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【南方資源利用技術研究会】
【The Society of Tropical Resources Technologists】
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[報文]有機音容媒によるバガスのパルプ化
屋我, 嗣良; 河内, 進策
南方資源利用技術研究会誌 = Journal of the society tropical
resources technologists, 3(1): 37-41
1987-03-30
http://okinawa-repo.lib.u-ryukyu.ac.jp/handle/okinawa/13964
南方資源利用技術研究会
有機溶媒によるバガスのパルプ化
Vol.3 No.1 1987
報文
有機音容媒によるバガスのパルプ化
屋我嗣良事,河内進策**
(琉球大学農学部,宮崎大学農学部)
Pulping of Bagasse with Ethanol-Water Media
Shiryo
YAGA暮and
Shinsaku
KAWACHI
* Faculty of Agriculture, University of the Ryukyus, Nishihara, Okinawa 903-01
** Faculty of Agncultuγe, University of Miyazaki, Miyazaki 891
A pulping of bagasse was determined by adding sodium hydroxide and hydrochloride to the
ethanoトwater media. The cooking of bagasse with sodium hydroxide was successful, but, the
cooking of bagasse with either hydrochloride or chemicals free failed to produce the pulp.
Addition of ethanol caused a decrease in delignification from bagasse. A pulp yield from
bagasse in the water media was the highest of all, 42%.
The maximum pulp yield with ethanol-water media composed of 80% ethanol and 20%
water was about 38%.
A cooking temperature and time with ethanoトwater media required 180-C and 90 minutes
respectively.
A brightness oHDagasse pulp was considerably higher than that of Sugi kraft pulp. A sheet
strength of the pulp was similar to that of wood pulp with regadless of tear strength.
およびガンピ(Wikstroemia sikokiana)に求
はじめに
紙の原料となるパルプは,植物の維管束の細
胞壁の繊維をバラバラにしてとり出したもので
ある.したがって,維管束をもつ植物(高等植
物)からは,その良否は別として,パルプを製
造することが可能である.
古代エジプトでは,ナイル河口を三角洲地帯
に繁茂した単子葉類のカミカヤマツリソウ
(Cyperuspapyrus)から,パピルス紙をつくっ
た.中国に始まった製紙法では,アサ(Cannabis
めることによって,独特の優雅な和紙へと発展
した.
また,中国から,中央アジア,中近兼,北ア
フリカをへて,千年以上もかかってヨーロッパ
へ伝わった製紙法は,その後,原料を木材とす
る方法として発展し,大量生産を可能にした.
この方法は,明治以後,わが国でもとりいれら
れ,現在,パルプ原料の99%は,木材である.
わが国は,国土の3分の2が森林に覆われ,
原料を同じ靭皮繊維をコウゾ(Broussonetia
世界で有数の森林国であるが,その資源の大部
分は,戦後の拡大造林によって造成されたもの
であり, 30年生未満のものである.そして,樹
種も,スギ,ヒノキおよびカラマツを主体とす
る針葉樹である.これらの樹種は,従来,パル
kejinoki) ,ミツマタ(Edgeworthia papyrifera)
プ用の原木としてはあまり用いられていなかっ
sativa)の靭皮繊維を主体とした原料を用いた.
これが,現在の製紙技術の源流となったもので
ある.中国から伝わった製紙法は,わが国では,
- 37 -
南方資源利用技術研究会誌
屋我嗣良,河内進策
た. その間伐材をパルプにする試みも一方では
酸を試料の絶乾量に対し, 0-1
0
%添加し
た.
なされている.
しかし,当面するわが国のパルプ用材は, そ
0% を輸入に依存している状態である. ま
の約4
③ 液比 :試料の絶乾重量の 6倍量の溶媒を
加えた.
た,世界的に自然保護の立場から,森林の開発
④ 蒸解最高温度 :1
2
0
-1
8
0
o
C.
には制限を加えるという趨勢にあり,パルプ原
⑤
最高温度保持時間 :6
0
-1
2
0
分.
料を非木材資源に求める動きも盛んである.サ
トウキビ (
Sac
c
ha
r
u
m of
f
i
ci
na
r
u
m)から糖液
4.叩解
を搾りとったあとの粕であるバガスのパルプ原
料としての利用もその一環である.
アルミナ製ボールミルを用いて,経時的にカ
ナディアン･フリーネス (
C.
S.
F.
)を測定しなが
木材を原料としたパルプ化法としては,現在,
クラフト法がその主流である. この方法の長所
S.
F.
ら叩解し,バルブシート強度の測定用に,C.
を2
0
0
meに調整した.
は,あらゆる植物のパルプ化が可能であること,
得られたパルプの強度が優れていること,薬品
5.シート強度試験
の回収工程が確立されているため薬品コストが
叩解したパルプ試料について,手すきシート
安いこと,などが挙げられる. しかし, その短
を調整し,JIS法にしたがって,強度試験を
行った3).
