JP4695545B2 - 黒液の発泡抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、クラフトパルプ製造工程において発生する黒液の発泡を抑制する方法に関するものであり、詳しくは、針葉樹木材チップに樹脂成分分解菌を散布し、針葉樹木材チップ中の樹脂成分を分解し、これら分解された樹脂成分を含有する針葉樹木材チップをクラフト蒸解して得られた樹脂石鹸（以下、菌処理樹脂石鹸）を上記樹脂成分分解菌による処理を経ない針葉樹木材チップをクラフト蒸解して得られた黒液（以下、非菌処理針葉樹黒液）に添加し、この菌処理樹脂石鹸を添加した非菌処理針葉樹黒液（以下、菌処理樹脂石鹸添加黒液）を広葉樹木材チップのクラフト蒸解黒液（以下、広葉樹黒液）と混合することにより黒液の発泡を抑制する方法に関するものである。

クラフトパルプは、苛性ソーダと硫化ソーダを主成分とする蒸解薬液を用いて、木材チップを蒸解釜において高温で蒸解し、脱リグニンすることによって製造される。

クラフト蒸解後の蒸解薬液の廃液は黒液と呼ばれ、蒸解直後のクラフトパルプは黒液を多く含有している。

クラフトパルプ製造工程は、黒液から薬品及び熱を回収することによって成立しているため、蒸解直後のクラフトパルプを洗浄し黒液を効率的に分離する必要がある。

蒸解直後のクラフトパルプを洗浄し黒液を分離する工程は未晒パルプ洗浄工程と言われ、フィルタ洗浄機、ディフューザ洗浄機及びプレス洗浄機など各種洗浄機を用いてパルプを洗浄することによってパルプから黒液を分離している。

未晒パルプ洗浄工程においては、黒液が発泡することによって各種洗浄機の操業性を悪化させることが問題となっている。黒液は多成分系から成る一種のコロイド溶液とみなすことができ、その発泡挙動は極めて複雑であり、単成分系とは異なる発泡挙動を示す。例えば、単成分系では発泡性の高い成分であっても、多成分系内で他成分との相互作用が生じることにより、系全体としては発泡性が抑制されることもある。

黒液が発泡する原因のひとつに、木材チップ中の樹脂成分がクラフト蒸解によって樹脂石鹸となり黒液中に存在していることがあげられる。この樹脂石鹸は針葉樹クラフトパルプ製造工程においてはトール油石鹸と言われ、界面活性効果を有し、通常は黒液の発泡性を増大させる。しかしながら、特許文献１にあるように、トール油を消泡剤組成物として用いた例もあることから、黒液中に存在する樹脂石鹸は黒液の発泡性を増大させるばかりでなく、他成分との組み合わせ方や使い方によっては黒液の発泡を抑制する効果をも有する。

クラフトパルプ製造工程における未晒パルプ洗浄工程での黒液の発泡に対する一般的な対策は、各種洗浄機に消泡剤を添加して発泡を抑制することであり、現在ではシリコーン系消泡剤を用いる消泡方法（例えば、特許文献２及び３参照）などが主流であるが、消泡剤成分が凝集・凝固し、後工程においてピッチトラブルを誘発することが問題となる。
特表平１１−５１４２９３号公報 特開平７−２８９８０３号公報 特開平１０−１６５７１１号公報

本発明は、クラフト蒸解によって発生する黒液の発泡を抑制する方法を提供することを目的としてなされたものである。

本発明者らは、クラフト蒸解によって発生する黒液の発泡を抑制する方法について鋭意検討を重ねた結果、針葉樹木材チップに子のう菌類または不完全菌類あるいは担子菌類のいずれかの樹脂成分分解菌を１種又は数種散布して針葉樹木材チップ中の樹脂成分を分解し、これら分解された樹脂成分を含有する針葉樹木材チップをクラフト蒸解して得られた樹脂石鹸を上記樹脂成分分解菌による処理を経ない針葉樹木材チップをクラフト蒸解して得られた黒液に添加し、この樹脂石鹸添加黒液を広葉樹木材チップのクラフト蒸解黒液と混合することによって、黒液の発泡を抑制できることを見出し本発明に至った。

