JP3368336B2 - パルプ漂白方法 - Google Patents

パルプ漂白方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルプの漂白方法
に関し、更に詳しくは酸化剤を用いるパルプ漂白法の改
良に関する。
【0002】
【従来の技術】木材中の純粋な繊維は、通常、無色であ
るが、木材等を加工することにより得られる粗パルプに
は種々の不純物が含まれるために着色している。これを
白色度の高い紙の原料とするためには、着色不純物を薬
剤などにより分解、又は無色化する漂白工程を必要とす
る。
【0003】従来、このような漂白薬剤としては、塩
素、次亜塩素酸塩、二酸化塩素等が用いられているが、
ハロゲン原子を含む薬剤は環境に対する負荷が大きく、
また人体に対する危険性も大きいので、操業安全性に問
題があり、また、これらの漂白過程は多くの場合に高温
で行われるので、大量のエネルギーを要する多消費型プ
ロセスであり、その為に多量の二酸化炭素の放出を伴う
という難点も包含している。
【0004】これらの問題点を解決するために、過酸化
水素等の酸化剤を用いる方法が報告されている。更に、
該過酸化水素を用いる方法において、通常の可視・紫外
光を照射する方法も提案されている(例えば、Koplik,
M.; Milichovsky, M. "Photochemical bleaching of pa
per webs", Cellul. Chem. Technol., 32, 349 (199
8);Ruggiero, R.; Machado, A. E. H.; Da S. P. D.;G
relier, S.; Nourmamode,A.; Castellan, A. "Bleached
chemical pulp from Eucalyptus grandis woodproduce
d by peroxyformic acid pulping and photochemical b
leaching", Holzforschung, 52, 325 (1998))。しか
し、これらの方法は、いずれの場合も従来のハロゲン系
薬剤漂白法と比べて十分な漂白効果が得られない、処理
時間が長い、高温処理を要する、などといった問題点を
かかえているのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を克服するためになされたものであって、高温及
び長時間の処理を必要とせず、また環境負荷が小さいと
共に操業安全性が高く、しかも二酸化炭素排出の削減が
可能で環境に優しいパルプの漂白方法を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる従
来技術の難点を解消するために鋭意検討した結果、特定
の酸化剤と有機光化学的反応を組み合わせる方法が有効
であること見い出し、本発明をなすに至った。
【0007】すなわち本発明によれば、第一に、粗パル
プに、下記一般式(1)で示される酸化剤の存在下、
外光及び/又は可視光(以下、紫外・可視光ともいう)
を照射することを特徴とするパルプの漂白方法が提供さ
れる。 ROOR’ (1) (Rは、アリール基、アルキルカルボニル基、アリール
カルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシ
カルボニル基、ホルミル基又は水素を、R’は、アリー
ル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、
アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基又
はホルミル基を表す。) 第二に、第一の方法において、紫外光及び/又は可視光
が紫外レーザー光及び/又は可視レーザー光(以下、紫
外・可視レーザー光ともいう)であることを特徴とする
パルプの漂白方法が提供される。
【0008】すなわち、本発明方法は、パルプに含まれ
ている着色物質、たとえばリグニン由来の芳香環や多重
結合から成るπ電子共役系有機化合物が、紫外・可視光
照射により基底状態から励起状態への電子励起が起こ
り、その結果、より活性な性質を有する状態に転じ、そ
のことにより酸化剤との反応性が高まり該着色物質の分
解反応若しくは無色化反応が促進される現象、あるい
は、その逆に該紫外・可視光照射により酸化剤、又は酸
