JP3239125B2

JP3239125B2 - 非木材植物のパルプ製造方法

Info

Publication number: JP3239125B2
Application number: JP9043299A
Authority: JP
Inventors: 高田　　誠; 正人岡; 貴徳野村; 弘一松原; 武俊大平; 金栄石原; 健彦垣内; 昌平太田; 修久保; 麻紀子山田; 達朗西部; 淳司三浦; 隆之後藤
Original assignee: Gifu Prefecture
Current assignee: Gifu Prefecture
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2001-12-17
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP2000282380A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非木材植物よりパル
プを製造するパルプ製造方法に関するものであり、より
詳しくは、特殊な装置が不要で容易に製造でき、しかも
草本類植物に限らず非木材植物にも適用できる新規な化
学パルプ製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、木材資源保護や、地球温暖化の防
止を目的とする大気中炭酸ガスの削減等の観点から、特
に製紙業界においてはパルプ原料を木材から非木材植物
に変換するため、様々な試みがなされている。

【０００３】従来より、非木材パルプ原料としては、
楮、三椏或いは雁皮に代表される靱皮繊維が周知で、和
紙の原料として汎用されている。これらの原料は、靱皮
繊維間が互いにペクチンにて結合されている。それ故
に、これら靱皮繊維間のペクチンをアルカリ水にて煮熟
処理するとペクチンを容易に分解でき、これにより簡単
にパルプを製造できる。さらに、特開昭５９−６６５８
８号公報には、ペクチン分解酵素にてペクチンを分解
し、靱皮繊維をパルプ化する方法が開示されており、特
開昭５５−１３６９号公報には、加圧水蒸気下で靱皮繊
維をリファイニングする方法が開示されている。

【０００４】機械抄造用の和紙原料として非木材植物で
ある例えばマニラ麻、竹、エクアドル麻などが使用され
ている。これらのパルプ化原料にあっては、パルプ繊維
間がリグニンにて結合されているため、高温高圧雰囲
気、強アルカリ存在下で脱リグニン処理するパルプ化法
が公知である。また、非木材植物である例えば竹、大
麻、ケナフ靱皮などをパルプ化する場合、水中微生物に
て腐敗させることにより脱リグニン処理をするいわゆる
レッティングと呼ばれるパルプ化法も公知である。

【０００５】さらに、靱皮繊維間がリグニンにて結合さ
れているパルプ化原料の化学的パルプ化法として、例え
ば硫化ナトリウムと水酸化ナトリウムとの混合液をパル
プ化試薬として使用するとともに、１６０〜１８０℃の
高圧熱水処理条件にて処理する方法も公知であり、この
方法は一般にクラフト法と呼ばれている。

【０００６】また、リグニンリッチなパルプ化原料に木
材を使用してパルプを製造する様々な方法が開示されて
いるが、これらはいずれも高温高圧雰囲気を適用してパ
ルプ化する方法である（例えば、特開昭５５−１２８９
１号、特開昭５５−１２９００号、特開昭５５−６２２
８９号、特開昭５６−１５４５９２号、特開昭５７−９
３９２号、特開昭５９−０２６５９０号の各公報等）。

【０００７】また、木材チップに２０％の塩素酸ナトリ
ウムを含浸させた後乾燥し、５０℃で数時間塩素処理す
ると、木材チップ内に塩素と二酸化塩素を生成させるこ
とができ、これによりリグニンを酸化分解してパルプ化
を達成する方法も公知である（木材化学、下巻（共立出
版（株）刊）。この方法は、塩素を使用することから、
塩素法の変法と言い得る方法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した靱
皮繊維間の結合をアルカリ水で煮熟処理することにより
ぺクチンを分解する方法によると、ペクチンリッチなパ
ルプ化原料をパルプ化するためには有効であるものの、
リグニンリッチなパルプ化原料をパルプ化すべくこの方
法を適用しても、簡単には脱リグニン化できないからリ
グニンリッチな靱皮繊維をパルプ化することはできな
い。

【０００９】上述したいわゆるレッティングと呼ばれる
パルプ化法によると、パルプ、繊維の損傷が著しく、品
質的に不安定であるという問題がある。

【００１０】上述したリグニンリッチなパルプ化原料に
高温高圧雰囲気を適用してパルプ化する方法にあって
は、圧力蒸解装置等のような特殊な設備が必須となると
いう不都合があった。

