JP6023953B2 - 古紙パルプの漂白方法 - Google Patents

Description

本開示は、古紙パルプの漂白方法、古紙パルプの白色度向上方法、及び過酸化水素の酸化力向上方法に関する。

近年、環境保護の点から、古紙を再利用した古紙パルプを使用することが広く求められている。しかしながら、古紙パルプは、新聞紙や雑誌等といった印刷済みの古紙を原料としていることから、漂白処理に手間とコストを要する一方で、得られるパルプの白色度が低い場合が多い。このため、より白色度の高い古紙パルプを低コストで効率よく製造する方法が求められている。
古紙パルプ製造における漂白方法としては、例えば、過酸化水素のみを用いた方法（例えば、特許文献１）や、過酸化水素を用いた酸化漂白と二酸化チオ尿素を用いた還元漂白とを組み合わせた方法（例えば、特許文献２）等がある。

特開２００５−２４０１８８号公報 特開２００６−４５７４５号公報

本開示は、過酸化水素を用いた古紙パルプの漂白において、過酸化水素の使用量を低減可能な古紙パルプの漂白方法を提供する。

本開示は、一態様において、過酸化水素を用いた古紙パルプの漂白方法であって、古紙パルプスラリーを、モノクロラミン及び／又はモノブロラミン並びに過酸化水素と接触させることを含む、古紙パルプの漂白方法に関する。

本開示は、その他の態様において、過酸化水素を用いた古紙パルプの漂白工程において、古紙パルプスラリーを、モノクロラミン及び／又はモノブロラミン並びに過酸化水素と接触させることを含む、古紙パルプの白色度向上方法に関する。

本開示によれば、過酸化水素を用いた古紙パルプの漂白において、過酸化水素の使用量を低減できる。

本開示は、過酸化水素を用いた古紙パルプの漂白方法において、モノクロラミン及び／又はモノブロラミンに接触させた古紙パルプスラリーに、過酸化水素による漂白を行うことにより、過酸化水素の使用量を大幅に削減でき、また、白色度が向上された古紙パルプが製造できる、との本発明者らによって見出された知見に基づく。

［古紙パルプの漂白方法］
本開示は、一態様において、過酸化水素を用いた古紙パルプの漂白方法であって、古紙パルプスラリーを、モノクロラミン及び／又はモノブロラミン（以下、「モノクロラミン等」ともいう）並びに過酸化水素と接触させることを含む、古紙パルプの漂白方法（以下、「本開示の漂白方法」という）に関する。本開示の漂白方法によれば、一又は複数の実施形態において、漂白に使用する過酸化水素の量を削減できるという効果を奏しうる。また、本開示の漂白方法によれば、一又は複数の実施形態において、白色度の高い古紙パルプを得ることができる。

本開示において「古紙パルプスラリー」としては、一又は複数の実施形態において、少なくとも古紙原料を離解処理して得られたスラリー等が挙げられる。また、特に限定されない一又は複数の実施形態として、古紙パルプスラリーとしては、古紙パルプ製造工程において、原料となる古紙を水と混合しながら機械力でパルプスラリーとする離解工程、古紙に含まれる異物を除去する粗選工程、脱墨剤を加えてインキ成分を除去する脱墨工程、古紙に含まれる異物とパルプ分をスクリーンで分離する精選工程、脱墨されたパルプスラリーを水洗する洗浄工程、及びパルプの脱水を行う脱水工程等の工程を経て得られるスラリーが挙げられる。古紙原料としては、一又は複数の実施形態において、新聞紙、雑誌、及びチラシ等の古紙が挙げられる。

