JPH01226719A - 抄紙用炭酸カルシウムの製造方法 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、新規な抄紙用炭酸カルシウムの製造方法に関
し、クラフトパルプ（以下、ＫＰと称する）製造工程の
薬品回収工程において段階的に生石灰を添加することに
よって抄紙用填料として有用な白色度の高い炭酸カルシ
ウムを製造する方法に関する。

「従来の技術」 現在、炭酸カルシウムは紙、プラスチック、ゴム等の填
料や塗料、インク等の白色顔料として多量に使用されて
いる。

ところで、近年、長期間に亘って保管されている図書館
の蔵書や重要書類が酸性崩壊しその保存性について物議
を呈し、製紙業界に対しく永久）保存性のある紙製品の
製造を強く求められてきた。

かかる事情から、製紙業界においては保存性のある紙製
品の製造という見地から、従来の酸性抄紙から、中性〜
弱アルカリ性条件下で抄紙する、所謂中性抄紙が急激に
伸びて来ている。この中性抄紙には抄紙用填料として一
般に炭酸カルシウムが汎用されており、主として国内で
豊富に存在する、天然石の粉砕品である廉価な重質炭酸
カルシウムが使用されてきた。

しかし、現在では抄紙機の脱水パートで長年使用されて
きた金属製の搾水網が時代の趨勢からプラスチックワイ
ヤーに置き替えられているが、該プラスチックワイヤー
は抄紙用填料の重質炭酸カルシウムに対し耐摩耗性が悪
く、操業性及び経済性（ワイヤー寿命が短い）の点で難
点を残している。従って、最近では低摩耗性の軽質炭酸
カルシウム（合成炭酸カルシウム）へ移行されつつある
。

しかしながら、−Ｓに軽質炭酸カルシウムは生石灰（Ｃ
ａ　Ｏ）を消和して消石灰（Ｃａ　（ＯＨ）ｚ）とした
後、二酸化炭素との反応によって生成させるため、結果
として高価な製品となり製品原価を上げることになる。

従って、主として経済的な理由からその使用量に制約を
受けているのが現状であり、廉価な軽質炭酸カルシウム
が強く望まれている。

「発明が解決しようとする課題」 上記の如き実情から、ＫＰ製造工程における緑液の苛性
化工程で副生ずる炭酸カルシウムの適用について検討を
試みた。

該苛性化工程で生成する炭酸カルシウムは以下の如くし
て生成される。

即ち、緑液中に生石灰又は消石灰を添加し、緑液中の炭
酸ソーダから、炭酸カルシウムを製造するものであり、
その製造過程から生成した炭酸カルシウムは軽質炭酸カ
ルシウムである。しかし、このようにして得られた軽質
炭酸カルシウムは、通常、鉄、マンガン等の化合物や未
燃カーボン等を含有し、その白色度が極めて低いため、
抄紙用填料としては掻めて不適当なものであった。

此処に、緑液というのは、木材チップをクラフト蒸解（
蒸解薬品である苛性ソーダと硫化ソーダの混合液でチッ
プを煮ること）した後その蒸解廃液とできたパルプを分
離し、薬品回収をする過程で発生するものであり、主と
して炭酸ソーダと硫化ソーダを含有するが鉄化合物等の
不純物（通常、ドレソグと称している）を含んでいるた
めにその水溶液が（黒）緑色に着色している。なお、苛
性化反応とは緑液に生石灰を添加し、蒸解薬品の主成分
である苛性ソーダを生成する反応を指している。

本発明者等は、上記の如き理由から、鋭意検討を重ねた
結果、簡単な操作と若干の付帯設備を設けることにより
、緑液から白色度が高く且つ内添填料として掻めて優れ
た抄紙用炭酸カルシウムの製造方法を工業的に可能にす
る方法を見出し、遂に本発明を完成するに至った。

「課題を解決するための手段」 本発明は、クラフトパルプ製造工程の薬品回収工程で発
生する緑液に生石灰を添加して消和、苛性化する工程に
おいて、該生石灰の添加を二段階に分割し、第一段階で
添加総量の０．５〜５０％の生石灰を先添加し、生じる
ライムスラッジを除去後、残りの生石灰を添加して苛性
化反応を行わしめることを特徴とする抄紙用炭酸カルシ
ウムの製造方法である。

「作用」 而して、本発明で使用される緑液は前述したように、ク
ラフトパルプ製造工程の薬品回収工程で発生するもので
あり、主として炭酸ソーダと硫化ソーダを含有している
。緑液の苛性化工程は、緑液中の炭酸ソーダを生石灰を
添加して下記（１）式で示すように、 ＮａｚＣＯ３＋ＣａＯ＋Ｈ，０＝ ２ＮａＯＨ＋ＣａＣＯ５（１） 苛性ソーダと炭酸カルシウムを生成する反応である。こ
の際、１モルの炭酸ソーダを苛性化するのに、１モルの
炭酸カルシウムが副生ずる。この緑液には鉄、マンガン
等の化合物及び未燃カーボン等の不純物が懸濁しており
、予め、これらを除去することが必要である。

