JP3592587B2 - 製紙用パルプの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルプ化収率、蒸解薬品の回収性および耐折強さに優れた非木材を含む製紙用パルプの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製紙用パルプの原料としては、針葉樹あるいは広葉樹といった木材が中心に用いられている。針葉樹は繊維長が長く繊維径も大きいため、強度の高いパルプを与えるが、繊維の均一な分散が困難であり、表面の平滑性も得難いため、印刷筆記用紙、情報用紙等の紙には、繊維長が細く短い広葉樹パルプが使われてきた。また、資源保護の点からは、広葉樹が針葉樹に比べて成長性の良いことも利点である。
【０００３】
資源を安定的に確保するため、広葉樹を主体とした植林が海外で行われるようになっているが、地球温暖化防止のため森林を保護すべきとの動きもあり、ワラやバガス（サトウキビ搾り滓）のような農産廃棄物の非木材資源を、木材を補完するため活用することが必要になっている。世界の非木材パルプ生産量は、ワラが２２００万ｔ／年と最も多く、次いでバガスの３００万ｔ／年となっている。製紙用パルプとしての品質の面からは、ワラよりバガスの方が優れており、近年日本への輸入量も増加する傾向にある。
【０００４】
バガスは、繊維径が広葉樹並で繊維長が広葉樹より長いため、広葉樹パルプと同等の平滑性を維持しつつ、広葉樹パルプの弱点である耐折強さや引張り強さが優れたパルプを与える。しかし、バガスは、柔細胞の様な繊維以外の組織を多く含むために木材に比べて微細物が多く、またセルロース含有量が広葉樹よりやや少ないためにパルプ化収率が低くなる。さらに、シリカの含有量が広葉樹の５〜１０倍であるため、蒸解薬品の回収性に問題を生じる。したがって、バガスパルプ工場の多くでは薬品回収工程で発生したシリカを含む沈殿物を埋立処理している。
【０００５】
紙パルプ技術タイムス、１９９８年７月号、２９頁に記載されているように、広葉樹パルプとバガスパルプを混合することで、それぞれの特徴を活かした紙を作ることが試みられ、広葉樹パルプとバガスパルプの配合比率に応じた特性の得られることが示されている。パルプを混合することで紙に必要な特性を出すことは出来るが、パルプ製造時の薬品回収の問題は解決しない。
【０００６】
上述のように、製紙用パルプとしては広葉樹パルプが多く使われてきたが、木材資源の保護や強度改良のため、バガスのような非木材資源を利用することが必要になってきている。しかし、非木材はパルプ化の収率が広葉樹より低い、蒸解薬品の回収が難しい、木材パルプと非木材パルプを混合使用しても配合比率に応じた強度特性以上の結果は得られない等の問題があった。
【０００７】
例えば、特開昭４８−１３６０３号公報、特公昭５６−２２９９１号公報、特開昭５０−１１８００２号公報、特開昭５３−８６８０７号公報、特開昭５３−１３９８０３号公報、特開昭６０−２１５８９１号公報等には、ワラ、バガス等から優れた製紙用パルプを高収率で製造する方法が開示されているが、いずれの方法においても、満足のゆく収率、薬品の回収性、および強度は得られていない。
【０００８】
特開昭５４−１５００４号公報には、木材チップと非木材を混合して酸化蒸解する方法が示されている。この方法は、均一な蒸解に関してはある程度有効であるが、非木材由来の微細物による強度低下が問題であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、非木材と木材を併用することにより、パルプ化収率が高く、蒸解薬品の回収性と耐折強さに優れた製紙用パルプの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため、木材と併用する非木材の種類や前処理の方法、混合比率、パルプ化方法について検討した結果、サトウキビ外皮と木材チップの混合物を化学パルプ化することで、パルプ化収率が高く、蒸解薬品の回収性が容易で、耐折強さの優れた製紙用パルプを製造できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明の製紙用パルプの製造方法は、サトウキビ外皮と木材チップの混合物を化学パルプ化することを特徴とする。
