JPH0268377A - 漂白ケミサーモメカニカルパルプの製造方法 - 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】 本発明は漂白ケミサーモメカニカルパルプ（ｂｌｅａｃ
ｈｅｄ　ｃｈｅｍｉｔｂｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
　ｐｕｌｐｓ）を製造する方法に関する。

ケミサーモメカニカルパルプ（以降ＣＴＮＰパルプと表
記する〉とは、リグノセルロース材料、−船釣にはチッ
プ形態の木材に、加熱及び機械的砕木作業と組み合わさ
れた、１種以上の化学薬剤を使用する処理を施して得ら
れるパルプを意味する。

ＣＴＭＰパルプは、いわゆる機械パルプと化学パルプと
の中間に位置するので、明らかに工業的に重要である。

例えば、ＣＴＭＰパルプは、乾燥状態の出発材料の重量
に対する乾燥状態のパルプの重量で定義される収率が通
常８５％以上、はとんとの場合に少なくとも９０％で得
られ、この点に関しては純粋な機械パルプと極めて密接
な関係にある。

上記のような加熱、処理及び砕木（摩砕〉の組み合わせ
において、この処理は砕氷の前、間または後に行うこと
ができる。

本明細書中、処理手段とは、リグノセルロース材料を亜
硫酸塩（実際には亜硫酸ナトリウム）ｌａ２ｓＯｓ＞、
または重亜硫酸塩く実際には重亜硫酸ナトリウムＮａｌ
５Ｏ，）、またはより一般的には二酸化硫黄Ｓ０２及び
水酸化ナトリウ、ｆ！１ＮａＯＨの混合物と一緒に少な
くとも１００℃の温度の飽和水蒸気圧下に存在させる操
作を意味する。前記亜硫酸塩、重亜硫酸塩または混合物
は、本明細書中では全てまとめて亜硫酸塩と表記する。

適当であればこの処理は、従来通り、リグノセルロース
材料を選択された反応試薬の溶液に浸漬することで行わ
れる。

この処理を実施する温度は通常２００℃を越えない温度
であり、好ましくは約１２０〜１６０℃である。

処理媒質の初期ｐ■は好ましくは６〜１２．５から選択
される。

コンシスチンシー（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）、即ち媒
質中の乾燥状態で表されるパルプの重量濃度は、この処
理においては例えば１０〜４０％、はとんどの場合に１
５〜３０％である。

処理時間は他のパラメータの選択に依存するが、通常は
１時間を越えることはない。

Ｓ０２で表される亜硫酸塩の量は例えば約０．１〜１０
％、はとんどの場合に０．５〜３％である。このパーセ
ンテージは乾燥状態におけるリグノセルロース材料の重
量に対する重量で与えられるものであって、特に記述が
ない限り本明細書においては材料のパーセンテージは全
て同様とする。

この処理においては亜硫酸塩と同時に、ナトリウム塩の
形態のジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＤＴＰ＾）ま
たはエチレントリアミンテトラ酢酸（ＥＤＴ＾）のごと
き錯化剤または金属イオン封鎖剤といった化学物質を通
常０．１〜１％の量で使用することができる。

上記のように、この処理と加熱及び機械的砕木作業との
組み合わせは実際には通常、パルプを製紙工業において
使用可能にする２つの連続的な精砕（リファイニング）
作業で終わる。

ＣＴＮＰパルプを得ることに関しては、例えばＪａｍｅ
ｓＰ、Ｃａ５ｅｙによるＰｕ１ｐ＆Ｐａｐｅｒ　Ｃｈｅ
ｍｉｓｔｒｙ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏ　ｌｏｇ
ｙ　、第３版、第１巻、１９８０．特に２４１−２４５
゜２１３−２１９−２２９頁の研究、Ｐｕ１ｐ＆Ｐａｐ
ｅｒ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ。

第２巻、１９８７．−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｕｌｐ
ｉｎｇ−、特に第１章り及び第刈章の研究、または米国
特許第４．７１８．９８０号、特に第１図が参照できる
。

