JP2000505509A

JP2000505509A - 印刷故紙からの繊維回収法

Info

Publication number: JP2000505509A
Application number: JP52935597A
Authority: JP
Inventors: ポイ，ラッセル・ハリス; クラコースキー，クリストファー・マーク; ムリガン，ダニエル・ブライアン
Original assignee: ペルリン・ミルノアー・コーポレイション
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 2000-05-09
Also published as: CA2246507A1; NO983700D0; EP0880614B1; WO1997030206A1; PT880614E; NO983700L; ATE194397T1; AU2249397A; BR9708428A; ES2148935T3; DE69702440D1; DE69702440T2; US5714040A; EP0880614A1; KR19990082682A

Abstract

(57)【要約】印刷故紙と水を連続的バッチ式繊維回収装置内へ送給することによって該故紙から繊維を回収する方法が開示される。故紙と水を脱インキ性／凝集性組成物を予め決められた時間インターバルによって添加しながら該装置内で撹拌してパルプ繊維スラリーを形成させることにより故紙からインキ粒子を分離させると共に該粒子を大きな粒子に凝集させる。凝集インキ粒子は分離方法によってパルプ繊維スラリーから除去する。

Description

【発明の詳細な説明】印刷故紙からの繊維回収法発明の背景発明の分野この発明は一般的には印刷故紙からの繊維回収法に関する。特にこの発明はパルプ化した静電印刷故紙からインキを分離除去することによって筆記用および印刷用の再生紙を製造するのに適した高品質繊維を回収する方法に関する。先行技術の説明多量の紙が静電印刷されている。静電印刷法（非衝撃印刷法またはゼログラフィー印刷法）は主としてフォトスタット複写機（コピー機）およびレーザープリンターを用いてそれぞれコピーおよびコンピューターで起草された原稿を調製するのに利用されている。一般的には、静電印刷に用いられた紙は高品質であって、高品質の再生繊維源となる。従って、静電印刷された紙は、特に印刷用および筆記用の紙の製造に利用できる重要な再生繊維源である。未使用繊維資源は増々コスト高になっており、またその入手性が困難となっているので、静電印刷された高品質紙を再利用することは経済的観点と環境保全の観点から有効である。この種の印刷紙には他のオフィス廃棄物、例えばファイルホルダー、リポートカバー、窓付き封筒、ラベルおよび付随する粘着性紙（即ち、印刷紙を他の紙もしくは書類に接着させるために縁部に沿って接着剤を有するノート用紙）、ステープル、ゴム／弾性バンドおよびその他の異物が混在している場合が多い。一般に、このような故紙は混合オフィス廃棄物(mixd office w aste)と呼ばれている。混合オフィス廃棄物を再利用して繊維を回収することは有用であるが、該混合オフィス廃棄物は静電印刷原料中に含まれる除去が困難なインキを多量に含有する繊維源として利用されているに過ぎない。種々の印刷インキ除去法が知られている。常套の脱インキ法は主として多量の新聞紙の再利用のために開発された。しかしながら、新聞紙に含まれるインキは溶解性が高く、新聞紙を溶かす工程で生成する廃水によって洗い流される。静電印刷に用いられているトナーは通常は水性インキまたは油性インキの除去に常用されるケン化反応に不活性な熱可塑性ポリマーを含有する。新聞紙やその他のインパクト印刷物に含まれる溶解性の高いインキとは異なり、静電インキは比較的不溶性であって、紙の再生工程中の故紙および該工程中のパルプから除去するのは困難である。この種の紙が繊維スラリーになると、スラリ一中の繊維と共に移送される分散インキ粒子は製紙工程中に繊維上に保持される。このような繊維源から製造される紙は多くの場合、灰色に着色しているか、または明瞭なインキスポットを有しており、一般に白色度は低い。高品質紙を得るためには、印刷故紙と再生パルプから印刷インキを除去しなければならない。故紙から静電インキを除去する既知の方法は、パルプスラリーを大容量のタンクまたはバット(vat)内へ送給し、パルプを１種または複数種の化合物を用いて処理することによってインキ分離性を高めた後、洗浄法または浮選法によってインキを紙繊維から分離させる工程を含む場合が多い［デュエートらによる米国特許第５，４０３，４４０号（１９９５年４月４日）、クロフタによる米国特許第５．３１０，４５９号（１９９４年５月１０日）、ファブリーらによる米国特許第５，２３４，５４５号（１９９３年８月１０日）、ベストらによる米国特許第５，２２８，９５３号（１９９３年７月２０日）およびグリーンによる米国特許第３，６３５，７８９号（１９７２年１月１８日)]。故紙パルプからインキを除去するための洗浄法および浮選法は有効ではなく、フィラーを効果的に除去することができず、また、繊維の多量の損失をもたらすことが多い。