本発明の黒液の発泡抑制方法によれば、黒液に改めて消泡剤を添加する必要がなく、かつ消泡剤成分が凝集・凝固し、後工程においてピッチトラブルを誘発することなく黒液の発泡を抑制することができる。

本発明は、針葉樹木材チップに子のう菌類または不完全菌類あるいは担子菌類のいずれかの樹脂成分分解菌を１種又は数種散布して針葉樹木材チップ中の樹脂成分を分解した後クラフト蒸解し菌処理樹脂石鹸を得、菌処理樹脂石鹸を非菌処理針葉樹黒液に添加し、この菌処理樹脂石鹸添加黒液を広葉樹黒液と混合することを特徴とする黒液の発泡抑制方法である。

本発明に係る、針葉樹木材チップに散布する樹脂成分分解菌としては、子のう菌類、不完全菌類あるいは担子菌類が挙げられる。以下にその具体例を示すが、本発明は以下の具体例に限定されない。

本発明に用いられる子のう菌類としては、セラトシスチス（Ｃｅｒａｔｏｃｙｓｔｉｓ）、セラトシスチオプシス（Ｃｅｒａｔｏｃｙｓｔｉｏｐｓｉｓ）、グラフィウム（Ｇｒａｐｈｉｕｍ）、レプトグラフィウム（Ｌｅｐｔｏｇｒａｐｈｉｕｍ）、オフィオストマ（Ｏｐｈｉｏｓｔｏｍａ）、フィアロセファラ（Ｐｈｉａｌｏｃｅｐｈａｌａ）、スポロトリクス（Ｓｐｏｒｏｔｈｒｉｘ）、リノクラジエラ（Ｒｈｉｎｏｃｌａｄｉｅｌｌａ）、ヒアロデンドロン（Ｈｙａｌｏｄｅｎｄｒｏｎ）等が挙げられる。

本発明に用いられる不完全菌類としては、アルテルナリア（Ａｌｔｅｒｎａｒｉａ）、カドフォラ（Ｃａｄｏｐｈｏｒａ）、クロリジウム（Ｃｈｌｏｒｉｄｉｕｍ）、ジプロジア（Ｄｉｐｌｏｄｉａ）、ダクチレラ（Ｄａｃｔｙｌｅｌｌａ）、フサリウム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）、ホルモデンドン（Ｈｏｒｍｏｄｅｎｄｒｏｎ）、ホルモネマ（Ｈｏｒｍｏｎｅｍａ）、フィアロフォラ（Ｐｈｉａｌｏｐｈｏｒａ）、スファエロプシス（Ｓｐｈａｅｒｏｐｓｉｓ）、トリクコスポリウム（Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｉｕｍ）、コジナエア（Ｃｏｄｉｎａｅａ）、バルサ（Ｖａｌｓａ）等が挙げられる。

本発明に用いられる担子菌類としては、セリポリオプシス（Ｃｅｒｉｐｏｒｉｏｐｓｉｓ）、ディコミタス（Ｄｉｃｈｏｍｉｔｕｓ）、コリオラス（Ｃｏｒｉｏｌｕｓ）、ファネロカエテ（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ）等が挙げられる。

本発明において、針葉樹木材チップに散布する樹脂成分分解菌は１種類でも良いし、数種類散布しても良い。散布の回数も複数回行っても良い。特に、数種類散布する場合には、樹脂成分分解菌の一部または全部の種類を予め混合した上で散布しても良いし、複数回散布する中で樹脂成分分解菌の種類を変更しても良い。また、針葉樹木材の種類により樹脂成分分解菌の種類やその組み合わせを変えても良い。

本発明に用いる樹脂成分分解菌の針葉樹木材チップへの散布量に特に制限はないが、樹脂成分分解菌の針葉樹木材チップへの散布量が生の針葉樹木材チップ１ｔ当たり１×１０¹¹ＣＦＵより少ないと樹脂成分分解菌による樹脂成分の分解が不充分となり、黒液の発泡抑制効果が不充分となるため、樹脂成分分解菌の針葉樹木材チップへの散布量は生の針葉樹木材チップ１ｔ当たり１×１０¹¹ＣＦＵ以上が好ましい。

