JPS6112992A - リグノセルロ−ス物質の漂白方法 - Google Patents

リグノセルロ−ス物質の漂白方法

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JPS6112992A
JPS6112992A JP13002184A JP13002184A JPS6112992A JP S6112992 A JPS6112992 A JP S6112992A JP 13002184 A JP13002184 A JP 13002184A JP 13002184 A JP13002184 A JP 13002184A JP S6112992 A JPS6112992 A JP S6112992A
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pulp
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peroxide
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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) 本発明畔リグノセルロース物質の漂白方法に関する。
(従来技術) リグノセルロース物質を多くの用途に使用するためには
ゝ、化学的あるいは機械的作用によ・り得られたバルブ
を漂白する必要がある。クラフトバルブを包装資材のよ
うな白さを必要としない用途に使う場合を除いては、通
常、塩素、次亜塩素酸塩(ハイポ)、二酸化塩素、酸素
、過酸化水素、苛性ソーダ等の漂白剤及び漂白助剤によ
シNメ白して、未晒バルブの着色原因物質である残留リ
グニン等を除去する必要がある。
強度を要求される化学バルブの漂白においては、バルブ
繊維・自体の強度を高く保つため罠、炭水化物(セルロ
ース等)の分解に及ばず影響を最小にするよう、過激な
一段の静的な漂白を避け、温和に漂白剤・派出条件を変
えていく多段漂白を採るのが一般的である。
通常、最初に塩素処理でリグニンを塩素化し可溶性を付
加した後火にアルカリでリグニンを溶解抽出する。その
後更に、次亜塩素酸塩、二酸化塩素等を用いて、残留す
る少量のリグニン等を分解除去し、白色度の高いパルプ
を得る。
塩素処理を(C)、アルカリ処理を@)、次亜塩素酸処
理を@)、二酸化塩素処理を中)、過酸化水素処理を(
P)として表わす七、この漂白工程(漂白シーケンス)
は、使用する漂白剤及び/又鉱漂白助剤の順序にしたが
い、0−11i−H−E−D。
C−B−D−Fi−D、C−11i−H−D−P等の複
数段の漂白段で行われる。
しかしながら塩素系の漂白薬品を使用する従来の方法で
は漂白排液中に塩素イオンを含むため廃棄物の燃焼回収
法を利用することができず、排液処理を凝集沈殿、活性
汚泥で処理しているのが実情である。
近年開発された酸素漂白法はその漂白排液を蒸解後のパ
ルプの洗浄液に循環使用し最終的には蒸解排液と共に燃
焼回収することができ〔特開昭47−5202号公報(
米国特許第5.752783号明細書に対応)、特開昭
49−7503号公報(米国特許第A843.473号
明細?に対応)〕、現在日本も含め世界の紙パルプの主
要生産国において多数の酸素漂白装置が稼動している。
酸素漂白法は蒸解後のパルプを比較的低濃度のアルカリ
溶液に浸漬し、これを絞ってバルブ濃度を上げた後よく
ほぐして、加熱加圧下の反応器中に酸素を圧入してバル
ブ中の残存リグニン、樹脂等を酸化分解し、アルカリで
可溶化してバルブ漂白を行なうものである(  The
 B]、eaching of  P+rlp 、  
P  159〜209、Tappi  PreBs  
1979  )。
この酸素漂白法(02段 )は従来の塩素系の・ 漂白
法と組み合わされ、完全晒パルプのみならず、半画パル
プの製造に応用されている。例えば特公昭47−720
2号公報(米国特許第五652、388号明細書に対応
)に社02− C/ D−Eの漂白シークエンスが、特
公昭47−10241号公報(西ドイツ公開特許第1.