ベーラーらによる米国特許第５，３０８，４４８号（１９９４年５月３日）明細書には、スルホネート基を有する界面活性剤を用いて脱インキ故紙からのフィラーの浮選を高める方法が開示されている。ホルンフェックらによる米国特許第５，２３２，５５１号（１９９３年８月３日）明細書には、有機リン酸エステルの添加によって繊維スラリーの表面へのフィラーの浮選の促進によりフィラーを除去する方法が開示されている。しかしながら、これらの方法の実施には大容量の浮選バットが必要であって、インキを効率的に除去することはできない。静電印刷紙の別の脱インキ法においては、インキを除去するために浮選および／または洗浄の手段以外の機械的手段を利用する。イコノモーらによる米国特許第５，４１３，６７５号（１９９５年５月９日）明細書には静電インキで印刷した故紙シートを溶剤浴中に浸漬してインキバインダーを溶解させる方法が開示されている。インキ粒子は低周波数の超音波を用いて故紙から分離させた後、磁気スターラーまたは他の手段を用いて溶剤浴から除去される。静電インキは捕集性薬品(collecting chemicals)を用いて除去される。捕集性薬品はインキ粒子をコレクターに付着させ、付着したインキ粒子は当該分野で既知の方法によって除去される［クウィックによる米国特許第４，２７６，１１８号(１９８１年６月３０日)参照］。静電印刷物を含有する故紙を再利用するために化学的な方法で脱インキと凝集処理をおこなう技術も当該分野においては知られている。ポリマー系から成る凝集剤を用いてインキの凝集を促進することができる。凝集による紙からの脱インキ工程においては、故紙は再パルプ化処理に付され、化学的処理によってインキは除去され、パルプスラリーとインキ凝集体が得られる。このインキ凝集体は種々の分離法によってパルプから除去される。コスパーらによる米国特許第５，４０５，４９５号(１９９５年４月１１日)および同第５，４４１，６０１号(１９９５年８月１５日）各明細書にはゼログラフィー紙の水性スラリーを再パルプ化した後、有機ポリマー粒子を添加し、次いで水不溶性有機エステルをパルプ化した紙スラリーに添加することによってスラリー中のインキ粒子を凝集させる方法が開示されている。これらの化合物は異なった時点で添加されて脱インキ効果を促進する。ダーリントンによる米国特許第４，８２０，３７９号(１９８９年４月１１日)明細書には、特定のガラス転移点を有するポリマー物質と置換ポリエチレンオキサイドの存在下において繊維パルプを水性媒体と接触させてインキを凝集させることによって繊維からインキを除去する方法が開示されている。マークハムらによる米国特許第５，２３４，５４３号(１９９３年８月10日)明細書には凝集処理をおこなった後、残存するインキ粒子をさらに凝集させることによる印刷紙の脱インキ法が開示されている。加圧スクリーンおよび／または遠心クリーナーを通す最初の処理によってインキパルプ媒体から除去されるのは粒径の大きな凝集インキ粒子のみである。微細なインキ粒子はインキパルプ流中に残存するので、インキパルプ媒体をパルプ化用容器内へ再循環させて脱インキ剤とスチームを用いてインキ粒子の付加的な凝集処理をおこなわなければならない。静電印刷故紙の別の脱インキ法は例えば次の米国特許の各明細書に開示されているが、これらの方法においては静電インキ粒子の凝集を促進する組成物が利用される:リッチマンらによる米国特許第５，１４１，５９８号(１９９２年８月２５日)、同第５，２００，０３４号、(１９９３年４月６日)、同第５，２４８，３８８号(１９９３年９月２８日)、同第５，２８２，９９７号(１９９４年２月４日)および同第５，３０２，２４２号(１９９４年４月１２日)。これらの方法においては該組成物の存在下における故紙および／またはパルプの処理に長時間を要し、また、該組成物の量は再利用に供される故紙のタイプに応じて調整しなければならない。静電インキを用いて印刷された紙の既知の脱インキ法は複雑であり、また、脱インキ処理には１種または複数種の高価な薬品を高濃度で使用しなければならない場合が多いので十分に満足すべきものではなく、さらに、十分なパルプ清浄度が得られない場合が多い。既知の方法においては、パルプ化紙を再循環もしくは再処理して十分な量のインキを除去することによって高品質紙製造用パルプを調製しなければならない。さらに、漂積物の除去と実質的なインク除去には多工程が必要である。当該分野において知られている故紙の多くの再生系においては単一のバッチ式処理を利用する。故紙のバッチもしくはロード(load)を完全に処理した後で次の故紙をタンクもしくはバットに添加してパルプ化と脱インキ処理をおこなわなければならない。しかしながら、パルプ化と脱インキ処理は別々の装置内でおこなう場合が多く、また、各々の処理は単一のバッチに基づいておこなわなければならない。単一バッチ内での故紙の処理によって廃棄物から繊維を回収するためには、故紙のパルプ化、脱インキ、インキ除去および繊維の回収の工程を連続的におこなう系の場合よりもより多くの時間、エネルギーおよび水が必要となる。繊維製品の洗浄に一般的に使用されている連続的なバッチ式洗濯機を連続的なバッチ式繊維回収系として使用することが可能である。連続的なバッチ式繊維回収系は一般的には紙のような繊維源を連続的に処理してその後の用途のために回収される繊維スラリーを調製する系として定義される。