JP2008261080A - 古紙再生用脱墨剤 - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷古紙の種類に関わらずインキの剥離性と遊離インキの除去性がよく、高白度で残インキ量の少ない高品質のパルプが得られ、しかも低発泡性の古紙再生用脱墨剤の提供。
【解決手段】 下記一般式（１）で表されるアルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする古紙再生用脱墨剤。

（式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表す。ｎは１〜３００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよい。）
【選択図】 なし

Description

本発明は古紙再生用脱墨剤に関する。更に詳しくは新聞、雑誌、ＯＡ古紙などを現在主流となっているフローテーション法を用いた脱墨処理するに際し、高白色度で残インキの極めて少ない脱墨パルプを得るために用いる古紙再生用脱墨剤に関する。

新聞、雑誌、ＯＡ古紙等の印刷古紙から脱インキ処理し製造される脱墨パルプ（以下「ＤＩＰ」とする。）の製紙原料として再生利用することは古くから行われているが、特に近年資源の有効利用や環境保護の点から古紙の再生はますます重要性を増し、再生パルプの用途も拡大してきている。古紙の更なる利用率の拡大に伴い雑誌古紙やオフィス古紙等の、これまでは利用率の低かった低級古紙の利用が進んでいる。また、原料古紙の主流である新聞古紙ではこれまでの酸性抄造から中性抄造への移行が進み、原料古紙自体もその性状が大きく変化しつつある。

中性抄造された新聞古紙は酸性抄造された新聞古紙と比較し、使用される薬剤等の影響でインキ剥離性が低下する傾向があり、ＤＩＰ中の未剥離インキ量が増加傾向となる。未剥離インキを減少させるためには機械応力を強める必要がある。しかし、古紙はインキ剥離性の良し悪しで分別される事無く混合され使用されるため、古紙原料中に混在する酸性抄造された新聞古紙においてはインキ剥離が過剰となり、更に遊離インキの微細化を進行する。インキの微細化が進行するとＤＩＰ製造工程内に遊離した微細インキが蓄積するため、ＤＩＰ品質が低下する。また、機械応力の強化は設備の動力費等の増加に繋がり、コスト低下の問題も発生する。このため脱墨剤には未剥離インキ量を低減させるための強いインキ剥離性と且つ現在主流となっているフローテーション法においては遊離インキをフローテーションでより効率よく除去できる性能が要求される。

従来からある高級アルコール系非イオン界面活性剤型脱墨剤（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）ではインキの剥離が十分にできず、脱墨パルプの品質悪化に繋がるという問題点がある。また、フェノールまたはアルキルフェノールにアルキレンオキサイドまたはアルキレンオキサイド及びα−オレフィンオキサイド等の長鎖アルキレンオキサイドを付加させたアルキルフェノール系非イオン型脱墨剤（特許文献４、同５、同６参照）はフローテーション法による脱墨方法において遊離インキの除去性が低下する問題点がある。

一方、フローテーション法においてフェノール系脱墨剤は高級アルコール系脱墨剤と比較し、発泡挙動が大きく異なる場合がある。例えばトリスチレン化フェノールのアルキレンオキサイド付加体はフローテーション時、発泡量が増加傾向となり、これに起因する流出フロス量の増加に伴うパルプ収率の低下という問題がある。さらに、脱墨剤は使用後に凝集沈澱処理や曝気槽での微生物処理などを施された後に排水として系外へ放出されるが、フェノール系脱墨剤の生分解性が不十分であると微生物処理などに時間を要し、充分に分解されないまま系外へ放出されてしまう問題もある。
特開昭５５−５１８９１ 特開昭５５−５１８９２ 特開平８−２８４０８７ 特許２６４５２０８号 特許２８１０４７７号 特許２８１０４７７号

本発明の課題は、印刷古紙の種類に関わらずインキの剥離性と遊離インキの除去性がよく、高白度で残インキ量の少ない高品質のパルプが得られ、しかも低発泡性の古紙再生用脱墨剤を提供することにある。

本発明者らは上記課題を達成するために鋭意検討を行った結果、上記課題に最適な古紙再生用脱墨剤を見いだし、本発明を完成させるに至った。すなわち本発明は、下記一般式（１）で表されるアルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする古紙再生用脱墨剤に関する。

（式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表す。ｎは１〜３００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよい。）

