JP6194818B2

JP6194818B2 - ケミカルパルプの製造方法、及びそのパルプを含む紙または板紙

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Publication number: JP6194818B2
Application number: JP2014039206A
Authority: JP
Inventors: 生織友田
Original assignee: Oji Holdings Corp; Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd; Oji Holdings Corp
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: JP2015161055A

Description

本発明は、広葉樹ケミカルパルプの製造方法に関する。さらに詳しくは、高収率に広葉樹ケミカルパルプを製造する方法に関する。

生育時に樹幹に対して、斜め方向の力がかかった木には、あてが形成されることが知られている（非特許文献１参照）。また、あては、遺伝子的に発現させることも可能であることが知られている（特許文献１及び２参照）。

特に広葉樹においては、引張あてを形成し、その結果セルロース量の増加及びリグニン量の減少が起こることが知られている。（非特許文献２参照）。

しかし、今現在にいたるまで、広葉樹あて材とケミカルパルプに関する知見は一切存在していない。

特表２００３−５０９００９号公報特開２００４−２６１０１５号公報

Ｗｅｓｔｉｎｇ，Ａ．Ｈ．，１９６５，ＴｈｅＢｏｔａｎｉｃａｌＲｅｖ．，３１：３８１．馬場啓一ら，１９９６，木材学会誌４２：７９５．

本発明は、高収率に広葉樹ケミカルパルプを製造する方法、及び夾雑物の少ない紙または板紙を提供することを主な目的とする。

本発明者等は、あてを形成した広葉樹材チップと得られるパルプ品質に関して種々検討した結果、蒸解に供される広葉樹材チップのうち、あてを形成した材を用いる割合を絶乾で２質量％以上とすることにより、高収率でパルプを得ることが可能になることを見出した。また、６８質量％以下とすることにより、夾雑物の少ない紙または板紙を得ることが可能になることを見出した。すなわち、本願は以下の発明を包含する。

（１）広葉樹材原料チップ中のあて材の配合率を絶乾で２質量％以上６０質量％以下とした広葉樹材原料チップをクラフト蒸解工程で蒸解処理することを特徴とする、ケミカルパルプの製造方法。

（２）前記クラフト蒸解工程が、前記広葉樹材原料チップを、硫化度５〜７５質量％、有効アルカリ添加率（原料チップ絶乾質量当たり）５〜３０質量％、温度１３０〜１７０℃で蒸解処理する工程であることを特徴とする、（１）に記載のケミカルパルプの製造方法。

（３）前記クラフト蒸解工程後の工程として、二酸化塩素及び／または過酸化水素を用いた漂白処理工程を少なくとも有することを特徴とする、（１）または（２）に記載のケミカルパルプの製造方法。

（４）前記ケミカルパルプが、ＪＩS Ｐ８２０８で規定する夾雑物が１０．０ｍｍ^２／ｋｇ以下のケミカルパルプであることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれか１項に記載のケミカルパルプの製造方法。

本発明によれば、高収率でケミカルパルプを製造すること、及び夾雑物の少ない紙または板紙を得ることが可能となる。

本発明で用いられる広葉樹材の原料チップは、あてを形成したものである。これにより、ケミカルパルプの製造方法において、収率を高めることができる。あて材の配合率は、パルプの収率をより一層高める観点から、広葉樹材の原料チップ中、絶乾で２質量％以上である。より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは１０質量％以上、特に好ましくは３０質量％以上である。一方、あて材の配合率が６８質量％を超えると、理由は定かでないが、未蒸解粕の発生が増加し、紙または板紙のパルプ中の夾雑物が増加する。このため、本発明では６８質量％以下とするものである。より好ましくは６５質量％以下、更に好ましくは６０質量％以下である。本発明では、広葉樹材のあてを形成した部位からなる原料チップと、広葉樹材のあてを形成していない部位からなる原料チップとを用いて、双方の配合率を調節することにより、パルプ収率を調整することができる。

あての形成には、生育時に樹幹に対して斜め方向の力を人工的に加えるほか、傾斜地で木を生育する、遺伝子的に改変しあてを形成する遺伝子を発現させるなどの方法があるが、それらの手法に関してはなんら限定されるものではない。また、本発明に使用されるパルプを得るための蒸解法としては、クラフト蒸解、ポリサルファイド蒸解、ソーダ蒸解、アルカリサルファイト蒸解等の公知の蒸解法を用いることができるが、パルプ品質、エネルギー効率等を考慮すると、クラフト蒸解法が好適に用いられる。