本明細書中、漂白ＣＴＭＰパルプとは、アルカリ性媒質
中で過酸化水素Ｈ２０□を使用して漂白された後の上記
定義のＣＴＭＰパルプを意味する。

漂白ＣＴＭＰパルプの公知の製造方法においては、過酸
化水素を使用して漂白する前に、例えばＨ，Ｋｒｕｇｅ
ｒ、Ｈ，Ｕ、５ｕｓｓがＴＡＰＰＩ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉ
ｎｇｓ、１９８２Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　５ｕｌ
ｆｉｔｅ　Ｐｕ１ｐｉｎＦＩＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、１
４３１４８頁で報告したように、漂白に不都合なＩＩ　
２０２の消費をもたらすことが公知の亜硫酸イオンのご
とき化学物質をパルプからできるだけ除去しておく必要
がある。

実際には漂白する前にパルプを充分に洗浄するが、この
洗浄は、例えばパルプの希釈及び再濃縮を順に１回ずつ
または繰り退すことで行われるのが一般的である。

実際に一般的に行われるように精砕パルプにスクリーニ
ング−クリーニング（分級）を実施する場合は、希釈し
てコンシスチンシーを約０．５〜２％はどの低い限度内
の値にすべきである。洗浄及びスクリーニング−クリー
ニングに関して言えば、Ｊａｍｅｓ　Ｐ、Ｃａ５ｅｙの
前記文献の２２８−２３１，３６３−３６５，４４７４
５２頁の研究、または同じく前記文献のＰｕ１ｐ＆Ｐａ
ｐｅｒ　Ｎａｎｕｒａｃｔｕｒｅ特に第ＸＩＩＩ−ＸＶ
ＩＩＩ章の研究を参照することができる。

漂白するべきパルプのコンシスチンシーを非常に低い値
から少なくとも約１０％に再濃縮することは、漂白にお
いて望ましくないと考えられる化学物質を効果的に除去
するためのみならず、これらの化合物が実際に存在しな
いときに過酸化水素が満足の行く有効性を有し得るため
にも公知の技術が必要とする作業である。

アルカリ性媒質中で過酸化水素を使用するＣＴＭＰパル
プの漂白は通常、コンシスチンシー約１０〜３０％、ｐ
Ｈ約９〜１１及び温度的４０〜１００℃で約０．５〜２
時間、相対密度１．３３のケイ酸ナトリウム溶液約１〜
６％の存在下に約０．５〜１０％の過酸化水素を使用し
てなされる。漂白槽には、主に例えばＤＴＰへのごとき
１種以上の金属イオン封鎖剤または錯化剤といった添加
剤を通常的０．１〜１％の量で含有させることができる
。

漂白後、パルプは、製紙時に移送、保管及び使用ができ
るように非常に低いコンシスチンシー例えば約１％のオ
ーダーにまで水で希釈される前にその白さを安定化させ
るために、例えばＳ０２のごとき酸で処理されることが
好ましい。

漂白ＣＴＭＰパルプの現行の製造技術は、前記のごとく
製紙に関係して言えば、 紙１トン当たり約１００トンという極めて大量の水性排
液を生成すること、 漂白前のパルプに必須の再濃縮が、これがなければ高コ
ンシスチンシー（過酸化水素の作用を促進するとして公
知である）を得ることが困難であるパルプフィルターま
たはプレスといった高価な装置の使用を含むこと といった経済性及び／または汚染の点で重大な欠点を有
する。

洗浄及びスクリーニング−クリーニング作業や、製紙工
程がパルプ製造と一体的であるかまたは分離しているか
によって製紙前または製紙中に行なわれる最終希釈液か
ら水を分離する作業によって必然的に生じ、通常はもは
や亜硫酸塩を全く含まないが汚染源濃度は依然として高
い水性排液は、再循環することが必要であり、特に過酸
化水素を用いて漂白する前にパルプから亜硫酸塩を除去
するためにパルプを洗浄するための洗液として使用され
る。

