JP2005336620A - パルプの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
パルプシートの濾水性を向上させると共に、洗浄設備及びその系内の汚れを防止することによって、パルプシートの洗浄効率を向上させるパルプの洗浄方法を提供する。
【解決手段】
少なくとも蒸解工程と、洗浄工程と、精選工程とを有するパルプの製造工程において、洗浄工程で使用される工程水に界面活性剤を添加する。また、界面活性剤の添加量は、パルプスラリーに対して絶乾パルプ重量当たり８０〜２００ｐｐｍである。
【選択図】なし

Description

本発明は、パルプの洗浄方法に関し、さらに詳細にはパルプの製造工程、特に激しい発泡が起こる洗浄工程の消泡に界面活性剤を用いたパルプの洗浄方法に関する。

パルプは、針葉樹、広葉樹等の木材等の植物組織から機械的あるいは化学的に抽出された繊維成分である。また、パルプは機械的な方法によって抽出されたメカニカルパルプと、化学的な方法によって抽出されたケミカルパルプと、これらの複合的な方法によって抽出されたセミケミカルパルプとに分類される。さらにまた、ケミカルパルプは、使用薬剤によってクラフトパルプと亜硫酸パルプとに大別されるが、生産量ではクラフトパルプが大部分を占めている。

クラフトパルプの製造工程は、通常、少なくとも蒸解工程と、洗浄工程と、精選工程とを有しており、クラフトパルプはパルプ原料（木材チップ）を加圧蒸煮し、原木中のリグニン成分、脂肪酸ナトリウム塩、ロジン酸ナトリウム塩等（以下、「非繊維部分」と言う。）を溶解除去して製造される。

クラフトパルプの製造方法について、さらに詳述する。蒸解工程では、木材チップを水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムとの混液中で加圧蒸煮して、原木中の非繊維成分を溶解する。この蒸煮され、溶解された非繊維成分（以下、「蒸解溶液物」と言う。）及びパルプを含むブロー黒液はブロータンク等を経て次工程、すなわち洗浄工程に送られる。

洗浄工程では、洗浄・脱水により蒸解工程で生じた蒸解溶液物及び蒸解に使用した化学薬品（以下、「残留蒸解薬剤」と言う。）をブロー黒液から除去する、換言すると、パルプを洗浄して清浄なパルプを取り出す。すなわち、洗浄工程では、蒸解工程において、いわゆる蒸解釜（ダイゼスター）から排出されるブロー黒液が、蒸解溶液物及び残留蒸解薬剤を含む蒸解廃液（黒液）と、ブロー黒液中に懸濁するパルプとに分離され、この結果、清浄なパルプが取り出される。なお、洗浄工程で用いられる洗浄機（以下、「ウォッシャー」と言う。）としては、真空ドラムウォッシャーが最も普及しており、この真空ドラムウォッシャーを直列に２〜５台連結した多段洗浄装置が一般的である。

パルプの洗浄は、黒液を清水で１００％置換しながら行うのが理想であるが、そうすると蒸解溶液物及び残留蒸解薬剤の濃度の低い黒液が大量に回収されるため、黒液を濃縮するバキュームエバポレーターでの蒸気使用量が増加し、パルプの製造コストが高くなるという問題があった。そこで、パルプの洗浄は、蒸解溶液物及び残留蒸解薬剤の濃度の高い黒液を回収することが可能である向流洗浄方法が広く用いられている。向流洗浄方法とは、例えば３段の多段式向流洗浄装置の場合、３段目のパルプ洗浄液（シャワー）にのみ清水が使用され、３段目の真空ドラムウォッシャーにより回収された黒液が２段目のパルプ洗浄液として使用され、２段目の真空ドラムウォッシャーにより回収された黒液が１段目のパルプ洗浄液として使用される方法である。このような向流洗浄方法が用いられると、蒸解溶液物及び残留蒸解薬剤の濃度の高い黒液が回収できるという利点がある。

しかし、黒液中の蒸解溶液物、すなわち黒液中に溶解している原木中のリグニン成分、脂肪酸ナトリウム塩、ロジン酸ナトリウム塩等の非繊維成分は発泡性物質であるため、特に洗浄工程において、ブロー黒液を黒液とパルプとに分離する際に発泡が起こるという問題があった。

