JPH10506441A - セルロースパルプの連続生産方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 製紙過程用のセルロースパルプ連続生産のための方法及び装置である。この装置は、パルプ化液を含む容器を含み、容器は第１の浸透ゾーンと第二の摩砕ゾーンとからなる。木材チップは、第１ゾーン上端に連続的に送られ、チップに液を浸透させるための緩い撹拌を受ける。浸透されたチップは、第２ゾーンに流入し、そこで１２５℃以下の低温で熱せられ、チップを破壊し個々の繊維を分離するため、さらに厳しい撹拌を受ける。第１ゾーンの液面は第２ゾーンよりも高く、第２ゾーンの上端から蒸解液と分離された繊維とを連続的に排出しながら液体を上方に流れさせ、そのときより大きな木材チップは、さらなる摩砕のために第２ゾーンに保持される。分離された繊維は、分離されると同時に蒸解状態から取り除かれ、これによって過剰蒸解およびパルプの褪色を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】 セルロースパルプの連続生産方法及び装置 発明の背景 セルロース材、例えば木材チップの典型的なパルプ化は、個々の繊維を分離し そのためそれらが続いて紙あるいは板紙を形成するため再結合されるように、木 材チップを非常に過激な化学物質あるいは機械的状態にさらすことにより遂行さ れる。 従来の化学パルプ化は、ＮａＯＨ、ＮａＯＨ及びＮａＨＳ、Ｎａ₂ＳＯ₃、Ｃａ Ｈ₂（ＳＯ₃）₂あるいは（ＮＨ₄）₂ＳＯ₃といった化学物質の利用を含む。パルプ 化は、バッチベースあるいは連続ベースのいずれかで実行され、いずれの場合も 、木材チップは化学的浸透をより受けやすくするため予め蒸される。チップは、 それからパルプ化化学物質と水の溶液を加圧により浸透され、１２５℃乃至１７ ５℃の範囲の温度に熱せられる。チップは、適当な蒸解時間の間、この温度と圧 力下に保たれる。 パルプ化作業には、多数の変数、例えば木材の種類、化学物質の種類とそれら の濃度、浸透圧、蒸解温度及び残留時間がある。化学パルプ化の目的は、繊維間 のリグニンやヘミセルロースといった結合物質を分解し、それによって個々の繊 維を解放することである。木材チップはすべて同じ大きさあるいは密度ではない ため、問題が生ずる。従って、チップの内側の繊維を充分に蒸解及び分離するた めには、木材チップの外側の繊維は激しく過剰蒸解されることがあり、この問題 はセルロースが優れた絶縁体であるため強調される。過剰蒸解は、リグニンの褪 色を引き起こし、歩留りを減少させる。 化学パルプ化の代替として、ケミサーマルメカニカルパルプ化（ＣＴＭＰ）が 用いられ、これにおいては木材チップは非常に穏や かな温度及び／又は化学反応を受け、それから非常に激しい機械摩砕を受ける。 機械的作用は、木材チップを個々の破片に切断するが、リグニンは柔らかくされ るだけなので、個々の破片は必ずしも繊維ではなく、むしろ様々な繊維質の破片 である。 結果として、ＣＴＭＰパルプは、化学パルプと比較して、より低い引裂強さ、 引張強さ、圧縮強さ及び剛性を有する。ＣＴＭＰパルプは低い強度のため、一般 に新聞用紙或いは雑誌級紙を生産する際のクラフトパルプへの添加物として、或 いはダイアパー（ｄｉａｐｅｒｓ）を作るのに用いられる。しかしながら、化学 パルプ化よりも温度条件が低いため、リグニンの褪色はより少なく、ＣＴＭＰパ ルプは過酸化水素或いは酸素の使用により、よりたやすく漂白する事ができる。 典型的な化学パルプの漂白は、必要とされる白色度を達成するために塩素や塩素 誘導体を必要とし、塩素化合物の使用は排水の流出に大きな問題を引き起こす。 発明の概要 本発明は、個々の繊維が分離されるとパルプ化状態から取り除かれることを許 し、そのためより少ないパルプの褪色とともにより高い歩留りを産み出すセルロ ースパルプ生産の方法及び装置に向けられている。 