JP2003247185A - パルプの漂白方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の第１の課題は、ケミカルパルプの二酸
化塩素漂白において、二酸化塩素の反応選択性を改善し
た漂白方法を提供することにある。第２の課題は、反応
選択性を改善することにより、二酸化塩素の漂白効率を
向上させ、低コストの漂白方法を提供することにある。 【解決手段】ケミカルパルプを漂白する方法において、
パルプを連続的に漂白する多段漂白工程後半の二酸化塩
素漂白段で、酢酸を添加して二酸化塩素漂白を行うこと
により、これらの課題を解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケミカルパルプを
漂白する方法において、パルプを連続的に漂白する多段
漂白工程後半の二酸化塩素漂白段で、酢酸を添加して二
酸化塩素漂白を行うことを特徴とするパルプの漂白方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】全世界的に環境保護が唱えられており、
紙パルプ製造業においては、工場排水中の有機塩素化合
物が環境に与える影響について懸念されている。このた
め、パルプ漂白剤として塩素を使用することを控え、こ
の塩素に代わる漂白薬品として、二酸化塩素の使用が年
々増大している。

【０００３】しかしながら、二酸化塩素は塩素と比較し
て薬品単価が高いため、二酸化塩素を使用する漂白方法
のコストは、従来の塩素を使用する漂白方法よりも高く
なることが問題であった。このような背景から、二酸化
塩素の漂白効率を改善し、より少ない二酸化塩素添加量
で漂白を行う方法が検討されてきた。

【０００４】Rapsonは、二酸化塩素漂白におけるpHの影
響について研究し、最適な終了pHの範囲があることを明
らかにしている。すなわち、Ｃ−Ｅ−Ｄ１−Ｅ−Ｄ２の
多段漂白において、Ｄ１段の最適な終了pHは3.5〜4.5で
あり、Ｄ２段の最適な終了pHは4.5〜5.5であると記載し
ている(Tappi Monograph series vol.27,page157,196
5)。特開昭53-74105号公報では、予漂白の二酸化塩素段
の終了pHを5.5よりも低く、好ましくは3.0よりも低く、
更に適切には約2.5以下に調整することが良く、このpH
調整に二酸化塩素製造で得られた残留酸(硫酸)を使用す
る技術が記載されている。特開昭61-289193号公報で
は、パルプの多段漂白工程において、漂白反応後のpHが
8.0以上のアルカリ性漂白工程を出たパルプに、二酸化
塩素発生装置から副生する塩素酸含有の廃酸を添加し、
続いて行う塩素および／または二酸化塩素漂白処理工程
の漂白効果を向上させる技術が記載されており、廃酸に
よるpH調整の実施例と、塩酸によるpH調整の比較例が示
されている。

【０００５】以上のように、二酸化塩素による漂白では
最適なpHがあり、塩酸や二酸化塩素発生装置で副生する
廃酸を添加してpH調整することは公知となっている。し
かし、二酸化塩素漂白において、漂白効率を更に高める
ことができる技術の開発が望まれている。

【０００６】多段漂白工程は、蒸解後のパルプから残留
リグニンを更に抽出することを主目的とした漂白工程前
半と、パルプ白色度を次第に高め最終的に目標白色度に
到達することを目的とした漂白工程後半とに分けられ
る。

【０００７】二酸化塩素による脱リグニンの反応機構に
関しては、明確なことは分かっていないが、求電子的な
ラジカル反応によるリグニン中の芳香環の開裂が進行す
ることで脱リグニンが達成されると一般的に推定されて
いる。

【０００８】しかしながら、多段漂白工程の後半におい
ては、度重なる漂白薬品の攻撃により、パルプ中のリグ
ニンの殆どが変質し、特に電子密度の高い芳香環は微量
しか存在しないと考えられる。このため、多段漂白工程
の前半の芳香環が多い場合に比べ、多段漂白工程の後半
においては、求電子的なラジカル反応をする漂白薬品の
反応選択性が低くなってしまうという問題がある。特
に、高白色度のパルプを得るために漂白工程の後半で二
酸化塩素を多く添加した場合は、二酸化塩素の反応選択
性が劣る結果、二酸化塩素の非効率的な消費のみなら
ず、セルロース中の多糖類が二酸化塩素で分解され、パ
ルプの粘度低下、強度低下を引き起こしてしまうことが
懸念される。