化剤/溶媒がより活性な物質に転じ、そのことにより着
色物質との反応性が向上し、該着色物質の分解若しくは
無色化反応が増大する現象を巧みに利用したものであ
る。
【0009】従来の、酸化剤と通常の紫外・可視光を用
いる漂白方法においては、過酸化水素の紫外・可視光照
射による光化学反応過程により生じたヒドロキシラジカ
ルが、該着色物質と反応して該着色物質の分解若しくは
無色化反応を起こすものと考えられるが、過酸化水素の
紫外・可視領域のモル吸光係数は通常の芳香族化合物や
共役系を有する有機化合物と比べて極端に小さいので、
光化学的に発生するヒドロキシラジカルの濃度は低いも
のでしかなく、その結果、ハロゲン系薬剤漂白法と比べ
て十分な漂白効果が得られないこと、処理時間が長いこ
と、高温処理を要すること、などといった問題点を包含
していた。
【0010】本発明は、これらの問題点を、酸化剤とし
て、前記一般式(1)で示される特定な酸化剤を用いる
ことにより解決したものである。すなわち、これらの酸
化剤は、従来から用いられている過酸化水素と比べてそ
の紫外・可視領域のモル吸光係数が非常に大きいため
に、過酸化水素と比べて該着色物質の分解若しくは無色
化反応を起こすために必要な光化学的に発生するヒドロ
キシラジカル、或いはアルコキシラジカルの濃度を高く
することが可能となる為に、これらの有機過酸化物を用
いると着色物質との反応性が向上し、該着色物質の分解
若しくは無色化反応を著しく高めることができる。本発
明で用いる酸化剤は前記一般式(1)で示される。一般
式(1)において、アリール基としては、フェニル基、
ナフチル基、ビフェニル基、アントリル基、それらの置
換体、等が、アルキルカルボニル基としては、アセチル
基、エチルカルボニル基、プロピオニルカルボニル基、
それらの置換体、等が、アリールカルボニル基として
は、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、ビフェニル
カルボニル基、それらの置換体、等が、アルコキシカル
ボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカ
ルボニル基、それらの置換体、等が、アリーロキシカル
ボニル基としては、フェノキシカルボニル基、ナフトキ
シカルボニル基、ビフェニロキシカルボニル基、それら
の置換体、等が挙げられる。これらの酸化剤の具体例と
しては、例えば、過安息香酸及びその誘導体、過酢酸、
過蟻酸等の過酸、それら過酸のエステル類、過炭酸及び
そのエステル類、等の有機過酸化物が挙げられる。本発
明で好ましく使用される酸化剤は、過安息香酸及びその
誘導体である。
【0011】また、本発明において、紫外・可視光とし
て、紫外・可視レーザー光を選定すると、該着色物質の
分解若しくは無色化反応を行うために必要なヒドロキシ
ラジカルの濃度を高くすることが可能となり、通常の紫
外・可視光を照射した場合に比べ該反応が著しく高速化
されることから、その漂白時間に要する時間や漂白温度
の低減化が達成でき、更には、環境負荷が小さいと共に
操業安全性が高く、しかも二酸化炭素排出の削減が可能
で環境に優しいといった顕著な作用効果を呈する。更
に、通常の紫外・可視光照射による光化学的ヒドロキシ
ラジカル生成は一光子過程のみによるものであるのに対
し、レーザー光を用いると、一光子過程の他に多光子過
程によるヒドロキシラジカル生成の可能性も高くなる為
に、更に漂白時間に要する時間や漂白温度の低減化や、
環境負荷が小さいと共に操業安全性が高く、しかも二酸
化炭素排出の削減が可能で環境に優しいといった顕著な
作用効果が期待できる。
【0012】本発明の漂白の対象となるパルプには、木
材より得られる機械パルプ、半化学パルプ、化学パルプ
の他、回収古紙より得られる古紙パルプ、藁や亜麻等か
ら得られる非木材パルプ等が包含される。
【0013】本発明における前記酸化剤は単独で用いて
も良いが、紫外・可視光を透過する溶媒に分散若しくは
溶解させて使用することが望ましい。このような溶媒と
しては、水、アルコール類、鎖状または環状のアルカン
類、エーテル類等の単独溶媒あるいはこれらの混合溶媒
が挙げられるが、酸化剤を溶解又は分散する溶媒、或い
は混合溶媒であればその種類に限定されない。酸化剤の
使用量は特に制限はないが、好ましくは溶媒に対する酸
化剤の飽和濃度以下であれば良く、より好ましくは0.
