JP2010077555A - Coated liner and corrugated sheet using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塗工ライナー及びそのライナーを用いた段ボールシートに関する。特に、フレキソ印刷のインキ発色性の優れた美粧段ボールシート用のライナーとして用いることが出来、輸送時の衝撃や圧縮に強い段ボール箱用の表ライナーである。 The present invention relates to a coating liner and a corrugated cardboard sheet using the liner. In particular, it is a front liner for cardboard boxes that can be used as a liner for cosmetic cardboard sheets having excellent ink color development properties for flexographic printing and is resistant to impact and compression during transportation.
一般に、ライナーは2〜9層程度の多層抄きされた厚紙で、2層の場合は裏層、3層以上の場合は中層にコスト及び省資源を目的として、脱墨されない古紙パルプが使用される。ライナーは中芯原紙と組み合わせて段ボールシートに加工され、各種包装箱等に使用されるが、近年段ボール箱の機能が、商品が詰められたまま展示、あるいはセリ等に見られるように商品の顔としての機能を付加するために多色印刷が多く行われようになった。このため印刷方式のなかでもオフセットやグラビア印刷と比べ、技術進歩が目覚ましいフレキソ印刷が、小ロット多品種化や環境と安全性問題、コスト削減などの市場課題に対して、近年のデジタル化の波とともに、画期的で斬新な技術でもって注目されている。さらに印刷品質についても、他の印刷方式と比較しても遜色なく、水性化や無溶剤化の面で大きな優位性が認められ、欧米の包装分野では既にフレキソ印刷が主流となっており、日本においても普及の兆しがある。このよう情勢のなかで、通常のクラフト色以外に、見栄えのある目立つ多色印刷が行われる美粧ライナーと呼ばれるライナーは、表層に晒パルプや上白古紙パルプを配合したり、白色顔料塗料を塗工し、表面の白色度を高めるたりすることによって製造されていた。また、表層のみの対策はコストがかかることから、表下層(表層の直下の層)にもある程度白色度のあるパルプを用いて、中層の色を隠蔽する作用を持たせることもある。この様な白色度の高い外観を持ったものは、白紙面だけでなく、これに印刷した場合、印刷面が美麗かつ鮮やかに見える効果を与える。このため、この種のライナーを使用して、カラー印刷を施した段ボ−ル箱は、人の目を引く効果が高く、更に、内容物を忠実に表するために、内容物の優良性を強く訴えることが出来る優れた面がある。近年、量販店を中心に、店頭に段ボ−ル箱に製品を詰めたまま販売するということがよく見受けられるようになって来ており、この点からも印刷面が美麗で鮮やかなライナーが求められている。なお、美粧性を持ったライナーでも、段ボール箱として形成された場合、商品を保管・輸送などの流通過程で受ける物理的な力から守ることは当然、必要とされる機能である。 In general, the liner is a cardboard made up of 2 to 9 layers. In the case of 2 layers, waste paper pulp that is not deinked is used for the back layer, and in the case of 3 layers or more, for the purpose of cost and resource saving. The Liners are processed into corrugated cardboard sheets in combination with core base paper and used in various packaging boxes, etc. In recent years, the function of corrugated cardboard boxes can be seen in the display of goods packed or displayed on the face of goods. In order to add the function as a multi-color printing, a lot of multi-color printing has been performed. For this reason, flexo printing, which has made remarkable technological progress compared to offset and gravure printing, is a recent wave of digitization in response to market issues such as the increase in variety of small lots, environmental and safety issues, and cost reduction. At the same time, it is attracting attention with its innovative and innovative technology. Furthermore, the print quality is comparable to other printing methods, and has a great advantage in terms of water-based and solvent-free. Flexo printing has already become mainstream in the packaging field in Europe and the United States. There are signs of dissemination. Under such circumstances, in addition to the usual craft colors, liners called cosmetic liners, which perform multi-colored printing with outstanding appearance, are blended with bleached pulp or upper white waste paper pulp on the surface, or coated with white pigment paint. It was manufactured by working and increasing the whiteness of the surface. Further, since measures for the surface layer alone are costly, pulp having a certain degree of whiteness may be used for the surface lower layer (layer immediately below the surface layer) to conceal the color of the intermediate layer. Those having such a high whiteness appearance give not only a blank paper surface but also an effect that the printed surface looks beautiful and vivid when printed on it. For this reason, corrugated cardboard boxes that have been color-printed using this type of liner have a high eye-catching effect, and in order to faithfully represent the contents, the contents are excellent. There is an excellent aspect that can appeal strongly. In recent years, it has become common to sell products packed in cardboard boxes at stores, mainly from mass retailers. From this point of view, a beautiful and vivid liner has been printed. It has been demanded. Even when a liner having a cosmetic property is formed as a corrugated cardboard box, it is a necessary function to protect the product from physical forces that are received in the distribution process such as storage and transportation.
