JPH0340156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

パルプを製造するのに好適な材料の欠乏が益々
きびしいものになつて来ており、将来紙製造のた
めの短繊維パルプの使用は、従来の長繊維原材料
の入手性の減少の結果として増大するであろう。
またパルプの製造に要するエネルギー原価も急速
に増大しつつある。従つて、問題は二重になり、
工業的に好適な種々の木材の広い使用を容易に
し、より経済的でより効率的なリフアイニング法
のおよび漂白法に対する要求を満足させる改良さ
れた方法に対する要求がある。 本発明の目的はパルプ工業および製紙工業にお
いて広く利用されるこれらの問題を解決および／
または軽減することにある。この目的は木材チツ
プを予備処理する新規な方法によつて達成され
る。 最初に、回転砕木砥石またはパルプ砥石に対し
て丸太を押しつけ微細に分けた繊維パルプを得る
ことによつて木材パルプを作つた。得られるパル
プは丸太中に存在するリグニンの全てを含有して
いるという事実により、かかる方法で得られる収
率は95％を越えた。パルプはまた摩砕が繊維の長
さを大きく減少させるという事実により、高い結
束繊維片含有率および低い強度値を有する。 木材パルプの品質を向上させるため、いわゆる
化学法、サルフアイト法、サルフエート法および
ソーダ法が開発された。これらの方法は木材をチ
ツプにすることおよび木材チツプを高温および高
圧で薬品で処理することを含む。リグニンおよび
存在する炭水化物の一部も後につづく蒸解工程で
放出され、チツプ収率は通常約45〜50％である。
次いでパルプは、残存するリグニンおよび他の着
色不純物を除くため塩素、アルカリ、酸素ガス、
二酸化塩素、過酸化水素または次亜塩素酸塩での
種々の順序で漂白される。 化学パルプは非常に良好な強度性と高度の白色
度値を有する。しかしながらこれらの属性は、漂
白工程からの流出物による環境上のマイナスの効
果を生ぜしめ、かつ低収率の原価の下で得られ
る。 これは化学パルプの強度に近づいた強度を有
し、高収率（≦90％）および高白色度値で、同時
に機械パルプに独特の不透明度の嵩性を保有した
機械パルプを作ることを目的とした強力な開発研
究を近年もたらした。 この開発研究が段階的にリフアイナーパルプ
（RMP）、サーモメカニカルパルプ（TMP）を経
て、ケミメカニカルパルプ（CMP、CTMP）の
現在の変形へと発展した。かかるパルプは現在毛
羽、テイツシユおよび板紙の品質の製造に使用さ
れている。 本発明は、従来の用途範囲に加えて、得られる
高白色度値により例えば高級紙を作るためにも使
用できるパルプ、および従来達成されなかつた最
終白色度値を有する高収率ケミメカニカルパルプ
を作る新規な低エネルギー法に関する。 本発明によれば、使用する出発材料は、チツ
プ、デブリスまたは粗い繊維パルプ（以後一般に
チツプと称する）に破砕されたリグノセルロース
繊維材料であることができる。チツプの化学処
理、含浸はそれぞれアルカリの水溶液および数種
の過酸化物を用いて二段階で行なう。第一段階で
の含浸はチツプを含浸溶液中に浸漬することによ
り、或いはスプラウト・ワルドロンプラグスクリ
ユーフイーダーまたはサンド・デフイプレーター
「プレツクス（Prex）」の如きスクリユープレス
型の装置で行なう。しかしながら他の種類の装置
を使用してもよい。第二含浸段階は、スクリユー
プレス型の装置で有利に行なうことができる。チ
ツプを含浸前にスチームで処理するとき利点を得
られる、しかし所望の結果はチツプのかかるスチ
ーミングに依存するものではない。 リグノセルロース材料のアルカリ処理が化学反
応の結果として材料を柔軟化することが長い間知
られていた。この材料の柔軟化は、リフアイニン
グ工程中それをしなかつた場合よりも繊維の元の
幾何学的外観をより容易に保持することから有利
である。繊維はまた柔軟化された材料からより完
全に分離でき、これによつて結束繊維片の如き望
ましいからぬ繊維材料の含有率を減少させること
ができる。 アルカリで繊維材料を柔軟化する工程中に、こ
の工程に仕込んだアルカリの幾らかは木材中の酸
成分、例えばヘミセルロース中に存在するアセチ
ル基およびウロン酸基との反応によつて消費され
る。 アルカリでの処理はリグノセルロース材料を暗
色化することが知られている。材料が暗色化され
る程度は温度の上昇およびアルカリ含有率の増大
と共に増大し、100℃以上の温度では非常に厄介
な問題である。しかしながらアルカリ性柔軟剤を
有機または無機過酸化物と組合せたとき、この材
料の暗色化を克服し、一方で同時に漂白段階また