以下、上記水性排液は透明な工業用水であるとする。

この透明な工業用水によってパルプを効果的に洗浄して
も、製造される漂白ＣＴＭＰパルプの白色度は、残念な
ことに単に経済性の観点から使用できないが再循環され
ない天然から得た脱イオン水を使用して得られるよりも
明らかに低い。

本発明は、漂白ＣＴＭＰパルプを製造するための公知の
工業技術の上記欠点を解消でき、しかもそれにもかかわ
らず漂白ＣＴＭＰパルプの白色度に悪影響を及ぼすこと
はない。

本発明は、過酸化水素を使用する漂白に不利と考えられ
る化学物質を漂白前にパルプから除去しなくとも、公知
の工業技術に従う作業によって得られる白色度に少なく
とも等しい白さが得られるという予想外の知見に基づい
ている。

本発明は、まず、リグノセルロース材料を亜硫酸塩と一
緒に少なくとも１００℃の温度の飽和水蒸気下に存在さ
せる処理と、アルカリ性媒質中で過酸化水素を使用する
漂白とを含む漂白ＣＴＮＰパルプを製造する方法であっ
て、前記処理の開始から前記漂白の終了まで固体または
液体材料をパルプから除去しないことを特徴とする製造
方法からなる。

上記の定義は、精砕（ソファイニング）後で漂白の前段
階で従来は行われていたが本発明ではもはや行われるこ
とがないパルプ洗浄、スクリーニング（分級）−クリー
ニング及び再濃縮作業を除いた本発明の定義にも適用さ
れる。精砕作業中に処理を実施する場きは、リファイナ
ーの出口の温度て約５〜３０分間の誘導時間で処理を完
了することができる。

処理の開始から漂白の終了までの間では例えばサイクロ
ンにおいて公知の方法で、例えば砕木作業が終わるとき
に水蒸気のみをパルプから分離することができる。

この処理において亜硫酸イオン５Ｏ１２−よりも電気陰
性度の高い化学物質く以降還元剤と表記する〉が亜硫酸
塩と同時に作用すると、本発明の方法よって与えられる
長所が見られる上に、それが驚くほど強化されることが
判った。即ちこれが本発明の方法におけるこの処理のよ
り好ましい実施例である。

還元剤はほとんどの温片に二酸化チオ尿素（ｔｈｉｏｕ
ｒｅａ　ｄｉｏｘｉｄｅ）すなわちホルムアミジンスル
フィン酸、ヒドロ亜硫酸ナトリウムすなわち亜−チオン
酸ナトリウム、または水素化ホウ素ナトリウムから選択
される。

使用する還元剤の量は還元剤の性質に応じて変えること
ができる。前記最初の２つの還元剤の場合には通常的０
．１〜５％であり、前記３番目の還元剤の場合には約０
．０１〜０．５％であって、これは通常、例えば水素化
ホウ素ナトリウム１２重量％を含む溶液のような水溶液
の形態で使用され、Ｖｅｎｔｒｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎによりＢｏｒｏｌｅの名称で市販されている。

実際には本発明は、Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
またはＥ　ｌ　ｒｅｐｈｏ型の分光器を使用し、照合基
準として酸化マグネシウムを用い波長４５７　ｎ　ｍて
行なう今日の通常の方法で測定したときに、例えば８０
°以上の高い白色度に漂白されたＣＴＭＰパルプを得る
ことを目的とする場合に特に有利である。Ｓ０２で表さ
れる亜硫酸塩の量は約０．５〜３％が好ましく、過酸化
水素の量は３〜１０％が好ましく、はとんどの場合に４
〜６％とする。

本発明の別の目的は、漂白ＣＴＭＰパルプを漂白が終わ
ると直ぐに精砕する本発明の方法である。この精砕は大
気圧下で実施される。この方法によると、機械パルプ及
びサーモメカニカルパルプの場合のみに米国特許第４，
７１８，９８０号によって提供される長所が、パルプの
増粘化を実施する必要なしに漂白ＣＴＭＰパルプの場合
にも得られる。