本開示の漂白方法は、古紙パルプスラリーを、モノクロラミン等及び過酸化水素と接触させることを含む。本開示の漂白方法において、古紙パルプスラリーと、モノクロラミン等及び過酸化水素との接触は、一又は複数の実施形態において、古紙パルプスラリーと、モノクロラミン等と、過酸化水素とをアルカリ条件下で混合することにより行うこと、若しくは、モノクロラミン等を含む古紙パルプスラリーと、過酸化水素とをアルカリ条件下で混合することにより行うこと、あるいは、モノクロラミン等を用いて処理した古紙パルプと過酸化水素とをアルカリ条件で混合することにより行うことができる。

本開示の漂白方法において、モノクロラミン等との接触は、一又は複数の実施形態において、モノクロラミン及び／又はモノブロラミンを生成する薬剤、モノクロラミン及び／又はモノブロラミンを含む薬剤を使用することにより行うことができる。このような薬剤としては、一又は複数の実施形態として、次亜塩素酸ナトリウムと、硫酸アンモニウム及び／又は臭化アンモニウムとを含む薬剤等が挙げられる。モノクロラミンは、一又は複数の実施形態において、次亜塩素酸ナトリウムと、アンモニウム化合物とを混合することにより生成できる。モノブロラミンは、一又は複数の実施形態において、次亜臭素酸ナトリウムと、アンモニウム化合物とを混合することにより生成できる。アンモニウム化合物としては、一又は複数の実施形態において、硫酸アンモニウム、臭化アンモニウム、塩化アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、及びこれらの少なくとも２種以上の混合物等が挙げられる。次亜塩素酸ナトリウムとアンモニウム化合物とのモル比は、一又は複数の実施形態において、残留塩素量と窒素とのモル比として１：１〜１：２、１：１．１〜１：２、１：１．２〜１：２、又は１：１．２〜１：１．６である。

本開示の漂白方法は、一又は複数の実施形態において、モノクロラミン等を生成する薬剤、又はモノクロラミン等を含む薬剤を、古紙パルプスラリーに添加することを含んでもよい。また、本開示の漂白方法は、一又は複数の実施形態において、次亜塩素酸ナトリウム及びアンモニウム化合物を古紙パルプスラリーに添加することを含んでもよい。

本開示の漂白方法は、一又は複数の実施形態において、モノクロラミン等を含む古紙パルプスラリーに、過酸化水素を添加することを含む。

過酸化水素の添加率は、一又は複数の実施形態において、対パルプあたり０．５〜５．０重量％が好ましい。

モノクロラミン及び／又はモノブロラミンの濃度は、一又は複数の実施形態において、残留塩素量として、０．５〜３０ｍｇ／Ｌであり、漂白性向上の点から、１〜３０ｍｇ／Ｌが好ましく、経済性の点から、１〜２５ｍｇ／Ｌ又は１〜２０ｍｇ／Ｌが好ましい。残留塩素量は、一又は複数の実施形態において、要求される漂白性（白色度）によって決定できる。

本開示の漂白方法において、パルプ濃度は、一又は複数の実施形態において、５〜３０重量％、好ましくは１０〜２５重量％である。

漂白時におけるｐＨ条件は、一又は複数の実施形態において、９〜１３、好ましくは１０〜１１である。漂白時に反応温度条件は、一又は複数の実施形態において、３０〜８０℃、好ましくは４０〜７０℃である。漂白時の処理時間は、一又は複数の実施形態において、３０〜３６０分、好ましくは６０〜１８０分である。

本開示の漂白方法によれば、過酸化水素を単独で使用する場合と比較して、過酸化水素の使用量を、一又は複数の実施形態において、５〜５０重量％、好ましくは１０〜５０重量％削減することができる。

［古紙パルプの白色度向上方法］
本開示は、その他の態様として、過酸化水素を用いた古紙パルプの漂白工程において、古紙パルプスラリーを、モノクロラミン及び／又はモノブロラミン並びに過酸化水素と接触させることを含む、古紙パルプの白色度向上方法（以下、「本開示の白色度向上方法」という）に関する。本開示の白色度向上方法によれば、一又は複数の実施形態において、従来の方法と比較して少量の過酸化水素で、白色度の高い古紙パルプが得られるという効果を奏しうる。本開示の白色度向上方法において、過酸化水素の濃度、モノクロラミン等の濃度、及び処理条件等は、本開示の漂白方法と同様である。よって、本開示の白色度向上方法は、本開示の漂白方法を行うことを含んでもよい。

