JPH07505930A - ケミーサーモメカニカル・パルプ（ｃｔｍｐ）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】 ケミ−サーモメカニカル・パルプ（ＣＴＭＰ）製造方法本発明は、ケミ−サーモ メカニカル・パルプ（ＣＴＭＰ）の改良された製造方法に関する。

知られているように、繊維が互いに自由にされるやり方によって、製紙用パルプ には本質的に三つの主要な種類がある。

いわゆるケミカル・パルプでは、木材チップは、リグニン及びヘミセルローズを 除去するために、ソーダ存在下の硫化ナトリウム、重亜硫酸ナトリウムのような 適当な薬品を含んだ水性媒体中に溶解される。

いわゆるメカニカル・パルプでは、チップは化学薬品なしに磨砕される。

ここ数年間、略称″ＣＴＭＰ”で呼ばれる“ケミ−サーモメカニカル”という方 法が開発されてきた。この方法は、特に水蒸気による１００℃以上の温度への木 材チップの加熱にある。いったん加熱されると、これらのチップは、加圧水蒸気 で行われる含浸又は化学浸漬にかけられる。この含浸は、後で得られるパルプに 化学的及び機械的性質を与えるように、チップを軟化し、リグニンを改質する主 要目的を有する。含浸は、チップを脱リグニンし、解繊することを特に目的とし ていない。チップの解繊は、未晒パルプをもたらす１次精製中に機械的に行われ る。最後に、場合によっては洗浄後、未晒パルプは、１次精製の機械的解繊を完 成できる２次精製にかけられる。こうして得られたＣＴＭＰは、ケミカル・パル プとメカニカル・パルプの中間の性質を有する。これらのパルプは、一般にメカ ニカル・パルプより抵抗性が強く、良好な漂白度を有する。さらにこのパルプは 、ケミカル・パルプより乳白度が大きく、光の拡散係数が良好である。

しかしながらＣＴＭＰは、光にさらされたときに黄色になる欠点を有する。この ためＣＴＭＰは、良好な吸収力が用いられる利用、例えば嬰児又は失禁者用のお むつ、印刷又は筆記用紙、板紙の製造用のような利用に主として使用される。

米国特許第４，２８８，２８８号は、チップを脱リグニンするように化学薬品に よって蒸解する方法を記載している。

次いて補足的解繊を次の二つの精製装置で行うことができる。これらの精製装置 の第２の装置では、得られたパルプに酸素を添加する。とができる。

米国特許第４，５３４，３９７号からは、木材チップが、酸素のの存在下にソー ダでの含浸によって化学的に処理される方法も知られている。この処理は、前記 チップの部分的脱リグニンをもたらす。

これらのチップは、酸素の存在下で機械的に解繊される。この方法は、８０％以 上の収率てパルプを得ることかできるといわれている。

２件の米国特許第４，２８８，２８８号、第４，５３４，３９７号に記載された 方法は、上に定義されたようなＣＴＭＰ方法ではない。しかしながらそれらは、 特にチップの化学的脱リグニン装置を設けるような、プラントの設備の重要な変 更を除き、現存のＣＴＭＰプラントに使用できる。

本発明は、ＣＴ　Ｍ　Ｐの品質、特に漂白度を、一方では反応性製品の過剰な消 費を避けながら改良し、エネルギの消費を低減する方法を提供することを目的と している。本発明の方法によれば、これらの利点は、ＣＴＭＰを製造するプラン トの現存設備の変更を必要とせずに達成できる。

このサーモメカニカル製紙用パルプ（ＣＴＭＰ）製造方法は、−最初に木材チッ プを化学薬品中に浸漬し、−次いで未晒パルプを得るように、圧力下の水蒸気雰 囲気でこれらのチップを機械的に解繊（１次精製）し、かつ−最後にＣＴＭＰを 得るために、前記未晒パルプを精製（２次精製）する サーモメカニカル製紙用パルプの製造方法において、少なくとも精製段階の一方 の間に、前記チップ又は前記未晒パルプを含む反応性媒体中に酸素を導入するこ とを特徴としている。

換言すれば本発明は、二つの精製段階の一方の１次段階又は２次段階の間、若し くはこれら両段階の間、反応性媒体中に酸素を導入することにある。酸素は解繊 段階中に、すなわち一方では、反応性媒体が圧力下の水蒸気雰囲気にある１次精 製段階中に導入されるのが好ましく、次いで２次精製が、特に大気圧下で公知の やり方で行われる。

反応性媒体中への酸素の添加は、ケミカル・パルプの製造で知られている。しか しながら本発明は、このＣＴＭＰパルプの製造に正確な段階で、すなわち精製段 階の一方で、好ましくは１次精製中にかつこの段階にのみ酸素を導入することを 企図している。

