JPH05500835A - 繊維パルプを薬品溶液で処理する方法 - 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】 繊維バルブを薬品溶液で処理する方法 本発明はフィルター表面にバルブ懸濁液でバルブベッドを形成することにより、 また薬品溶液をバルブベッドで置換するいくつかの薬品処理スッテブの一つによ って前記ベッドを与えることにより薬品溶液での繊維バルブの連続処理に関する 。この種類の方法をセルロース材料の漂白に使用するとき、これを一般的には置 換漂白または動的漂白とよんでいる。

高度の白色度を有するセールロース繊維を製造することを望む場合には繊維を脱 繊維素工程後に漂白しなければならない。たとえば白色度の高い硫酸塩バルブを 得るには漂白剤として塩素と二酸化塩素を用いまた抽出薬品として水酸化ナトリ ウムを使用して５ステツプで漂白しなければならない。

これに関する最も普通な方法は、最初に薬品溶液をバルブ懸濁液と混合し、次い でこの混合物（バルブ＋薬品）を滞留槽に導いて繊維材料と反応させるために充 分な拡散時間を与える。ついで生成した反応物を洗い落とす。

薬品によっても違うが、充分拡散させるためには比較的長い滞留時間が用いられ る。例えば二酸化塩素を使用する場合は、標準的滞留時間は３〜５時間である。

このため装置は概して大きく高価である。

混合法にかわって置換法を用いることによって必要滞留時間を短縮できることが わかったのは以前からである。１９６０年代に本方法に適した装置の開発が始ま った。期待した利点がいくつか達成され、たとえば当時まで使われてきた方法に 比べて漂白プロセスの熱使用料と水消費量をかなり減少することができた。ただ し漂白薬品量はいくぶん増加した。

しかし、同時に従来技術も発展し、特にミキサーが発展した。このため、置換技 術によるシステムは期待していた程競争力はなっかった。今日では置換漂白は、 繊維材料が容易に漂白できる場合に主として使用されている。

従来使用されてきている置換法による漂白法は簡単には以下の通りである： あらかじめ形成しておいたバルブベッドによって、同ベッドの液含量にほぼ等し い液量を有する薬品溶液を置換する。通常、量率（ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｃｏｅｆ ｆｉｃｉｅｎｔ）は１〜１．１である（量率＝使用薬品容積／ベッドの液含有量 ）。置換用薬品溶液中の有効薬品の濃度は、バルブベッドの処理で有効薬品の大 部分が消費されるように調節する。

上記の薬品溶液と生成した反応物をベッドから次ぎのステップで使用する薬品で １換によって分離する前に、あるいは水による最後の漂白ステップの場合、充分 な滞留時間を有するいわゆる定常ステップに向けられるが、これは置換後ベッド に生ずる濃度分布が拡散の影響によって平準化する時間を持っためである。

従来の方法と同様価れた結果が本方法でも得られるためには、上記定常ステップ の滞留時宜が従来法の滞留時間と同一オーダーであるべきことが知られている。

本発明の目的は、バルブベッド全体にわたって均等な薬品処理をおこなうために 定常ステップを必要としない置換プロセスを利用することによって上記の欠点を 避けることにある。

置換法による漂白法は多くの点で置換法による洗浄法に類似しているが、これら のあいだには大きな相違があり、便宜的にも漂白法の一層の発展を考慮すること は重要である。両方法においては、分散による、そしてまた繊維ベッド中の液流 が層流であるということによる類似の液混合がおこっている。こうした理由によ り、バルブベッド中の液が他の液で置換されたとき、プラグのように理想的な置 換はおこらず、両液のあいだには常に混合が生じ洗浄法の場合でも置換法の場合 でもこれは不利益である。両法におけるこの不利益は自流原理によろい（つかの 置換を行なうことによって減少できる。しかし、置換ステップの数が増えればそ れだけ装置コストはかさむ。

バルブを洗浄するときには反応化学がおこるが、本方法の主目的はバルブからで きるだけ注意してバルブベッドの溶液中の薬品を分離することである。バルブの 洗浄において置換の量率が増大すると薬品の回収が向上する。したがって比較的 高い量率が一般にもちいられる。しかし回収された量が増えるので回収の蒸発の 必要性が増してくる。