例えば、リグノセルロースをクラフト蒸解する場合、クラフト蒸解液の硫化度は５〜７５％、好ましくは１５〜４５％、有効アルカリ添加率は絶乾木材質量当たり５〜３０質量％、好ましくは１０〜２５質量％、蒸解温度は１３０〜１７０℃で、蒸解方式は、連続蒸解法あるいはバッチ蒸解法のどちらでもよく、連続蒸解釜を用いる場合は、蒸解液を多点で添加する修正蒸解法でもよく、その方式は特に問わない。

蒸解に際して、使用する蒸解液に蒸解助剤として、公知の環状ケト化合物、例えばベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、アントロン、フェナントロキノン及び前記キノン系化合物のアルキル、アミノ等の核置換体、或いは前記キノン系化合物の還元型であるアントラヒドロキノンのようなヒドロキノン系化合物、さらにはディールスアルダー法によるアントラキノン合成法の中間体として得られる安定な化合物である９，１０−ジケトヒドロアントラセン化合物等から選ばれた１種或いは２種以上が添加されてもよく、その添加率は通常の添加率であり、例えば、木材チップの絶乾質量当たり０．００１〜１．０質量％である。

広葉樹材の樹種としては、特に限定されないが、例えばＥｕｃａｌｙｐｔｕｓ（ユーカリ類）、Ｆａｇｕｓ（ブナ類）、Ｑｕｅｒｃｕｓ（ナラ、カシ等）、Ｂｅｌｕｔａ（カバ類）、Ａｃａｃｉａ（アカシア類）等が挙げられる。これらの中でも、フトモモ科ユーカリ属に属する樹種が好ましい。これらは一般に成長性が良好であり、なおかつ非常に多くの樹種が属するため植林地に対して適した樹種を探すことが比較的容易である。フトモモ科ユーカリ属の樹種としては、ユーカリ・グロブラス、ユーカリ・グランディス、ユーカリ・ナイテンス、ユーカリ・ユーロフィラ、ユーカリ・ペリータ及びユーカリ・カマルドレンシスからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましい。また、これらの雑種等であってもよい。

本発明により製造されたケミカルパルプは、後処理として更に漂白工程を経てもよく、また漂白工程を経なくてもよい。あるいは、機械パルプ等と配合して使用してもよい。漂白工程としては、二酸化塩素及び／または過酸化水素を用いた処理段を少なくとも含むことが好ましい。二酸化塩素を用いた処理段としては、例えばＤ０段、Ｄ１段等が挙げられ、一方、過酸化水素を用いた処理段としては、例えばＥ／ＯＰ段等が挙げられ、多段処理を行ってもよい。漂白シーケンス中に二酸化塩素及び／または過酸化水素を用いた処理段があればその他の処理段において、いかなる薬品を用いてもよく、たとえば、オゾンや塩素などを用いた処理段がシーケンス中にあってもよい。これにより、あて材の配合率を増加した場合でも、パルプの白色度を効果的に高めることができる。

本発明では、紙または板紙として抄紙する方法に制限はなく、必要に応じてサイズ剤、填料、歩留向上剤、紙力向上剤、嵩高剤などの市販の抄紙内添用の薬品を自由に組み合わせて使用することもできる。高収率で製造されたケミカルパルプは、蒸解に際して使用薬品を節約でき、コストと環境負荷低下に優れた紙または板紙として好適に用いることができる。本発明における紙または板紙は、ＪＩＳＰ８２０８で規定する夾雑物が１０．０ｍｍ^２／ｋｇ以下であるパルプを用いて製造されることが好ましい。より好ましくは、７ｍｍ^２／ｋｇ以下である。あて材の配合率を調節して、未蒸解粕の発生を抑えることにより、パルプの白色度を高め、夾雑物の少ない紙または板紙を得ることができる。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、勿論本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。以下に示す実施例及び比較例においては、特に示さない限り、パルプのカッパー価の測定、パルプ収率の測定等を以下の方法で行った。その結果は、表１に示す通りであった。なお、実施例及び比較例における薬品の添加率は、絶乾チップ質量当たりの質量％示す。

