(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題は、第１に、漂白ケミサーモメカニカルパルプ製造工程中の還元剤漂白工程における新規な加熱方法の提供にあり、第２には、漂白ケミサーモメカニカルパルプ製造工程中の還元剤による漂白工程の漂白効率を高める技術の提供にある。【解決手段】漂白ケミサーモメカニカルパルプの製造工程において、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸亜鉛、亜二チオン酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、水素化硼素ナトリウムの群から選ばれる一つの還元漂白剤による漂白工程において、マイクロ波を照射してパルプを加熱する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケミサーモメカニカルパルプの漂白方法であって、二次リファイニング後のパルプを、マイクロ波照射下に還元漂白を行うことを特徴とするケミサーモメカニカルパルプの漂白方法。
【請求項２】
還元漂白剤が、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸亜鉛、亜二チオン酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、水素化硼素ナトリウムの群から選ばれる一つであることを特徴とする請求項１記載のケミサーモメカニカルパルプの漂白方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
パルプの漂白方法であって、漂白ケミサーモメカニカルパルプの製造工程中において、マイクロ波照射下で還元剤による漂白を行うことを特徴とするケミサーモメカニカルパルプの漂白方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波加熱は一般に３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの範囲の電磁波による誘電加熱方法であり、１〜１００ＭＨｚの高周波やラジオ波のような誘導加熱とは分けて分類されている。加熱や乾燥のようにマイクロ波をエネルギーとして利用できる周波数はＩＳＭ帯域（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅｓ）として国際的に承認されている。日本国内ではこの帯域中の２，４５０、５，８００、２４，１５０ＭＨｚが承認された周波数であるが、９１５ＭＨｚも無線設備規則第６５条を満たしていれば、工業用途の加熱用に利用することができる。
【０００３】
マイクロ波の加熱原理は、電磁波によって生じる媒体中に存在するイオン電流と分子の双極子回転によっている。加熱や乾燥では対象とする媒体が水であることが多いが、水媒体の場合は後者の双極子回転の加熱原理が支配的である。電界強度Ｅ（Ｖ／ｍ）、マイクロ波周波数ｆ（Ｈｚ）、比誘電率ε′減衰係数ｔａｎδから次式により発熱量Ｐ（Ｗ／ｍ３）を計算できる。
Ｐ＝ｋＥ２ｆε′ｔａｎδ…（式１）
式１中のε′とｔａｎδは物質固有の値であり、ε′ｔａｎδは損失係数と呼ばる。この値が大きいほどマイクロ波の吸収および発熱が大きくなる。周波数２，４５０ＭＨｚにおける水の損失係数は、２５、５５、８５℃でそれぞれ１２．３、４．６２、３．１０という大きな値である。従って、水媒体の加熱や乾燥にマイクロ波照射が極めて有効であることが知られている。
【０００４】
マイクロ波の特徴としては、次のことが挙げられる。
（１）内部まで短時間に加熱できる。
（２）被加熱物以外の加熱の必要がなく、物体への高効率直接加熱である。
（３）損失係数の違いを利用する選択加熱が可能。
（４）エネルギー伝播が光速度であるため高速加熱が可能。
（５）密閉場で任意の雰囲気中や真空中での加熱が可能。
（６）マイクロ波発生に伴う騒音、熱気、排ガスの発生が無い。
（７）熱風や赤外線照射などの他の加熱法と併用が容易である。
【０００５】
前記の特徴を利用して、マイクロ波加熱は、食品の調理・殺菌、ゴムの加硫、木材の乾燥、セラミックスの焼結に既に応用されている。また、廃棄物処理および迅速分析法の前処理としても利用されている。近年は有機合成や無機合成における反応速度を高める目的でマイクロ波を利用することが急速な勢いで研究されている。
【０００６】
紙パルプ製造においてマイクロ波を利用した従来の技術としては以下が挙げられるが、紙パルプ製造におけるマイクロ波の更なる利用が望まれる。
