(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ性過酸化物添加の機械パルプ製造方法であって、
（ａ）非圧縮槽においてリグノセルロースチップ材を化学的安定剤で前調質するステップ、
（ｂ）前調質されたリグノセルロースチップ材を前記非圧縮槽からスクリュー機構を使用せずに繊維化装置に抜き出し、前調質されたリグノセルロース材を機械的に破壊し、繊維化されたリグノセルロース材を得るステップ、
（ｃ）繊維化されたリグノセルロース材を高コンシステンシーリファイナーにおいてプレスによって洗浄するステップ、およびその後、
（ｄ）繊維化され、洗浄されたリグノセルロース材をアルカリ性過酸化物薬剤で処理するステップ、
を含み、
すべてのアルカリ性過酸化物薬剤が、繊維化されたリグノセルロース材が前記高コンシステンシーリファイナーに移送される直前に添加される
ことを特徴とする機械パルプ製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、ステップ（ａ）が非圧縮槽としての蒸解缶で実施されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、ステップ（ａ）が０バール〜１０バールの圧力、１０〜１７０℃の温度、および０．１〜７時間の時間で実施されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、リグノセルロースチップ材に液体を添加し、０．５：１〜５：１の液体：木材の比を達成するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、化学的安定剤が有機キレート剤を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、有機キレート剤が、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸およびニトリル三酢酸を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、化学的安定剤が無機薬剤を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、無機薬剤が、シリケートとＭｇＳＯ４を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、パルプを高コンシステンシー塔に排出し、パルプをこの高コンシステンシー塔において保持するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記時間と温度条件を用いて、１２〜６０％のパルプコンシステンシーが達成されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記パルプコンシステンシーが、１５〜４５％であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法において、高コンシステンシー塔内の温度条件が、２０〜１００℃であり、パルプが１５分〜４時間にわたって高コンシステンシー塔内に保持されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、一般にセルロース材のパルプ化に関し、特に、本発明は、化学的機械的パルプ化方法によるリグノセルロース材のパルプ化に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルプおよび紙産業では、木材にしろ、非木材にしろ、リグノセルロース材を製紙の際に使用されるパルプに転化するに際して、基本的に二つの根本的に相異なる処理方法がある。処理方法の一つは、化学的パルプ化であり、例えば水酸化ナトリウム、硫化ナトリウム、亜硫酸ナトリウムなどの薬剤、または相異なる溶媒を使用して、個々の繊維間に存在する結合を破断する。他の処理方法は、機械的パルプ化であり、主に機械的な手段、例えば通常リファイナーと称される一対の回転ディスクまたは回転する摩砕石を使用して、リグノセルロース繊維を互いに分離する。リグノセルロース繊維を互いに分離するのに主として機械的手段を使用する方法は、一般的に離解と称される。幾つかの機械的パルプ化方法では、機械的離解の前、途中および／または後で薬剤が使用され、パルプ特性の改良および／またはエネルギー消費量の低減が行われる。リファイナーによる機械的離解の前および／または途中に薬剤を適用する方法は、一般的に化学的機械的パルプ化（ＣＭＰ）方法と称される。