１．パルプのカッパー価の測定
カッパー価の測定は、ＪＩＳＰ８２１１に準じて行った。

２．パルプ収率の測定
蒸解後の木材チップをディスインテグレーターにて離解したのち、１０カットのフラットスクリーンを用いてパルプと未蒸解粕を分離した。そのパス分の絶乾質量の蒸解に使用したチップに対する割合をパルプ収率とした。また、未蒸解粕の絶乾質量の蒸解に使用したチップに対する割合を粕率とした。

３．白色度の測定
白色度の測定は、ＪＩＳＰ８１５０に準じて行った。

４．紙または板紙中の夾雑物の測定
夾雑物の測定は、ＪＩＳＰ８２０８に準じて行った。

実施例１
・パルプの作製
あてを形成したユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾１００ｇ、あてを形成していないユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾９００ｇ、合わせて１０００ｇを採取し混合したチップを、液比４、絶乾チップ質量当たり有効アルカリ２０％、蒸解液の硫化度２５％、蒸解温度１５５℃、蒸解時間１２０分の条件下で実験用間接加熱用オートクレーブを用いてクラフト蒸解した。そのときのパルプのカッパー価は１９．０、パルプ収率は４８．３％、粕率０．１８％であった。

・パルプの後処理
上記パルプの作製で得られたパルプ絶乾質量当たり１．５％の苛性ソーダを添加し、酸素圧０．７５ＭＰａ、温度１００℃、時間６０分で酸素晒に供した。酸素晒後のパルプを絶乾パルプ質量当たり０．８％の二酸化塩素を添加し、６０℃で６０分間Ｄ０段処理を行った。得られたパルプを水で濃度３％に希釈した後、濃度１０％まで脱水し洗浄した。Ｄ０段後のパルプを絶乾パルプ質量当たり苛性ソーダを１．０％、過酸化水素０．３％添加し、酸素ガスで０．１５ＭＰａに加圧し、７０℃で９０分間Ｅ／ＯＰ段処理を行った。得られたパルプを水で濃度３％に希釈した後、濃度１０％まで脱水し洗浄した。Ｅ／ＯＰ段後のパルプを絶乾パルプ質量当たり二酸化塩素を０．２％と苛性ソーダを０．０５％添加し、７０℃で１８０分間Ｄ１段処理を行った。得られたパルプを水で濃度３％に希釈した後、濃度３０％まで脱水した。このパルプの白色度は８５．３％、夾雑物は０．８ｍｍ^２／ｋｇであった。

実施例２
あてを形成したユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾３００ｇ、あてを形成していないユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾７００ｇ、合わせて１０００ｇを採取し混合したチップを、液比４、絶乾チップ重量当たり有効アルカリ２０％、蒸解液の硫化度２５％、蒸解温度１５５℃、蒸解時間１２０分の条件下で実験用間接加熱用オートクレーブを用いてクラフト蒸解した。そのときのパルプのカッパー価は１９．８、パルプ収率は４９．６％、粕率０．２６％であった。

実施例１のパルプの後処理において、パルプの作製で得られたパルプに代えて上記パルプを用いた以外は実施例１と同様にしてパルプを得た。このパルプの白色度は８５．０％、夾雑物は１．２ｍｍ^２／ｋｇであった。

実施例３
あてを形成したユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾６００ｇ、あてを形成していないユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾４００ｇ、合わせて１０００ｇを採取し混合したチップを、液比４、絶乾チップ重量当たり有効アルカリ２０％、蒸解液の硫化度２５％、蒸解温度１５５℃、蒸解時間１２０分の条件下で実験用間接加熱用オートクレーブを用いてクラフト蒸解した。そのときのパルプのカッパー価は２０．６、パルプ収率は４８．８％、粕率０．５３％であった。

実施例１のパルプの後処理において、パルプの作製で得られたパルプに代えて上記パルプを用いた以外は実施例１と同様にしてパルプを得た。このパルプの白色度は８４．６％、夾雑物は２．２ｍｍ^２／ｋｇであった。

実施例４
あてを形成したユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾３０ｇ、あてを形成していないユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾９７０ｇ、合わせて１０００ｇを採取し混合したチップを、液比４、絶乾チップ重量当たり有効アルカリ２０％、蒸解液の硫化度２５％、蒸解温度１５５℃、蒸解時間１２０分の条件下で実験用間接加熱用オートクレーブを用いてクラフト蒸解した。そのときのパルプのカッパー価は１８．８、パルプ収率は４８．０％、粕率０．０９％であった。

