(57)【要約】本発明は、有効な脱樹脂化(deresinating)量の式ＲＯ[(ＣＨ２ＣＨＣＨ３Ｏ)ｘ(ＣＨ２ＣＨ２Ｏ)ｙ]Ｍのアルコキシル化アルキルアルコールの存在下において、アルカリ水性媒体中で木材チップを加熱することを含み、ＲはＣ４〜Ｃ４０のアルキルであり；ｘは1〜５０であり；ｙは０〜１００であり；ＭはＨまたはアルカリ金属であることを特徴とする化学パルプの樹脂含量を低減する方法である。また、本発明は、水酸化ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、上記アルコキシル化アルキルアルコールを含有する蒸解液(cooking liquor)、および上記方法により調製された脱樹脂化(deresinated)パルプである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効な脱樹脂化(deresinating)量の式ＲＯ[(ＣＨ２ＣＨＣＨ３Ｏ)ｘ(ＣＨ２ＣＨ２Ｏ)ｙ]Ｍのアルコキシル化アルキルアルコールの存在下において、アルカリ水性媒体中で木材チップを加熱することを含み、
ＲはＣ４〜Ｃ４０のアルキルであり；ｘは1〜５０であり；ｙは０〜１００であり；ＭはＨまたはアルカリ金属であることを特徴とする化学パルプの樹脂含量を低減する方法。
【請求項２】
ＭはＨであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
ＭはＫであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項４】
ＲはＣ８〜Ｃ２２のアルキルであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項５】
ＲはＣ１６のアルキルであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項６】
ｘは１〜２０であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項７】
ｙは２０〜８０であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項８】
ｘは１〜２０であり、ｙは２０〜８０であり、ＭはＨであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項９】
アルコキシル化アルキルアルコールはブロック重合体であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
アルコキシル化アルキルアルコールはヘテロ重合体であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
加熱は約１５０℃〜約１７５℃の温度で行なわれることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
加熱は、オーブンで乾燥されたチップを基準として、約０．５〜約２ポンド／トンのアルコキシル化アルキルアルコールの存在下で行なわれることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
水酸化ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、請求項1に記載のアルコキシル化アルキルアルコールを含有する蒸解液(cooking liquor)。
【請求項１４】
請求項1に記載の方法により調製された脱樹脂化(deresinated)パルプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂含量を低減するための木材パルプの化学処理に関する。より具体的には、本発明は、クラフト法および亜硫酸蒸解(cooking)法におけるアルコキシル化アルキルアルコール界面活性剤の使用である。
【背景技術】
【０００２】
パルプ化処理においては、脱リグニン化が、木材繊維が互いに分離することを可能にする一次反応である。この分離をもたらすために様々な機械的および化学的方法が用いられているが、紙製品に高い強度と良好な経年特性をもたらすため、クラフト法または亜硫酸法として知られる技術が最も広く用いられている。
【０００３】
クラフト法においては、木材からリグニンを抽出するために水酸化ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムの蒸解液(白液)が用いられている。分離または脱リグニン化処理は、バッチ式または連続式により蒸解釜(digester)内で行なわれる。蒸解釜内のｐＨは、一般的に約１１〜約１４である。
