JP3304145B2 - パルプ蒸解助剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末状パルプ蒸解助剤
組成物に関するものである。さらに詳しく述べると、本
発明は、アントラキノン粉体と２種類の特定非イオン界
面活性剤ならびに水および／または分子量２００以下の
アルコール類からなる粉末状易分散性でしかも高性能な
蒸解力を発揮するパルプ蒸解助剤組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、アントラキノン類は、染料や顔料
用以外にパルプ蒸解助剤、すなわち酸化還元（レドック
ス）触媒として用いることにより、蒸解速度を大きく
し、蒸解温度の低下による蒸気の節約、使用薬剤の節
約、蒸解時間の短縮による操業度の向上、パルプ品質の
向上およびパルプ収率の向上等に大いに寄与することが
わかり、多量に用いられるようになってきている。

【０００３】ところが、アントラキノンは非水溶性であ
り、そのため、例えば粉末状アントラキノンをそのまま
パルプ蒸解液に添加すると、粉末の大半は液上に浮上
し、液中に分散、溶解するのにかなりの時間を必要と
し、結果として、通常の蒸解時間内ではアントラキノン
のパルプ蒸解液中への分散、溶解は不十分なものとなる
ため、その触媒効果が十分には発揮されないなどの問題
を有している。

【０００４】上記問題点を改善する方法として、たとえ
ば、還元型のテトラヒドロアントラキノンをアルカリ水
溶液中で希釈溶液として使用する方法がある。この方法
では、還元型テトラヒドロアントラキノンのパルプ蒸解
液中への分散、溶解が素早く行なえる点では優れている
けれども、アルカリ水溶液中の還元型テトラヒドロアン
トラキノンは空気と接触すると、酸化されてアントラキ
ノンの結晶が析出してしまうために、運搬時および使用
時共に窒素ガス等で該溶液全体を遮蔽しておかなければ
ならず、さらに希釈溶液なので運搬費等が高くなるなど
の弊害を持っている。

【０００５】また他の方法としては、アントラキノンを
粉末状で使用する場合に、パルプ蒸解液への分散、溶解
を容易にするために、アントラキノン粉体に界面活性
剤、特に陰イオン界面活性剤を付着させて使用する方法
が開示されている（特開昭５４−１００，３３２号）。
しかしながら、こうした界面活性剤のうち陰イオン界面
活性剤を付着させる方法では、アントラキノン粉体をイ
オン性界面活性剤溶液でペースト状に混練した組成物で
あるため、輸送コストがかさむのみならず、イオン性界
面活性剤のアントラキノン粉体に対する使用量が多くな
るという弊害を持っている。また、当該方法の開示内容
として、界面活性剤のうち非イオン界面活性剤ではアン
トラキノン粉体の分散に適さないことが述べられてい
る。すなわち、非イオン界面活性剤を１００％濃度のま
まアントラキノン粉体に均一に混合できたとしても、こ
れをパルプ蒸解液に加えると、非イオン界面活性剤の持
つ特有の性癖ともいうべき「ゲル化現象」を起こし、界
面活性剤の機能を果たすどころか、逆にアントラキノン
粉体の表面をゼリー状のもので覆うために、アントラキ
ノンのパルプ蒸解液への分散、溶解をさらに阻害して、
結果として蒸解に有効な効果を与えられなかったものと
考えられる。

【０００６】さらに、特開昭５５−６，５８５号にも同
様に界面活性剤を用いる方法が開示されている。該方法
の開示内容である陰イオン界面活性剤を使用する場合で
も、陰イオン界面活性剤の使用量が多いなどの問題を有
しているため、なお十分であるとは言えないものであっ
た。また該方法の場合にも、同様に実施例はすべて陰イ
オン界面活性剤の使用実例であり、何ら非イオン界面活
性剤については、その構造組成、使用実例等は述べられ
てはおらず、こうした界面活性剤の使用方法ならびに品
種選択では、なお多くの課題を有する非イオン界面活性
剤は、その研究の対象となり難く、有効な蒸解助剤とし
ての使用方法は見出せていないのが現状である。

