JP2004084088A - 脱インキパルプの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は脱インキパルプ製造における浸漬工程のｐＨ条件を中性化して、排水負荷を軽減すると同時に良好にインキを剥離する方法を提供する。
【解決手段】離解工程、浸漬工程、脱インキ工程を含む印刷古紙の脱インキパルプの製造方法において、該浸漬工程がｐＨ６〜８の中性条件下で過酸化水素およびオゾンを併用して処理される段を有し、浸漬工程中の過酸化水素およびオゾンを併用して処理される段のパルプ濃度が８〜４０％である脱インキパルプの製造方法。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は脱インキパルプの製造方法に関し、さらに詳しくは、印刷古紙パルプから脱インキパルプを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷工程から脱インキパルプを製造する方法には、一般に印刷古紙の離解工程とアルカリ浸漬工程を経由し、フローテーター等でパルプとインキを分離する方法が多く用いられる。即ち、係る一般脱インキ法では、印刷古紙をパルパー等の離解機でアルカリ性薬品及び界面活性剤よりなる脱インキ剤と共に離解したのち古紙パルプとし、該パルプにさらにアルカリ性薬品、過酸化水素および界面活性剤を添加して１０〜３５％のパルプ濃度でアルカリ浸漬（アルカリソーキング）をおこない、パルプ繊維を膨潤させ、インキをパルプ繊維から剥離する。次にフローテーション工程では気泡にインキ粒子を付着、浮上させてインキ粒子をパルプから分離する。
【０００３】
アルカリ浸漬工程は、古紙の離解工程の後、アルカリ性薬品、過酸化水素および界面活性剤を添加して１０〜３５％のパルプ濃度でおこない、パルプ繊維を膨潤させ、印刷インキをパルプ繊維から剥離させている。しかし、該アルカリ浸漬処理をおこなうことにより、脱インキを促進させるばかりでなく、クレーやタルク、二酸化チタンなどの填料、デンプン、ポリビニルアルコールなどの紙力増強剤、ラテックス、酸化デンプン、炭酸カルシウムなどの塗工組成物および微細繊維などが洗浄脱水処理などで排出されるばかりか、アルカリによるパルプの膨潤溶解作用によりパルプの一部が溶解するため、この排水中のＣＯＤ（化学的酸素要求量）は１０００〜４０００ｐｐｍ、対生産パルプあたり１〜４％に達する。そのため、脱インキ工程の排水を公共用水域に放流する前には、排水汚泥負荷の削減をする必要があり、凝集処理薬品や活性汚泥処理等の設備費、ランニングコストがかかるという問題点があった。この排水負荷を軽減する目的で、浸漬工程を中性領域の条件で実施しようとすると、パルプ繊維の膨潤が十分でなく、印刷インキの剥離が不十分となり、この工程に続くフローテーション工程でインキの浮上分離がし難く、脱インキパルプの白色度が上がらないといった品質上の問題点があった。
【０００４】
さらに、パルプの過酸化水素漂白は、通常添加率０．１〜４％、ｐＨ９以上のアルカリ性で実施されているが、これは過酸化水素がアルカリ性で活性化され、良好な漂白性が得られるためとされており、浸漬工程におけるアルカリ性薬品の使用は不可欠となっている。反応温度は一般に４０〜９０℃、好ましくは５０〜８０℃である。
【０００５】
古紙の再生処理におけるオゾンの利用は、感熱記録紙古紙や着色古紙について多く検討されており、特開平５−１４８７８３号公報、特開平５−２３９７８３号公報（Ｕ．Ｓ．特許第５２１１８０９号明細書に対応）、特開平６−２８７８９号公報等が知られているが、これらはオゾン単独で使用しており、中性条件下で過酸化水素と併用しているものではない。また、特表平８−５０１１３２号公報ではオゾンおよび過酸化水素を使用して古紙パルプを漂白しているが、これもオゾン、過酸化水素は単独で使用しており、併用しているものではない。印刷古紙の脱インキ処理としてオゾンを使用する例は、特開７−１８９１５４号公報が知られているが、これは中性〜アルカリ性でオゾン処理しているものの、過酸化水素との併用では効果が相殺されるとなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
