JP4823317B2 - Method for producing chemical mechanical pulp - Google Patents
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Description
本発明は、請求項1のプリアンブルに従って、木材チップを含む原料木材から化学機械パルプを製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing chemical mechanical pulp from raw wood containing wood chips according to the preamble of claim 1.
このような方法においては、含浸溶液が木材チップに浸透して木材チップに染み込む条件で、原料木材を構成する木材チップをアルカリ性の含浸溶液と接触させ、該含浸溶液が染み込んだ木材チップを叩解して、機械パルプを生産する。 In such a method, under the condition that the impregnation solution penetrates into the wood chips and soaks into the wood chips, the wood chips constituting the raw wood are brought into contact with the alkaline impregnation solution, and the wood chips soaked with the impregnation solution are beaten. To produce mechanical pulp.
また、本発明は、請求項14のプリアンブルに従う化学機械パルプにも関する。
The invention also relates to a chemical mechanical pulp according to the preamble of
化学機械パルプは、化学薬品、代表的にはアルカリ性の液体で下処理された木材チップを叩解して所望の濾水度にすることによって製造される。化学処理は、叩解を容易にし、また、機械パルプの性質を向上させる。化学蒸解においても、アルカリ性溶液で木材チップを下処理して、繊維の離解を容易にする。 Chemical mechanical pulp is produced by beating wood chips pretreated with chemicals, typically alkaline liquids, to the desired freeness. Chemical treatment facilitates beating and improves the properties of mechanical pulp. Also in chemical cooking, the wood chips are pretreated with an alkaline solution to facilitate fiber disaggregation.
機械並びに化学パルプの製造においては、化学薬品がパルプに良く吸収されることと、パルプに均一に吸収されることの両方が本質的に重要である。不均一な吸収によって、パルプ中における細木片の百分率が高くなり、そして、潜在強度が低下する。 In the manufacture of mechanical and chemical pulp, both chemical absorption well into the pulp and uniform absorption into the pulp are essential. Non-uniform absorption increases the percentage of fine shards in the pulp and reduces the latent strength.
2つのメカニズム、即ち、浸透と拡散とが、木材中への液体及び化学薬品の吸収を可能とする。浸透は、圧力差の結果として起こり、それに対して、拡散は、濃度差の結果として起こる。含浸段階の始まりにおいては、木材チップの内側では圧力差が主流であり、それに対して、木材チップの外側の圧力は、圧力差の均衡が取れるポイントまで浸透を促進する要因である。木材チップの全体が液体で満たされた時、代わって拡散が優勢となり、化学薬品が木材チップ中に移動し、反応生成物が木材チップから出てくる手段となる。 Two mechanisms allow the absorption of liquids and chemicals into the wood, namely penetration and diffusion. Osmosis occurs as a result of pressure differences, whereas diffusion occurs as a result of concentration differences. At the beginning of the impregnation phase, the pressure difference is mainstream inside the wood chip, whereas the pressure outside the wood chip is a factor that promotes penetration to the point where the pressure difference can be balanced. When the entire wood chip is filled with liquid, diffusion prevails instead, and chemicals move into the wood chip and provide a means for reaction products to exit the wood chip.
二種類の浸透、即ち、自然なものと強制的なものとが存在する。自然浸透においては、毛管力によって圧力差が生じ、一方、強制浸透においては、外圧によって、或いは、木材チップの内側に真空を発生させることで、圧力差が生じる。 There are two types of penetration: natural and forced. In natural penetration, a pressure difference is generated by capillary force, while in forced penetration, a pressure difference is generated by external pressure or by generating a vacuum inside the wood chip.
アルカリ性の含浸溶液は繊維壁を膨潤させ、そして、毛管を狭くする。このことが、長手方向の浸透を減少させる。しかしながら、同時にまた、アルカリ性溶液は、繊維の構成要素を溶解させ、このことが、浸透を加速させる。 The alkaline impregnation solution swells the fiber walls and narrows the capillaries. This reduces longitudinal penetration. At the same time, however, the alkaline solution dissolves the fiber components, which accelerates the penetration.
拡散は、浸透よりもかなり遅い。温度を上げることで拡散速度が向上するが、拡散の速度の上昇よりも、反応の速度の上昇の方がかなり速いことが知られている。従って、例えば、硫酸塩蒸解プロセスの間、拡散係数と活性化エネルギーを用いた計算によって、170℃での拡散速度が100℃におけるよりも約4倍高いことが示されることが、文献において言及されている。同時に、反応速度は、900倍上昇する(タルトン(Talton),J.,温度及びパルプ化の度合の関数としての高pHでの木材中の水酸化ナトリウムの拡散,M.Sc.セシス(Thesis),ノースカロライナ州立大学,1986,45s)。 Diffusion is much slower than penetration. Increasing the temperature improves the diffusion rate, but it is known that increasing the rate of reaction is much faster than increasing the rate of diffusion. Thus, for example, it is noted in the literature that during the sulfate cooking process, calculations using diffusion coefficients and activation energies indicate that the diffusion rate at 170 ° C is about 4 times higher than at 100 ° C. ing. At the same time, the reaction rate is increased by a factor of 900 (Talton, J., diffusion of sodium hydroxide in wood at high pH as a function of temperature and degree of pulping, M. Sc. Thesis. , North Carolina State University, 1986, 45s).
反応速度が上昇した場合、アルカリの消費量も増加する。 As the reaction rate increases, the consumption of alkali also increases.
そして、アルカリ投与量と木材チップの大きさは、拡散に影響する。より多くの廃棄物が発生するのを避けるためには、木材チップの厚さを厚くした場合、アルカリ投与量を増加させなければならない。アルカリ投与量を増加させた場合、木材チップとそれを囲む溶液との間のアルカリの勾配も上昇し(液体/木材比も同じ)、その結果、拡散速度が上昇する。 And the alkali dose and the size of the wood chip affect the diffusion. To avoid generating more waste, the alkali dose must be increased when the wood chip thickness is increased. Increasing the alkali dose also increases the alkali gradient between the wood chip and the surrounding solution (same liquid / wood ratio), resulting in an increase in diffusion rate.