【００１１】二酸化塩素（過酸化塩素：ＣｌＯ₂）は、
パルプの漂白工程に不可欠な気体薬品であり、蒸解パル
プを他の漂白剤では得られない高い白色度にすることが
できる。その反面、二酸化塩素ガスは極めて人体に有毒
であるとともに、金属腐食性が強いため、チタン金属以
外の金属を容器・構造材料として使用できない。そして
さらに、二酸化塩素は、空気との混合で爆発性を獲得す
るので、その取り扱いには細心の注意を払う必要があ
る。そのため、二酸化塩素によるパルプの漂白は、通
常、ガラスライニングした容器の中にて７０℃前後の温
度雰囲気にて実施される。

【００１２】近時、地球環境保護、地球温暖化防止等の
社会環境変化から、製紙原料を木材に代えて、炭酸ガス
固定化の早い草本類（非木材植物）に求める啓蒙活動が
活発化し、例えば非木材普及協会、ケナフ協議会等の団
体が結成され、非木材植物の製紙原料化促進活動が積極
的に展開されている。

【００１３】しかしながら、圧力蒸解法に必要な大量な
非木材植物量の確保が困難であるため、少量でもパルプ
化できるパルプ製造方法の開発が望まれていたのであ
る。本発明は以上のような課題に鑑み鋭意開発されたも
のであり、その目的とするところは、圧力蒸解装置のよ
うな特殊な設備を必要とせず、非木材植物を容易にそし
て高収率でパルプ化できるパルプの製造方法を提供せん
とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、リグニンリッチな非木
材植物をパルプ化原料とする化学的なパルプ化は、パル
プ化原料中に含まれるリグニンを分解除去することで達
成できると考え、そして、パルプの漂白工程において
は、パルプ化後に残留するリグニンを分解した結果とし
て化学パルプ全体の漂白作用が得られるものであるとの
知見を参酌して、漂白薬品中に処方される各成分につ
き、リグニンに対して特異的な分解作用を有する化合物
を詳細に検討した結果、二酸化塩素が脱リグニン化に極
めて有効であることを見出して、本発明を完成したもの
である。

【００１５】上述した目的を達成するために本発明とな
る各請求項に記載の発明が採用した手段の要旨とすると
ころは、叙上の特許請求の範囲の欄に記載のとおりであ
る。

【００１６】本発明に係るパルプ製造方法によれば、非
木材植物繊維を予め次亜塩素酸塩溶液で浸漬処理されて
いるから、非木材植物中のペクチンとリグニンを予め部
分的に分解除去できる。また、パルプ化する薬品の中に
二酸化塩素が含有させてあるから、二酸化塩素にてリグ
ニンを分解除去できる。すなわち、非木材植物繊維を常
圧にて、迅速且つ効率的にパルプ化できる。

【００１７】

【００１８】なお、（ア）非木材植物繊維をアルカリ水
中にて煮熟処理する工程を実施したその後に、（イ）二
酸化塩素の水溶液中に浸漬する工程を実施しても良い
し、（イ）非木材植物繊維を二酸化塩素の水溶液中に浸
漬処理する工程を実施したその後に、（ア）非木材植物
繊維をアルカリ水中にて煮熟処理する工程を実施しても
構わない。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【発明の実施の態様】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、その要旨を越えない限りにおいて、様々な設計
変更が可能である。

【００２２】本発明を実施する際に使用できるアルカリ
水としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸
化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酢酸ナトリウム、
酢酸カリウム、蓚酸ナトリウム、蓚酸カリウム、ケイ酸
ナトリウム、ケイ酸カリウム、メタケイ酸ナトリウム、
メタケイ酸カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウ
ム、またはアンモニアなどの水溶液が例示でき、これら
の単独或いは２種以上の混合物を含有する水溶液であっ
ても構わない。