実施例１のパルプの後処理において、パルプの作製で得られたパルプに代えて上記パルプを用いた以外は実施例１と同様にしてパルプを得た。このパルプの白色度は８５．４％、夾雑物は０．４ｍｍ^２／ｋｇであった。

実施例５
あてを形成したユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾２０ｇ、あてを形成していないユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾９８０ｇ、合わせて１０００ｇを採取し混合したチップを、液比４、絶乾チップ重量当たり有効アルカリ２０％、蒸解液の硫化度２５％、蒸解温度１５５℃、蒸解時間１２０分の条件下で実験用間接加熱用オートクレーブを用いてクラフト蒸解した。そのときのパルプのカッパー価は１８．６、パルプ収率は４６．０％、粕率０．０６％であった。

実施例１のパルプの後処理において、パルプの作製で得られたパルプに代えて上記パルプを用いた以外は実施例１と同様にしてパルプを得た。このパルプの白色度は８５．６％、夾雑物は０．３ｍｍ^２／ｋｇであった。

参考例
あてを形成したユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾６５０ｇ、あてを形成していないユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾３５０ｇ、合わせて１０００ｇを採取し混合したチップを、液比４、絶乾チップ重量当たり有効アルカリ２０％、蒸解液の硫化度２５％、蒸解温度１５５℃、蒸解時間１２０分の条件下で実験用間接加熱用オートクレーブを用いてクラフト蒸解した。そのときのカッパー価は２３．８、パルプ収率は４５．１％、粕率２．９１％であった。

実施例１のパルプの後処理において、パルプの作製で得られたパルプに代えて上記パルプを用いた以外は実施例１と同様にしてパルプを得た。このパルプの白色度は８３．９％、夾雑物は６．５ｍｍ^２／ｋｇであった。

比較例１
あてを形成していないユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾１０００ｇを、液比４、絶乾チップ重量当たり有効アルカリ２０％、蒸解液の硫化度２５％、蒸解温度１５５℃、蒸解時間１２０分の条件下で実験用間接加熱用オートクレーブを用いてクラフト蒸解した。そのときのパルプのカッパー価は１９．６、パルプ収率は４５．９％、粕率０．０４％であった。

実施例１のパルプの後処理において、パルプの作製で得られたパルプに代えて上記パルプを用いた以外は実施例１と同様にしてパルプを得た。このパルプの白色度は８４．９％、夾雑物は０．２ｍｍ^２／ｋｇであった。

比較例２
あてを形成したユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾７００ｇ、あてを形成していないユーカリ・カマンドレンシス（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓＣａｍａｌｄｕｒｅｎｓｉｓ）のチップ絶乾３００ｇ、合わせて１０００ｇを採取し混合したチップを、液比４、絶乾チップ重量当たり有効アルカリ２０％、蒸解液の硫化度２５％、蒸解温度１５５℃、蒸解時間１２０分の条件下で実験用間接加熱用オートクレーブを用いてクラフト蒸解した。そのときのパルプのカッパー価は２４．６、パルプ収率は４４．０％、粕率５．５７％であった。

実施例１のパルプの後処理において、パルプの作製で得られたパルプに代えて上記パルプを用いた以外は実施例１と同様にしてパルプを得た。このパルプの白色度は８３．１％、夾雑物は１０．８ｍｍ^２／ｋｇであった。

Claims

広葉樹材原料チップ中のあて材の配合率を絶乾で２質量％以上６０質量％以下とした広葉樹材原料チップをクラフト蒸解工程で蒸解処理することを特徴とする、ケミカルパルプの製造方法。
前記クラフト蒸解工程が、前記広葉樹材原料チップを、硫化度５〜７５質量％、有効アルカリ添加率（原料チップ絶乾質量当たり）５〜３０質量％、温度１３０〜１７０℃で蒸解処理する工程であることを特徴とする、請求項１に記載のケミカルパルプの製造方法。
前記クラフト蒸解工程後の工程として、二酸化塩素及び／または過酸化水素を用いた漂白処理工程を少なくとも有することを特徴とする、請求項１または２に記載のケミカルパルプの製造方法。
前記ケミカルパルプが、ＪＩS Ｐ８２０８で規定する夾雑物が１０．０ｍｍ^２／ｋｇ以下のケミカルパルプであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のケミカルパルプの製造方法。