【０００９】更に、一連の漂白工程の後半での二酸化塩
素漂白は、前述のようにリグニン芳香環などの反応サイ
トが極めて少なく、漂白反応を完了させるためには比較
的長い滞留時間を要し、反応タワーの容積を大きくしな
ければならないという問題もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の課題
は、ケミカルパルプの二酸化塩素漂白において、二酸化
塩素の反応選択性を改善した漂白方法を提供することに
ある。第２の課題は、反応選択性を改善することによ
り、二酸化塩素の漂白効率を向上させ、低コストの漂白
方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく、二酸化塩素の漂白効率の改善について鋭
意研究した結果、本発明を完成するに至った。すなわ
ち、ケミカルパルプを漂白する方法において、パルプを
連続的に漂白する多段漂白工程後半の二酸化塩素漂白段
で、酢酸を添加して二酸化塩素漂白を行うことにより、
これらの課題を解決できる。

【００１２】

【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。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構わず適用できる。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。

【００１３】また、漂白シーケンス例としては、公知の
Ｚ−、ＺＤ−、Ｄ−、Ａ−、Ａ−D−等の漂白段の後
に、他の公知の漂白段である、−Ｅ、−Ｅ／Ｐ、−Ｅ／
ＯＰ、−Ｅ−Ｄ、−Ｅ−Ｐ等を組み合わせ、更にその後
段で二酸化塩素漂白の単段あるいは複数段を組み合わせ
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、Z（オゾン漂白）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）、Ａ（酸性処理）、Ｏ（酸素漂白）を表
している。

【００１４】本発明の二酸化塩素漂白段に導入されるパ
ルプのハンター白色度は60〜90%の範囲であり、65〜90%
の範囲であることが好ましい。更に好ましくは75〜85%
の範囲である。60%未満であるとリグニンの芳香環が比
較的多く存在するため、酢酸添加による二酸化塩素の反
応選択性の改善効果が小さくなってしまう。一方、90%
を超えると、リグニン芳香環などの反応サイトが極めて
少ないため、この場合もまた酢酸添加による二酸化塩素
の反応選択性の改善効果が小さく、しかも白色度の向上
幅が小さい。

【００１５】本漂白工程での二酸化塩素漂白処理後のパ
ルプ懸濁液のpH(以下、終pHと記述する)は2.5〜6.0、好
ましくはpH3.5〜5.0の範囲、更に好ましくはpH4.0〜4.5
の範囲になるように酢酸を添加する。二酸化塩素漂白で
の漂白終了時のパルプ懸濁液のpHが2.5以下である場合
は、二酸化塩素の反応性自体が低くなり、酢酸添加によ
る効果が出にくいので好ましくない。また、pHが6.0を
超えると、二酸化塩素の消費が進行せず、この場合もま
た酢酸添加による効果が出にくいので好ましくない。

【００１６】二酸化塩素漂白時の酢酸添加を行うための
場所は、その前漂白段終了時から二酸化塩素投入までの
ラインの間で１または２以上の箇所で行うことができ
る。

【００１７】酢酸添加による二酸化塩素漂白効率化のメ
カニズムに関しては、パルプ中の残存リグニン構造自体
が不明な部分が多いため、明確なことは分からないが、
本発明者らは次のように推測している。多段漂白工程後
半のパルプのハンター白色度が60〜90%の範囲における
二酸化塩素漂白段では、電子密度の高い芳香環が微量で
あると推定され、二酸化塩素のラジカル反応の選択性が
極めて低くなる。そのため、二酸化塩素が非効率的に消
費され、さらには多糖類が攻撃を受ける可能性が高くな
り、ついには漂白パルプの粘度低下や強度低下という事
態を引き起こす。酢酸はラジカルスカベンジャー的な作
用があるので、望ましくない反応サイト（例えばセルロ
ース中の多糖類）を二酸化塩素が攻撃しラジカルが生成
した場合、酢酸がその連鎖反応を抑制する。このように
して、二酸化塩素とセルロースの反応が抑制され、二酸
化塩素とリグニンとの反応が主に起こるという反応選択
性が高くなると考えられる。

【００１８】さらに、二酸化塩素漂白に関しては適切な
終pHがあり、酢酸添加により、適切なpH範囲に調整する
ことも同時に行うことが出来、このこともまた、二酸化
塩素漂白の効率化に結びつくと考えられる。

【００１９】

【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。

【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10.2のパルプを得
た。この酸素脱リグニン後のパルプを、Z−D−E／ＯＰ
漂白を行なった。その時得られたパルプのハンター白色
度は78.9％であった（下記の実施例２，３、比較例１，
２ではこのパルプを用いた）。このパルプに酢酸、次い
で二酸化塩素を添加し、漂白を開始した。漂白の条件
は、パルプ濃度10固形分重量%、漂白温度70℃、漂白時
間120分、二酸化塩素添加率0.34重量%（対絶乾パル
プ）、漂白開始時のpH（以下、開始pHと記述）は6.68
（酢酸添加によるpH調整）である。このときの結果を表
１に示す。

