JP4641629B2

JP4641629B2 - セルロース質繊維材料パルプの漂白方法

Info

Publication number: JP4641629B2
Application number: JP2001018408A
Authority: JP
Inventors: 雅子小幡; 武志飯森; 孝則宮西
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2021-01-26
Also published as: JP2002227083A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はケミカルパルプを製造する際のセルロース質繊維材料のパルプの漂白方法であって、導入されたパルプを漂白ラインに連続的に供給しそして加熱抽出処理を行なう、セルロース質繊維材料のパルプの漂白方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二酸化塩素はその高い酸化力と反応選択性からパルプの漂白には重要な試薬である。しかしながら、二酸化塩素の漂白排水は塩素イオンを含むため、紙パルプ工場の排水が環境に与える影響に関心が集まる中、二酸化塩素使用量を軽減する方法に関心が集まっている。
【０００３】
この様な流れから、酸素系薬品であるオゾン漂白が特に注目されてきている。
しかし、オゾンは漂白排水の回収においては非常に良い試薬ではある一方で、反応選択性の低さという点で、パルプ強度を保つためには漂白に使用する量が限られてしまう。したがって、オゾン漂白を含むシーケンスにおいても二酸化塩素を併用するのが一般的であり、シーケンス全体において漂白排水の回収が制限されているのが現状である。
【０００４】
こういった背景の中、二酸化塩素などの塩素系薬品を削減することが出来る公知の前処理方法として、酸処理、アルカリ抽出処理や酵素処理に関する多くの特許出願や報告がされている。また、前処理の排水は塩素イオンなどの有害物質を含まないため、洗浄水の再利用が容易で、未晒洗浄工程に交流洗浄して回収できる。このことは、前処理を導入し、塩素系薬品を軽減することで漂白工程全体の毒性レベルが低くなることを示す。
【０００５】
前処理法の一つである、アルカリ抽出により漂白薬品を軽減する方法(Norn Liebergott、 1994 Pulping Conference、 357)は公知の事実である。しかし、アルカリ抽出段においては、蒸解、あるいは酸素漂白終了後の洗浄によりpHが低くなったパルプに、新たにアルカリを添加して高いpHで処理する方法が一般的である。しかし、この様な方法においては、蒸解後期に再吸着したヘミセルロースが再び溶解し、漂白歩留まりを低減するため、バイオマス資源の保持という観点からは良い方法であるとはいえない。また、新たにアルカリを添加すると、前処理に続く工程での漂白条件に影響を与える、例えば二酸化塩素漂白において最適pHの範囲に入らなくなる、といった問題点が考えられた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、塩素系薬品を軽減し、かつ従来行われている漂白シーケンスと比較してより効率的な、セルロース質繊維材料のパルプの、改善された漂白性を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、塩素及び二酸化塩素の使用を減少させることで、よりクローズド化された漂白工程を提供することにある。
【０００８】
本発明の更に別の目的は、より少ない薬品使用量で、市場において一般的な白色度と強度を有する漂白パルプを得る、セルロース質繊維のパルプの改善された漂白方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の更に別の目的は、本発明に続く漂白工程において、より好適な条件で漂白できるようにすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によればこれらの目的は、セルロース質繊維材料のパルプを漂白する方法において、希釈水の添加を、蒸解後のパルプを洗浄した後に、あるいは蒸解後のパルプを酸素漂白し洗浄した後に、かつ前段及び後段を有する漂白ラインに連続的に供給する前に行い、次いで加熱抽出処理を行なうことにより、後段の漂白性を改善することを実質的に特徴とするセルロース質繊維材料のパルプの漂白方法により達成される。