【０００３】
ＣＭＰには、パルプを製造するために使用される根本的に相異なる三つの概念がある。これらのＣＭＰ概念の第一は、通常、セルロース材をチップの形のまま薬剤で処理し、リファイナー離解ステップの前に処理を完結またはほぼ完結するものである。この処理には、従来のＣＭＰ方法のように高温蒸解を長時間行うものもあるし、化学的熱的機械的パルプ化（ＣＴＭＰ）のように高温で比較的短時間行うのもあるし、コールド苛性ソーダ（ＣＣＳ）パルプ化、アルカリ性過酸化物機械的パルプ化（ＡＰＭＰ）およびアルカリ性過酸化物パルプ化（ＡＰＰ）のような比較的低温で長時間行うのもある。ＡＰＭＰ方法の例は、米国特許出願公開第２００４／０２００５８６号および国際公開特許第０５／０４２８３０号の各明細書に開示されている（これらの明細書の全内容を参考文献として本明細書に引用する）。これらＣＭＰ方法の幾つかは、圧縮装置を用い、薬剤の添加前にリグノセルロース材を圧搾し、所望の化学的処理効果を向上させる。
【０００４】
第二のＣＭＰ概念は、米国特許第３，０２３，１４０号、第３，０６９，３０９号、第４，１８７，１４１号、第４，３１１，５５３号、第４，２７０，９７６号、第５，１２９，９８７号の各明細書で提案されているように、リファイナー離解の間に薬剤をチップに添加することである（上記の各特許明細書の全内容を参考文献として本明細書に引用する）。このタイプの処理では、リファイナーは離解を提供するためのみならず、薬剤の分散と反応のためのミキサーとしても使用されるが、幾つかのケースでは、チップの前処理が言及されている。前処理ステップは、米国特許第４，３１１，５５３号明細書に記載のように過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を安定させるため、または米国特許第３，０６９，３０９号明細書に記載のようにチップを軟化処理するためのものにすぎない。そのような前処理ステップでは、主要な薬剤は、ほとんどのケースでは過酸化物であるが、パルプ特性、例えば漂白度の向上に効果があり、リファイナーの箇所に添加される。
【０００５】
第三のＣＭＰ概念は、リファイナー離解の前の化学的前処理（このケースでは前調質ないしプレコンディショニングと称される）と、リファイナー離解と繊維化の方法の際と最終的リファイニングステップの前とに行われる化学的前処理（リファイナー化学処理として称される）とを組み合わせることであり、Ｐ−ＲＣ（前調質と、その後に続くリファイナー化学処理）と称される。Ｐ−ＲＣ  ＡＰＭＰパルプ化では、２つの相異なる化学的手法が導入されている。第一は、一次リファイニングステップ直前に有意な量のアルカリ性過酸化物薬剤を添加することであり、この手法は大気圧下のリファイニングに最も適切である（例えば、中国特許第ＺＬ０２８１４４７２．４号明細書に記載されており、その全内容を参考文献として本明細書に引用する）。そして第二は、一次リファイナーステップ直後に主要なアルカリ性過酸化物薬剤を添加することであり、この手法は、加圧下のリファイニングに最も好適である（例えば、米国特許出願公開第２００４／００６９４２７  Ａ１に記載されており、その全内容を参考文献として本明細書に引用する）。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の態様の一つは、チップの化学的前調質のために、蒸解缶のような非圧縮槽を用い、次いで前調質されたチップを繊維化装置で繊維束にし、さらに繊維束を高コンシステンシー薬剤処理前に洗浄する方法を含む。前調質に対しては、圧縮装置、例えばチッププレスを使わずに、本発明は、蒸解缶を採用し、チップの中に薬剤を良く分散させる。蒸解缶は、木材チップを用いる従来の化学パルプ製造時に使用されるようなものでよく、薬剤の抽出のために使用されるスクリーンの存在の有無は問わない。抽出が行われる場合は、この薬剤は、循環ループの中で、加熱や希釈液または他の薬剤の添加などの処理が行われ、蒸解缶に再び循環される。この蒸解缶は満液式でも気相式（蒸解缶内に蒸気スペースを含む）でもよく、連続式または回分式のいずれにても運転し得る。この蒸解缶は、スクリュー機構を使用せずに内容物の抜き出しが可能である。蒸解缶で処理されたチップは、次いで繊維に分離され、チップは粗い繊維束に変化するので、これを洗浄し、脱水する。洗浄され、脱水されたパルプは、次いでアルカリ性過酸化物薬剤で処理され、漂白度や他のパルプ特性が向上する。
【０００７】