このような発泡した黒液がパルプ洗浄液として使用されると、泡が真空ドラムのワイヤー面上に形成されたパルプシートに付着し、この付着した泡は流下することがない。従って、この泡には非繊維成分が含まれているため、泡が付着したパルプシートが後段の真空ドラムウォッシャーに持越されていくと、最終段に持越される非繊維成分の量が多くなる。このためパルプの洗浄を強化しなければならず、その方法として最終段の真空ドラムウォッシャーでパルプ洗浄液として使用される清水の量を増加させることが行われている。しかしながら、清水の使用量が増加すると、回収する黒液の量が増加するので、蒸発のための蒸気使用量が増加し、パルプの製造コストが増加したり、多重効用真空蒸発ドラム等の蒸発能力を越え、パルプの減産を強いられるという問題があった。

また、黒液は通常温度が６０〜８０℃、ｐＨ１２以上の高温・高アルカリ性の液体であるため、過剰に発泡し、タンクから溢れると、安全性の面からも問題がある。

そこで、上述したような発泡を抑えるために、例えば特許文献１に示すように、疎水化シリカ又は脂肪酸アミドを鉱物油中に微分散させた、いわゆるオイル系消泡剤を洗浄工程の工程水中に添加することが提案されている。

しかし、消泡剤として、上述したようなオイル系消泡剤が使用されると、消泡力は高いので発泡を抑えることができるという利点を有する反面、消泡剤の油成分によって洗浄設備及びその系内に汚れが発生し、種々の弊害、例えば真空ドラムウォッシャーのワイヤーの目詰まりが発生し、このためパルプシートの濾水性が低下するので、パルプシートの洗浄効率が低下し、パルプの洗浄度にバラツキが生じるという問題があった。特に発泡が激しい場合は、消泡剤が多量に添加されるため、洗浄設備及びその系内の汚れの発生が顕著となると共に、消泡剤が仕上がりパルプに残存し、パルプの品質を低下させる等の問題があった。
特許第３３１６８９３号

本発明は、上述したような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、黒液の発泡を抑え、パルプシートの濾水性を向上させると共に、洗浄設備及びその系内の汚れを防止することによって、パルプシートの洗浄効率を向上させるパルプの洗浄方法を提供することである。

本発明の上記目的は、少なくとも蒸解工程と、洗浄工程と、精選工程とを有するパルプの製造工程において、前記洗浄工程で使用される工程水に界面活性剤を添加したことを特徴とするパルプの洗浄方法を提供することによって、達成される。

また、本発明の上記目的は、前記界面活性剤の添加量は、パルプスラリーに対して絶乾パルプ重量当たり８０〜２００ｐｐｍであることを特徴とするパルプの洗浄方法を提供することによって、効果的に達成される。

本発明に係るパルプの洗浄方法によれば、パルプの洗浄工程の工程水中に界面活性剤を添加することによって、パルプシートの濾水性を向上させることができ、パルプシートの洗浄効率を向上させることができるので、パルプ洗浄液の使用量を低減させ、これに伴ってバキュームエバポレーターでの蒸気使用量を低減させることができ、パルプを低コストで製造することができる。

また、洗浄設備及びその系内の汚れを防止することができるので、パルプシートの濾水性を向上させることができ、パルプシートの洗浄効率を向上させることができる。

さらにまた、界面活性剤が添加されることによって、パルプ中の非繊維成分をより多く除去することができるので、パルプの明度の向上及び安定を図ることができる。

以下、本発明に係るパルプの洗浄方法について、詳細に説明する。

本発明に係るパルプの洗浄方法（以下、「本洗浄方法」と言う。）は、少なくとも蒸解工程と、洗浄工程と、精選工程とを有するパルプの製造工程において、洗浄工程の工程水中に界面活性剤を添加して消泡し、パルプを洗浄する方法である。

