JP2002266272A

JP2002266272A - セルロース質繊維材料パルプの漂白方法

Info

Publication number: JP2002266272A
Application number: JP2001068583A
Authority: JP
Inventors: Masako Obata; 雅子小幡; Takeshi Iimori; 武志飯森; Takanori Miyanishi; 孝則宮西
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】塩素系薬品を軽減し、かつ従来使用されてい
る漂白法と比較してより効率的な、セルロース質繊維材
料のパルプの、改善された漂白方法を提供すること。【解決手段】ケミカルパルプを製造する際にセルロー
ス質繊維材料のパルプを漂白する方法において、導入さ
れたパルプを漂白ラインに連続的に供給し、そのパルプ
を漂白ライン中で、オゾンを添加し、パルプの洗浄を行
わず次いで酸処理を行なうことを特徴とするセルロース
質繊維材料のパルプの漂白方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はケミカルパルプを製造す
る際のセルロース質繊維材料のパルプの漂白方法であっ
て、導入されたパルプを漂白ラインに連続的に供給しそ
してオゾンを用いて漂白する、セルロース質繊維材料の
パルプの漂白方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】塩素は強力な脱リグニン作用と白色度向
上作用をもち、セルロース質繊維材料のパルプ中の着色
構造のほとんどと反応し分解する。しかしながら、塩素
は環境に対して有害であると考えられている塩素化有機
化合物を形成し、さらに、その漂白排水は塩素イオンを
含むため、紙パルプ工場の排水が環境に与える影響に関
心が集まる中、塩素の使用に対する反対が増大しつつあ
る。このため、塩素に代わる、かつ塩素系薬品を軽減す
る薬品による漂白法が求められている。

【０００３】こういった背景の中、オゾンは塩素を完全
に代替できる公知の薬品としてセルロース質繊維材料の
パルプの漂白方法に関する特許が多く出されている。

【０００４】オゾン漂白排水は塩素イオンを含まないた
め、洗浄水の再利用が容易で、未晒洗浄工程に交流洗浄
して回収できる。排水の一部は金属イオンの蓄積やカル
シウムスケール防止のため系外に排出しなければならな
いが、毒性レベルはかなり低いか全く見られず、ダイオ
キシンなどの環境問題も起こさない。このことは、オゾ
ンを用いて塩素系薬品を軽減することで漂白工程全体の
毒性レベルが低くなることを示す。

【０００５】環境保護の観点から、オゾンは二酸化塩素
より著しくすぐれていることは知られているが、オゾン
は反応性が高くセルロース質繊維の粘度低下が著しいた
め、パルプに対して高い品質、特に、白色度、強度が要
求される場合、オゾン添加量が制限されているのが現状
である。その限られた漂白性を補助する方法として、オ
ゾン漂白に二酸化塩素を組み入れる方法は公知の事実で
ある。また、その場合、漂白排水の軽減、および洗浄機
等の設備投資額の軽減といった概念から、オゾン漂白後
に中間の洗浄を行なうこと無く二酸化塩素漂白を行なう
ケースが多いのも事実である。しかし、このような漂白
方法で、オゾン漂白後の二酸化塩素添加量が多い場合
は、漂白排水中の塩素イオン濃度が高くなり、漂白排水
の回収が困難になるという点では、あまり良い方法であ
るとは言えない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、塩素系薬品を軽減し、かつ従来使用されている漂白
法と比較してより効率的な、セルロース質繊維材料のパ
ルプの、改善された漂白方法を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、塩素及び二酸化塩素
の使用を減少させることで、よりクローズド化された漂
白工程を提供することにある。

【０００８】本発明の更に別の目的は、より少ない数の
漂白工程を使用して、市場において一般的な白色度と強
度を有する漂白パルプを得る、セルロース質繊維のパル
プの改善された漂白方法を提供することにある。

【０００９】本発明の更に別の目的は、同一漂白工程で
オゾン漂白に引き続き酸処理を行うことで、後段の漂白
負荷をより軽減することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によればこれらの
目的は、１つのかつ同一の工程において、最初、オゾン
を添加し中間の洗浄を行わないで、ついで酸処理を行な
うことを実質的に特徴とするセルロース質繊維材料のパ
ルプの漂白方法により達成される。即ち、本発明は、ケ
ミカルパルプを製造する際にセルロース質繊維材料のパ
ルプを漂白する方法において、導入されたパルプを漂白
ラインに連続的に供給し、そのパルプを漂白ライン中
で、オゾンを添加し、パルプの洗浄を行わず次いで酸処
理を行なうことを特徴とするセルロース質繊維材料のパ
ルプの漂白方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明に用いられるケミカルパ
ルプとしては、ソーダ法、サルファイト法、クラフト法
により製造されたものが挙げられる。また、材料として
は針葉樹、広葉樹の他に、ケナフやワラといったいわゆ
る非木材原料も考えられる。さらにクラフト法について
は修正法として、MCC、EMCC、ITC、Lo-solid法等が知ら
れているが、それらの方法に限定されず、また、酸素脱
リグニン処理を行ったものあるいは行っていないものの
どちらでもかまわない。