このため、ライナー表面の白色度と色相を所定の範囲に調整することにより、白紙外観、印刷外観も深みのある落ち着いた視覚効果を与えるライナーが開示されている(特許文献1参照)。さらに、白紙外観、及び印刷画像の鮮明性に優れるライナーとして、表層の明度をある一定の範囲内(60−73)でかつ、表層の灰分含有量が3重量%以上、9%未満が開示されている(特許文献2参照)。また、顔料とバインダーを主成分として含有する塗工層により、白色度と色相及び光沢を特定範囲に調整することにより白紙面では落ち着いた視覚効果を与えるとともに、印刷の文字が読み易く、さらにカラー印刷するとインキ発色性が良好で且つ、印刷光沢が良好な刷面が鮮明な美粧ライナーが開示されている(特許文献3参照)。しかしながら、これらの開示はいずれもライナーとしての色相や明度を規定しているだけで、フレキソ印刷における印刷適性を十分満足させる提案になっていない。また、一般の茶ライナーに白インキを多量に印刷した上に、多色を印刷して、美粧性を付加する方法が行われているが、この場合、茶ライナー表面を白くし、赤や藍など多色インキの仕上がりをよくするために、高価な白インキを多量に印刷する必要がありこの方法も経済的に大きな負担となっている。ライナーの表層に顔料とバインダーを含む塗被層を設け、耐油度(キット数)を12級以上としたライナーが開示されている(特許文献4参照)。このライナーは耐油度レベルが高すぎ、優れたフレキソインキ発色性は得られない。 For this reason, a liner that provides a calm visual effect with a deep white paper appearance and printed appearance by adjusting the whiteness and hue of the liner surface to a predetermined range is disclosed (see Patent Document 1). Furthermore, as a liner excellent in white paper appearance and printed image sharpness, surface layer brightness is within a certain range (60-73), and ash content of the surface layer is disclosed to be 3% by weight or more and less than 9%. (See Patent Document 2). In addition, the coating layer containing pigments and binders as main components adjusts the whiteness, hue, and gloss to specific ranges, giving a calm visual effect on white paper, making the printed characters easy to read, and color A cosmetic liner is disclosed which has a good ink colorability when printed and a clear printing surface with a good printing gloss (see Patent Document 3). However, all of these disclosures only define the hue and brightness as a liner, and are not proposals that sufficiently satisfy the printability in flexographic printing. In addition, there is a method in which a large amount of white ink is printed on a general brown liner and then multicolor is printed to add cosmetics. In this case, the surface of the brown liner is made white, red or indigo. In order to improve the finish of multi-color inks and the like, it is necessary to print a large amount of expensive white ink, and this method is also a large economical burden. A liner having a coating layer containing a pigment and a binder on the surface layer of the liner and having an oil resistance (number of kits) of 12 or more is disclosed (see Patent Document 4). This liner has an oil resistance level that is too high to provide excellent flexo ink color development.