一方、従来行なわれてきた漂白の場合には、高量率を使用することは不利益であ る。というのは、このばあいバルブベッドで置換された有効薬品が回収されない ので漂白時の有効薬品のロスが増加するからである。

洗浄法の場合も漂白法の場合も置換は十字流法によって行い、液流は置換操作中 にベッドの移動方向に対して直角にベッドを通過する。

バルブ繊維は圧縮性であるので、バルブベッドの密度はベッド内では一定ではな くフィルター表面に向かって指数的に増大している。もちろんこうした分布は関 係したバルブの種類や液流を起こすためにどれ程の大きさの圧力差を用いるかに かかつている。普通、密度の値は約２％から約２０％であり、平均で約ｌＯ％で ある。

洗浄の効果の点からはこの現象は大きな意味をもつていないが、漂白の場合には 、ベッドのすべての繊維層が多量の有効薬品を受けることが重要であり、これは 大きな意味をもつが、とくに、溶液の有効薬品の濃度が溶液がフィルターの表面 に向かって流れるにつれて減少するからである。これは、上記分散現象および薬 品がバルブ層を流れてバルブ層と反応しそれにより減少することによるものであ る。

こうした理由により、従来の置換漂白法では、フィルター表面から遠く離れたバ ルブ層は必要量より大過剰量の薬品を含んだ薬品溶液で処理を行なう。したがっ て、フィルター表面に近い層は置換中に充分な量の有効薬品を受けないかあるい は全く有効薬品を受けない。したがってバルブベッドの漂白は全く不均一である 。

しかしながら、過剰な有効薬品を使用することは、もし温度やｐＨのような工程 条件がただしい値にだもたれていればセルロースやＳ繊維を分解するような望ま しくない二次反応を起こすことによって不利益になることがないことが分かって いる。しかし、次の薬品処理に先立って過剰な薬品は除去しなければならない。

次の工程ではプロセス条件がことなるからである。

バルブの漂白に置換技術を用いる場合もっとも重要なことはバルブベッドの全層 を充分な量の薬品で処理することであり、そしてこのことを確実にするために有 効薬品量が全ベッドを完全に処理するに要する有効薬品量より実質的に大きい溶 液を使用する。

本発明の目的はこの種類のバルブベッド処理を提供することであるが、有効薬品 の損失によって普通の漂白法よりも薬品消費量が大きくないことである。

本発明の主なる特徴は、添付のり１／−ムに示しである。

手短には、本発明の方法は以下の通りである。

バルブベッドを漂白すべき清浄に洗浄したバルブから形成する、そしてそのなか に存在する洗浄用液を、最初の漂白液（有効薬品としてたとえば塩素及び／又は 二酸化塩素を含む）を置換液として使用することによって置換する。ただし最初 の漂白液は過剰の有効薬品を含み、好ましくは全バルブベッドを完全に薬品処理 するに要する第一ステップにおける量の約２倍量を含んでいる。本置換の直後に 別の溶液または数種類の溶液を用いて続けて置換を行なう。この場合最初の置換 で使用した溶液とそのなかの有効薬品またはその大部分をベッドから置換する。

これらの置換中にベッドから置換された濾液はフラクションに分割する。この場 合第一のフラクションは上記洗浄液を含有し、そして第一の置換済漂白溶液はベ ッドと反応しまた主として使用済み漂白剤と漂白反応物のみを含有するようにす る。濾液の第二のフラクションは置換中に消費されなかった漂白剤の大部分を含 有する。この溶液フラクションは、おなし薬品処理スッテブで再使用するに先立 って回収しそして同ステップでの有効薬品の消費量と同量の新しい漂白剤で強化 しておく。

本発明の方法においては、一つの漂白ステップが少なくとも二つの溶液で一つの 置換のみならず何個かの置換を行なっている。したがって濾液は少なくとも二つ のフラクションに分割される。

上記漂白ステップは本工程中にいくつか連続して入れることが出来る。

上記方法においては、置換で使用する量率を自由に選択でき、そして漂白剤の損 失を増すこなしに、１より実質的に大である。反対に、たとえば洗浄工程におい ては、効率および薬品の使用量と回収率は高い量率を使用するほど改善される。