本発明に用いる樹脂成分分解菌を針葉樹木材チップへ散布してから針葉樹木材チップをクラフト蒸解するまでの時間に特に制限はないが、樹脂成分分解菌を針葉樹木材チップへ散布してから針葉樹木材チップをクラフト蒸解するまでの時間（以下、静置時間）が５日間よりも短いと、針葉樹の種類や樹脂成分分解菌の種類に関係なく樹脂成分の分解が不充分となり、黒液の発泡抑制効果が不充分となるため、静置時間は５日間以上が好ましい。一方、静置時間があまり長くても、少なくとも消泡性の点で向上し続けるのではなく、大凡２週間程度が好ましい。最適な静置時間は針葉樹の種類や樹脂成分分解菌の種類により適宜決めて差し支えない。

本発明に用いる菌処理樹脂石鹸の主成分は、脂肪酸石鹸と樹脂酸石鹸である。針葉樹木材チップの種類にもよるが、脂肪酸石鹸はオレイン酸ナトリウム、リノール酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム等から成り、樹脂酸石鹸はアビエチン酸ナトリウム、レボピマール酸ナトリウム等から成る。菌処理樹脂石鹸は、上記樹脂成分分解菌によって５日間以上処理した針葉樹木材チップを、ＨＦ１４００、有効アルカリ添加率２０％、液比４、硫化度２５％、保持温度１７３℃の条件でラボ用蒸解釜を用いてクラフト蒸解して得られた黒液中に５０〜１５０ｐｐｍ程度含まれる。

非菌処理針葉樹黒液への菌処理樹脂石鹸の添加量に特に制限はないが、添加量が２０ｐｐｍより少ないと発泡抑制効果が不充分となり、添加量が２００ｐｐｍより多いと発泡性が増大するため、菌処理樹脂石鹸の、非菌処理針葉樹黒液への添加量は２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下であることが好ましい。

非菌処理針葉樹黒液への菌処理樹脂石鹸の添加は、樹脂成分分解菌によって分解された樹脂成分を含有する針葉樹木材チップをクラフト蒸解して得られた黒液（以下、菌処理樹脂石鹸含有黒液）から分離した後に添加する方法、菌処理樹脂石鹸含有黒液の空気界面部や液底沈殿部など菌処理樹脂石鹸濃度が高い部分を添加する方法、菌処理樹脂石鹸含有黒液のまま添加する方法等がある。菌処理樹脂石鹸含有黒液中の菌処理樹脂石鹸濃度が高い部分を非菌処理針葉樹黒液へ添加する場合や、菌処理樹脂石鹸含有黒液をそのまま非菌処理針葉樹黒液へ添加する場合は、菌処理樹脂石鹸含有黒液中の菌処理樹脂石鹸の濃度により添加量が変わってくる。例えば、菌処理樹脂石鹸濃度が５０ｐｐｍの菌処理樹脂石鹸含有黒液をそのまま非菌処理針葉樹黒液へ添加する場合は、４０〜４００％の添加量となり、１５０ｐｐｍの場合は１３〜１３３％の添加量となる。

本発明に用いる菌処理樹脂石鹸添加黒液と広葉樹黒液との混合比に特に制限はないが、菌処理樹脂石鹸添加黒液の体積５に対して広葉樹黒液の体積が１よりも少ないと黒液の発泡抑制効果が不充分となるため、菌処理樹脂石鹸添加黒液と広葉樹黒液との混合比は、菌処理樹脂石鹸添加黒液の体積５に対して広葉樹黒液の体積が１以上であることが好ましい。

以下に実施例を挙げるが、本発明はこの実施例によりなんら限定されない。オフィオストマピリフェルム（Ｏｐｈｉｏｓｔｏｍａ Ｐｉｌｉｆｅｒｕｍ）の菌製品であるＣａｒｔａｐｉｐ９７（Ｐａｒｒａｃ社製、１．３×１０ ^１２ ＣＦＵ／ｋｇ、ラボテスト用）５ｇを２４５ｇの蒸留水に溶解させ調製した溶液を、チップ化直後のアカマツ（Ｐｉｎｕｓ ｄｅｎｓｉｆｌｏｒａ）のチップ１ｋｇに均一に散布した。この散布量は生のアカマツチップ１ｔあたり６．５×１０ ^１２ ＣＦＵとなる。散布後は２０℃、５０％ＲＨの条件下で５日間静置した。５日間の静置終了後のチップを、ＨＦ１４００、有効アルカリ添加率２０％、液比４、硫化度２５％、保持温度１７３℃の条件でラボ用蒸解釜を用いてクラフト蒸解し菌処理樹脂石鹸含有黒液を得た。