さらに、フレキソ印刷性の優れたライナーを得る方法として、ライナー表面にカチオン性の樹脂を塗布することにより印刷効果を向上させる技術が開示されている(特許文献5、6参照)。しかしながら、インキの発色や印刷面の仕上がりに関して、十分満足できるものではない。
Furthermore, as a method for obtaining a liner having excellent flexographic printability, a technique for improving the printing effect by applying a cationic resin to the liner surface is disclosed (see
また、顔料と接着剤を主成分とする水性組成物をライナー原紙に塗工する際のその水性組成物中の顔料組成として(a)焼成カオリンが20〜70重量部、(b)構造化カオリンおよび/またはデラミネーテッドカオリンが15〜77重量部、および(c)プラスチックピグメントが3〜20重量部含有せしめられ、かつ(a)+(b)+(c)の合計が70重量部以上である塗工ライナーが開示されている(特許文献7参照)。しかしながら、その目的とするところは、グラビア印刷に適し、かつ白紙光沢、印刷光沢に優れた塗工ライナーを得ることにあり、この顔料組成の塗工層を持ったライナーを水性フレキソ印刷すると、インキ濃度が劣り、印刷仕上がりに劣るものしか得られない。さらに、フレキソ印刷のモトリングの発生がない、白紙光沢および印刷光沢に優れた塗工ライナーを得るために、塗被層面の平滑度特性として、加圧型平滑度計で加圧条件5kgf/cm2で測定したときの平滑度が3.0μm以下で、20kgf/cm2で測定した平滑度との比が0.3〜0.8である塗工ライナーが提案されている(特許文献8参照)。この提案は、通常の塗工ライナーは平滑が低くモトリングが発生しやすいこと、印刷光沢を高めたいことから、適正な平滑化を規定することで課題を解決したものであるが、規定の平滑性では塗被層のインキ吸収性が劣り、特にインキの発色性が不十分なレベルしか得られない。グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、及びインクジェット記録方式において、高い印刷光沢が得られ、印刷後の摩擦によりインクの剥がれ落ちが生じないことを目的として、表層の表面に無機顔料、バインダー、及び表面サイズ剤の3つを配合した塗布剤を塗布することが提案されている(特許文献9参照)。この中では、特に表面サイズ剤が、水、溶剤の吸収を抑制するために配合されているため、インキの吸収を抑制されて、高いインキ発色性は得られない。 Further, (a) 20 to 70 parts by weight of calcined kaolin (b) structured kaolin as a pigment composition in the aqueous composition when an aqueous composition mainly composed of a pigment and an adhesive is applied to liner base paper And / or 15 to 77 parts by weight of delaminated kaolin, and (c) 3 to 20 parts by weight of plastic pigment, and the total of (a) + (b) + (c) is 70 parts by weight or more. A coating liner is disclosed (see Patent Document 7). However, the purpose is to obtain a coating liner that is suitable for gravure printing and excellent in white paper gloss and printing gloss. When a liner having a coating layer of this pigment composition is water-based flexographically printed, Only inferior density and inferior print finish can be obtained. Furthermore, in order to obtain a coating liner excellent in blank paper gloss and printing gloss without occurrence of flexo printing mottling, as a smoothness characteristic of the coating layer surface, a pressure type smoothness meter was used under a pressure condition of 5 kgf / cm 2 . A coating liner having a smoothness of 3.0 μm or less when measured and a ratio of 0.3 to 0.8 with the smoothness measured at 20 kgf / cm 2 has been proposed (see Patent Document 8). This proposal solves the problem by specifying appropriate smoothing because normal coating liners are low in smoothness and tend to cause mottling and to increase printing gloss. In this case, the ink absorption of the coating layer is inferior, and in particular, only a level at which the color development of the ink is insufficient is obtained. In gravure printing, flexographic printing, offset printing, and inkjet recording methods, high printing gloss is obtained, and inorganic pigments, binders, and surfaces are used on the surface layer for the purpose of preventing ink from peeling off due to friction after printing. It has been proposed to apply a coating agent containing three sizing agents (see Patent Document 9). Among these, since the surface sizing agent is blended in order to suppress the absorption of water and solvent, the ink absorption is suppressed and a high ink color developability cannot be obtained.
また、段ボールシートに使用するライナーの比破裂強さと貼合面から全体の厚さの1/3までの厚さの層におけるパルプ保水度の両方を規定した提案がなされている(特許文献10参照)。しかしながら、この提案は、波型に加工した中芯と貼合せて段ボールシートを形成させるときの、貼り合わせ初期接着力の向上を目的としており、ライナー表面に顔料塗工層を設けた塗工ライナーの輸送時の衝撃や圧縮に対する耐性について、何ら述べられていない。また、両面段ボールシートにおける垂直圧縮強さの改善された段ボールシート及び段ボール箱について開示されている(特許文献11)。この提案も、ライナー表面に顔料塗工層を設けた塗工ライナーに関して、全く述べられていない。 Moreover, the proposal which prescribed | regulated both the specific bursting strength of the liner used for a corrugated cardboard sheet, and the pulp water retention in the layer of the thickness from the bonding surface to 1/3 of the whole thickness is made (refer patent document 10). ). However, this proposal is aimed at improving the initial adhesive strength when a corrugated core is laminated with a corrugated core, and a coating liner having a pigment coating layer on the liner surface. No mention is made of the resistance to impact and compression during transport. Further, a corrugated cardboard sheet and a corrugated cardboard box having improved vertical compression strength in a double-sided corrugated cardboard sheet are disclosed (Patent Document 11). This proposal is not described at all for a coating liner having a pigment coating layer on the liner surface.