また、含浸用に投与されるアルカリの投与量が化学機械パルプ(CTMP)の収率に影響する最も重要な因子であることにも留意すべきである。繊維ロスは、主として酢酸の破壊、リグニンの溶解及び酸性多糖類の溶解の結果として生じ、それらの総てはアルカリによって引き起こされる。アルカリ投与量の影響は、針葉樹材に対するよりも広葉樹材に対する方が大きい。アルカリ投与量(例えば、NaOHの量)を0.5%から3%に上昇させた場合、アスペン材からの収率は、従来のプロセスでは、約95%から89%に直線的に減少する。 It should also be noted that the amount of alkali administered for impregnation is the most important factor affecting the yield of chemical mechanical pulp (CTMP). Fiber loss occurs primarily as a result of acetic acid destruction, lignin dissolution and acidic polysaccharide dissolution, all of which are caused by alkali. The effect of alkali dose is greater on hardwood than on softwood. When the alkali dose (eg, the amount of NaOH) is increased from 0.5% to 3%, the yield from the aspen material decreases linearly from about 95% to 89% in the conventional process.
収率のロスの一部は、含浸の間に既に起こり、一部は、それに続く高温での叩解段階になって起こる。 Part of the yield loss already occurs during impregnation, and part of it occurs during the subsequent high temperature beating stage.
実際のところ、最大の含浸を確保するには、使用するアルカリの投与量を多くしなければならない。木材チップ中へのアルカリ溶液の浸透は遅く、アルカリは木材チップの外側部分で消費される傾向があり、木材チップの内側用には十分なアルカリが残らない。叩解段階において、このことは、細木片の百分率がより高くなることで示される。 In fact, to ensure maximum impregnation, the amount of alkali used must be increased. The penetration of the alkaline solution into the wood chips is slow and the alkali tends to be consumed on the outside part of the wood chips, leaving no sufficient alkali for the inside of the wood chips. In the beating stage, this is indicated by a higher percentage of fine wood pieces.
化学機械パルプの散乱品質へのアルカリの影響は、特に問題である。散乱の品質は、アルカリ投与量の増加で低下し、叩解のレベルが同じ場合において、アルカリ投与量が多いと、散乱はいつも小さくなる。また、漂白は、散乱を更に減少させる。高級印刷紙を作製するためには、パルプの散乱及び白色度特性が良好であることが必須条件である。高白色度、即ち、実にISO白色度88%までの広葉樹CTMPパルプを製造することが可能である。
本発明の目的は、公知技術に付随する不利益の少なくとも幾つかを解消して、化学機械パルプを製造するための新規な解決手段を提供することにある。 The object of the present invention is to eliminate at least some of the disadvantages associated with the prior art and to provide a novel solution for producing chemical mechanical pulp.
本発明は、化学機械パルプを製造する際に、チップの含浸を1.5bar以上の絶対圧で実施するという原理に基づく。 The present invention is based on the principle that impregnation of chips is carried out at an absolute pressure of 1.5 bar or more when producing chemical mechanical pulp.
リチャードソン及びレマヒエウ(LeMahieu)は、アスペンチップを温度約75℃及び圧力4barで、チップの叩解前に、水酸化ナトリウムと亜硫酸ナトリウムの混合物を用いて含浸する、超砕木パルプの製造方法を提供している[タッピー(Tappi)1965(48),第6,344−346頁]。記載事項によれば、アルカリの濃度の上昇で、パルプの強度を向上させることができ、同時に、エネルギー消費量が減少する。しかしながら、公知の解決手段における問題は、アルカリの添加がパルプの漂白性を低下させることである。 Richardson and LeMahieu provide a method for producing super-ground wood pulp in which aspen chips are impregnated with a mixture of sodium hydroxide and sodium sulfite at a temperature of about 75 ° C. and a pressure of 4 bar before beating the chips. [Tappy 1965 (48), pp. 344-346]. According to the described matter, the strength of the pulp can be improved by increasing the alkali concentration, and at the same time the energy consumption is reduced. However, a problem with the known solution is that the addition of alkali reduces the bleachability of the pulp.
本発明に関連して、我々は、予想外なことに、最も適切には水蒸気処理によって実行されるチップの効率的な脱気と、加圧含浸とを組み合わせた場合、含浸をより効率的にすることができ、また、アルカリ投与量を大幅に低減できることを見出した。同じレベルの濾水度で比較した場合、大幅に少ないアルカリ投与量を採用して、細木片のパーセンテージを同一又はより低くすることができ、同時に、パルプの散乱を従来の非加圧含浸の場合よりも高くすることができる。 In the context of the present invention, we unexpectedly found that impregnation is more efficient when combined with efficient degassing of chips, most suitably performed by steaming, and pressure impregnation. It has also been found that the alkaline dose can be greatly reduced. When compared at the same level of freeness, a much lower alkaline dosage can be employed to make the percentage of fine wood the same or lower, while at the same time pulp scattering is the case with conventional non-pressure impregnation Can be higher.
本発明に従う方法は、以下のもの、即ち、チップの脱気ユニット、チップの含浸ユニット及びチップの叩解ユニットを具えた設備を連続して配置することにより実施され、この場合、含浸ユニットは密閉容器を具え、該密閉容器の中において1.5bar以上の絶対圧で含浸処理を実施する。 The method according to the invention is carried out by successively arranging the following equipment: a chip degassing unit, a chip impregnation unit and a chip beating unit, in which case the impregnation unit is a sealed container. And impregnation treatment is carried out in the sealed container at an absolute pressure of 1.5 bar or more .
より具体的には、本発明に従う方法は、主として請求項1の特徴事項部分に記載された事項によって特徴付けられる。 More specifically, the method according to the invention is mainly characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.
