JP7131854B2 - クラフトパルプ法における添加剤としてのフェノール類 - Google Patents
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Description
2017年10月17日に出願された仮特許出願シリアル番号第62/573,510号の優先権を主張し、これは参照により本明細書に組み込まれる。
からなる群より選択される。
「クラフトパルプ化(kraft pulping)」および「クラフトプロセス」は、本明細書において同義に使用され、従来のバッチまたは連続クラフトパルプ化プロセスおよびその公知の改変を意味する。句「硫酸塩パルプ化」も同義である。クラフトパルプ化プロセスは、パルプ化および製紙の当業者に非常に周知であり、1890年代から産業規模、世界規模で継続的に使用されている。本明細書においては詳細には説明しない。基本的プロセスを説明する1884年4月15日にC.F.Dahlに発行された米国特許第296,935号明細書を参照されたい。1937年2月16日にGeorge H.Tomlinsonに発行された米国特許第2,070,632号明細書は、パルプ工場で使用される無機化学物質を回収およびリサイクルすることを可能とする回収ボイラーの使用を開示している。クラフトパルプ化は、多工程プロセスであり、木材チップ、のこぎりカス、または何らかのリグノセルロース材料が、白液として知られる、水酸化ナトリウム(NaOH)および硫化ナトリウム(Na2S)の水溶液で処理/消化される。白液はリグニン、ヘミセルロースおよびセルロースを連結する結合を破壊する。クラフトプロセスの根底にある主要な機序は、求核性スルフィド(S2-)またはジスルフィド(HS-)イオンによるエーテル結合の開裂である。クラフトプロセスの完全な説明については、例えば、Mimms et al. (eds.)“Kraft Pulping,”(著作権)1997 Technical Association of Pulp and Paper Industry (TAPPI), Peachtree, Georgia, ISBN 978-0898523225を参照されたい。
を有する化合物を意味する。
その方法は従来のクラフトパルプ化反応と同様に進行する。パルプ化されるべきリグノセルロース材料が密封蒸解容器(バッチ消化漕または連続消化漕としても知られる)中に入れられる。従来のクラフト蒸解液も蒸解容器に加えられる。さらに、ある量の本明細書に定義されている1つまたはそれより多くのフェノール性化合物が蒸解容器に添加される。添加されるフェノール性化合物の量は、リグノセルロース材料の脱リグニンを改善するために十分なものである。その後クラフトパルプ化反応は従来の様式で進行する。あるいは、フェノール性化合物は、蒸解期間の開始後および蒸解期間中の任意の時点で消化漕に加えてもよい。
2,4-キシレノールを、以下の蒸解条件での蒸解の終了の15分前に加えた。
H-因子:2375
白液-対-木材比:6:1
活性アルカリ:21%(NaOHとして)
硫化度:30%(Na2Sとして)
蒸解温度:170℃
総蒸解時間:157分間
この実施例においては、工場からの針葉樹チップを約4および約8mmの間のサイズにスクリーニングした。オーブンで乾燥したチップ(500g)をMK消化漕(M/K600-2モデル;M/Kシステムズ社、ノースアダムス、マサチューセッツ州)に入れ、消化漕を必要量のNaOHおよびNa2Sで満たした。その後、内容物を蒸解液の強制循環により熱交換を通して加熱した。温度が100℃に達したとき、空気および他の非凝縮性ガスが、10秒間弁を開くことにより容器の頂部の圧力制御弁を通して開放された。その後、内容物を170℃の蒸解温度に到達するまで加熱した。
カッパー価:32.2
受入収率:42.3%
拒否収率:0.10%
カッパー価:27.7
受入収率:42.1%
拒否収率:0.245%
この実施例においては、2,4-キシレノールを蒸解サイクルの半分で添加した以外は、試験は実施例1に挙げられたのと同一の条件下で行われた。再度、2,4-キシレノールを添加する2つの試験を実行した。平均カッパー価、受入収率および拒否収率は次のとおりであった。
カッパー価:26.7
受入収率:41.9%
拒否収率:0.07%
したがって、パルプのカッパー価は、2,4-キシレノールを用いた場合に、2,4-キシレノールを使用していない場合と比較して、より低かった。これらの結果は、明らかに、消化が最高温度に達し、蒸解時間の半分を過ぎた後、蒸解工程へのフェノール性化合物の添加がクラフトパルプ化の結果を有意に向上させることを証明している。
この実施例においては、添加された2,4-キシレノールの量がリグノセルロース材料のオーブン乾燥重量に対して0.375重量%であった以外は、試験は実施例2に挙げられたのと同一の条件下で行われた。2つの試験の平均カッパー価、受入収率および拒否収率は次のとおりであった。
カッパー価:28.9
受入収率:42.8%
拒否収率:0.06%
したがって、パルプのカッパー価は、2,4-キシレノールを用いた場合に、実施例1に挙げられたように2,4-キシレノールを使用しないで得られた対応する収率と比較して、より低く、受入収率は、2,4-キシレノールを用いた場合に、実施例1に挙げられたように2,4-キシレノールを使用しないで得られた対応する収率と比較して、より高かった。この実施例は、クラフトパルプ化の性能が蒸解工程へのフェノール性化合物の添加により向上されることを示している。
加速的かつ選択的な脱リグニンを達成するフェノール性化合物の添加による効果は、低H-因子(2150)でリグノセルロースバッチを蒸解し、0.75重量%の2,4-キシレノール(リグノセルロース出発材料のオーブン乾燥質量に対して)を添加することから得られる結果によっても証明された。すべての他の点において、この実施例は、実施例1と同じであった。ここで、受入収率は43.2%であった。しかし、この実施例のH-因子は、対照蒸解のものよりも225低かったが、低いカッパー価を有するパルプを生産した。
Claims (4)
- 含浸工程および含浸工程の後に行われる別の蒸解工程を有するクラフトパルプ法において、追加のフェノール性化合物を蒸解工程の間かつ蒸解工程の開始後であって蒸解工程の完了の約5分~約120分前の時点でクラフトパルプ化反応に添加することを含むクラフトパルプ法であって、
フェノール性化合物が、クラフトパルプ反応にかけられているリグノセルロース材料のオーブン乾燥重量に対して約0.75重量%~約0.375重量%の量で蒸解工程に添加され;フェノール性化合物が、
からなる群より選択される
クラフトパルプ法。 - フェノール性化合物を、蒸解工程の完了の遅くとも約15分前の時点で添加することを含む請求項1記載のクラフトパルプ法。
- 含浸工程および含浸工程の後に行われる別の蒸解工程を有するクラフトパルプ法において、キシレノールを蒸解工程の間かつ蒸解工程の開始後であって蒸解工程の完了の約5分~約120分前の時点でクラフトパルプ化反応に添加することを含むクラフトパルプ法であって、キシレノールが、クラフトパルプ反応にかけられているリグノセルロース材料のオーブン乾燥重量に対して約0.75重量%~約0.375重量%の量で蒸解工程に添加される、クラフトパルプ法。
- キシレノールを、蒸解工程の完了の遅くとも約15分前の時点で添加することを含む請求項3記載のクラフトパルプ法。
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