947.931号明細書に対応)にはO/ D (D 
)−02−D−B−Dの漂白シークエンスが、特公昭4
7−44441号公報(英国特許第1.342.580
号明細書に対応)にはo、−(0,DC/D )−O,
−Kから構成される漂白シークエンスが、時分a(35
1−17605号公報(カナダ国特許第992.265
号明細書に対応)にはo、−D/c−E−Dから構成さ
れる漂白シークエンスが提案されている。Paper 
Trade Journal / August5.1
968  P49〜P53及びTappi To154
歯11(1971)、P1B93〜P1898には酸素
漂白と塩素系漂白剤による各種の漂白シークエンスが提
案されており、これらの方法は塩素系排水の低減、環境
保護に大きく貢献している。
この酸素段での酸化分解反応の程度は主として漂白時の
温度及び酸素圧力に比例し、高温である程、酸素圧力が
高い程反応には好都合である。
しかしこの方法の欠点は、酸化条件を強化すると漂白効
果は向上するがセルロース等が部分的に解重合を起こし
、パルプの機械的性質の低下をもたらすことになること
である。この酸素漂白の欠点を補うために保護剤が開発
され特公昭42−2003号公報(米国特許第3.38
4゜533号明細書に対応)、特公昭47−4722号
公報(米国特許第A 657.065号明細書に対応)
には炭酸マグネシウム、アルカリ金属ホウ酸塩、゛二酸
化チタン、シリカ、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ土
類金属ケイ酸塩等の無機塩が、特公昭4y−qzas号
公報(米国特許第5.652.386号明細書)にはマ
グネシウム錯塩が有効であることが開示され、特開昭4
8−9370号公報および特開昭49−133601号
公報(米国特許第3.951.732号明細書に対応)
にはトリエタノールアミン塩が有効であることが示され
ている。トリエタノールアミン塩はマグネシウム塩と比
較して水に完全に溶解するのでセルロース等の解重合の
保護剤としては有効であるが、漂白パルプの懸濁液中に
鉄イオンが存在するとトリエタノールアミン−鉄イオン
錯化合物を形成し触媒的な効果により逆にセルロース等
の解重合を促進させ、ノくルブの粘度を著るしく低下さ
せる欠点がある。
リグノセルロース物質のアルカリ酸素漂白法において環
状ケト化合物、すなわちキノン系化合物を添加する方法
は特開昭51−109303号公報、特開昭51−11
9801号公報(カナダ国特許第1088261号明細
書に対応)K提案されているが、これらの発明の目的り
酸素漂白法における収率低下をキノン系化合物の添加に
よって回復しようとするものであシ、パルプの白色度を
も相乗的に向上させることを目的とするものではない。
リグノセルロース物質のアルカリ酸素漂白法において酸
素漂白の促進剤として過酸化物を併用することは特公昭
47−9204号公報(米国特許第五694.309号
明細書に対応)、米国特許第3.719.552号明細
書、特開昭52−77202号公報及び1982工nt
ernationalSulfite Pu:Lpin
gC!onference (Toront。
Canada ) Preprint P 143〜1
48に提案されている。この過酸化物と酸素と併用する
方法はリグノセルロース物質が酸素と接触する時間が短
かくても十分な白色度が得られ、一定日色度で比較した
場合従来法に比較してセルロース等の解重合の程度が少
なく、高粘度のパルプを製造することができ、しかも酸
素過酸化物併用漂白法は低酸素圧はど有効であシ、酸素
漂白で通常使用されている耐圧容器を必ずしも必要とし
ない利点がある。
しかしながら本発明者等は酸素過酸化物併用漂白法につ
いて多角的に検討した結果、との漂白法では低酸素圧で
も過酸化物の洋白促進効果によシ酸素圧を上げた酸素漂
白法と同等の白色度を保証できるという特徴を有してい
るが、この低酸素圧の酸素過酸化物併用漂白法(以下o