はリフアイニング段階中増大した白色度に対する
繊維材料の滞在能力を大きく改良する。また過酸
化物それ自体も繊維材料に柔軟化効果を有し、従
つてこの点でプラスに作用する。 過酸化水素はPH約11.6でその分解最大を有す
る。含浸工程中アルカリと過酸化物の間の割合
を、含浸相前、含浸相中および含浸相直後にPHが
この値に近づくように選択するならば、存在する
過酸化物は酸素ガスを発生しつつ分解する。かか
る反応は、繊維材料中に存在する空所中に発生し
た気泡が含浸溶液の浸透を困難にするという事実
により含浸を損う。このガス発生はまた既にチツ
プ中に入つた含浸液をそこから排出させる結果も
生ぜしめる。 これは、木材酸性成分を中和し、全体で必要な
程度に木材を柔軟化するため、別の含浸段階で木
材をアルカリと先ず反応させることによつて避け
ることができる、本発明による方法においてこの
工程は第一含浸段階に相当する。上述した方法で
別の段階で木材をアルカリと反応させることによ
り、アルカリ仕込みと温度を、木材の満足できる
柔軟化が達成される値に適合させることができ、
一方同時に白色度の消失を最小にすることができ
る。第一含浸段階で得られる着色反応生成物の大
部分は上記第一段階に続くスクリユープレスで材
料から実質的に押出される、これはリフアイナー
後パルプの白色度に関し、また漂白したときパル
プによつて得られる白色度の更に増大をもたらす
高潜在能力に関して得られる良好な結果に一部寄
与する。 更に第一含浸段階に仕込むアルカリの量の均衡
を保つことによつて、材料が第二含浸段階に入る
ときのPHを決定し、含浸に関して上述した不利な
反応の発生をする危険をなくする最適のチツプ漂
白条件（PH８〜10）を与えることができる。 第二含浸段階で過酸化物を導入する。仕込み
物、温度および滞留時間の好適な選択によつて、
リフアイナーを出る材料の白色度を決定すること
ができる。これは過酸化物の良好な漂白性質によ
つて可能にされる。過酸化物の一部は第二含浸段
階中およびその直後消費され、これでアルカリ処
理との関連において形成される発色団を除去す
る。しかしながら過酸化物の大部分は材料中に残
り、続くリフアイニング工程中優勢に生ずる比較
的高温での暗色化効果に反対に作用するのに有効
である。 含浸は、一つのまた両含浸段階において、ジエ
チレントリアミンペンタ酢酸、DTPA、エチレ
ンジアミンテトラ酢酸、EDTA、NTA、デクエ
スト（Dequest）等の如き錯体形成剤の添加をし
てまたは添加せずに行なうことができる、また同
様に任意の形のシリカ化合物例えば水ガラス溶液
の添加をしまたは添加をせずに行なうことができ
る。しかしながらケイ素質材料の混合は処理装置
時に温度が高いリフアイニング装置の構成成分上
に外皮を迅速に生ぜしめることができる、従つて
かかる材料の使用は避けるのが好ましい。 含浸に続いてリグノセルロース材料は、20〜
100℃の温度で、各含浸段階に対して60分までの
間、好ましくは５〜30分間反応させる。この反応
時間中にリグノセルロース材料と含浸薬品の間で
種々の反応が生起する。これらの反応は材料の柔
軟化をもたらし、これはパルプのより高い品質を
生ぜしめ、続くリフアイニング工程中のエネルギ
ー消費の減少を生ぜしめる。 以下に本発明をその具体例を参照し、図面との
関連において更に詳細に説明する。第１図は逐次
含浸を示すブロツク図である。 実施例 １ 逐次含浸 樺材（Betula Verrucosa）から作つた篩分け
した新しいチツプを10分間大気圧で水蒸気（100
℃）でスチーミング容器１中でスチーム処理し
た。次いで直ちにタンク２中で水酸化ナトリウム
の水溶液を含む含浸溶液で処理した。チツプを浸
漬するとき、溶液は20℃の温度を有していた、浴
温は15〜60℃に保つのが好ましい。含浸時間10分
を使用した。 チツプは20℃で15分間４で水切り（排液）し、
これによつてアルカリは延長反応時間を得た。こ
の反応時間は５〜60分で変えることができる。次
に消費した含浸溶液は、チツプをスクリユープレ
ス３を通すことによつてチツプから押し出す。表
に示したパルス試料１はこの場合における例外
である、何故ならこのパルプ試料は中間圧縮工程
を受けさせず予備加熱器に直接通したからであ
る。チツプはまた先ずチツプを水切りし、それを
スクリユープレス３で圧縮し、次いで圧縮したチ
ツプを含浸溶液中で膨張させて含浸させてもよ
い。 チツプから押し出された溶液を分析したとき、
含浸段階に仕込まれたアルカリの実質的に全部が
消費されたことが判つた。チツプのプレスに続い
て、含浸容器と組合せたスクリユープレス９中で
