JP4580343B2 - リファイナーブローライン処理を伴うアルカリ過酸化物を用いた多段階メカニカルパルプ化方法 - Google Patents
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Description
本発明は、化学メカニカルリファイニングによって、木材チップのようなリグノセルロース材料からパルプを製造する方法に関する。
メカニカルパルプ化システムにおいてアルカリ性過酸化物系化学薬剤を適用すること(APMP)は、1962年頃まで遡って行われており、それ以来、上記化学薬剤をリファイナーパルプ化の前または初期の段階に適用するために数多くの異なるプロセスが開発されてきている。近年において、リファイナーメカニカルパルプ化において異なる化学薬剤処理がパルプ特性の改良およびプロセス消費にどのような影響を与えるかについて広汎かつ系統的な研究が報告されてきている。硬質木材の場合、アルカリ過酸化物を用いた予備処理は、亜硫酸アルカリ塩(alkaline sulfite)プロセスや冷苛性ソーダプロセス等の他の従来の化学的予備処理と比べると、一般に、より優れた光学特性とより優れた漂白特性を与え、また同等の強度特性を有しつつより高いパルプ収率を与えることが確認されている。過酸化物を用いる後漂白プロセスと比較すると、リファイニング前にアルカリ過酸化物を適用することは、北米産アスペン(ポプラ)等のある種の硬質木材種の場合、所定の引っ張り強さにおいて、より高い嵩を与える傾向がある。
本発明は、化学薬剤をリグノセルロース材料にリファイニング直後に導入し、とりわけ、化学薬剤をリファイナーの上流および/またはリファイナーにおいて導入したときと同様の漂白効果を達成することを指向するものである。
図1は、P−RCアルカリ過酸化物メカニカルパルプ化(APMP)プロセスにおけるプロセスフローの簡略図である。P−RCプロセスにおいては、通常アルカリ過酸化物薬剤が、チップの予備処理/チップ含浸処理工程/段階1,2において適用され、そして材料が第1リファイナー3に供給されるときにも適用される。
(実施例)
実施例A
いくつかのシリーズのパイロットプラントプロセスが以下の実施例に示されている。
下記の実施例において、材料と条件は特記しない限り次のとおりである。
木材:ポプラ(aspen)50%とシナノキ(basswood)50%の混合物が本研究に用いられた。ポプラは中心部が腐っていたため、一般に予期されるよりも漂白がより困難であった。木材は全て米国のウィスコンシン産で、後記のプロセス前に表皮を剥がされ、チップ化され、篩いにかけられた。
化学含浸:チップは最初に10分間、予備水蒸気処理され、その後アルカリ過酸化物化学液で含浸される前にアンドリッツ(Andritz)社製 560GS インプレサファイナー(Impressafiner)を用いて4:1の圧縮比でプレスされた。プレスからの排出時に化学液が導入され、リファイニング前に30分間保持された。
リファイニング:1200rpmの通常速度を有するアンドリッツ社製 92 cm (36インチ) 401型 ダブルディスク大気圧リファイナーが、全てのリファイニングプロセスに用いられた。第1リファイニングプロセスおよび第2リファイニングプロセスの間は、15分間以上の保持時間であり、第1リファイニングプロセス後と第2リファイニングプロセス前においては一切希釈されなかった。リファイニングコンシステンシーは第1リファイニングプロセスおよび第2リファイニングプロセスの何れにおいても20%であった。
パルプ試験:フリーネスを除き全てのパルプ試験にTappi標準が用いられ、フリーネスはカナダ標準フリーネス(CSF)試験方法が用いられた。
下記の実施例は、第1リファイナーがその入口において無視し得る程度のゲージ圧に、ケーシングにおいて低圧(約140kPa)に維持される異なったリファイニング構成を示す。
1)特に高処理量のリファイナー(300t/d以上)の場合に、リファイナーからの排出時における蒸気の取扱い易さがより優れていること。
2)リファイナーから段階間の高コンシステンシー塔(HC)への搬送が容易であること。
3)第1リファイニングから発生する蒸気の一部を利用し得ること(サイクロンを用いてスチームとパルプ繊維とを分離することにより)。
4)現存するTMPシステムをP−RC APMPプロセスへ転換することが容易であること。
木材:カナダ東部のパルプ工場より得られたポプラ(Aspen)とシラカバ(birch)のチップが本研究に用いられた。
この実施例は、とりわけ、化学薬剤の配合と分布が最適化されたときに、リファイナーの化学処理段階におけるアルカリ過酸化物薬剤が、加圧されたリファイニングシステムの中間ラインに適用されて、通常の大気圧の入口圧力を有するP−RC APMPと同様の漂白効率を達成することを示すものである。中間ラインにおける滞留時間は非常に短いので、同様のプロセスを高圧リファイニングシステム、例えば4バール(400kPa)以上で運転するシステムで用いてもよい。
Claims (43)
- アルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法であって、次の諸工程:
リグノセルロース材料を第1プレス装置に供給し;
