979,385 号；および、とりわけ 、論文「いくつかの（アミノメチレン）ビスホスホン酸の酸性度および錯体形成 特性」、グロス(Gross),H.ら、Zhurnal Obshchei Khimii 、第48巻、９号、第19 14-16 頁（1978年９月）（以下では「グロス」と称する）である。 これらの刊行物は、式Ｉのキレート剤のいくつかの使用、例えば水の軟化、洗 浄中の織物から堆積物を除去するための洗剤製品における使用、染浴での使用、 および洗浄組成物のためのビルダーとしての使用を記載する。しかしながら、こ れらの刊行物のいずれも、式Ｉのキレートをパルプ漂白工程またはパルプ漂白液 に使用すること、またはこれ らの物質が潜在的に生物分解性であることを示唆しない。 さらに、式Ｉの化合物のいくつかの錯体の安定化定数はグロスから公知である 。これらの安定化定数を用いると、キレート剤の錯体形成能を予測できる。しか し、錯体形成が系のｐＨに強く依存するので、この点で安定化定数は最良の指標 ではない。したがって、アクゾ テクニカル リーフレット（Akzo Technical L eaflet）217において説明されているように、比較のためのより良い基準は、ｐ Ｈの変化について調整された安定化定数であるところの条件安定化定数である。 図１〜３によれば、上記式Ｉの化合物である、（4- モルホリノメチレン）-1, 1- ジホスホン酸についての条件安定化定数は、EDTAおよびDTPAについての、比 較できる定数よりはるかに低いことがわかる。このことから、本発明の化合物に ついてのキレート活性はEDTAまたはDTPAのいずれかについてのキレート活性より もはるかに低いことを予測するであろう。したがって、これらのデータから、（ 4- モルホリノメチレン）-1,1- ジホスホン酸は、パルプの漂白工程においてDTP Aよりはるかに悪く機能するであろうことが予測された。 しかしながら、本発明者らは、予期しないことに、本発明にかかる化合物がパ ルプ漂白工程においてEDTAまたはDTPAと少なくとも同様に機能し、それによって 、環境により優しい生物分解性の、公知のキレートのための置換物を提供するこ とにより、パルプ漂白工程において重要な改善 を提供することを見出した。EDTAおよびDTPAは、実際に生物分解性を示さないこ とは公知である。 本願明細書において使用される「生物分解性」という用語は、物質のかなりの パーセントが、半連続活性汚泥試験（SCAS試験）および密閉びん試験(closed bo ttle test)において、28日間中に分解されることを意味する。生物分解性を決定 するために使用した実験法に関してのさらなる詳細は、ここに添付した実施例に 見出すことができる。 典型的なパルプ漂白工程は、少なくとも２つの段階、すなわち前処理段階およ び漂白段階を含む。前処理段階は、漂白段階に先立って、パルプ中の不純物、特 にパルプの金属イオン濃度を減らす。本発明の目的のために、式Ｉの化合物がパ ルプの前処理に使用され得る。 その条件安定化定数に基づいて、そのような化合物はパルプの前処理において 劣って機能するであろうことが予測される。しかし、本発明者らは、式Ｉの化合 物は、パルプの前処理において普通に使用されるキレートEDTAおよびDTPAの実行 可能な代替物を提供すると同時に、生物分解性のさらに付け加えた利点を提供す ることを見出した。パルプ工業は、廃棄物処理に莫大な量の資本を費やす有名な 廃棄物集中産業であるので、このことは重要な利点である。 典型的な前処理段階においては、大容量のパルプを、式Ｉの化合物を含む水を 用いて、任意的に高められた温度で濯ぐ。このやり方で、多くの水溶性の不純物 がパルプから洗い落とされ、式Ｉの化合物によって、パルプの金属イオ ン濃度を非常に減少させることができる。本発明のこの前処理は、化学パルプ（ クラフトパルプおよび亜硫酸パルプ）および機械パルプ例えばSGW 、PGW 、TMP およびCTPMの両方に適用できる。 さらに詳しくは、前処理は、0.1 〜2.0 重量％の式Ｉのキレートを用いて、５ 分間程度の短時間、所望ならば１晩程度の長時間行うことができる。