CN111836927A - Uv印刷物的脱墨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于开发一种从用UV油墨所印刷的印刷物高效地制造脱墨纸浆的技术。根据本发明的脱墨纸浆的制造方法，通过进行将包含UV印刷物的印刷废纸在水中离解而得到废纸纸浆的工序以及使用旋转型解纤机对废纸纸浆实施机械处理的工序，能够得到高品质的脱墨纸浆。

Description

UV印刷物的脱墨方法
技术领域
本发明涉及一种对印刷物进行脱墨而制造脱墨纸浆的技术。本发明特别涉及一种对包含经UV印刷的印刷物(UV印刷物)的废纸原料进行脱墨而制造脱墨纸浆的技术。根据本发明，能够从不易脱墨的UV印刷物有效地制造品质优异的脱墨纸浆。
背景技术
近年来，从节约资源或环境问题的观点考虑，废纸的利用一直在不断扩大。另一方面，随着印刷物的高品质化、多样化，导致在作为废纸而回收的印刷物中混入难以再生的印刷废纸，例如经UV印刷的印刷物、由树脂膜被覆的印刷物等的情况频发。
将这些印刷物作为原料来制造脱墨纸浆(DIP)时，会产生制造工序的作业性变差或者得到的再生纸的品质降低等问题(非专利文献1)。由包含这样的难以再生的印刷物的废纸原料来制造纸浆时，有时也通过对废纸原料施加较强的机械负荷或者使用较多的化学试剂来应对，但这样则会产生纤维的劣化、成本的增加等新问题。
针对这样的难以再生的印刷物，研究过对它们进行分选、将难以再生的印刷物作为禁忌品从废纸原料中除去的方案。但是，例如，由于以避免与现有的具有水性透明涂层的印刷物在视觉上产生不协调的方式制作具有UV透明涂层的印刷物，因此难以通过目视来辨别具有UV透明涂层的印刷物。因此，作为识别印刷物的技术，在日本特开平10－149473号公报(专利文献1)中提出了利用傅立叶变换红外光谱仪(FT－NIR)来识别纸币等的方法。另外，在日本特开2005－345208号公报(专利文献2)中提出了根据印刷物的印刷面对溶剂的溶解性来分选作为废纸难以再生的印刷物的方法。
另外，还研究了通过改进脱墨剂的使用方法而高效地进行从废纸原料的脱墨。例如，日本特开2007－119955号公报(专利文献3)中记载了通过将浊点为0～25℃的聚乙二醇型非离子性表面活性剂添加于碎浆机而有效地进行脱墨。另外，日本特表2005－520057号公报(专利文献4)中提出了通过使用浊点不同的多种脱墨剂而有效地从纸浆纤维中除去油墨。
此外，还提出了将阴离子性的表面活性剂作为脱墨剂使用。例如，日本特开2007－314894号公报(专利文献5)、日本特开2009－221636号公报(专利文献6)中提出了并用非离子表面活性剂和阴离子性表面活性剂来进行脱墨。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10－149473号公报
专利文献2：日本特开2005－345208号公报
专利文献3：日本特开2007－119955号公报
专利文献4：日本特表2005－520057号公报
专利文献5：日本特开2007－314894号公报
专利文献6：日本特开2009－221636号公报
非专利文献
非专利文献1：“关于废纸回收利用中需要确认阻碍性的材料等的调查报告书”(财团法人废纸再生促进中心发行)
发明内容
鉴于上述的情况，本发明的目的在于提供一种从UV印刷物等难以脱墨的废纸原料制造脱墨纸浆的技术。
本发明人等对上述课题进行了深入研究，结果发现通过利用旋转型解纤机而进行机械处理，从而能够从纸浆进行有效的脱墨，进而完成了本发明。
本发明包含以下的方式，但并不限定于此。
(1)一种脱墨纸浆的制造方法，包含：将包含UV印刷物的印刷废纸在水中离解而得到废纸纸浆的工序、以及使用旋转型解纤机对废纸纸浆实施机械处理的工序。
(2)根据(1)所述的方法，其中，在实施上述机械处理的工序之后，利用浮选处理将油墨向体系外排出。