リグノセルロース材料をプレスし;
第1プレス装置からリグノセルロース材料を排出し;
第1プレス装置から排出したリグノセルロース材料を第1アルカリ過酸化物予備処理溶液に含浸し、第1反応時間の間、含浸状態を維持し;
該含浸処理したリグノセルロース材料を、大気圧超のケーシング内に入口と回転ディスクを有するリファイナーに供給し;
前記含浸処理したリグノセルロース材料を、少なくとも80℃の温度を有する第1次パルプを形成するためにリファイニングし;
第1次パルプの温度が少なくとも80℃である間に、大気圧超のケーシングから中間ラインへ第1次パルプ流を搬送し;
第1次パルプの温度が少なくとも80℃である間に、前記中間ライン中の第1次パルプ流にアルカリ過酸化物中間ライン溶液を加え;
中間ライン中で反応混合物を形成するように、前記中間ライン溶液と前記第1次パルプ流を混合し;
少なくとも80℃の温度を有する前記反応混合物を保持槽中に排出し;
前記保持槽中で前記反応混合物を保持して漂白された材料を製造する;
諸工程を含むことを特徴とするメカニカルパルプ化方法。 - 第1反応時間の間、第1予備処理溶液に含浸したリグノセルロース材料を第2プレス装置に供給し;
前記リグノセルロース材料をプレスし、第2プレス装置から排出し;
第2プレス装置から排出したリグノセルロース材料を第2アルカリ過酸化物予備処理溶液に含浸し、第2反応時間の間、第2含浸状態を維持する;
工程をさらに含む、請求項1に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - リファイナーにおいてアルカリ過酸化物リファイナー溶液をリグノセルロース材料に加える工程をさらに含む、請求項1に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。
- 前記含浸処理したリグノセルロース材料を、大気圧超のケーシング内に入口と回転ディスクを有するリファイナーに供給する工程が、
大気圧超のケーシングを少なくとも240kPaの圧力に維持することを含む、請求項1に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 前記混合工程の直後において、前記反応混合物をセパレーター中に導入し、分離されたパルプが、その後前記保持槽中に排出される、請求項1に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。
- 中間ライン中の第1次パルプ流にアルカリ過酸化物中間ライン溶液を加える工程が、
ブローバルブの直後に中間ライン溶液を加えることを含む、請求項1に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 中間ライン中の第1次パルプ流にアルカリ過酸化物中間ライン溶液を加える工程が、
セパレーターの直前で中間ライン溶液を加えることを含む、請求項5に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 大気圧超のケーシングから中間ラインへ第1次パルプ流を搬送する工程において、
第1次パルプが、90℃〜155℃の温度であり、20%〜60%のコンシステンシーを有することをさらに含む、請求項1に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 反応混合物を保持槽中で60℃〜95℃の温度および20%〜40%のコンシステンシーに保持する、請求項1に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。
- 反応混合物を保持槽中で85℃〜95℃の温度および30%のコンシステンシーに保持する、請求項1に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。
- 含浸溶液がアルカリ、過酸化物および安定化剤を含み;
中間ライン溶液がアルカリ、過酸化物および安定化剤を含み;かつ、
前記中間ライン溶液の温度が80℃未満である、
請求項1に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 第1含浸溶液が0.3%DTPAを含み;
第2含浸溶液が0.2%MgSO4、4.4%珪酸塩、2.8%TAおよび2.8%H2O2を含み;
中間ライン溶液が0.16%DTPA、0.16%MgSO4、2.3%珪酸塩、残量が0.5%である1.8%TAおよび残量が1.1%である2.4%H2O2を含む、
請求項2に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 第1含浸溶液が0.5%DTPAを含み;
第2含浸溶液が0.2%DTPA、0.1%MgSO4、2.0%珪酸塩、1.6%TAおよび2.6%H2O2を含み;
中間ライン溶液が0.13%DTPA、0.13%MgSO4、2.5%珪酸塩、残量が0.1%である1.2%TAおよび残量が2.1%である2.1%H2O2を含む、
請求項2に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 第1含浸溶液が0.3%DTPA、0.05%MgSO4、0.7%珪酸塩、0.2%TAおよび0.5%H2O2を含み;
