JPS61275489A - 二段階含浸法による漂白したケミメカニカルおよびセミケミカル繊維パルプの製造法 - 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】 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
ものになって来ておシ、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。従って、問題は
二重になシ、工業的に好適な種々の木材の広い使用を容
易にし、よシ経済的でよシ効率的なりライニング法およ
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。この目的は木材チップを予備する新規な方
法によって達成される。

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って木
材パルプを作った。得られるパルプは丸太中に存在する
リグニンや全を含有しているという事実によシ、かかる
方法で得られる収率は９５チを越えた。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シ、
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、
−サルファイド法、サルフェ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ップにすることおよ
び木材チッ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、チップ収率は通常的４０〜５
０％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徨々の
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せしめ、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チ）および高白色度値で、同時に機械パルプに
独特の不透明度と電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。

この開発研究は段階的にリファイナーパルプ（ＲＭＰ　
）　、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ　）を経て、ケ
ミメカエカルパルプ（ｃＭｐ％（１！ＴＭＰ　）の現在
の変形へと発展した。かかるパルプは現在毛羽、ティッ
シュ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
値によシ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った最終白色度値を有する高
収率ケミメカエ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、チップ、デブリ
スまたは粗い繊維パルプ（界後一般にチップと称する）
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。チップの化学処理、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ップを含浸溶液中に浸漬オることに
より、或いはスプラツト・ワルドロンプラグスクリュー
フィーダーまたはサンド・デフイヲレータ−「プレック
ス（ｐｒθＸ）Ｊの如きスクリュ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、スクリュープレス屋の装置で有利に行
なうことができる。チップを含浸前にスチームで処理す
るとき利点が得られる、しかし所望の結果はチップのか
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、リップイニング工程中それをしな
かった場合よシも繊維の元の幾何学的外観をよシ容易に
保持することから有利である。繊維はまた柔軟化された
材料からよシ完全に分離でき、これによって結束繊維片
の如き望まし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
との反応によって消費される。

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
る繊維材料の潜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、従ってこの点
でγラスに作用する。

過酸化水素はｐｇ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、介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
という事実によシ含浸を損う。このガス発生はまた既に
チップ中に入った含浸液をそこから排出させる結果も生
せしめる。

これは、木材酸性成分を中和し、全体で必要な程匿に木
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っ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
せることによシ、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、
一方間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ュープレスで材料から実質的に押出
される、これはりファイナ−後バルブの白色度に関し、
また漂白したときパルプによっ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
とによって、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ップ漂白条件（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って、リファイナーを出
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って可能にされる。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シ、
続く叩解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、］ＩｆＤＴＡ、　ＮＴＡ、デクエスト（Ｄｅｑ
ｕｅｓｔ　）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
の混合は処理装置特に温度が高い叩解装置の構造成分上
に外皮を迅速に生ぜしろことができる、従ってかかる材
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
プのよシ高い品質を生ぜしめ、続く叩解工程中のエネル
ギー消費の減少を生せしめる。

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
ック図である。

実施例　１ 逐次含浸 樺材（Ｂｅｔｕｌａ　Ｖｅｒｒｕｃｏｓａ　）から作っ
た篩分けした新しいチップを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。

チップを浸漬するとき、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。

チップは２０℃で１５分間４で水切シ（排液）し、これ
によっ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、チイプをスクリュープレス３を通すことによっ
てチップから押し出す。表夏に示したパルプ試料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に予備加熱器に直接通したか
らである。チップはまた先ずチップを水切りし、それを
スクリュープレス３で圧縮し、次いで圧縮したチップを
含浸溶液中で膨張させて含浸させてもよい。

チッ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
が判った。テップのプレスに続いて、含浸容器と組合せ
たスクリュープレス９中でチップを過酸化物で含浸させ
た、これでチッ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ｂ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でチップを水切りし、それに
続いて、チップをリファイナーの予備加熱器に通し、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
に続いてチップは大気圧ダブルディスクリファイナ−６
、サンド・パワー３６中で叩解した。

含浸液対木材の重量比は７．５対１であった、木材の重
量は絶乾チップを基にして計算した。

アルカリ仕込物はＮａ０）Ｉ　０．３　％〜８チまたは
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Ｉｊｋチ以下または他
の過酸化物、過硫酸塩等の対応する址で仕込むことがで
きる。リップイニングに続いて、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、ＥＩＯＡＮ法にょ）パルプのリファイ
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Ｓ
Ｃ！ＡＮ試験党た試験用した、これはプラナ−ロート上
に作られた高グラム量のシートについてＳ　ＣＡＮ法で
測定したとき得られる単位よシ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ノ一部を過
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。研究室涼白法は１２％のパルプ濃度
で２時間６０℃の温度で行なった。漂白したパルプの性
質も、上述した如く白色度を除いて、５ＣＡＮ法に従っ
て分析した。