より好まし い工程は、温度40〜90℃およびｐＨ５〜９で、５分間〜１時間の前処理を行う。 典型的には、前処理のためのパルプ濃度は１〜５％、好ましくは１〜３％であろ う。さらに、以下に記載した漂白段階について述べたのと同様の任意の添加剤が 前処理段階に適用され得る。 本発明はまた、パルプ漂白段階に関する。この工程は、化学パルプおよび機械 パルプならびにリサイクルしたパルプの漂白に適している。特に、機械パルプで あるSGW 、PGW 、TMP およびCTPMならびに化学パルプであるクラフトパルプおよ び亜硫酸パルプが含まれる。好ましい実施態様においては、この方法は機械パル プの漂白に適用される。 本発明の方法は、漂白温度40〜95℃、より好ましくは50〜75℃を使用する。典 型的なパルプは、パルプの全重量の５〜40％の乾燥重量を有し、漂白に先立ち前 処理されているであろう。漂白時間は一般に、10〜120 分間、より好ましくは40 〜90分間である。漂白は一般に、ｐＨ９〜12で行われ、ｐＨ10〜12がより好まし い。 この方法において、パルプ全重量に対して、典型的には 0.1 〜3.0 重量％の過酸化水素が漂白剤として使用される。このために、１以上 の生物分解性の式Ｉの化合物が、パルプ全重量に対して0.01〜2.0 重量％の量で 添加される。使用される式Ｉの化合物の最適量は、いくらか、漂白されるパルプ の重金属含量に依存するであろう。金属含量が高いと、式Ｉのキレート剤がさら に必要となるであろう。 漂白剤およびキレート剤の他に、漂白工程に他の標準的な添加剤を使用するこ とができる。例えば、パルプ全重量に対して０〜３重量％の慣用のシリケート添 加剤を、キレート剤の他に使用できる。さらに、パルプ全重量に対して０〜0.2 重量％の硫酸マグネシウムをまた、本発明の方法において使用できる。シリケー トおよび硫酸マグネシウム成分は、漂白段階を通して、比較的一定のｐＨを維持 するために、溶液を緩衝するのに添加される。 式Ｉのキレート剤の他に、本発明の方法において使用され得る他の添加剤とし ては、クエン酸、DTPA、DTPMPA、EDTA、グルコネートおよびリグノスルホネート のような、またいくらかキレート活性を有する製品が挙げられる。さらなる添加 剤を用いるこの実施態様において、式Ｉのキレートは、パルプ漂白工程を環境的 により優しいものにするために、公知のキレート剤の一部を置き換えるのに使用 される。これらは、本発明の方法において使用されるまたは使用されないことが できる任意的成分である。そのような成分が使用されるなら、パルプの全重量に 対して約0.01〜2.0 重量％の慣用の量が使用される。 カーク−オスマー エンサイクロペディア オブ ケミカル テクノロジー(K irk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology) 、第19巻、第413 頁（第３ 版、1982年）から、機械パルプは一般に、初期の白色度値50〜65％（GE白色度） を示すことが知られている。白色度における１％ごとの増加は、そのような白色 度の増加のコストが過大でない限り、重大でかつ工業的に興味深いということが また知られている。 本発明のキレート剤の条件安定化定数が、それらが市販されていて使用される パルプ漂白剤DTPAに劣るであろうことを予測するという事実にも拘らず、試験は 、本発明のキレート剤が、DTPAと同様のオーダーの白色度の増加を与えることを 示した。この結果は、総合的に予期されないことである。さらに、本発明のキレ ート剤は、それらが有意の程度の生物分解性を示すという、さらなる重要な予期 されない利点を有する。 本発明の方法において使用されるのに好ましい、式Ｉのキレート剤は、4-モル ホリノメチレン-1,1- ジホスホン酸(MMBA)、［（ジメチルアミノ）メチレン］ビ ス−ホスホン酸(DMAMBP)、（1- アミノメチリデン）ビス−ホスホン酸(AMBP)お よび（1-アミノエチリデン）ビス−ホスホン酸(AEBP)である。