(3)一种纸的制造方法，包含如下工序：从包含利用(1)或(2)所述的方法而制造的脱墨纸浆的原料进行纸的抄造。
根据本发明，能够对难以再生的印刷物进行有效的脱墨而制造脱墨纸浆。本发明的技术由于能够从难以再生的印刷物制造高品质的脱墨纸浆，因此能够将以往作为禁忌品而无法用作脱墨纸浆原料的印刷废纸作为资源进行有效利用。
附图说明
图1是表示旋转式解纤机的圆盘形刀具的一个方式的照片(左：固定刀，右：旋转刀)。
图2是表示从废纸原料制造脱墨纸浆的工序的一个方式的概略图。
具体实施方式
本发明涉及一种对废纸原料进行脱墨而制造脱墨纸浆(DIP)的技术。另外，本发明涉及一种使用将废纸原料脱墨而得到的脱墨纸浆而抄造再生纸的技术。
本发明中，使用印刷物作为废纸原料。作为印刷物，只要是在包含纸的基材上实施印刷而得的物品，就可以没有特别限制地使用，例如，可以将本发明应用于在纸上附有膜等的基材实施印刷后的印刷物、对涂布纸实施印刷后的印刷物、对非涂布纸实施印刷后的印刷物等。具体而言，例如，可以将本发明应用于印刷于报纸用纸、中档纸、高档纸、涂布纸、微涂布纸、热敏记录纸、无碳纸、彩色高档纸、PPC用纸(调色剂印刷用纸)、纸质容器、不干胶标签、帐票、瓦楞纸、白板纸等的废纸，也可以将本发明应用于具有光泽的印刷物、经OP清漆或UV透明涂层等表面加工处理后的印刷物。
作为应用本发明的印刷物，可以使用以任意印刷方式进行印刷的废纸，根据本发明，能够分选出适于制造脱墨纸浆和再生纸的印刷物。作为施加于印刷物的印刷的方式，例如，可以举出使用UV油墨、混合UV油墨、高灵敏度UV油墨的UV印刷、柔版印刷等凸版印刷、照相凹版印刷等凹版印刷、胶版印刷等平版印刷、丝网印刷(丝印)等孔版印刷、利用静电的静电印刷(调色剂印刷)、广泛用于个人计算机用打印机等的喷墨印刷、激光印刷等。另外，被印刷的油墨(ink)也没有特别限制，可以使用印刷有各种印刷方式所使用的色料的印刷物。例如，UV印刷是一种利用UV光将油墨固化并定影的印刷方式，因此UV印刷物已知为一种难以脱墨的印刷物，有时作为禁忌品避免其混入到脱墨纸浆的制造工序中。即便是这样的UV印刷物，根据本发明，也能够制造脱墨纸浆。应予说明，近年来，为了改善UV印刷物的可回收性和/或为了降低UV印刷所消耗的能源，已经开发并使用比混合UV油墨、通常的UV油墨更易于回收利用的高灵敏度UV油墨，对于用这样的高灵敏度UV油墨印刷的印刷物也可以利用本发明进行脱墨。应予说明，高灵敏度UV油墨是指可对应于所谓的节能UV系统、混合UV系统、LED－UV系统等印刷方式的UV油墨。
本发明中脱墨纸浆(DIP)是指从印刷物中除去印刷油墨等而再生的纸浆，一般通过以下方式而得到，即，一边将印刷物离解而制成浆料，一边利用机械应力、脱墨剂等化学试剂将油墨除去。作为原料的印刷物，例如，包含报纸纸、传单、杂志、书籍、事务用纸、封口书信、热敏纸、无碳纸、瓦楞纸、白板纸、以及由复印机、OA设备所产生的印刷纸等。包含粘合剂、粘接剂、胶带、杂志的脊背胶糊等粘合物、树脂等的涂层或层压层的印刷物也作为本发明的印刷物使用。另外，印刷物可以含有被称为灰分的无机粒子。灰分是指所有无机粒子，在纸的制造时进行内部添加或涂布的填料、颜料等将纸灰化时残留的物质。例如，可举出碳酸钙、滑石、高岭土、二氧化钛等，但不限于此。