また、本発明に従うパルプは、請求項14の特徴事項部分に記載された事項によって特徴付けられる。
The pulp according to the invention is also characterized by what is stated in the characterizing part of
本発明を用いて、注目すべき利点が得られる。そして、パイロット実験で、加圧含浸を用いることでによって、アルカリ投与量を50%以上低減できることが実証された。加えて、本発明は、パルプの散乱を向上させ、即ち、該実験において、予想外なことに、TMP参照例(アルカリ0%)の場合よりも、散乱がかなり高くなった。また、細木片百分率を上昇させることなく、散乱を向上させられることも注目に値すべきことである。同レベルの濾水度で、嵩も向上する。 Notable advantages are obtained with the present invention. In a pilot experiment, it was demonstrated that the alkali dose can be reduced by 50% or more by using pressure impregnation. In addition, the present invention improved pulp scattering, i.e., in the experiment, the scattering was significantly higher than in the TMP reference example (0% alkali). It should also be noted that the scattering can be improved without increasing the percentage of fine wood pieces. With the same level of freeness, the bulk is improved.
加圧含浸は、実験室レベルの実験において、95%を超える浸透度をつくり出す。実験で用いた参照点では、最大浸透度は63−74%であった。パイロット試験の実行においては、細木片百分率を上昇させることなく、アルカリ濃度を従来レベルの0.8−1.2%/Adt(風乾パルプ1トン)から0.25%/Adtのレベルまで低減することもできた。総ての試験点において、参照例よりも、散乱が明らかに高かった。 Pressure impregnation creates a permeability of over 95% in laboratory level experiments. At the reference point used in the experiment, the maximum penetration was 63-74%. In conducting the pilot test, the alkali concentration is reduced from the conventional level of 0.8-1.2% / Adt (1 ton of air-dried pulp) to a level of 0.25% / Adt without increasing the percentage of fine wood chips. I was also able to. Scattering was clearly higher than the reference example at all test points.
加圧含浸は、化学機械リファイナーパルプの品質を異なる最終使用用途向けに向上させることができる。 Pressure impregnation can improve the quality of chemical mechanical refiner pulp for different end use applications.
以下に、詳細な説明の助けを借り、また、以下に示した用途例を参照して、より綿密に本発明を検討する。 In the following, the invention will be examined more closely with the aid of a detailed description and with reference to the application examples given below.
添付の図面は、本発明に従う方法で用いる設備の簡略図を示している。 The accompanying drawings show a simplified diagram of the equipment used in the method according to the invention.
上記で説明したように、本発明に従う方法は、3つの段階、即ち、
第一に、木材チップを含む原料木材中に含まれる空気の少なくとも大部分を取り除き(即ち、木材チップを脱気し)、
第二に、木材チップ中にアルカリを効率的に吸収させるために、得られた原料に1.5bar以上の絶対圧でアルカリ性溶液を染み込ませ、
第三に、処理した木材チップを叩解して、所定の濾水度にする
ことを含む。
As explained above, the method according to the invention comprises three steps:
First, remove at least most of the air contained in the raw wood containing the wood chips (ie degas the wood chips),
Second, in order to efficiently absorb the alkali in the wood chip, the obtained raw material is impregnated with an alkaline solution at an absolute pressure of 1.5 bar or more ,
Third, it involves beating the treated wood chips to a predetermined freeness.
上記から分かるように、化学機械プロセスを用いてパルプを製造する。本発明では、化学機械パルプの製造とは、概して、上記のように、化学的な繊維の離解段階と機械的な繊維の離解段階との両方を含むプロセスを意味する。CMP及びCTMPプロセスは、化学機械プロセスである。CMPプロセスにおいては、原料木材を標準大気圧で叩解し、一方、CTMPプロセスにおいては、加圧リファイナー砕木パルプを生産する。CMPではより高投与量の化学薬品を使用するので、その収率は、一般に、CTMPプロセスの収率よりも低い(90%未満)。両ケースとも、木材の化学的処理は伝統的に亜硫酸ナトリウムで実行され(スルホン化処理)、この場合、広葉樹材は水酸化ナトリウムで処理することも可能である。この場合、CTMPプロセスでの通常の化学薬品投与量は、亜硫酸ナトリウムが約0−4%で且つ水酸化ナトリウムが1−7%であり、温度は約60−120℃である。一方、CMPプロセスでは、化学薬品投与量は、亜硫酸ナトリウムが10−15%で、並びに/或いは、水酸化ナトリウムが4−8%であり(乾燥木材から計算して)、温度は、約130−160℃であり、対応して50−100℃である。 As can be seen from the above, pulp is produced using a chemical mechanical process. In the present invention, the production of chemical mechanical pulp generally means a process that includes both a chemical fiber disaggregation stage and a mechanical fiber disaggregation stage, as described above. The CMP and CTMP processes are chemical mechanical processes. In the CMP process, the raw wood is beaten at standard atmospheric pressure, while in the CTMP process, pressurized refiner groundwood pulp is produced. Since CMP uses higher doses of chemicals, its yield is generally lower (less than 90%) than that of the CTMP process. In both cases, the chemical treatment of wood is traditionally carried out with sodium sulfite (sulphonation treatment), in which case hardwood can be treated with sodium hydroxide. In this case, typical chemical doses in the CTMP process are about 0-4% sodium sulfite and 1-7% sodium hydroxide, and the temperature is about 60-120 ° C. On the other hand, in the CMP process, the chemical dosage is 10-15% for sodium sulfite and / or 4-8% for sodium hydroxide (calculated from dry wood) and the temperature is about 130- 160 ° C, correspondingly 50-100 ° C.
化学機械プロセスでは、チップにアルカリ性の過酸化物溶液を含浸することも可能である(APMPプロセス)。過酸化物の投与量は、一般には0.1−10%(乾燥パルプ重量の)であり、典型的には約0.5−5%である。水酸化ナトリウム等のアルカリ供給量は、ほぼ同じで、即ち、約1−10重量%である。 In the chemical mechanical process, it is also possible to impregnate the chip with an alkaline peroxide solution (APMP process). The dosage of peroxide is generally 0.1-10% (by dry pulp weight), typically about 0.5-5%. Alkaline feed, such as sodium hydroxide, is about the same, i.e. about 1-10% by weight.
本発明は、特にはCTMPプロセスに関するものであり、該CTMPプロセスでは、含浸由来のチップに対して、加圧リファイナー砕木パルプ法を用いて、繊維の離解を行なう。 The present invention particularly relates to a CTMP process. In the CTMP process, fibers are disaggregated by using a pressure refiner groundwood pulp method on chips derived from impregnation.