/p又t”t: 0 / P段という)だけでは、たと
えばパルプの白色度約65qII(ハンター値)を達成
するには困難である。又酸素圧を10 kg/cm”以
上に上げた高酸素圧の場合には、O72段後のパルプの
白色度を65チ程度まで向上させることは可能であるが
、セルロース等の解重合反応も著しく促進させるため、
収率の低下及び強度の低下を抑制することは極めて困難
であることを知得した。
(発明、の目的) 、本発明は上記した酸素過酸化物併用漂白法の利点を生
かし、反面その欠点を解決するためになされたもので、
その目的は高い強度及び白色度の漂白パルプが得られる
漂白法を提供するととである。
更に他の目的は高強度漂白パルプを提供することであり
、更に他の目的は必ずしも耐圧容器を必要としない低圧
法の漂白法を提供することであシ、更に別の目的はCO
D負荷の小さい漂白法を提供することであシ、更に別の
他の目的社以下の記載から明らかになるであろう。
(発明の構成) 本発明は、リグノセルロース物質を塩素で処理し、つい
でアルカリ性媒体中で環状ケト化合物及び/又ha状ア
ミン化合物の存在下又は不存在下に酸素及び過酸化物で
処理することを特徴とするリグノセルロース物質の漂白
方法であり、更に前記処理を行った後第3工程として次
亜塩素酸塩による処理又は二酸化塩素による処理を引き
続いて行うことを特徴とするリグノセルロース物質の漂
白方法である。
すなわち、本発明は、リグノセルロース物質の漂白工程
として塩素処理工程(0段)と酸素及び過酸化物による
処理工程(0/P段)とを絹み合わせることによシ、強
度の大きい漂白パルプの安価な製造を可能にし、更にo
 / D段を環状ケト化合物及び/又は環状アミノ化合
物の存在下に行うことKよシ収率も高く、高強度の漂白
パルプを安価に製造すると七ができる。
また、0段に続<o7’:D段では酸素のみによる処理
工程(0段)に較べて漂白反応が促進されるため、次の
次亜塩素酸塩による処理工程(H段)、または二酸化塩
素による処理工程(D段)に供給されるパルプの白色度
が高くなっている。従って同一漂白度・のパルプを得る
ためのH段またはD段における薬品の使用量を低減でき
、あるいは漂白7−ケンスの短郁亦可能となる。
なお、パルプの高い漂白度が要求されない場合には、塩
素処理工程(0段)と酸素及び過酸化物による処理工程
のみでよいとと轄勿論である。
次に本発明を構成する要素について詳説する。
0段は塩素単独による処理または塩素と二酸化塩素との
併用処理でもよい。塩素の添加率はパルプのカッパー測
当p(L1〜α3%、好4しくはα2〜α25%である
。処理温度は10〜40′c、好ましくは20〜30℃
である。パルプ濃度は1〜10嗟、好ましくは3〜5チ
である。処理0811150〜90分、好ましくは45
〜60分である。処理浴のpHは五0以下が好まし一〇 塩素段に二酸化塩素を併用する場合にはCtO。
の置換率は0〜90係、好ましくは5°〜15%であp
、cto、の添加方法はシーケンシャル、シリアルのい
ずれでもよい。
酸素・過酸化物処理工程(0/P段) 本発明の漂白系のO/ F段に使用される過酸化物とし
てFi過酸化水素、過酸化ソーダ、過酢酸、t−ブチル
パーオキシド、m−グロルベンゾエート、クメンヒドロ
パーオキシド、テトラヒドロ7ランヒドロバーオキシド
等の公知の過酸化物が使用できる。また漂白系中で酸素
と反応していわゆる°その場所″で過酸化物を生成する
化合物、例えばテトラヒドロフラン(α−テトラヒドロ
7ランヒドロバーオキシドに変イし)、クメン(クメン
ヒドロパーオキシドに変化)、アセトアルデヒド(過酢
酸に変化)等の薬品も使用することができる。
過酸化物の対パルプ当シの添加本社多い根本発明の効果
は発揮されるが、好ましくは対バルブ重月s当シo、 
14〜1o、 o % (Blo2換算)程度であるが
更に好ましくは1.0俤〜5.0嗟である。
本発明のび白系のO/ D段に使用される酸素としては