チップ化直後のアカマツ（Ｐｉｎｕｓ ｄｅｎｓｉｆｌｏｒａ）のチップを、ＨＦ１４００、有効アルカリ添加率２０％、液比４、硫化度２５％、保持温度１７３℃の条件でラボ用蒸解釜を用いてクラフト蒸解し非菌処理針葉樹黒液を得た。

この非菌処理針葉樹黒液に菌処理樹脂石鹸含有黒液を５０％添加し菌処理樹脂石鹸添加黒液とした。チップ化直後のナラ（Ｑｕｅｒｃｕｓ ｇｒｏｓｓｅｓｅｒｒａｔａ）のチップを、ＨＦ１１２０、有効アルカリ添加率１２％、液比４、硫化度２５％、保持温度１７０℃の条件でラボ用蒸解釜を用いてクラフト蒸解し広葉樹黒液を得た。

菌処理樹脂石鹸添加黒液３００ｍＬと広葉樹黒液６０ｍＬを混合し、発泡性を試験した（ＡＳＴＭ Ｄ−１１７３−５３）。ピッチ数の測定は、ヘマシトメーターを用い接眼レンズ（×１５）、対物レンズ（×４０）を用い６００倍の倍率でピッチを計数して行った。結果を比較例と合わせて表１に記載する。

非菌処理針葉樹黒液への菌処理樹脂石鹸含有黒液の添加量を７０％とした他は実施例１と同様にして発泡性の試験及びピッチ数の測定を行った。

樹脂石鹸添加黒液３００ｍＬと広葉樹黒液８０ｍＬを混合した他は実施例１と同様にして発泡性の試験及びピッチ数の測定を行った。

樹脂石鹸添加黒液３００ｍＬと広葉樹黒液８０ｍＬを混合した他は実施例２と同様にして発泡性の試験及びピッチ数の測定を行った。

Ｃａｒｔａｐｉｐ９７溶液散布後のチップの静置期間を１５日間とした他は実施例１と同様にして発泡性の試験及びピッチ数の測定を行った。

シリコーン系消泡剤（ＳＮ−５５１Ｋ、サンノプコ社製）を菌処理樹脂石鹸添加黒液と広葉樹黒液の混合物に対して３０ｐｐｍ添加した他は、実施例１と同様にして発泡性の試験及びピッチ数の測定を行った。

Ｃａｒｔａｐｉｐ９７ ５ｇの代わりに、６．５×１０⁹ＣＦＵ相当のフサリウムソラニ（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｓｏｌａｎｉ）の菌体を使用した他は実施例１と同様にして発泡性の試験及びピッチ数の測定を行った。この菌散布量は生のアカマツチップ１ｔあたり６．５×１０¹²ＣＦＵに相当する。

Ｃａｒｔａｐｉｐ９７ ５ｇの代わりに、６．５×１０⁹ＣＦＵ相当のコリオラスヒルスツス（Ｃｏｒｉｏｌｕｓ ｈｉｒｓｕｔｕｓ）の菌体を使用した他は実施例１と同様にして発泡性の試験及びピッチ数の測定を行った。この菌散布量は生のアカマツチップ１ｔあたり６．５×１０¹²ＣＦＵに相当する。

（比較例１）
非菌処理針葉樹黒液へ菌処理樹脂石鹸含有黒液を添加せずに、さらに広葉樹黒液との混合も行わなかった他は実施例１と同様にして発泡性の試験及びピッチ数の測定を行った。