チツプを過酸化物で含浸させた、これでチツプに
よる液体の非常に良好な吸収が得られた。アルカ
リおよび過酸化物の量を変えて実験を行ない、こ
れらの実験の結果を下表に示す。パルプ試料５
は参照例を得るため、過酸化物の不存在下、水で
処理した。 20℃の温度で３分間１０でチツプを水切りし、
それに続いて、チツプをリフアイナーの予備加熱
器５に通し、そこで80℃で15分間予備加熱した。
何らかの効果を得るため予備加熱温度は50℃を越
えることが必須である、しかしそれは100℃を越
えてはならない。予備加熱に続いてチツプは大気
圧ダブルデイスクリフアイナー６、サンド・パワ
ー３６中でリフアイニングした。 含浸液対木材の重量比は7.5対１であつた、木
材の重量は絶乾チツプを基にして計算した。アル
カリ仕込物はNaOH0.3％〜８％または他のアル
カリの対応量で変化させることができる。同様に
過酸化物は過酸化水素５重量％以下または他の過
酸化物、過硫酸塩等の対応する量で仕込むことが
できる。リフアイニングに続いて、パルプは22％
の乾燥固体含有率および7.0〜7.8のPHを有してい
た。 未漂白パルプの性質（表１の）は白色度を除い
て、レーテンシイ除去後、SCAN法によりパルプ
のリフアイニング直後直ちに測定した。パルプの
白色度はシート形成器上に作られたシートについ
て測定し、強度性質のSCAN試験のため使用し
た、これはブフナーロート上に作られた高グラム
量のシートについてSCAN法で測定したとき得ら
れる単位よりも少し低い単位である白色度値を与
える。レーテンシー除去後パルプの一部を過酸化
水素で漂白した。 パルプは、最高白色度を得るように仕込んだ過
酸化水素の量に対する割合で有機錯体形成剤、ジ
エチレントリアミンペンタ酢酸（DTPA）およ
び水ガラスを用い、過酸化水素および水酸化ナト
リウムの量を変えて研究室規模で漂白した。結果
を表に示す。研究室漂白法は12％のパルプ濃度
で２時間60℃の温度で行なつた。漂白したパルプ
の性質も、上述した如く白色度を除いて、SCAN
法に従つて分析した。

【表】

【表】

【表】 実施例 ２ パルプを篩分けした新しい樺の木のチツプか
ら、そして第１含浸工程で同じ仕込み量のアルカ
リ（NaOH）を用いて本発明により作つた。参
照試料を除いて全ての場合においてチツプ含浸お
よび最後のパルプ漂白のため全体で５％の過酸化
物を加えた、但し含浸と最後の漂白の間の過酸化
物の分散を変えて行なつた。最後の漂白後のパル
プ白色度および過酸化物の分布を表に示す。

【表】 結果は、本発明により作つたパルプを続いて通
常の漂白に曝らしたとき、過酸化物仕込が含浸工
程（チツプの予備処理）と最終漂白工程の間で最
適に分散しているならば、予め定めた全過酸化物
仕込で、漂白されたパルプについて最高の白色度
が得られることを確証している。 本発明により、チツプの離解およびリフアイニ
ング前にチツプに過酸化物を適用したとき、二つ
の決定的な利点が得られる。その第一は先行含浸
段階でチツプをアルカリで処理するとき生ぜしめ
られる材料の暗色化の減少にある、一方第二はチ
ツプが曝される高いリフアイニング温度の暗色化
効果に対する反作用にある。これらの両方の有利
な要因は、続く段階で通常の過酸化物での漂白を
受けたとき、白色度のそれ以上の増大に対するパ
ルプの実質的な滞在能力を改良するのにも寄与す
る。 本発明により、チツプを離解またはパルプ化す
る前であるが、チツプをアルカリで処理し、この
チツプを圧縮してそれから溶液を除去した後、チ
ツプに過酸化物を仕込むとき、リフアイニング
後、タワー漂白なしで70％ISO以上の白色度値を
有するパルプを得ることができる。現在の技術を
使用したとき、漂白タワーを用いずにはかかる白
色度のメカニカルパルプを作ることはできない。 本発明による方法は、ケイ素質安定剤の不存在
下に、中程度の過酸化物仕込でこれをなしうるよ
うにする、本発明はこの方法を費用のかからぬも
のにし、またパルプ工業および製紙工業において
シリケートによつて生ぜしめられる問題である外
被形成の問題も除去する。 本発明による方法を従来のタワー漂白で補うこ
とにより、チツプの含浸とパルプのタワー漂白の
間で一定量の過酸化物の最適分割によつて、一定
白色度への過酸化物全量を減少させることができ
る、またこの方がより大なる関心のものである
が、過酸化物の中程度の量の仕込み、最適分散に
よつて、現在確立されている技術によつて得られ
る白色度以上の白色度を有する仕上りパルプを得
ることができる。 本発明による方法は、含浸前にチツプの大きさ
を小さくする必要なしに、通常の工場で切つたチ
