JP5158655B2 - 衝撃波を利用したチップの製造方法および当該チップを用いたパルプの製造方法 - Google Patents
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しかし、木材の構造は、原料とする木材の樹種により異なり、また同じ樹種でも成育条件の違いや採取部位によって差があるため、薬液の浸透性にも違いがある。また、パルプを製造するために実操業において使用される木材チップの多くは、異なる樹種の混合チップであり、チップのサイズも均一ではないため、チップ毎に薬液の浸透性が異なっている。さらに、近年の環境問題への関心の高まりや、森林資源の枯渇化の進行、世界的な紙パルプ生産量の増加による製紙原料の逼迫により、パルプ生産者は必ずしも薬液浸透性の良好なチップを選択的に使用できるわけではない。
(1) チップに衝撃波を与えてチップの薬液浸透性を向上させることを含む、チップの製造方法。
(2) 前記チップが木材チップである、(1)に記載の方法。
(3) 前記衝撃波を液体中で与える、(1)または(2)に記載の方法。
(4) 前記木材チップが製紙パルプ製造用である、(1)〜(3)のいずれかに記載の方法。
(5) 前記衝撃波の圧力が0.1〜500MPaである、(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
(6) 前記衝撃波を爆薬により発生させる、(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。
(7) (1)〜(6)のいずれかに記載の方法により製造されたチップ。
(8) (1)〜(6)いずれかに記載の方法でチップを製造し、当該チップをパルプ化することを含む、パルプの製造方法。
(9) 前記パルプが製紙用パルプである、(8)記載の方法。
衝撃波
本発明において衝撃波とは、伝達媒体において音速を超える速度で伝播する強い圧力変化の波である。衝撃波は、圧力、温度および密度などの物理的因子を瞬間的に急激に変化させる性質を有し、衝撃波が与えられた物質は、瞬間的に収縮・膨張する。その際に、物質の界面では、それぞれの物質の収縮・膨張の度合いが異なってくるので、衝撃波の作用が大きくなる。さらに、二つの物質の密度差が大きいほど、その作用は大きくなる。
チップ
本発明では、チップに対して衝撃波を与える。本発明において「チップ」(chip)とは、パルプの原料となるセルロースを含む植物組織の小片をいう。本発明においてチップの大きさは特に制限されないが、一般に10cmスクリーンを通過するサイズや5cmスクリーンを通過するサイズのチップを好適に使用することができる。
本発明においては、チップに衝撃波を与えてチップの薬液浸透性を向上させる。本発明において薬液浸透性とは、薬剤を含む液体の浸透しやすさを意味し、チップの保水度により評価することができる。また、チップの薬液浸透性が向上したか否かは、衝撃波処理しないチップと衝撃波処理したチップの保水度を測定し、その数値を比較することによって判断することができる。本発明の衝撃波処理によってチップの薬液浸透性が向上する理由の詳細は明らかでなく、本発明は以下の考察に拘束されるものではないが、衝撃波により植物組織に空隙等が生じ、薬液が浸透しやすくなるものと考えられる。
本発明により得られたチップを用いて製造されるパルプの種類は特に限定されず、製紙用パルプの他に溶解パルプの製造に用いることもでき、製紙用パルプであれば、化学パルプおよび機械パルプのいずれを製造する際にも用いることができる。化学パルプとしては、例えば、針葉樹の晒クラフトパルプ(NBKP)または未晒クラフトパルプ(NUKP)、広葉樹の晒クラフトパルプ(LBKP)または未晒クラフトパルプ(LUKP)、サルファイトパルプ(SP)、アルカリパルプ(AP)等を挙げることができ、機械パルプとしては、リファイナーグラウンドパルプ(RGP)、アルカリ過酸化水素機械パルプ(APMP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグラウンドパルプ(CGP)等を挙げることができる。
本発明により得られたチップを用いて化学パルプを製造する場合、化学パルプの製造法に特に制限はないが、蒸解液と、必要に応じて蒸解助剤とを、薬液としてチップに浸透させることが好ましい。したがって、化学パルプを製造する好ましい態様において、本発明は、蒸解液をチップに浸透させて蒸解する工程を有する。例えば、クラフト蒸解法を用いる場合、蒸解液はクラフト蒸解法に通常使用される白液であれば良く、特に限定されない。白液とは、クラフト法の緑液を苛性化した後の透明なアルカリ液であり、一般に水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムを主成分とする、蒸解の際に用いられる液である。白液には、必要に応じて、ポリサルファイド蒸解で使用する多硫化ナトリウムや、キノン系物質といった蒸解助剤をさらに含有させても良い。