【００１２】
本発明において、好ましくは化学パルプ化として硫酸塩法であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明において、サトウキビ外皮（Ａ）と木材チップ（Ｂ）の重量比率（Ａ／Ｂ）は、２／９８〜３０／７０であることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
サトウキビの茎は、維管束およびそれらを取り囲む繊維からなる外皮および柔細胞からなる中心部の髄（ピス）から構成されている。外皮には繊維が多く含まれるが、ピスはほとんどが微細物であるため、パルプ原料としては好ましくない。このため、サトウキビの搾り滓であるバガスをパルプ化する場合には、ピスを除去する処理が行われるが、完全に除去することは困難である。
【００１５】
本発明において使用されるサトウキビ外皮は、砂糖を搾り採る前にサトウキビの茎を機械的に分割し、中心部のピスを掻き取ることにより得られる。工業規模での製造は、特公昭４９−４２５２８号公報に示される様な装置で行うことが出来る。バガスのように茎が圧縮処理を受けていないため、繊維の損傷が少ないと共に、ピスの除去が完全に行われているため、微細物の少ない点が特徴である。
【００１６】
本発明では、サトウキビ外皮と木材チップの混合物を化学パルプ化することにより製紙用パルプを製造する。化学パルプ化の方法として、非木材のパルプ化に多用されるソーダ法を用いることも出来るが、木材のパルプ化方法として一般的な硫酸塩法（クラフト法）による方が、収率と強度に優れたパルプの製造には好ましい。硫酸塩法に関しては、キノン類の添加、ポリサルファイドの添加等の各種改良法を行ってもかまわない。製造設備としては、回転式の蒸解釜、バッチ式の木釜、連続式蒸解釜等を使用することが出来る。蒸解により得られた未晒しパルプは、そのままあるいは多段で漂白後、製紙用パルプとすることが出来る。漂白方式としては、塩素を用いる方式、塩素そのものは用いない方式（ＥＣＦ）、塩素を全く用いない方式（ＴＣＦ）のいずれも可能である。
【００１７】
サトウキビ外皮（Ａ）と木材チップ（Ｂ）の重量比率（Ａ／Ｂ）は、２／９８〜３０／７０の範囲が好ましい。２／９８未満では十分な耐折強さの改良は期待できず、３０／７０を越えると蒸解が不均一になり収率が低下すると共に、蒸解廃液中（黒液）に含まれるシリカ分も増加するため薬品回収の効率が低下する。
【００１８】
すなわち、本発明は、サトウキビ外皮と木材チップの混合物を化学パルプ化することを特徴とする製紙用パルプの製造方法である。特に、化学パルプ化が硫酸塩法であり、サトウキビ外皮（Ａ）と木材チップ（Ｂ）の重量比率（Ａ／Ｂ）が、２／９８〜３０／７０である場合に、パルプ化収率、蒸解薬品の回収性、および耐折強さに優れた製紙用パルプが得られる。
【００１９】
【実施例】
以下では、本発明を実施例により詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。以下における部、％はすべて重量によるものである。
【００２０】
実施例１
沖縄産サトウキビを用いてケインセパレータ（米国アムケイン社製）により分割とピスの掻き取りを行い製造したサトウキビ外皮（Ａ）と、オーストラリア産ユーカリチップ（Ｂ）の重量比（Ａ／Ｂ）が、１／９９、２／９９、１０／９０、３０／７０、および４０／６０の５水準に異なる混合チップを作製した。
【００２１】
５種類の混合チップを、それぞれ１０リットル容のオートクレーブに入れ、液比４、硫化度２５％、保持温度１７０度、保持時間６０分の条件下に、有効アルカリ添加率を１１〜１４％の範囲に調節することで、カッパー価１７．７の未晒しパルプとした。これら未晒しパルプは、酸素−塩素−アルカリ抽出−ハイポ−二酸化塩素のシーケンスで５段漂白し、白色度が８６．５％の製紙用パルプを得た。これらの試料を（Ａ／Ｂ）の違いによりそれぞれ、試料１−１、試料１−２、試料１−３、試料１−４、および試料１−５とする。
【００２２】
実施例２