【００２３】つぎに、パルプの漂白薬品（剤）のうち、
酸化漂白剤として使用されているものとしては、二酸化
塩素の他、過酸化水素、塩素、オゾン、過酸化ナトリウ
ム、過酸化カリウム、過ホウ酸ナトリウム、過ホウ酸カ
リウム、過マンガン酸カリウム、重クロム酸ナトリウム
（二クロム酸ナトリウム）、重クロム酸カリウム（二ク
ロム酸カリウム）、さらし粉、高度さらし粉、次亜塩素
ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウ
ム、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウム、亜塩素酸
カルシウム、過酢酸などが例示できる。

【００２４】また、還元漂白剤として使用されているも
のとしては、亜硫酸ガス（二酸化硫黄）、亜硫酸水素ナ
トリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素カルシウ
ム、ハドロサルファイ（亜二チオン酸ナトリウム）、亜
二チオン酸カリウム、亜鉛ハイドロサルファイト、亜硫
酸水、水素化ホウ素リチウム、重亜硫酸ナトリウムなど
が例示できる。なお、還元漂白剤は化学パルプに対して
漂白効果が比較的低いため、主に上述した酸化漂白剤が
汎用される。

【００２５】化学パルプの漂白過程は、次亜塩素酸塩、
塩素、二酸化塩素の３種類を多段漂白の形で使用され
る。漂白した後アルカリ洗浄すると、漂白薬品（剤）で
酸化されたリグニンが溶出除去できる。しかしながら、
近時、ダイオキシン問題に関連して、塩素系漂白剤から
のダイオキシン発生が指摘されるようになり、脱塩素の
取り組みが検討されている。

【００２６】漂白作用は、化学反応に基づくものである
から、加熱雰囲気にて進行させると、反応速度が速まっ
て反応に要する時間を短縮できるはずである。しかし、
過酸化水素及び次亜塩素酸塩類等は、漂白作用を有する
とともに、パルプ繊維自体を酸化する作用をも有してい
るため、これらを加熱しながら漂白することはできな
い。

【００２７】これに対して、二酸化塩素による漂白の場
合には、加熱によりその漂白時間の短縮が図れ、パルプ
繊維の分解も殆ど認められないという利点がある。その
反面、二酸化塩素はガス体であるため、加熱すると水に
対する溶解度が低下するとともに、漂白液から空気中に
追い出されるから、二酸化塩素による漂白は、細心の注
意を払いながら実施することが必要である。

【００２８】なお、二酸化塩素は、様々な化学反応に従
って生成できる。より具体的には、亜塩素酸塩に有機酸
又は無機酸を加えて分解する方法、塩素酸塩を、塩化水
素、イオウ又はアルコールにて還元する方法、塩素酸カ
リウムに濃硫酸を滴下する方法、塩素酸カリウムと蓚酸
の混合物を加熱する方法などが例示できる。

【００２９】本発明を実施する場合、薬品の添加量など
は、パルプ化する非木材植物の種類や処理スケール、処
理時間等に基づき適宜選択される。

【００３０】

【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明を詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００３１】各実施例においては、亜塩素酸塩水溶液に
有機酸又は無機酸を加えて亜塩素酸塩を分解させること
により二酸化塩素を生成させ、反応溶媒たる水に吸収さ
せているが、この方法に限定されるものではなく、上述
した他の方法にて二酸化塩素を生成させ、使用できる。

【００３２】各実施例のパルプ製造方法に使用した非木
材植物は（以下、供試原料という）、ラフィアファイバ
ー、亜麻、エクアドル麻 No.３、エクアドル麻 No.４、
エクアドル麻 No.５、大麻靱皮、サイザル麻、マニラ麻
Ｉ，マニラ麻ＪＫ、ケフナ靱皮、マゲー、パイナップル
葉脈繊維、コゴンファイバー、ジュートの１４種類であ
る。

【００３３】実施例１パルプ化条件：前記供試原料，３０ｇに対して、水酸
化ナトリウムを１０重量％の割合となるように配合し、
液比２０にて１時間煮熟した。得られた煮熟済み供試原
料を洗浄した後、二酸化塩素を対原料７．４重量％の割
合となるように配合し、液比２０で１時間煮熟した。こ
の操作を２回繰り返し、パルプを得た。

【００３４】実施例２パルプ化条件：前記供試原料，３０ｇに対して、二酸
化塩素を７．４重量％の割合となるように配合し、液比
２０にて１時間煮熟し、ついで洗浄した後、供試原料に
対して、水酸化ナトリウムを１０重量％の割合となるよ
うに配合し、液比２０で１時間煮熟した。この操作を２
開繰り返しパルプを得た。