最も好ましいキレ ート剤は、最大の程度の生物分解性を示す式Ｉの化合物である。これらは、Ｒ₁ が水素であるところの式Ｉの化合物を包含する。 別の実施態様においては、本発明は、パルプの過酸化水 素での漂白を高めるために式Ｉの化合物を使用することに関する。この使用は実 質的には、パルプを漂白する方法に関して先にのべたのと同様である。 他の面においては、本発明は、リサイクルされたパルプ製品のインクを抜くの に、式Ｉのキレートを使用することに関する。インク抜きは一般に、過酸化水素 を用いて行われ、よって本発明のキレート剤(chelant)はまた、紙のインク抜き において使用できる。典型的には、古紙供給は、新聞、雑誌等を含むであろう。 インク抜きは、インク抜き工程において式Ｉのキレートを使用すること以外は 慣用のやり方で、苛性環境で過酸化水素を用いて行う。一般に、0.1 〜2.0 重量 ％のキレート剤が使用されるであろう。もちろん、２種以上のキレート剤の混合 物をまた、本発明の範囲内で使用できる。さらに、必要ならば、あるいは所望な らば、任意的なインク抜き添加剤例えばシリケートを使用できる。 本発明を、以下の限定的でない実施例によってさらに説明する。実施例１ 4-モルホリノメチレン-1,1- ジホスホン酸(MMBA)の生物分解性のための密閉びん 試験 ２次活性汚泥(secondary activated sludge)および１次沈降汚水(primary set tled sewage)を、オランダ国、ドゥイヴェン(Duiven)のWWTP ニューグラーフ(N iewgraaf)汚 水処理施設から、週ごとを基準として集め、試験に必要とされるまで -20℃で貯 蔵した。これらの試料を、ガラス栓の付いた250 〜300 ｍｌの生物学的酸素要求 量(BDO)びん中で行った密閉びん試験のために、および150 ｍｌのSCASユニット 中で行ったSCAS試験のために使用した。 水性貯蔵溶液は、1.0 ｇ／リットルのMMBAおよび、155ｇ／リットルのＫ₂ＨＰ Ｏ₄と85ｇ／リットルのＮａＨ₂ＰＯ₄・Ｈ₂Ｏとを含む緩衝液から成っていた。密 閉びん試験のための水性栄養倍地は、水、8.5 ｍｇ／リットルのＫＨ₂ＰＯ₄、21 .75 ｍｇ／リットルのＫ₂ＨＰＯ₄、33.3ｍｇ／リットルのＮａ₂ＨＰＯ₄・２Ｈ₂ Ｏ、22.5ｍｇ／リットルのＭｇＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ、27.5ｍｇ／リットルのＣａＣｌ₂ および0.25ｍｇ／リットルのＦｅＣｌ₃・６Ｈ₂Ｏから調製した。塩化アンモニ ウムを栄養倍地から省略して、硝化を阻止した。 密閉びん試験は以下に従って行なった。化学品試験のためのOECD ガイドライ ン(OECD Guidelines for Testing Chemicals)、セクション３：分解および蓄積( Degradation and Accumulation)No.302A 、固有の生物分解性(Inherent Biodegr adability)、変更SCAS試験(modified SCAS test)（1981年）パリ セデックス(C edex) フランス；EEC 、1988年：「オフィシャル ジャーナル オブ ザ ユ ーロピアン コミュニティーズ(Official Journal of the European Communitie s)」、L133、1988.05.30、パートＣ：生態毒性の測定方法(Methods for the Det ermination of Ecotoxicity)。生物分解性変更SCAS試験；およびISO/TC/SC５水質‐水性倍地中 の有機化合物の好気性生物分解性の評価‐半連続活性汚泥法（SCAS 1991年）。 試験は、20〜25℃で散光中で行なった。 接種物のみを含むびん３本および試験物質と接種物とを含むびん３本を使用し た。びんの中の試験化合物および酢酸ナトリウムの濃度はそれぞれ、2.0 ｍｇ／ リットルおよび6.7 ｍｇ／リットルであった。