意外な結果として、すでに化学製品で含浸されたチップ内に空気のほぼ不在下に 、解繊又は１次精製の正確な段階で酸素を導入することは、これらの製品の協力 効果を増加し、一方では漂白度を改善でき、他方では特に解繊に必要なエネルギ をかなり節約し、後のパルプ漂白時の化学薬品の量を低減することができる。

知られているように、ＣＴＭＰの製造工程は、チップの形状をした木材から始ま る。落葉樹と同様に、常緑樹を使用することができる。これらのチップは、湿度 と温度を均一化し、空気を追い出すことかできるように、特に水蒸気で加熱され る。実際、この加熱段階は、公知のやり方で２００’Ｃ以下の、好ましくは１１ ０℃と１６°Ｃの間の温度で行われる。

いったん加熱されると、これらのチップは、特にリグニンを変えるのに適したリ グノセルロース試薬での浸漬又は含浸による化学的含浸にかけられる。公知のや り方では、化学薬品、特に亜硫酸ナトラムと組合わせて使用できる。化学薬品と して、好ましくはアルカリ性媒体中の過酸化水素、又は過炭酸塩のような酸化剤 も挙げることかできる。この含浸は、８０°Ｃと１４０℃の間に含まれる、好ま しくは約１２０℃の温度で、圧力下の飽和水蒸気による公知のやり方でも行われ る。こうして得られたＣＴＭＰは、次いで洗浄され、リグノセルロース質の大き な粒子と同様に残存化学薬品を除くために分級される。

本発明の方法によって処理されたこれらのパルプは、ソーダ及び／又はヒドロ亜 硫酸ナトリウム、並びに高度の漂白度を達成するための複合剤及び安定剤の存在 下に、一段又は数段で、例えばアルカリ媒体中の過酸化水素によって漂白される 。

実際には、 一酸素は、解繊装置内を支配する圧力より大きな圧力、好ましくは１０バールよ り小さい圧力、好ましくは２〜５バール、さらに一般的には約３バールの圧力の 工業用純酸素であり、−酸素は、解繊装置の孔、すなわちチップを供給するスク リューがステータ内に入る点のすぐ上流に導入され、−導入された酸素■は、パ ルプ重量（乾燥物質として表わして）の１％と５％の間に、好ましくは１．５％ と２．５％の間に含まれるのが好ましい。

意外なやり方では、このようにして処理されたＣＴＭＰは、改善された漂白度（ 使用基礎材料、及び含浸中に用いられる化学薬品により２点から５点）と同様に 良好な物理的並びに視覚的特性を有する。パルプの後の漂白段階中の過酸化水素 の消費は、意外なやり方では、１５％まで低減される。最後に、この解繊段階で の酸素の協力は、解繊装置の円盤を駆動するのに必要なエネルギの１０〜２５％ の低減をもたらし、これは工業的規模では、そのような解繊装置の電力消費が、 しばしば１０〜１５ｋＷ／ｌであるので、かなりの利得を意味している。最後に 、パルプ収率は改善され、これは汚染物の減少を意味し、繊維は一局良好な表面 状態を呈する。

本発明が実施されるやり方、それから生じる利点は、添付の図面を参照して以下 になされる実施態様から明らかになるであろう。

第１図は、ＣＴＭＰ製造用の、従来のいわゆる解繊装置又は１次精製装置の略断 面図である。

第２〜５図は、本発明によって処理されたパルプのいろいろな性質の変化を示す 。

実施例では、次の特性が測定された。

−破断長：　ＬＲ（ｍ）　フランス標準規格　Ｑ　０３−００２による一抵抗指 数：■Ｒ 破裂Ｘ裂は目　フランス標準規格　Ｑ　０３−０５３によるフランス標準規格　 Ｑ　０３−０１１による一未晒パルプ漂白度　フランス標準規格　Ｑ　０３−０ ３９による：　Ｂ　１　（ｉｓｏ　％） −パルプ収率（Ｒ％）　乾燥木材重量に対する乾燥パルプ重量比（％） 他に指定されない限り、これらの重量百分比は乾燥パルプに対して表わされる。

実施例１ 常緑樹木材チップ（トウヒ）は２０秒間１１０℃に予熱され、次いで１００ｇ／ ］の亜硫酸ナトリウム溶液で、１０分間１２５℃で含浸されながら加熱された。

次いでこれらのチップは、第１図に示されたＣＴＭＰ製造用に現在用いられてい る、相対圧力１．７バールの円盤式解繊装置で解繊された。この解繊装置は、所 望ならば加熱される第１本体１を主として有し、第１本体内には、固定ステータ ６及びモータ１０に結合された軸８に固定されたロータ７をもった本体５の人口 ４に入る、回転スクリュー３゛の効果で前進するチップが導入された。解繊され たパルプＰは開口（１１）から排出された。