【００１１】
【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、クラフト法により製造されたものが挙げられる。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。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、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かまわない。
【００１２】
本漂白工程に供給されかつ処理されるパルプは約0.5〜15％の濃度を有することが好ましい。パルプ濃度が0.5%未満の場合は、処理工程に必要なタワーが大きくなる、あるいは、処理時間が長くなるため、より効率的、経済的な漂白を行なうためには適当でない。また、パルプ濃度が15%以上になると、可溶性リグニンが溶出するための自由水が充分でないため適当でない。
【００１３】
発明の好ましい態様においては、希釈水は１つ又はそれ以上の地点で添加され、処理タワーで加熱処理される。かかる地点の各々において、パルプスラリーを均一にするために混合器が使用される。本発明における加熱処理のｐＨは、蒸解後あるいは蒸解−酸素漂白後のパルプの洗浄状況に左右されるが、６．５〜１２．５が好適である。６．５未満では後段の漂白効果の改善の程度が小さく、また、１２．５を超えるとパルプ歩減りが大きくなる。また、加熱処理の時間は、１０〜３００分が好適である。１０分未満では後段の漂白効果の改善の程度が小さい。一方、３００分を超えても、後段の漂白効果の大幅な改善は認められず、却って設備が大きくなる等の経済的不利が大きくなるため好ましくない。
【００１４】
パルプの加熱抽出処理は４０〜９５℃の温度で行われる。温度が４０℃未満の場合は、抽出物の拡散速度が小さくなるため適当でない。また、９５℃以上になると、パルプ品質に影響を与えるため適当でない。
【００１５】
希釈水の添加は、蒸解、あるいは酸素漂白後に洗浄を行なった時点から加熱抽出タワー入口までの間で1個所または2個所以上任意に設定できる。希釈水は、洗浄後すぐに添加するのが好ましい。すなわち、より長い保持時間を持つことで、より高い抽出効果が得られる。また、希釈水としては後段のアルカリ抽出段および過酸化水素漂白の洗浄水が使用できる。
【００１６】
【本発明の作用】
二酸化塩素は、反応選択性の高い、漂白試薬としては優れたものであるが、漂白排水中に塩素イオンを放出するため、排水回収を進めるためには、二酸化塩素使用量が制限する必要がある。しかし、より少ない数の漂白工程を使用して、市場において一般的な白色度と強度を有する漂白パルプを得るためには、二酸化塩素の使用量を最小限にしつつも、脱リグニンを効率的に促進しなければならない。
【００１７】
蒸解、あるいは酸素漂白は比較的強いアルカリ条件下で行われるが、工程の後期にはpHが低くなり、ヘミセルロースがパルプ表面に再吸着すると同時に、一部の可溶化したリグニンが再び吸着する。また一方では、低分子化、可溶化したもののパルプの立体構造的障害により、溶出できない繊維内部のリグニンも存在すると考えられる。このような可溶性リグニンはフェノール性構造を多く持ち、そのため、フェノール性リグニンと選択的に反応する二酸化塩素漂白においては、繊維内部の高分子リグニンよりも、繊維表面や繊維内部の可溶性リグニンと選択的に反応すると考えられる。ところが、その様な可溶性リグニンは漂白薬品と反応しなくても充分溶出できる状態であるため、より少ない漂白薬品による効率的な漂白という意味では、無駄な反応である。そこで、より効率的な漂白を行なうためには、蒸解後あるいは酸素漂白後のパルプに希釈水を添加し、よく攪拌したのちに加熱することで繊維表面および繊維内部の可溶化リグニンが水溶液中に拡散し、除去することが出来、それに続く漂白段で添加された漂白薬品と、繊維内部に残存する高分子リグニンとが反応することで、脱リグニン選択性が改善される。