接種物を、密閉びん中で２ｍｇ D W／リットルに希釈した。調製した各溶液をBODびんのそれぞれの群に分散させ、 それですべてのびんが完全に空気の泡なしに満たされた。ゼロ時間のびんを直ち に、酸素電極を用いて溶存酸素の分析を行なった。残りのびんは密閉し、暗室中 21℃で保温した。酸素濃度を７日間、14日間、21日間および28日間について測定 した。 標準の密閉びん試験から１つの点ではずれた。すなわち、同一びん中の濃度を ３重に測定するために特別の漏斗を使用した。密閉びん試験は、BDO びんに正確 に付けられた同じ特別の漏斗を用いて、びん中の酸素減少の推移を測定すること によって、長くされた。次に、酸素電極をBOD びんに挿入して酸素濃度を測定し 、かつ電極により散らされた倍地を漏斗中に集めた。電極を取り去った後、集め た倍地を漏斗からびんへと流し込み、次いで漏斗を除去し、びんを再び密閉した 。 理論的酸素要求量(ThOD)を、MMBAの分子量を用いて計算した。生物学的酸素要 求量(BOD)を、実際の酸素消費量を、 密閉びん中の試験物質の濃度で割って計算した。生物分解性のパーセントは、BO D 対ThODの比である。結果を表１に示す。 実施例２ 4-モルホリノメチレン-1,1- ジホスホン酸(MMBA)の生物分解性のためのSCAS試験 実施例１と同様の物質をSCAS試験のために使用した。水 性貯蔵溶液は、1.0 ｇ／リットルのMMBAおよび、155 ｇ／リットルのＫ₂ＨＰＯ₄ と85ｇ／リットルのＮａＨ₂ＰＯ₄・Ｈ₂Ｏとを含む緩衝液から成っていた。SCAS 試験は、実施例１で述べたのと同じガイドラインに従って行なった。試験は、20 〜25℃で散光中で行なった。 各SCASユニットを、活性汚泥150 ｍｌで満たし、通気を開始した。23時間後、 通気を止め、汚泥を45分間沈降させた。沈降する前に、相互汚染を防ぐためにユ ニットごとに別のブラシを用いて、ユニットの壁を洗って、液面より上に固体が 蓄積するのを防いだ。栓を開いて、100 ｍｌの上澄液を取り出した。次に、１次 沈降汚水99ｍｌおよび濃縮したホスフェート緩衝液１ｍｌを，各SCASユニットに 残留している汚泥に加え、通気を改めて開始した。ユニットは、毎日、１次沈降 汚水を供給された。 ０日目に、個々の沈降汚泥を混合し、得られた複合汚泥50ｍｌを各SCASユニッ トに加えた。94ｍｌの１次沈降汚水、５ｍｌの脱イオン水および１ｍｌの濃縮し たホスフェート緩衝液を、対照ユニットに加え、94ｍｌの１次沈降汚水、５ｍｌ のMMBA貯蔵溶液および１ｍｌの濃縮したホスフェート緩衝液を、各試験ユニット に加えた。通気を23時間継続した。上記したような、満たすおよび取り出すこと の手順を、試験中１週当たり６回繰り返した。 試験は、次のことにおいて標準SCAS法から少しはずれた：満たすおよび取り出 すことの手順を、毎日ではなく１週当たり６回行なったこと、１ｍｌの濃縮した ホスフェート緩 衝液を１週当たり６回加えてSCASユニットのｐＨを一定に保持したこと、および 廃液試料を孔径８μｍのシュライヒャーおよびシェル（Schleicher and Schull ）の膜（硝酸セルロース）を用いて濾過したこと。 非除去有機炭素(non-purgeable organic carbon)(NPOC)を、濾過した試料を酸 性化し、それをDohrmann DC-190 NPOC装置に注入することにより測定した。上澄 液のｐＨをマイクロコンピュータ ｐＨメータ Consort P207を用いて測定し、 溶存酸素濃度を酸素電極（WTW Trioxmatic EO 200 ）およびメータ（WTW OXI 53 0 ）を用いて電気化学的に測定した。温度は、コントロール ワン（Control on e）（例えばIBT、ロッテルダム）で測定した。接種物の乾燥重量（DW）を、あら かじめ重量を測っておいた８μｍのシュライヒャーおよびシェルのフィルターで 、100ｍｌの活性汚泥を濾過することにより測定し、フィルターを104℃で1.5 時 間乾燥し、冷却後フィルターの重量を測定した。 