本発明に従うプロセスにおいて、初期材料は、針葉樹又は広葉樹木材を含むチップである。特には、製造に広葉樹材チップを用い、該チップは、樺材(一般には、カバノキ(Betula)属の木材種)、ポプラ(Populus)属の木材種、又はそれらの混合物から準備する。カバノキ属の好適な木材種の例は、B.ペンジュラ(B. pendula)及びB.プベセンス(B. pubescens)であり、ポプラ属の好適な木材種の例は、以下のもの、即ち、P.トレムラ(P. tremula)、P.トレムロイデス(P. tremuloides)、P バルサメア(P balsamea)、P.バルサミフェラ(P. balsamifera)、P.トリコカルパ(P. trichocarpa)、P.ヘテロフィラ(P. heterophylla)、P.デルトイデス(P. deltoides)及びP.グランディデンタータ(P. grandidentata)である。人気のあるものと共に、アスペン(ヨーロピアンアスペン, P.トレムラ;クエーキングアスペン, P.トレムロイデス)、異種のストックアスペンから交配したアスペン種、ハイブリッドアスペン(例えば、P.トレムラ×トレムロイデス、P.トレムラ×トレムラ、P.デルトイデス×トリコカルパ、P.トリコカルパ×デルトイデス、P.デルトイデス×ニグラ(nigra)、P.マキシモヴィッチ(P. maximowiczii)×トリコカルパ)、及び遺伝子技術でつくり出された他の種が特に好ましいものと考えられる。 In the process according to the invention, the initial material is a chip comprising coniferous or hardwood wood. In particular, hardwood chips are used for production, and the chips are prepared from birch (generally Betula wood species), Populus wood species, or mixtures thereof. Examples of suitable wood species of the genus Birch are: B. pendula and B. pendula. Examples of suitable wood species of B. pubescens and of the genus Poplar are: P. tremula, P. P. tremuloides, P balsamea, P. Balsamifera, P. balsamifera P. trichocarpa, P.M. Heterophila (P. heterophylla), P. P. deltoides and P. deltoides P. grandidentata. Aspen (European Aspen, P. Tremura; Quake Aspen, P. Trem Roides), aspen species crossed from different stock aspen, hybrid aspen (eg, P. Tremura x Trem Roides, P. Tremura x Tremura) P. del toides * Trichocarpa, P. trichocarpa x Del Toydes, P. del Toydes x nigra, P. maximowiczii x Trichocarpa), and other species created by genetic technology are particularly preferred it is conceivable that.
カバノキ属及びポプラ属の木材種に並んで、ユーカリや混合熱帯広葉樹材等の他の広葉樹材種も原料として使用することができる。針葉樹の中でも、トウヒ(ピセアアビエス(Picea abies))及び松(ピナスシルベストリス(Pinus silvestris))、並びにトウヒ(Picea)属及びマツ(Pinus)属の他の木材種を言及すべきであろう。 Along with birch and poplar species, other broadleaf species such as eucalyptus and mixed tropical hardwoods can also be used as raw materials. Among the conifers, mention should be made of spruce (Picea abies) and pine (Pinus silvestris), and other wood species of the genus Spruce and Pinus.
一用途によれば、針葉樹繊維を100%まで含む化学機械パルプが製造される。しかしながら、本発明により、広葉樹繊維と針葉樹繊維の混合物からなり、少なくとも5%の針葉樹繊維を含む化学機械パルプを製造することができ、それは、例えば、50−99%の広葉樹繊維と1−50%の針葉樹繊維を含んでもよい。針葉樹繊維を使用することにより、特にはトウヒ繊維を使用することにより、パルプの嵩、強度特性及びこわさを向上させることができる。 According to one application, chemical mechanical pulp containing up to 100% of coniferous fibers is produced. However, according to the present invention, it is possible to produce a chemical mechanical pulp consisting of a mixture of hardwood and coniferous fibers and containing at least 5% of coniferous fibers, for example 50-99% hardwood fibers and 1-50% Of coniferous fibers. By using coniferous fibers, especially by using spruce fibers, the bulk, strength properties and stiffness of the pulp can be improved.
原料木材の木材チップの大きさは、一般には約20−50mm×1−10mm、典型的には約35−40mm×3−5mmである。 The size of the wood chips of the raw wood is generally about 20-50 mm × 1-10 mm, typically about 35-40 mm × 3-5 mm.
まず、木材チップ中の空気のできるだけ多くを取り除く。一般にはチップに含まれる空気の少なくとも70%、特には約80−100%の除去を目的とする。空気は、通常、気体の形態で存在する。添付のフローシートから分かるように、この脱気はエバポレータ1中でチップに蒸気を当てることにより実施することができる。図に従うプロセスでは、初期材料のチップをスクリューコンベヤー2により水蒸気処理サイロ1中に供給し、該水蒸気処理サイロ1中に、一つの供給ノズルから、或いは、図示のように、蒸気をサイロ中のチップに均一に配給するために幾つかのノズル3a−3cから、水蒸気を供給する。
First, remove as much of the air in the wood chips as possible. In general, the aim is to remove at least 70% of the air contained in the chip, especially about 80-100%. Air is usually present in gaseous form. As can be seen from the attached flow sheet, this degassing can be carried out in the evaporator 1 by applying steam to the chip. In the process according to the figure, chips of initial material are fed into a steaming silo 1 by means of a
水蒸気処理の目的は、木材チップから空気を除くことである。同時に、水蒸気が木材チップ中に残る。 The purpose of the steam treatment is to remove air from the wood chips. At the same time, water vapor remains in the wood chips.
水蒸気処理は、例えば、図に示す連続レバポレータ1中で実施することができ、図中、木材チップは水蒸気処理サイロ1を通って移動し、該水蒸気処理サイロ1で飽和又はほぼ飽和の蒸気と約0.5−20分間、特には約1−10分間接触させられる。水蒸気処理は、超過気圧で実施できるが、一般には、標準大気圧での水蒸気処理で全く十分である。使用する蒸気がどの程度飽和しているかにもよるが、具体的には、高温、例えば、約50−100℃、特には約80−100℃の温度を採用する。 The steam treatment can be carried out, for example, in the continuous evaporator 1 shown in the figure, in which the wood chips move through the steam treatment silo 1 and in the steam treatment silo 1 are saturated with approximately saturated or nearly saturated steam. Contact is allowed for 0.5-20 minutes, in particular about 1-10 minutes. The steam treatment can be carried out at an overpressure, but generally a steam treatment at standard atmospheric pressure is quite sufficient. Specifically, depending on how saturated the steam used is, a high temperature, for example, a temperature of about 50-100 ° C., particularly about 80-100 ° C. is employed.