【００１８】
この様な加熱抽出を蒸解後あるいは酸素漂白後のアルカリ条件側で行なうことで、苛性ソーダ添加による漂白工程全体の金属イオン濃度を上げることなく、効率的、なおかつ効果的に処理を行なうことが出来る。さらに、新たにアルカリを添加せずにより温和な条件で処理を行なうことは、アルカリ抽出などで進行する多糖類由来の歩減りを低減することが出来る。また、次の漂白工程へのアルカリの持ち込み量が減少するため、例えば二酸化塩素漂白における終pHを最適な条件にすることや、オゾン漂白での硫酸添加量の軽減が可能である。この事実は特に、より少ない使用薬品量で、市場において一般的な白色度と強度を有する漂白パルプを得る場合に有利である。
【００１９】
加熱抽出処理の他の利点として、漂白工程全体で見た場合の排水の有効利用が挙げられる。一例として、酸素漂白後に加熱抽出処理を行なった後に、二酸化塩素漂白を行い、次にアルカリ／過酸化水素漂白を行なう場合、加熱抽出段の希釈水はアルカリ／過酸化水素漂白の排水が利用でき、さらに加熱抽出段の排水を酸素漂白段の希釈水として利用することが出来る。すなわち、より少ない漂白排水量で、より効果的な漂白シーケンスを確立することが出来る。
【００２０】
加熱抽出処理はより高温の方が拡散速度が高くなり抽出効果も高くなることから、パルプ品質に悪い影響を与えない範囲でできるだけ高温で行うことが好ましい。このような観点から、蒸解後あるいは酸素漂白後のパルプは、洗浄後も比較的高温であるため、熱の有効利用という点においても効果的であると考えられる。
【００２１】
図１にこの発明の漂白システムの一例を示す。１の酸素漂白後のパルプは洗浄後に４のミキサーで良く攪拌されている状態に希釈水１９が添加され、５の加熱抽出段へポンプ３において送り出される。処理後に６の洗浄機で洗浄後、７のポンプで後段漂白へ導入される。
【００２２】
【実施例】
表１、２および３に比較例と実施例を挙げた。なお、明細書中のパルプ濃度は重量％を示す。
【００２３】
「実施例１」
針葉樹チップを連続蒸解釜で蒸解したのち、酸素脱リグニンを行って得られたカッパー価14.4のパルプを、希釈水を添加してパルプ濃度10%、反応温度70℃、反応時間60分で加熱抽出処理、それに続く洗浄を行なった。加熱抽出時のパルプスラリーのpHは 10.2であった。さらに、その後の漂白を表１の条件で行なった。
【００２４】
「比較例１」実施例１で用いたパルプを、加熱抽出およびそれに続く洗浄を行なわない以外は実施例１と全く同じ条件で漂白した。
【００２５】
「実施例１と比較例１とのフルブリーチ後の白色度の比較」
実施例1の加熱抽出処理を行なった場合のフルブリーチ後の白色度は79.7%であり、比較例１の加熱洗浄処理を行なわなかった場合は75.3%であり、漂白性に明らかな差が確認された。
【００２６】
「実施例2」
針葉樹チップを連続蒸解釜で蒸解したのち、酸素脱リグニンを行って得られたカッパー価16.3のパルプを、希釈水を添加してパルプ濃度10%、反応温度60℃、反応時間120分で加熱抽出処理、それに続く洗浄を行なった。加熱抽出時のパルプスラリーのpHは 9.1であった。さらに、その後の漂白を表２の条件で行なった。
【００２７】
「比較例２」実施例２で用いたパルプを、加熱抽出およびそれに続く洗浄を行なわないことと、Ｄ１段での二酸化塩素添加量を増加した以外は実施例２と全く同じ条件で漂白した。
【００２８】
「実施例２と比較例２とのフルブリーチ後の白色度の比較」
実施例２の加熱抽出処理を行ない、D1段での二酸化塩素添加量を10.4kg/ADTで漂白した場合のフルブリーチ後の白色度は81.7%であり、比較例２の加熱洗浄処理を行なわないで、D1段での二酸化塩素添加量を14.0kg/ADTで漂白した場合は81.5%であり、明らかな二酸化塩素削減効果が確認された。
【００２９】
「実施例２と比較例２とのフルブリーチ後のパルプ粘度の比較」
実施例２の加熱抽出処理を行ない、D1段での二酸化塩素添加量を10.4kg/ADTで漂白した場合のフルブリーチ後のパルプ粘度は14.3cPであり、比較例２の加熱洗浄処理を行なわないで、D1段での二酸化塩素添加量を14.0kg/ADTで漂白した場合は13.1cPであり、明らかなパルプ品質改善効果が確認された。