［古紙パルプの製造方法］
本開示は、さらにそのほかの態様として、過酸化水素を用いた漂白工程を含む古紙パルプの製造方法であって、前記漂白工程は、古紙パルプ原料を、モノクロラミン及び／又はモノブロラミン並びに過酸化水素と接触させることを含む古紙パルプの製造方法（以下、「本開示の古紙パルプの製造方法」ともいう）。本開示の古紙パルプの製造方法によれば、一又は複数の実施形態において、従来の方法と比較して少量の過酸化水素で、白色度の高い古紙パルプが製造できるという効果を奏しうる。本開示の古紙パルプの製造方法において、過酸化水素の濃度、モノクロラミン等の濃度、及び処理条件等は、本開示の漂白方法と同様である。よって、本開示の古紙パルプの製造方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の漂白方法を行うことを含む古紙パルプの製造方法である。

以下、本開示を好適な実施形態を示しながら説明する。但し、本開示は以下の実施形態に限定して解釈されるものではないことはいうまでもない。

（実施形態１）
本実施形態１における漂白方法は、古紙パルプスラリーをモノクロラミン等と接触させる工程と、モノクロラミン等と接触させた古紙パルプスラリーと過酸化水素とをアルカリ条件下で混合することによって、古紙パルプの漂白を行う工程とを含む。本実施形態１の漂白方法は、モノクロラミン等と接触させた古紙パルプスラリーを用いて過酸化水素による漂白を行うため、過酸化水素の使用量を大幅に削減でき、また、得られる古紙パルプの白色度を向上させることができる。

接触工程は、一又は複数の実施形態において、モノクロラミン等を、古紙パルプスラリーに対し、残留塩素量として０．５〜３０ｍｇ／Ｌとなるように添加することを含み、漂白性向上の点から、１〜３０ｍｇ／Ｌとなるように添加することを含むことが好ましく、経済性の点から、１〜２５ｍｇ／Ｌ又は１〜２０ｍｇ／Ｌとなるように添加することを含むことが好ましい。

（実施形態２）
本実施形態２における漂白方法は、古紙パルプスラリーをモノクロラミン等と接触させる工程と、モノクロラミン等と接触させた古紙パルプスラリーを洗浄し、脱水する工程と、脱水した古紙パルプ原料と過酸化水素とをアルカリ条件下で混合することによって漂白を行う工程とを含む。本実施形態２の漂白方法は、モノクロラミン等と接触させた古紙パルプスラリーを用いて過酸化水素による漂白を行うため、過酸化水素の使用量を大幅に削減でき、また、得られる古紙パルプの白色度を向上させることができる。

接触工程は、一又は複数の実施形態において、モノクロラミン等を、古紙パルプスラリーに対し、残留塩素量として０．５〜３０ｍｇ／Ｌとなるように添加することを含み、漂白性向上の点から、１〜３０ｍｇ／Ｌとなるように添加することを含むことが好ましく、経済性の点から、１〜２５ｍｇ／Ｌ又は１〜２０ｍｇ／Ｌとなるように添加することを含むことが好ましい。

（実施形態３）
本実施形態３における漂白方法は、モノクロラミン等の存在下で古紙パルプスラリーの脱墨を行う工程と、脱墨した古紙パルプスラリーを洗浄し、脱水する工程と、脱水した古紙パルプ原料と過酸化水素とをアルカリ条件下で混合して漂白を行う工程とを含む。本実施形態３の漂白方法は、モノクロラミン等の存在下で脱墨を行った古紙パルプスラリーを用いて過酸化水素による漂白を行うため、過酸化水素の使用量を大幅に削減でき、また、得られる古紙パルプの白色度を向上させることができる。