水蒸気処理の代わりに、低圧/真空中で脱気を実施することもでき、或いは、真空処理で水蒸気処理をより効率的にすることもできる。 Instead of steam treatment, degassing can be carried out in low pressure / vacuum, or the steam treatment can be made more efficient by vacuum treatment.
処理したチップを水蒸気サイロから出口ノズル4を通して取り除き、その後、最も好ましくは、チップをプラグスクリュー5中で圧縮する。この段階の後、通常は空気の少なくとも95%、好ましくは少なくとも98%が取り除かれ、同時に、蒸気の一部も取り除かれる。 The treated tip is removed from the steam silo through the outlet nozzle 4, and most preferably the tip is then compressed in the plug screw 5. After this stage, usually at least 95%, preferably at least 98% of the air is removed and at the same time a part of the vapor is also removed.
完全のために、硫酸塩パルプ及び化学機械リファイナーパルプの両方の製造においてチップの水蒸気処理を使用できることを言及すべきであろう。しかしながら、本発明まで、木材チップの水蒸気処理と加圧含浸の組み合わせを化学機械パルプの製造において使用できることは示唆されてこなかった。 For completeness, it should be mentioned that steam treatment of chips can be used in the manufacture of both sulfate pulp and chemical mechanical refiner pulp. However, until the present invention, it has not been suggested that the combination of steaming and pressure impregnation of wood chips can be used in the production of chemical mechanical pulp.
脱気段階の後、木材チップを含浸処理段階6に導く。本発明の好適実施態様によれば、蒸気を当てた木材チップを、特には水蒸気処理段階の温度のまま吸収装置6中で実施される含浸段階に持っていく。含浸段階で使用する含浸溶液の温度は、水蒸気処理段階の蒸気の温度よりも低く維持する。
After the deaeration stage, the wood chips are led to the
実際に、含浸段階は、密閉容器、即ち、圧力容器中で実施され、該圧力容器は、蒸し器の下流に配置される。図示した吸収装置は、基本的には、細長い吸収器を具え、該吸収器の長手方向軸は本質的に鉛直に配置され、該吸収装置は上部と下部とを有し、この場合、脱気ユニットから来た木材チップを吸収装置の上部中に供給して、吸収装置の下部を介して取り出すことができる。吸収装置中において、本発明によれば、一般には少なくとも1.5barの絶対圧、好ましくは約1.5−15barの絶対圧を作り出すことができる。 In practice, the impregnation stage is carried out in a closed vessel, i.e. a pressure vessel, which is arranged downstream of the steamer. The illustrated absorber basically comprises an elongated absorber, the longitudinal axis of the absorber being arranged essentially vertically, the absorber having an upper part and a lower part, in this case degassing Wood chips coming from the unit can be fed into the upper part of the absorber and taken out via the lower part of the absorber. In the absorber, according to the present invention, an absolute pressure of generally at least 1.5 bar, preferably about 1.5-15 bar, can be created.
木材チップを素早く含浸容器に供給した場合、木材チップの温度は、含浸段階が始まる前に、最大で約10−20℃程落ちる可能性がある。 If wood chips are fed quickly into the impregnation vessel, the temperature of the wood chips can drop by up to about 10-20 ° C. before the impregnation stage begins.
吸収装置6中には、上部分離器7が存在する。その入口ノズル7aを通して、チップを吸収器に供給し、分離器中で、液体を木材チップから分離する。この液体は、水蒸気処理サイロ1の廃棄物の流れ中に再循環させる。
In the
好適実施態様によれば、蒸気を当てた木材チップを含浸化学薬品と共に含浸段階に供給し、この場合、含浸化学薬品は別々の入口ノズル10a−10cからパイプライン11に供給され、該パイプライン11は蒸し器1の出口ノズル4及び吸収装置6の入口ノズル7aに連結している。圧力を作り出すため、最も適切には、パイプライン中にポンプ20,21又は類似の装置を配置する。
According to a preferred embodiment, steamed wood chips are supplied to the impregnation stage together with the impregnation chemical, in which case the impregnation chemical is supplied to the pipeline 11 from
含浸段階で、アルカリ性材料の水溶液を含む含浸溶液を用い、該溶液は任意にスルホン化化学薬品を含んでいてもよい。通常は、NaOHやKOH等のアルカリ金属の水酸化物、又は水酸化マグネシウム、Mg(OH)2や水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、或いはそれらの混合物の水溶液を用いる。所望より、この溶液は、例えば、亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩化合物も含む。アルカリ水酸化物の投与量は、通常は約2−12kg/Adt(風乾パルプ1トン)であるが、好ましくは最大で約6kg/Adt、より好ましくは最大で約4kg/Adtである。アルカリ土類金属の水酸化物は、対応する投与量(モルで)で使用される。溶液のpH値は、約9−11である。亜硫酸塩化合物の消費量は、広葉樹に対して、約1−20kg/Adt、適切には最大で3kg/Adtである。 In the impregnation step, an impregnation solution containing an aqueous solution of an alkaline material is used, and the solution may optionally contain a sulfonated chemical. Usually, an aqueous solution of an alkali metal hydroxide such as NaOH or KOH, or an alkaline earth metal hydroxide such as magnesium hydroxide, Mg (OH) 2 or calcium hydroxide, or a mixture thereof is used. If desired, the solution also contains a sulfite compound such as, for example, sodium sulfite. The dose of the alkali hydroxide is usually about 2-12 kg / Adt (1 ton of air-dried pulp), preferably about 6 kg / Adt at maximum, more preferably about 4 kg / Adt at maximum. Alkaline earth metal hydroxides are used in corresponding doses (in moles). The pH value of the solution is about 9-11. The consumption of sulfite compounds is about 1-20 kg / Adt, suitably up to 3 kg / Adt for hardwoods.
