JP2002363878A - 高白色度のパルプの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】塩素系の漂白剤をいっさい使わないだけでな
く、硫黄系の蒸解薬液も全く使わないで白色度が高く強
度もあり良質のパルプを、クロ−ズドシステムにより、
製造する方法の提供。 【解決手段】まず過酸化水素のアルカリ溶液を用い木材
及び非木材セルロ−ス資源を１段〜３段処理し、白色度
が高く、カッパ−価が低く漂白容易な未晒パルプを無硫
黄で得、得られた未晒パルプは、さらにオゾンで処理す
ることにより高白色度のパルプを得るとともに、副生す
るパルプ廃液又は及び晒廃液は濃縮燃焼し、エネルギ−
とアルカリ又は及び水までを回収し循環利用し、環境に
優しいパルプの製造方法の提供を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高白色度のパルプの
製造に関わる。

【０００２】

【従来の技術】高白色度のパルプを木材及び非木材から
低公害で大量に製造し供給することは容易でなかった。
従来、高白色度のパルプを大量に得るのには未晒パルプ
を製造し、さらに未晒パルプを漂白して高白色度のパル
プを製造してきた。未晒パルプを製造するために、現在
の主流の製法であるＫＰ法では硫黄系の化合物である硫
化ナトリウムを蒸解薬液に用いてきたために、廃液、排
気の悪臭問題に悩まされ、その対策に大きな投資が必要
とされてきた。また、得られた未晒パルプは白色度が低
く、リグニン含有量の指標であるカッパ−価が高く漂白
が困難なため、元素状の塩素や、次亜塩素酸塩、二酸化
塩素等の塩素系の漂白剤を用い多段漂白をしなければな
らなかった。そのため、有機塩素化合物の発生を伴うこ
と無くしては、高白色度パルプが得られなかった。

【０００３】近年環境問題が厳しさを増し、有機塩素化
合物の発生が大きな社会問題となってから、塩素系の漂
白剤を殆ど、若しくはまったく用いないで、白色度が高
く強度もあり良質のパルプを単純な方法で製造する方法
が強く求められるに至った。オゾン漂白は無塩素漂白で
はあるが、リグニン以外の物質も分解するので、高白色
度のパルプは得られるが実用に向いたパルプが得にくい
と言う欠点があった。発明者はかつて、過酸化水素のア
ルカリ溶液に蒸解助剤を加えて非木材、木材セルロ−ス
原料を蒸解し（ＰＡ法）硫黄を用いずに高白色度、低カ
ッパ−価の未晒パルプが得られることを報告し、さらに
過酸化水素の希薄アルカリ溶液による処理により、より
高白色度で低カッパ−価のパルプを得、その未晒パルプ
から極少ない塩素系の漂白剤を用いて高白色度の晒パル
プが得ることに成功した。

【０００４】しかし、全く塩素系漂白剤を使わないで高
白色度のパルプを得ることは、一部の靱皮セルロ−ス原
料のパルプ化で中性過酸化水素−シュウ酸塩法で得られ
る以外では得らず一般的ではなかった。しかして、各種
原料から高白色度のパルプが得られる方法が求められて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題とは、塩素系の漂白剤をいっさい使わないだけ
でなく、さらに環境問題を先取りして、蒸解薬液に硫黄
系の薬品も全く使わないで白色度が高く強度もあり良質
のパルプを、単純な方法で、かつクロ−ズドシステムに
より、製造する方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明によれば、まず過酸化水素の
アルカリ溶液を用い木材及び非木材セルロ−ス資源を１
段〜３段処理し、白色度が高く、カッパ−価が低く漂白
容易な未晒パルプを無硫黄で得る。このようにして得ら
れる未晒パルプは、さらにオゾンで処理することにより
高白色度のパルプを得るとともに、副生するパルプ廃液
又は及び晒廃液は濃縮燃焼し、エネルギ−とアルカリ又
は及び水までを回収し循環利用し、より理想のクロ−ズ
ドシステムに近く、環境に優しいパルプ作りの方法を提
供しうるに至った。