上記のように本漂白法においては、同−断面内に一個または数個の液ゾーンがあ るが、これはことなった液に対して使用した局部量率の高さによるものである。

有効薬品を含有した回収濾液の量率は未使用の有効薬品がいかに効率的に回収さ れるかを決めるものである。この量率が高いほど回収が向上する。これにより、 置換に使用した薬品溶液に対しても量率が決められる。

というのは、それは新しい薬品の影響を受けても回収した濾液の量率と同一であ るべきであるからである。

漂白剤の有効利用によって、ベッド中に効果的に分散された上記有効薬品の回収 は、有効薬品を含んだ前記ステップのできるだけ少量の溶液が後続ステップに使 用される有効薬品と混合するようにする上で重要なことである。こうした理由に より、また処理ステップにおいて高い全量率をそれによって有効薬品の損失を増 すことなしに利用することは可能であるということにより、直続する処理ステッ プの有効薬品は関係ステップの有効薬品を置換するためには使用されず、画処理 ステップに関してはできるだけ中性の溶液、たとえば適当の温度の好ましくはこ 純水が使用される。もしたとえば塩素溶液が直接水酸化ナトリウ溶液で置換され るならば、分散によりそれら溶液は境界帯で混じりあうであろう。

このようにしてこれらは互いの長所を漂白によって相殺し、さらに不利益な二次 的反応が生ずる。たとえば極端なｐＨ変化によって塩素溶液は次亜塩素酸塩溶液 に変化することができる。

しかし、場合によっては薬品だけを含んだ濾液または漂白プロセスの観点から消 費された反応生成物を利用することは有利である。

本ステップで使用された有効薬品溶液と中性液とで置換し、それによって薬品処 理中にフィルター表面を経て繊維ベッドから分離された濾液は、置換時にバルブ ベッドの進行とともに薬品濃度が変化する。その第一のフラクションは主として 前工程で使用されまた消費された薬品類と反応生成物を含有している。このフラ クションはベッドによる分散の強さによりより緩慢にあるいは急速に濾液に変化 するが、濾液は問題の処理ステップで使用した有効薬品を含有し、そして有効薬 品はバルブベッドの繊維材料およびすでに生成している反応生成物と反応し非活 性になってしまう。

本フラクションは、反応により消費されそして処理ステップにおいて使用された 過剰の有効薬品に対応する処理ステップで使用された有効薬品を主として含むん でいるフラクションに対応する方法で変化する。このフラクションは、ベッドが 移動するとき、有効薬品溶液直後本ステップの置換溶液として用いられる中性溶 液から得られた薬品を主として含有しているフラツジに対応する方法で変化する 。晋通推奨されているように本溶液がもし純水であるならば、有効薬品を含んだ 上記フラクションは、後続する処理ステップで消費された薬品ならびに形成され た反応生成物とを含有した溶液再び変化する前にほぼ純水に変化する。ただし本 ステップは最後の処理でないものとする。

処理ステップでの反応で消費されなかった有効薬品を含ん上記の第３番目の濾液 フラクションは出来るだけ注意深く回収されまた同じ処理ステップの薬品溶液と して新しい添加薬品とともに再使用される。

回収できる本溶液の部分は、もちろん新しい薬品の量を差し引いた本ステップの 有効薬品溶液量である。

上記方法では回収される溶液の量はかぎられており、さらに繊維ベッドに分散し ているので、ベッドで置換された有効薬品をすべて１００％回収することは不可 能である。すなわち、それの小部分（「テールＪ）はその前にベッドから置換さ れた濾液フラクション中にかならず残存するし、またその後に置換されたフラク ション中に別の「テールｊが残存する。

有効薬品の最大回収量は、両方の「テールＪの最大有効薬品濃度が等しい、すな わち濾液の有効薬品の濃度が濾液フラクションの両分離点において同一であるよ うに濾液フラクションの分離を調節することが可能であるときに得られる。

スクリーンにしっかりシールした仕切りにより、スクリーンの後ろの濾液室を単 に分割することによって濾液を種々のフラクションに分割することが出来る。し かしこの場合、すべての運転条件下で薬品の回収を最大にすることは不可能であ る。というのは、使用装置における薬品分布の位置が、置換液の流速とフィルタ ー表面の移動速度の比が変化するときシフトするからである。これに加えて反応 で消費された薬品とまだ有効な薬品の薬品分布の位置がベッドの処理で消費され た使用薬品の割合で影響され、この割合は他のこととともに処理を受けているバ ルブベッドにどの程度の残存リグニンまたは類似の薬品消費成分があるかにかか つている。