印刷古紙からインキを除去し排水負荷を軽減したパルプを得ようとする場合、アルカリソーキング工程を弱アルカリ性から弱酸性の中性領域の条件で実施する必要があるが、通常の処理ではパルプの繊維の膨潤が十分でなく、印刷インキの剥離が不十分となり問題となる。即ち、本発明は脱インキパルプ製造における浸漬工程および（または）漂白工程のｐＨ条件を中性化して、排水負荷を軽減すると同時に良好にインキを剥離する方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、古紙パルプの脱インキ処理において、中性条件下で過酸化水素およびオゾンを用いた処理をおこなうことにより、上記目的が達成されることを見出した。即ち、本発明は以下の発明を包含する。
【０００８】
（１）離解工程、浸漬工程、脱インキ工程（フローテーション工程および（または）洗浄工程）を含む印刷古紙の脱インキパルプの製造方法において、該浸漬工程が中性条件下で過酸化水素およびオゾンを併用して処理される段を有することを特徴とする脱インキパルプの製造方法。
【０００９】
（２）該浸漬工程がｐＨ６〜８の中性条件下で実施される段を有することを特徴とする前項（１）記載の脱インキパルプの製造方法。
【００１０】
（３）浸漬工程中の過酸化水素およびオゾンを併用して処理される段のパルプ濃度が８〜４０％である前項（１）または（２）記載の脱インキパルプの製造方法。
【００１１】
本発明による過酸化水素−オゾン併用処理は、脱インキパルプ製造工程のうち浸漬工程にて実施され、続く脱インキ工程で大きな脱インキ効果が得られる。
【００１２】
本発明においては、パルプのオゾン処理は中性条件でおこなわれる。即ち、ｐＨ６〜８の範囲であり、特に酸性薬品、アルカリ性薬品などでパルプｐＨを調整する必要はない。オゾンの使用量は対絶乾パルプ０．０１〜５質量％、好ましくは０．０５〜２質量％であり、過酸化水素の使用量は対絶乾パルプ０．０１〜５質量％、好ましくは０．１〜３質量％である。反応温度は室温〜８０℃、好ましくは室温〜７０℃である。
【００１３】
オゾン処理時のパルプスラリー温度は、オゾンの反応性が極めて激しく、短時間でオゾンの反応が終了するため特に制限されないが、一般に５〜９５℃、好ましくは室温〜７０℃である。処理時間はオゾンの使用量、オゾン濃度およびパルプの処理濃度等に依存するが、短時間でオゾンの反応が終了するため、一般に０．１〜６０分である。オゾンは水に溶けにくい気体であるため、オゾンとパルプとの接触を良くする目的で、オゾン処理時のパルプ濃度は出来るだけ高濃度であることが望ましく、中濃度から高濃度パルプといわれる８〜４０％であることが望ましい。また、前述のようにオゾンは水に溶けにくく、極めて反応性に富む気体であるため、処理効率を高めるために、パルプを攪拌混合することが望ましい。攪拌混合時の攪拌回転数はパルプ濃度にもよるが、１０〜２０００ｒｐｍが攪拌効率および高速回転によるパルプ繊維の強度低下防止の観点から望ましい。
【００１４】
パルプのオゾン処理は通常、リグニン含有量のわずかな化学パルプの漂白に使用されている。これは、リグニンを多量に含む機械パルプの漂白にオゾン漂白を採用する場合、多量のリグニンを酸化分解するためには多量のオゾンで処理する必要があるが、オゾンの反応性が極めて激しく、塩素、二酸化塩素のようなリグニンとの選択的反応性に乏しいため、セルロースもリグニンと同様に酸化分解されてしまい、パルプ強度の低下をもたらすからである。本発明では機械パルプを多量に含有する新聞古紙、雑誌古紙等の印刷古紙を処理の対象とすることが可能である。これは本発明のオゾン処理が、これら印刷古紙に含まれる機械パルプのリグニンを積極的にオゾンで酸化分解して漂白しようとするものではなく、中性で短時間、過酸化水素と共に処理することにより、パルプ繊維表面のインキを細かく酸化分解して剥離させ、続くフローテーション工程または洗浄工程で除去しようとするものであり、パルプ繊維のセルロースに対するオゾンの作用が極めて小さいからである。
【００１５】
本発明が対象としている古紙としては、新聞紙、チラシ、雑誌、書籍、事務用紙、その他複写機、ＯＡ機器から生ずる印刷紙などを含む。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、実施例は本発明を何ら限定するものではない。本実施例、比較例中では、百分率（％）は白色度以外はすべて質量％を意味し、また、薬品添加率は、対絶乾パルプあたりの質量％で示した。パルプの白色度はＩＳＯ２４６９に準拠して測定した。更に、手抄きシート表面の画像解析により、残留カーボンインキの累計面積率（残カーボン％）を求めた。具体的には（株）ピアス社製画像解析装置を使用し、白色度測定用シートを用いて残インキ面積を求めた。
【００１７】
実施例１