1〜20重量%とするのが適当である。
【0014】本発明における紫外・可視光照射における
光照射波長に特に制限は無いが、波長が180〜800
nm、好ましくは180〜400nm程度のものを用い
ることが望ましい。また、本発明における紫外・可視光
照射における光照射強度にも特に制限は無いが、連続光
は0.1mW〜10kW/cm、パルス光では0.1
mJ/パルス・cm〜1kJ/パルス・cmが適し
ている。紫外・可視レーザー光源としては特に制限はな
く、またレーザー光はパルス光でも連続照射光でもよい
が、エキシマレーザー(ArFエキシマレーザー、Kr
Fエキシマレーザー、XeClエキシマレーザー、Xe
Fエキシマレーザー等)、アルゴンイオンレーザー、ク
リプトンイオンレーザー、YAGレーザーの第2、及び
第3高調波等が好ましく使用される。
【0015】光照射温度にも特に制限は無く、用いた溶
媒の凝固点以上、沸点以下であればよいが、好ましくは
−80℃〜100℃、より好ましくは0〜40℃であ
る。光照射時間は、原料パルプの着色度、酸化剤あるい
は溶媒の種類やその濃度更には、照射紫外・可視光の種
類や光強度等を考慮することにより適宜定められるが、
通常、1秒〜30分もあれば充分である。
【0016】本発明方法は、粗パルプと酸化剤を接触さ
せた所に紫外・可視光を照射すればよく、特にその実施
の態様に制限はない。好ましい実施の態様としては、例
えば、原料パルプを、酸化剤を含む紫外・可視光を透過
する溶媒に、分散、溶解した後、紫外・可視光を照射す
る方法、原料パルプをシート状、或いは薄片状に成型し
た後、これを上記の酸化剤を含む溶媒に含浸、あるいは
含浸させた後、紫外・可視光を照射する方法等が挙げら
れる。
【0017】
【実施例】次に実施例に基づき、本発明を更に詳細に説
明する。
【0018】実施例1 粗パルプ約0.11g(乾燥重量)を30mlの6%m
−クロロ過安息香酸エタノール溶液に分散させ、この分
散液に400mJ/パルス、5Hzのクリプトンフッ素
エキシマレーザーを1分間照射した。この分散液を濾過
し、引き続き濾過物をエタノールと水で洗浄した。洗浄
後の濾過物を直径約2.5cmの円盤状にし、乾燥後、
該パルプの白色度(JIS Z 8715)を拡散反射
装置の付いた紫外可視分光光度計により測定したとこ
ろ、−26であった。
【0019】実施例2 実施例1において、400mJ/パルス、5Hzのクリ
プトンフッ素エキシマレーザーに代えて、Toshib
a UV−25フィルターを装着した500Wのキセノ
ンランプを1分間照射した以外は実施例1と同様の操作
を行った。漂白後のパルプの白色度(JIS Z 87
15)は、−35であった。
【0020】比較例1 粗パルプ約0.11g(乾燥重量)を30mlの水に分
散させ、この分散液を濾過した後、濾過物を直径約2.
5cmの円盤状にし、乾燥後、該パルプの白色度(JI
S Z 8715)を拡散反射装置の付いた紫外可視分
光光度計により測定したところ、−55であった。
【0021】比較例2 粗パルプ約0.11g(乾燥重量)粗パルプ約0.11
g(乾燥重量)を30mlの6%過酸化水素水溶液に分
散させ、この分散液にToshiba UV−25フィ
ルターを装着した500Wのキセノンランプを1分間照
射した。この分散液を濾過し、引き続き濾過物を水で洗
浄した。洗浄後の濾過物を直径約2.5cmの円盤状に
し、乾燥後、該パルプの白色度(JIS Z 871
5)を拡散反射装置の付いた紫外可視分光光度計により
測定したところ、−40であった。
【0022】
【発明の効果】従来の、酸化剤と通常の紫外・可視光を
用いる漂白方法は、過酸化水素の紫外可視領域のモル吸
光係数が通常の芳香族化合物や共役系を有する有機化合
物と比べて極端に小さいので、光化学的に発生するヒド
ロキシラジカルの濃度は低いものでしかないことから、
ハロゲン系薬剤漂白法と比べて十分な漂白効果が得られ
ない、処理時間が長い、高温処理を要する、などといっ
た問題点を包含していたが、本発明においては、酸化剤
として、前記一般式(1)で示される特有な酸化剤を用
いたことから、該着色物質の分解若しくは無色化反応を
行うために必要なヒドロキシラジカルの濃度を高くする
ことが可能となるため、上記着色物質の分解反応や無色
化反応が促進され、従来の過酸化水素と光照射を利用し
た場合に比べその漂白時間に要する時間や漂白温度の低
減化が達成できる。また、本発明は、更には、環境負荷
が小さいと共に操業安全性が高く、しかも二酸化炭素排
出の削減が可能で環境に優しいといった顕著な作用効果
を呈する。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粗パルプに、下記一般式(1)で示される
    酸化剤の存在下、紫外光及び/又は可視光を照射するこ
    とを特徴とするパルプの漂白方法。 ROOR’ (1) (Rは、アリール基、アルキルカルボニル基、アリール
    カルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシ
    カルボニル基、ホルミル基又は水素を、R’は、アリー
    ル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、
    アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基又
    はホルミル基を表す。)
  2. 【請求項2】紫外光及び/又は可視光が紫外レーザー光
    及び/又は可視レーザ光であることを特徴とする請求項
    1に記載の方法。
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