JPS63502522A - 各種パルプの過酸化物による漂白の制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 各種バルブの過酸化物による漂白の制御本発明は、メカニカルバルブ、サーモメ カニカルバルブまたはケミメカニカルバルブの過酸化物による漂白の制御方法に 関する。

製品によっては、たとえば、ティッシュベーパー、板紙および各種の上級紙では 、完全に漂白したケミカルバルブではなく漂白したメカニカルバルブまたはケミ メカニカルバルブを使用することが一段と一般的になっている。環境的観点から みてメカニカルバルブの製造の方がケミカルバルブの製造よりはるかに魅力的で あるだけでなく、原料も一層効率的に利用できる。

このことは、メカニカルバルブの方が相当低コストで製造できることを意味し、 いくつかの点でメカニカルバルブはケミカルバルブより優れた特性も有する。し かしメカニカルバルブのこれまでの欠点は白色度が低いことであり、このことに より製品の種類によってはその使用が制限されてきた。

過酸化物による漂白法、たとえば数段階に分けて高バルブ濃度で行なう漂白法が 開発された結果、白色度を増大させ、同時に漂白剤に要する費用も低減すること が可°能になった。しかしながら従来の漂白法には一段法でも二段法でも、漂白 の制御、調節および最適化の可能性が限定されているという大きい欠点を有して いた。

現在の漂白プラントでは、最も単純な場合には、供給されるバルブの白色度の測 定にもとづいて制御が行なわれ、この白色度の値が漂白剤の添加量の調節に直接 利用される。これとは別のさらに一般的な方法では、バルブの白色度を漂白剤の 添加後に１〜５分間の所定反応時間の後に測定する。次にこの白色度の値を漂白 剤の添加量の「フィードバック」制御に使用する。

しかしながら未漂白バルブの白色度はバルブの漂白性についての満足すべき尺度 とはならず、白色度の変化は漂白剤添加量と精製されたバルブの白色度との関係 にさまざまな形で影響を及ぼすいくつかの要因に左右されうるのである。原料は 腐敗物質の含量、貯蔵期間、樹皮含量および各種木材の配合によって変化しうる 。加工条件は漂白剤の配合、叩解度の差違、温度および処理時間によって変化し 、これらの要因や他の要因が漂白剤添加量と精製されたバルブの白色度との関係 にさまざまな形で影響を及ぼすのである。

本発明をここに添付図面に言及しつつさらに詳細に開示する。

第１図は、すでに公知の方法によって漂白を行った場合のバルブの白色度を示す 。

第２図は、本発明によって漂白を行った場合のバルブの白色度を示す。

第３図は、本発明による二段階式の過酸化物による漂白装置の制御を示す。

第１図では、実験室で漂白したバルブの白色度を未漂白バルブの白色度の関数と して示す。すべての事例において過酸化物添加量は４０ｋｇ／）ンのＨ２Ｏ２と し、アルカリ添加量は最適化された値である。漂白は種々の木材（カンパ、ヤマ ナラシ、ユーカリ、トウヒ、およびマツ）から種々の方法で製造されたバルブ（ ＴＭＰ、ＣＴＭＰおよび砕木バルブ）について行った。

バルブはすべて同一条件で漂白した。未漂白白色度と漂白白色度との相関が貧弱 であることが明らかである。

漂白プラントからの白水を離解後の希釈液に用いる閉鎖系、たとえば砕木工場お よびＴＭＰプラントでは、供給されるバルブの白色度は制御のための基準として はさらに貧弱なものとなる。この場合に漂白プラントに供給される材料の白色度 は白水とともに再循環される残存漂白剤の量に大きく依存１２、この残存量はざ らに系の閉鎖度および漂白後残存している漂白剤の量によって決まる。この種の 系では漂白プラントに供給される材料の白色度が増大していることは、バルブの 漂白性が改善されていることを必ずしも意味せず、単に漂白工程の最初の「単純 な」部分のうちかなり多くの部分が残存漂白剤によってすでに実施されているこ とを意味するものである。

したがって、特定の反応時間の経過後に白色度を測定して漂白剤添加量を「フィ ードバック」制御する系は、フィードバック系ではどちらかといえば使用するこ とはできず、このことは実際の操業において明らかになっている。このような制 御は、系中の漂白剤のバランスが劇的に変化した時には、特に製造の変更、開始 、停止などの時には完全に誤まった結果を導く。