【００３５】実施例３パルプ化条件：前記供試原料，３０ｇに対して、市販
の次亜塩素酸ナトリウムを１０重量％の割合となるよう
に添加し、液比２０で２４時間浸漬、洗浄した後、供試
原料に対して水酸化ナトリウムを１０重量％の割合とな
るように配合し、液比２０で１時間煮熟した。ついで、
供試原料に対して二酸化塩素を７．４重量％の割合とな
るように配合し、液比２０で１時間煮熟した。水酸化ナ
トリウムとの煮熟し二酸化塩素で煮熟する過程をさらに
１回繰り返して、パルプを得た。

【００３６】実施例４実験に供した供試原料は、マニラ麻ＪＫ、エクアドル麻
No５、パイナップル葉脈繊維であり、それぞれ６０Kg
を使用してパルプ化を実施した。パルプ化条件：１．５ｍ³のポリエチレン製蓋付記容
器を用い、供試原料に対して次亜塩素産ナトリウム水溶
液を５重量％の割合となるように添加し、液比２０で２
４時間浸漬し、洗浄した後、供試原料に対して二酸化塩
素を７．４重量％の割合となるように配合し、液比２０
で２４時間浸漬した。ついで、供試原料に対して炭酸ナ
トリウムを１０重量％の割合となるように配合し、液比
２０で３時間加熱水蒸気を吹き込んだ。その後、二酸化
塩素への浸漬と炭酸ナトリウムとの煮熟を１回繰り返
し、パルプを得た。

【００３７】実施例１、２，３で得た、各原料のパルプ
収率を表１に示す。表１パルプの収率（％）供試原料実施例１実施例２実施例３ラフィアファイバー４５．５４６．０４７．５亜麻５５．６６２．５６６．０エクアドル麻 No.３７１．４７１．４７３．３エクアドル麻 No.４６５．２６５．１６６．６エクアドル麻 No.５６７．９６６．７６９．１大麻靱皮４８．９５４．９５４．５サイザル麻７２．１７３．５７４．５マニラ麻Ｉ７２．５７３．４７４．０マニラ麻ＪＫ５８．６５４．２５７．０ケフナ靱皮５９．１５８．８５１．９マゲー６４．３６０．１６６．５パイナップル葉脈繊維６１．８６０．２６３．０コゴンファイバー３６．８３４．０３３．９ジュート６５．８６７．４６５．６

【００３８】実施例１〜３にて製造した亜麻と大麻靱皮
のパルプはいずれも、繊維長が長いため、得られたパル
プ繊維を水中に均一に分散することは困難であった。亜
麻と大麻靱皮以外の１２種類の供試原料から得られたパ
ルプは、パルプ化が完全であり水中に容易且つ均一に分
散できた。

【００３９】大蔵省印刷局研究所報告（１９５９，No.
１）には、マニラ麻のパルプ化データが詳細に記載され
ている。原料としてマニラロープくずを使用し、パルプ
化薬品及び圧力条件を変化させた時のパルプ収率が求め
られている。なお、マニラロープなる原料は、各実施例
で使用した高級マニラ麻Ｉに相当するものである。

【００４０】パルプ化条件の相違する３４の実験条件に
おいて圧力蒸解したパルプ収率は、５７．３％〜７４，
５％の範囲内であり、その平均収率は、６２．９％であ
ることが報告されている。よって、本発明の製造方法に
よると、圧力蒸解する方法に比べると、収率が約１０％
向上することが解った。

【００４１】また、大蔵省印刷局研究所報告（１９７
１，No. ２）はサイザル麻のパルプ化に関する報告であ
り、圧力蒸解（１４０〜１８０℃）した結果得られるパ
ルプ収率であって該パルプを均一に分散できるパルプ化
方法（６条件）の平均収率は、７０．９％であるに対し
て、本発明の製造方法によるとその平均収率は７３．４
％であった。

【００４２】これらの対比結果から、圧力蒸解して得ら
れるマニラ麻及びサイザル麻のパルプ収率と比較する
と、本発明が常圧法であるにもかかわらず、パルプを高
収率で製造できる方法であることが解った。