【００１２】本漂白工程に供給されかつ処理されるパル
プはオゾン漂白段では約6〜50重量％のパルプ濃度を有
し、酸処理を行われるパルプは約1〜30重量％の濃度を
有することが好ましい。オゾン処理においては、パルプ
濃度が６重量％未満の場合は、水への溶解度の低いオゾ
ンとの反応性が低下し適当ではない。また、パルプ濃度
が５０重量％を超えると、パルプにおける繊維結合が強
くなり、後段漂白でパルプがフロック状になるため適当
でない。酸処理においては、パルプ濃度が１重量％未満
の場合は、滞留時間が短くなる、また、30重量％を超え
る場合は、自由水が少なく酸と反応物との反応が進行し
ないので、いずれも好ましくない。

【００１３】発明の好ましい態様においては、オゾンは
前記初期工程と称し得る、前記工程の１つ又はそれ以上
の地点で添加される。かかる地点の各々において混合器
が使用される。

【００１４】オゾンは約２〜１３重量％のオゾンを含有
するガスにより添加される。オゾン処理のラインは、１
系統あるいは２系統以上の複数ラインを設けて行うこと
ができ、さらにそれぞれのラインでの添加も１箇所ある
いは２箇所以上の複数とすることができる。即ち、オゾ
ンの漂白ラインを１つの流路とし、又は２以上の流路と
して分割し、前記各流路の１又は２以上の箇所において
オゾンを添加し、必要に応じて、オゾン漂白塔に装填す
る前に前記分割した流路を合流させることができる。ま
た、通常オゾン添加箇所には反応を均一にするためにパ
ルプ濃度に対応した公知の低濃度ミキサー、中濃度ミキ
サー、高濃度ミキサー等の混合機あるいは撹拌機を設置
する。

【００１５】パルプのオゾンによる漂白は２５〜８０
℃、好ましくは、４５〜６５℃の温度で行われ、圧力は
負圧の状態から加圧された状態まで特に限定されない。

【００１６】本発明においては、オゾン漂白において、
添加したオゾンの１０〜９９％が反応した後、蒸気、お
よび場合によっては希釈水を添加し酸処理を行う。蒸
気、希釈水の添加は、オゾン反応後から酸処理までの間
で１箇所または２箇所以上、任意に設定できる。また、
希釈水としては、新水、の他、これ以降の漂白段で発生
する非塩素漂白排水、例えばアルカリ抽出段、過酸化水
素漂白段等が使用できる。だたし、希釈水の添加によ
り、pHが低くなった場合は、新たに酸を添加する必要が
ある。

【００１７】また、パルプのＫＮ価が高いほどオゾンの
反応選択性が高いことから、本発明のオゾン・酸処理漂
白（以下、ＺＡと略す）は、酸素脱リグニン（以下、Ｏ
と略す）がある場合は、その後に適用（Ｏ−ＺＡと標
記）、また、ない場合には、初段に適用（ＺＡ−と標
記）することにより白色度やパルプ強度等の品質面で最
も好ましい結果が得られる。具体的な品質シーケンスと
して、ＺＡ−、Ｏ−ＺＡ−はもちろん、それぞれの後段
に他の漂白段、−Ｅ、−Ｅ／Ｐ、−Ｅ−Ｄ、−Ｅ／Ｐ−
Ｄ、等を組み合わせることができる。また、上記のよう
に−Ｏ後、あるいは初段ではなく、他の漂白後、例え
ば、−Ｄ−、−Ｄ−Ｅ−、−Ｄ−Ｅ／Ｐ−、更にこれら
それぞれの前段で酸素脱リグニンを行うＯ−Ｄ−、Ｏ−
Ｄ−Ｅ−、Ｏ−Ｄ−Ｅ／Ｐ−、等の漂白後に−ＺＤ漂白
を組み合わせることができる。なお、業界周知のことで
あるが、漂白においては、それぞれの記号は、Ｐ（過酸
化水素処理）、Ｅ（アルカリ抽出処理）、Ｄ（二酸化塩
素処理）を表している。