本出願に開示した方法を実施するためにわれわれの同時係属フィンランド特許出 願第８９１６６１号に開示した装置システムを利用することによって、上記の種 々の運転状況においても有効薬品の回収をつねに最大化するような方法で有効薬 品を含んでいる濾液フラクションの取り出しを調節することは可能である。

濾液室はフィルター表面に関して均等な幅のスリットを与える仕切りによって分 割され、そこを通過して濾液フラクションのスリット部分が前後の濾液フラクシ ョン中に流入できる。他の濾液フラクションからの有効薬品を含んでいる濾液フ ラクションを分離している両仕切りのスリットにおいて有効薬品の濃度を測定し 、また他の濾液フラクショの抜き出汁を両側定濃度が等しくなるＲうに調節する と、上記のように最適な薬品回収率力５得られる。

われわれの同時係属フィンランド特許出願第８９１６６１号による装置システム を本漂白方法を実施するために使用する場合最も推奨できる実施態様はその主要 変数が同装置をバルブ洗浄に使用するときと同じオーダーであることである。バ ルブベッドの厚さは２０〜１００ｍｍ、好ましくは約５０ｍｍである。液置換を おこなうための圧力差は水頭で１〜４メートルである。スクリーンの移動速度は ０．２〜１　ｍ　／　ｓ好ましくは約０．５ｍ／Ｓである。−処理ステップの置 換の全量率は〉１．５好ましくは〉２である。有効薬品溶液の量率はこれらの値 の約半分である。上記値を基準にすると、−処理ステップの繊維ベッドの全滞留 時間は１０〜５０秒であり、通常は約２０秒である。

本発明の最も好ましい実施態様では、各置換ステップにおいて高い量率、すなわ ち従来置換方法の約２倍の量率を用い、さらに各ステップを少なくとも２部分の ステップに分割する。したがって本漂白方法を使用するには本方法を実施し、い くつかの連続置換ステップを一個の同一装置内で実施可能ならしるために必要な 方法と装置が利用出来ることが必要であり、そしてスツテブを追加した時、それ らの限界コストが比較的低く、有効スクリーン当たりの装置の計算コストが経済 的であることが必要である。

すべての漂白ステップを同一装置で行なうことが不可能であり、そしてパルブウ ェッを漂白ステップ間のひとつの装置から他の装置に移さねばならないなら、こ の移動によってバルブベッドと液分がほとんど完全に混合される。この場合異な った薬品溶液の相互混合をさけられるようにするためには、その移動は全ベッド の液分が主としＣただ一種類の薬品溶液、好ましくは水または中性溶液であるよ うにして行なわれなければならない。このことは薬品溶液の部分的量率が最小１ 、好ましくは高くなければならないことを意味する。

本方法においては、繊維ベッドの表面層は下部層にくらべ約２倍量の薬品類で処 理される。しかしこの不均一な分布はベッドの均一な処理に影響しない。という のは、もしベッドの個々の繊維層を調べるなら、各層を通して有効薬品が流れ、 その量は完全な反応を行なうには繊維層が消費する量に比率的に無限に接近する からである。

このようにして、漂白剤と残存リグニンの間の反応に対して各繊維において充分 高い可能性が達成され、その可能性は処理時間とは無関係である。すなわち漂白 ステップにおけるベッドの滞留時間とは無関係である。このことからバルブベッ ドが厚い必要がないことも生じ、すなわちその最適厚さは、ベッドによる液分散 は不必要に大きいフィルター表面を要することまく充分に小さいという事実に基 づいて決められる。

このことは均一なバルブベッドを形成しまた維持することが本方法に対して有利 であることを意味する。さらに、二つの濾液フラクションは相互にまじりあう前 に分離できることは本方法に対して特に重要であり、これら濾液フラクションの うち最初のものは主として反応生成物を含有し、第二のものは有効薬品を含有し ている。