【０００４】
上記液の温度は、約１５０〜約１７５℃の間に維持される。通常は、完全な蒸解のためには約２〜約３時間の時間が必要である。紙製品製造前の漂白などの更なる処理の前に、パルプは洗浄される。
【０００５】
木材チップへの蒸解液の浸透は、パルプ化処理の成功に極めて重要である。パルプの均一性は、紙製造工程の容易さ、および最終製品の品質に直接的に関係する。蒸解液の木材への十分な移動は、パルプ化処理において必須の第1工程である。繊維を遊離するための十分なリグニン除去には、パルプ化液がチップ内へ浸透および拡散し、そして、木材のすみからすみまで均一に分配されることを要する。
【０００６】
蒸解薬品を木材内へ運搬する２つのメカニズムは、浸透および拡散である。浸透とは、木材の微細孔内への蒸解液の流れであり、拡散とは、濃度勾配の結果としての溶解薬品の運搬である。
【０００７】
クラフト蒸解釜においては、不均一性は、異なる木材種、サイズ、チップ年齢、チップ含水量およびパルプ化条件の判断の誤りに起因する。チップが厚すぎる場合は、チップ内のアルカリが拡散により置換されるよりも早く消費されるため、より少ない均質(homogenous)パルプが製造される。このように、中心部が反応する機会を持つ前に、外側の繊維は広範囲にわたって脱リグニン化される。チップの厚さは、商業規模では常に変動する。蒸解中の不十分な浸透は、最終のパルプにおける、より高い選別不良(screen reject)や破片、特定の収率での高いリグニン含有、および粗悪な漂白性や最終使用特性の原因になる。
【０００８】
含有樹脂の干渉により、チップにおいてもパルプ化の不均一は発生し得る。木材における樹脂は、本来的には柔組織および内腔に位置している。無傷細胞壁は、樹脂が蒸解薬品と接触することから効果的に保護する。
【０００９】
蒸解(digestion)および脱樹脂化(deresination)は、以下のような方法で生じると考えられる：
１）木材チップおよび樹脂の、アルカリ水溶液による濡れ；
２）この液による、木材チップへの浸透；
３）アルカリ水溶液がチップ流路内への侵入により促進された、樹脂および脂肪酸凝集体の分解、および木材チップの脱繊維化(defibering)；
４）分散した樹脂粒子の安定化による、樹脂粒子のセルロース繊維への再堆積の減少。
【００１０】
木材構造から、およびこれらの樹脂状物質を濡れ、乳化、蒸解などの種々のメカニズムを通じて、界面活性剤は上記工程の処理を促進する。これは、蒸解および洗浄段階後の、低いパルプ樹脂含有量をもたらす。グレード(grade)パルプを溶解するためには、アセテートやビスコースの特性への樹脂の悪影響を防止するため、パルプ樹脂含量を極めて低いレベルへ減少することが必要である。製紙パルプでは、木材チップからパルプおよび紙製品への処理中に遊離した場合、これらの抽出物は、厄介なミル装置上へ堆積、採取を余儀なくし、生産の質を低下させる原因となり得る。それ故、効果的なパルプ脱樹脂化促進剤は、パルプを溶解するためにも、紙パルプの製造においても有用である。
【００１１】
特許文献１には、チップ浸透剤として、３〜２２個の炭素原子を有し、アルコキシル化された枝分かれを有する、または枝分かれを有しない脂肪族アルコールの使用が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５、７２８、２６５号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、有効な脱樹脂化(deresinating)量の式ＲＯ[(ＣＨ２ＣＨＣＨ３Ｏ)ｘ(ＣＨ２ＣＨ２Ｏ)ｙ]Ｍのアルコキシル化アルキルアルコールの存在下において、アルカリ水性媒体中で木材チップを加熱することを含み、ＲはＣ４〜Ｃ４０のアルキルであり；ｘは1〜５０であり；ｙは０〜１００であり；ＭはＨまたはアルカリ金属であることを特徴とする化学パルプの樹脂含量を低減する方法である。
【００１４】
他の態様においては、本発明は、水酸化ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、および、ＲはＣ４〜Ｃ４０のアルキルであり；ｘは1〜５０であり；ｙは０〜１００であり；ＭはＨまたはアルカリ金属である、式ＲＯ[(ＣＨ２ＣＨＣＨ３Ｏ)ｘ(ＣＨ２ＣＨ２Ｏ)ｙ]Ｍのアルコキシル化アルキルアルコールを含有する蒸解液(cooking liquor)である。
【００１５】