本発明によれば、パルプ化容器は２つのゾーン、即ち第一の浸透ゾーン及び第 二の摩砕ゾーンに分割され、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムといったアルカ リ性の物質あるいは濃酢酸や硝酸といった酸性物質の形をとりうるパルプ化化学 物質を含む。 セルロース材、例えば木材チップは、浸透ゾーンの開放上端に連続的に供給さ れ、チップに蒸解液を浸透させるために緩やかな撹拌を受ける。チップは、浸透 ゾーンを下向きに流れ、浸透ゾーンの下端から摩砕ゾーンの下端へ排出される。 摩砕ゾーンでは、チップは蒸気の導入により８０℃乃至１２５℃の範囲の比較 的低い温度に熱せられ、木材チップを破壊し繊維を分離するためにより厳しい撹 拌を受ける。 浸透ゾーンの液面は、摩砕ゾーンの液面よりも高く保たれ、蒸解液と木材チッ プを摩砕ゾーンの中で上向きに動かすように働く圧力水頭を作る。 分離された繊維は、廃蒸解液とともに抽出板を通って連続的に排出され、より 大きなチップは更なる撹拌の為に容器内に保持される。これにより、本発明によ るパルプ化過程は、過剰蒸解とパルプの褪色を防ぐため、個々の繊維が分離され ると共に個々の繊維をパルプ化状態から取り除く。 穏やかな処理状態及び分離と同時の繊維の除去により、木材チップの外表面で の繊維の過剰蒸解は排除され、より高い歩留りとより少ないリグニン褪色をもた らす。褪色がより少ないため、パルプは、環境問題を起こす塩素誘導体を使用せ ずに、過酸化水素、酸素或いはオゾンを使用し、よりたやすく白色度８０に漂白 できる。 蒸解において低い温度と、１−５気圧以下の低い圧力が使用されるため、Ｎａ ＯＨやＫＯＨといった強いカセイを用いることができ、従来の蒸解状態で必要と されるＮａＨＳといったより穏やかな抑制化学物質を加える必要がない。ＮａＨ Ｓの使用は、硫化水素やメルカプタンといった含んでおくことが難しい副産物の 気体の形成を起こし、これにより、ＮａＨＳを使用する製紙工場では重要な臭気 問題を引き起こす。 使用されている緩やかな状態のため、本過程においては必要とされる蒸気はよ り少量でよい。 本発明による過程では、ＣＴＭＰ過程によって生産されたパルプよりも長い繊 維の長さを持ったパルプを生産し、このため本発明による過程によって生産され たパルプの強度特性は、化学パルプ化によって生産されたものに匹敵する。 その他の目的及び利点は以下の説明により明らかとなろう。 図面の説明 図は、本発明を実行するため現在考慮される最善の形態を示す。 図は、本発明による装置を示す系統図である。 実施例の説明 図は、本発明によるパルプ化方法を実行するための装置を系統的に示す。装置 は、パルプ化容器１からなり、これは水酸化ナトリウムや水酸化カリウムといっ たアルカリ金属の水酸化物の水溶液であることが望ましい蒸解液を含む。代りに 濃酢酸や硝酸といった酸性物質がアルカリ金属の水酸化物の代わりに使用されう る。 容器１は、浸透ゾーン即ち室２及び摩砕ゾーン即ち室３からなる。浸透室２の 下端は摩砕室３の下端と連通している。 木材チップといった、セルロース材は、供給ライン４を通じて浸透ゾーン２の 開放上端５に連続して供給される。室２中の木材チップと蒸解液の混合体は、室 の中央に設けられている撹拌機６の運転による緩やかな低速の撹拌を受ける。撹 拌機６は、多数の撹拌刃あるいは櫂７を有し、一方浸透ゾーン２の内壁は一連の 固定隔壁８を有し、これらは撹拌櫂刃７と共同で室２内の蒸解液と木材チップの 緩い撹拌を起こし、これによりチップに蒸解液を浸透させる。 溢水出口パイプ９は、浸透室２の上端につながっており、環状スクリーン１０ は室２の内壁に設けられ、溢水出口９を横切って張られている。スクリーン１０ は、撹拌の間に室２の木材チップから解放された微粉が溢水出口９から排出され 、このとき木材チップは室内に保持されるような大きさとされている。溢水出口 ９は、１１によって示される室２の液面レベルを決定する。 蒸解液と木材チップは、浸透室２の下端から摩砕室３の下端へと流れる。