SCAS試験ユニットにおけるパーセント除去を、以下の等式を用いて計算した。 パーセント除去＝100×[C_T−(C_t−C_c)]／C_T C_T＝通気期間の最初で、沈降した汚水に加えた、非除去有機炭素としての試験化 合物の濃度。 C_t＝通気期間の最後に、試験物の上澄液中に見出された非除去有機炭素の濃度。 C_c＝対照の上澄液中に見出された非除去有機炭素の濃度。 結果を表２に示す。 実施例３ 20％パルプ濃度、初期白色度57.7％および金属含量1.9ミリモル／kg（Fe、Cu 、Mn、Zn）を有する加熱機械パルプ（TMP）を、10および30kg／ｔ₁₀₀ 過酸化水 素（対照）を用いて、かつ等モル量の、0.97 kg DTPA-H₅／ｔ₁₀₀ （市販されて いて入手可能な漂白添加物）または0.72 kg MMBA／t₁₀₀ （本発明に従う添加剤 ）と組合せて、30 kg／ｔ₁₀₀ シリケートおよび１ kg／ｔ₁₀₀ 硫酸マグネシウム の存在中で、60℃で120分間漂白した。漂白液の初期のｐＨは、25℃で測定して1 1.5であった。結果を表３に示す。前処理段階は、キレート剤を含まず、よって 温度25℃およびｐＨ6.2 での水洗から成っていた。 実施例４ ［（ジメチルアミノ）メチレン］ビスホスホン酸（DMAMBP）および（1-アミノ エチリデン）ビスホスホン酸（AEBP）を、公知の方法で合成し、過酸化水素安定 化の試験をした。 Ａ．０〜１％の過酸化水素濃度の測定 96μｌを15ｍｌに希釈するために希釈器一組を用いて、過酸化水素溶液の96μ ｌの試料を取り扱った。173 ｇの硫酸および45mｌの15％（重量／体積）Ｔｉ（ ＳＯ₄）₂溶液を、脱イオン水で500 ｍｌに希釈して貯蔵溶液を得、そしてさらに 、貯蔵溶液58.5ｍｌを脱イオン水で１リットルに希釈することによって得た着色 試薬を有する、撹拌されたビーカー中に、この溶液を入れた。黄色の混合物15ｍ ｌを得た。この混合物を、キュベットを通して取り出し、吸光度を測定して過酸 化水素濃度を決定した。 Ｂ．過酸化水素安定化試験 15本のポリエチレンびんを、20 ppmのＣｕ(II)、40 ppmのＦｅ（III）および5 0 ppmのＭｎ(II)を含む金属溶液5.0ｍｌで満たした。１本の対照びんは水で満た した。１本を除くこれらのびん全部に、脱イオン水中に0.5 重量／重量％のDMAM BPまたはAEBPを含む金属イオン封鎖剤溶液5.0 ｍｌおよびp-フェノールスルホン 酸ナトリウム溶液（0.1Ｍ）10.0ｍｌを加えた。さらなる脱イオン水を用いて、 溶液の全重量を30ｇにした。次に、必要に応じて水酸化ナトリウムまたは塩酸の いずれかで、ｐＨを9.5 に調整した。次いで、さらなる脱イオン水を用いて、溶 液の全重量を45ｇに した。これらの溶液に、10％過酸化水素溶液5.0 ｍｌを加えた。 かくして、２ ppmのＣｕ(II)、４ ppmのＦｅ（III）、５ ppmのＭｎ(II)、0.0 5％の金属イオン封鎖剤、0.02Ｍのp-フェノールスルホン酸ナトリウムおよび１ 重量％の過酸化水素を含む溶液を製造した。 びんを加熱浴中に入れ、50℃（120 rpm）で振とうした。30分ごとに試料を素 早く取り出し、番号を付けた予備びんに入れた。試料から、過酸化水素含量を、 上記した方法を用いて測定した。結果を表４に示す。 この実施例は、DMAMBPおよびAEBPが過酸化水素安定化に有効であることを証明 した。過酸化水素安定化は、本発明の化合物のキレート化能の良い指標である。 先の実施例は、説明および記載のみのために提示されたのであり、いかなるや り方でも本発明を限定するように解釈されるべきではない。発明の範囲は、添付 された請求の 範囲から決定されるべきである。実施例５ ａ．実験 以下の試験において、使用したパルプは、（他に記載しない限り）スカンジナ ビア粉砕機（Scandinavian mill）からのTMP であった。漂白する前に、パルプ を貯蔵タンクから取り出し、評価を始める前に脱水した。実験条件は以下のよう であった： 未処理パルプ特性： 白色度： 60．