純粋な溶液に加えて、例えば、白液や緑液といったパルプの蒸解から得られる蒸解液等のアルカリ性材料の配合物の水溶液も含浸に使用できる。含浸段階の温度は、約30−95℃、好ましくは約40−90℃であり、該温度は、少なくとも一部はチップによって持ち込まれる熱で達成することができる。一般には、含浸段階の温度は、脱気段階の温度よりも低い。本発明によれば、含浸段階の圧力は、約1.5−15bar、好ましくは約2−10barの絶対圧である。その結果として、含浸においては、少なくとも約0.5barの超過気圧を利用する。木材と液体の間の比(p/p)は、一般には約1:20から1:4、特には約1:15から1:6である。 In addition to pure solutions, aqueous solutions of blends of alkaline materials such as cooking liquor obtained from cooking of pulp such as white liquor and green liquor can also be used for impregnation. The temperature of the impregnation stage is about 30-95 ° C., preferably about 40-90 ° C., which can be achieved at least in part with heat carried by the chip. In general, the temperature of the impregnation stage is lower than the temperature of the degassing stage. According to the invention, the pressure in the impregnation stage is an absolute pressure of about 1.5-15 bar, preferably about 2-10 bar. Consequently, impregnation utilizes an overpressure of at least about 0.5 bar. The ratio between wood and liquid (p / p) is generally about 1:20 to 1: 4, in particular about 1:15 to 1: 6.
含浸化学薬品の投与量は、処理するチップによって調整することができ、また、必要に応じて、増加させることもできる。 The dosage of impregnating chemical can be adjusted depending on the chip to be treated and can be increased as required.
含浸処理の継続期間は、約1−240分、好ましくは約5−120分、特には約10−60分である。 The duration of the impregnation treatment is about 1-240 minutes, preferably about 5-120 minutes, in particular about 10-60 minutes.
含浸段階の間に、アルカリをできる限り最大の度合で木材チップに染み込ませる。一般には木材チップの細孔容積の少なくとも85%、好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%を含浸溶液で満たすべきである。 During the impregnation stage, the wood chips are impregnated with alkali to the maximum extent possible. Generally, at least 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% of the pore volume of the wood chip should be filled with the impregnation solution.
含浸は、一段階又は幾段階で実施することができ、この場合、少なくとも一つの段階は、超過気圧で実施する。好適実施態様によれば、まず、熱いチップに対して上述の条件下、超過気圧で含浸を行い、その後も、同じ又は異なる温度で、開放系の入れ物又は容器中において含浸を続ける。含浸処理の継続時間の約10−80%は、加圧した条件下で実施することができる。以下に示す用途では、加圧された処理と加圧されていない処理の継続時間は同様に長く、合計の継続時間は40分である。 Impregnation can be carried out in one or several stages, in which case at least one stage is carried out at overpressure. According to a preferred embodiment, the hot chips are first impregnated at the overpressure under the conditions described above, and then the impregnation is continued in an open container or container at the same or different temperature. About 10-80% of the duration of the impregnation process can be carried out under pressurized conditions. In the applications shown below, the duration of pressurized and unpressurized processing is similarly long, with a total duration of 40 minutes.
含浸段階から来た木材チップは、出口ノズル6aを通して取り出される。参照番号6bは、吸収装置の排出装置を指す。この排出装置で、装置の底部で回収した残留分を取り出すことができる。その後、チップを従前の化学機械パルプの叩解段階12に供給し、該叩解段階は、例えば、溝付き叩解ブレードを具える叩解機中で実施することができる。原料木材を所定の濾水度、即ち、50−500ml CSF、より好ましくは90−150ml CSFに叩解する。
Wood chips coming from the impregnation stage are taken out through the outlet nozzle 6a. Reference number 6b refers to the discharging device of the absorber. With this discharge device, the residue collected at the bottom of the device can be taken out. Thereafter, the chips are fed to a conventional chemical mechanical
基本図1は、実際に、含浸段階から発生したチップの流れを叩解前に如何にして更に加工するかを示している。それに沿って、まず、過剰の含浸溶液をスクリュープレス13中で取り除き、その後、チップをスクリューコンベヤー15a及び15bで叩解に運ぶ前に、化学薬品の反応を反応サイロ14中で継続することができる。かかるサイロを使用する場合、反応サイロ14中での反応時間は、通常は約0.1−10時間である。
Basic FIG. 1 shows how the chip flow generated from the impregnation stage is actually further processed before beating. In line therewith, first the excess impregnation solution can be removed in the
スクリュープレス13中では、叩解に不適な不純物と繊維材料を分離することができ、それらは篩16を通して廃棄物流路中に取り出される。スクリュープレスから生じた液相17は、場合により未使用の供給水と組み合わせて、パイプライン10中に再循環させることができる。
In the
参照番号22及び23は、液相の供給用に配置されたポンプを指している。図示のように、含浸溶液は、最も好ましくは、プロセスに再循環され、そのアルカリ濃度は、未使用のアルカリフィードで調整する(上昇させる)ことができる。
本発明の2つの必須因子は、含浸溶液とチップを合わせる前に良好な脱気を達成することと、含浸を加圧することであることを指摘しておくべきであろう。これら2つの因子が一緒になって、含浸溶液の木材チップ中への効率的な浸透を可能とする。圧力容器中での保持時間及び温度は、拡散時間及び反応時間を調整できるような方法で選択される。拡散が起こるのに十分な時間がなければならず、反応の速度は高過ぎてはいけない。 It should be pointed out that the two essential factors of the present invention are to achieve a good degassing prior to combining the impregnation solution and the chip and to pressurize the impregnation. Together, these two factors allow for efficient penetration of the impregnation solution into the wood chips. The holding time and temperature in the pressure vessel are selected in such a way that the diffusion time and reaction time can be adjusted. There must be sufficient time for diffusion to occur and the rate of reaction should not be too high.
