JPH0197290A - 木質セルロース材料特には紙パルプのオゾン処理方法とこの方法を実施する反応器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、木質セルロース材料特には紙パルプのオゾン
処理に関する。

［従来の技術］ オゾンが一般に、木質セルロース材料特にリグニンに作
用することは公知である。木質構造を除去する化学分解
作用は、漂白法特に紙パルプの漂白法に用いられていた
。

精製工程中に行われる紙パルプのオゾン処理が、パルプ
に対するオゾン反応の緩慢さとさらに、この工程継続時
間の増加によって、精製に必要な総エネルギーを減少さ
せることは一般に認められている。

他方、現在まで実用されているオゾン処理は、紙質特に
ある種のパルプの機械的品質の進歩にオゾンが好ましい
影響を及ぼすことを明らかにしていない。ある種のパル
プとは、いわゆる″熱−機械的″、″機械的″、″化学
−熱−機械的″バルブ、すなわち破砕砥石の上で湿気の
ある環境下丸太を破砕する、すなわち水または蒸気、わ
ずかに化学的および／または熱的処理であらかじめやわ
らかく破砕したチップにより得られるパルプである。

［発明の背景］ セルロースパルプのオゾン漂白方法は、ＦＲ−Ａ−２４
７４５５０で公知である。これはオゾン処理の好ましい
発展を確保する方法で、望ましい湿度にあらかじめされ
たパルプの処理よりなる。

このような方法は、充分満足できるものではなく、特に
得られた材料の機械的性質に関して不満足である。

［発明の目的と概要］ 本発明の目的は、先行技術を改良したオゾン漂白方法を
提供することであり、以下に述べる予期以上の成果をも
たらすものである。

この結果、本発明は、オゾン処理が最適状態で行われる
よう、あらかじめ要求される湿度とした材料に、オゾン
キャリヤーガスと固形繊維間の最大界面を確保するため
充分な分割状態を与えた後。

該材料をオゾン濃度４〜１０重量％（％ｂｙ　ｍａｓｓ
）のキャリヤーガスによりオゾン処理することを特徴、
とする木質セルロース材料特には紙パルプのオゾン処理
方法に係るものである。

上記に定義した方法により１反応時間の減少のみでなく
、またとりわけ、得られた材料の機械的性質、なかでも
紙バルブ特に化学−熱一機械的、化学的、熱−機械的型
のパルプの破壊長（ｂｒｅａｋ−ｉｎｇ　ｌｅｎｇｔｈ
）と破裂比（ｂｕｒｓｔ　ｒａｔｉｏ）がいちじるしく
改良され、驚くべき結果を得ることが実証された。

本発明により、材料はオゾン処理に先立って。

その乾燥度（ｄｒｙ　ｃｏｎｔｅｎｔ）が２０〜５０％
の範囲内になるよう、所定の方法により処理される。

なお有利な本発明の他の特徴によれば、反応を起こすた
めに導入されるオゾン量が乾燥材料に対し２〜８重量％
である。

本発明による方法は特につぎのような利点を提供する。

一処理材料を顕著に改質させる反応時間は、公知方法の
時間の１／１０−１／３０である。それにより数秒から
約１００秒の持続時間で望ましい反応が得られる。

一処理材料の機械的特性（すなわち破壊長、破裂強さ）
は、オゾン比率を作用させることによって、初期値に対
し５０〜６０％の増加を示す。これらのかなりの増加は
、紙あるいはある種のカードボードである最終製品の質
を改良し、また特級紙製造用混合物の最終組成の成分で
ある化学パルプの量を実質的に減らすことができる。

本発明のオゾン処理の後に得られる最終紙製品の改質に
よって、紙またはカードボードの製造速度が実質的に増
加し生産性が向上するほか、変換または最終用途例えば
印刷用の機械速度が増加する。