所としては,一般的に,パルプの漂白が困難で
あり,製造工程で悪臭が発生する. また,バガ
ス, タケ,草本類を原料とした場合に,収率が
6.白色度試験
低下することが指摘されているl
)
.
4
0
未晒パルプのシートについて,島津UV-2
ここでは,バガスの主産地である沖縄で, こ
れをパルプ化する際に,現地の水系があまり豊
の型分光光度計の積分球を用いて, 白色度を測
定した.
富でないことを考慮して,有機溶媒,殊に,近
午, その回収が容易となってきたエタノールを
用いた系でのパルプ化を試みた結果について報
告する.
結果と考察
1.バガスの化学組成
バガスの化学組成の分析結果を,スギ材と比
較して,第 1表に示した.
実験方法
1.試
第 1表
料
サトウキビの精液の搾り相 (
バガス) 杏,風
乾状態のまま供試した.
成
バガスの化学組成
分
ホロセルロース
リグニン
アル .ベン可溶分
2.化学成分の分析
バガス
スギ
5
3.
6%
2
5.
3
3.
1
5
6.
5
%
3
4.
8
1.
4
バガスの化学組成の分析は,JIS法に準じ
た2).
この表から,パルプ原料としてのバガスは,
スギ材に比べて,ホロセルロースがやや少なく,
3.パルプ化
抽出成分 (
アルコール･ベンゼン可溶分)が多
バガスのパルプ化は次のような条件で検討し
た.
される. しかし, リグニン量がスギよりも,か
① 溶媒 :エタノール,水,または,エタノー
ルと水の混合溶媒.
②
いので,パルプ収率が若干低くなることが予想
添加薬剤 :水酸化ナトリウムまたは,塩
なり小さく,一般の広葉樹なみの値であること
から,パルプ化,つまり,脱リグニンは容易で
あろうと期待された.
- 38 -
Vol
.
3 P
hl 1
9
8
7
有機溶媒によるバガスのパルプ化
2.溶媒組成とパルプ収率
ルが加われば,パルプ収率は低下し,残留リグ
まず,水酸化ナトリウムや塩酸を加えずに,
ニン量も徐々に増加する傾向を示す.
0:2
0
付
しかし,収率は, エタノール :水 -8
水,エタノール, または, その混合溶媒のみで
2
0
o
C,
蒸解を試みた. その際,蒸解最高温度を1
近で,やや上昇することが認められる.本研究
1
5
0
o
Cおよび1
8
0
o
Cの 3段階で行ったが, いずれ
の目的の一つは, 出来るだけ水を使用しない系
の場合も, ほとんど脱リグニンはみられず,パ
でのパルプ化であるから,今後は,溶媒系の標
ルプ化はできなかった.
準条件として,エタノール :水 -8
0:2
0とした.
続いて,各溶媒系に塩酸を 1-1
0% (
対バガ
溶媒を水のみとした場合, アルカリ法となる
ス絶乾量)加えて,蒸解をおこなったが, この
が, その収率は4
2%で,木材のクラフト法より
も1
0%程度低い値となる.御田4
)
が試みたバガス
場合にも,パルプ化は不十分であった.
そして.添加薬剤として,各溶媒系に水酸化
の過酸化水素 -アルカリパルプ化では, その収
ナトリウムを加えた場合のみ,明らかな脱リグ
0%∼5
0%であり,本実験結果はその低
率は約4
ニンが認められた.添加量対バガスの絶乾量に
位にあたる.
1-1
0
%では, 5%でほぼ脱リグニンが最高値
バガスの中にはサトウキビの髄 (ビス) を含
となるので,以後の実験は,水酸化ナトリウム
んでおり, これが,収率低下の一因ではないか
の添加量を 5% とした.
と考えられる.
エタノールー水系のエタノールと水の比率を
変化させたときのパルプ収率およびリグニン量
3.蒸解温度とパルプ収率
エタノール :水 -8
0:2
0とした場合に,蒸解
の変化を第 1図に示した.
8
0
o
C,保持時間9
0
この図は,蒸解最高温度が1
分の場合であるが,水のみの系でパルプ収率が
温度とパルプ収率との関係を示したのが,第 2
図である.
1
2
0
o
Cでは未蒸解部分である粕率が大
最も高く,残留リグニンが最低である(
つまり,
脱リグニンが,最も良好である).これにエタノー
l
l
l
f n 収事
l
l
l
l
l
l
l
泊
E H:H
2
0暮 8
0
N
5X
t
O
a
O
?
H:
‥ZO
Ti
me:90r
l
l
n
畢
パ
+
Ji
i収率
A
U
ヽ
J
プ収率
0
4
(
%)
ル
l
へ
3:
)
リグ
.
一ン士暮
(
I)
o
:レ
｡
1
2
0
エ r ノー A,の比 4
L(
%)
150
兼好
第 1図エタノールの比率と精選収率および脱
リグニン
- 3
91
第 2図
温
180
ま
(
l
c)
蒸解温度とパ /
レプ収率
南方資源利用技術研究会誌
屋我嗣良,河内進策
部分を占め,パルプ化は不十分であり,
1
5
0
o
Cで,
木材パルプと同じように 1時間毎のC.