上記した化学機械パルプは、並外れて良好な性質を有している。序論に記載したように、パルプの光散乱品質が向上しており、結束繊維のパーセンテージを上昇させること無く光散乱品質の向上が達成されている。従って、同一レベルの濾水度で、本発明に従うパルプの光散乱品質は、高アルカリ参照例に比べて、少なくとも5%、更には10%良好である。同時に、本発明に従うパルプの細木片(スライバー)百分率は、TMP参照例の細木片百分率よりも低く、予想外なことに、高アルカリ参照例の細木片百分率よりも低い。同じレベルの濾水度で、嵩も5%程向上している。 The chemical mechanical pulp described above has exceptionally good properties. As described in the introduction, the light scattering quality of the pulp has been improved, and an improvement in light scattering quality has been achieved without increasing the percentage of bound fibers. Thus, at the same level of freeness, the light scattering quality of the pulp according to the invention is at least 5% and even 10% better than the high alkali reference example. At the same time, the percentage of sliver in the pulp according to the present invention is lower than that of the TMP reference example, and unexpectedly lower than that of the high alkali reference example. At the same level of freeness, the bulk is improved by about 5%.
注目に値する例は、アスペンから調製したCTMPパルプの散乱品質が45m2/kgよりも高く、細木片百分率が0.3%よりも低いことである。対応して、樺材から、散乱品質が45m2/kgよりも高く、細木片百分率が1.5%よりも低いパルプを作り出すことができる。これらはパルプの性質の単なる例で、パルプの製造業者に対して、本発明の限定内で、所望のレベルの散乱又は細木片百分率を自由に選択して、本発明の助けを借りて、パラメーターの一つをかなり向上させられることを指摘しておくべきであろう。 A notable example is that the scattering quality of CTMP pulp prepared from aspen is higher than 45 m 2 / kg and the percentage of fine wood pieces is lower than 0.3%. Correspondingly, it is possible to produce pulp from straw that has a scattering quality higher than 45 m 2 / kg and a small piece percentage lower than 1.5%. These are just examples of the nature of the pulp, and the pulp manufacturer is free to choose the desired level of scattering or percentage of swarf within the limits of the present invention, and with the help of the present invention the parameters It should be pointed out that one of these can be improved considerably.
本発明によるパルプは、紙又は厚紙製品の製造に使用できる。 The pulp according to the invention can be used for the production of paper or cardboard products.
従って、上記の繊維の離解の後、一般には、例えば、アルカリ性条件下で過酸化水素を用いてパルプを漂白し、約75−88%の白色度にする。 Thus, after the above-mentioned fiber disaggregation, the pulp is generally bleached, for example, with hydrogen peroxide under alkaline conditions to a whiteness of about 75-88%.
所望により、スラッシュ可能な初期材料を達成できるような方法で、上記パルプを化学パルプと混合することによって初期材料の性質を調整することができるが、初期材料はかなりの量(少なくとも30重量%)の化学機械パルプを含む。好ましくは、針葉樹パルプを化学パルプとして用い、この場合、その百分率は、原料の繊維の乾燥重量の1−50%である。しかしながら、化学機械アスペンパルプだけを使用することもできる。 If desired, the properties of the initial material can be adjusted by mixing the pulp with the chemical pulp in such a way that a slashable initial material can be achieved, but the initial material is a significant amount (at least 30% by weight). Of chemical mechanical pulp. Preferably, softwood pulp is used as the chemical pulp, in which case the percentage is 1-50% of the dry weight of the raw fibers. However, it is also possible to use only chemical mechanical aspen pulp.
まず、製紙用パルプをそれ自体は公知の方法でスラッシュ化して適切な稠度とし(通常は、約0.1−1%の固形分百分率に)、その後、すき網上に展開し、ウェブ化して紙又は厚紙ウェブを形成する。炭酸カルシウム等の充填材を繊維スラッシュ中に一般には繊維の重量の約1−50重量%添加することができる。 First, the pulp for papermaking is slushed by a method known per se to an appropriate consistency (usually to a solid content percentage of about 0.1 to 1%), and then developed on a plow net and converted into a web. Form a paper or cardboard web. Fillers such as calcium carbonate can be added to the fiber slash, generally about 1-50% by weight of the fiber.
紙ウェブには、表面サイズ処理を施し、並びに/或いは被覆層を設けることができ、所望により、カレンダー加工を施してもよい。単層コーティング用、プレコーティング用、及び表面コーティング用には、コーティングペーストを使用することができる。三重コーティングも可能である。一般には、本発明に従うコーティングは、少なくとも一種の顔料又は顔料の混合物を10−100重量部、少なくとも一種のバインダーを0.1−30重量部、及びそれ自体は公知の他の添加剤を1−10重量部含む。 The paper web can be surface sized and / or provided with a coating layer and may be calendered if desired. A coating paste can be used for single-layer coating, pre-coating, and surface coating. Triple coating is also possible. In general, the coating according to the invention comprises 10-100 parts by weight of at least one pigment or mixture of pigments, 0.1-30 parts by weight of at least one binder, and other additives known per se. Contains 10 parts by weight.
上記の方法で、本発明に従って、パルプ材料から、優れた印刷適性、良好な平滑性、並びに高い不透明度及び白色度を有するウェブを製造することができる。用途の例は、上質紙、塗工印刷用紙、及びカタログ用紙、並びに多層厚紙の裏地である。 In the manner described above, according to the present invention, a web having excellent printability, good smoothness, and high opacity and whiteness can be produced from the pulp material. Examples of applications are fine paper, coated printing paper and catalog paper, and multilayer cardboard lining.
以下の非限定的な例で、本発明を例証する。 The following non-limiting examples illustrate the invention.
実施例1
以下の条件下、アスペンのCTMPパルプを実験室内で調製した。
Example 1
Aspen CTMP pulp was prepared in the laboratory under the following conditions.
100℃で2−5分間蒸気に当てたアスペンの木材チップに、密閉容器内で、圧力5bar(a)、80℃で20分間、異なる量の水酸化ナトリウムを含浸させた。その後、開放系反応サイロ内において、80℃で更に20分間含浸を継続した。 Aspen wood chips exposed to steam at 100 ° C. for 2-5 minutes were impregnated with different amounts of sodium hydroxide in a sealed container at a pressure of 5 bar (a) at 80 ° C. for 20 minutes. Thereafter, impregnation was further continued at 80 ° C. for 20 minutes in an open reaction silo.