洗浄工程の工程水中に界面活性剤が添加されると、黒液の発泡を抑えることができる。従って、真空ドラムウォッシャーにより回収された黒液が前段のパルプ洗浄液として使用されても、パルプシートに付着する泡を減少させることができ、またブロー黒液中のパルプとパルプ洗浄液との接触が良くなるので、パルプ中の非繊維成分の浸出が促進される。従って、パルプシートの濾水性を向上させることができると共に、後段の真空ドラムウォッシャーに持越される非繊維成分の量を減少させることができるのでパルプシートの洗浄効率を向上させることができる。また、パルプ洗浄液の使用量を低減させ、これに伴って黒液を濃縮するバキュームエバポレーターでの蒸気使用量を低減させることができ、パルプを低コストで製造することができる。さらにまた、パルプシートの洗浄効率を向上させることによって、パルプの洗浄度のバラツキを低減させることができるので、パルプの明度の向上及び安定を図ることもできる。

また、界面活性剤には、洗浄設備及びその系内の汚れの発生の原因となる油成分が使用されていないので、洗浄設備及びその系内の汚れの発生を防止することができる。従って、真空ドラムウォッシャーのワイヤーの目詰まりを防止することができるので、パルプシートの濾水性を向上させることができ、パルプシートの洗浄効率を向上させることができる。また、ワイヤーの目詰まりによる操業性の悪化も防止することができる。

また、界面活性剤を添加することによって、パルプ中の非繊維成分が凝集し、成長することを抑えることができる。従って、真空ドラムウォッシャーのワイヤーの目詰まりを防止することができるので、パルプシートの濾水性を向上させることができ、パルプシートの洗浄効率を向上させることができると共に、パルプ中の非繊維成分の凝集物が異物としてパルプ中に混入することを防止することができるので、高品質のパルプを製造することができる。

さらにまた、界面活性剤を添加することによって、ブロー黒液中のパルプ表面に付着している非繊維成分を水溶液に溶解させ、乳化させ、分散させることが促進されるため、パルプ表面に付着している非繊維成分を速やかに洗浄することができる。従って、パルプ中の非繊維成分をより多く除去することができるので、パルプの明度の向上及び安定を図ることができる。

なお、本洗浄方法において、界面活性剤が添加される場所は特に限定されず、例えば真空ドラムウォッシャーのバット、タンク、真空ドラムウォッシャーからタンクまでの配管、タンクから真空ドラムウォッシャーまでの配管、及び真空ドラムウォッシャーの散布配管等に滞留あるいは循環する工程水に添加される。

なお、界面活性剤の添加量はパルプスラリーに対して絶乾パルプ重量当たり８０〜２００ｐｐｍである。なお、後述する実施例で示すように、界面活性剤の添加量が８０ｐｐｍ未満であると界面活性剤を添加することによる効果、すなわち消泡効果が得られず、パルプシートの濾水性が低下し、パルプシートの洗浄効率が低下するので好ましくない。一方、界面活性剤の添加量が２００ｐｐｍより多くなると、界面活性剤自体が発泡するので、パルプシートの濾水性が低下し、パルプシートの洗浄効率が低下し、また界面活性剤が仕上がりパルプに残存するためパルプの品質が低下するので好ましくない。

本願発明で添加される界面活性剤としては、例えばソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンプロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンひまし油、ポリオキシエチレン硬化ひまし油、ポリオキシエチレンフィトスタノールエーテル、ポリオキシエチレンフィトステロールエーテル、ポリオキシエチレンコレステロールエーテル、ポリオキシエチレンコレステリルエーテル、アルカノールアミド、糖エーテル、糖アミド等のアニオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンラウリルアミン等の非イオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、及び両性イオン界面活性剤等の公知の種々のものを使用することができる。これらの中でも非イオン系界面活性剤が使用されると、最も発泡を抑えることができるので、パルプシートの濾水性を向上させることができ、パルプシートの洗浄効率を向上させることができるので特に好ましい。なおこれらの界面活性剤は単独で使用しても良いが、２種以上を混合して使用しても良い。

非イオン性界面活性剤としては、下記の構造式（１）で示される１種又は２種以上の化合物が好ましく使用される。

（式中、Ｒ１は、下記の構造式（２）で示される炭素数４〜２４の分岐アルキル基であり、ｎは平均が４〜２０の整数である。）

（式中、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜１７の直鎖または分岐のアルキル基であり、Ｒ４は炭素数１〜１７のアルキレン基である。）