改造した連続的なバッチ式洗濯機を紙(特に新聞紙)を含む種々の廃棄物の再生のために利用する技術が開示されている。ワトソンによる米国特許第５，２２５，０４５号(１９９３年７月６日)明細書には、新聞紙を連続的に処理して新聞紙からインキを除去するための連続的バッチ式繊維回収装置が開示されている。しかしながら、この文献には連続的なバッチ式系を静電インキで印刷した紙の処理に利用することは開示されていない。静電インキで印刷された故紙を処理する既知の方法においては、比較的多量の液体を用いて該故紙をバッチ処理に付してインキ除去剤を故紙に染み込ませる工程を必要とすることが多い。静電インキで印刷された故紙から高品質再生紙を製造するのに必要なインキ除去率と白色度を有する繊維を回収するための簡単な連続的バッチ法であって、処理工程中において処理剤の添加が容易に調整できる方法が要請されている。発明の概要この発明は故紙から高品質繊維を回収する方法を提供する。特に、パルプ化された故紙からインキを除去することによって静電印刷された故紙からセルロース繊維が回収される。インキは脱インキ性／凝集性組成物を用いて分離され、凝集され、次いで濃化される。インキ粒子はパルプ化した印刷故紙から除去される。インキ粒子の濃度増加によって微細なインキ粒子は除去され、粒子の大きさにかかわらず濃化した重いインキ粒子を除去することができる。一部のインキや粘着性紙、例えば自己粘着性ノート用紙等以外の故紙に含まれる大部分の汚染物は向流希釈洗浄法(counterflow dilution washing)によって除去される。ここで用いる「汚染物」という用語は一般的に汚れ、プラスチック、ステープル、紙クリップ、粘着物および供給故紙に含まれる他の紙以外の物質を意味する。故紙から除去されるインキ粒子も一般的には汚染物と呼んでもよい。ここで用いる「粘着物(stickies)」は紙の縁部に沿って接着剤を有するこの種の紙および他の紙であって紙やその他の物質に接着するものを意味する。パルプの洗浄中に除去されない濃化した凝集インキ粒子は既知の分離法によって除去される。回収される高品質繊維は筆記用および印刷用の再生紙の製造に適している。本発明方法は本明細書に記載のような端と端が接した(end−to−end)コンパートメントもしくはチャンバー内で回転可能な有孔ドラムを有する連続的なバッチ式繊維回収装置を用いておこなう。故紙をこのような系を通して連続的に処理することによって効率的な繊維回収手段が提供される。他の繊維回収系の場合よりもより少ないエネルギーと水を用いて繊維が回収される。さらに、連続的バッチ系は故紙が処理されるときの装置内における化学的条件とその他の条件を平衡にする。系の第１コンパートメントの第１ドラム内へはほぼ等容量の故紙が装填される。第１コンパートメントから各々の故紙装填物が移送されるときには新たな故紙装填物がこれと置きかわるので、故紙は系内において定常流となって連続的に処理される。連続的バッチ式繊維回収系を用いて印刷故紙から繊維を回収する本発明方法は印刷故紙のバッチを系の第１ゾーンの第１ドラム内へ装填する工程を含む。第１ゾーン内のドラムは予め決められた実質上等しいインターバルで回転させる。各インターバルの終りにおいては、予め決められた回転シーケンスを開始させてドラム内のバッチを後続のドラム内へ移送させる。同時に、第１ゾーン内の最後のドラム内のバッチは第２ゾーン内の第１ドラム内へ移送される。脱インキ性／凝集性組成物は各インターバルの間に第１ゾーンの各々のドラム内へ導入される。ドラムの回転に起因する撹拌作用によって故紙からのインキ粒子の分離が促進されてパルプ繊維スラリーが形成される。各インターバルの間に各々のバッチへ添加される脱インキ性／凝集性組成物の量は実質的に等しくする。各々のバッチが第１ゾーンを移動する間に該バッチへ添加される脱インキ性／凝集性組成物の全量は故紙からインキ粒子を分離して該分離インキ粒子を凝集／濃化させるのに必要な量として予め決められた量である。分離された凝集インキ粒子は第２ゾーン内のコンパートメント中のパルプ繊維スラリーを洗浄することによって除去される。第２ゾーン内のドラムは予め決められた実質的に等しいインターバルで回転させる。各インターバルの終りにおいては、予め決められた回転シーケンスを開始させて各ドラム内のバッチを後続のドラム内へ移送させ、最後のドラム内のバッチは第２ゾーン外へ移送させる。第２ゾーンの第１ドラムと後続ドラム内へ移送されたパルプ繊維スラリーは第２ゾーン内において洗浄し、凝集インキ粒子は第２ゾーン内のドラムの孔を通過させて系外へ流出させる。パルプ繊維スラリーが洗浄されるときには、補給水を第２ゾーン内のドラム内へ添加する。各々のバッチが第２ゾーンの最後のコンパートメント外へ移送されるときにセルロース繊維は系から回収される。本発明の好ましい態様においては、故紙バッチを第１ゾーン内の第１ドラムへ連続的に装填する前に、各インターバルの間に第１ゾーンの各ドラム内へ導入される脱インキ性／凝集性組成物の量の約３００〜４００％を第１ゾーンの各ドラム内へ添加する。各インターバルの間に第１ゾーンの各ドラム内へ導入される脱インキ性／凝集性組成物の量は故紙中の繊維の全重量に基づいて約２重量％〜約５重量％にするのが好ましい。好ましい態様においては、連続的バッチ式繊維回収系の第１ゾーン内へ苛性アルカリを添加する。