表■（その１）未漂白パルプ １　　３．６　　　　　　　　１０８０　　　２６．０
　　３．２２　　３．８　　　　０．７　　　１１８０
　　　２５．８　　３．５３　　３．８　　　　２．６
　　　１０５０　　　３１．５　　４．２４２．６３゜
２　　　１１２０　　　２３．２　　３．０５　　３．
７　　　　０　　　　９１０　　　２２．２　　３．０
２　　　３５０　　　５５．０　　　４２．９　　　　
７．９３　　　４００　　　　５９．７　　　４２．２
　　　　２．２４　　　３６５　　　　７１．５　　　
４９．０　　　　２．１表■（その２）漂白 １：１　　３．３　　　３８０　　　７２．９　　２９
．１　１．５１：２　　３．３　　　３８０　　　７８
．５　　３０．４　１．３２：１　　３．５　　　３５
０　　　７７．８　　２９．６　１．０２：２　３．５
　　　３６０　　　Ｂ１．０　　２９．９　０．９８３
：１　　４．１　　　３８０　　８０．１　　４０．９
　１．０３：２　　４．０　　　４００　　８２．３　
　４０．０　０．９５３：３　　４．１　　　４００　
　８３゜５　　３９．０　０．６３４：１　　３．１　
　　３８０　　８１．９　　４１．３　０．８５４：２
　　３．０　　　３８０　　８３．９　　４２．０　０
．８９４：３　　３．５　　　４００　　８４．７　　
４１．３　０．６１５：１　　３．０　　　３６０　　
　７６．６　　２９．７１．１５：２　　３．１　　　
３７０　　　７９．９　　２Ｂ、８　０．９５実施例　
２ パルプを篩分けした新しい樺の木のチップから、そして
第１含浸工程で同じ仕込み量のアルカ！Ｊ（Ｎａｏａ）
を用いて本発明によ）作った。参照試料を除いて全ての
場合においてチイ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った。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■ Ｂ（参照）　　　　１．４　　　　　３．６　　　　　
７８ａ　　　２，６　　２．４　　８２ Ｄ　　　５　　０　　７２ 結果は、本発明によシ作っ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（チップの予
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。

本発明によシ、チップの離解およびリファイニング前に
チッ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ップをアルカ
リで処理するとき生せしめられる材料の暗色化の減少に
ある、一方第二はチッ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
実質的な潜在能力を改良するのにも寄与する。

本発明によシ、チップを離解またはパルプ化する前であ
るが、チップをアルカリで処理し、このチップを圧縮し
てそれから溶液を除去した後、チップに過酸化物を仕込
むとき、リファイニング後、タワー漂白なしで７０％Ｉ
ＳＯ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、ケイ素質安定削の不存在下に、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って生ぜしめ
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シ
、テッ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って、一定日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
、最適分散によって、現在確立されている技術によって
得られる白色度以上の白色度を有する仕上ｂ　パルプを
得ることができる。

本発明による方法は、含浸前にチップの太きさを小さく
する必要なしに、通常の工場で切ったチップの使用を可
能にする進歩した含浸法に基づいている。第一含浸段階
から訪導される反応生成物および未反応液体をチップか
ら圧縮して出したとき、過酸化物含有溶液をチップ中に
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ップ
からの部分除去、およびチップの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ップからアルカリ
を除去することにあシ、一方間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
シ１００℃よシ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
中のエネルギー人力を低下させることができ、またり７
アイニング段階中のエネルギー要求量は、３００〜１０
０−の自由度範囲で低く　６００〜１２００　ｋＷｈ　
／　ｔｏｎでやるような性質をチップに与える。

【図面の簡単な説明】

第１図は逐次含浸を示すブロック図である。 １−一一スチーミング容器、２−ｍ−タンク、３−ｍ−
スクリユープレス、４−−一水切装置、６−・−リファ
イナー、９−ｍ−スクリユープレス、１′０−−一水切
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、例えば木料チップからケミメカエカルパルプを製
   造する方法であつて、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、中間水切りおよび反応
   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、中間水切りおよび反応段階後
   、叩解前の予備加熱を約５０℃の温度で行なうことを特
   徴とする方法。 ２、全叩解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、水切りスクリュ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、中間水切りおよび反応工程を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２
   ０〜１００℃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、水切りスクリュープレス中で材料を圧縮し、その中
   で圧縮された材料の水切りに続いて、上記第二段階で過
   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せ
   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０〜５
   重量％のＨ＿２Ｏ＿２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、含浸および最終漂白のため、第二含浸段階と最終
   漂白段階の間で全体の仕込んだ過酸化物の量を最適に分
   散させ、これによつて漂白したパルプが最高の白色度を
   得るようにする特許請求の範囲第１項〜第１０項の何れ
   か一つに記載の方法。 １２、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。