即ち本発明は、前記の漂白ＣＴＭＰパルプの製造方法に
おいて、漂白ＣＴＭＰパルプを漂白後直ぐに精砕し、前
記処理の開始から漂白後のこの精砕の終了まで固体また
は液体材料をパルプから除去しないΦ ことを特徴とする方法に関する。

漂白され精砕されたパルプにはスクリーニングクリーニ
ングを実施することができる。透明工業用水を用いた希
釈及びスクリーニング−クリーニング排液の漂白パルプ
リファイナーへの再循環は、全く不都合なしに実施され
る。

パルプを加熱する必要のない本発明の方法は、系の熱保
存が充分に保証されるならば系外部の熱源からの熱供給
を省略することが可能となる。

公知の技術と比較した場合、本発明の方法は機械的エネ
ルギー及び熱エネルギーの両方を節約することができる
。

本発明は、広葉（落葉〉樹林同様に針葉樹材に適用され
る。

本発明の手順を形成する種々の作業の各々は、その構造
及びそれぞれの機能において通常の装置で実施される。

第１図について説明する。通常は洗浄された木材チップ
は供給ホッパ１０１から、チップを１０３を通して導入
される水蒸気で与熱するためのチャンバ１０２へ運搬さ
れ、そこから更に、１０４を通して導入される試薬溶液
と一緒にリファイナー１０５、次いでサイクロン１０６
へと移動し、サイクロン１０６からは１０７を通して水
蒸気が分離される。１０６から出たパルプは誘導ゾーン
１０８を通過し、１０９を通して運搬される漂白試薬と
充分に混合され、漂白塔１１０内で漂白される。漂白塔
１１０を出た漂白パルプは直ぐに大気圧リファイナー１
１１に導かれ、１１３を通して導入される透明な工業用
水で希釈されてから１１２内でスクリーニング及びクリ
ーニングされる。

充分に再濃縮されたスクリーニング−クリーニング排液
は別個に精製される（回路は図示なし）か、１１４を通
してリファイナー１１１の入口に再循環される。１１２
の後にパルプは公知の方法で酸性化され、保管場所１１
５及び／または１１６を通って製紙場所へ運搬される。

第２図では、百位の数字が２で表された手段は構造及び
機能において第１図の百位の数字が１で表された手段と
対応する。追加手段２１７は、２１２におけるスクリー
ニング及びクリーニングと２１０における漂白との間で
パルプを再濃縮するための増粘装置である。２１８を通
して２１７がら回収される水性排液は、パルプのための
洗液の役目をするために２１３を通して導入される透明
な工業用水を形成するのに貢献する。

本発明を説明しその長所を評価するために以下に実施例
を与えるが、これらの実施例によって本発明が制限され
ることはない。

以下の実施例において： 既に述べたように、量は、特に記述がない限り乾燥状態
のリグノセルロース材料の重量に対する重量％で表され
、 ＤＴＰ＾とはジエチレントリアミンペンタ酢酸ナトリウ
ムの４０重量％水溶液であって、ＤＴＰへの量とはこの
溶液の量であり、 洗浄とはパルプの希釈とプレス（圧搾）とを組み合わせ
た作業であり、 水素化ホウ素ナトリウムはＢｏｒｏｌ’の形態で与えら
れ、示された量はこの形態での量であり、シリケートと
は相対密度１．３３のケイ酸ナトリウム水溶液であり、 白色度は、Ｋａｒｌ　Ｚｅｉｓｓ製のＥｌｒｅｐｈｏ型
の分光器を使用し、照合基準として酸化マグネシウムを
用い波長４５７ｎｍで測定した。

火」１例」２ 軟材（針葉樹）チップをＮａ２５Ｏ＝　２．７５％と一
緒に１２０℃の飽和水蒸気圧下に精砕して白色度５７°
のパルプを製造した。

このパルプを、液体または固体材料を全く除去すること
なく、コンシスチンシー１５％及び９０℃で２時間、Ｈ
２Ｏ２：５％、ＮａＯＨ：２％、シリケート＝４％、Ｄ
ＴＰ＾：０．５％を使用して漂白した。