一般にＫＰ製造工程では、緑液の清澄化方法として、主
にタラリファイヤー（沈ｌ！ｓｙＭ縮機）が使用されて
いるが、抄紙用填料として要求される白色度の高い炭酸
カルシウムを得るためには適切な清澄化方法とは言えな
い。

本発明の方法において、第一段階の生石灰の添加目的は
緑液中に懸濁する不純物を苛性化反応で生成した炭酸カ
ルシウムと共沈させて除去することを主目的とするもの
であり、不純物が除去できるだけの共沈用炭酸カルシウ
ムがあればそれ以上の苛性化反応は不要である。従って
、添加する生石灰の量は、緑液中に混在する不純物の量
にょっ一ζも左右されるが、生石灰添加総量の０．５〜
５０重量％、より好ましくは２．５〜１５重量％の範囲
である。即ち、第一段階での生石灰の添加量は上記範囲
の下限より少な過ぎても、或いは上限より多過ぎても本
発明で所望とする好ましい結果を期待出来ない。また、
第一段階において、各種の凝集剤を添加し、より一層の
清澄効果を期待することも可能である。

次に、第一段階における苛性化時間は、反応時の温度に
も左右されるが、一般に１〜６０分間程度であり、第二
段階における苛性化時間は、一般に３０〜１８０分間程
度である。

ここに、炭酸ソーダの苛性化反応は吸熱反応であり低温
度では著しく遅くなる。生石灰を添加する場合は、消和
反応が発熱反応であるので通常その熱によって苛性化が
促進されるが、消石灰を使用する場合は加熱して苛性化
を行う。苛性化温度は９０℃以上がより好ましい。

また、第一段階の生石灰の添加方法として二つの方法が
提案されている。

第一の方法は、緑液クラリファイヤ−等の緑液清澄化設
備において、ドレッグ沈降促進剤として生石灰を添加し
、緑液清澄化設備中でスレーキング・苛性化・沈降作用
を同時に行う方法である。

この方法によると、緑液クラリファイヤ−等の緑液清澄
化設備でのドレッグ除去効率は著しく向上すると共に生
石灰の添加により沈降するドレッグの濃縮・脱水性も著
しく改善され且つドレフグの処理が容易になるというメ
リットが付随する。さらに、沈降促進剤として高価な高
分子凝集剤のみを使用する場合に比較して、薬品回収工
程内の生石灰を利用できる点及び付帯設備を殆ど必要と
しないので経済的なメリットが大きい。

第二の方法は、緑液クラリファイヤ−等の緑液清澄化設
備の後にスレーカー・苛性化槽及び沈降槽を従来の工程
に追加して設置する方法であり、この方法の場合は、緑
液の清澄化を二段階で行うことになり第一の方法に比較
して緑液の清澄化効果はさらに向上すると共に第一段階
で添加する生石灰の添加量が少なくて済み、結果として
第二段階で得られる本発明の目的物である白色度の高い
軽質炭酸カルシウムをより多く得ることができる。

一方、本発明の方法によると、第一段階では既存のＫＰ
薬品回収工程において上記２方法の内、いずれかの方法
により緑液の全量又は一部を処理した後、該緑液の一部
をバイパスして抄紙用炭酸カルシウム製造用として使用
することも可能である。この場合、第二段階として抄紙
用炭酸カルシウム製造用のスレーカー・苛性化槽及び沈
降槽を既存のＫＰ薬品回収工程とは別に設置するために
、苛性化反応条件を種々変えることが可能となり、結果
として得られる炭酸カルシウムの粒径等を抄紙填料用と
してより好ましい範囲に選定できる。

本発明における第二段階の苛性化反応が終了すると、生
成した炭酸カルシウムは公知の濾過手段、例えばベルト
フィルター、加圧フィルター等を通して分離される。得
られた炭酸カルシウムは白色度が高く、十分に洗浄した
後、そのまま抄紙用填料として用いることも可能である
が、必要に応じて、一般公知の湿式或いは乾式での粉砕
処理及び／又は分級により粗大粒子を除く処理を加えた
り、填料の分散性改善やプラスチックワイヤーの耐摩耗
性対策が適宜実施される。

なお、得られた濾液は白液（蒸解薬品）として蒸解工程
へ戻される。この場合の白液は、従来の方式である生石
灰−括添加方弐に比較して、清澄度に優れ且つ苛性化率
が高（蒸解薬品として好適なものである。

「実施例」 以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する
が勿論これらに限定されるものではない。

なお、特に断らない限り例中の部及び％はそれぞれ重量
部゛及び重量％を示す。

実施例Ｉ ＫＰ製造工程の薬品回収工程で発生する生石灰１部を水
１部に溶解し、固形分濃度５０％の消石灰乳濁液を調製
した。次いで、下記表１の如き組成を有する緑液１００
０部に上記のようにして得た消石灰乳濁液１部を添加し
、温度を９０℃に保持し５分間静置したのち、沈降傾斜
法により沈澱物を分離・除去した。得られた上澄液９０
０部に第二段階として消石灰乳濁液１３６部を添加し、
９０℃に保持した状態で９０分間苛性化反応を行った。