、酸素および酸素富化空気のいずれもが使用可能である
が、反応容器の容積、および加圧、反応の効率を考慮す
るならば酸素ガスを使用するのが好ましい。
本発明の効果を最大に発揮するには高圧(10に9/c
rn2以上)で実施するよりはむしろ酸素圧力が低い方
が効果が大きく、好ましくは1 kg/cm”〜10k
g/cIn2、更に好ましくは1 kg7cm” 〜5
 kg/ (’m ”程度である。
したがって、比較的低圧で反応を実施できるので従来の
高圧用の酸素沸白装置を必要とせず、縦型、横型の反応
装置のいずれもが使用可能であり、アップ70一式の漂
白塔の塔底から、あるいはパルプが過酸化物と混合され
るミキサーに酸素を圧入してもよい。
本発明の漂白系のO/ D段において使用される環状ケ
ト化合物又は環状アミノ化合物を例示すると、環状ケト
化合物としては、ベンゾキノン、ナフトキノン、アント
ラキノン、アントロン、7エナントレンキノン並びに前
記キノン系化合物のアルキル、アミノ及びハイドロキシ
誘導体等の核置換体、前記化合物のとドロ訪導体並びに
それらの互変異性体が好適であシ、又す7トキノン及び
ぺ/ゾキノンの非置換及び低級アルキル置換ディールス
−アルダ−反応付加物からなる群から選ばれる9、10
−ジケトヒドロアントラセン又は9,10−ジオキシヒ
ドロアントラセン系化合物から適宜選ぶことができる。
9.10−ジケトヒドロアントラセン系化合物としては
1,4,4a、9a−テトラヒドロ−9゜10−ジケト
アントラセン、1,4,4a’、5゜8a、9a、10
a−オクタヒドロ−9,1゜−ジケトアントラセ/及び
11.4−ジオキシ−9,10−ジケトアントラセンが
適している。
9.10−ジオキシヒドロアントラセン系化合物として
は1.4−ジヒドロ−9,10−ジオキシアントラセン
、1,4,5.8−テトラヒドロ−9,1a−ジケトア
ントラセン、1゜4.5,8,8a、10a−ヘキサヒ
ドロ−9゜10−ジオキシアントラセン又はこれらのナ
トリウム塩が適している。
環状アミノ化合物(含窒素複素環式化合物)としては7
エナジン、ジヒドロ7エナジン、キノキサリンおよびこ
れらのアルキル、アルコキシ、ヒドロキシ、カルボキシ
、アミノ誘導体である。
これらの化合物の対パルプ当夛の添加量は0.01〜5
重量%好ましくは0.02〜五oqb程度である。
本発明の漂白系のo/p段に適用されるパルプ濃度は1
〜35チ(重量)、好ましくは5〜20チ程度であシ、
アルカリ性媒体または過酸化物混合後のパルプ濃度は1
〜20%程度が好ましい。漂白温度は70〜160℃、
好ましくは80〜150℃程度である。反応時間は5〜
120分、好ましくは20〜90分である。反応圧力は
1〜10ゆ151”、好ましくは1〜5ゆ/ cm ”
である。
本発明の漂白系のO/ P段に使用されるアルカリ性媒
体例えば水溶液のアルカリ薬品としては水酸化ナトリウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、アンモニア
、クラフト法白液、酸化白液、緑液、酸化緑液、西ホウ
酸ナトリ゛ウム、メタホウ酸ナトリウム等であシ、対パ
ルプ当シのアルカリ添加量はNano換算で0.5〜五
〇係が好ましい。
本発明のo/p段の漂白を実施するに当っては公知のO
/ P段の操作方法が採用され、又0/P段を環状ケト
化合物又Fi環状アミノ化合物の存在下で行う場合には
環状ケト化合物又は環状アミノ化合物を含有する過酸化
物溶液をアルカリ性に保持されているパルプに含浸させ
、次いで酸素加圧してもよいし、あるいは前記化合物を
含有するアルカリ性に保持されているパルプに過酸化物
溶液を添加して、次いで酸素加圧してもよく、更には前
記化合物を含有するアルカリ性に保持されているパルプ
に対して酸素加圧し、次いで過酸化物溶液を数次に分け
て分割添加してもよく、種々の方法が適用される。
8段に使用される次亜塩素酸塩としてはそのソーダ塩、
カルシウム塩が使用されるが、通常はソーダ塩が使用さ