摩砕 室３では、蒸解液と木材チップからなる蒸解混合体は、一対の動力運転された撹 拌機１２と１３の作用により穏やかな撹拌を受ける。撹拌機１２は摩砕室３の下 端に設けられ、撹拌機１３は室の上端に設けられている。 砂、石等のような重い破片は、出口ライン１４を通じて摩砕室３から除去され え、流出ライン１４はバルブ１５によって制御されうる。 水酸化ナトリウムあるいはカリウムといったパルプ化化学物質は、室の下端に つながっているライン１５を通じて連続的に摩砕室３へ加えられうる。 摩砕室３内の蒸解液の温度は、ライン１７を通じて摩砕室に蒸気を取り入れる ことで、８０℃乃至１２０℃の範囲の比較的低い値に保たれる。この蒸解温度は 、通常１５０℃程度の温度を有する典型的な化学パルプ化過程の温度よりもかな り低い。 浸透室２の液面レベル１１は、実質的に摩砕室３の上端よりも上にあるため、 摩砕室３内で蒸解液と木材チップの連続的な上向きの流れを起こす圧力水頭が作 られる。 摩砕室３の処理状態下で、化学物質は、木材チップ中のリグニンやヘミセルロ ースといった結合物質を柔らかくしまた溶解し、これにより個々の繊維を解放す る。本発明によれば、分離された繊維は、解放されるとすぐに摩砕室３内で蒸解 状態から取り除かれる。この点で、摩砕室３の上端には出口１８が設けられてお り、出口は、所定の大きさの孔あるいは穿孔を有する抽出板１９によって囲まれ ている。抽出板１９は、解放された繊維が板を通って出口２０へいく一方木材チ ップは摩砕室に保持されるような大きさとされている。出口ライン２０を通って 排出された繊維及び廃液は、次に製紙機に供給される前に、スクリーニング、パ ルプクリーニング、パルプ洗浄及び漂白といった従来の過程を受けることができ る。 容器中で所望の水のバランスを与えるため、必要ならば追加的な補給水を容器 １に供給できることが考えられる。 ライン２０を通って摩砕室３から排出されたパルプの処理の間に、より大きな 繊維あるいは破片がパルプから分離され、ライン２２を通じて摩砕室３へ戻され うる。加えて、浸透室２から出口９を通って排出された蒸解液および微粉は、ラ イン２３を通じて摩砕室３に再循環され導入されうる。さらに、パルプ漂白のす ぐ前に起こるパルプ精選作業からでる洗浄液は、ライン２４に供給され、ライン １５の化学物質補給液とあわせることができ、２つの流れは室３に供給される前 に適当なミキサー２５を通すことによって混合される。 図は、摩砕室３で使用される一対の撹拌機１２と１３を示すと同時に、実質的 に摩砕機の全高さにわたる単一の撹拌機を使用しうることが考えられる。 本発明による過程では、個々の繊維は木材チップから分離されると同時に摩砕 室あるいはゾーン３から排出され、これにより分離された繊維の過剰蒸解を防い でいる。過程は、これにより更に均一な蒸解とより少ないリグニン褪色をもたら す。パルプはより少ない褪色を有するため、パルプは塩素誘導体の使用なしに、 過酸化水素、酸素あるいはオゾンを使用して、よりたやすく白色度８０まで漂白 することができる。 本発明はまた、分離された繊維の過剰蒸解が起こらないため、より高い歩留り をもたらす。 より低い処理温度の使用により、典型的な化学パルプ化過程よりも少量の蒸気 が必要とされる。 本発明による過程は、従来の化学パルプ化過程よりも実際的に低い温度と圧力 で実行されるため、水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムといったより強い アルカリ性物質を用いることができ、従来の化学パルプ化過程で必要とされ、硫 化水素やメルカプタンの生成を起こすハイドロサルファイトといったより高価な 抑制物を加え る必要がない。