JP2002088671A

JP2002088671A - パルプの漂白方法

Info

Publication number: JP2002088671A
Application number: JP2000265301A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Oouchi; 秋比古大内
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2002-03-27
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: JP3371228B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高温及び長時間の処理を必要とせず、環境負荷
が小さいと共に操業安全性が高く、しかも二酸化炭素排
出の削減が可能で環境に優しいパルプの漂白方法を提供
する。【解決手段】還元剤を用いるパルプの漂白方法におい
て、紫外・可視光を照射する。還元剤としては水素化ホ
ウ素化合物が好ましく用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルプの漂白方法
に関し、更に詳しくは還元剤を用いるパルプ漂白法の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】木材中の純粋な繊維は、通常、無色であ
るが、木材等を加工することにより得られる粗パルプに
は種々の不純物が含まれるために着色している。これを
白色度の高い紙の原料とするためには、着色不純物を薬
剤などにより分解、又は無色化する漂白工程を必要とす
る。

【０００３】従来、このような漂白薬剤としては、塩
素、次亜塩素酸塩、二酸化塩素等が用いられているが、
ハロゲン原子を含む薬剤は環境に対する負荷が大きく、
また人体に対する危険性も大きいので、操業安全性に問
題があり、また、これらの漂白過程は多くの場合に高温
で行われるので、大量のエネルギーを要する多消費型プ
ロセスであり、その為に多量の二酸化炭素の放出を伴う
という難点も包含している。

【０００４】これらの問題点を解決するために、最近、
数多くの非ハロゲン系漂白薬剤に関する提案がなされお
り、例えば二酸化チオ尿素（特開平６−２２９３号公報
等）、亜硫酸塩もしくは亜硫酸水素塩イオン（特開平６
−１０２８５号公報等）、ハイドロサルファイト（特開
平５−３１８４１９号公報等）や水素化ホウ素ナトリウ
ム（特開平４−２６３６８６号公報等）等の還元剤を用
いる方法が試みられている。しかし、これらの方法は、
いずれの場合も従来のハロゲン系薬剤漂白法と比べて十
分な漂白効果が得られない、処理時間が長い、高温処理
を要する、などといった問題点をかかえているのが現状
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を克服するためになされたものであって、高温及
び長時間の処理を必要とせず、また環境負荷が小さいと
共に操業安全性が高く、しかも二酸化炭素排出の削減が
可能で環境に優しいパルプの漂白方法を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこのような
従来技術の難点を克服するため鋭意研究を重ねた結果、
還元剤と有機光化学的反応を組み合わせることにより、
その目的が達成しうることを見い出し、この知見に基づ
き本発明をなすに至った。

【０００７】すなわち本発明によれば、第一に、還元剤
を用いるパルプの漂白方法において、紫外・可視光を照
射することを特徴とするパルプの漂白方法が提供され
る。第二に、第一の方法において、還元剤が水素化ホウ
素化合物であることを特徴とするパルプの漂白方法が提
供される。第三に、第一又は第二の方法において、紫外
・可視光がレーザー光であることを特徴とするパルプの
漂白方法が提供される。

【０００８】すなわち、本発明方法は、パルプに含まれ
ている着色物質、たとえばリグニン由来の芳香環や多重
結合から成るπ電子共役系有機化合物が、紫外・可視光
照射により基底状態から励起状態への電子励起が起こ
り、その結果、より活性な性質を有する状態に転じ、そ
のことにより還元剤との反応性が高まり該着色物質の分
解反応若しくは無色化反応が促進される現象、あるい
は、その逆に該紫外・可視光照射により還元剤がより活
性な物質に転じ、そのことにより着色物質との反応性が
向上し、該着色物質の分解若しくは無色化反応が増大す
る現象を巧みに利用したものである。そして、従来の、
還元剤を用いる漂白方法は、上記パルプを単に還元剤で
処理するか或いは単に還元剤を含む溶媒で処理するもの
であることから、上記した着色物質の分解若しくは無色
化反応が充分に進まないため、ハロゲン系薬剤漂白法と
比べて十分な漂白効果が得られない、処理時間が長い、
高温処理を要する、などといった問題点を包含していた
が、本発明においては、該漂白工程において、紫外・可
視光を照射するという特有な手段を採用したことから、
これらの問題点が全て解消され、更には、環境負荷が小
さいと共に操業安全性が高く、しかも二酸化炭素排出の
削減が可能で環境に優しいといった顕著な作用効果を呈
する。