脱墨工程は、一又は複数の実施形態において、モノクロラミン等を、古紙パルプスラリーに対し、残留塩素量として０．５〜３０ｍｇ／Ｌとなるように添加することを含み、漂白性向上の点から、１〜３０ｍｇ／Ｌとなるように添加することを含むことが好ましく、経済性の点から、１〜２５ｍｇ／Ｌ又は１〜２０ｍｇ／Ｌとなるように添加することを含むことが好ましい。

上記実施形態は漂白方法を例にとり説明したが、本開示はこれに限定して解釈されず、古紙パルプの白色度向上方法及び古紙パルプの製造方法

本開示は、以下の一又は複数の実施形態に関しうる；
［１］ 過酸化水素を用いた古紙パルプの漂白方法であって、
古紙パルプスラリーを、モノクロラミン及び／又はモノブロラミン並びに過酸化水素と接触させることを含む、古紙パルプの漂白方法。
［２］ 前記過酸化水素の添加率が、対パルプあたり０．５〜５．０重量％である、［１］記載の漂白方法。
［３］ モノクロラミン及び／又はモノブロラミンの濃度が、残留塩素量として、０．５〜３０ｍｇ／Ｌである、［１］又は［２］記載の漂白方法。
［４］ 過酸化水素を用いた古紙パルプの漂白工程において、
古紙パルプスラリーを、モノクロラミン及び／又はモノブロラミン並びに過酸化水素と接触させることを含む、古紙パルプの白色度向上方法。
［５］ 前記漂白は、次亜塩素酸ナトリウム及びアンモニウム化合物が添加された古紙パルプスラリーに、過酸化水素を添加することを含む、［４］記載の向上方法。
［６］ 前記アンモニウム化合物が、硫酸アンモニウム、臭化アンモニウム、塩化アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、及びこれらの少なくとも２種以上の混合物からなる群から選択される、［５］記載の向上方法。
［７］ 前記過酸化水素の濃度が、古紙パルプスラリーの対パルプあたり、０．５〜５．０重量％である、［５］又は［６］記載の向上方法。
［８］ モノクロラミン及び／又はモノブロラミンの濃度が、残留塩素量として、０．５〜３０ｍｇ／Ｌである、［５］から［７］のいずれかに記載の向上方法。

以下の実施例及び比較例に基いて本開示を説明するが、本開示はこれに限定されるものではない。

（調製例Ａ）次亜塩素酸ナトリウムと硫酸アンモニウムとの混合液の調製
次亜塩素酸ナトリウム溶液（残留塩素量：１４０ｇ／Ｌ）を脱イオン水で残留塩素量が５ｇ／Ｌになるように希釈した後、３０％硫酸アンモニウム水溶液（硫酸アンモニウム（キシダ化学株式会社製））３０ｇを脱イオン水で溶解し、全量を１００ｇとしたもの）と残留塩素量と窒素とのモル比が１：１．２となるように調製した。
（調製例Ｂ）次亜塩素酸ナトリウムと硫酸アンモニウムとの混合液の調製
残留塩素量と窒素とのモル比を１：１．６とした以外は、調製例Ａと同様に調製した。
（調製例Ｃ）次亜塩素酸ナトリウムと臭化アンモニウムとの混合液の調製
次亜塩素酸ナトリウム溶液（残留塩素量：１４０ｇ／Ｌ）を脱イオン水で残留塩素量が５ｇ／Ｌになるように希釈した後、１％水酸化ナトリウム水溶液を３０ｍｌ／Ｌ加え、３０％臭化アンモニウム水溶液（臭化アンモニウム（キシダ化学株式会社製））３０ｇを脱イオン水で溶解し、全量を１００ｇとしたもの）と残留塩素量と窒素とのモル比が１：１．２となるように調製した。
（調製例Ｄ）次亜塩素酸ナトリウムと塩化アンモニウムとの混合液の調製
次亜塩素酸ナトリウム溶液（残留塩素量：１４０ｇ／Ｌ）を脱イオン水で残留塩素量が５ｇ／Ｌになるように希釈した後、２０％塩化アンモニウム水溶液（塩化アンモニウム（キシダ化学株式会社製））２０ｇを脱イオン水で溶解し、全量を１００ｇとしたもの）と残留塩素量と窒素とのモル比が１：１．２となるように調製した。