れる。次亜塩素酸ソーダの濃度は対パルプ当シ1〜8%
、好ましくは2〜5%、温度は30〜80℃、好ましく
は40〜60℃、パルプ濃度は5〜20%、好ましくは
10〜15%、時間は30〜180分、好ましくは60
〜120分、pJI Jd& 5〜11.0、好ましく
119〜10で、pHが前記の値に維持できるように、
苛性ソーダを添加する。
D段における二酸化塩素の濃度は対パルプ当りα3〜2
.0チ(C1ot として)、好ましくは1〜1.5チ
である。処理温度は60〜90℃、好ましくli70〜
80℃である。処理時間は100〜200分、好ましく
は150〜180分である。処理浴のpHは2〜6、好
ましくは3〜4である。処理中はpHを前記の値に維持
できるように硫酸あるいは苛性ソーダーを添加して調整
する。
本発明の漂白の対象となるリグノセルロース物質はGP
(砕木パルプ)、′RMP(リファイナーメカニカルパ
ルプ)、TMP(サーモメカニカルパルプ)、0GF(
ケミグラウンドパルプ)、80F(セミケミカルパルプ
)、sp(サルファイドパルプ)、KP(クラフトパル
プ)、AP(アルカリパルプ)、古紙パルプ(脱墨され
た二次繊維)等であり、木材バルブ、非木材バルブいず
れにも適用可能であることは言うまでもない。
次に、本発明を実施例について説明するが、本発明はこ
れによりなんら限定されるものではないe5 以下に示す実施例において、リグノセルロース物質の0
段、672段及びH段の漂白実験及びバルブの物理的性
質の測定は、特に示さない限り次の操作手段よった。
塩素漂白(0段)実験 針葉樹バルブ(ダグラスファー’)2001F(ワ、□
、2イ5.ケア70ヶ。ヤ、、、iカッパー価に比例し
た所定量(カッパー価×CL2%)の塩素液または塩素
と二酸化塩素との混合液を加え、よく攪拌後、25℃の
温度で1時間反応させた。反応終了後試料を取り出し遠
心脱水洗滌した。
酸素漂白(0/P段)実験 前段で処理されたバルブ100f(絶乾)をポリ弗化エ
チレン←畦製の袋に取り、カッパー価に比例した(カッ
パー価×01%)所定のアルカリ量及び所定量の過酸化
物並びに所定量の環状ケト化合物、環状アミン化合物を
加え、更にバルブ濃度が15チになるよう所定量の水を
加え、よく攪拌後10を回転式オートクレーブの中へバ
ルブを入れたオートクレーブ内の空気を酸素で置換し、
次いで酸素を所定の圧になる迄圧入した。オートクレー
ブを加熱して60℃から所定温度まで30分間で昇温し
、所定温度で所定時間反応させた。反応終了後試料を取
り出し遠心脱水洗浄した。
次亜塩素酸ソーダ漂白(H段)実験 遠心脱水洗浄した0/P段バルブをポリ弗化エチレン#
I#製の袋に取シ、対パルプ当91俤の苛性ソーダ及び
所定量の次亜塩素酸ソーダを加え、更にパルプ濃度が1
0%になるよう所定量の水を加えよく攪拌後、40℃の
温度で2時間反応させた。反応終了後試料を取シ出し遠
心脱水洗浄した。
バルブの物理的性質の測定 バルブの物理的性質については、遠心脱水洗浄したバル
ブをPFエミルでカナディアンフリーネス600cLK
叩解し、TAPPI試験法T2O5as−71(J工S
ア8209)に従って手抄した秤量60f/m2のシー
トで測定した。なお、各々の試験法については次の方法
に従って行なった。
白色度  JlS F 8125 又下記の測定は製紙用バルブの強さ試験方法(JlS 
P 8210 )  に従い裂断長  J工8F 81
13 比破裂  JlS P 8112 比引裂  J工EIP8116− の各々の装置を用いて行なった。
漂白排水負荷量 パルプ探出排水の化学的酸素消費量(COD )をその
指標として、Jより K 0102−1974に従って
測定した。
実施例1〜3及び比較例1.2 実施例1〜3はカッパー価31.2の針葉樹材ダグラス
ファーバルブを塩素処理し、次いで過酸化物として過酸
化水素を苛性ソーダ(対バルブ五12チ)と共に使用し
て酸素漂白を行ない、次いで二酸化塩素漂白を行なった