近年、環境保全の観点から生産に伴う活動からの産業廃棄物削減を余儀なくされている。製紙業界においても、製紙スラッジの処理が問題となってきている。製紙スラッジとは、製紙材料であるパルプなどの繊維分、澱粉や合成接着剤を主とする有機物や白色顔料を主とする無機物で利用されずに廃水中に混ざって処理される固形原料、さらにはパルプ化工程で洗い出されたリグニン、微細繊維、あるいは古紙由来の製紙用填料、それに付着した印刷インキ、および生物廃水処理工程から生じる余剰汚泥からなる。その生物廃水処理工程で生じる余剰汚泥以外の主な製紙スラッジの発生源は、抄紙時にワイヤーを通過して流出したもの、古紙処理工程での混入異物除去、脱墨処理や洗浄過程で発生したもの、およびパルプ化工程での洗浄過程で発生したものであり、これらの固形物を含む廃水は、沈殿あるいは浮上などを利用した固形分分離装置によりその固形分が分離、回収され、その後、必要に応じて活性スラッジ処理等の生物処理が施された後、放流される。このような処理によって分離、回収された固形分や廃水の最終生物処理によって発生する余剰汚泥が製紙スラッジとなる。 In recent years, it has been forced to reduce industrial waste from activities associated with production from the viewpoint of environmental conservation. Even in the paper industry, the treatment of paper sludge has become a problem. Papermaking sludge is a solid raw material that is mixed with wastewater without being used in fiber such as pulp, which is a papermaking material, organic matter mainly composed of starch and synthetic adhesive, and inorganic matter mainly composed of white pigment, Consists of lignin washed out in the pulping process, fine fibers, or waste paper-derived filler, printing ink adhering thereto, and excess sludge resulting from the biological wastewater treatment process. The main sources of paper sludge other than excess sludge generated in the biological wastewater treatment process are those that flow out through the wire during paper making, those that occur during the removal of contaminants in the waste paper treatment process, the deinking process, and the washing process. The waste water containing these solids is separated and recovered by a solid content separation device using precipitation or flotation, and then required. Correspondingly, after being subjected to biological treatment such as activated sludge treatment, it is discharged. The solid content separated and recovered by such treatment and the excess sludge generated by the final biological treatment of waste water become papermaking sludge.
このような製紙工場から発生した製紙スラッジは、従来は、産業廃棄物として、そのまま埋め立て処分されることが多かったのに対し、最近は流動床炉やストーカ炉等の焼却炉でスラッジ中の有機物を燃焼させてエネルギーとして回収すると同時に、製紙スラッジの減容化が図られている。しかし、製紙スラッジ中には無機物も含まれるため、燃焼後には多量の残渣(焼却灰)が残るという問題がある。現在、焼却灰の一部はセメントに混合されたり、製鉄の酸化防止剤、土壌改良剤等にも使用されたりしているが、大半は産業廃棄物として埋め立て処分されている。今後、古紙の再利用が進むにつれて、極めて製紙スラッジが大量になり、廃棄物処理が次第に困難になる。また、年々高騰している処理費用が紙パルプ工業の収益を圧迫することが予想される。このため、古紙を再生している製紙業界においては、製紙スラッジの問題は極めて深刻で、その対策の一環としてその有効活用が強く求められている。このため、製紙スラッジ焼却灰(無機物)を製紙用材料である製紙用填料や塗工用顔料として、再利用することが出来れば、産業廃棄物の削減のみならず、古紙利用率の向上にも結びつけることができ、環境対策上の問題も解消することができる。このような社会的環境を理由に製紙スラッジを製紙用材料へ再生、再利用するための方法が多数検討されており、その製紙スラッジから再生顔料を得る方法として、製紙スラッジを焼却炉で焼却した焼却灰を再燃焼させることにより、未燃焼カーボンを燃焼させ白色度を向上させる方法(特許文献12)、製紙スラッジを成形し、内燃式ロータリーキルンなどで焼却し、粉砕する方法(特許文献13)、製紙スラッジの有機化合物を焼却する第一段階と、過剰の酸素供給下で残留炭質物質を焼却する第二段階の熱処理後、熱処理生成物を水性懸濁液にし、二酸化炭素を吹き込む方法(特許文献14)、製紙スラッジを乾燥後、燃焼炉で有機分を完全に燃焼させ粗粉砕あるいは微粉砕後に水分散液とし、二酸化炭素ガスを吹き込む方法(特許文献15)といった多段燃焼、燃焼の間に粉砕処理するといった方法等が提案されている。 In the past, paper sludge generated from such paper mills was often landfilled as industrial waste, but recently, organic matter contained in sludge in incinerators such as fluidized bed furnaces and stoker furnaces. At the same time, the volume of papermaking sludge is reduced. However, since papermaking sludge contains inorganic substances, there is a problem that a large amount of residue (incinerated ash) remains after combustion. At present, some of the incineration ash is mixed with cement, used as an antioxidant for iron making, and a soil conditioner, but most of it is landfilled as industrial waste. In the future, as waste paper is reused, the amount