第１ゾーンのコンパートメント内のｐＨは約１１．０に維持する。故紙に相当な量の粘着物が含まれるときには、第１ゾーンのコンパートメント内の水温は約１６０°Ｆよりも高くない温度に維持する。故紙の多くの粘着物が含まれないときには、第１ゾーン内の水温をより高温にしてもよい。コンパートメント内の特定の薬品の濃度を調整することが必要な場合には、ここに記載のような脱インキ性／凝集性組成物および他の薬品を予め決められた時間インターバルで添加する量に加えてさらに添加してもよい。この方法には、第２ゾーンの最後のドラムからのパルプ繊維スラリーを受容する第１ドラムを有する第３ゾーンのドラムを回転させる工程を含めてもよい。各々のバッチは第２ゾーンの最後のコンパートメントから第３ゾーンの第１ドラム内へ移送される。第３ゾーンのドラムは予め決められた実質上等しいインターバルで回転させ、各インターバルの終りにおいては、予め決められた回転シーケンスを開始させて第１ドラム内のバッチを後続ドラムへ移送させる。各々のバッチは第３ゾーンの最後のドラムから系外へ移送させる。第３ゾーンの第１ドラムと後続ドラム内へ移送されたパルプ繊維スラリーは第３ゾーンのドラムの孔を通過して系外へ移送され、一方、第３ゾーンのドラム内へは補給水(make-upwater)が添加される。粘着物等の汚染物は第３ゾーンのドラムの孔を通ってセルロース繊維と共に流出する。セルロース繊維は各々のバッチが第３ゾーンの最後のドラムから系外へ移送されるときに回収される。第３ゾーンのドラム内の水温は約１００°Ｆに維持される。第３ゾーンのコンパートメント内のｐＨは約７．０に維持される。大きな汚染物がパルプから分離されるときに２つの物質流、即ち、汚染物流とスラリー流もしくは受容(accepts )流が形成される。受容流はその後の用途のために回収されるパルプ粒子流もしくは繊維粒子流である。この受容流はここに記載のようにして除去される粘着物を含んでいてもよい。受容流中に残存する粘着物とこれに関連するその他の汚染物の当業者には既知の方法による除去を促進するために、受容流のコンシステンシーはパルプと汚染物の量が約０．５〜約１重量％になるようにするのが好ましい。好ましい態様の説明本発明は印刷故紙の再利用に用いるための新規な「連続的なバッチ式繊維回収法」に関する。本発明方法においては、故紙をパルプ化し(pulp)、故紙からインキ粒子、特に静電印刷インキ(レーザー複製用インキおよび写真複製用インキを含む)を除去する。印刷故紙の供給原料もしくは供給源を連続的なバッチ式繊維回収系においてパルプ化して処理し、次いで調整された条件下において脱インキ性／凝集性薬品を用いて処理することによって故紙から高品質で清浄なセルロース繊維が回収される。この回収された繊維は筆記用および印刷用紙の製造に利用するのに適している。本発明方法は単一のコンパートメントまたは単一のチャンバーを備えた装置内でおこなってもよいが、ここに記載のようなタイプの連続的バッチ式繊維回収装置を用いるのが好ましい。再利用法用に改造された連続的バッチ式洗濯機は市販されており、次の洗濯機が例示される:モデル７６０３９Ｐ４Ｆ，Ｍ，Ｌ,「連続的なバッチ式繊維回収系」 [ペレリン・ミルノーア・コーポレーション(ケンナー、ルイジアナ、米国)製] およびリジェネックス,Ｌ．Ｌ．Ｃ．社(ケンナー、ルイジアナ、米国)製のこの種の洗濯機。上記の本発明に用いるのに好ましい連続的なバッチ式繊維回収装置は複数のコンパートメントを具有するものである。このようなコンパートメントは端と端を接して連続的に配列させ、各コンパートメントにはコンパートメント内に処理物を保有するための有孔ドラムが配設される。ドラムの孔からはドラム内の処理物を流出させることなく水が排出される。各ドラムはドラム内の処理物を撹拌するための１または複数のリブを有する。ドラムは予め決められたインターバルで回転するように調整される。ドラムはドラム内の処理物を撹拌するために単一の方向(一方向)または前後(二方向または振動）に回転させてもよい。しかしながら、一方向回転の場合よりも振動回転の場合の方がドラム内の処理物をより激しく撹拌させることができる。撹拌度が高くなることにより繊維間の接触度が増大し、これによって故紙に対する機械的なパルピング効果が強化される。ドラムを好ましくは一方向に回転させることによってドラム内の処理物を次のドラム内へ移送させる。ドラムが回転すると、処理物はドラム上のスコップへ送られた後、該ドラムから次のドラム(該ドラムが最後のドラムのときには装置の外側)へ移送される。以下においてさらに詳述するように、連続的バッチ式繊維回収装置においては水と化学的組成物をコンパートメント内の浴液準位よりも下方から該コンパートメント内へ導入するのが好ましい。故紙または他の処理物を上昇させることなく装置の底部に沿って移送する連続的バッチ式装置も本発明の実施において使用してもよい。この種の装置は当業者には既知であって、「底部移送(bottom−transfer)」洗浄系または「アルキメジア( archimedia)」洗浄系と呼ばれている。この種の洗浄系を用いることによって被処理物バッチ式はアルキメジアンスクリューにより系の内部に沿って移送されるときに処理される。