【００３０】
「実施例３」
広葉樹チップを連続蒸解釜で蒸解したのち、酸素脱リグニンを行って得られたカッパー価12.3のパルプを、希釈水を添加してパルプ濃度10%、反応温度60℃、反応時間120分で加熱抽出処理、それに続く洗浄を行なった。加熱抽出時のパルプスラリーのpHは 6.9であった。さらに、その後の漂白を表３の条件で行なった。
【００３１】
「比較例３」実施例３で用いたパルプを、加熱抽出およびそれに続く洗浄を行なわないことと、Ｃ段での塩素添加量を増加した以外は実施例３と全く同じ条件で漂白した。
【００３２】
「実施例３と比較例３とのフルブリーチ後の白色度の比較」
実施例３の加熱抽出処理を行ない、C段での塩素添加量を22.2kg/ADTで漂白した場合のフルブリーチ後の白色度は86.8%であり、比較例３の加熱洗浄処理を行なわないで、C段での塩素添加量を26.7kg/ADTで漂白した場合は85.8%であり、明らかな塩素削減効果が確認された。
【００３３】
「実施例４」
広葉樹チップを連続蒸解釜で蒸解してカッパー価１５．５、白色度２４．２％のパルプを得、希釈水を添加してパルプ濃度１０％、反応温度８０℃、反応時間６０分で加熱抽出処理、それに続く洗浄を行った。パルプスラリーのｐＨは、加熱抽出開始時が１０．４、加熱抽出終了時が８．７であった。表４に示したように洗浄後のカッパー価は１３．３を低下した。また、白色度も２６．５％と向上した。さらに、その後の漂白を表４の条件で行った。得られた漂白結果も表４に示す。
【００３４】
「比較例４」実施例４と同じ蒸解パルプを、加熱抽出およびそれに続く洗浄を行わないことと、その後の漂白における薬品添加量を増加した以外は実施例４と同じ条件で漂白した。漂白条件および得られた漂白結果を表４に示す。
【００３５】
「実施例４と比較例４とのフルブリーチ後の白色度の比較」
実施例４の加熱抽出を行い、Ｃ段での塩素添加量を２１．５ｋｇ／ＡＤＴ、アルカリ抽出段でのＮａＯＨ添加量を８．１ｋｇ／ＡＤＴで漂白した場合のフルブリーチ後の白色度は８６．７％であった。一方これに対して、Ｃ段での塩素添加量を２５．１ｋｇ／ＡＤＴ、アルカリ抽出段でのＮａＯＨ添加量を１０．８ｋｇ／ＡＤＴで漂白した場合のフルブリーチ後の白色度は８６．３％であり、明らかな薬品削減効果が確認された。
【００３６】
「実施例５」
広葉樹チップを連続蒸解釜で蒸解してカッパー価１９．２、白色度２７．５％のパルプを得、希釈水を添加してパルプ濃度１０％、反応温度８０℃、反応時間６０分で加熱抽出処理、それに続く洗浄を行った。パルプスラリーのｐＨは、加熱抽出開始時が１０．２、加熱抽出終了時が８．３であった。表４に示したように洗浄後のカッパー価は１８．１と低下した。また、白色度も２８．２％と向上した。なお、ここでは実施例１〜４のようなフルブリーチを行わなかったが、実施例４と同様に、カッパー価の低下効果および白色度の向上効果より、実施例１〜４と同様なリグニン除去に伴う後段での漂白薬品の低減が予測できた。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【表２】

【００３９】
【表３】

【００４０】
【表４】

【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の漂白システムの一例を示す。

Claims

ケミカルパルプを製造する際にセルロース質繊維材料のパルプを漂白する方法において、蒸解後のパルプを洗浄した後に、あるいは、蒸解後のパルプを酸素漂白し洗浄した後に、希釈水を添加し、次いでｐＨ６．５〜９．１の範囲で加熱抽出処理を行ない、そのパルプを前段及び後段を有する漂白ラインに連続的に供給することにより、後段の漂白性を改善することを特徴とするセルロース質繊維材料のパルプの漂白方法。
加熱抽出段により処理されるパルプが０．５〜１５％の範囲のパルプ濃度を有する請求項１に記載の方法。
加熱抽出段での処理時間が１０〜３００分間の範囲である請求項１または２に記載の方法。
加熱抽出段での処理温度が４０〜９５℃の範囲である請求項１〜３のいずれかに記載の方法。