【０００９】本発明の漂白の対象となるパルプには、木
材より得られる機械パルプ、半化学パルプ、化学パルプ
の他、回収古紙より得られる古紙パルプ、藁や亜麻等か
ら得られる非木材パルプ等が包含される。

【００１０】本発明で用いる還元剤としては、この種の
漂白剤として使用されている従来公知の還元剤が全て使
用できる。このような還元剤としては、例えば亜硫酸塩
もしくは亜硫酸水素塩イオン、ハイドロサルファイト、
水素化ホウ素化合物等を挙げることができる。これらの
中でも本発明において好ましく使用される還元剤は水素
化ホウ素化合物である。この水素化ホウ素化合物は、通
常、下記一般式（１）又は（２）で表される。Ｍ（ＢＲ_４−ｎＨ_ｎ）_ｍ（１）（ｎ＝１〜４の整数、ｍ＝１〜３の整数、Ｍ＝金属イオ
ン、有機物イオン又は無機物イオン、Ｒ＝アルキル基又
はアリール基）ＢＲ_３−ｎＨ_ｎ（２）（ｎ＝１〜３の整数、Ｒ＝アルキル基又はアリール基）上記一般式（１）における金属イオンとしてはアルカリ
金属を始めとする一価の金属イオン、アルカリ土類金属
を始めとする二価の金属イオン、及び三価のイオンが包
含され、有機物イオンとしては安定なイオンで有れば良
いが、特に四級アンモニウムイオンが適している。ま
た、Ｒとしては、好ましくは炭素数１〜２０、より好ま
しくは炭素数１〜１０のアルキル基、好ましくは炭素数
６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１４のアリール
基、好ましくは炭素数７〜４０、より好ましくは炭素数
７〜２４のアルキル置換されたアリール基等が例示され
る。また、二つ以上の置換基Ｒが有る場合にはＲは同一
でも異なっていても良い。本発明で特に好ましく用いら
れる水素化ホウ素化合物は水素化ホウ素ナトリウム及び
水素化ホウ素テトラブチルアンモニウムである。また、
本発明における還元剤は単独で用いても良いが、紫外・
可視光を透過する溶媒に分散若しくは溶解させて使用す
ることが望ましい。このような溶媒としては、水、アル
コール類、鎖状または環状のアルカン類、エーテル類等
の単独溶媒あるいはこれらの混合溶媒が挙げられるが、
水が好ましく使用される。還元剤の使用量は、溶媒に対
する還元剤の飽和濃度以下であれば特に制限はないが、
好ましくは溶媒に対して、０．０１〜４０重量％、より
好ましくは０．１〜２０重量％とするのが適当である。

【００１１】本発明においては、上記したようにパルプ
を還元剤の存在下で漂白する工程において、紫外・可視
光を照射してパルプを漂白する。

【００１２】紫外・可視光としては、特別な制約はない
が、波長が１８０〜８００ｎｍ、好ましくは１８０〜４
００ｎｍ程度のものを用いることが望ましい。その光源
としては低圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノン灯等の通常
の光源や、各種エキシマランプや各種レーザー等も用い
ることができるが、高速処理の点からみてレーザー光源
を用いることが望ましい。レーザー光源としては特に制
限はなく、またレーザー光はパルス光でも連続照射光で
もよいが、エキシマレーザー（ＡｒＦエキシマレーザ
ー、ＫｒＦエキシマレーザー、ＸｅＣｌエキシマレーザ
ー、ＸｅＦエキシマレーザー等）、アルゴンイオンレー
ザー、クリプトンイオンレーザー、ＹＡＧレーザーの第
２、及び第３高調波等が好ましく使用される。

【００１３】光照射強度に特に制限は無いが、パルス光
では０．１ｍＪ／パルス・ｃｍ^２〜１ｋＪ／パルス・ｃ
ｍ^２、連続光は０．１ｍＷ〜１０ｋＷ／ｃｍ^２が適して
いる。光照射温度にも特に制限は無く、用いた溶媒の凝
固点以上、沸点以下であればよいが、好ましくは−８０
℃〜１００℃、より好ましくは０〜４０℃である。光照
射時間は、原料パルプの着色度、還元剤あるいは溶媒の
種類やその濃度更には、照射紫外・可視光の種類や光強
度等を考慮することにより適宜定められるが、通常、１
〜３０分もあれば充分である。