2 % ISO 金属含量： Ca：590 ppm Cu： 3 ppm Fe： 2 ppm Mg： 75 ppm Mn： 34 ppm パルプを、以下の条件で種々のキレート剤を用いて前処理した（Ｑ‐段階）： DTPA， パルプ濃度： ５％ 温度： 50℃ 時間： 30分 DTPA投入量： 2 kg/tパルプ MMBA， パルプ濃度： ５％ 温度： 50および90℃ 時間： 30および60分 MMBA投入量 2 〜6 kg/tパルプ DMAMDPA， パルプ濃度： ５％ 温度： 90℃ 時間： 30分 DTPA投入量 6 kg/tパルプ 漂白段階（Ｐ‐段階）を以下に示すようにして行った： パルプ濃度： 15％ 温度： 60℃ 時間： 水ガラス置換物としてのMMBAに ついて２時間および４時間 過酸化物投入量 10〜40kg/tパルプ 全アルカリ投入量を各過酸化物投入量について最適化した。 ｂ．錯化剤としてのMMBA（Ｑ‐段階） MMBAを、TMP パルプにおける前処理段階において、錯化剤として試験した。処 理後、パルプを脱水し、脱イオン水で洗い、次いで、パルプ中の金属含量を分析 する前に再び脱水した。参照は、DTPAで前処理した。 図４および５は、前処理段階における、種々のｐＨでのパルプ中のマンガンお よびマグネシウム含量を示す。MMBAは、ｐＨ8.5 付近で有効に作用する。結果は 、MMBAはパルプ中のマンガン濃度を下げるのに有効であることを示す。マンガン は、漂白段階において過酸化物に悪影響を及ぼす。しかしながら、それはまたマ グネシウムの濃度を下げる。マグネシウムは、漂白段階、特にクラフトパルプを 漂白するときに、有益な効果を有する。この実施例は、４kg MMBA は、パルプ中 のマンガン含量を10ｍｇ／ｋｇより下に減少させたことを示す。これは、漂白段 階において肯定的な応答を得るのに十分である。ｐＨ２〜３での低い金属含量は 、酸効果に依存する。30および60分間の前処理実験は、パルプ中のマンガンの低 い濃度を達成するには30分間で十分であることを示す。 ｃ．漂白段階（Ｐ‐段階） MMBAで処理した後、パルプを、40kg過酸化物／ｔパルプで漂白した。図６は、 Ｑ‐段階において異なる量のMMBAおよび２kg DTPA を用いたときの、Ｐ‐段階後 の白色度を示す。Ｐ‐段階においては、過酸化物、水ガラスおよびアルカリを使 用した（Eka 標準）。２kg DTPAおよび６kg MMBA は、同様の白色度の結果を与 えた。しかし、MMBAはアルカリの変化に関してより敏感であり、DTPAのように良 くマンガン濃度を制御できない。 ｄ．漂白段階におけるマグネシウムの添加 クラフトパルプでTCF を漂白するとき、漂白段階に過剰 のマグネシウムを添加することがしばしば必要である。MMBA/DTPA を用いての前 処理後に、このパルプに過剰のマグネシウムを用いた試験は、白色度に影響を示 さない。いかなる理論によっても縛られることを望まないが、この白色度に影響 がないことは、漂白段階における水ガラスの添加に依存し得ると考えられる。こ の場合、水ガラスは、クラフトパルプにおけるマグネシウムと同じ作用をするよ うである。実施例６ 水ガラスの置換物としてのMMBA これらの試験のために、使用したパルプはDTPAで前処理した。試料は、アルカ リ最適化した、40 kg 過酸化物/tパルプで漂白した。参照漂白のために、40 kg 水ガラス/tパルプを使用した。試験において、水ガラスを、図７に示したような やり方で、徐々にMMBAで置き換えた。結果は、水ガラスが最も高い白色度を与え ることを示す。高い量のMMBAはおそらく、過酸化物を安定化しすぎ、故に、より 低い白色度をもたらした。過酸化物の残留量がこれらの試料では非常に高いこと がまた明らかである。 水ガラス置換物としてMMBAを用いた別の試験を行い、今度は投入量はそれぞれ 、２〜６kg/tパルプであった。先の試験は、漂白段階でMMBAを用いたときは、漂 白時間が長くなるにつれては白色度が増すことを示す。MMBAを用いた試料の漂白 時間は故に、４時間に調整した。