上記システムから回収されるセルロース繊維は１または複数の遠心装置を用いて処理することによってセルロース繊維から汚染物を除去してもよい。該システムから回収されるセルロース繊維は１または加圧スクリーンを用いて処理することによって汚染物を除去してもよい。どのような故紙源も本発明方法を用いて処理できる。しかしながら、この明細書においては故紙源として「混合オフィス廃棄物」を用いる態様について説明する。混合オフィス廃棄物はあらゆるグレードとタイプの故紙(ファイルホルダー、薄板紙、ファイルディバイダー、窓付き封筒等を含む)およびこれらに関連する汚染物(例えば、ステープル、プラスチック、粘着物、紙クリップ等)等を含んでいてもよい。混合オフィス廃棄物は「ルーズ」な状態、即ち、袋や箱の中に収納された状態であってもよく、あるいは梱詰めになっていてもよい。本発明による繊維回収法に付すに先だって、故紙源を機械的な前処理、例えば、寸断破砕処理や汚染物除去処理に付す必要はない。しかしながら、故紙源をコンベヤー、スリング、シュートまたは当業者に既知の他の手段によって連続的バッチ式繊維回収装置内へ均等に送給するためには袋、荷造紐または荷造線は除去すべきである。以下の説明は本発明の好ましい態様を例示的に説明するものである。この方法の各々の工程と段階は回収装置を通過するときの故紙が単一のロード(load)である場合について説明する。本発明方法は上記装置内において故紙および／またはパルプのロードもしくはバッチが１つのドラムから次のドラム内へ移送されると、別のロードが空になったドラム内へ送給されるように連続的におこなわれる。本発明の好ましい態様においては、ドラムの第１ゾーン内において故紙をパルプ化して脱インキ処理をおこなう。故紙のバッチを第１ゾーンの第１コンパートメント内の第１ドラム内へ装填する。故紙のドラム内への装填前、装填中または装填後に水をコンパートメント内へ添加する。コンパートメント内へは熱水を添加するのが好ましい。故紙に多量の粘着物が含まれているときには、水温は約１６０°Ｆを越えないようにするのが好ましい。水温を１６０°Ｆを越えない温度に維持することによって、混合オフィス廃棄物中の汚染物（例えば、粘着物、接着剤およびプラスチック)が過度に軟化して高い粘着性を帯びるようになって洗浄または分離の過程における除去が困難になる事態は回避される。故紙が多くの粘着物を含まないときには、高温水を用いてもよい。ドラム内へ装填される故紙の量はコンパートメントとドラムの大きさによって左右されるが、このことは当業者にとって明らかである。各ドラム内へは等量の故紙を装填するのが好ましい。第１ゾーン内のドラムは予め決められたインターバルで振動させる。第１ゾーン内の全てのドラムは実質上等しいインターバルで振動させる。各インターバルの終りにおいては、予め決められた第１ゾーン内のドラムの回転シーケンスを開始させる。この回転によって第１ゾーン内の特定のドラム中の故紙バッチは次のドラム内へ移送される。第１ゾーン内の最後のドラム中のバッチは第２ゾーン内の第１ドラム中へ移送される。第１コンパートメント内においては、故紙は破砕されて繊維に分解される。リブと振動ドラムの機械的作用によって故紙はパルプ化される。故紙が破砕されると、紙のセルロース繊維は遊離状態になる。約５〜８分間で故紙はほぼ完全にパルプスラリーとなる。故紙の破砕とパルプ化は故紙に対するリブの機械的作用によって促進される。苛性アルカリもしくはアルカリ性化合物、例えば、水酸化ナトリウムを添加して第１ゾーンのコンパートメント内のｐＨを約１１．０に維持する。このアルカリ性条件によって紙の繊維は膨潤し、これによって繊維はよりもろくなり、パルプ化が促進される。系中の第１コンパートメントおよび後続の全てのコンパートメント内の紙／水混合物の温度とｐＨは当業者には既知の方法によってモニターされる。該混合物の温度が上昇もしくは低下するときには、添加水の温度を調整することによって所望の最高温度を得ればよい。ｐＨの調整は苛性アルカリを添加してｐＨを高くするか、またはより多くの希釈水を添加してｐＨを低くすることによっておこなってもよい。脱インキ性／凝集性組成物も第１ゾーンの各コンパートメント内へ導入される。脱インキ性／凝集性組成物は故紙からインキ粒子を分離または浮遊させる。インキ粒子は紙から遊離すると疎水性となって相互に凝集して濃密な球状インキ粒子を形成する。上記方法に用いるのに好ましい脱インキ性／凝集性組成物はベッツ・ペーパーケム社(ジャックソンヴィル、フロリダ、米国)の市販品「BetzＤＩ２２５」である。脱インキ性／凝集性組成物の使用量は被処理故紙中に含まれる繊維および静電インキ／トナーの含有量に基づいて計算される。一般的には、混合オフィス廃棄物にはフィラーおよびインキ約２０％、汚染物約５％および繊維約７５％が含まれていると算定されている。従って、混合オフィス廃棄物１トン中には乾燥繊維が約１５００ポンド含まれる。故紙の脱インキ化と故紙から除去されるインキの凝集に必要な脱インキ性／凝集性組成物の量は一般的には乾燥繊維と被処理インキの全重量に基づいて約２重量％〜約５重量％であるが、好ましくは被処理乾燥繊維の全重量に基づいて約２重量％である。故紙が静電インキをほとんど含んでいないときには、該組成物の使用量は２重量％よりも少なくしてもよい。