他の態様においては、有効な脱樹脂化(deresinating)量の、ＲはＣ４〜Ｃ４０のアルキルであり；ｘは1〜５０であり；ｙは０〜１００であり；ＭはＨまたはアルカリ金属である、式ＲＯ[(ＣＨ２ＣＨＣＨ３Ｏ)ｘ(ＣＨ２ＣＨ２Ｏ)ｙ]Ｍのアルコキシル化アルキルアルコールの存在下において、アルカリ水性媒体中で木材チップを加熱することにより調製された脱樹脂化(deresinated)パルプである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
「アルキルアルコール」とは、Ｒは直鎖または枝分かれを有するＣ４〜Ｃ４０のアルキル基である、式ＲＯＨの化合物類の化合物または混合物を意味する。
【００１７】
「水酸化物塩基(hydroxide base)」とは、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、リチウム等のアルカリ金属の水酸化物（ＯＨ）塩を意味する。
【００１８】
「白液(white liquor)」とは、技術的に公知である濃度の、アルカリ金属水酸化物と、亜硫酸塩との水性混合物であり、更なる添加物を含有することがある。パルプ中に残留するリグニン量と直線的に比例するカッパ価は、ＴＡＰＰＩ法Ｔ２３６ｃｍ−８５において指定されている条件下で、１グラムの無水パルプが消費する０．１Ｎ過マンガン酸カリウム溶液の体積(ミリリットル)である。
【００１９】
本発明のアルコキシル化アルキルアルコールは、式ＲＯ[(ＣＨ２ＣＨＣＨ３Ｏ)ｘ(ＣＨ２ＣＨ２Ｏ)ｙ]Ｍを有し、ＲはＣ４〜Ｃ４０のアルキルであり；ｘは1〜５０であり；ｙは０〜５０であり；ＭはＨまたはアルカリ金属である。
【００２０】
上記アルコキシル化アルキルアルコールは、水酸化物塩基の存在下において：プロピレンオキサイド、任意でエチレンオキサイドと；両方ともＲＯＨで指定されたＣ４〜Ｃ４０のアルキルアルコールまたはＣ４〜Ｃ４０のアルキルアルコールの混合物とを加熱することにより調製される。上記反応は、約１５０℃の温度で、約５０〜約７５ｐｓｉの圧力の圧力容器内で行われることが好ましい。得られたアルコキシル化物は、塩の状態のままでもよいし、酸により中和されてもよい。
【００２１】
ランダムに、またはブロックの方法で、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドが添加されてもよい。「ブロック重合体」とは、プロピレンオキサイドおよびエチレンオキサイドのブロック添加から得られた重合体を意味する。「ヘテロ重合体」とは、プロピレンオキサイドおよびエチレンオキサイドのランダムな添加から得られた重合体を意味する。
【００２２】
エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドのランダムな添加は、両方の成分が同時にアルコールに添加されることを伴い、アルコールへの添加速度は、それらの相対量および反応速度により制御される。このように、ランダム添加の場合は、上記式は構造的な式ではなく、むしろアルコールＲＯＨに添加されたエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドのｘとｙとのモル量の表示にすぎないことが分かる。
【００２３】
ブロック添加の場合は、エチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドのどちらかが先にアルコールに添加され、反応する。もう一方の成分は、その後添加され、反応する。ブロック添加の場合は、上記式は、プロピレンオキサイドまたはエチレンオキサイドのどちらが先に添加されるかによって(Ｃ２Ｈ４Ｏ)ｘおよび(Ｃ３Ｈ６Ｏ)ｙ基が逆であるかもしれないことを除けば、アルコキシル化アルコールの構造の表示である。得られた重合体は高水溶性固体である。
【００２４】
本発明の好ましい態様においては、ＭはＨである。
他の好ましい態様においては、ＭはＫである。
他の好ましい態様においては、ＲはＣ８〜Ｃ２２のアルキルである。
他の好ましい態様においては、ＲはＣ１６のアルキルである。
他の好ましい態様においては、ｘは１〜２０である。
他の好ましい態様においては、ｙは２０〜８０である。
他の好ましい態様においては、ｘは１〜２０であり、ｙは２０〜８０であり、ＸはＨである。
他の好ましい態様においては、アルコキシル化アルキルアルコールはブロック重合体である。
他の好ましい態様においては、アルコキシル化アルキルアルコールはヘテロ重合体である。
【００２５】