（１）化学的蒸解または機械的処理プロセスを受けさせることなしに、含水セルロース材料のセルロース繊維を分離ないし離解する方法に関して、チップ状のリグノセルロース材料にマイクロ波エネルギー処理プロセスを受けさせ、リグノセルロース物質を破裂させるほど急速に加熱することにより、セルロース繊維を分離する技術が特許登録され、既に公知文献となっている（特許文献１参照。）。
（２）セルロース系材料を酸化剤で処理しパルプの最終白色度を高めることに関して、酸化剤の存在下、マイクロ波を照射する技術が開示されている。酸化剤としては、過酸化化合物、酸素、オゾン、過マンガン酸塩、塩素、二酸化塩素、次亜塩素酸塩、亜塩素酸が挙げられている（特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第１０１８４６７号明細書
【特許文献２】
特開昭６０−８８１９１号公報
【０００８】
ケミサーモメカニカルパルプ（以下、ＣＴＭＰと記述する）の製造方法の特徴は、木材チップを短時間、低濃度の薬品に浸した後、リグニンのガラス転移点以下の温度（１００℃強）で予備加熱した後、加圧型リファイナーによる一次リファイニングで解繊し、更に常圧型リファイナーまたは加圧型リファイナーによる二次リファイニングで目標濾水度まで叩解することにある。更に詳しくは、木材チップは洗浄され、スチーミング処理でチップ中の空気が除去される。その後、コニカルスクリューなどで圧縮し、インプレグネーターへ送られる。そこでチップは拡張し、薬液がチップ中へ含浸する。次いで、プレヒーター部で蒸気により１１０〜１２５℃で数分間加熱される。予備加熱後、一次リファイニングで解繊、二次リファイニングで叩解される。
【０００９】
このＣＴＭＰの製造工程中に漂白工程を組み込んでパルプを漂白し、白色度を高めたパルプが漂白ケミサーモメカニカルパルプ（以下、ＢＣＴＭＰと記述する）である。一般的な漂白工程の位置は、一次リファイニング〜二次リファイニング前の間、二次リファイニング後などであるが、二次リファイニング後に設置することが多い。また、漂白工程の段数は１段から複数段にわたり、製造するパルプの目標白色度により異なる。二次リファイニング後に漂白段を１〜２段設けるケースが多い。また、漂白薬品としては、酸化漂白剤および／または還元漂白剤が使用されている。代表的な酸化漂白剤は過酸化水素である。還元漂白剤としては、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸亜鉛、亜二チオン酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、水素化硼素ナトリウムなどが使用されている。
【００１０】
この二次リファイニング後の漂白は、漂白薬剤の種類を問わず、パルプを加温することにより反応を促進させている。還元剤漂白では、温度は一般的には３０〜８０℃であり、５０〜６５℃の場合が多く、この温度範囲内で高温であるほど漂白反応が促進される。この加温に多量の蒸気が使用されている。
【００１１】
還元剤漂白では薬剤添加量の割にはパルプ白色度の向上幅が小さいのが現状であり、還元剤漂白における反応効率を更に高める技術の開発が望まれている。
【００１２】
【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は、第１に、漂白ケミサーモメカニカルパルプ製造工程中の還元剤漂白工程における新規な加熱方法の提供にあり、第２には、漂白ケミサーモメカニカルパルプ製造工程中の還元剤による漂白工程の漂白効率を高める技術の提供にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
漂白ケミサーモメカニカルパルプの製造工程において、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸亜鉛、亜二チオン酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、水素化硼素ナトリウムの群から選ばれる一つの還元漂白剤による漂白工程において、マイクロ波を照射してパルプを加熱する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明では、針葉樹や広葉樹を区別無く、ＢＣＴＭＰ用の原料木材チップとして使用できる。
【００１５】
還元剤漂白としては、公知の亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸亜鉛、亜二チオン酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、水素化硼素ナトリウムなどを挙げることができ、この中の一種類の還元剤による漂白に、本発明のマイクロ波照射方式の加熱を適用する。還元剤漂白工程が２つ以上の場合は、それぞれの漂白工程でマイクロ波照射方式の加熱を適用することができる。