【００１４】本発明方法は、粗パルプと還元剤を接触さ
せた所に紫外・可視光を照射すればよく、特にその実施
の態様に制限はない。好ましい実施の態様としては、例
えば、原料パルプを、還元剤を含む紫外・可視光を透過
する溶媒に、分散、又は／及び溶解した後、紫外・可視
光を照射する方法、原料パルプをシート状、或いは薄片
状に成型した後、これを上記の還元剤を含む溶媒に含
浸、あるいは含浸させた後、紫外・可視光を照射する方
法、等が挙げられる。

【００１５】

【実施例】次に実施例に基づき、本発明を更に詳細に説
明する。

【００１６】実施例１粗パルプ約０．１１ｇ（乾燥重量）を３０ｍｌの６％水
素化ホウ素ナトリウム水溶液に分散させ、この分散液に
４００ｍＪ／パルス、５Ｈｚのクリプトンフッ素エキシ
マレーザーを１分間照射した。この分散液を濾過し、引
き続き濾過物を水で洗浄した。洗浄後の濾過物を直径約
２．５ｃｍの円盤状にし、乾燥後、該パルプの白色度
（ＪＩＳＺ８７１５）と黄色度（ＪＩＳＫ７１
０３）を拡散反射装置の付いた紫外可視分光光度計によ
り測定したところ、それぞれ−１９と２９であった。

【００１７】実施例２実施例１において、その照射時間を１０分間に代えた以
外は同様の漂白操作を行った。漂白後のパルプの白色度
（ＪＩＳＺ８７１５）と黄色度（ＪＩＳＫ７１０
３）は、それぞれ１５と１８であった。

【００１８】実施例３実施例１において、その照射時間を２０分間に代えた以
外は同様の漂白操作を行った。漂白後のパルプの白色度
（ＪＩＳＺ８７１５）と黄色度（ＪＩＳＫ７１０
３）は、それぞれ４０と１０であった。

【００１９】実施例４実施例１において、４００ｍＪ／パルス、５Ｈｚのクリ
プトンフッ素エキシマレーザーに代えて、Ｔｏｓｈｉｂ
ａＵＶ−２５フィルターを装着した５００Ｗのキセノ
ンランプを用いた以外は実施例１と同様の操作を行っ
た。漂白後のパルプの白色度（ＪＩＳＺ８７１５）
と黄色度（ＪＩＳＫ７１０３）は、それぞれ−２９
と３２であった。

【００２０】比較例１粗パルプ約０．１１ｇ（乾燥重量）を３０ｍｌの水に分
散させ、この分散液を濾過した後、濾過物を直径約２．
５ｃｍの円盤状にし、乾燥後、該パルプの白色度（ＪＩ
ＳＺ８７１５）と黄色度（ＪＩＳＫ７１０３）
を拡散反射装置の付いた紫外可視分光光度計により測定
したところ、それぞれ−５５と４０であった。

【００２１】比較例２粗パルプ約０．１１ｇ（乾燥重量）を３０ｍｌの６％水
素化ホウ素ナトリウム水溶液に分散させ、この分散液を
３０分間撹拌した。この分散液を濾過した後、水による
洗浄を行った。濾過物を直径約２．５ｃｍの円盤状に
し、乾燥後、拡散反射装置の付いた紫外可視分光光度計
により該パルプの白色度（ＪＩＳＺ８７１５）と黄
色度（ＪＩＳＫ７１０３）を測定したところ、それ
ぞれ−３４と３４であった。

【００２２】

【発明の効果】従来の、還元剤を用いる漂白方法は、上
記パルプを単に還元剤で処理するか或いは単に還元剤を
含む溶媒で処理するものであることから、ハロゲン系薬
剤漂白法と比べて十分な漂白効果が得られない、処理時
間が長い、高温処理を要する、などといった問題点を包
含していたが、本発明においては、該漂白工程におい
て、紫外・可視光を照射するという特有な手段を採用し
たことから、これらの問題点が全て解消され、更には、
環境負荷が小さいと共に操業安全性が高く、しかも二酸
化炭素排出の削減が可能で環境に優しいといった顕著な
作用効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】還元剤を用いるパルプの漂白方法におい
て、紫外・可視光を照射することを特徴とするパルプの
漂白方法。
【請求項２】還元剤が水素化ホウ素化合物であることを
特徴とする請求項１に記載のパルプの漂白方法。
【請求項３】紫外・可視光がレーザー光であることを特
徴とする請求項１又は２に記載のパルプの漂白方法。