静電インキで印刷した紙を多量に含む混合オフィス廃棄物またはその他の故紙を処理する場合には、該組成物の使用量を約５重量％よりも多くしてもよい。各インターバルの間に第１ゾーン内の各々のドラム中へ導入する脱インキ性／凝集性組成物の量の約３００％〜４００％を第１ゾーン内の各々のドラム中へ添加した後、故紙バッチを第１ドラム中へ連続的に装填するのが好ましい。脱インキ性／凝集性組成物を最初にこのように超過剰量添加することによって、系内での故紙の処理工程中に維持される各コンパートメント内の該組成物の濃度が確保される。上記回収方法の中断もしくは中止または故紙の送給量の変化がない限り、このような超過剰量の該組成物が各コンパートメント内に維持される。各インターバルの間に各コンパートメント内へ添加される該組成物の量は、バッチが処理されたときに第１ゾーン内のコンパートメントから洗い流される少量の該組成物を補う。脱インキ性／凝集性組成物は、該組成物が第１ゾーン内のコンパートメント内に存在して被処理故紙および／またはパルプスラリーと約３２〜６０分間接触するように装置の第１ゾーン内の第１コンパートメントと後続コンパートメントに添加する。好ましい態様においては、該組成物は被処理故紙および／またはパルプと約３２分間接触させる。所定量の被処理故紙からインキを脱離させて凝集させるのに必要な量の該組成物を予め決められた各インターバルの間に第１ゾーン内の各コンパートメント中へ等量添加する。例えば、上記の連続的バッチ式繊維回収装置の一般的なものは２４個のコンパートメントを有しており、高品質セルロース繊維の回収量は１日あたり２５トンもしくはそれ以上である。この種の系においては、２４個のコンパートメントのうちの１６個によって第１ゾーンを構成し、該ゾーン内において被処理故紙のパルプ化と脱インキ化およびインキの凝集処理をおこなうのが好ましい。従って、この好ましい態様においては、被処理故紙および／またはパルプスラリーは各コンパートメント内に２分間存在する。ここに記載のような脱インキ性／凝集性組成物および他の薬品は、コンパートメント内の特定の薬品の濃度を調整する必要が生じたときには予め決められたタイムインターバルで上記添加量のほかに付加的に添加してもよい。第１コンパートメント内へ装填される各々の故紙バッチの脱インキ化とインキの凝集に必要な該組成物の量の１６分の１を１６個のコンパートメントの各々に導入してもよい。従って、被処理故紙１００ポンドを第１ゾーン内の第１コンパートメント中へ装填するときには、該故紙中の繊維の含有量は約７５ポンドに算定される。被処理故紙１００ポンドを処理して紙に含まれる静電インキを脱離凝集させるには脱インキ性／凝集性組成物を２重量％または１．５ポンド使用する。この量の１６分の1(約０．０９４ポンド)の量の該組成物を１６個のコンパートメントの各々に添加してもよい。脱インキ性／凝集性組成物の全量を分割して複数個のコンパートメント内へ添加することによって、第１ゾーンのコンパートメント内は平衡状態または定常状態になる。このようにして達成される定常状態は故紙に含まれる静電インキの脱離凝集化処理に関して特に有利である。比較的一定した量の該組成物を用いる故紙の処理時間を延長することによってインキの全体的な脱離凝集化が促進される。従って、パルプからインキを完全に除去すると共にインキをより大きな凝集粒にすることができる。より大きくて濃密なインキ粒子はパルプスラリーから容易に分離されるので、高品質の再生処理セルロース繊維が得られる。上述のように、各々コンパートメント内へ添加される水、脱インキ性／凝集性組成物、苛性アルカリおよびその他の化合物はモジュールの底部に配設された１または複数の開口部を通してモジュール内へ注入される。浴液準位よりも下から処理剤を注入して迅速かつ均一に混合することによりこれらの化合物をコンパートメント内の水中へ均一に分散させることができ、これによって、回収される繊維の品質に悪影響をもたらす処理剤や水の「ホットスポット」を回避することができる。これらの処理剤は繊維と接触する前に水中で完全に混合する。この方法のパルプ化および脱インキ化／凝集化の段階におけるコンパートメント内の水温は一定に維持される。各々のコンパートメント内のバッチを連続的に撹拌すると共に水やその他の組成物を浴液準位より下方から導入して混合することにより「ホットスポット」が回避できることは連続的バッチ式繊維回収装置の利点である。故紙の完全なパルプ化は第１ゾーン内の１６個のコンパートメントの最初の３個もしくは４個のコンパートメント内において実質的に達成される。故紙の脱インキ化または故紙からのインキ粒子の分離も最初の３個もしくは４個のコンパートメント内において主としておこなわれるが、これは故紙がこれらのコンパートメント内において繊維化されてパルプスラリーを生成するからである。しかしながら、パルプ化と脱インキ化処理の一部は第１ゾーンを通して続行しておこなわれる。分離インキ粒子の凝集によって、第１ゾーンのドラム内においてはより大きくて濃密なインキ粒子が連続的に形成される。第１ゾーンのドラム内において故紙をパルプ化し、少容量の向流水の存在下において静電インキを脱離させて凝集させるのが好ましい。この向流水は故紙にある程度の洗浄効果をもたらすと共に脱離した濃密化インキ粒子のような一部の汚染物を除去する。