次いでこのパルプＰは洗浄され、脱水指数Ｃ３Ｆ１００ｍｌ　（ＣＰＰＡＰＰ− Ｃ１：６２又はＳ　ＣＡＮ−Ｃ２１：６５　）に精製された。

得られたパルプの特性は次のとおりであった。

−ＬＲ：４１９０ −ＩＲ：　４８．８ −Ｂｌ　−５８，８ 第１図の解繊装置は、人口４付近に配置され圧力下の酸素源１４に接続された弁 １３によって閉じられる管部（１２）を有することで改良されている。パルプに 対して約２．５％の酸素により５ノ１−ルの圧力で処理されたパルプは、次の特 性を有していた。

−ＬＲ：３９００　（４１９０に対して）−ＩＲ：　４７．３　（４８，８に対 して）−Ｂｌ　：　５９．７　（５８，８に対して）−Ｒ：　９３．　７　（９ ２，８に対して）さらに、モータ１０のエネルギ消費が約四分の１、すなわち約 ２５０ｋＷｈ／を低減されたことは注目される。

実施例３ 公知のやり方では、２種類のパルプは、過酸化水素３％、ソーダ３％、ケイ酸ナ トリウム３％、ＤＴＰＡ　（ジエチレン・トリアミン・ペンタ酢酸）３％及び亜 硫酸マグネシウム０．１％で漂白された。

この漂白は、パルプ濃度１６％で、３時間７０℃で行われた。

実施例１のパルプによって漂白度７５．５が得られ、実施例２のパルプによって 漂白度７７．０が得られた。

実施例２て得られた漂白度の利得は、最終の過酸化水素での漂白によって増加さ れた。したがって、過酸化水素で処理された実施例１のパルプと同じ漂白度７５ ．５を、実施例２により酸素処理で達成するには、過酸化水素８，７％が節約さ れ、これはかなりの節約に相当する。

実施例４ 実施例１が、亜ジチオン酸ナトリウム６４．２ｇ／ｌとソーダ２０　ｇ　／　ｌ の混合物中にチップを含浸させて、ポプラ・チ・ノブで繰返された。得られたＣ ＴＭＰは次の特性を有していた。

−ＬＲ：４．４６０ −ＩＲ：　２７．２ 実施例４が、上記実施例２に従って、圧力下の酸素を含ませることによって繰返 された。次の特性が得られた。

−ＬＲ：４２６０　（４４６０に対して）−ＩＲ：　２９．７　（２７，２に対 して）−Ｂｌ　：　６２　（６０，４に対して）−Ｒ：　９１．５　（９０，４ に対して）したがって、本発明による方法は、漂白度の改善で２点、収率の増加 では１点、また解繊用エネルギ消費の低減で（よ約１５％を実現できた。

実施例３及び４と同一条件での過酸化水素による漂白後、次の漂白度が得られた 。

一酸素なしニア９．４ 一酸素あり：８０．０ 同一漂白度については、過酸化水素の節約はほぼ３％であった。

実施例６ 実施例１が、亜硫酸ナトリウム１００　ｇ／　１を重亜硫酸ナト１ノウム８２ｇ ／ｌに代えて繰返された。次の結果が得られた。

酸素なし　酸素あり ＬＲ４５００４３８０ ＩＲ３５，９３５，３ Ｂｌ　５４．　２　５９、Ｏ Ｒ９１，７９２，２ したがって、収率増大０６５点及び１８％の酸素の存在での解繊用エネルギ消費 の減少とともに、漂白度の５点の増加力（あったことが見られるであろう。

過酸化物３％の単一段階での漂白後、漂白度は、７５．６カ１ら７８．０に、す なわち過酸化水素の１２％の節約に改善された。

実施例７ 酸素のみでなく、過酸化物３％と炭酸ナトリウム２％、ケイ酸ナトリウム２％と ＤＴＰＡｏ、２％の過酸化水素溶液が、解繊装置の入口４内に導入された。反応 は、解繊後約３０分間進められた。漂白度の増加０．５点、収率の増加１点、及 び破断長ＬＲ（３１３０に対して３８００）、破裂指数ＩＲ（３１，４に対して ３２．７）の顕著な改善が得られた。

さらに、エネルギ消費の２０％の低減が注目される。

過酸化水素での単一段階漂白後、酸素の協力による１、６点の漂白度の改善が得 られ、これは、同一レベルの漂白度について過酸化水素１０．７％節約を意味す る。

実施例８ 実施例７が、ただしトウヒ・チップを次の成分を含む溶液に含浸させることによ って繰返された。

一過酸化水素：　乾燥チップに対して２％−炭酸ナトリウム：　炭酸ナトリウム ２％の代わりに乾燥チップに対して２％ 一ケイ酸ナトリウム：乾燥チップに対して２％−ＤＴＰＡ　：　乾燥チップに対 して０．２％次の特性が得られた。