（比較例２）
樹脂石鹸添加黒液に広葉樹黒液を混合しないことを除いて、他は実施例１と同様にして発泡性の試験及びピッチ数の測定を行った。

（比較例３）
非菌処理針葉樹黒液へ菌処理樹脂石鹸含有黒液を添加しない他は実施例１と同様にして発泡性の試験及びピッチ数の測定を行った。

（比較例４）
シリコーン系消泡剤（ＳＮ−５５１Ｋ、サンノプコ社製）を非菌処理針葉樹黒液に対して３０ｐｐｍ添加した他は比較例１と同様にして発泡性の試験及びピッチ数の測定を行った。

上記表１における実施例と比較例から明らかなように、菌処理樹脂石鹸含有黒液を添加し、広葉樹黒液と混合した非菌処理針葉樹黒液の発泡性は、菌処理樹脂石鹸含有黒液を添加せず、広葉樹黒液とも混合しない黒液よりも低い値を示した。また、消泡剤を添加することなしに黒液の発泡が抑制され、ピッチの個数も消泡剤を添加した黒液よりも少なかった。

非菌処理針葉樹黒液に菌処理樹脂石鹸含有黒液を添加した後、広葉樹黒液と混合することによって、黒液に改めて消泡剤を添加する必要なしに、かつ消泡剤成分が凝集・凝固し、後工程においてピッチトラブルを誘発することなく黒液の発泡を抑制することができた。

Claims (4)

1. 針葉樹木材チップに子のう菌類または不完全菌類あるいは担子菌類のいずれかの樹脂成分分解菌を１種又は数種散布して針葉樹木材チップ中の樹脂成分を分解し、これら分解された樹脂成分を含有する針葉樹木材チップをクラフト蒸解して得られた樹脂石鹸を上記樹脂成分分解菌による処理を経ない針葉樹木材チップをクラフト蒸解して得られた黒液に添加し、この樹脂石鹸添加黒液を広葉樹木材チップのクラフト蒸解黒液と混合することを特徴とする黒液の発泡抑制方法。
2. 上記子のう菌類が、セラトシスチス（Ｃｅｒａｔｏｃｙｓｔｉｓ）、セラトシスチオプシス（Ｃｅｒａｔｏｃｙｓｔｉｏｐｓｉｓ）、グラフィウム（Ｇｒａｐｈｉｕｍ）、レプトグラフィウム（Ｌｅｐｔｏｇｒａｐｈｉｕｍ）、オフィオストマ（Ｏｐｈｉｏｓｔｏｍａ）、フィアロセファラ（Ｐｈｉａｌｏｃｅｐｈａｌａ）、スポロトリクス（Ｓｐｏｒｏｔｈｒｉｘ）、リノクラジエラ（Ｒｈｉｎｏｃｌａｄｉｅｌｌａ）、ヒアロデンドロン（Ｈｙａｌｏｄｅｎｄｒｏｎ）である請求項１記載の黒液の発泡抑制方法。
3. 上記不完全菌類が、アルテルナリア（Ａｌｔｅｒｎａｒｉａ）、カドフォラ（Ｃａｄｏｐｈｏｒａ）、クロリジウム（Ｃｈｌｏｒｉｄｉｕｍ）、ジプロジア（Ｄｉｐｌｏｄｉａ）、ダクチレラ（Ｄａｃｔｙｌｅｌｌａ）、フサリウム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）、ホルモデンドン（Ｈｏｒｍｏｄｅｎｄｒｏｎ）、ホルモネマ（Ｈｏｒｍｏｎｅｍａ）、フィアロフォラ（Ｐｈｉａｌｏｐｈｏｒａ）、スファエロプシス（Ｓｐｈａｅｒｏｐｓｉｓ）、トリコスポリウム（Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｉｕｍ）、コジナエア（Ｃｏｄｉｎａｅａ）、バルサ（Ｖａｌｓａ）である請求項１記載の黒液の発泡抑制方法。
4. 上記担子菌類が、セリポリオプシス（Ｃｅｒｉｐｏｒｉｏｐｓｉｓ）、ディコミタス（Ｄｉｃｈｏｍｉｔｕｓ）、コリオラス（Ｃｏｒｉｏｌｕｓ）、ファネロカエテ（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ）である請求項１記載の黒液の発泡抑制方法。