of papermaking sludge becomes extremely large, and waste disposal becomes increasingly difficult. In addition, processing costs that are rising year by year are expected to press the profits of the pulp and paper industry. For this reason, in the paper industry that recycles used paper, the problem of papermaking sludge is extremely serious and its effective use is strongly demanded as part of its countermeasures. For this reason, if paper sludge incineration ash (inorganic matter) can be reused as papermaking fillers and coating pigments as papermaking materials, not only industrial waste will be reduced, but also the utilization rate of wastepaper will be improved. It can be linked and environmental problems can be solved. A number of methods for regenerating and reusing paper sludge for papermaking materials have been studied for such a social environment, and paper sludge was incinerated in an incinerator as a method for obtaining recycled pigment from the paper sludge. A method for improving the whiteness by burning unburned carbon by reburning incinerated ash (Patent Document 12), a method for forming papermaking sludge, incinerating with an internal combustion rotary kiln, etc., and pulverizing (Patent Document 13), After the first stage of incineration of organic compounds in paper sludge and the second stage of incineration of residual carbonaceous material under excessive oxygen supply, the heat treatment product is made into an aqueous suspension and carbon dioxide is blown in (Patent Document) 14) a method in which the paper sludge is dried, the organic component is completely burned in a combustion furnace, and coarsely pulverized or finely pulverized to form an aqueous dispersion and carbon dioxide gas is blown (Patent Document 15); Tsu multistage combustion method and the like have been proposed, such as grinding process during the combustion.
本発明によって、産業廃棄物として処分されている製紙スラッジを有効に活用して生成された再生顔料を使用し、水性フレキソインキのインキ発色性の優れた美粧段ボールシート用のライナーとして用いることが出来、輸送時の衝撃や圧縮に強い段ボール箱用の塗工ライナーおよびそれを用いた段ボールシートを提供するものである。 According to the present invention, a regenerated pigment produced by effectively utilizing papermaking sludge disposed as industrial waste can be used as a liner for a cosmetic corrugated cardboard sheet having excellent color developability of water-based flexographic ink. An object of the present invention is to provide a coating liner for corrugated cardboard boxes that is resistant to impact and compression during transportation, and a corrugated cardboard sheet using the same.
本発明は、少なくとも3層以上の多層抄きで構成される原紙の片面に顔料と接着剤とを含有する塗工層を設けてなる塗工ライナーにおいて、該原紙の中層及び裏層の少なくとも1層に使用されているパルプが段ボール古紙及び/又は針葉樹未晒クラフトパルプであって、且つ該塗工層中の顔料として、製紙スラッジを燃焼処理して得られる再生顔料及びタルクを含有し、該塗工ライナーの比破裂強さが2.0〜5.0kPa・m2/gであることを特徴とする塗工ライナーである。
前記塗工ライナーの比圧縮力が115N〜300N・m2/gであることが好ましい。
前記塗工層中の製紙スラッジを燃焼処理して得られる再生顔料の含有量が顔料100質量部当たり30〜95質量部であることが好ましい。
前記塗工層中のタルクの含有量が顔料100質量部に対して5〜50質量部であることが好ましい。
前記塗工ライナーを用いた段ボールシートであることが好ましい。
The present invention provides a coating liner in which a coating layer containing a pigment and an adhesive is provided on one side of a base paper composed of at least three layers, and at least one of the middle layer and the back layer of the base paper. The pulp used in the layer is waste corrugated paper and / or unbleached kraft pulp, and contains, as a pigment in the coating layer, a regenerated pigment and talc obtained by burning papermaking sludge, The coating liner is characterized in that the specific bursting strength of the coating liner is 2.0 to 5.0 kPa · m 2 / g.