ツプの使用を可能にする進歩した含浸法に基づい
ている。第一含浸段階から誘導される反応生成物
および未反応液体をチツプから圧縮して出したと
き、過酸化物含有溶液をチツプ中に滲透させるこ
とができる主たる利点に加えて、多くの他の利点
が得られる。 これらの追加利点は、過酸化物を供給したとき
過酸化物を消費しがちな酸素消費物質および着色
不純物のチツプからの部分除去、およびチツプの
PHを過酸化物の漂白反応に関して選択自由である
ようにチツプからアルカリを除去することにあ
り、一方同時に非漂白過酸化物分解による不均質
含浸の危険を除去することにある。本発明による
別の価値ある点は、使用する含浸薬品、水酸化ナ
トリウムおよび過酸化物がそれらのそれぞれの目
的に応じて100℃以下の温度で反応することであ
る。現在の方法は、この種の薬品の適用における
温度がかなり100℃より上にある薬品を使用する
ことに基いている。 本発明を適用するとき、この温度における差
は、含浸相中のエネルギー入力を低下させること
ができ、またリフアイニング段階中のエネルギー
要求量は、300〜100mlの自由度範囲で低く600〜
1200kwh／tonであるような性質をチツプに与え
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は逐次含浸を示すブロツク図である。 １……スチーミング容器、２……タンク、３…
…スクリユープレス、４……水切装置、６……リ
フアイナー、９……スクリユープレス、１０……
水切装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 材料をスチーミングし、アルカリおよび過酸
   化物で含浸し、水切りし、約50℃からしかし100
   ℃を越えない範囲の温度で予備加熱し、一工程ま
   たは二工程でリフアイニングし、漂白することに
   よりリグノセルロース材料、例えば木材チツプか
   らケミメカニカルパルプを製造する方法におい
   て、含浸を二段階で行ない、第一段階で専らアル
   カリ性溶液で含浸し、中間水切り段階後、第二含
   浸段階で過酸化物を含有する溶液で含浸し、仕込
   む過酸化物の量を第一段階で使用するアルカリの
   量とは無関係に選択し、中間水切り段階後、リフ
   アイニング前に予備加熱を行なうことを特徴とす
   る方法。 ２ 全リフアイニング工程中過酸化物を存在させ
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 第一含浸段階で、材料を好ましくは水酸化ナ
   トリウムを含有するアルカリ性溶液に供給し、15
   〜60℃の温度で約20分以下、好ましくは10分間含
   浸する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 水切りスクリユープレスでの圧縮に続いて、
   第一含浸段階で材料を好ましくは水酸化ナトリウ
   ムを含有するアルカリ性溶液中で膨張させる特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 中間水切り段階を５〜60分間保持し、薬品を
   材料と反応させるようにし、上記工程を温度を20
   〜100℃に制御した容器中で行なう特許請求の範
   囲第１項〜第４項の何れか一つに記載の方法。 ６ 水切りスクリユープレス中で材料を圧縮し、
   その中での圧縮された材料の水切りに続いて、上
   記第二含浸段階で過酸化物含有溶液中で材料を膨
   張させる特許請求の範囲第１項〜第５項の何れか
   一つに記載の方法。 ７ 実質的に大気圧下で、開放リフアイナー中で
   材料をリフアイニングする特許請求の範囲第１項
   〜第６項の何れか一つに記載の方法。 ８ 薬品仕込みを、第二含浸段階後、材料が７〜
   11のPH、好ましくはPH８〜10を有するように適合
   される特許請求の範囲第１項〜第７項の何れか一
   つに記載の方法。 ９ 実質的に乾燥した材料を基にして計算して
   0.3〜８重量％のNaOHに相当する量でアルカリ
   を材料に供給する特許請求の範囲第１項〜第８項
   の何れか一つに記載の方法。 １０ 実質的に乾燥した材料を基にして計算して
   ５重量％までのH₂O₂に相当する量で材料に過酸
   化物を供給する特許請求の範囲第１項〜第９項の
   何れか一つに記載の方法。 １１ 続く最終漂白段階に必要な薬品の一部を稀
   釈水によりリフアイニング中に既に供給する特許
   請求の範囲第１項〜第１１項の何れか一つに記載
   の方法。