【０００７】

【発明実施の形態】対象となるパルプ原料は広く非木
材、木材セルロ−ス原料が利用できる。すなわち、非木
材セルロ−ス原料としては、バガス（砂糖キビの搾り
粕）、アバカ、ジュ−ト等の幹茎の繊維、葉繊維、靱皮
繊維、種毛繊維等が用いることが出来、これらは蒸解薬
液とよく接触でき、薬液の浸透もよいので、原料はその
ままの形で蒸解可能である。木材は広葉樹も針葉樹も用
いることが出来るが、かんな屑、鋸屑のようには蒸解薬
液との接触と液の浸透が望めない場合は、通常チップ状
にして蒸解に供する。蒸解薬液は過酸化水素のアルカリ
溶液に、蒸解助剤としてキレ−ト剤、キノン類、シュウ
酸塩、及びマグネシウム化合物、水と任意に混ざり合う
極性の有機溶剤、のうち少なくとも一種以上を加えると
ともに、所望により酸素を圧入することが出来る。

【０００８】本発明の蒸解においては幅広い液比を取る
ことが可能で、気相蒸解において、１〜４．０Ｌ／ｋ
ｇ、好ましくは１．５〜２．５Ｌ／ｋｇである。液相蒸
解において、液比は４．０〜１０Ｌ／ｋｇである。気相
及び液相蒸解によって液比が大きく異なり、薬品の必要
量はセルロ−ス原料の絶乾量によってほぼ決まるため、
使用量を以下対絶乾表示する。

【０００９】過酸化水素と過酸化水素発生剤の使用が可
能で、その使用量はＨ2 Ｏ2 として原料に対し1 〜20%
、好ましくは3 〜10% である。アルカリはナトリウム
又は及びカリウムの水酸化物、炭酸塩が使用可能で、苛
性化率は５０〜９５％、好ましくは６５％で、苛性化率
１００％の薬液を使うよりパルプ収率が高く、薬液をパ
ルプ廃液から回収し再生利用するクロ−ズドシステムを
構築する上でも好ましい。アルカリの使用量はＮａ₂ Ｏ
として８〜４０で、好ましくは１２〜２５％である。炭
酸アルカリは蒸解の効果は殆ど無いが、蒸解中セルロ−
スを傷めず、パルプ収率の向上に寄与するが、アルカリ
は蒸解後パルプ廃液から回収し循環利用が可能である。

【００１０】過酸化水素の安定剤として水ガラス及びキ
レ−ト剤の添加は有効で、有機キレ−ト剤の使用はは回
収系にシリカを入れないで済むため、パルプ廃液を濃縮
燃焼し薬液を回収することを前提とする場合に効果的で
ある。そ使用量は水ガラスは０．５〜５％、好ましくは
１〜２％であり、キレ−ト剤の使用量は０．１〜２％
で、好ましくは０．２〜１％である。アントラキノン類
の化合物にはアントラキノンの他炭素数１〜１２のアル
キル基を側鎖として持つアルキルアントラキノンがま
れ、またこれらの還元されたアンスラセンをも含まれ
る。その使用量は０．０２〜２％で、好ましくは０．０
５〜０．５％である。マグネシウム化合物として酸化マ
グネシウム、水酸化マグネシウム、酢酸マグネシウム等
の化合物が広く使用可能で、過酸化水素を含むパルプ製
造用の薬液による処理において、セルロ−スを保護しパ
ルプ収率を増加させるとともに、機械的強度、特に引裂
き強度、耐折強度の向上に寄与する。その使用量はＭｇ
Ｏとして０．０５〜１％で、好ましくは０．１〜０，５
％である。

【００１１】水と任意に溶解し合う極性の有機溶剤の添
加はセルロ−ス原料中の樹脂を溶解し、分離除去を可能
とするので、蒸解における樹脂障害を防ぎ、樹脂の製品
パルプへの付着を防ぐ、特にＮＭＰ（ノルマルメチルピ
ロリドン）の使用は効果的である。その添加量は０．０
３〜１％で、好ましくは０．０５〜０．３％である。シ
ュウ酸塩の添加は原料中のペクチンの除去に効果がある
ばかりでなく、白色度の向上にも効果がある。通常ナト
リウム塩又はカリウム塩として用いられ、その使用量は
１〜２０％で、好ましくは３〜１０％% である。過酸化
水素のアルカリ溶液による処理をカッパ−価２０以下、
好ましくは５以下になるまで１〜３段行えば、白色度が
高く、オゾン処理でハンタ−白色度８０％以上に漂白で
きる漂白容易な未晒パルプが得られる。