第2含浸溶液が0.1%DTPA、0.08%MgSO4、1.8%珪酸塩、1.4%TAおよび1.9%H2O2を含み;
中間ライン溶液が0.22%DTPA、0.11%MgSO4、1.1%珪酸塩、残量が0.2%である0.9%TAおよび残量が1.7%である1.2%H2O2を含む、請求項2に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 第1含浸溶液が0.4%TA、0.5%H2O2、0.2%DTPA、0.04%MgSO4および0.5%珪酸塩を含み;
第2含浸溶液が0.14%DTPA、0.05%MgSO4、0.5%珪酸塩、0.4%TAおよび0.6%H2O2を含み;
中間ライン溶液が0.18%DTPA、0.06%MgSO4、1.8%珪酸塩、残量が0.1%である1.2%TAおよび残量が1.1%である1.8%H2O2を含む、請求項2に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 第1含浸溶液が0.4%TA、0.6%H2O2、0.18%DTPA、0.03%MgSO4および0.3%珪酸塩を含み;
第2含浸溶液が0.15%DTPA、0.05%MgSO4、0.4%珪酸塩、0.4%TAおよび0.7%H2O2を含み;
中間ライン溶液が1.7%TAおよび残量が1.1%である2.8%H2O2を含む、
請求項2に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 化学メカニカルパルプ化方法であって、次の諸工程:
リグノセルロース材料を第1プレス装置に供給し;
リグノセルロース材料をプレスし;
第1プレス装置からリグノセルロース材料を排出し;
第1プレス装置から排出したリグノセルロース材料を第1化学漂白予備処理溶液に含浸し、第1反応時間の間、含浸状態を維持し;
第1予備処理溶液を含浸したリグノセルロース材料を、大気圧超のケーシング内に入口と回転ディスクを有するリファイナーに供給し;
前記リグノセルロース材料を、少なくとも80℃の温度を有する第1次パルプを形成するためにリファイニングし;
第1次パルプの温度が少なくとも80℃である間に、ケーシングから中間ラインへ第1次パルプを排出し;
第1次パルプの温度が少なくとも80℃である間に、前記第1次パルプを含む中間ラインにおいてアルカリ過酸化物中間ライン溶液を加え;
前記中間ライン溶液と前記第1次パルプを混合し;
前記中間ライン溶液と第1次パルプとの混合物の温度が少なくとも80℃である間に、前記中間ライン溶液と第1次パルプとの混合物を保持塔中に排出し;
前記混合物を保持塔中で保持し;
前記第1次パルプをさらなる第2次パルプに製造する;
諸工程を含むことを特徴とするメカニカルパルプ化方法。 - アルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法であって、次の諸工程:
予備処理し、少なくとも第1アルカリ過酸化物予備処理溶液を含浸したリグノセルロース材料を、大気圧超のケーシングを有する第1リファイナー中でリファイニングし;
少なくとも80℃の温度であるリグノセルロース材料を、少なくとも1つの溶液入口部を有する中間ライン中に排出し;
アルカリ過酸化物中間ライン溶液を少なくとも1つの溶液入口部経由で注入し;
前記中間ライン溶液と前記リグノセルロース材料を中間ラインで混合し;
少なくとも80℃の温度で、前記リグノセルロース材料を中間ラインから排出し;
前記排出したリグノセルロース材料を反応時間中維持する;
諸工程を含むことを特徴とするメカニカルパルプ化方法。 - リファイニング工程が、第1リファイナーにアルカリ過酸化物のリファイナー溶液を加えることをさらに含む、請求項18に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。
- 少なくとも1つの溶液入口部経由でアルカリ過酸化物中間ライン溶液をリグノセルロース材料を含む中間ラインに注入する工程が、
ブローバルブの直後に設けられた少なくとも一つの溶液入口部経由でアルカリ過酸化物中間ライン溶液を注入することを含む、請求項18に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - アルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法であって、次の諸工程:
リグノセルロース材料を第1プレス装置に供給し;
リグノセルロース材料をプレスし;
第1プレス装置からリグノセルロース材料を排出し;
第1プレス装置から排出した前記リグノセルロース材料を第1アルカリ過酸化物予備処理溶液に含浸し、第1反応時間の間、含浸状態を維持し;
前記含浸処理したリグノセルロース材料を、大気圧超のケーシング内に入口と回転ディスクを有するリファイナーに供給し;
前記含浸処理したリグノセルロース材料を、第1次パルプを形成するためにリファイニングし;
大気圧超のケーシングから中間ラインへ第1次パルプ流を排出し;
中間ライン中の第1次パルプ流にアルカリ過酸化物中間ライン溶液を加え;
前記中間ライン溶液と前記第1次パルプ流を混合して反応混合物を形成し;
前記反応混合物を保持槽中に排出し;
前記保持槽中で前記反応混合物を保持して漂白された材料を製造する;