S.
F.
を測定
パルプの精選収率は3
0%を越える.そして,
1
8
0
o
C
したところ,2時間後に急激な上昇を観測した.
では,粕率は 5%未満で,精選収率は約 3
8% と
よく注意してみると,繊維分が,節いの目から
ほぼ最高値に達した.したがって,エタノール :
抜け出ていることが分かった. これは,バガス
水系の蒸解温度は1
8
0
o
Cを標準とした.
の繊維が極めて脆く,短時間の叩解で微細化す
つぎに,エタノール :水 -8
0:2
0の系で,慕
ることを示している.強度試験に供するのに必
8
0
o
Cの場合の,蒸解時間と脱リグニンの
解温度 1
要なフリーネスの約 2
0
0
meを得るのには,約 20分
関係を示したのが第 3図である.
の叩解時間で十分であった.
この図から,蒸解時間 3
0分では,脱リグニン
蒸解最高温度 1
8
0
o
C,保持時間6
0
分,エタノー
はほとんど認められず, その後温度の上昇と共
ル :水 -8
0:2
0
,水酸化ナトリウム添加量 5%
に, ほぼ直線的に, リグニン量は減少すること
の条件で得たバガスパルプを,C.
S.
F.
2
0
0
mはで
が分かる.
叩解し, これから,手漉きシートを調整した.
残留リグニン量が少ないほどこの後の漂白は
容易となるが,漂白の程度は,製造する紙の用
途に依存する.通常の用途の紙を目的とする場
令,バガスでは蒸解時間9
0分以上を必要とする.
シート強度等の測定値をスギのクラフトパルプ
と比較して示したのが,第 2表である.
この表から,未晒パルプの白色度はスギに比
べて著しく高く, このままでも新聞紙に使用出
来る. また, シート強度では,引張強さ (
裂断
4.和解とパルプのシート強度
長)および比破裂強さはスギより劣る程度であ
未叩解,末晒バガスパルプのろ水度 (
カナディ
る.ただ,比引裂強さがスギの 5分の 1とかな
アン･フリーネス,C.
S.
F.
)は,約 7
0
0
mQで,木
り弱い. これは,前述のように,バガス繊維が
材パルプのそれと大差はみられない.
かなり脆いことに起因すると考えられた.御田
このパルプをボールミルで叩解した.その際,
は4)バガスの過酸化水素 -アルカリによるパルプ
化を試みそのシート強度について同様の結果を
得ている.
第 2表
グ
0
ク
ー
リ
項
バガスパルプのシート強度
目
バガスパルプ
ニ
坪
量 (g/
m2
)
白色度 (
G.
E.
)
裂断長 (
bn
)
比破裂強さ
ン
舎
5
8.
9
0
5
7.
1
0
6.
5
5
4.
5
3
スギ KP
6
0.
3
0
1
7.
5
0
8.
8
3
6.
8
5
壬
要
旨
バガスのエタノールー水系によるパルプ化を
0
3
0
60
義
解
時
90
間
試みた.
1
20
(
分)
1.溶媒のみ,および塩素を添加した溶媒では,
温度を上げてもパルプ化はできなかった.水
酸化ナトリウムを添加することによって,パ
第 3図
蒸解時間と脱リグニン
ルプ化が可能である.
- 4
0-
Vo13 Nol 1
9
87
有機溶媒によるバガスのパルプ化
2.水を溶媒とした場合が最もパルプ収率が高
く,約4
2%であった.エタノールを加えると
工程について再検討する必要があろう.
引用文献
脱リグニンは低下するが,
収率はエタノール :
水 -8
0:20でやや高い値を示し,約 3
8%であっ
た.
1)御田昭雄 :"
非木材パルプの工業化〝,現代
化学 ,pp.
5
057(
1
9
80)
3.エタノール :水系での蒸解では,温度は1
80
o
C,
最高温度保持時間は9
0分以上が必要である.
4. こうして得られたパルプの白色度はかなり
2)戸田久昭 : ｢
木材化学｣ (
下)
,共立出版,
pp.
1
3
2(
1
9
6
8)
高く,引裂強度を除いて木材パルプと比べて
3)長谷川信夫,矢野悌二 : ｢紙パルプの種類
とその試験法｣,紙パルプ技術協会 ,pp.
1
64
遜色はなかった.
2
5
0(
1
9
6
6)
5.有機溶媒によるバガスのパルプ化に当って
は,今後さらに,助剤の検討をふくめて,収
4)御田昭雄 : "熱帯･亜熱帯の未利用植物資
率の向上を図る必要がある. また,パルプ･
紙製造化工程における水の使用は蒸解工程の
みならず,洗浄,漂白および抄紙のあらゆる
- 41-
源の多目的高度利用システムに関する研究〟
報告書,pp.
1
4
61
51(
1
9
82)
.

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