酸素なし　酸素あり ＬＲ３６３０’　３５３０ ＩＲ３３，９３４，１ Ｂｌ　５８．８　５９．９ Ｒ９５，１’　９５．５ したがって、同一特性について漂白度１点、改善収率０．５点の利得が得られた 。

過酸化水素による漂白後、漂白度Ｂｌは、酸素なしの方法についての７５．５か ら酸素による方法では７７．５に増加し、これは、漂白度７５．５のレベルに対 して過酸化水素１１．４％の節約を可実施例６が、いろいろな量の酸素を用いて 繰返されたが、過酸化物による漂白は繰返されなかった。

得られた結果は第２図〜第５図に示されており、そこでは、横座標には導入され た酸素量が重量％として示され、縦座標には−第２図では漂白度Ｂｌが。

一第３図では解繊エネルギがｋＷｈで、−第４図では抵抗指数ＩＲが、 一第５図では破断長ＬＲがｍで それぞれしめされている。

漂白度は、導入された酸素の百分比とともに増加した。酸素が２．５％を超える と、漂白度は安定化したが、過剰な酸素は、解繊段階でのエネルギ消費に有益な 効果を呈した（直径３０ｃｍの第１解繊装置により消費されるエネルギに対応す る値）。破断長と抵抗指数は、酸素負荷とともに直線的に減少した。破断長は、 抵抗指数より一層急速に減少した。

すでに述べたように、圧力下の水蒸気雰囲気での機械的解繊中に、圧力下の酸素 を選択的に導入することからなる本発明による方法は、現在までに知られたＣＴ ＭＰの製造方法と比べて、数多くの利点を有している。ここでは、 一現存設備を変更する必要がないという事実、−５点にも達することができる漂 白度の利得、−使用された化学薬品及び木材チップの性質に応じて、解繊又は第 １精製用エネルギのほぼ１０〜２５％というかなりの節約、−化学薬品、特に最 終処理段階での過酸化水素の量のかなりの低減 を列挙することができる。

Ｂｌａｎｃｎｅｕｒ、　ｑｃＩＳＯ ％Ｏｘｙｇｅ＊ｅ　ｐａｒ　ｒａｐｐｏｒｔ　ａ　ｌａ　ｐａｔｅフロントペー ジの続き （７２）発明者　ブチ−コンテイル、ミシエルフランス国、エフ−３８０００・ グルノープル。

アブニュ・マレツシャルーランドン、１９゜レジダンス・ル・ジャド （７２）発明者　ジュムブラン、ジャンービニールフランス国、エフ−３８６４ ０・タライ、オート・ド・ジャイニル、シュマン・ド・サボイエル（番地なし）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．−最初に木材チップを化学薬品中に浸漬し、−次いで未晒パルプを得るよう に、圧力下の水蒸気雰囲気でこれらのチップを機械的に解繊（１次精製）し、か つ−最後にＣＴＭＰを得るために、前記未晒パルプを精製（２次精製）する ことからなるケミーサーモメカニカル・パルプＣＴＭＰの製造方法において、 少なくとも精製段階の一方の間に、前記チップ又は前記未晒パルプを含む反応性 媒体中に酸素が導入されることを特徴とする方法。
2. ２．酸素が１次精製（機械的解繊）中に導入されることを特徴とする請求の範囲 第１項記載の方法。
3. ３．酸素が、２バールと５バールの間の圧力で導入されることを特徴とする請求 の範囲第１項又は第２項記載の方法。
4. ４．酸素が解繊装置の入口内に導入されることを特徴とする請求の範囲第１項か ら第３項のいずれか１項に記載の方法。
5. ５．導入された酸素量が、パルプ（乾燥材料として表わされる）に対して１〜５ 重量％の間にに含まれることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれ か１項に記載の方法。
6. ６．化学薬品が、単独着しくはソーダ又は炭酸ナトリウムと混合した、亜硫酸ナ トリウム、重亜硫酸ナトリウム、亜ジチオン酸ナトリウムのような還元剤である ことを特徴とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載の方法。
7. ７．化学薬品が、好ましくアルカリ媒体の過酸化水素、又は過炭酸塩のような酸 化剤であることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載 の方法。
8. ８．２次精製後にＣＴＭＰが漂白されることを特徴とする請求の範囲第１項から 第７項のいずれか１項に記載の方法。
9. ９．請求の範囲第１項から第８項のいずれか１項に記載の方法の実施によって得 られたＣＴＭＰ。