【０００７】従って、今日までに非イオン界面活性剤を
使用した実例はなく、非イオン界面活性剤がアントラキ
ノンのパルプ蒸解液中への分散、溶解に有効なることが
報告された例はなく、非イオン界面活性剤の有効性が今
だ見出せていない事を反映したものといえる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、アントラキノンを粉末状で使用する場合において、
アントラキノン粉体をパルプ蒸解液に容易に分散、溶解
ならしめ、かつ、アントラキノンのレドックス触媒とし
ての効果をあますことなく発揮せしめることと同時に、
アントラキノン粉体を取り扱う場合、一般に問題とされ
る該粉体の飛散等による環境衛生上の弊害を改善されて
なるパルプ蒸解助剤組成物を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するためにパルプ蒸解助剤組成物に関して鋭意検
討した結果、特定の２種類からなる非イオン界面活性剤
混合物に水および／または低分子量の水溶性アルコール
類を添加した状態で、アントラキノン粉体表面に担持さ
せることにより、上記課題を解決してなるパルプ蒸解助
剤組成物が得られることを見出し、この知見に基づき本
発明を完成させるに至った。

【００１０】すなわち、本発明の目的は、（１）平均粒
径１０μｍ以下、最大粒径３０μｍ以下のアントラキノ
ン粉体に、炭素数１０〜１６の範囲の第２級アルコール
のエチレンオキサイドの付加モル数が７〜２０のものを
有するアルキレンオキサイド付加物よりなるＨＬＢが１
２〜１６である第１の非イオン界面活性剤と炭素数６〜
１２の範囲よりなるアルキルフェノールのエチレンオキ
サイドの付加モル数が８〜１５のものを有するアルキレ
ンオキサイド付加物よりなるＨＬＢが１２〜１６である
第２の非イオン界面活性剤との重量比が５：１〜１：５
であり、かつその合計用量が該アントラキノン粉体に対
して０．１〜２重量％である非イオン界面活性剤混合
物、およびパルプ蒸解助剤組成物１００重量％に対する
含有率が５〜３０重量％である水および／または分子量
２００以下のアルコール類をそれぞれ混合してなること
を特徴とするパルプ蒸解助剤組成物により達成できるも
のである。

【００１１】また本発明の他の目的は、（２）該第１お
よび第２の非イオン界面活性剤混合物の平均ＨＬＢが１
３〜１５である上記（１）に記載のパルプ蒸解助剤組成
物により達成できるものである。

【００１２】さらに本発明の他の目的は、（３）前記水
および／または分子量２００以下のアルコール類のパル
プ蒸解助剤組成物１００重量％に対する含有率が１０〜
２０重量％である上記（１）に記載のパルプ蒸解助剤組
成物によっても達成できるものである。

【００１３】

【作用】以下、本発明を詳しく説明する。

【００１４】本発明に用いられるアントラキノン粉体
は、平均粒径が１０μｍ以下、好ましくは７μｍ以下で
あり、最大粒径が３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以
下のものである。該平均粒径が１０μｍを越える場合に
は、パルプ蒸解液中への分散、溶解速度が低下するため
に時間を要し、結果として、通常の蒸解時間内ではアン
トラキノンのパルプ蒸解液中への分散、溶解が不十分な
ものとなるため好ましくない。また最大粒径が３０μｍ
を越える場合にも同様に、分散、溶解速度が低下するた
め好ましくない。

【００１５】次に本発明に用いられる非イオン界面活性
剤混合物中の１種の第１の非イオン界面活性剤として
は、炭素数１０〜１６、好ましくは１２〜１４の範囲の
第２級アルコールのエチレンオキサイドの付加モル数が
７〜２０、好ましくは９〜１５の１〜２基を有するアル
キレンオキサイド付加物であり、そのＨＬＢ（親水性親
油性バランス）が１２〜１６、好ましくは１３〜１５の
範囲の非イオン界面活性剤であればよい。

【００１６】他方の第２の非イオン界面活性剤として
は、炭素数６〜１２、好ましくは８〜９の範囲よりなる
アルキルフェノールのエチレンオキサイドの付加モル数
が８〜１５、好ましくは１０〜１４のものを有するアル
キレンオキサイド付加物であり、そのＨＬＢが１２〜１
６、好ましくは１３〜１５の範囲の非イオン界面活性剤
であればよい。

【００１７】次に本発明に用いられる前記２種類の第１
および第２の非イオン界面活性剤の比率は、前記第２級
アルコールのアルキレンオキサイド付加物（第１の非イ
オン界面活性剤）と前記アルキルフェノールのアルキレ
ンオキサイド付加物（第２の非イオン界面活性剤）とが
５：１〜１：５、好ましくは３：１〜１：３（いずれも
重量比）である。これら第１および第２の非イオン界面
活性剤の比率が上記の範囲外の場合には、アントラキノ
ン粉体をパルプ蒸解液に分散、溶解を容易ならしめるこ
とが困難となる。この事は、例えば第２級アルコールの
アルキレンオキサイド付加物が一般に浸透力に優れた公
知の界面活性剤であり、特に疎水性繊維への浸透力は最
も優れた界面活性剤の１種であるにも拘らず該界面活性
剤を単独で用いるとアントラキノン粉体をパルプ蒸解液
に分散、溶解せしめるのに長時間を必要とすることから
わかる。すなわち、これら２種類の第１および第２の非
イオン界面活性剤を上記範囲内の比率において併用する
ことで初めてパルプ蒸解液への分散、溶解を容易ならし
めることができるものである。