The coating liner preferably has a specific compressive force of 115 N to 300 N · m 2 / g.
It is preferable that the content of the regenerated pigment obtained by burning the papermaking sludge in the coating layer is 30 to 95 parts by mass per 100 parts by mass of the pigment.
The content of talc in the coating layer is preferably 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment.
A corrugated cardboard sheet using the coating liner is preferred.
本発明によって、本発明によって、産業廃棄物として処分されている製紙スラッジを有効に活用して生成された再生顔料を使用し、本発明によって、フレキソ印刷におけるインキ発色性に優れ、印刷均一性が良好で輸送時の衝撃や圧縮に強い段ボール箱用のライナーおよび段ボールシートを提供することが可能となった。 According to the present invention, a recycled pigment produced by effectively utilizing papermaking sludge disposed as industrial waste according to the present invention is used, and according to the present invention, the ink coloring property in flexographic printing is excellent and the printing uniformity is excellent. It has become possible to provide a liner and a corrugated sheet for corrugated cardboard boxes that are good and resistant to impact and compression during transportation.
一般に、フレキソ印刷は水性タイプのインキを使用して印刷が実施されることから、印刷面の吸水性度合いによりインキの浸み込みが異なる。このため、フレキソインキにおける発色性、印刷均一性および網点再現性は、印刷面の吸水性の度合いとフレキソインキ量に大いに影響される。ライナー表面に形成する塗工層中に製紙スラッジを燃焼処理して得られる再生顔料が存在するとフレキソインキ吸収性が極めてよくなり、この製紙スラッジを燃焼処理して得られる再生顔料の配合量、及びその他の顔料配合量を調整することにより、各種のフレキソ印刷機に適応したインキ発色性のよいライナーを得ることができる。 In general, flexographic printing is performed using a water-type ink, so that the ink penetration varies depending on the degree of water absorption of the printed surface. For this reason, the color developability, printing uniformity and halftone dot reproducibility in flexographic ink are greatly influenced by the degree of water absorption on the printed surface and the flexographic ink amount. When there is a regenerated pigment obtained by burning papermaking sludge in the coating layer formed on the liner surface, the flexographic ink absorbability is extremely improved, and the blended amount of regenerated pigment obtained by burning this papermaking sludge, and By adjusting the amount of other pigments blended, it is possible to obtain a liner with good ink color development suitable for various flexographic printing machines.
製紙スラッジを燃焼処理して得られる再生顔料を塗工層中に含有するとフレキソ印刷適性を改善する理由は必ずしも定かではないが、製紙スラッジを燃焼処理して得られる再生顔料は、結晶構造が崩壊して非晶質な構造となっているものが多く、不透明性、多孔質でインキ吸収性に優れた性質を発現する。このことから、再生顔料のもつ空隙性によって、顔料中にインキを取り込み、またインキ中の溶剤が均一に吸収されて、インキ発色性の均一性が得られ、網点の再現性も得られるものと考える。ただし、再生顔料は、一般の顔料と比べると、焼成工程を経ているため、硬く、塗工層に含有した場合、塗工層面の摩擦抵抗を高めてしまう。そこで、塗工層中にはタルクが必要となる。その理由として、段ボールシートや段ボール箱の製造時においてライナー表面に異物が接触して擦れた時、ライナー表面の摩擦抵抗が高いとライナー表面に異物付着による汚れが発生しやすいことに対して、タルクが扁平顔料で、塗工層に存在すると摩擦抵抗を低減させる性質を有していることから、異物による汚れを軽減させるためである。一般的に製紙用のタルクは、扁平顔料で被覆性に優れ、インキの受容性にも優れた性質を持ち、セディグラフによって測定した平均粒径が1〜5μm、クロライト含有率は0〜90%である。中でもクロライト含有率5〜50%のタルクの使用は、顔料の分散性と加工時の汚れを軽減させる効果のバランスがとれているため、より好ましい。また、タルクの含有量は顔料100質量部当たり、5〜50質量部が好ましい。クロライト含有率により、さらに好ましくは15〜40質量部である。ここで、タルクを含有する場合の製紙スラッジを燃焼処理して得られる再生顔料の含有量は30〜95質量部が好ましく、より好ましくは60〜90質量部である。 The reason for improving the flexibility of flexographic printing when the recycled pigment obtained by burning papermaking sludge is contained in the coating layer is not necessarily clear, but the recycled pigment obtained by burning papermaking sludge has a collapsed crystal structure. Many of them have an amorphous structure, and are opaque, porous, and have excellent ink absorbability. Because of this, the porosity of the regenerated pigment allows ink to be incorporated into the pigment, and the solvent in the ink is evenly absorbed, resulting in uniformity of ink coloring and reproducibility