得られた漂白パルプは白色度７７．９”を有した。

上記条件で漂白する前に、水溶液中に漂白試薬を加える
前に亜硫酸塩を９５％除去するように、プレスすること
によってコンシスチンシー２ｏ％にまで再濃縮するため
の工業用プラントから入手した白色工業用水を使用して
コンシスチンシー１２５％に希釈することによってパル
プを洗浄すると、漂白後の白色度は７７．４°となった
。これは本発明によって得られたものに劣る。

上記洗浄を白色工業用水に代えて純粋な脱イオン水を使
用して行なうと、漂白パルプの白色度は、採用した漂白
条件で起こり得る最も高いものでも本発明の方法によっ
て得られたものよりたった１、５°高いだけであった。

Ｋ隻■ユ 白色度５３．７°のといし砕木した軟材を直接漂白する
前に、実施例１と同様に固体または液体材料を除去せず
にコンシスチンシー２０％で１２０℃の飽和水蒸気圧下
に３０分間、Ｎａ２Ｓ０．２．７５％及びＤＴＰ＾０．
５％を用いて処理した。

得られた漂白パルプは白色度７８．７°を有した。

実施例１と同様に白色工業用水を使用して洗浄した後に
パルプを漂白すると、その白色度は７８．６゜であり、
本発明の方法によって得られたものに比べて依然として
劣っており、よくても同じ程度であった。

験も行った。

本発明の方法に従うと、漂白パルプの白色度は８２．２
°であるが、比較例においてはたった８０．９°であっ
た。

比較例において白色工業用水に代えて純粋な脱イオン水
を使用すると、漂白パルプの白色度は、本発明の方法て
得られたものよりたった１°高いだけであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例の一連の作業の流れ図
、第２図は一般的に採用されている公知技術の例を説明
する流れ図である。 １０１．２０１・・・供給ホッパー、１０５・・・リフ
ァイナー１０６・・・サイクロン、１１０，２１０・・
・漂白塔、１１１・・・大気圧リファイナー、１１２，
２１２・・・スクリーニング−クリーニング。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）リグノセルロース材料を亜硫酸塩と一緒に少なく
   とも１００℃の温度の飽和水蒸気圧下に存在させる処理
   と、アルカリ性媒質中で過酸化水素を使用する漂白とを
   含む漂白ケミサーモメカニカルパルプを製造する方法で
   あって、前記処理の開始から前記漂白の終了まで固体ま
   たは液体材料を前記パルプから除去しないことを特徴と
   する製造方法。
2. （２）二酸化硫黄で表される亜硫酸塩の量が０．５〜３
   ％であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. （３）前記処理において亜硫酸イオンよりも電気陰性度
   の高い物質が亜硫酸塩と同時に存在することを特徴とす
   る請求項１または２に記載の方法。
4. （４）前記亜硫酸イオンよりも電気陰性度の高い物質が
   二酸化チオ尿素、水素化ホウ素ナトリウム及び亜二チオ
   ン酸ナトリウムから選択されることを特徴とする請求項
   ３に記載の方法。
5. （５）二酸化チオ尿素または亜二チオン酸ナトリウムの
   量が０．１〜５％であることを特徴とする請求項４に記
   載の方法。
6. （６）水素化ホウ素ナトリウムの量が０．０１〜０．５
   ％であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. （７）前記処理における初期ｐＨが６〜１２．５である
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載
   の方法。
8. （８）前記漂白における過酸化水素の量が３〜１０％で
   あることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に
   記載の方法。
9. （９）前記過酸化水素の量が４〜６％であることを特徴
   とする請求項８に記載の方法。
10. （１０）前記漂白の直後に、前記漂白の終了から漂白後
    の精砕の終了まで固体または液体材料を前記パルプから
    除去することなく前記パルプを精砕することを特徴とす
    る請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。