【００１８】また、該非イオン界面活性剤混合物の該ア
ントラキノン粉体に対する合計用量は、通常０．１〜２
重量％、好ましくは０．２〜１重量％の範囲で添加され
る。該アントラキノン粉体に対する合計用量が０．１重
量％未満の場合には、アントラキノン粉体の表面を非イ
オン界面活性剤混合物により完全に被覆することができ
ず、パルプ蒸解液に添加した際に一部の該粉体が液上に
浮遊するなど尚十分な分散、溶解が得られないものであ
った。

【００１９】さらに、これらの２種類の非イオン界面活
性剤混合物の平均ＨＬＢは１２〜１６、好ましくは１３
〜１５の範囲である。該ＨＬＢについても上記非イオン
界面活性剤の比率と同様に前記の範囲内において初めて
優れた蒸解効果を奏するものである。

【００２０】次に、本発明に用いられるアルコール類と
しては、通常分子量２００以下、好ましくは分子量１２
０以下の水溶性化合物であれば、特に限定されるもので
なく、例えば、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、イソプロパノール等の低級の１価アルコール、エチ
レングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレン
グリコール、テトラエチレングリコール、プロピレング
リコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブチレン
グリコール、ネオペンチルグリコール等の２価アルコー
ル等が挙げられる。

【００２１】さらに本発明に用いられる水および／また
は分子量２００以下のアルコール類の含有率は、パルプ
蒸解助剤組成物１００重量％に対して５〜３０重量％、
好ましくは１０〜２０重量％の範囲である。該含有率が
パルプ蒸解助剤組成物１００重量％に対して５重量％未
満では、非イオン界面活性剤混合物に対する水および／
または分子量２００以下のアルコール類の量が不十分と
なり、非イオン界面活性剤混合物がゲル化現象を起こす
ため、非イオン界面活性剤の本来の機能が阻害されたま
まの状態でアントラキノン粉体上に担持されているため
該パルプ蒸解助剤組成物がパルプ蒸解液に遭遇した時
に、該界面活性剤の機能が発揮できず、アントラキノン
のパルプ蒸解液への分散、溶解を妨げるため好ましくな
い。また該含有率がパルプ蒸解助剤組成物１００重量％
に対して３０重量％を越える場合には、過剰な水および
／または分子量２００以下のアルコール類のためアント
ラキノン粉体上に非イオン界面活性剤が担持されること
なく該過剰な水および／または分子量２００以下のアル
コール類とアントラキノン粉体が分離してしまうためパ
ルプ蒸解液への分散、溶解が不十分となり好ましくな
い。

【００２２】また本発明のパルプ蒸解助剤組成物は、パ
ルプ蒸解液へ投入して使用する前に適当な混合機または
攪拌機などを用いて、より均一に混合されていることが
望ましい。

【００２３】また、本発明のパルプ蒸解助剤組成物を投
入するパルプ蒸解液は、特に限定されるものではなく、
一般に使用される蒸解液であればよく、例えば、クラフ
ト法でのアルカリ蒸解液あるいは亜硫酸法での酸性蒸解
液等への投入が可能である。

【００２４】

【実施例】次に実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明は、これら実施例のみに限定されるもので
ない事は言うまでもない。

【００２５】実施例１ 内容積５リットルの回転式オートクレーブに、広葉樹チ
ップを絶乾で６００ｇ、パルプ蒸解助剤組成物を０．３
ｇ、さらに苛性ソーダと硫化ソーダを活性アルカリ１６
重量％（Ｎａ２ Ｏ換算）、硫化度２５重量％、液比
３．６リットル／ｋｇになるように加え、１６６℃まで
約７０分で昇温させ、１６６℃で４０分間蒸解した。

【００２６】得られたパルプを離解した後、カッパー価
およびパルプ収率を測定し、その結果を表１に示した。
表１よりカッパー価１６、パルプ収率５２．０重量％と
なった。