本発明により得られたチップを用いて機械パルプを製造する場合、機械パルプの製造法に特に制限はなく、例えば、リファイナーによりパルプ化を行うリファイナーグランドパルプ(RGP)法、アルカリ過酸化水素機械パルプ(APMP)法、サーモメカニカルパルプ(TMP)法、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)法、アルカリ過酸化水素サーモメカニカルパルプ(APTMP)法、セミケミカルパルプ(SCP)法、ケミグラウンドパルプ(CGP)法などを用いることができる。特に、パルプ化の際に薬液を用いるアルカリ過酸化水素機械パルプ(APMP)法、アルカリ過酸化水素サーモメカニカルパルプ(APTMP)法、あるいはケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)法に供するチップに本発明の方法を適用すると、薬液がチップの内部にまで十分に浸透し、高品質なパルプが得られるため好ましい。したがって、機械パルプを製造する好ましい態様において、本発明は、薬液をチップに浸透させて磨砕する工程を有する。
一般に薬液を浸透させたチップは磨砕工程に送られるが、磨砕工程には一般の解繊装置を用いることができ、加圧若しくは大気圧条件下で磨砕することができる。好ましくはシングルディスクリファイナー、コニカルディスクリファイナー、ダブルディスクリファイナー、ツインディスクリファイナー等を用いて磨砕する。
本発明の衝撃波処理したチップから製造したパルプは、公知の方法により抄紙して、印刷用紙、新聞用紙の他、塗工紙、情報用紙、加工用紙、衛生用紙等として使用することができる。情報用紙としてさらに詳しくは、電子写真用転写紙、インクジェット記録用紙、感熱紙、フォーム用紙等が挙げられる。加工用紙としてさらに詳しくは、剥離紙用原紙、積層板用原紙、成型用途の原紙等が挙げられる。衛生用紙としてさらに詳しくは、ティッシュペーパー、トイレットペーパー、ペーパータオル等が挙げられる。また、段ボール原紙等の板紙として使用することも可能である。
衝撃波処理を、水槽の中に処理対象(木材チップ)と衝撃波発生源(爆薬)を入れて行った。
24時間水に浸漬後、5分間遠心脱水したチップの質量WAを測定した。その後、該チップの絶乾質量WBを測定した。保水度(WRV:Water Retention Value)は以下の式により求めた。保水度が大きいほど、木材チップに対する薬液の浸透性が高く、薬液が保持されやすいことを示す。
実験1と同様にして150MPaの衝撃波で処理した木材チップを用いて、以下の手順によりクラフトパルプを製造した(実施例)。また、比較例として、衝撃波処理していない木材チップを用いて同様にクラフトパルプを製造した。
<クラフトパルプの製造>
木材チップを回転式オートクレーブ(Lorentzen & Wettre製)を用いてクラフト蒸解した。蒸解条件は、活性アルカリ添加率(対絶乾チップ;Na2O換算)が17質量%または19質量%、硫化度25%、液比3.2L/kg、浸透温度130℃、30分、蒸解温度170℃とし、H−ファクターが1800となるように蒸解した。ここで、H−ファクター(HF)は、蒸解過程で反応系に与えられた熱の総量を表す指標であり、以下の式により表される。したがって、H−ファクターは、チップと蒸解液が混ざった時点から蒸解終了時点まで時間積分することで算出する。
投入したチップに対する、蒸解後に得られた固形分の総量の割合であり、以下の式により示される。
蒸解後の固形分の質量/投入した木材チップの質量×100(%)
<粕率>
10カットスクリーンに通した際の残渣(残留分)の割合であり、以下の式により示される。
10カットスクリーン残渣の質量/投入した木材チップの質量×100(%)
<精選収率>
総収率から粕率を除いた割合(総収率−粕率)を示す。
TAPPI試験法T236os−76に従って測定した。
実験3:ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)の製造
実験1と同様にして150MPaの衝撃波で処理した木材チップを用いて、以下の手順にてケミサーモメカニカルパルプを製造した(実施例)。また、比較例として、衝撃波処理していない木材チップを用いて同様にケミサーモメカニカルパルプを製造した。
インプレグネーターを用いて、亜硫酸ナトリウム成分が木材チップに対して0.6質量%吸液するように、木材チップに亜硫酸ナトリウム溶液を含浸させた。
Claims (9)
- 爆薬の爆発、電気パルスまたは液体中への金属球の打ち込みにより発生させた衝撃波をチップに与えてチップの薬液浸透性を向上させることを含む、チップの製造方法。
- 前記チップが木材チップである、請求項1に記載の方法。
- 前記衝撃波を液体中で与える、請求項1または2に記載の方法。
- 前記木材チップが製紙パルプ製造用である、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 前記衝撃波の圧力が0.1〜500MPaである、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記衝撃波を爆薬により発生させる、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の方法により製造されたチップ。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の方法でチップを製造し、当該チップをパルプ化することを含む、パルプの製造方法。
- 前記パルプが製紙用パルプである、請求項8に記載の方法。
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