本発明の目的は、供給される原料が変更になった際にも、また漂白工程から再循 環された漂白剤を漂白プラントに入る前のバルブの漂白に使用した際にも、過酸 化物による漂白の完全に満足すべき制御を達成することにある。本発明では漂白 の制御とは、漂白剤の過剰な使用を避けうろことを意味し、本発明の方法を実際 に実施したところ、漂白剤を相当節約することができた。もう一つの極めて重要 な利点は、上述の因子に起因するばらつきを避けることができ、漂白プラントか ら得られる材料の白色度が極めて均一なことであり、このことは製造業者にとっ ては最も重要なことである。

本発明による漂白の制御は、二段階以上にわたる過酸化物漂白に関するものであ る。この方法は過酸化水素による漂白に特に適しているが、他の公知のバルブ用 過酸化物漂白剤、たとえば過酸化ナトリウムおよび過炭酸ナトリウムを用いた漂 白にも使用することができる。過酸化水素による漂白は、通常ｐＨ６〜１２の範 囲のアルカリ性溶液中で、一般に乾燥バルブに対して０．１〜１０重二％の量の 過酸化水素を用いて実施される。ｐＨはアルカリ性の物質、主に苛性ソーダおよ び水ガラスを用いて調節する。公知の技術によれば、キレート化剤、たとえばＥ ＤＴＡおよびＤＴＰＡを用いて汚染金属の影響を排除する。

本発明の方法は二段階漂白プラントに特に適しており、現存の系では第一段階は 、第二漂白段階で残存した漂白剤の「消極的」消費に主に利用される。これに反 し、本発明では第一段階をバルブの漂白性の決定に「積極的」に使用する。第一 段階に公知の量の漂白剤を加え、公知の条件下で反応させる。次に第一段階で得 られた白色度を各種条件の「フィード・フォワード」的制御、主にその後の漂白 段階での漂白剤添加に直接的に使用する。公知の量の漂白剤とは新規に添加した 漂白剤であっても、その後の段階から回収した未反応漂白剤であっても、これら の２種の漂白剤の混合物であってもよく、混合物とすることが最も多い。公知の 量の漂白剤をｐＨ１温度、時間およびバルブ濃度について公知の条件下で反応さ せる。実際の経験から、第一段階に新規に加える漂白剤の量は全添加量の５〜６ ０重量％とするのが適当である。場合によっては漂白剤の全量を再循環漂白剤で まかなうこともできることを見出した。アルカリは通常この段階では、漂白過程 で添加する全量のうち２０〜６０重量％または８０重量％以下の量で加える。第 一段階後に測定した白色度を「フィード・フォワード」条件の制御に主に使用す るだけでなく、第一段階後の白色度のレベルを第一段階への添加量の調節に利用 して、各段階の間での漂白剤添加量および各段階での白色度の発現の分布を最適 なものとすることもできる。

第２図には、４０ｋｇ／トンの過酸化水素で漂白したバルブの白色度を、２０） ｃｇ／）ンの過酸化水素で漂白した同じバルブの白色度の関数として示す。アル カリの添加量は最適なものとし、第１図と同じく各種の木材および各種の方法を 使用した。１トン当り４０ｋｇの過酸化水素を掬いて漂白した後のバルブの白色 度を、半量の漂白剤、すなわち１トン当り２０聴の過酸化水素を用いて漂白した 同じバルブの白色度に対して示した。図から明らかなように相関関係は極めて良 好であり、また原則的には方法および木材原料の双方から独立であり、すなわち 第１図に示した結果とは全く対象的である。

第二段階での添加量を第一段階からの白色度の値にしたがって制御して数回の試 験を行った。第一段階での添加量が全添加量の１０〜２０％の範囲と低めでも、 最終的な漂白バルブの白色度と第一段階での値との間に良好な相関関係が得られ た。

この良好な相関関係は、特に最終漂白バルブの高い白色度１ノベルを達成するこ とを目的とする場合に、公知の条件下で実施した第一漂白段階からの漂白結果を その後の段階の制御に直接利用することができることを直接的に証明している。

第３図に、過酸化物による二段階方式漂白装置の制御についての実施態様を示す 。二段漂白プラントは、漂白した商業用バルブの製造ラインに組込んである。

漂白プラントに供給されるバルブとしては、メカニカルバルブである５ＧＷ（石 砕木バルブ）　、ＴＭＰ　Ｃサーモメカニカルバルブ）　、ＲＭＰ　（リファイ ナメカニカルバルブ）など、またはケミメカニカルバルブであるＣＴ〜ｉＰ（ケ ミサーモメカニカルバルブ）　、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルバルブ）　、Ｎ５ ＳＣ（中性亜硫酸セミケミカルバルブ）などが使用される。