【００２７】尚、パルプ蒸解助剤組成物としては、平均
粒径５μｍ、最大粒径１８μｍのアントラキノン粉体が
８０重量部、炭素数１２〜１４の直鎖アルキル第２級ア
ルコールのエチレンオキサイドの付加モル数が１２のも
のを有するアルキレンオキサイド付加物よりなるＨＬＢ
が１４．５である第１の非イオン界面活性剤（株式会社
日本触媒製、以下、ソフタノール−１２０と略記）とア
ルキルの炭素数が９よりなるアルキルフェノールのエチ
レンオキサイドの付加モル数が１０のものを有するアル
キレンオキサイド付加物よりなるＨＬＢが１３．３であ
る第２の非イオン界面活性剤（三洋化成工業株式会社
製、以下、ノニポール１００と略記）との重量比が１：
１であり、かつその合計用量が該アントラキノン粉体に
対して０．４重量％である非イオン界面活性剤混合物、
およびパルプ蒸解助剤組成物１００重量％に対する含有
率が２０重量％である水をそれぞれ混合してなるパルプ
蒸解助剤組成物を使用した。

【００２８】比較例１ ２種類の非イオン界面活性剤を加えない以外は実施例１
と同様に蒸解を行ない、得られたパルプを離解後、カッ
パー価およびパルプ収率を測定し、その結果を表４に示
した。表４よりカッパー価１６、パルプ収率５０．８重
量％となった。

【００２９】尚、この場合の蒸解時間は１６６℃で５２
分間とした。これはパルプ収率を同一カッパー価で比較
するのが一般的であるので、実施例１とほぼ同一カッパ
ー価になるように蒸解時間により調節したためである。

【００３０】以下同様の理由で、実施例２〜２２および
比較例２〜９の場合も、ほぼ同一カッパー価になるよう
に１６６℃での蒸解時間を調節し、実施例１と同一カッ
パー価でのパルプ収率で比較した。

【００３１】実施例２〜５ ２種類の非イオン界面活性剤の使用割合を表１のように
変化させた以外は実施例１と同様に蒸解を行ない、表１
に示すカッパー価およびパルプ収率が得られた。

【００３２】

【表１】

【００３３】比較例２〜３ ２種類の非イオン界面活性剤の使用割合を表２のように
変化させた以外は実施例１と同様に蒸解を行ない、表２
に示すカッパー価およびパルプ収率が得られた。

【００３４】

【表２】

【００３５】実施例６〜９ ２種類の非イオン界面活性剤の合計用量を表３のように
変化させた以外は実施例１と同様に蒸解を行ない、表３
に示すパルプ収率が得られた。

【００３６】尚、この場合、２種類の非イオン界面活性
剤の使用割合は全て１：１とした。

【００３７】

【表３】

【００３８】比較例４〜５ ２種類の非イオン界面活性剤の合計用量を表４のように
変化させた以外は実施例１と同様に蒸解を行ない、表４
に示すパルプ収率が得られた。

【００３９】尚、この場合も２種類の非イオン界面活性
剤の使用割合は全て１：１である。

【００４０】

【表４】

【００４１】実施例１０ 平均粒径３μｍ、最大粒径１８μｍのアントラキノンを
用いた以外は実施例１と同様に蒸解を行ない、カッパー
価１６、パルプ収率５２．２重量％となった。

【００４２】尚、粒径の測定は、超遠心式自動粒度分布
測定装置ＣＡＰＡ−７００（株式会社堀場制作所製）に
より行なった。

【００４３】比較例６ 平均粒径３０μｍ、最大粒径６０μｍのアントラキノン
を用いた以外は実施例１と同様に蒸解を行ない、カッパ
ー価１６、パルプ収率５０．７重量％となった。

【００４４】実施例１１〜１５ アントラキノン８０重量部に対する水の添加量を表５の
ように変化させた以外は実施例１と同様に蒸解を行な
い、表５に示すパルプ収率が得られた。

【００４５】

【表５】

【００４６】比較例７〜９ アントラキノン８０重量部に対する水の添加量を表６の
ように変化させた以外は実施例１と同様に蒸解を行な
い、表６に示すパルプ収率が得られた。

【００４７】

【表６】

【００４８】実施例１６ 水の代わりにエチレングリコールの５０重量％水溶液を
用いた以外は、実施例１と同様に蒸解を行ない、得られ
たパルプを離解後、カッパー価およびパルプ収率を測定
した。その結果、カッパー価１６、パルプ収率５２．０
重量％となった。

【００４９】実施例１７ 水の代わりにジエチレングリコールの４０重量％水溶液
を用いた以外は、実施例１と同様に蒸解を行ない、得ら
れたパルプを離解後、カッパー価およびパルプ収率を測
定した。その結果、カッパー価１６、パルプ収率５２．
０重量％となった。