副産物の気体は含んでおくことが難しく、化学物質を使用する製 紙工場では重要な臭気問題を抱える結果となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 混合体を生成するためにセルロース繊維と結合物質とを含むセルロース粒 子に蒸解液を浸透させる段階と、蒸解ゾーンに連続して混合体を流す段階と、該 蒸解ゾーンで混合体の温度を、蒸解液が結合物質を溶解する事が可能であるのに 充分であるように保ち、セルロース繊維を該粒子から分離する為に混合体を撹拌 する段階と、該ゾーンから該粒子の排出を防ぐと同時に、連続して該ゾーンから 分離された繊維及び蒸解液を排出する段階とからなるセルロースパルプ生産方法 。 ２． 該蒸解ゾーン内の圧力を１．５気圧以下の値に維持する段階を含む、請求 項１記載の方法。 ３． 該ゾーンからの該粒子の排出を防ぐ段階は、分離された繊維と該液を、該 粒子の通過を防ぐのに充分な大きさを有するスクリーンに通すことからなる請求 項１記載の方法。 ４． 混合体を形成するための蒸解液を含むパルプ化容器の第一ゾーンにセルロ ース繊維及び結合物質を含むセルロース材の粒子を連続的に導入し、該第一ゾー ンで該粒子に該液を浸透させる段階と、該混合体を該第一ゾーンの下端から該容 器の第二ゾーンへ連続的に排出し、該第二ゾーン中の混合体を８０乃至１２５℃ の範囲の温度に加熱し、該第二ゾーン中の混合体を該粒子から該繊維を分離する よう撹拌する段階と、該液及び該分離された繊維を、第二ゾーンの上端のスクリ ーンを通して連続的に流し、これによって該粒子を該第二ゾーンに維持すると同 時に、該第二ゾーンから該分離された繊維及び該液を排出する段階とからなるセ ルロースパルプ生産方法。 ５． 該第一ゾーン中の液面レベルを該第二ゾーン中の液面レベルよりも上に保 ち、これによって該第二ゾーン中で該蒸解液の上向きの流れを起こすような圧力 水頭を作る段階を含む請求項４記載の方法。 ６． 該第一及び第二ゾーンの圧力を１．５気圧以下の値に維持する段階を含む 請求項５記載の方法。 ７． 該粒子から解放された該蒸解液及びセルロース微粉を該第一ゾーンの上端 からあふれさせる段階を含む請求項４記載の方法。 ８． 該第二ゾーンへ解放された微粉を再循環する段階を含む請求項７記載の方 法。 ９． 混合物加熱段階は、蒸気を該第二ゾーンへ取り入れることからなる請求項 ４記載の方法。 １０． 該粒子に該液を浸透させるのを補助するために該第一ゾーンで混合物を 撹拌する段階を含む請求項４記載の方法。 １１． 該蒸解液は該蒸解化学物質を含み、該方法は該第二ゾーンへ蒸解化学物 質を連続して導入する段階を含む請求項４記載の方法。 １２． 該第二ゾーンの撹拌速度は該第一ゾーンの撹拌速度よりも大きい請求項 １０記載の方法。 １３． 該セルロース粒子の排出を防ぐため該第一ゾーンよりあふれる液をスク リーンに通す段階を含む請求項７記載の方法。 １４． 第一室と第二室を有し、該第一室の下端は該第二室と連通し、該第一室 の上端は大気に面しているパルプ化容器と、該第一及び第二室に含まれ、蒸解化 学物質を含む蒸解液と、木材チップを該第一室の開放上端に連続的に供給する供 給手段と、該木材チップは該第一室で該液を浸透され、木材チップと液との該混 合体が該第一室から該第二室へ排出され、該第二室で混合体を加熱し、それによ って化学物質が木材チップ結合物質を溶解し該チップから個々の繊維を分離する 加熱手段と、該第二室で混合体を上向きに流れさせる手段と、該第二室の上端の 放水口手段と、放水口を横切って配置されたスクリーンとからなり、該スクリー ンは該木材チップが該スクリーンを通って流れることを防ぐと同時に分離された 繊維が該スクリーンを流れることを許す大きさをもつセルロースパルプ連続生産 用装置。 １５． 該第二室に該混合体を撹拌するための撹拌手段を含む請求項１４記載の 装置。 １６． 該第一室に該混合体を撹拌するための撹拌手段を含む請求項１４記載の 装置。 １７． 該加熱手段は、該第二室に蒸気を導入する手段からなる請求項１４記載 の装置。 １８． 該第一室中の該液面は該第二室中の該液面よりも高く、これによって圧 力水頭が作られ、該圧力水頭は該第二室で混合体を上向きに流れさせる該手段を 構成する請求項１４記載の装置。