本発明の他の態様に基づけば、アルカリ性過酸化物添加の機械パルプ製造方法が提供される。この方法は、（ａ）非圧縮槽においてリグノセルロースチップ材を化学的安定剤で前調質（プレコンディショニング）するステップ、（ｂ）前調質されたリグノセルロースチップ材を繊維化装置に抜き出し、前調質されたリグノセルロース材を機械的に破壊し、繊維化されたリグノセルロース材を得るステップ、（ｃ）繊維化されたリグノセルロース材を洗浄するステップ、およびその後、（ｄ）繊維化され、洗浄されたリグノセルロース材をアルカリ性過酸化物薬剤で所望のコンシステンシーのパルプを得るに十分な時間と条件で処理するステップを含む。好ましくは、ステップ（ｃ）は高コンシステンシーリファイナーで実施される。
【０００８】
実質的にすべてのアルカリ性過酸化物薬剤は、繊維化されたリグノセルロース材がリファイナーに移送される直前に添加される。繊維化されたリグノセルロース材をプレスで洗浄することが有利なこともある。
【０００９】
幾つかの態様では、前調質ステップ（ａ）は、非圧縮槽としての蒸解缶で実施される。蒸解缶内の条件としては、０バール〜１０バール（例えば、０バール〜６バール）の圧力、１０〜１７０℃（例えば、３０〜１２０℃）の温度、および０．１〜７時間（例えば、０．１〜４時間）の保持時間で実施し得る。液体を蒸解缶のリグノセルロースチップ材に添加し得るが、液体：木材の比は、約０．５：１〜約５：１（例えば、約１．２５：１または１．５：１〜約１：１）とすることができる。
【００１０】
化学的安定剤は、有機キレート剤または無機化合物を含み得る。好ましい有機キレート剤には、例えば、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、およびニトリル三酢酸がある。好ましい無機薬剤は、例えば、シリケートとＭｇＳＯ４を含み得る。
【００１１】
有利には、本発明の方法は、パルプを高コンシステンシー塔に排出し、パルプをこの高コンシステンシー塔に所望のパルプコンシステンシーを得るに十分な時間と温度条件で保持するステップを備え得る。時間と温度条件は、約１２〜約６０％、より好ましくは約１５〜約４５％（例えば、約２５〜約３０％）のパルプコンシステンシーを達成するに十分な値である。高コンシステンシー塔内の温度条件は、約２０〜約１００℃（例えば、約４０〜約１００℃）の間である。パルプは、高コンシステンシー塔内に最大約７時間（例えば、約１５分〜約４時間）にわたって保持するのが好ましい。
【００１２】
本発明のこれらおよび他の態様と利点は、好ましい例示的態様の以下の詳細な記述を十分に考慮することにより、さらに明瞭となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
添付の図１に示されるように、チップは、チップ洗浄装置に導入され、汚れや異物などがチップから除去され、蒸解缶での薬剤添加のための準備が行われる。本発明の方法は、チップ洗浄装置の前または後にチップビンを備え得る。蒸解缶の目的は、主として、チップに安定剤のみを、または安定剤を従来パルプ処理に使用されてきた他の薬剤、例えばアルカリ性過酸化物薬剤やアルカリ性薬剤（例えばＮａ２ＣＯ３）などと組み合わせて、浸透させることである。安定剤としては、有機キレート剤（例えば、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡＰ）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）およびニトリル三酢酸（ＮＴＡ））など、または無機薬剤（例えば、シリケートやＭｇＳＯ４など）が挙げられ、これらは過酸化物薬剤に対する遷移金属の反応性を減少または停止させる。好ましくは、蒸解缶の運転条件は下記の通りである。
【００１４】
圧力：  ０〜６バール（好ましくは、３．５バール）
温度：  ３０〜１２０℃（好ましくは、４０〜９０℃）
時間：  ０．１〜４時間（好ましくは、１時間）
液体：木材の比：  １．５：１（好ましくは、２．５：１）