本发明中，可以使用包含印刷物的废纸原料来制造脱墨纸浆。用于制造脱墨纸浆的方法没有特别限制，可以采用一般公知的方法。本发明中对印刷物进行脱墨时，可以使用公知的脱墨装置、脱墨剂。作为脱墨工序中使用的装置的例子，例如，可以举出捏合机、分散器、浮选机等。作为脱墨剂的例子，可举出公知的表面活性剂，例如脂肪酸盐、高级烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、高级醇、烷基酚、脂肪酸等的烯化氧加合物等非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、以及有机溶剂、蛋白质、酶、天然高分子、合成高分子等，但不限定于此。作为脱墨剂，当然可以使用由单一成分构成的脱墨剂，也可以使用2种以上成分的混合物。例如，在制造脱墨纸浆的一个方式中，可以实施添加碱性化学试剂、表面活性剂等而进行废纸的离解的离解处理、在机械剪切和碱条件下将油墨从纸浆中剥离的油墨剥离处理、除去从纸浆中分离出的油墨的浮选处理和/或清洗处理等。另外，例如，可以将纸浆脱水而调整为10～35质量％的纸浆浓度后，添加碱性化学试剂、表面活性剂等而从纸浆中进一步剥离油墨(碱浸渍处理、熟化处理)，或者通过再次的浮选处理、清洗处理而从纸浆中除去油墨。另外，还可以设置除尘工序(异物除去工序)而除去异物。
本发明中，有时也将对附着于纸浆纤维的油墨赋予机械剪切而剥离的工序称为“脱油墨工序”，将被剥离的油墨向体系外除去的工序称为“油墨除去工序”。
利用旋转型解纤机而进行的机械处理
本发明中，利用旋转型解纤机对废纸纸浆实施机械处理。即，通过使具有细缝的圆盘形或圆锥形刀具高速旋转，并向其中导入废纸纸浆来实施机械处理。本发明中使用的解纤机只要是旋转型的，就没有特别限制，作为这样的装置的例子，可举出磨浆机、锥形磨浆机、顶部磨浆机、SevenFiner、锥形抛光盘、高频疏解机、锥形疏解机、动力磨浆机等。应予说明，捏合机、碎浆机也作为解纤机而被熟知，但不是旋转型的，因此不属于本发明的旋转型解纤机。
本发明中，使用旋转型解纤机对废纸纸浆实施机械处理。机械处理的速度(每1小时的处理量)例如为200m3/h以下，优选为1～170m3/h，更优选为10～140m3/h，进一步优选为20～100m3/h。
旋转型解纤机是能够通过具有细缝的刀具的高速旋转而对废纸纸浆进行机械处理的装置。送入的原料能够通过高速旋转的具有细缝的刀具的流体力学的冲击波而抑制纤维的损伤并促进脱墨。在优选的方式中，旋转型解纤机具有固定刀和旋转刀，原料在通过固定刀与旋转刀之间时，旋转刀进行高速旋转，从而能够实现从废纸纸浆中的油墨的剥离和微细化。在优选的方式中，旋转刀的刃宽度为1.0～10mm，更优选为1.2～5.0mm，进一步优选为1.4～4.5mm，也可以为2.0～4.5mm。另外，在优选的方式中，固定刀的刃宽度为0.3～2.0mm，更优选为0.4～1.7mm，进一步优选为0.5～1.4mm，也可以为0.6～1.1mm。
废纸纸浆的固体成分浓度例如为0.01～15.0重量％，优选为0.1～10.0重量％，更优选为0.5～5.0重量％，进一步优选为0.8～5.0重量％，更进一步优选为1.0～4.0重量％。另外，浆料的pH为碱性条件下，OH活性自由基的生成量增加，因而优选。本发明中，机械处理的温度没有特别限制，优选为5～80℃，特别是更优选为10～70℃。
本发明中，能够通过添加表面活性剂来降低所需的能量。作为所使用的表面活性剂，可举出公知或新型的表面活性剂，例如脂肪酸盐、高级烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、高级醇、烷基酚、脂肪酸等的烯化氧加合物等非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂等。可以由它们中的单一成分构成，也可以为它们中的2种以上成分的混合物。
纸的制造
本发明中，能够使用如上所述得到的脱墨纸浆来制造纸。抄纸方法没有特别限制，可以采用一般公知的方法。
本发明的抄纸方法中，不一定仅使用由本发明得到的脱墨纸浆来抄纸，只要将其它纸浆以任意比率作为原料纸浆使用来造纸即可。