さらにまた、最適な方法でフィルター表面のすぐうしろの薬品濃度を測定するこ とができ従って濾液速度を測定し調節することができることがめられる。

本方法は薬品の最高速度の移動を必要とするが、これは繊維の周囲のみならずそ れを通過する強制され差し向けられた液流によるものであり、滞留時間があまり にも短いので拡散による物質の顕著な移動が起こらないからである。こうした理 由により、本システムが２相系を保持することもまた必要である。そのためには 、系の圧力がガスおよび蒸気の平衡全圧以下でないことが必要である。この場合 には最大部分のガスおよび蒸気が液相中に溶解して残存し、処理中にベッド内に 妨害気泡またはガス相が形成されないことである。

そのために開発され、これら前提条件や条件を満たす方法と装置ばわれわれの同 時係属フィンランド特許出願第８９１６６１号に開示されている。本漂白法に対 する前記出願の方法と装置を利用することによって混合を利用する従来の方法に まさり、またこれまで使用されてきた置換漂白法にまさる次の利点その他が得ら れる。

−方法と装置技術により、本漂白法は簡単になっている。というのはいくつかの 漂白ステップをひとつの装置内で行なうからである。

−　エネルギー消費が少ない。というのはボンピンクする必要が少なく、混合の 必要がないからである。

−漂白剤の消費が普通の漂白法より少ない。というのは薬品有効を含んだ溶液を 、反応生成物を含みまたそれらを混合させればさらに漂白剤まで消費する漂白工 程中に生じた溶液から効率的に分離しておくことができるからである。

−種々の漂白ステップで最適条件を維持することが可能であり、また漂白前にわ ずかにｄｅｌｉｇｎｉｆされた繊維束が充分な量の薬品類で処理される。これら のファクターにより、高くしかもムラが少ない白色度のバルブを得、また汚れが 少ない前提条件がもたらされ、そして優れたを強度特性が保持される。

ＩＦ１ｉ正書の側］訳文提出書（庄） （特許法第１８４条の８） 平成３年１０月　７日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．フィルター表面に繊維材料懸濁液のベッドを形成することにより又薬品溶液 を前記ベッドで置換する一つまたは若干の薬品処理ステップによってベッドを与 えることによる、薬品溶液で繊維バルブの連続処理をするにあたり、各処理ステ ップにおいて連続的にベッドによって置換される二つの異なる処理液が使用され 、最初の処理液はバルブベッドでおこる反応で消費されるよりも大量の有効薬品 、好ましくは約２倍量、を含む薬品溶液でありそして２番目の処理液は本方法に 関して有意量の有効薬品を含んでいない溶液でありまた本方法の目的は有効薬品 が消費されていない最初の液部分を置換することであるのみならず濾液として分 離されるときにまだ有効薬品含んでいる部分を置換することでもあり、それから 最高濃度の有効薬品を有しまたベッドから分離された大部分の有効薬品を含有し ているフラクションが回収され、そしてそれは量のみが非常に多いので新しい薬 品溶液で強化するとそのまま最初の処理液として再利用出来ることを特徴とする 繊維バルブの連続処理の方法。
2. ２．各処理ステップの二つの処理液の全液容量は、処理ステップを離れるときの 繊維ベッド中に存在する液容量より実質的に多く、好ましくは２ないし３倍であ ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．処理ステップで使用しされた２番目の処理液は水及び／又は他の処理ステッ プからの置換された液であり主として反応生成物のみ含有していることを特徴と する請求の範囲第１〜２項に記載の方法。
4. ４．ベッドの薬品処理においてベッドから離れる濾液は三つの引き続いたフラク ションに分割されそのうちの中央のッフラクションはベッドから離れる有効薬品 の大部分を含みそして新しい薬品とともに同じ処理ステップで再使用され、中央 フラクションと最初のフラクションの分割点および中央フラクションと３番目の フラクションの分割点において有効薬品の濃度を測定することにより、またこの 測定結果に基づいて最初と３番目のフラクションの容量比を両分割点の有効薬品 の濃度がほぼ同一になるように調節することによりベッドから置換された最大比 の有効薬品の量が再使用のために回収できることを特徴とする請求の範囲第１〜 ３項に記載の方法。
5. ５．薬品処理ステップにおいてベッドの移動方向に対して直角に繊維状にまた細 分した材料を水平方向におくりまた液の濾過と液の置換を液を水平方向にベッド に流すことによって行ない、フィルター面が連続的に液中にあり平移動方向に関 しては垂直位置にあるあいだに液の濾過と置換をフィルター面間の水圧差によっ て行なうことを特徴とする請求の範囲第１〜４項に記載の方法。