オゾン処理が本発明の方法により行われるとき、リグニ
ンの骨組を形成する芳香族化合物が、もはやベンゼン核
をもたない副産物に変換されることも明らかにされた。

この変換の利点は、リグニン消失による重量損失を最小
に制限し、処理された木質セルロース材料のすぐれた重
量収率が保持できることである。

限定されない実施例で標準化学方法による紙パルプを製
造する場合は、４５〜６０％オーダーの全収率が得られ
るのに対し１本発明による方法を使用したパルプの製造
では、乾燥材に対し５重量％に等しいオゾン比をもつ９
０％オーダーの重量の収率をあげることができる。

本発明の方法により、たとえば標準化学転換により得ら
れるパルプに近い破壊長または破裂比をもつ紙質の紙パ
ルプを、全く好ましい重量効率で有利に得ることが可能
である。

本発明の方法は、以下に述べる限定されない実施例だけ
でなく、具体化の可能な反応器によって実施できる。こ
のような反応器をもつ装置の概略を示す添付の図面を参
照して本発明を説明する。

オゾンはパイプ１を通って流れ中波の電気を加えられた
発生器２の中に導か九る酸素からつくられ、ダクト３よ
り入りダクト４より出る冷却水で冷される。この発生器
の特性は７０〜１４０ｇ／Ｎｎ？の範囲の高濃度オゾン
を得られるよう選ばれる。

こうして得られた高濃度オゾンガスは、ダクト５を通っ
て、細長い、水平からわずかに傾斜した容器に含まれる
反応器６に導入される。その中でオゾン処理されるセル
ロース材料の流れと攪拌がアルキメデススクリュー型の
単純なスクリューシステム７によって行われ、ストリッ
プ器（図示せず）に通され、処理されるべき木質セルロ
ース材料は推進、流動されて、材料−ガスの界面が連続
更新される。木質セルロース構造に対するオゾンの作用
は、処理材料層の高さの関数として最高となるので、装
置は反応器内の材料層の高さが小さく、約ｌＯ〔である
ように設計、制御されるのが有利である。

オゾンガスは、ダクト５の部分に形成された孔を通して
反応器全長に配設された複数の点８に注入される。ダク
ト５は作用空間のすべてに半径方向の流れを起こすよう
反応器内部に配置される。

標準の流速制御袋ｖ！１（図示せず）が、注入点によっ
て限定された各反応領域における前記流速を調節する。

反応器６内への木質セルロース材料の導入は、反応容器
内の材料の導入割合の制御と同時に、オゾンガスが大気
中に漏れるのを防ぐために必要な気密性のブラッグ型ス
クリューｌＯを備えたホッパー９の助けを得て行われる
。

同じ方法で、処理され反応器から出てくる木質セルロー
ス材料の抽出が、ブラッグ型スクリュー１１を介して行
われ、同時に抽出材の流速を制御し。

大気中へのオゾンガスの漏洩を避けるため必要な気密性
を生じさせる。

木質セルロース材料は、オゾン反応器への導入に先立ち
１便利な方法または装置によって、湿度３０〜４５％に
制御された乾燥状態にされる。望ましい紙質を得るため
に必要な木質セルロース材料の滞留時間は、処理容器内
の材料を進行させるスクリュー７の回転速度を設定して
調節される。

木質セルロース材料と反応しなかった少量のオゾンは反
応器から吸引して抽出され、ダクト１２によってオゾン
の熱破壊に使われるユニット１４に送られる。

半湿状態（本発明による２０〜５０％の材料の乾燥度）
にある木質構造に対するオゾンの反応は、立証されたよ
うに、非常に高発熱形であり、冷却部１３が反応器内の
温度上昇を制御し制限するために反応器内に設けられて
いる。このような状況下で、温度は反応器のすべての部
で５０℃以下に保たれ、それによりオゾンの自己分解反
応を制限し、リグニン変換反応の化学理論によってオゾ
ン消費を調節する。