これら界面活性剤の中でもＨＬＢ（Hydrophile−Lipophile Balance）値が６〜１８、好ましくは１０〜１６であるものが用いられると、パルプスラリー中において、界面活性剤がパルプ間に浸透し易くなり、より黒液の発泡を抑えることができるので好ましい。このＨＬＢ値とは、有機性と無機性とを示す数値（小田、寺村著「界面活性剤の合成と其応用」５０１頁、槇書店）を合計することにより計算される数値である。なお、２種以上の界面活性剤を使用する場合において、同じＨＬＢ値を有する異種の界面活性剤を使用しても良く、また異なるＨＬＢ値を有する異種の界面活性剤を使用しても良い。また、１種の界面活性剤を使用する場合においても、異なるＨＬＢ値を有する界面活性剤を使用しても良い。

なお、本発明は上述したようなパルプの洗浄工程に限らず、その他例えば蒸解工程や、精選工程や、漂白工程等の発泡が起こる工程に適用できる。

本発明に係るパルプの洗浄方法の効果を確認するため、以下のような各種の試料を作成し、これらの各試料に対する品質を評価する試験を行った。なお、本発明はこの実施例によって制限を受けるものではない。

本発明に係るパルプの洗浄方法で洗浄した８種類のパルプ（これを「試料１」ないし「試料８」とする）と、これと比較検討するため、本発明に係るパルプの洗浄方法以外の方法で洗浄した４種類のパルプ（これを「比較試料１」ないし「比較試料４」とする）とを作成した。

これらの全試料及び比較試料について、発泡の有無と、汚れの有無と、濾水性と、洗浄効率と、洗浄液及び蒸気の使用量と、パルプの明度・安定性とについて評価した結果は、表１に示すとおりであった。

なお、表１中の「発泡の有無」とは、黒液の発泡の有無を目視評価したもので、その評価基準は◎印の「発泡が殆どない」、○印の「発泡が多少ある」、△印の「発泡はあるが、実用上問題ない」、×印の「発泡がある」の４段階とした。

また、「汚れの有無」とは、洗浄設備及びその系内の汚れの発生の有無を目視評価したもので、その評価基準は◎印の「汚れは殆ど発生しない」、○印の「汚れが多少発生する」、△印の「汚れは発生するが、実用上問題ない」、×印の「汚れの発生が多い」の４段階とした。

また、「濾水性」とは、パルプシートの濾水性を目視評価したもので、その評価基準は◎印の「非常に良い」、○印の「良い」、△印の「普通」、×印の「悪い」の４段階とした。

また、「洗浄効率」とは、パルプシートの洗浄効率を目視評価したもので、その評価基準は◎印の「非常に良い」、○印の「良い」、△印の「普通」、×印の「悪い」の４段階とした。

また、「洗浄液及び蒸気の使用量」とは、パルプ洗浄液の使用量、及びバキュームエバポレーターでの蒸気使用量であり、その評価基準は◎印の「非常に少ない」、○印の「少ない」、△印の「普通」、×印の「多い」の４段階とした。

さらにまた、「パルプの明度・安定性」とは、洗浄後のパルプの明度及び安定性を目視評価したもので、その評価基準は◎印の「非常に良い」、○印の「良い」、△印の「普通」、×印の「悪い」の４段階とした。

表１から、試料１ないし試料８、すなわち本発明に係るパルプの洗浄方法によれば、黒液の発泡を抑えることができ、また洗浄設備及びその系内の汚れを防止することができるので、パルプシートの濾水性及び洗浄効率を向上させることができることが分かる。従って、パルプの洗浄液及び蒸気の使用量を低減させることができるので、低コストでパルプを製造することができると共に、パルプの明度を向上させ、安定を図ることができるので、パルプの品質を向上させることができることが分かる。

また、比較試料３に示されるように、界面活性剤の添加量が２００ｐｐｍを超えると、黒液の発泡は抑えることができるが界面活性剤自体が発泡してしまい、この結果、パルプシートの濾水性及び洗浄効率を低下させることも分かった。

Claims (2)

1. 少なくとも蒸解工程と、洗浄工程と、精選工程とを有するパルプの製造工程において、前記洗浄工程で使用される工程水に界面活性剤を添加したことを特徴とするパルプの洗浄方法。
2. 前記界面活性剤の添加量は、パルプスラリーに対して絶乾パルプ重量当たり８０〜２００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１に記載のパルプの洗浄方法。