サトウキビ外皮（Ａ）と、ユーカリチップ（Ｂ）の重量比（Ａ／Ｂ）が１０／９０の混合チップを、１０リットル容のオートクレーブに入れ、液比４、保持温度１６０度、保持時間１２０分、苛性ソーダ添加率（対チップ）２０％、アンソラキノン添加率（対チップ）０．０１２％の条件でソーダ−アンソラキノン蒸解し、カッパー価１５の未晒しパルプを得た。このパルプを実施例１と同一の方法で漂白し、製紙用パルプとした。この試料を試料２とする。
【００２３】
比較例１
実施例１において、サトウキビ外皮、ユーカリチップをそれぞれ単独でパルプ化して漂白した。単独で蒸解したサトウキビ外皮パルプ（ａ）とユーカリパルプ（ｂ）をそれぞれ試料５、および試料３とする。
【００２４】
比較例２
比較例１のサトウキビ外皮パルプ（ａ）とユーカリパルプ（ｂ）を用いて重量比（ａ／ｂ）が、２／９８、１０／９０および３０／７０の３水準に異なる混合パルプを作製した。これらの試料を重量比の違いによりそれぞれ、試料４−１、試料４−２および試料４−３とする。
【００２５】
比較例３
実施例１で、サトウキビ外皮の代わりにバガスとユーカリを重量比で１０／９０になるように混合し、硫酸塩蒸解する以外は、実施例１と同一の方法で製紙用パルプを得た。この試料を試料６とする。
【００２６】
以上の結果をまとめて下記表１に示す。
表１の収率は、離解、精選工程後の製紙用パルプの絶乾重量を原料チップの絶乾重量で割ることにより得られる値である。少なくとも５０．５％以上、好ましくは５５％以上の収率が必要である。なお、試料４−１、試料４−２、試料４−３の場合は、ユーカリあるいはサトウキビ外皮を単独で蒸解した試料３あるいは試料５の収率から重量比に応じて計算で求めた値である。
【００２７】
シリカ含有率は、蒸解廃液（黒液）中に含まれるシリカ分を、原子吸光法で測定した値であり、単位はｐｐｍである。５００ｐｐｍ以下であれば蒸解薬品の回収性は良好である。サトウキビ外皮を単独蒸解した場合は、シリカ分が９００ｐｐｍ以上と多く、薬品回収が困難であった。
【００２８】
耐折強さは、坪量６０ｇ／ｍ^２の手抄きシートについて、ＪＩＳ Ｐ ８１１４に準拠して測定した値である。本発明の目的では、少なくとも５０回以上、好ましくは６０回以上の強さが必要である。
【００２９】
総合評価は、パルプ化収率、蒸解薬品の回収性、耐折強さを総合的に評価した結果である。本発明の製紙用パルプでは、Ｃ以上、好ましくはＢ以上が必要である。
【００３０】
【表１】

【００３１】
上記表１の試料１−２から試料１−３および試料４−１から試料４−３を比較すると、サトウキビ外皮とユーカリの混合物をパルプ化することにより、それぞれ単独でパルプ化したパルプを混合する場合に比べ、パルプ化収率と蒸解薬品の回収性が良好で耐折強さも高い製紙用パルプの得られることが判る。
【００３２】
試料１−３と試料２の比較から、硫酸塩法でのパルプ化がソーダアンソラキノン法に比べて優れたパルプを与えることが明らかである。また、試料１−３と試料６の比較から、サトウキビ外皮がバガスに比べて収率と耐折強さに関して優れていることが判る。
【００３３】
試料１−１から試料１−５と試料３および試料５を比較すると、木材チップ（Ａ）とサトウキビ外皮（Ｂ）の重量比率（Ａ／Ｂ）が、２／９８〜３０／７０の場合に、パルプ化収率、蒸解薬品の回収性、および耐折強さについて特に優れたパルプの得られることが明らかである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の製紙用パルプの製造方法、すなわち、サトウキビ外皮と木材チップの混合物を化学パルプ化することにより、パルプ化収率、蒸解薬品の回収性、および耐折強さに優れた製紙用パルプが得られる。化学パルプ化が硫酸塩法であり、サトウキビ外皮（Ａ）と木材チップ（Ｂ）の重量比率（Ａ／Ｂ）が、２／９８〜３０／７０である場合に、特に優れた製紙用パルプが得られる。

Claims (3)

1. サトウキビ外皮と木材チップの混合物を化学パルプ化することを特徴とする製紙用パルプの製造方法。
2. 化学パルプ化が、硫酸塩法であることを特徴とする請求項１記載の製紙用パルプの製造方法。
3. サトウキビ外皮（Ａ）と木材チップ（Ｂ）の重量比率（Ａ／Ｂ）が、２／９８〜３０／７０であることを特徴とする請求項１または２記載の製紙用パルプの製造方法。