数ある中でも、以下の方法を用いて、パルプの特性を決定した。
− 嵩 cm3/g: EN 20534
− 散乱 m2/kg: ISO 9416
− CSF ml: ISO 5267−2
− 結束繊維: “パルマック(Pulmac)結束繊維”、試料量3g、150mlのCSFパルプに対しては0.08mmのギャッププレート、325mlのCSFパルプに対しては0.10mmのギャッププレート
Among other things, the properties of the pulp were determined using the following method.
- bulk cm 3 / g: EN 20534
-Scattering m 2 / kg: ISO 9416
-CSF ml: ISO 5267-2
-Binding fiber: "Pulmac binding fiber", sample size 3g, 0.08mm gap plate for 150ml CSF pulp, 0.10mm gap plate for 325ml CSF pulp
表1に、アスペンチップをこの方法で150ml CSFの濾水性レベルに叩解した場合に起きたことを示す。 Table 1 shows what happened when aspen chips were beaten to a 150 ml CSF drainage level in this manner.
表に示すように、本発明を利用することで、水酸化アルカリの投与量を減じることが可能となり、この場合、細木片のパーセンテージを増加させること無く、散乱が明確に上昇する。アルカリを従来の量で用いた場合に比べて、散乱が10%超ほど上昇する。予想外なことに、細木片のパーセンテージは、1.2%アルカリ参照例よりもかなり低かった。 As shown in the table, the use of the present invention makes it possible to reduce the dose of alkali hydroxide, in which case the scattering is clearly increased without increasing the percentage of fine wood pieces. The scattering increases by more than 10% compared to the case where alkali is used in the conventional amount. Unexpectedly, the percentage of fine wood pieces was significantly lower than the 1.2% alkaline reference example.
表2に、上記のパルプの嵩を示す。 Table 2 shows the bulk of the above pulp.
嵩も、同じCSFレベルで若干良くなっていることが分かる。 It can be seen that the bulk is slightly improved at the same CSF level.
樺材チップで、上記実験を繰り返した。325mlのCSFレベルにおける樺材の加圧含浸(80℃、5bar、20分)によって、以下の散乱値が得られた。 The above experiment was repeated with a wood chip. The following scattering values were obtained by pressure impregnation (80 ° C., 5 bar, 20 minutes) of the brazing material at a 325 ml CSF level.
この場合も、実験での細木片のパーセンテージは高いままであるもの、散乱における有意の改善が達成された。しかしながら、参照例よりも3分の1低かった。 Again, a significant improvement in scattering was achieved, although the percentage of fine wood in the experiment remained high. However, it was 1/3 lower than the reference example.
樺材の場合、アルカリ投与量を減じることで、嵩への大きな影響は全く無かった。 In the case of cocoons, there was no significant effect on bulk by reducing the alkali dose.
実施例2.実験室での含浸
実験室で、アルカリ投与量2.5、5及び10kgのNaOH/Adtチップを用いて、アスペン及び樺材を用いた含浸を標準大気圧で実施した。木材/液体比は、1:8で、温度は80℃とした。
Example 2 Laboratory impregnation In the laboratory, impregnation with aspen and brazing material was carried out at standard atmospheric pressure using alkaline doses of 2.5, 5 and 10 kg NaOH / Adt tips. The wood / liquid ratio was 1: 8 and the temperature was 80 ° C.
含浸プロセスの開始から15分、30分、1時間、及び3時間後に含浸溶液から試料を採取した。アルカリ投与量の増加に従い、含浸時間の関数として、含浸溶液に溶解する有機材料が劇的に増加した。同時に、溶存CODが劇的に増加した。 Samples were taken from the impregnation solution 15 minutes, 30 minutes, 1 hour, and 3 hours after the start of the impregnation process. As the alkaline dose increased, the organic material dissolved in the impregnation solution increased dramatically as a function of impregnation time. At the same time, the dissolved COD increased dramatically.
この例で達成された、アスペンの40分間の実験室規模含浸における繊維ロスに対するアルカリ投与量の影響の結果を以下の表に示す。 The results of the effect of alkali dose on fiber loss achieved in this example for 40 minutes laboratory scale impregnation of aspen are shown in the table below.
叩解前に含浸溶液から繊維ロスを決定したことも指摘しておくべきであろう。叩解により溶存材料の量が増加し、それに対応して、繊維ロスが増加し、アルカリ投与量が増加する程、ロスが大きくなった。 It should also be pointed out that the fiber loss was determined from the impregnation solution before beating. The amount of dissolved material increased by beating, and the fiber loss increased correspondingly, and the loss increased as the alkali dose increased.
Claims (14)
パルプを生産するために、前記含浸溶液で処理された木材チップを叩解して所望の濾水度にする方法に従って、
木材チップを含む原料木材から化学機械パルプを製造する方法において、
木材チップを脱気し、
該木材チップを叩解する前に、含浸溶液が木材チップに効率良く吸収されるような方法で、得られた脱気木材チップに1.5bar以上の絶対圧でアルカリ性の含浸溶液を染み込ませる
ことを特徴とする化学機械パルプの製造方法。Contacting the wood chips with an alkaline impregnation solution in an impregnation step under conditions where the impregnation solution penetrates the wood chips;
In order to produce pulp, according to a method of beating wood chips treated with the impregnation solution to a desired freeness,
In a method for producing chemical mechanical pulp from raw wood containing wood chips,
Deaerate the wood chips,
Before beating the wood chips, impregnating the obtained degassed wood chips with an alkaline impregnation solution at an absolute pressure of 1.5 bar or more in such a manner that the impregnation solution is efficiently absorbed by the wood chips A method for producing chemical mechanical pulp.
該含浸段階で、前記含浸溶液の温度を、前記水蒸気処理の温度よりも低く維持する
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。Bringing the steamed wood chips into the impregnation stage essentially at the temperature of the steam treatment,
The method according to claim 2, wherein, in the impregnation step, the temperature of the impregnation solution is maintained lower than the temperature of the steam treatment.
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