ＯＡ古紙を試験用パルパーで水のみを用いて濃度４％で１０分間離解し、パルプ濃度２０％に脱水した。この離解パルプのパルプ濃度が薬品添加後に１０％となるように脱イオン水を用いて調整した。珪酸ソーダを対パルプ２％添加し、ｐＨを７．６に調整し、次いで過酸化水素を対パルプ１．５％添加した（パルプ濃度１０％）。続いて、パルプをミキサーで攪拌しながらオゾンを対パルプ０．５％添加し、６０℃で６０分間反応させた。
続いて、パルプの２５００倍量の脱イオン水で洗浄した完全洗浄パルプについて白色度、残インキ面積を求めた。結果を表１に示した。残インキ面積については、比較例５（ブランク）の値を１００％とした時の相対値で示した。
【００１８】
実施例２
実施例１において、過酸化水素およびオゾンを添加する前のｐＨを６．３に調整した以外は実施例１の条件を用いて過酸化水素−オゾン処理をした。結果を表１に示した。
【００１９】
実施例３
実施例１と同様に離解したパルプをｐＨ７．５に調整し、薬品添加後のパルプ濃度が３５％になるように脱水した。ｐＨ７付近に調整した珪酸ソーダ−過酸化水素溶液をパルプに霧吹きで吹きかけ、珪酸ソーダを対パルプ２％、過酸化水素を対パルプ１．５％添加した（パルプ濃度３５％）。続いて、パルプを攪拌しながらオゾンを対パルプ０．５％添加し、室温で２分間反応させた後、６０℃に保持した（トータル６０分）。続いて実施例１と同様に洗浄をした。結果を表１に示した。
【００２０】
比較例１
実施例１において、オゾンを無添加とした以外は実施例１の条件を用いて過酸化水素処理をおこなった。過酸化水素処理条件を以下に示した。
パルプ濃度　　　　　　：１０％
過酸化水素添加量　　　：１．５％
珪酸ソーダ添加量　　　：２％
パルプスラリーｐＨ　　：８．０
処理温度　　　　　　　：６０℃
処理時間　　　　　　　：６０分
結果を表１に示した。
【００２１】
比較例２
比較例１において、通常のアルカリソーキング工程でのパルプｐＨである９．５に調整した以外は比較例１の条件を用いて過酸化水素処理をおこなった。結果を表１に示した。
【００２２】
比較例３
実施例１において、過酸化水素およびオゾンを添加する前のｐＨを９．５に調整した以外は実施例１の条件を用いて過酸化水素−オゾン処理をおこなった。結果を表１に示した。
【００２３】
比較例４
実施例１において、過酸化水素を無添加とした以外は実施例１の条件を用いてオゾン処理をおこなった。オゾン処理条件を以下に示した。
パルプ濃度　　　　　　　：１０％
オゾン添加量　　　　　　：０．５％
パルプスラリーｐＨ　　　：８．０
処理温度　　　　　　　　：６０℃
処理時間　　　　　　　　：６０分
結果を表１に示した。
【００２４】
比較例５（ブランク）
実施例１について、離解パルプについて完全洗浄をおこなった。結果を表１に示した。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１から明らかなように、中性条件でオゾンと過酸化水素を併用する効果として、単独使用時（比較例１、４）と比較して、白色度で１．５〜３ポイント高くなっており、残インキ面積は半分以下となっている（実施例１、２、３）。また、現在用いられているアルカリソーキング工程（比較例２）と比較すると、白色度では１ｐｔ低いものの、残インキ面積はほぼ同等の効果が得られた。またアルカリソーキング工程にオゾンを添加すると、むしろ効果が相殺されている（比較例２、３）。未洗浄のパルプを比較した場合には白色度、残インキ面積とも単独使用時との差が小さくなっているため、オゾンと過酸化水素を併用することでパルプに付着しているインキ粒子に作用し、インキの剥離を促進しているためと考えられる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、古紙パルプの脱インキ処理において、中性条件でオゾンおよび過酸化水素の併用処理をおこなうことにより、残留インキの減少したより高白色度なパルプを得ることが出来る。

Claims (3)

1. 離解工程、浸漬工程、脱インキ工程を含む印刷古紙の脱インキパルプの製造方法において、該浸漬工程が中性条件下で過酸化水素およびオゾンを併用して処理される段を有することを特徴とする脱インキパルプの製造方法。
2. 該浸漬工程がｐＨ６〜８の中性条件下で実施される段を有することを特徴とする請求項１記載の脱インキパルプの製造方法。
3. 浸漬工程中の過酸化水素およびオゾンを併用して処理される段のパルプ濃度が８〜４０％である請求項１または２に記載の脱インキパルプの製造方法。