本発明の好ましい態様として、前記アルケニルフェノールの１種または２種以上がカルダノールである古紙再生用脱墨剤がある。

フローテーション法による脱墨方法において、本願に係る古紙再生用脱墨剤（以下、「本発明品」ともいう）を脱墨工程に添加した場合、現在主流の高級アルコール系脱墨剤と比較し、インキの剥離性の大幅な向上が確認される。また、従来のフェノール、アルキルフェノールのアルキレンオキサイド付加体はフローテーション法による脱墨方法において遊離インキの除去性が大幅に低下するが本発明品ではそのような事例は確認されない。すなわち、本発明品は従来の脱墨剤と比較し、フローテーション法による脱墨後のＤＩＰを水で完全に洗浄した完全洗浄ＤＩＰ中の残インキ量が低減しており、パルプからの未剥離インキ量低減、及び遊離インキの除去性向上という２つの効果を併せ持つ。かかる効果を発揮する詳細な機構は不明であるが、一般にフェノール骨格を有する脱墨剤は高級アルコール系脱墨剤と比較し、完全洗浄ＤＩＰの未剥離インキ量が低減する傾向にあり、フェノール骨格が未剥離インキの低減効果に寄与していると考えられる。一方、本発明品の発泡量及び流出フロス量は高級アルコール系脱墨剤と同等レベルである。

前記一般式（１）において、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表す。Ｒの構造には特に限定はないが、不飽和結合数は１以上であればよく、直鎖構造であってもまた分岐構造であってもよいが、フローテーション性の向上の点から直鎖構造を有し、炭素数が１５〜１７であれば特に好ましい。

本発明のアルケニルフェノールアルキレンオキサイド付加物はどのような方法で製造されたものであってもよい。通常は、アルケニルフェノールの１種または２種以上に塩基性触媒下アルキレンオキサイドを付加する方法で得ることが出来る。

前記アルケニルフェノールには、工業的に製造された純品又は複数種の混合物のほか、植物等の天然物から抽出・精製された純品又は複数種の混合物として存在するものも含まれる。例えば、カシューナッツ殻等から抽出され、カルダノールと総称される、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４−ペンタデカトリエニル］フェノール、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ペンタデカジエニル］フェノール、３−［８（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノール、３−［１１（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノールや、いちょうの種子および葉、ヌルデの葉等から抽出される３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４（Ｚ）−ヘプタデカトリエニル］フェノール、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ヘプタデカジエニル］フェノール、３−［１２（Ｚ）−ヘプタデセニル］フェノール、３−［１０（Ｚ）−ヘプタデセニル］フェノール等が挙げられる。これらの中で、分解性が良好^※であるカルダノールが好適に使用できる。
※出典：独立行政法人製品評価技術基盤機構（ＮＩＴＥ）ホームページ

前記一般式（１）において、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表すが、具体的にはオキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基が挙げられる。ｎは１〜３００の整数であって、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。本願に係る所望の性能を得る点でｎは５〜２００であれば好ましく、１０〜１００であればより好ましく、２０〜５０であれば特に好ましい。ｎ個のＡＯは同種であっても異種であってもよいが、フローテーション性の向上の点でオキシエチレン基とオキシプロピレン基の双方を有するものが好ましい。複数種のオキシアルキレン基を有する場合はブロック付加、ランダム付加のいずれであってもよい。

本発明の古紙再生用脱墨剤は、前記一般式（１）で表される化合物を含有してなるものであり、かかる古紙再生用脱墨剤は、古紙離解工程、漂白工程、フローテーション工程等の各脱墨工程の各工程に分割添加してもよく、また、古紙離解工程に一括添加してもよい。前記一般式（１）で表される化合物の使用量は、古紙に対して通常０．０５〜３．０質量％の割合であれば好ましい。

また、脱インキ性能を損なわない範囲で、フローテーションでの起泡性、抑泡性を調整する目的でアルキルエーテルサルフェートや脂肪酸石鹸等のアニオン性界面活性剤、フローテーションでのインキ捕集性を向上させる脂肪酸や溶剤、（テルペンアルコール類）を使用することもできる。さらに、苛性ソーダ、ケイ酸ソーダ、炭酸ソーダ及びリン酸ソーダ等のアルカリ類、ＥＤＴＡ等のキレート剤も使用することができる。また、過酸化水素等の漂白剤を併用し、ＤＩＰの白色度を上げることもできる。漂白剤を用いる場合は古紙に対して通常０．１〜２０質量％、アルカリ剤を用いる場合は古紙に対して通常０．１〜１０質量％の割合で用いられる。水は古紙のパルプの解織を容易にするため、古紙の１００〜３０００質量％の割合で用いられる。