本发明中，作为纸浆，例如，可以使用脱墨纸浆(DIP)、针叶树或阔叶树牛皮纸纸浆(NKP或LKP)、使用针叶树或阔叶树的机械纸浆，例如磨木浆(GP)、盘磨机械浆(RGP)、热磨机械浆(TMP)、化学热磨机械浆(CTMP)、化学机械浆(CGP)、半化学浆(SCP)等将瓦楞纸离解后的废纸纸浆，将包含涂布纸、涂布原纸以及其它纸的破损纸张离解而成的涂覆废纸(coatedbroke)，以及并用这些纸浆中的2种以上的混合物来进行抄纸。
另外，本发明中，从纸浆进行抄纸时，可以添加化学试剂、填料。作为添加的化学试剂、可举出松香乳液、中性松香、烷基烯酮二聚体、烯基琥珀酸酐、苯乙烯/丙烯酸共聚物等上浆剂、阳离子性或两离子性、阴离子性聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、含有聚丙烯酸的树脂、瓜尔豆胶等干燥纸力增强剂、阳离子性或两离子性、阴离子性改性淀粉、聚酰胺聚胺表氯醇、羧甲基纤维素等湿润纸力增强剂、滤水性提高剂、着色剂、染料、荧光染料、凝结剂、填充剂、助留剂等。另外，作为填料，只要是一般被称为无机填料和有机填料的粒子即可，没有特别限定。具体而言，作为无机填料，可举出碳酸钙(轻质碳酸钙、重质碳酸钙、合成碳酸钙)、碳酸镁、碳酸钡、氢氧化铝、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化锌、粘土(高岭土、煅烧高岭土、分层高岭土)、滑石、氧化锌、硬脂酸锌、二氧化钛、由硅酸钠和矿酸制造的二氧化硅(白碳、二氧化硅/碳酸钙复合体、二氧化硅/二氧化钛复合体)、白土、膨润土、硅藻土、硫酸钙、将由脱墨工序得到的灰分再生而利用的无机填料和再生的过程中与二氧化硅、碳酸钙形成复合体的无机填料等。作为碳酸钙－二氧化硅复合物，除了碳酸钙和/或轻质碳酸钙－二氧化硅复合物以外，也可以并用白碳这样的非晶二氧化硅。其中，优选使用中性抄纸或碱性抄纸中的代表性填料、即、碳酸钙或轻质碳酸钙－二氧化硅复合物。
由本发明制造的纸例如可以作为印刷用纸、报纸用纸使用，除此以外，也可以作为涂布纸、信息记录用纸、加工用纸、卫生用纸等使用，但不限定于此。作为信息记录用纸，更详细而言，可举出电子照相用转印纸、喷墨记录用纸，热敏记录体，票据用纸等。作为加工用纸，更详细而言，可举出剥离纸用原纸、层叠板用原纸、成型用途的原纸等。作为卫生用纸，更详细而言，可举出面巾纸、卫生纸、餐巾纸等。另外，也可以作为瓦楞纸原纸等板纸使用。此外，还可以作为涂布纸、信息记录用纸、加工用纸等具有含有颜料的涂布层的纸的原纸使用。
实施例
举出具体的实验例对本发明进行更详细的说明，但本发明不限定于以下的具体例。另外，本说明书中，只要没有特别说明，数值范围就包含其端点，浓度等以重量基准计。
实验1
将包含UV油墨印刷物的印刷废纸(colored wood-free paper，Matuoka Resource制)作为原料，按照下述顺序来制造脱墨纸浆，进行抄纸。另外，作为比较例，不利用旋转型解纤机进行机械处理，除此以外，同样地制造脱墨纸浆。
＜废纸纸浆的制备(利用碎浆机进行的离解)＞
将上述的印刷废纸在高浓度碎浆机(相川铁工制)中离解于水中。将在45℃进行15分钟离解，得到废纸纸浆(固体成分浓度：15％)。离解时，1吨纸浆中添加9.2kg的NaOH、5.0kg的Na2SiO3、2.8kg的过氧化氢、1.2kg的脱墨剂。接着，使用PEA碎浆机(粗滤器孔的直径：7.5mm，过滤篮孔的直径：2.5mm，相川铁工制)进一步对废纸纸浆进行处理。
＜基于丝网的异物除去＞
碎浆机处理后，使用粗选筛网(S/C)而除去异物(浆料的固体成分浓度：约3％，通过流速：1m/秒，截留率：12v/v％)。本实验中，将2种粗选筛网以级联方式组合使用而除去异物。即，将未通过粗选1次筛网(狭缝宽度：0.2mm)的截留组分用粗选2次筛网(狭缝宽度：0.2mm)进行处理，使通过粗选2次筛网的通过组分返回到粗选1次筛网的入口进行处理。
<基于旋转型解纤机的机械处理(TF处理)>