【００１２】酸素を挿入する際は、分圧は常温で０．２
〜１０ｋｇ／ｃｍ2 で好ましくは１．０〜５ｋｇ／ｃｍ
2 である。第１段の蒸解では最高温度１１０〜１９０
℃、好ましくは１１５〜１６０℃で、最高温度の保持時
間は１０〜３００分で、蒸解温度が高ければ蒸時間を大
幅に短くすることが出来るが、低温で長時間煮ること
は、製品を良品質で得るうえで望ましいので、３０〜１
８０分の蒸解時間ですむように蒸解温度と蒸解時間を設
定することが好ましい。第２〜３段の蒸解における最高
温度は５０〜１５０℃、好ましくは９０〜１３０℃であ
る。最高温度の保持時間は１０〜１８０分で、好ましく
は３０〜９０分である。蒸解後蒸解物は搾り、洗浄し、
固液分離し未晒パルプとパルプ廃液とをそれぞれ収得
し、パルプ廃液は濃縮燃焼し、エネルギ−と炭酸アルカ
リを主成分とする灰を回収し、炭酸アルカリは水で抽出
し、水酸化カルシウムで苛性化し、苛性化率５０〜９５
％、好ましくは苛性化率６５〜８５％の水酸化アルカリ
及炭酸アルカリ溶液を再生回収し、過酸化水素及び他の
蒸解助剤を加えて次回の蒸解に用いるセルロ−ス原料の
保存、又は直接蒸解に用いる。

【００１３】過酸化水素のアルカリ溶液による蒸解後洗
浄された未晒パルプはオゾンによる漂白を行う。使用す
るオゾンは空気又は酸素から各種発生装置を用いて発生
しうるが、酸素を用いればオゾンを高い濃度で得られる
ので発生装置は小型で済む。パルプ工場では、プレッシ
ャ−スイングタイプの酸素分離機を用いて９０％程度の
高濃度の酸素を分離してオゾン原料として使うほうが、
空気をそのままオゾン原料として使うより大きな効果が
得られ、深冷分離装置を用いて空気から高純度の酸素を
分離して使うよりも、使う装置の構造が単純で、操作が
容易であるので好ましい。

【００１４】オゾン漂白は未晒パルプが濡れていればそ
のまま、乾燥した未晒パルプであれば、液比１０〜２０
Ｌ／ｋｇ、好ましくは液比１．０〜２ｏＬ／ｋｇで原料
パルプのカッパ−価に対して０．０３〜０．５に相当す
る％、好ましくは０．０５〜０．２に相当する％を加
え、０〜３５℃好ましくは０〜２５℃で１〜３０分、好
ましくは２〜１０分処理する。この際、過酸化水素の希
薄アルカリ溶液の存在はパルプの色戻り防止に効果があ
る。またはオゾン漂白後０．０１〜１．０％、好ましく
は０．０３〜０．５％の希薄な過酸化水素による接触は
パルプの白色度の維持に効果がある。

【００１５】

【実施例】次に、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はこの実施例によって限定されるもの
ではない。また、以下に記す％はいずれも対絶乾ｗｔ％
である。

【００１６】実施例１．バガス有姿で１００ｋｇ( 水分
含有率５０．１％) に対して第１工程の処理として気相
のＰＡ（Ｈ₂ Ｏ₂ を３％、ＮａＯＨをＮａ₂ Ｏとして１
６％、アントラキノン０．０８％、キレ−ト剤としてＤ
ＴＰＡを０．３％、ＭｇＯを０．１％、ＮＭＰを０．１
％に水を加えて液比１．８Ｌ／ｋｇ）蒸解を１２０℃で
２時間行いカッパ−価４、ハンタ−白色度４８．３％の
未晒パルプ２３．８ｋｇを得た。工程２として、分離回
収されたパルプ廃液を濃縮燃焼し、炭酸ナトリウムを主
成分とする灰を回収し、水で抽出した粗製炭酸ナトリウ
ムを水酸化カルシウムで苛性化率８０％になるまで処理
し、水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムを再生し、次回
の蒸解に供した。得られた未晒パルプ１５．０ｋｇに対
しオゾン６ｇを含む水１５０Ｌを加えて１５℃で１０分
間処理しハンタ−白色度８０．４％裂断長３．６ｋｍ、
比破裂強度２．４比引き裂き強度５６のパルプを対未晒
パルプ収率９２．７％で得た。