下表に示した結果は、上に述べたような反応器で得られ
たものである。

破壊長は、その一端でつるされ、その自重の影響で破れ
た場合の均一な厚さと幅のストリップの長さをｍで表わ
したものである。

破裂比は、破裂させるため、紙の試料上に水圧を加える
のに適した装置を介して与えられる力を示す比である。

この表は、本発明により得られる利点を、特に反応時間
（接触時間）と処理された製品の紙質に関して明示して
いる。

けれども、説明され図示された反応器は使用できる唯一
のものではない。

本発明による方法の実施のために、種々Φデザインたと
えば以下に示されるような反応器を使用することが可能
である。

一処理材料が薄層となって機械的に送られ、処理ガスに
よる均一な作用を受けるため処理ガスがこれを横切り全
表面に分布して流れる可動ベッドを有するトンネル型反
応器。

一回転体形、有利には円筒形であって、その軸のまわり
に回転運動を与え、処理材料の流れを乱す少なくとも１
台の装置を有する容器を備えた反応器。

一垂直容器をもち、固形材料を重力により流す複数の傾
斜底板と、機械内乱れを与えるスクレイピングアームと
、処理材料の流れに同方向または反対方向に流れるオゾ
ンガスとを含む反応器。

上記は一例を示し、これに限定されないことはもちろん
である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の反応器を含む装置の概略図である。 １・・・パイプ、　２．・・・発生器、３．４．５・・
・ダクト、　６・・・反応器、７・・・スクリューをも
つシステム、　８・・・点。 ９・・・ホッパー、　１Ｏ１１１・・・スクリュー、１
２・・・ダクト、　１３・・・冷却部、　１４・・・ユ
ニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）オゾン処理が最適状態で行われるよう、あらかじめ
   要求される湿度とした材料に、オゾンキャリヤーガスと
   固形繊維間の最大界面を確保するため充分な分割状態を
   与えた後、該材料をオゾン濃度４〜１０重量％のキャリ
   ヤーガスによりオゾン処理することを特徴とする木質セ
   ルロース材料特には紙パルプのオゾン処理方法。 ２）材料が２０〜５０％の乾燥度を有利とする請求項１
   に記載の方法。 ３）反応を起こすために導入されるオゾン量が、乾燥材
   に対し２〜８重量％である請求項１または２に記載の方
   法。 ４）処理ガスと処理材料を導入する、好ましくは水平か
   らわずかに傾斜した容器よりなり、処理材料を薄い層の
   形に保ち、材料−処理ガス間に連続的更新界面を与える
   よう設計、制御されたアルキメデススクリュー状の手段
   を含む請求項１〜３のいずれかの項による方法を実施す
   る反応器。 ５）反応器内の処理材料層が約１０ｃｍの厚さである請
   求項４に記載の反応器。 ６）反応熱を制御するため冷却される請求項４、５のい
   ずれかの項に記載の反応器。 ７）処理材料およびオゾンを含む処理ガスの流速と反応
   が起こる容器の気密性の制御を同時に行うプラッグスク
   リュー状の、材料と反応後のその抽出物を導入する装置
   を含む請求項４、６のいずれかに記載の反応器。 ８）処理材料が薄層となって機械的に送られ、オゾンガ
   スによる均一な作用を受けるため、処理ガスがこれを横
   切り全表面に分布して流れる可動ベッドを有するトンネ
   ル型の請求項４に記載の反応器。 ９）回転体形、有利には円筒形であって、その軸のまわ
   りに回転運動を与え、固形物の流れの中に流れを乱す装
   置を有する容器を備えた請求項４に記載の反応器。 １０）容器が垂直であり、固形材料を重力により流す複
   数の傾斜底板と、機械的乱れを与えるスクレイピングア
   ームと、処理材料の流れに同方向または反対方向に流れ
   る処理オゾンガスとを含む請求項４に記載の反応器。