本発明の脱墨剤は、種々の印刷古紙、例えば、新聞、雑誌、書籍、ＯＡ複写古紙、ちらし等の印刷古紙に用いることができ、凸版印刷、オフセット印刷、グラビア印刷等各種印刷方法にも対応できる。

（実施例用脱墨剤の合成）
次に実施例により本発明を更に詳しく説明する。
（カルダノールアルキレンオキサイド付加体の合成）
カルダノール（３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４−ペンタデカトリエニル］フェノール ３１質量％、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ペンタデカジエニル］フェノール ２０質量％、３−［８（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノール ４５質量％の混合物。商品名；Distilled
Cashew Nut Shell Liquid（インド、SATYA CASHEW CHEMICALS社製））８３．６ｇ及び水酸化カリウム１．３ｇをステンレス製オートクレーブに投入し、系内を窒素置換した後、１２０±５℃を保つように昇温し、次いで系内を５０ｍｍＨｇの減圧にして１時間減圧脱水した。減圧脱水終了後、系内を窒素により常圧に戻し１２０±５℃、０．１〜０．５ＭＰａを保つようにエチレンオキサイド２４３ｇ（カルダノール１モルに対し２０モル）の混合物を徐々に添加し付加反応を行った。付加反応終了後、１２０±５℃を２時間保持しながら熟成を行った。添加終了後、酢酸１．６ｇで触媒を中和し、表１に記載の化合物Ａ−１を得た。

以下同様の方法で表１に示すＡ−２〜Ａ−１０の化合物を得た。なお、以下の表中の構造式において、『／』はアルキレンオキサイドの付加形態がランダム付加であることを示し、『−』はブロック付加であることを示す。

（比較例用脱墨剤）
従来からある高級アルコール系脱墨剤との性能比較を行う為、表２に示した比較例化合物を使用した。比較例化合物の合成方法は［００１６］に記載の方法に準じた。

（脱墨試験方法）
原料古紙を３ｃｍ×３ｃｍに切断し、卓上離解機に入れ、苛性ソーダを１．５％（対古紙）、３号ケイ酸ソーダを３％（対古紙）、３５％過酸化水素水を３％（対古紙）、脱墨剤を加えた後、水を加え、古紙濃度５％とし、５５℃に昇温後１５分間離解した。離解後同温度で１時間熟成してからパルプ濃度１％に希釈してフローテーターに移し、フローテーション処理を１０分間行った。得られたパルプを０．５％濃度にした後、硫酸アルミニウムにてｐＨ５．０に調整した後、ＪＩＳ Ｐ−８２０９に規定したシートマシンにて手抄きした。さらにフローテーション処理を行ったパルプを２００倍量のイオン交換水で３回洗浄を行った。このパルプについても同様に、ＪＩＳ Ｐ−８２０９に規定したシートマシンにて手抄きした。

（性能評価試験）
フローテーターでの発泡性：フローテーション１分後の液面からの泡高（ｍｍ）を測定した。また、手抄き紙は乾燥後、以下の測定を行い脱墨効果を評価した。
白色度：ＪＩＳ Ｐ−８１２３に規定した方法に準じて測定を行った。
残インキ数及び面積率：完全洗浄パルプについて画像解析装置を使用し、視野１００ｍｍ^２中に存在する径２０μｍ以上のインキ個数及び全視野中におけるインキ総面積率（％）を測定した。

（実施例1）
オフセット新聞古紙６０％、折り込み広告４０％からなる原料古紙を用いて脱墨試験方法に記載した方法で試験を行い、性能評価試験に記載した方法で評価を実施した。結果を表３に示す。

本発明の古紙再生用脱墨剤を用いることにより、白色度が高く、残インキ量の少ない脱墨パルプが得られた。したがって、本発明により印刷古紙の種類に関わらず、インキの剥離性と脱離インキの除去性がよく、高白度で残インキ量の少ない高品質の再生パルプが得られる。

Claims (2)

1. 下記一般式（１）で表されるアルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする古紙再生用脱墨剤。
   

   

   （式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表す。ｎは１〜３００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよい。）
2. 前記アルケニルフェノールの１種または２種以上がカルダノールである請求項１に記載の古紙再生用脱墨剤。