【００１７】実施例２. アバカを１，０００ｋｇ（水分
含有率１５．１％）に対して第１工程の処理として気相
のＰＡ（蒸解薬液はＨ₂ Ｏ₂ ３％、ＮａＯＨをＮａ₂ Ｏ
として１６％、キレ−ト剤として１−ヒドロキシルアル
キリデン−１，１−ジフォスフォン酸を０．３％、アル
キル基の炭素数4 のアルキルアントラキノン( タ−シャ
ルアルキルアントラキノン )を０．３％、Ｍｇ（ＯＨ）
2 をＭｇＯとして０．１％、ＮＭＰ０．１％に水を加え
て液比１．８Ｌ／ｋｇ）蒸解を１２０℃で２時間を行っ
た。さらに、蒸解物に対して第２工程としてＰａ処理
（Ｈ₂ Ｏ₂ を２％、ＮａＯＨをＮａ₂ Ｏとして２％、Ｅ
ＤＴＡを０．２％、ＭｇＯを０．１％、に水を加えて液
比１０Ｌ／ｋｇになるよう) を９０℃で1 時間行い白色
度６５．３％、カッパ−価３．９のパルプを得た。第３
工程として第１工程で得られたパルプ１０．０ｋｇにオ
ゾン４ｇを含む水１００Ｌを加えて８℃で１０分間処理
しハンタ−白色度８６．４％、裂断長８．１ｋｍ、比破
裂強度４．２、比引き裂き強度２１２のパルプを対未晒
パルプ収率９２．７％で得た。

【００１８】実施例３. 白樺チップ１，０００ｋｇ（水
分含有率１７．５％）に対して第１工程の処理として気
相のＰＡ（Ｈ2 Ｏ３％、ＮａＯＨをＮａ₂ Ｏとして１６
％、アントラキノン０．０８％、キレ−ト剤としてＤＴ
ＰＡを０．３％Ｍｇ（ＯＨ）₂をＮｇＯとして０．１
％、ＮＭＰを０．１％に水を加えて液比２．１Ｌ／ｋｇ
になるよう）蒸解を１４５℃で２時間を行った。蒸解物
に対して第２工程として酸素加圧下でＰａ処理（酸素は
Ｏ2 として２．５ｋｇ／ｃｍ2 、Ｐａ薬液はＨ2 Ｏ2 を
２％、ＮａＯＨをＮａ₂ Ｏとして２％、ＥＤＴＡを０.2
% 、ＭｇＯ０．１％、に水を加えて液比５．２Ｌ／ｋｇ
になるよう) を９０℃で１時間行い白色度５５．３％、
カッパ−価６．３のパルプを得た。第３工程として第１
工程で得られたパルプ１０．０ｋｇに対パルプオゾン70
g を含む水１００Ｌを加えて８℃で１０分間処理しハン
タ−白色度８１．４％、裂断長５．８ｋｍ、比破裂強度
３．８、比引き裂き強度７８のパルプを対未晒パルプ収
率９２．７％で得た。

【００１９】

【発明の効果】本発明により、木材及び非木材セルロ−
ス原料から高白色度のパルプが、硫黄系薬剤も塩素系薬
剤も全く用いずに得られるようになった。また、パルプ
廃液から薬液とエネルギ−の回収再生が行え、高度のク
ロ−ズドシステムが組め、環境問題の解決がより容易に
なった。塩素系の漂白剤を一切使わないだけでなく、さ
らに環境問題を先取りして、蒸解薬液に硫黄系の薬品も
全く使わないで白色度が高く強度もあり良質のパルプ
を、単純な方法で、かつクロ−ズドシステムにより、製
造する方法の提供。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】過酸化水素、のアルカリ溶液に、蒸解助剤
   と、所望により酸素を圧入し、木材又は非木材繊維原料
   を１段〜３段蒸解するのを第１工程とし、パルプ廃液は
   分離回収し濃縮燃焼しエネルギ−とアルカリを回収する
   のを第２工程とし、さらにオゾン処理するのを第３工程
   とし、第１、第２、及び第３工程の組み合わせからなる
   木材又は非木材を処理することを特徴とする、高白色度
   のパルプを製造する方法。
2. 【請求項２】第１工程のアルカリ溶液としてアルカリ金
   属の水酸化物又は及び炭酸塩を用いる請求項１の方法。
3. 【請求項３】第１工程の蒸解助剤としてキレ−ト剤、ア
   ントラキノン類、マグネシウム塩のうち少なくとも１種
   以上を用いる請求項１及び２の方法。