さらに、第一段階と同様にして生じた沈澱物を分離・除
去して白液を得た。この時の緑液及び白液の組成分析値
、苛性化率及びＳＳ量を測定し、結果を表２に示した。

なお、組成分析値、苛性化率及びＳＳ量の測定はスカン
ジナビア紙バルブ標準規格５ＣＡＮ−Ｎ２：６３及び５
ＣＡＮ−Ｗ６　ニア１に準拠して行った。

一方、第二段階の沈澱物を濾過・分離採集し十分に水洗
した後、乾燥して供試用炭酸カルシウムを得た。また、
該沈澱物を濾過・分離採集し十分に水洗した後固形分ン
震度５５％のスラリーとし、サンドグラインダーに掛け
て微粉砕した後、乾燥して供試用炭酸カルシウムを得た
。さらに、該第二段階の沈澱物を濾過・分離採集し十分
に水洗した後、乾燥し粉体気流分級器（日本ニューマチ
ック工業製）を用いて分級し、供試用炭酸カルシウムを
得た。また、該第二段階の沈Ｂ物を濾過・分離採集し十
分に水洗した後、前記の方法と同様にして微粉砕した後
乾燥して上記と同様の方法で分級し、供試用炭酸カルシ
ウムを得た。

上記のようにして得た各供試用炭酸カルシウムの白色度
、平均粒径及びワイヤー摩耗性試験を行い、得られた結
果を表３に示した。なお、白色度の測定は米国紙パルプ
技術協会標準規格Ｔ６７２ｏｓ−７６に準じてタブレッ
トを調製し、エルレホ白色度計を用いて、平均粒径の測
定は島津製作所製Ｘ線透過型粒度分布測定装置（セディ
グラフ５０００−０１）を用いて、ワイヤー摩耗性試験
については日本フィルコン式ワイヤー摩耗試験機を用い
て、それぞれ測定を行った。

表１　　　〔苛性化反応前縁液分析値〕実施例２〜７ 実施例１と同様の消石灰乳濁液及び緑液を用いて、表２
に示すように第一段階、第二段階で添加する消石灰乳濁
液の量を変化させた以外は全て実施例１と同様の方法で
行い、得られた結果を表３に示した。

なお、実施例２〜６及び比較例１で得た分級・粉砕処理
していない炭酸カルシウム、市販の重質炭酸カルシウム
Ｓ　Ｓ　−１２００（市販品１／白石工業製）及び市販
の軽質炭酸カルシウムＴＮＣ−Ｃ３０（市販品２／東洋
電化製）を内添填料に用いて、それぞれ下記の抄紙条件
で抄紙を行い得られた紙について紙質試験を行い、試験
結果を表４に示した。

〔抄紙条件〕

パルプ　、ＬＢＫＰ　　１００％ 叩解度　；４００ｍＡ’　　Ｃ３Ｆ 填　料　；灰分（Ｃａ　ＣＯｚ換算）１０％サイズ剤；
バーコン４０　０．４％ （デイックバーキュレス類） 定着剤　；セパランＡ　Ｐ　−３００，０４％（ダウケ
ミカル製） 上記調成条件のもとに、ＪＩＳ−Ｐ　８２０９に準じて
風乾米坪約６０ｇ／ｒ＋？の手抄紙を得た。

比較例１ 実施例１と同様の緑液１０００部に、実施例１と同様の
方法で調製した消石灰乳濁液１３７部を一括添加し、９
０℃に保持しながら、９０分間苛性化反応を行った。次
いで、生じた沈澱物を実施例１と同様にして分離・除去
して白液を得た。

なお、白液の組成分析、苛性化率及びＳＳＩを実施例１
と同様に測定し、得られた結果を表２に示した。また、
沈澱物は実施例１と同様にして各供試用炭酸カルシウム
を得て、各粉体の物性を測定して、得られた結果を表３
に示した。

「効果」 本発明は、実施例から明らかなように緑液へ生石灰を二
分割添加することにより、第一段階での緑液の清澄化は
従来のタラリファイヤー単独処理方式に比較してその効
果が掻めて顕著であり、第二段階では、その清澄化した
緑液に生石灰を添加するため、高白色度の炭酸カルシウ
ムが得られる。

しかも、本発明の方法においてはＫＰ製造工程で副生ず
る炭酸カルシウムを利用するため、経済的なメリットが
大きい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 クラフトパルプ製造工程の薬品回収工程で 発生する緑液に生石灰を添加して消和、苛性化する工程
   において、該生石灰の添加を二段階に分割し、第一段階
   で添加総量の０．５〜５０％の生石灰を先添加し、生じ
   るライムスラッジを除去後、残りの生石灰を添加して苛
   性化反応を行わしめることを特徴とする抄紙用炭酸カル
   シウムの製造方法。