【００１８】

【本発明の作用】オゾンは反応性が高いため、添加量が
多すぎると脱リグニンの選択性が低くなる。しかし、よ
り少ない数の漂白工程を使用して、市場において一般的
な白色度と強度を有する漂白パルプを得るためには、オ
ゾンのセルロースへの攻撃を最小限にしつつ、脱リグニ
ンを促進する必要がある。

【００１９】オゾン漂白で重要である反応は、オゾンと
リグニンとの反応、および、オゾンとヘキセンウロン酸
との反応である。リグニンはパルプの着色原因であるた
め、オゾンとの反応で分解する必要がある。一方で、ヘ
キセンウロン酸は直接の着色原因ではないが、二酸化塩
素等の漂白薬品を消費してしまうため、漂白工程の初期
に除去することが好ましい。

【００２０】また、オゾンは求電子反応であるため、ヘ
キセンウロン酸の4,5位の不飽和結合よりも、電子密度
の極めて高いリグニン芳香環の不飽和結合と多く反応す
ると考えられる。したがって、オゾン漂白後のパルプ中
には、まだ多くのヘキセンウロン酸が残存するために、
後段で使用される二酸化塩素を消費し、パルプの白色度
向上効果が抑制されてしまう。

【００２１】そのようにオゾン漂白後に残存するヘキセ
ンウロン酸の簡便な除去方法として、酸処理を導入する
ことにより、二酸化塩素の漂白効率をよくするという目
標が達成される。

【００２２】さらに、オゾン漂白での分解物は酸処理の
効率に影響を与えないこと、および、オゾン漂白段での
低いｐＨを酸処理でそのまま利用することが出来るた
め、中間の洗浄工程が必要なくなり、より小さな排水負
荷、より少ない漂白設備という目標が達成される。

【００２３】オゾン漂白の利点として、漂白工程全体の
排水中の塩素イオン濃度が低くなることは、公知の事実
である。一般に、二酸化塩素漂白の排水は高い塩素イオ
ン濃度のため、回収ボイラーにはまわせないため、二酸
化塩素漂白後の洗浄水として利用され、系外に排出され
る。本発明のように、環境面で安全、なおかつ回収可能
な酸を利用して後段の漂白性を向上させることにより、
漂白工程全体の塩素イオン濃度が低くすることが出来
る。

【００２４】さらに、酸処理を行なうことで、ヘキセン
ウロン酸と錯体を形成してパルプ中に保持されていた金
属が分解除去されるため、後段へ金属の持ち込み量が減
る。それにより、金属による過酸化水素の自己分解反応
の抑制が可能となる。

【００２５】図１に本発明による漂白システムの一例を
示す。前工程から送られてきたパルプは１のポンプにお
いて送り出され、２のミキサーにおいてオゾンガスと混
合される。そして、３のオゾン漂白塔において反応した
後、反応後のオゾン排ガス（未反応のオゾンガスおよび
酸素ガスは）９において排出される。さらにブロータン
ク４中において残りのガスも排出される。その後、１１
において希釈水を、１２において蒸気を投入され、さら
に１３において酸を投入され、パルプ濃度、処理温度や
pHの調整がなされる。その後、ミキサーで混合された
後、６の酸処理塔において処理された後１４のパイプを
通じて次の工程へと運ばれることになる。

【００２６】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
示すが、本発明は勿論かかる実施例に限定されるもので
はない。また、パルプ物性の測定は次の試験法を用いて
行った。・カッパー価： JIS P8211：1998 ・白色度： JIS P8148：1993 ・ｐＨ： JIS Z8802：1984

【００２７】［実施例１］広葉樹チップを連続蒸解釜で
蒸解した後、酸素脱リグニンを行ってカッパー価11.7の
パルプを得た（以下の実施例、比較例ではこのパルプを
用いた）。この酸素脱リグニン後のパルプを、オゾン添
加率0.46重量％（対絶乾パルプ）、パルプ濃度10重量
％、反応温度58℃、反応時間10分、処理pH3.2でオゾン
漂白を行った。それに続いて洗浄を行なうことなしに、
その状態のパルプスラリーを、反応温度90℃、反応時間
120分で酸処理を行なった。その時に得られたパルプの
白色度は54.5％、KN価は3.７であった。そのパルプを洗
浄した後、アルカリを0.8重量%および過酸化水素を0.3
重量%添加し、パルプ濃度10重量%に調整しアルカリ／過
酸化水素漂白を行なった。また、そのパルプを洗浄した
後、二酸化塩素を0.3重量％添加し、パルプ濃度10重量
％の条件で二酸化塩素漂白を行なった。得られたパルプ
の白色度は８６．２％であった。このときの漂白条件お
よび結果を表１に示す。