（実施例１）
某製紙工場で漂白前のＤＩＰパルプ原料及び希釈用水を入手した。ＤＩＰパルプ原料は、一旦吸引ろ過した後、含水率を３２％に調整し、３２％パルプ原料を得た。希釈用水に調製例Ａを下記表１の濃度となるように添加し、３０℃で１０分間攪拌した。３２％パルプ原料に、調製例Ａの混合液を添加した希釈用水を加え、含水率を１６％に調整して１６％パルプ原料を調製した。
得られた１６％パルプ原料に、過酸化水素を対パルプあたり０．６重量％、水酸化ナトリウムを１．０重量％となるように添加し、５分間よく混ぜ合わせた後、５０℃で３時間静置した。
３時間静置後、水道水で十分洗浄し、試験用手抄き紙を作製した。

（実施例２）
調製例Ｂを使用した以外は、実施例１と同様に試験用手抄き紙を作製した。

（実施例３）
調製例Ｃを使用した以外は、実施例１と同様に試験用手抄き紙を作製した。

（実施例４）
調製例Ｄを使用した以外は、実施例１と同様に試験用手抄き紙を作製した。

（比較例１）
希釈用水のみを用いて１６％パルプ原料を調製し、１６％パルプ原料に過酸化水素及び水酸化ナトリウムを添加しなかった以外は、実施例１と同様に試験用手抄き紙を作製した。

（比較例２）
調製例Ａを使用して１６％パルプ原料を調製し、１６％パルプ原料に過酸化水素及び水酸化ナトリウムを添加しなかった以外は、実施例１と同様に試験用手抄き紙を作製した。

（比較例３）
調製例Ａを添加せず、希釈用水のみを用いて１６％パルプ原料を調製し、実施例１と同様に試験用手抄き紙を作製した。

得られた試験用手抄き紙について、ＩＳＯ白色度を測定した。ＩＳＯ白色度の測定は、分光白色度計・色差計ＰＦ−１０（日本電色工業株式会社製）により行った。その結果を下記表１に示す。白色度の単位は％である。

表１に示すとおり、アルカリ条件下で結合ハロゲンと過酸化水素と併用して漂白した実施例１〜４の手抄き紙は、過酸化水素のみで漂白した比較例３の手抄き紙と比べて白色度が１．８から３．１ポイント向上した。特に、硫酸アンモニウムまたは塩化アンモニウムを用いた実施例１、実施例２および実施例４の手抄き紙はよりＩＳＯ白色度が３ポイント以上と大きく向上した。

（実施例５）
市販新聞紙を３×３ｃｍに切断し、その６０ｇを卓上離解機に入れた。希釈用水として準備した大阪市水に調製例Ａを下記表２の残留塩素量になるよう添加した後、この水をパルプ濃度が４％になるよう離解機に加えた。脱墨剤（高級アルコール系）を対パルプあたり０．８重量％と水酸化ナトリウムを対パルプあたり０．５重量％加えて、３５℃で１５分間離解した。
全量を取り出して、水道水で十分洗浄した後、脱水機を用いてパルプ濃度２０％に脱水した。得られた２０％パルプ原料に、水酸化ナトリウムを対パルプあたり１．０重量％加えた後、過酸化水素を１．０重量％になるよう添加し、５分間よく混ぜ合わせた。７０℃で１時間静置した後、水道水で十分洗浄して、試験用手抄き紙を作製した。