【表１】

【００２０】

【実施例２】実施例１と同じパルプに酢酸、次いで二酸
化塩素を添加し、漂白を開始した。漂白の条件は、パル
プ濃度10固形分重量%、漂白温度70℃、漂白時間120分、
二酸化塩素0.34重量%（対絶乾パルプ）、開始pHは4.97
（酢酸添加によるpH調整）である。このときの結果を表
2に示す。

【表２】

【００２１】

【実施例３】実施例１と同じパルプに酢酸、次いで二酸
化塩素を添加し、漂白を開始した。漂白の条件は、パル
プ濃度10固形分重量%、漂白温度70℃、漂白時間120分、
二酸化塩素0.34重量%（対絶乾パルプ）、開始pHは4.30
（酢酸添加によるpH調整）である。このときの結果を表
３に示す。

【表３】

【００２２】

【比較例１】実施例１と同じパルプに硫酸、次いで二酸
化塩素を添加し、漂白を開始した。漂白の条件は、パル
プ濃度10固形分重量%、漂白温度70℃、漂白時間120分、
二酸化塩素0.34重量%（対絶乾パルプ）、開始pHは6.91
（硫酸添加によるpH調整）である。このときの結果を表
４に示す。

【表４】

【００２３】

【比較例２】実施例１と同じパルプに硫酸、次いで二酸
化塩素を添加し、漂白を開始した。漂白の条件は、パル
プ濃度10固形分重量%、漂白温度70℃、漂白時間120分、
二酸化塩素0.34重量%（対絶乾パルプ）、開始pHは4.42
（硫酸添加によるpH調整）である。このときの結果を表
５に示す。

【表５】

【００２４】表１〜５の結果から、開始pHに対する白色
度の関係を図１にプロットした。

【図１】 同一開始pHで見ると、酢酸を添加して二酸化塩素漂白し
たパルプは、硫酸を添加して漂白したパルプに比較し
て、白色度が高くなっている。従って、酢酸添加の場合
に、二酸化塩素による脱リグニンが選択的に促進されて
いることが明瞭である。

【００２５】表１〜５の結果から、終pHに対する白色度
の関係を図２にプロットした。

【図２】 同一終pHで見ると、酢酸を添加して二酸化塩素漂白した
パルプは、硫酸を添加して漂白したパルプに比較して、
白色度が高くなっている。従って、酢酸添加の場合に、
二酸化塩素による脱リグニンが選択的に促進されている
ことが明瞭である。

【００２６】実施例１と同様のパルプを、パルプ濃度10
重量%、漂白温度70℃、漂白時間120分、二酸化塩素0.34
重量%（対絶乾パルプ）、酢酸添加量を変えて終pHが3.5
〜6.0になるような条件で二酸化塩素漂白を行い、二酸
化塩素消費率を測定した。このときの終pHと二酸化塩素
消費率との関係を図３に示す。

【図３】 酢酸添加により、終pHを低くした結果、二酸化塩素の消
費率が向上しており、二酸化塩素の漂白効率が改善され
ていることが分かる。

【００２７】

【発明の効果】ケミカルパルプの多段漂白工程後半の二
酸化塩素漂白段において、酢酸を添加して、その反応の
終pHを調整することにより、二酸化塩素の反応選択性が
改善され、二酸化塩素とリグニンとの反応が促進され
る。また、このことにより、二酸化塩素の漂白効率が改
善され、二酸化塩素による漂白コストを低減できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4L055 AA03 AC05 AD02 AD05 AD07 AD08 AD10 AD17 AD20 BB13 BB15 BB17 BB18 BB20 BB22 BB30 EA02 EA31 FA05 FA30

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケミカルパルプを漂白する方法におい
   て、パルプを連続的に漂白する多段漂白工程後半の二酸
   化塩素漂白段で、酢酸を添加して二酸化塩素漂白を行う
   ことを特徴とするパルプの漂白方法。
2. 【請求項２】 多段漂白工程後半の二酸化塩素漂白段で
   漂白処理されるパルプのハンター白色度が60〜90%の範
   囲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。
3. 【請求項３】 多段漂白工程後半の二酸化塩素漂白処理
   後のパルプ懸濁液のpHが3.5〜6.0の範囲であることを特
   徴とする請求項１又は2に記載のパルプの漂白方法。