水ガラスを用いた参照試料については、漂白時 間は、標準の手順に従い、 ２時間であった。図８は、４kg MMBA/tパルプの投入量は、40kg水ガラス/tパル プと同様の白色度を与えることを示す。水ガラス置換物としてDTPAおよびDTPAを 用いて前処理したパルプにおいて、試験をまた行った。結果は、DTPAは、MMBAま たは水ガラスより高い白色度を与えないことを示す。実施例７ 別のキレート剤、DMAMDPAをまた、前処理段階（Ｑ‐段階）で錯化剤として、 および漂白段階（Ｐ‐段階）で水ガラスの置換物として、試験した。試験は、６ kg DMAMDPA/tパルプで行った。 ａ．錯化段階（Ｑ‐段階） 前処理後、パルプを脱水し、脱イオン水で洗い、次いで、パルプ中の金属含量 を分析する前に再び脱水した。Ｑ‐段階後の、パルプ中のマンガンおよびマグネ シウム含量を図９および10に示す。マンガン含量が最低であるところの最適ｐＨ は、８付近である。DMAMDPAは、MMBAより、アルカリ投入量に対して感度が低い と思われる。 ｂ．漂白段階（Ｐ‐段階） Ｑ‐段階からの、最も低いマンガン含量を有するパルプを、標準の手順（Eka 標準）（すなわち40 kg 過酸化物/tパルプ、40 kg 水ガラスおよびアルカリが最 適化された）にしたがってＰ‐段階で漂白した。図11および12は、白色度および 残留過酸化物による結果を示す。示されているように、参照（２kg DTPA/t パル プ）は、DMAMDPA よりいく らか高い白色度を与える。実施例８ 水ガラス置換物としてのDMAMDPA Ｑ‐段階において、２kg DTPA/t パルプまたは６kg DMAMDPA/tパルプで処理し たパルプを使用した。40 kg 過酸化物/tパルプを使用し、アルカリは最適化され た。図13および14は、白色度および残留過酸化物による結果を示す。２kg DTPA/ tパルプ（Ｑ‐段階）または６kg DMAMDPA/tパルプを用いた結果は、白色度にお いて最良の結果を与えることを示す。白色度は、水ガラスとともにDTPAを用いた より、0.2 ユニット良い。実施例９ 過酸化物およびMMBAを用いた漂白 スカンジナビア粉砕機からの、混合オフィス廃棄物を、漂白試験に使用した。 過酸化物を用いて、MMBAを用いてまたは用いないで、２つの漂白の試験を行った 。各試験はアルカリに依存して最適化した。図15および16を見よ。アルカリの最 適投入量は、２つの試験でほぼ同じであったが、MMBAが添加されると、白色度が 約２％ISO 増加した。図17を見よ。MMBAが添加されると、過酸化物の残留量が増 加した。過酸化物はMMBAにより安定化され、このことはより選択的な漂白および 過酸化物のより少ない分解をもたらすことが明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＦＩ，ＪＰ，ＮＯ，ＮＺ，ＲＵ，ＵＳ (72)発明者 オルデ ハンター，ランベルタス，ゲルハ ルダス，ヨハナス オランダ国，7595 エムイー ウィールセ ロ，レムセロスエショールウェグ 11 (72)発明者 ファン ドールン，マルセリナス，アレク サンダー オランダ国，7471 エスケー ゴール，ベ ンティンクストラート 48

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の漂白剤として過酸化水素を用いてパルプを漂白する段階を含む、パル プの漂白方法において、該漂白段階が、パルプの漂白を高めるために、有効量の 、式(Ｉ)： （ここで、Ｒ₁は水素、Ｃ₁〜Ｃ₄アルキルおよびフェニルから選ばれ；Ｒ₂および Ｒ₃は、水素、Ｃ₁〜Ｃ₂₂アルキル、Ｃ₅〜Ｃ₆シクロアルキル、フェニル、Ｃ₇〜 Ｃ₁₈アルキルフェニル、Ｃ₇〜Ｃ₁₈フェニルアルキル、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルカノール基 、10個までの炭素原子を有するカルボキシアルキル基から選ばれ、かつＲ₂およ びＲ₃は窒素原子と一緒になってピペリジノ基、ピロリジノ基またはモルホリノ 基を形成することができ；Ｘは水素、アルカリ金属およびアンモニウムから選ば れる） を有する、少なくとも１種の生物分解性の1-アミノアルカン-1,1- ジホスホネー ト キレート剤の存在中で行われることを特徴とする方法。 ２．パルプ全重量に対して0.01〜2.0 重量％の該生物分解性キレート剤を使用す る請求項１記載の方法。 ３．クエン酸、DTPA、EDTA、DTPMP、グルコネートおよびリグノスルフェートか ら選ばれる、キレート活性を有する他の添加剤を、パルプ全重量に対して0.01〜 2.0 重量％使用する請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。 ４．該漂白段階を、さらに、パルプ全重量に対して0.1 〜3.0 重量％の少なくと も１種のシリケートおよび0.2 重量％までの硫酸マグネシウムの存在中で行う請 求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。 ５．該漂白段階を、40〜95℃の温度で、10〜120 分間の時間をかけて、ｐＨ９〜 12で行い、使用する過酸化水素の量が、パルプ全重量に対して0.1 〜3.0 重量％ である請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 ６．該キレート剤が、4-モルホリノメチレン-1,1- ジホスホン酸である請求項１ 〜５のいずれか１項に記載の方法。 ７．式Ｉ： （ここで、Ｒ₁は水素、Ｃ₁〜Ｃ₄アルキルおよびフェニルから選ばれ；Ｒ₂および Ｒ₃は、水素、Ｃ₁〜Ｃ₂₂アル キル、Ｃ₅〜Ｃ₆シクロアルキル、フェニル、Ｃ₇〜Ｃ₁₈アルキルフェニル、Ｃ₇〜 Ｃ₁₈フェニルアルキル、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルカノール基、10個までの炭素原子を有す るカルボキシアルキル基から選ばれ、かつＲ₂およびＲ₃は窒素原子と一緒になっ てピペリジノ基、ピロリジノ基またはモルホリノ基を形成することができ；Ｘは 水素、アルカリ金属およびアンモニウムから選ばれる） のキレート剤を、過酸化水素でのパルプの漂白を高めるために使用する方法。 ８．キレート剤が、4-モルホリノメチレン-1,1- ジホスホン酸であり、かつパル プが機械パルプである請求項７記載の方法。 ９．過酸化水素を用いて木材パルプを漂白する方法における改善方法であって、 過酸化水素を用いてパルプを漂白する段階に先立ち、十分量の式(Ｉ)： （ここで、Ｒ₁は水素、Ｃ₁〜Ｃ₄アルキルおよびフェニルから選ばれ；Ｒ₂および Ｒ₃は、水素、Ｃ₁〜Ｃ₂₂アルキル、Ｃ₅〜Ｃ₆シクロアルキル、フェニル、Ｃ₇〜 Ｃ₁₈アルキルフェニル、Ｃ₇〜Ｃ₁₈フェニルアルキル、Ｃ₁〜 Ｃ₁₀アルカノール基、10個までの炭素原子を有するカルボキシアルキル基から選 ばれ、かつＲ₂およびＲ₃は窒素原子と一緒になってピペリジノ基、ピロリジノ基 またはモルホリノ基を形成することができ；Ｘは水素、アルカリ金属およびアン モニウムから選ばれる） のキレート剤でパルプを前処理して、パルプの金属含量を減らすことを含む方法 。 10．パルプのインク抜き方法における改善方法であって、インク抜き組成物の全 重量に対して0.1 〜2.0 重量％の式(Ｉ)： （ここで、Ｒ₁は水素、Ｃ₁〜Ｃ₄アルキルおよびフェニルから選ばれ；Ｒ₂および Ｒ₃は、水素、Ｃ₁〜Ｃ₂₂アルキル、Ｃ₅〜Ｃ₆シクロアルキル、フェニル、Ｃ₇〜 Ｃ₁₈アルキルフェニル、Ｃ₇〜Ｃ₁₈フェニルアルキル、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルカノール基 例えば -ＣＨ₂ＣＨ₃ＯＨ、10個までの炭素原子を有するカルボキシアルキル基例 えば‐ＣＯＣＨ₃から選ばれ、かつＲ₂およびＲ₃は窒素原子と一緒になってピペ リジノ基、ピロリジノ基またはモルホリノ基を形成することができ；Ｘは水素、 アルカリ金属およびアンモニウムから選ばれる） のキレート剤の存在中で該インク抜き方法を行うことを含む改善方法。