（実施例６）
実施例５において過酸化水素を１．２重量％になるよう添加した以外は、同様に試験用手抄き紙を作製した。

（比較例４）
実施例５において調製例Ａを添加しなかった以外は、実施例５と同様に試験用手抄き紙を作製した。

（比較例５）
実施例５において調製例Ａを添加せず、過酸化水素を１．２重量％になるよう添加した以外は、同様に試験用手抄き紙を作製した。

（比較例６）
実施例５において過酸化水素を添加しなかった以外は、実施例５と同様に試験用手抄き紙を作製した。

（比較例７）
実施例５において過酸化水素と調製例Ａを添加しなかった以外は、実施例５と同様に試験用手抄き紙を作製した。

表２に示すとおり、アルカリ存在下で結合ハロゲンに接触させた後、過酸化水素で漂白した実施例５及び６の手抄き紙は、過酸化水素のみで漂白した比較例４及び５の手抄き紙と比べて白色度が１．４ポイントから３．２ポイントと大きく向上した。

（実施例７）実機の実例
新聞用紙の製造工程を有する某製紙工場で試験を実施した。この工場では通常、新聞古紙を漂白する際、過酸化水素を対パルプあたり１．０重量％、水酸化ナトリウムを対パルプあたり１．０重量％添加して、反応温度４０〜４５℃、反応時間５時間の条件で漂白を行っている。
新聞古紙を溶解するために使用するパルプ工程水に、１２％次亜塩素酸ナトリウムと硫酸アンモニウムとの混合物（残留塩素と窒素のモル比が１：１．２）を残留塩素量として８〜１２ｍｇ/Ｌになるよう添加した後、上記の条件で過酸化水素漂白を行った。

過酸化水素漂白後の原料を用いて手抄き紙を作製し、ＩＳＯ白色度を測定したところ、過酸化水素の使用量が同一であるにもかかわらず、通常の操業時よりも白色度が１〜３ポイントと大きく向上した。

日を改めて、過酸化水素の使用量を半分の対パルプあたり０．５重量％に減らした以外は同じ条件で、過酸化水素漂白を行ったところ、過酸化水素の使用量を５０％削減したにも拘らず、同等の白色度を有する手抄き紙を作製することができた。

Claims (9)

1. 過酸化水素を用いた古紙パルプの漂白方法であって、
   古紙パルプスラリーを、モノクロラミン及び／又はモノブロラミン並びに過酸化水素と接触させることを含む、古紙パルプの漂白方法。
2. 前記過酸化水素の添加率が、対パルプあたり０．５〜５．０重量％である、請求項１記載の漂白方法。
3. モノクロラミン及び／又はモノブロラミンの濃度が、残留塩素量として、０．５〜３０ｍｇ／Ｌである、請求項１又は２記載の漂白方法。
4. 過酸化水素を用いた古紙パルプの漂白工程において、
   古紙パルプスラリーを、モノクロラミン及び／又はモノブロラミン並びに過酸化水素と接触させることを含む、古紙パルプの白色度向上方法。
5. 前記漂白は、次亜塩素酸ナトリウム及びアンモニウム化合物が添加された古紙パルプスラリーに、過酸化水素を添加することを含む、請求項４記載の向上方法。
6. 前記アンモニウム化合物が、硫酸アンモニウム、臭化アンモニウム、塩化アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、及びこれらの少なくとも２種以上の混合物からなる群から選択される、請求項５記載の向上方法。
7. 前記過酸化水素の添加率が、対パルプあたり０．５〜５．０重量％である、請求項５又は６記載の向上方法。
8. モノクロラミン及び／又はモノブロラミンの添加量が、残留塩素量として、０．５〜３０ｍｇ／Ｌである、請求項５から７のいずれかに記載の向上方法。
9. 請求項１から３のいずれかに記載の漂白方法又は請求項４から８のいずれかに記載の白色度向上方法を行うことを含む、古紙パルプの製造方法。