【００５０】実施例１８〜２０ 第１の非イオン界面活性剤としてソフタノール−１２０
の代わりに、エチレンオキサイドの付加モル数が表７に
示すような非イオン界面活性剤を用いた以外は、実施例
１と同様に蒸解を行ない、表７に示すパルプ収率が得ら
れた。

【００５１】

【表７】

【００５２】実施例２１〜２２ 第２の非イオン界面活性剤としてノニポール１００の代
わりに、エチレンオキサイドの付加モル数が表８に示す
ような非イオン界面活性剤を用いた以外は、実施例１と
同様に蒸解を行ない、表８に示すパルプ収率が得られ
た。

【００５３】

【表８】

【００５４】

【効果】本発明により得られるパルプ蒸解助剤組成物に
おいては、これをクラフト法、亜硫酸法、ソーダ法のみ
ならずセミケミカル法等の蒸解法でも効果を発揮できる
蒸解助剤として用いることができ、単独のアントラキノ
ンの蒸解助剤と比べて格段と優れた蒸解効果が得られ、
さらにその使用形態で理想とされるテトラヒドロアント
ラキノンのアルカリ水溶液と比べて、有効アントラキノ
ン換算では、より優れた蒸解効果を得ることができるも
のである。

【００５５】また本発明においては、非イオン界面活性
剤が「ゲル化現象」を起こさないように、特定の２種の
非イオン界面活性剤を共用するとともに水および／また
は分子量２００以下のアルコール類の適量と併せて添加
されるために、非イオン界面活性剤の本来の機能が保持
された状態で、アントラキノン粉体上で担持されている
ので、該組成物がパルプ蒸解液に遭遇した時に、直ちに
界面活性剤の機能が発揮され、アントラキノンのパルプ
蒸解液への分散、溶解を容易ならしめることができ、ア
ントラキノンのレドックス触媒としての効果をあますこ
となく発揮することができるものである。

【００５６】さらに、パルプ蒸解助剤組成物を作製する
場合に、従来法では平均粒径が１０μｍ程度のアントラ
キノン粉体を用いる際に風速が２ｍ／ｓｅｃ程度でもか
なり周囲に該粉体が飛散し、環境衛生の問題上、使用に
耐えないものであるが、本発明におけるパルプ蒸解助剤
組成物では、非イオン界面活性剤と水および／または分
子量２００以下のアルコール類を添加することにより湿
潤な状態にでき、全く粉塵がたたず、また飛散すること
もない。

【００５７】さらに本発明のパルプ蒸解助剤組成物はま
た、原木やチップとして針葉樹並びに広葉樹はもちろん
草木類を用いた場合にも優れた蒸解効果が発揮できる。
従って、本発明が広く有効に活用されれば、工業的にも
環境資源的にも大いに有用であり、広く人類の進歩と繁
栄に貢献し得るものとなることが期待できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 恵雄 千葉県千葉市若葉区千城台東３丁目７番 ３号 (56)参考文献 特開 昭54−100332（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−97492（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−6585（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−20276（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D21C 3/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒径１０μｍ以下、最大粒径３０μ
   ｍ以下のアントラキノン粉体に、炭素数１０〜１６の範
   囲の第２級アルコールのエチレンオキサイドの付加モル
   数が７〜２０のものを有するアルキレンオキサイド付加
   物よりなるＨＬＢが１２〜１６である第１の非イオン界
   面活性剤と炭素数６〜１２の範囲よりなるアルキルフェ
   ノールのエチレンオキサイドの付加モル数が８〜１５の
   ものを有するアルキレンオキサイド付加物よりなるＨＬ
   Ｂが１２〜１６である第２の非イオン界面活性剤との重
   量比が５：１〜１：５であり、かつその合計用量が該ア
   ントラキノン粉体に対して０．１〜２重量％である非イ
   オン界面活性剤混合物、およびパルプ蒸解助剤組成物１
   ００重量％に対する含有率が５〜３０重量％である水お
   よび／または分子量２００以下のアルコール類をそれぞ
   れ混合してなることを特徴とするパルプ蒸解助剤組成
   物。
2. 【請求項２】 該第１および第２の非イオン界面活性剤
   混合物の平均ＨＬＢが１３〜１５である請求項１に記載
   のパルプ蒸解助剤組成物。
3. 【請求項３】 前記水および／または分子量２００以下
   のアルコール類のパルプ蒸解助剤組成物１００重量％に
   対する含有率が１０〜２０重量％である請求項１に記載
   のパルプ蒸解助剤組成物。