実施例2及び3では環状ケト化合物として9゜10−ア
ントラキノン(AQ)(実施例2)及び1.4,4a、
9a−テトラヒドロ−9,1〇−ジケトアントラセン(
THAQ )(実施例3)を添加して酸素漂白を行ない
、次いで二酸化塩素漂白を行なりえ。
比較例1け塩素処理したバルブに苛性ソーダを添加した
(対パルプ五12チ)バルブを酸素だけを用いて漂白を
行ない、次いで二酸化塩素漂白を行なった例である。
比較例2は、最終白色度を実施例1〜3に合せるべく、
o/p段での漂白条件及びD段での添加率を増加して行
なった例である。
その結果を次の第1表に示す。
(なお、表中添加化合物とは環状ケト化合物又td 3
=ff状アミノアミノ化種類を示す。以下同様。)実施
例4〜6及び比較例3.4 実施例4〜6は0段及びO/ P段は実施例1〜3の場
合と同一の条件で漂白した後、次いで次亜塩素酸漂白を
行なった例である。比較例3゜4ViO段及びO/P段
は比較例1.2の場合と同一の条件で漂白し、次いで次
亜塩素酸漂白を行なった例である。なおバルブはカッパ
ー価31.2の針葉樹材ダクラスファーバルブt−用い
た。その結果を第2表に示す。
(発明の効果) 前記第1表、第2゛表の結果から、明らかなようにa、
 = o / P −D%O−0/’p −Eシーケン
スの差にかかわりなく、0−0−D・あるいはC−0−
Hシーケンスと比較して、O−07F −DあるいはO
−0/ P −Hシーケンスでパルプを漂白した場合、
O−07P後のパルプのPN価が低く、かつ白色度が高
いために、D段での二酸化塩素あるいはH段でのハイポ
添加量が少なくても最終白色度を同一にでき、したがっ
て薬品費が削減できる。更にD段での二酸化塩素添加量
あるいはH段でのハイポ添加量を減少できることにより
、D段あるいはH段での漂白が穏ヤカになるため、セル
ロース、ヘミセルロースの崩壊が抑制され、パルプの強
度、とシわけ比引裂強さの高いパルプを得ることができ
る。
また、0段にH2O2を併用することによυ、0段では
塩素化されたパルプのアルカリ抽出、酸素による脱リグ
ニン及びH,O,によるパルプの白色化とO/ P一段
で三つの役割をするため、通常白色度84〜85 % 
(/−ンター値)を得るのに必要なH段の漂白段数を三
段にすることができる。そのため動力費及びエネルギー
の削減、が可能となる。しかもO/ D段に環状ケト化
合物あるい鉱環状アミノ化合物を併用した場合には、上
記の効果は、より一層顕著となる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、リグノセルロース物質を塩素で処理し、ついでアル
    カリ性媒体中で環状ケト化合物及び/又は環状アミノ化
    合物の存在下又は不存在下に酸素及び過酸化物で処理す
    ることを特徴とするリグノセルロース物質の漂白方法。 2、塩素処理工程及びアルカリ性媒体中で環状ケト化合
    物及び/又は環状アミノ化合物の存在下又は不存在下に
    酸素及び過酸化物で処理する工程が連続した漂白シーク
    エンスである特許請求の範囲第1項記載のリグノセルロ
    ース物質の漂白方法。 3、リグノセルロース物質を先づ塩素で処理し、ついで
    アルカリ性媒体中で環状ケト化合物及び/又は環状アミ
    ノ化合物の存在下又は不存在下に酸素及び過酸化物で処
    理した後更に次亜塩素酸塩又は二酸化塩素で処理する特
    許請求の範囲第1項又は第2項記載のリグノセルロース
    物質の漂白方法。 4、塩素処理工程、アルカリ媒体中で環状ケト化合物及
    び/又は環状アミノ化合物の存在下又は不存在下に酸素
    及び過酸化物で処理する工程及び次亜塩素酸塩又は二酸
    化塩素で処理する工程が連続した漂白シークエンスであ
    る特許請求の範囲第3項記載のリグノセルロース物質の
    漂白方法。
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