重い物質(汚物やステープル等)の小片、可溶性インキ、凝集インキの一部およびプラスチック小片等の汚染物はドラムの孔を通して排出される。１分間あたり約４ガロンの向流を利用する。脱インキ性／凝集性組成物を用いる処理をおこなった後、パルプスラリーを第１ゾーン内の最後のドラムから系のコンパートメントの第２ゾーンの最初のドラム内へ移送する。第２ゾーン内においてはパルプスラリーを洗浄することによって凝集して濃密化したインキ粒子を除去する。パルプスラリーの洗浄処理は約８分間おこなう。前記の２４個のコンパートメントを有する装置内においては、第２ゾーンは４個のコンパートメントを具有する。パルプスラリーはこの４個のコンパートメントを通過するときに洗浄される。パルプスラリーは最初の１６個のコンパートメント内の循環流よりも早い向流内で洗浄してもよい。例えば、パルプスラリーの洗浄処理は１分間あたり約１３０ガロンの向流を用いておこなってもよい。スラリーが洗浄された後のｐＨは１１．０に維持される。第２ゾーンのコンパートメント内の温度は約１２０〜１４０°Ｆに低下させる。パルプスラリーの温度は、静電インキ中のポリマーと粘着物中の接着剤がガム状にならないように低下させるのが好ましい。この洗浄段階においては、凝集インキ粒子はドラムの孔を通ってパルプから洗い流される。孔の大きさは、繊維がドラム内に保持されると共に凝集インキとその他の小さな汚染物がパルプが洗浄されたときに排出されるようないずれの大きさであってもよい。約０．０３１インチの孔をドラムに配設してもよい。パルプの洗浄後、大きな汚染物は系の第３ゾーン内の受容流から分離させてもよい。２４個のコンパートメントを有する装置においては、最後の４個のコンパートメントによって大きな汚染物分離段階用の第３ゾーンを構成するのが好ましい。第３ゾーンのコンパートメント内のｐＨは、該コンパートメント内へ流入するパルプスラリーを水で希釈することによって約７．０まで低下させてもよい。温度は約１００°Ｆまで低下させてこの温度に維持する。パルプ繊維は装置の最後のコンパートメントでもある第３ゾーンの最後のコンパートメントから各コンパートメントの排出路を通して排出される。大きな汚染物、例えば、プラスチック、紙クリップ、ゴムバンド等はドラム内に保持される。これらのコンパートメント内のドラムは汚染物を保持するのに十分に小さいが繊維を通過させる大きさの孔またはその他の開口部を有する。先行する処理によって洗い流されなかった粘着物片や凝集インキはパルプと共に排出される。装置から流出するパルプの受容流は粘着物、残存インキ粒子および他のより小さな汚染物を除去する処理に付した後、繊維の漂白処理または仕上げ処理に付してもよい。これらの処理法は当業者には既知である。好ましい態様においては、パルプ繊維の受容流はハイドロサイクロンのような遠心クリーナーを用いて処理される。使用するのに適当なクリーナーとしては「CleanPac２７０」［セレコ・ヘデモラ社（ローレンスヴィル、ジョージア、米国）製］および「Ah1c1eaner ＲＢ７７もしくはＲＢ８７」［アールストローム・カミール・インコーポレイテッド（グレンス・フォールズ、ニューヨーク、米国）製］例示される。所望により、遠心クリーナーを用いる処理に付す前に受容流のコンシステンシーを調整してもよい。パルプのコンシステンシーまたは繊維対液体比は使用する遠心クリーナーの操作パラメーターと一致し、これは当業者には明らかである。パルプ繊維の洗浄中に除去されないインキ粒子は遠心クリーナー内で分離される。脱インキ性／凝集性組成物は故紙から分離されたインキ粒子を凝集させて濃密化させるので、微細なインキ粒子流は生成しない。ほとんど全ての残存する凝集インキ粒子は濃密化した重い粒子であるために遠心手段もしくは他の既知の手段によってスラリーから容易に除去される。受容流は遠心クリーナーから流出する希釈スラリーを当業者には既知のスクリーニング法または乾燥法によって処理することによって回収される。希釈繊維スラリーまたは乾燥繊維は当業者には既知の繊維を暗色化しない漂白法によってさらに処理してもよい。還元的もしくは酸化的な漂白法を用いてもよい。あらかじめアルカリ性条件下で処理した繊維の漂白にはホルマンジンスルフィン酸（ＦＡＳ）を用いるハイドロサルファイト漂白が有効であることが判明した。漂白処理によって繊維を一層白くして白色度を高めることができる。漂白処理後の繊維は中和剤を用いる状態調節処理に付してもよい。遠心クリーナーを通過させる前に、受容流を加圧スクリーンを通過させることによって第２ゾーン内でのパルプの洗浄中または第３ゾーン内での分離段階中で除去されなかった汚染物、特に粘着物を除去してもよい。一般に、粘着物は連続的バッチ式繊維回収装置から受容流中に流入するのでパルプから除去されなければならない。粘着物の除去に用いてもよい加圧スクリーンとしては「M0DUScreen 」［アールストローム・カミール・インコーポレイテッド（グレンス・ファオールズ、ニューヨーク、米国）製］が例示される。本発明は当該分野で既知の他の固液分離技術またはこれらの技術の併用を除外するものではない。２４個のコンパートメントを具備する系は本発明を実施する場合に好ましいものであるが、コンパートメント数がより少ない装置を使用する場合には、被処理故紙および／またはパルプを各コンパートメント内に脱インキ性／凝集性組成物と接触させながら好ましくは３２分間もしくはこれよりも長時間滞留させる。