【００２８】［比較例１］実施例１と同じ条件でオゾン
漂白を行った。そのパルプを洗浄した後、アルカリを0.
７重量%および過酸化水素を0.3重量%添加し、パルプ濃
度10重量%に調整しアルカリ／過酸化水素漂白を行なっ
た。また、そのパルプを洗浄した後、二酸化塩素を0.3
重量％添加し、パルプ濃度10重量％の条件で二酸化塩素
漂白を行なった。得られたパルプの白色度は７９．２％
であった。このときの漂白条件および結果を表１に示
す。

【００２９】［比較例２］実施例１と同じ条件でオゾン
漂白を行った後、それに続いて洗浄を行なうことなし
に、二酸化塩素を0.２重量％（対絶乾パルプ）添加し
た。そのパルプを洗浄した後、アルカリを0.９重量%お
よび過酸化水素を0.3重量%添加し、パルプ濃度10重量%
に調整しアルカリ／過酸化水素漂白を行なった。また、
そのパルプを洗浄した後、二酸化塩素を0.3重量％添加
し、パルプ濃度10重量％の条件で二酸化塩素漂白を行な
った。得られたパルプの白色度は８３．５％であった。
このときの漂白条件および結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【発明の効果】以上のように、実施例１のようにオゾン
漂白を行った後、それに続いて洗浄を行なうことなし
に、酸処理を行った場合に得られたパルプのカッパー価
は３．７であった。これに比べ、比較例１のようにオゾ
ン漂白のみを行った場合に得られたパルプのカッパー価
は６．５であった。最終白色度は、実施例が８６．２％
であったのに対し、比較例１は７９．２％であり、明ら
かに実施例１での酸処理の効果が確認された。また、比
較例２のようにオゾン漂白を行った後、それに続いて洗
浄を行なうことなしに、二酸化塩素を添加して二酸化塩
素漂白を行った場合に得られたパルプのカッパー価は
５．１で、最終白色度は８３．５％であった。この結果
から、実施例１の酸処理により、二酸化塩素０．２重量
％以上の削減効果があることが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による漂白システムの一例を示す。

フロントページの続き (72)発明者宮西孝則東京都北区王子５−21−１日本製紙株式会社技術研究所内Ｆターム(参考） 4L055 BB18 EA03 EA20 EA31 EA32 FA20 FA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケミカルパルプを製造する際にセルロー
ス質繊維材料のパルプを漂白する方法において、導入さ
れたパルプを漂白ラインに連続的に供給し、そのパルプ
を漂白ライン中で、オゾンを添加し、パルプの洗浄を行
わず次いで酸処理を行なうことを特徴とするセルロース
質繊維材料のパルプの漂白方法。
【請求項２】オゾンにより処理されるパルプは約6〜5
0重量％のパルプ濃度を有し、酸処理を行われるパルプ
は約1〜30重量％の濃度を有する請求項１に記載の方
法。
【請求項３】オゾンの添加量が絶乾パルプ1トン当た
り0.5kg〜10kgである請求項１又は2に記載の方法。
【請求項４】オゾン漂白でのpHが2.0〜4.0、好ましく
は2.5〜3.5の範囲である請求項１〜３に記載の方法。
【請求項５】オゾンの漂白ラインを１つの流路とし、
又は２以上の流路として分割し、前記各流路の１又は２
以上の箇所においてオゾンを添加し、必要に応じてオゾ
ン漂白塔に装填する前に前記分割した流路を合流させる
請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】オゾンの10〜99％が反応した後に酸処理
を行なう請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】酸処理を行なうための、蒸気あるいは熱
水の添加は、オゾン反応後から酸処理までのラインの間
で１または２以上の箇所で行う請求項１〜６のいずれか
に記載の方法。
【請求項８】酸処理を80〜100℃、好ましくは85〜95℃
の温度で行う請求項１〜7のいずれかに記載の方法。
【請求項９】酸処理時のpHが2.0〜4.0、好ましくは2.
5〜3.5の範囲とする請求項１〜8のいずれかに記載の方
法。