諸工程を含むことを特徴とするメカニカルパルプ化方法。 - 第1反応時間の間、第1予備処理溶液に含浸したリグノセルロース材料を第2プレス装置に供給し;
前記リグノセルロース材料をプレスし、第2プレス装置から排出し;
第2プレス装置から排出したリグノセルロース材料を第2アルカリ過酸化物予備処理溶液に含浸し、第2反応時間の間、第2含浸状態を維持する;
工程をさらに含む、請求項21に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - リファイナーにおいてアルカリ過酸化物リファイナー溶液をリグノセルロース材料に加える工程をさらに含む、請求項21に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。
- 大気圧超のケーシングから中間ラインへ第1次パルプ流を排出する工程において、
中間ラインがブローバルブを有しており、アルカリ過酸化物中間ライン溶液を該ブローバルブの直後で加えることを含む、請求項21に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 大気圧超のケーシングから第1次パルプ流を排出する工程において、中間ラインがブローバルブとそれに続くセパレーターを有し、かつ、
中間ライン中の第1次パルプ流にアルカリ過酸化物中間ライン溶液を加える工程が、
アルカリ過酸化物中間ライン溶液をセパレーターの直前で加えることを含む、請求項21に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 大気圧超のケーシングから第1次パルプ流を排出する工程において、中間ラインが、ブローバルブとそれに続くセパレーターを有し、かつ、
中間ライン中の第1次パルプ流にアルカリ過酸化物中間ライン溶液を加える工程が、
アルカリ過酸化物中間ライン溶液をセパレーターで加えることを含む、請求項21に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 大気圧超のケーシングから第1次パルプ流を排出する工程において、中間ラインがブローバルブとそれに続くセパレーターを有し、かつ、
中間ライン中の第1次パルプ流にアルカリ過酸化物中間ライン溶液を加える工程が、
アルカリ過酸化物中間ライン溶液をセパレーターの直後で加えることを含む、請求項24に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 前記含浸処理したリグノセルロース材料を、大気圧超のケーシング内に入口と回転ディスクを有するリファイナーに供給する工程において、
大気圧超のケーシングを少なくとも240kPaの圧力に維持する、請求項21に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 含浸溶液がアルカリ、過酸化物および安定化剤を含み、
中間ライン溶液がアルカリ、過酸化物および安定化剤を含み、かつ、
前記中間ライン溶液の温度が第1次パルプ流の温度よりも低い、
請求項21に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 第1含浸溶液が0.3%DTPAを含み;
第2含浸溶液が0.2%MgSO4、4.4%珪酸塩、2.8%TAおよび2.8%H2O2を含み;
中間ライン溶液が0.16%DTPA、0.16%MgSO4、2.3%珪酸塩、残量が0.5%である1.8%TAおよび残量が1.1%である2.4%H2O2を含む、
請求項22に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 第1含浸溶液が0.5%DTPAを含み;
第2含浸溶液が0.2%DTPA、0.1%MgSO4、2.0%珪酸塩、1.6%TAおよび2.6%H2O2を含み;
中間ライン溶液が0.13%DTPA、0.13%MgSO4、2.5%珪酸塩、残量が0.1%である1.2%TAおよび残量が2.1%である2.1%H2O2を含む、
請求項22に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 第1含浸溶液が0.3%DTPA、0.05%MgSO4、0.7%珪酸塩、0.2%TAおよび0.5%H2O2を含み;
第2含浸溶液が0.1%DTPA、0.08%MgSO4、1.8%珪酸塩、1.4%TAおよび1.9%H2O2を含み;
中間ライン溶液が0.22%DTPA、0.11%MgSO4、1.1%珪酸塩、残量が0.2%である0.9%TAおよび残量が1.7%である1.2%H2O2を含む、請求項22に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 第1含浸溶液が0.4%TA、0.5%H2O2、0.2%DTPA、0.04%MgSO4および0.5%珪酸塩を含み;
第2含浸溶液が0.14%DTPA、0.05%MgSO4、0.5%珪酸塩、0.4%TAおよび0.6%H2O2を含み;
中間ライン溶液が0.18%DTPA、0.06%MgSO4、1.8%珪酸塩、残量が0.1%である1.2%TAおよび残量が1.1%である1.8%H2O2を含む、請求項22に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 第1含浸溶液が0.4%TA、0.6%H2O2、0.18%DTPA、0.03%MgSO4および0.3%珪酸塩を含み;