供給されたバルブ１は圧搾装置２でバルブ濃度が約３３％となるまで濃縮し、ミ キサー４で漂白剤３と混合し、第一段階の漂白塔５で約１０％のバルブ濃度にて 漂白する。漂白したバルブを圧搾装置６で約３３％まで濃縮し、次に第二段階用 の漂白剤７をミキサー８中で加える。第二段階の漂白塔９からのバルブをスクリ ュー１０およびバルブチェスト１１中で希釈し、圧搾装置１２中で濃縮する。乾 燥固形分含量が約５０％である濃縮バルブを圧搾装置から乾燥機の貯蔵基１３に 移す。圧搾装置１２から回収された漂白剤含有白水を白水タンク１４に集め、漂 白塔の後の希釈に再使用する。過剰分の白水は、第一漂白段階への漂白剤の供給 量を修正するためにタンク１５に必要とされる新規な漂白剤を添加した後に、第 一漂白段階で再使用する。

本発明にしたがって漂白を行う際には、生産ラインの各種パラメータを測定し、 センサからコンピュータに信号をインプットして制御器等のまわりの各種のバル ブに制御信号を与えることによって制御を行う。制御システムを第３図に示す。

第一段階以前のバルブ流ｆｆ１２０とバルブ濃度２１を測定することによって製 造量を決定する。製造信号は製造量に応じた漂白剤の流量の制御に利用する。第 一段階に供給されるバルブの温度２２を測定し、蒸気添加２３によって調節する ことができる。塔５のレベル２４を漂白時間の尺度として使用する。漂白結果を 白色度針２５で連続的に測定し、白色度の値を第二段階への漂白剤添加の制御お よび必要に応じて第一段階への漂白剤の添加のフィードバック制御に利用する。

白水タンクのレベルを制御しく２６）、第一段階での漂白条件を漂白段階後の圧 搾装置６からの白水のｐｌ（２７および残存過酸化物２８を連続的に測定するこ とによって制御する。圧搾装置６に供給されるバルブの濃度は白水の添加によっ て制御する（２９）。第二段階で余った残存白水にほぼ対応する流量３０を第一 段階での漂白剤の添加に使用する。第一段階への新規な漂白剤の添加は、バルブ ３１−３４によって制御する。ＤＴＰＡ３１とケイ酸ナトリウム３２は製造量に 比例して設定した値に応じて添加する。アルカリ３３と過酸化物３４の新規添加 量は、３５および３６で測定した再循環白水中のアルカリおよび残存過酸化物の 量に応じて制御する。混合タンク１５への白水希釈度は３７によって制御する。

第二段階に供給されるバルブについては、温度３８を測定し、蒸気３９の添加に よって温度を調整することができる。レベル４０を漂白時間の尺度として使用す る。第二段階でのバルブの漂白結果を白色度の測定（４１）によって制御する。

白水タンク１４ではレベル４２を制御し、レベルが低すぎる場合にはタンクに温 水を充填する。レベルが高すぎる場合には、過剰の白水を選別室４３にポンプで 送る。レベルは３７を通じて流出する容積に対して均衡させる。第二段階での漂 白条件の制御のために、漂白段階後の圧搾装置からの白水のｐＨ３５および過酸 化物含量３６を継続的に測定する。信号は第一段階への漂白剤の添加量調節にも 使用する。

圧搾装置１２でのバルブ濃度の制御４４は、圧搾装置からの白水によって行う。

第二段階に洗浄水として添加する温水４５の量は製造するバルブの種類に応じて 選び、製造量に比例するよう設定する。第二段階の漂白液は、過酸化物の分解を 防止するために水で希釈した漂白剤の溶液からなる。流量４６は製造量に比例さ せる。組成はメータ４７．４８および４９によって過酸化物、アルカリおよびケ イ酸塩についてそれぞれ制御する。添加量は漂白性、すなわち第一段階での過酸 化物添加量３４、時間２４、残存過酸化物２８および温度２２に応じた白色度の 値２５によって制御し、製造量に比例させる。新規水供給路５０が漂白剤混合用 タンクと連結されている。第二段階からのバルブ溢流は制御器５１によって制御 する。

実際、本発明にしたがって漂白を制御することにより従来の制御方法の欠点を防 止することができ、原料および／または製造量が変化してもそれに関わりなく平 均かつ均一に漂白されたバルブを製造することができることを見出した。当業者 はもちろん開示した実施態様を本発明の範囲内で変更して各種のプラントに適合 させることができる。以下の実施例では、本発明の制御系を使用した代表的な漂 白過程を示す。

実施例 制御系をＣＴＭＰ工場で試験し、過酸化水素を用いて二段階で漂白したバルブを 製造した。バルブの種類はろ木皮が約６００ＣＳＦの毛羽状バルブで、目標とす る白色度は７６％ＩＳＯであった。原料は北欧トウヒに２０％未満のマツを混合 したものであった。漂白前の初期白色度はいずれの場合も６０±０．５％ＩＳＯ であった。