本発明の方法は、紙製造用パルプを得るために、ここに記載されるアルコキシル化アルキルアルコール界面活性剤を少なくとも１つ含有する白液を含む混合液である蒸解促進剤に、木材チップ等を接触させることを含む。白液における上記界面活性剤の濃度、およびパルプチップとの接触時間は、セルロースの実質的な劣化がなくパルプから樹脂状成分を抽出できるように調節される。木材チップの少なくとも一部を蒸解促進剤と接触させた後、上記組み合わせは、通常は約１５０℃である蒸解温度まで加熱される。上記加熱も蒸解とみなされる。
【００２６】
アルコキシル化アルキルアルコール界面活性剤は、白液がクラフト蒸解に適した濃さに希釈された後に、水で希釈した水溶液として白液に添加されることが好ましい。水性アルキルアルコール界面活性剤組成物は、白液および黒液の混合物に添加されても、黒液のみに添加されても、蒸解液に木材チップを添加する前の木材チップ処理に用いられてもよい。本発明により木材が蒸解されてパルプスラリーになり、無機物および溶解した有機物を除去するために洗浄された後、上記パルプスラリーは製紙機械に供給される。公知の製紙工程により、パルプスラリーから紙を製造することができる。ここに記載された特定の割合やプロセスパラメーターが好ましいが、他の割合やパラメーターも用いることができる。
【００２７】
好ましい態様においては、蒸解は約１５０℃〜約１７５℃の温度で行なわれる。
他の好ましい態様においては、蒸解は、オーブンで乾燥されたチップを基準として、約０．５〜約２ポンド／トンのアルコキシル化アルキルアルコールの存在下で行なわれる。
【００２８】
上記は、下記の実施例を参照することによってより理解し易いかもしれない。これらの実施例は、例解のために提示されるものであり、本発明の範囲を限定するためのものではない。
【実施例】
【００２９】
実施例１
パルプ化の研究
パルプ化の研究は、加熱されたグリコール浴内で回転する８つのオートクレーブ（各０．５リットル）から成る Lorentzen & Wettre オートクレーブ蒸解釜で行なわれた。これらの実験において、望ましいパルプの脱リグニン度を達成するために、公知の量のクラフト蒸解液（水酸化ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウム）が木材チップに添加された。各アルコキシル化アルキルアルコール界面活性剤の５％ストック溶液を１００ｍｌのメスフラスコで調製した。界面活性剤充填(charge)を０．０５％(o.d.木材)の一定充填で試験した。界面活性剤溶液をクラフト蒸解液に添加し、オートクレーブに移送する前に完全に混合した。各セットについて、対照実験も同時に行なった。
【００３０】
各オートクレーブは、木材チップおよび液で充填され、密閉され、油浴内に配置された。上記油浴の初期温度は５０℃である。その後温度は１７０℃まで上昇され、望ましい脱リグニン度を得るために１〜３時間１７０℃に維持された。蒸解中、混合の促進および均一な熱伝導のために、オートクレーブを逆さまになるように回転した。
【００３１】
蒸解の最後に、オートクレーブは油浴から取り除かれ、１０分間４０℃までオートクレーブを冷却することにより、反応は鎮静化された。オートクレーブの内容物はその後ワーリングブレンダー中で２分間分解された。得られたパルプは、ブフナー漏斗内のチーズクロス上で広範囲にわたって洗浄され、０．２０ｍｍのスロットを有するフォイトフラットスクリーン上で選別された。選別後、不良品（蒸解されていない物質）、カッパ価（パルプ中の残留リグニン量）、脱樹脂化(パルプ中の残留抽出物)、および黒液残留活性アルカリを測定した。
【００３２】
本発明のアルコキシル化アルキルアルコール界面活性剤の存在下で蒸解されると、化学パルプの樹脂含量は激減した（６５〜７０％脱樹脂化）。さらに、脱樹脂化に商業的に用いられている他の薬品と比べて、アルコキシル化アルキルアルコール界面活性剤は、最大３フォールド(fold)高い脱樹脂化効率をもたらし、大体は、現在用いられている従来の薬品（パルプの２〜３ポンド／トン）と比べ、少ない添加レベル（パルプの０．５〜１ポンド／トン）で脱樹脂化の向上をもたらした。
【００３３】
本発明は、説明の目的で詳細に記載されているが、このような記載は単にその目的のためであり、当然のことながら、請求の範囲に限定されている以外にも本発明の意図および範囲を逸脱することなく数々の改良、改変および変更が当業者によって可能である。この趣旨における変更、および請求の範囲と同等の範囲は、本発明の範囲に含まれる。
【国際調査報告】
2005533940.tif 000002