液体は、所望の液体：木材の比を得るために蒸解缶に添加される。この液体は、水に溶解した安定剤でよく、アルカリはあってもよく、なくてもよく、過酸化物もあってもよく、なくてもよい。蒸解缶の後の繊維化装置は、浸透されたチップを温和に破壊して、繊維束にするように設計され、その結果、得られた繊維束は、従来の洗浄装置で容易に洗浄され、従来の高コンシステンシーリファイナーに容易に供給し得るようになる。ほとんどまたはすべてのアルカリ性過酸化物薬剤は、リファイナーの直前および／またはリファイナー直後の排出ラインに添加される。薬剤と混合されたセルロース材（パルプ）は、次いで、高コンシステンシー塔に保持され、化学反応の完結が可能となる。処理されたパルプは、次いで、洗浄され、あるいは洗浄されずに、高、中、または低コンシステンシーリファイナーを使用してリファイニングされる。少なくとも一段のリファイニングが行われ、一基または複数基のリファイナーが同じコンシステンシーで運転されても、複数のリファイナーを組み合わせたものが、相異なるコンシステンシーで運転されてもよい。リファイニングされたパルプに対しては、機械パルプ製造方法で従来から行われている処理、例えば異物除去、スクリーニング、洗浄、スクリーン滓処理、洗浄／脱水などが行われる。
【００１５】
高コンシステンシーリファイナーは、従来の一次機械パルプ化システム（例えば、熱的機械パルプ化（ＴＭＰ）またはリファイナー機械パルプ化（ＲＭＰ））と同様に、さらに離解と繊維化を行い、リファイナーの箇所またはリファイナーの後の排出ラインの箇所でアルカリ性過酸化物薬剤を混合する。アルカリ性薬剤は、アルカリと過酸化物を種々の形態で含むもので、過酸化物安定剤は含んでも、含まなくてもよい。使用される薬剤の量は変化し、原料と製品の性質に依存する。
【００１６】
高コンシステンシー塔は、主に、添加薬剤にその反応を完結するに十分な反応時間を与えるためにある。パルプコンシステンシーは、約１２〜約６０％（例えば、約１５〜約４５％、好ましくは、約２５〜約３０％）とし得る。温度は、約２０〜約１００℃（例えば、約４０〜約１００℃、好ましくは約７０〜約９５℃）とし得る。保持時間は、数分間〜数時間（例えば、最大約７時間）、例えば約１５分〜約４時間の範囲で変動させることができ、保持時間は、原料と製品に依存する。
【００１７】
高コンシステンシー塔の後、パルプは、パルププレスで洗浄されるか、または高、中または低コンシステンシーリファイナーの少なくとも一基を使用してリファイニングされる。少なくとも一段のリファイニングが行われ、一基または複数基のリファイナーが同じコンシステンシーで運転されても、複数のリファイナーを組み合わせたものが、相異なるコンシステンシーで運転されてもよい。滞留室を中途に設けても、設けなくともよい。洗浄され、脱水（プレス）されたパルプは、高、中または低コンシステンシーリファイナーを用いてリファイニングし得る。
【００１８】
主要ラインのリファイニング後、パルプは、通常のパルプ化プロセスステージ、例えばスクリーニング、クリーニング（必要ならば）、濃縮、洗浄を経て、最終的に貯蔵される。
【００１９】
本発明の方法の態様の他の一つが、図２に示される。図２に示される方法は、繊維化リファイナーと高コンシステンシーリファイナーとの間で中コンシステンシー（８−１５％）薬剤処理が行われることを除き図１に示されるものと同一である。図２の態様は、主に、一段の高コンシステンシー処理よりも苛酷な薬剤処理が必要な状況に対して行われる。中コンシステンシー塔は、高コンシステンシー塔からの回収残留薬剤を利用し、必要ならば、アルカリ性過酸化物薬剤を補給液として一緒に加える。
【００２０】
図３に示される方法は、リファイナーでなくミキサーが、高コンシステンシー薬剤処理のためのアルカリ性過酸化物薬剤を添加するために使用されることを除き、図１に示される態様と同一である。ミキサーはディスク型リファイナータイプでも他の設計のものでもよい。処理されたパルプは、洗浄され、あるいは洗浄されずに、高、中または低コンシステンシーリファイナーを使用してリファイニングされる。一段または複数段のリファイニングが行われ、それは、相異なるコンシステンシーで運転されるリファイナーの組み合わせで行い得る。
【００２１】
以上、本発明を、現在最も実用的で、好ましい態様であると考えられるものについて記載したけれども、本発明は、開示された態様に限定されることなく、特許請求の範囲に含まれる多岐にわたる改良物や均等物も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
添付の図１〜３は、本発明に基づく現在好ましいと考えられる、アルカリ性過酸化物薬剤を添加する三つの態様を示す。
【図１】本発明の態様の一つに基づく方法の概略図である。
【図２】本発明の態様の他の一つに基づく方法の概略図である。
【図３】本発明の態様のさらに他の一つに基づく方法の概略図である。
【図１】
0005491687.tif 000002
【図２】
0005491687.tif 000003
【図３】
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