第2含浸溶液が0.15%DTPA、0.05%MgSO4、0.4%珪酸塩、0.4%TAおよび0.7%H2O2を含み;
中間ライン溶液が1.7%TAおよび残量が1.1%である2.8%H2O2を含む、
請求項22に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - 化学メカニカルパルプ化方法であって、次の諸工程:
リグノセルロース材料をプレス装置に供給し;
リグノセルロース材料をプレスし;
プレス装置からリグノセルロース材料を排出し;
プレス装置から排出したリグノセルロース材料を化学漂白予備処理溶液に含浸し;
予備処理溶液に含浸したリグノセルロース材料を、大気圧超のケーシング内に入口と回転ディスクを有するリファイナーに供給し;
前記リグノセルロース材料を、第1次パルプを形成するためにリファイニングし;
ケーシングから中間ラインへ第1次パルプを排出し;
前記中間ラインにおいて前記第1次パルプにアルカリ過酸化物溶液を加え;
前記中間ライン溶液と前記第1次パルプを混合し;
前記中間ライン溶液と第1次パルプとの混合物を保持塔へ搬送し;
前記保持塔からの第1次パルプを第2次パルプに加工する;
諸工程を含むことを特徴とするメカニカルパルプ化方法。 - アルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法であって、次の諸工程:
予備処理し、少なくとも第1アルカリ過酸化物予備処理溶液に含浸したリグノセルロース材料を、大気圧超のケーシングを有する第1リファイナー中でリファイニングし;
少なくとも1つの溶液入口部を有する中間ライン中に前記リグノセルロース材料を排出し;
アルカリ過酸化物中間ライン溶液を前記少なくとも1つの溶液入口部経由で注入し;
前記中間ライン溶液と前記リグノセルロース材料を混合し;
前記リグノセルロース材料を中間ラインから排出し;
前記排出したリグノセルロース材料を反応時間中保持する;
諸工程を含むことを特徴とするメカニカルパルプ化方法。 - リファイニング工程が、第1リファイナーにアルカリ過酸化物のリファイナー溶液を加えることをさらに含む、請求項36に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。
- アルカリ過酸化物中間ライン溶液を少なくとも1つの溶液入口部経由でリグノセルロース材料を含む中間ラインへ注入する工程が、
アルカリ過酸化物中間ライン溶液を、ブローバルブの直後に設けられた、少なくとも一つの溶液入口部経由で注入することを含む、請求項36に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - アルカリ過酸化物中間ライン溶液を少なくとも1つの溶液入口部経由でリグノセルロース材料を含む中間ラインへ注入する工程が、
アルカリ過酸化物中間ライン溶液を、セパレーターの直前に設けられた、少なくとも一つの溶液入口部経由で注入することを含む、請求項36に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - アルカリ過酸化物中間ライン溶液を少なくとも1つの溶液入口部経由でリグノセルロース材料を含む中間ラインへ注入する工程が、
アルカリ過酸化物中間ライン溶液を、セパレーターに設けられた、少なくとも一つの溶液入口部から注入することを含む、請求項36に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - アルカリ過酸化物中間ライン溶液を少なくとも一つの溶液入口部経由でリグノセルロース材料を含む中間ラインへ注入する工程が、
アルカリ過酸化物中間ライン溶液を、セパレーターの排出部に設けられた、少なくとも一つの溶液入口部から注入することを含む、請求項36に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。 - アルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法であって、次の諸工程:
予め、予備処理し、少なくとも第1アルカリ過酸化物予備処理溶液に含浸し、リファイニングした、リグノセルロース基礎材料を、ケーシングを有するリファイナーでさらにリファイニングし;
ケーシングを有するリファイナーでさらにリファイニングしたリグノセルロース基礎材料を少なくとも一つの溶液入口部を有する中間ラインに排出し;
少なくとも一つの溶液入口部経由でアルカリ過酸化物中間ライン溶液を注入し;
前記中間ライン溶液と前記リグノセルロース基礎材料とを混合し;
前記中間ラインから前記リグノセルロース基礎材料を排出し;
排出したリグノセルロース基礎材料を反応時間の間保持する;
諸工程を含むことを特徴とするメカニカルパルプ化方法。 - リファイナーのケーシングが大気圧超である、請求項42に記載のアルカリ過酸化物を用いるメカニカルパルプ化方法。
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