【００１６】
還元剤漂白工程の位置は、一次リファイニング〜二次リファイニング前の間、二次リファイニング後が考えられる。しかし、一次リファイニングでは、薬液を含浸させた木材チップを、リグニンのガラス転移点以下の温度である１１０〜１２５℃位まで蒸気により予備加熱し、加圧型リファイナーで解繊している。また、リファイニング時に摩擦熱が発生するため、一次リファイニング〜二次リファイニング前の間で還元剤漂白を実施する場合には特段の加熱を必要としない。従って、本発明が適用される還元剤漂白工程の位置は二次リファイニング後である。
【００１７】
前記の還元漂白剤を二次リファイニングのパルプに添加した後に、マイクロ波を照射し、温度３０〜８０℃まで加温する。好ましくは５０〜６５℃である。３０℃未満では漂白反応の進行が遅く本発明の効果が得られない。６５℃を超えると、パルプの色戻りが大きくなり、パルプの白色度が向上しない。
【００１８】
照射するマイクロ波の周波数は３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚ（波長１ｍｍ〜１ｍ）である。実用性と効率を考慮すると１ＧＨｚ〜５０ＧＨｚが最適である。マイクロ波照射装置は、従来の蒸気加温の場所に設置する。このマイクロ波は空間を自由に伝播するが、金属があると反射され、誘電体中では吸収される。従って、マイクロ波を照射する箇所は、マイクロ波を吸収しない材質、例えばテフロン（登録商標）、石英等で内部をライニングすることが望ましい。さらに、マイクロ波の照射方式は連続照射、パルス照射いずれでもよい。
【００１９】
還元剤漂白時のパルプ懸濁液ｐＨ、パルプ濃度、漂白反応時間などは各還元漂白剤による漂白の公知条件下で、本発明を実施できる。例えば、亜二チオン酸塩を使用した漂白では、パルプ懸濁液ｐＨは４．０〜６．５、好ましくは５．０〜６．０、パルプ濃度は４〜５％、反応時間１０〜１８０分間、好ましくは３０〜１２０分間である。
【００２０】
また、木材チップ由来の金属による還元剤の分解を抑制し、還元剤漂白の効率を高める目的で、有機キレート剤やポリリン酸などの分解抑制剤を漂白時に添加しても良い。有機キレート剤としては、例えば、ジエチレントリアミンペンタ酢酸、２−ヒドロキシエチルエチレンジアミントリ酢酸、エチレンジアミンテトラ酢酸、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン）酢酸、或いはそれらのアルカリ金属塩等を挙げることができる。
【００２１】
【実施例】
次に実施例に基づき、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の実施例１、比較例１では次のパルプを供試した。
（１）供試パルプ：日本製紙株式会社のＤｏｕｇｌａｓ  ｆｉｒ材チップを１３５℃に加熱し、濃度４０％でラボ用加圧リファイナー（熊谷理器工業ＢＲＰ４５−３００ＳＳ）で一次リファイニングを行い、次いでパルプ濃度２０％でラボ用常圧リファイナー（熊谷理器工業ＢＲ−３００ＣＢ）で二次リファイニングを行い、濾水度約９０ｍＬのパルプを調製した。なお、リファイニング工程間での洗浄および漂白は行わなかった。パルプの白色度は４６．９％であった。
【００２２】
【実施例１】
二次リファイニング後の白色度４６．９％のパルプに、亜二チオン酸ナトリウムを１．０、２．５、５．０、７．５固形分重量％（対絶乾パルプ）添加して、パルプ濃度５％、６０℃で２時間漂白を行った。この加熱および温度保持にマイクロ波多目的合成／反応システムＭｉｃｒｏＳＹＮＴＨ（マイルストーンゼネラル社、２４５５ＭＨｚ、１６００Ｗ均一照射）を用いた。漂白終了後、十分に水洗し、ハンター白色度を測定した。結果を表１、図１に示す。
【００２３】
【比較例１】
加熱装置として蒸気加熱式ウォーターバスを使用した以外は、実施例１と同様に漂白を実施した。結果を表１、図１に示す。
【００２４】
【表１】
2004285534.tif 000002
【００２５】
【図１】
2004285534.tif 000003
【００２６】
表１から通常加熱方式よりもマイクロ波加熱方式の方が亜ニチオン酸ナトリウムによる還元漂白が著しく促進されていることが解る。
【００２７】
【発明の効果】
ＢＣＴＭＰの製造工程において、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸亜鉛、亜二チオン酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、水素化硼素ナトリウムの群から選ばれる一つの還元漂白剤による漂白工程において、マイクロ波を照射してパルプを加熱することにより、漂白効率を高めることが可能であり、パルプ白色度が向上する。