第一漂白段階は過酸化物の供給量を定常的にバルブ１トン当り１５ｋｇとするよ う設定した。これは、第二段階で７６％ＩＳＯを達成するのに必要な過酸化物量 を第一段階での供給量がバルブ１トン当り１５社のときの第一段階の白色度の関 数として示す曲線を与える実験室での実験に基づいて決定した。以下ではこの曲 線をアルゴリズム−１５と称する。なお、このアルゴリズムは、第一段階での特 定のバルブおよび過酸化物の供給量、原料および目標とする最終的な白色度のそ れぞれについて決定する必要がある。この決定は実験室または工場内で、たとえ ばコンピュータを利用して行うことができる。

第二段階から再循環させた使用済薬液の容積流量は、その残存過酸化物含量とと もに継続的に監視した。

漂白の開始時点では、再循環させた過酸化物の量は明らかに零であったので、新 規添加量は１５ｋｇ／トンであった。漂白を継続してゆくにつれて第二段階から の使用済薬液流中の過酸化物含量が上昇しはじめたので、第一段階への総供給量 が一定となるように新規添加量を低減させた。

第一段階終了時の白色度も継続的に監視し、この数値を第二段階で必要とされる 過酸化物の総供給量の目標数値を与えるアルゴリズム−１５に算入した。また第 二段階では、添加した全過酸化物は新規に浮化した漂白剤と第一段階からの持越 分とから構成されていた。

精製されたバルブの白色度レベルは、−週間の全試験期間を通じて、要求される ７６％ＩＳＯの±０．５ＩＳＯ単位の範囲内であったことを見出した。したがっ て本発明の方法の価値が十分に示された。

漂白を行った工場はいくつかの木材供給業者を使用しており、貯蔵期間、輸送期 間等が異なるためにチップも品質が異なっている。試験の最初の２日間は、第一 段階での漂白応答は過酸化水素が１５ｋｇ／トンであると白色度が６６％ＩＳＯ というものであり、アルゴリズム−１５によれば第二段階でさらに２５ｋｇ／） ンが必要であった。３日月に品質の異なったチップをプラントに供給したところ 、第一段階後の漂白応答が６６％ＩＳＯから６４％ＩＳＯに落ちこんだ。この際 、アルゴリズム−１５によって漂白剤が２８．５ｋｇ／）ン必要であることが予 測された。それに応じて第二段階での供給量を変更し、最終白色度を間断なく７ ６％ＩＳＯに保つことができた。

もし第一段階での白色度応答を直ちに検出せず、第二段階での修正を行わなかっ たならば、精製されたバルブの白色度は目標値以下となり、プラントで完全な漂 白レベルを達成するまでに経過する時間として少なくとも第二段階での滞留時間 、この事例では３時間を要したはずである。なお、原料を変更した際、未漂白バ ルブの初期白色度に変化はなかった。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、　２ 漂白白色度（４０ｋｇ／ｌ　Ｈ２０２）　、ＩＳＯ、％閑！ａｍ１審報失

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．メカニカルパルプ、サーモメカニカルパルプおよびケミメカニカルパルプの 過酸化物による漂白を制御するにあたり、第一段階で公知の量の漂白剤を加えて 所定条件下でパルプと反応させ、その後この第一段階からのバルブの白色度をそ の後の段階での制御に利用することを特徴とする方法。
2. ２．第一段階で加える漂白剤が新規添加の漂白剤、その後の漂白段階から再循環 させた漂白剤またはそれらの混合物からなることを特徴とする請求の範囲第１項 記載の方法。
3. ３．第二段階への過酸化物の添加量が過酸化物の全添加量の４０〜１００％であ ることを特徴とする請求の範囲第１または２項記載の方法。
4. ４．第一段階への過酸化物の添加量を、その後の漂白段階から再循環させた添加 白水中の過酸化物の量に応じて調節することを特徴とする前記請求の範囲各項の いずれかに記載の方法。
5. ５．第一段階へのアルカリの添加量を、その後の漂白段階から再循環させた添加 白水中のアルカリの量に応じて調節することを特徴とする前記請求の範囲各項の いずれかに記載の方法。
6. ６．第二段階から回収した白水のうち４０〜１００％を第一段階で再使用するこ とを特徴とする前記請求の範囲各項のいずれかに記載の方法。
7. ７．過酸化水素を用いて漂白を行うことを特徴とする前記請求の範囲各項のいず れかに記載の方法。