将除去异物后的浆料用旋转型解纤机进行处理。具体而言，使用具有锥形刀具的高速旋转型解纤机(顶部磨浆机，相川铁工制，固定刀的最外周刃的刃宽度0.8mm，旋转刀的最外周的刃宽度4.5mm)，对废纸纸浆进行机械处理(处理量：31m3/hr，负荷：79kWh/t，废纸纸浆的pH：约11，废纸纸浆的固体成分浓度：约2％)。该装置中，具有细缝的刀具进行高速旋转，利用流体力学的冲击力对废纸纸浆进行机械处理。
<油墨除去>
如下所述地对实施机械处理后的样品进行油墨除去。
使用浮选机(F/T，Hyper-Cell Floatator，相川铁工制，有效容积：6.8m3)，通过浮选处理从经机械处理后的废纸纸浆中除去油墨，回收脱墨纸浆。浮选机处理的条件如下表所示。
表1
实验1中的浮选处理(UV油墨印刷物)
Figure BDA0002673379880000081
空气比率(G/L)：空气供给流量×滞留时间/浮选机有效容积(约6.8m3)
浮渣率：通过浮选处理向体系外排出的异物(浮渣)的重量比例
浮渣浓度：向体系外排出的异物的浓度
浆料浓度：浮选机中的废纸纸浆浓度
浆料pH：处理后浮选机中的废纸纸浆pH
<脱墨纸浆的评价>
使用得到的脱墨纸浆，根据JIS P 8222制造单位面积重量60g/m2的手抄纸，测定ISO白度和灰分。
另外，对于如上所述得到的手抄纸，使用图像解析装置(Easy Scan，NIPPON PAPERUNITEC)来测量尘埃个数和尘埃面积。尘埃分为3种尺寸而进行测量(直径超过100μm，直径超过250μm，直径超过350μm)，尘埃的个数是指每1m2的尘埃个数，尘埃的面积是指每1m2的尘埃面积(mm2)的总和。
表2
脱墨纸浆的评价
Figure BDA0002673379880000091
实验2
作为包含UV油墨印刷物的印刷废纸，使用包含与实验1不同的UV油墨印刷物的印刷废纸来制造脱墨纸浆，进行抄纸。
本实验中，将包含回收利用UV油墨型印刷物的印刷废纸(colored wood-freepaper，Matuoka Resource制)作为原料，将未通过粗选1次筛网的截留组分用粗选2次筛网进行处理，使通过的通过组分返回到粗选1次筛网的出口(forward tape)，除此以外，与实验1同样地进行实验。另外，作为比较例，不进行利用旋转型解纤机的机械处理，除此以外，同样地制造脱墨纸浆。
表3
实验2中的浮选处理(回收利用型UV油墨印刷物)
Figure BDA0002673379880000092
空气比率(G/L)：空气供给流量×滞留时间/浮选机有效容积(约6.8m3)
浮渣率：通过浮选处理向体系外排出的异物(浮渣)的重量比例
浮渣浓度：向体系外排出的异物的浓度
浆料浓度：浮选机中的废纸纸浆浓度
浆料pH：处理后浮选机中的废纸纸浆pH
表4
脱墨纸浆的评价
Figure BDA0002673379880000093
如表中所示，进行利用旋转型解纤机的机械处理所制造的脱墨纸浆与不进行利用旋转型解纤机的机械处理所制造的脱墨纸浆相比，尘埃个数和尘埃面积更大幅地减少。
另外，进行利用旋转型解纤机的机械处理时，在浮选机处理前的阶段，直径大的尘埃个数减少，直径小的尘埃个数增加，确认了基于机械处理的油墨微细化效果。此外，可以通过本发明的机械处理而使尘埃面积减小。

Claims (3)

1.一种脱墨纸浆的制造方法，包含：
将包含UV印刷物的印刷废纸在水中离解而得到废纸纸浆的工序、以及
使用旋转型解纤机对废纸纸浆实施机械处理的工序。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在实施所述机械处理的工序之后，利用浮选处理将油墨向体系外排出。
3.一种纸的制造方法，包含如下工序：从包含利用权利要求1或2所述的方法而制造的脱墨纸浆的原料，进行纸的抄造。
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