【００４３】表２に、実施例４から得られたパルプ紙の
物性に関するデータを示す。表２紙の物性供試原料抄紙秤量紙厚引張強さ（15mm幅）引裂強さ縦横縦横（g/m²) (mm) (kgf) (kgf) (g) (g) マニラ麻ＪＫ 20.5 0.035 8.20 1.78 10 10 アクアドル No5 19.1 0.040 4.38 1.10 24 72 ハ゜イナッフ゜ル葉脈繊維 19.4 0.059 1.85 0.67 40 58 実験方法はつぎのとおりである。抄紙秤量：ＪＩＳＰ８１２４紙厚：ＪＩＳＰ８１１８引張強さ：ＪＩＳＰ８１１３引裂強さ：ＪＩＳＰ８１１６

【００４４】表２からマニラ麻ＪＫの縦方向の引張強さ
と抄紙秤量より裂断長を計算すると、２６．７ｋｍと算
定された。大蔵省印刷局研究所報告（１９７７，No. ４
５）に記載の「アルカリ−サルファイト法によるマニラ
麻パルプの研究」｝によると、叩解したマニラ麻パルプ
紙の裂断長は最大でも１３．２ｋｍとあり、ほぼ２倍の
強度を有することが解った。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、非木材植物のパルプ
化は、日本の手漉き和紙原料を除き、そのすべてが高温
高圧雰囲気を必須の構成要件とする方法であったが、こ
れら従来のパルプ製造方法とは異なり、本発明の各請求
項に記載のパルプ製造方法によると、 (1) 例えば圧力蒸解装置のような特殊な設備が不要とな
り、非木材植物繊維を常圧の開放釜にてパルプ化でき
る。また、設備費の低減が図れる。 (2) 非木材植物繊維から製造したパルプであっても、従
来の方法で製造したものと比較すると２倍以上の強度特
性を有しており、 (3) そのトータル収率は、従来の方法よりも約１０％向
上させることができ、 (4) 亜麻と大麻靱皮以外の１２種類の供試原料から得ら
れたパルプは、パルプ化が完全で、水中に容易且つ均一
に分散でき、 (5) さらに、得られたパルプはいずれも真っ白である
（高品質である）、等、極めて実効性に優れたパルプの
製造法である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 393002726 モルザ株式会社岐阜県武儀郡武芸川町八幡983番地 (72)発明者高田誠岐阜県美濃市前野777 岐阜県紙業試験場内 (72)発明者岡正人岐阜県美濃市前野777 岐阜県紙業試験場内 (72)発明者野村貴徳岐阜県美濃市前野777 岐阜県紙業試験場内 (72)発明者松原弘一岐阜県美濃市前野777 岐阜県紙業試験場内 (72)発明者大平武俊岐阜県美濃市前野777 岐阜県紙業試験場内 (72)発明者石原金栄岐阜県美濃市上野237番地石原製紙株式会社内 (72)発明者垣内健彦岐阜県美濃市蕨生387番地合資会社五十川製紙工場内 (72)発明者太田昌平岐阜県美濃市上野289番地 (72)発明者久保修岐阜県美濃市前野422番地大福製紙株式会社内 (72)発明者山田麻紀子岐阜県美濃市前野422番地大福製紙株式会社内 (72)発明者西部達朗岐阜県美濃市泉町1573番地の11 (72)発明者三浦淳司武儀郡武芸川町八幡983番地モルザ株式会社内 (72)発明者後藤隆之武儀郡武芸川町八幡983番地モルザ株式会社内 (56)参考文献特開昭57−121691（ＪＰ，Ａ) 特開平２−169789（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−7203（ＪＰ，Ａ) 西健男著作兼発行「和紙製造論」昭和３年５月10日，ｐ．33−35 ｐ．83−85 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D21C 3/00 - 9/16 D21H 11/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非木材植物の繊維を常圧でパルプ化するパ
ルプ製造方法であって、前記非木材植物の繊維を予め次亜塩素酸塩の溶液で浸漬
処理する工程と、二酸化塩素を含有する薬品で脱リグニ
ン化する工程を含むことを特徴とするパルプ製造方法。