被処理故紙は使用するコンパートメントの数に応じて予め決められた適当なタイムインターバルで装置の後続コンパートメント内へ移送させる。これらのインターバルは容易に計算できる。以上、本発明を特定の態様に関して説明したが、本発明の多数の他の態様および変形態様は当業者には明らかなところである。添付の請求の範囲および本発明は一般的には、本発明の技術的思想と範囲内に包含されるこのような当業者に明らかな他の態様や変形態様の全てに及ぶものと理解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ (72)発明者ムリガン，ダニエル・ブライアンアメリカ合衆国98072ワシントン州ウッディンビル、ノース・イースト・ワンハンドレッドフォーティシックスス・ウェイ 18827番

Claims

【特許請求の範囲】１．端と端が接したコンパートメント内で回転可能な有孔ドラム（該コンパートメント内においては水位がドラムの底部よりも上方のレベルまで維持される）および予め決められた回転シーケンスに応答して各ドラムから次のドラムへバッチを移送させる構造を有するスコップを具有する連続的なバッチ繊維回収系を用いる下記の工程（ｉ）〜（ｖ）を含む印刷故紙からのセルロース繊維の回収法： (ｉ)故紙バッチを系の第１ゾーンの第１ドラムヘ連続的に送給し、 (ii)第１ゾーンのドラムを予め決められた実質的に等しいインターバルで回転させ（各インターバルの最後においては、ドラム内のバッチを次のドラム内へ移送させると共に第１ゾーンの最後のドラム内のバッチを第２ゾーンの第１ドラムへ移送させる予め決められた回転シーケンスを開始させる）、 (iii)各インターバルの間に第１ゾーンの各ドラム内へ濃化をもたらす脱インキ性／凝集性組成物を導入することによりドラムの回転による撹拌によって故紙からのインキ粒子の分離を促進してパルプ繊維スラリーを形成させ（この場合、各インターバルの間に各バッチに添加される脱インキ性／凝集性組成物の量は実質上等しくし、また、第１ゾーンの移動中に各バッチヘ添加される該組成物の総量は故紙からインキ粒子を分離させて凝集させるのに必要な量になるように予め決定される）、 (iv)第２ゾーンのドラムを予め決められた実質的に等しいインターバルで回転させ（各インターバルの最後においては、ドラム内のバッチを次のドラム内へ移送させると共に第２ゾーンの最後のドラムからバッチを移送させる予め決められた回転シーケンスを開始させることにより、第２ゾーンの第１ドラムと後続のドラム内へ移送されたパルプ繊維スラリーを該ドラム内で洗浄し、凝集したインキ粒子を第２ゾーンのドラムの孔を通過させて系から流出させると共に補給水を第２ゾーンのドラム内へ添加する）、次いで (v)各バッチが第２ゾーンの最後のドラムから移送されたときにセルロース繊維を系から回収する。２．次の付加的な工程(vi)をさらに含む請求項１記載の方法： (vi)第２ゾーンの最後のドラムからのバッチを受容する第１ドラムを有する第３ゾーンのドラムを予め決められた実質的に等しいインターバルで回転させ、各インターバルの最後においてはドラム内のバッチを第３ゾーンの後続ドラム内へ移送させると共に第３ゾーンの最後のドラムからバッチを系外へ移送させる予め決められた回転シーケンスを開始させる（この場合、第３ゾーンの第１ドラムと後続ドラム内へ移送されたパルプ繊維スラリーと汚染物を第３ゾーンのドラムの孔を通して系外へ流出させると共に補給水を第３ゾーンの該ドラム内へ添加する）。３．各インターバルの間に第１ゾーンの各ドラム内へ導入されてバッチを濃化する脱インキ性／凝集性組成物の量の約３００〜４００％を、故紙のバッチを第１ドラム内へ連続的に送給する前に第１ゾーンの各ドラム内へ添加する請求項１または２記載の方法。４．各インターバルの間に第１ゾーンの各ドラム内へ導入されてバッチを濃化する脱インキ性／凝集性組成物の添加量が故紙中の繊維の全重量に基づいて約２〜約５重量％である請求項１または２記載の方法。５．１または複数のインターバルの間に第１ゾーン内の１または複数個のドラムへ苛性アルカリを添加する請求項１または２記載の方法。６．第１ゾーン内の各ドラム中のｐＨを約１１．０に維持する請求項１または２記載の方法。７．第１ゾーン内の各ドラム中の水温を約１６０°Ｆよりも高くない温度に維持する請求項１または２記載の方法。８．第２ゾーン内の各ドラム中のｐＨを約１１．０に維持する請求項１または２記載の方法。９．第２ゾーン内の各ドラム中の水温を約１２０〜１４０°Ｆに維持する請求項１または２記載の方法。１０．系から回収されるセルロース繊維を１または複数の遠心装置を通過させることによってセルロース繊維から汚染物を除去する請求項１または２記載の方法。１１．系から回収されるセルロース繊維を１または複数の加圧スクリーンを通過させることによってセルロース繊維から汚染物を除去する請求項１または２記載の方法。１２．全ゾーン内のドラムが端と端が接する共回転性ドラムである請求項１または２記載の方法。１３．第３ゾーン内の各ドラム中の水温が約１００°Ｆに維持される請求項２記載の方法。１４．第３ゾーン内の各ドラム中のｐＨが約７．０に維持される請求項２記載の方法。