of halftone dots. I think. However, the regenerated pigment is harder than a general pigment because it has undergone a baking process, and if contained in the coating layer, it increases the frictional resistance of the coating layer surface. Therefore, talc is required in the coating layer. The reason for this is that when foreign matter comes into contact with the liner surface and rubs during the production of corrugated cardboard sheets or boxes, the liner surface is likely to be contaminated with foreign matter if the frictional resistance of the liner surface is high. Is a flat pigment and has the property of reducing frictional resistance when it is present in the coating layer, thereby reducing dirt due to foreign matter. In general, talc for papermaking is a flat pigment with excellent covering properties and excellent ink acceptability. The average particle size measured by sedigraph is 1-5 μm, and the chlorite content is 0-90. %. Among them, the use of talc having a chlorite content of 5 to 50% is more preferable because it balances the dispersibility of the pigment and the effect of reducing stains during processing. Further, the content of talc is preferably 5 to 50 parts by mass per 100 parts by mass of the pigment. More preferably, it is 15-40 mass parts by chlorite content rate. Here, the content of the regenerated pigment obtained by burning the papermaking sludge in the case of containing talc is preferably 30 to 95 parts by mass, and more preferably 60 to 90 parts by mass.
本発明における再生顔料の原料であるスラッジとは、工業的なプラントまたはプロセスの下水や工業廃水などから発生する廃棄物である。下水や工場廃水などには固形分が含まれているために、クラリフャイヤーや凝集沈殿槽で沈降分離されてから放流される。この際、廃棄物として廃水中に含まれる固形分がスラッジである。ここでは、製紙工場から排出されるスラッジを製紙スラッジとする。 The sludge which is the raw material of the regenerated pigment in the present invention is waste generated from sewage or industrial wastewater of an industrial plant or process. Since sewage and factory wastewater contain solids, they are discharged after being settled and separated in a clarifier or a coagulation sedimentation tank. At this time, the solid content contained in the wastewater as waste is sludge. Here, the sludge discharged from the paper mill is referred to as paper sludge.
製紙スラッジから再生顔料とする無機粒子の硬度を低減させるために、スラッジ中の炭化水素物質が酸化される高い温度で焼却した灰粒子と水酸化カルシウムとのスラリーを作製し、スラリーを炭酸塩化して、灰粒子の表面に炭酸カルシウムを沈降させた複合粒状物質を製造する方法、その他の方法としては、焼却灰をアルカリ金属化合物と混合焼成することで高硬度化合物の生成を防止でき、混合焼成物を酸処理し、非晶質シリカ微粒子を製造する方法が適用できる。焼却灰を、ケイ酸を含むアルカリ溶液中に浸漬し、これを酸により中和することで、焼却灰をケイ酸などに包含させた多孔性粒体を製造する方法により得られた再生顔料も使用できる。 In order to reduce the hardness of inorganic particles used as recycled pigments from papermaking sludge, a slurry of ash particles and calcium hydroxide incinerated at a high temperature at which the hydrocarbon material in the sludge is oxidized is prepared, and the slurry is carbonated. As a method of producing a composite granular material in which calcium carbonate is precipitated on the surface of ash particles, and other methods, the incineration ash can be mixed and baked with an alkali metal compound to prevent the formation of a high-hardness compound. A method of producing an amorphous silica fine particle by treating a product with an acid can be applied. A regenerated pigment obtained by a method for producing a porous granule in which incinerated ash is included in silicic acid by immersing the incinerated ash in an alkaline solution containing silicic acid and neutralizing the incinerated ash with acid. Can be used.
そこで、製紙スラッジより再生顔料となる無機粒子を得るための好ましい方法の一例を、以下に示す。図1は本発明で好適に用いられる再生顔料となる無機粒子の製造方法の基本フローシートを示す図であり、その基本フローシートに従って説明する。 Therefore, an example of a preferable method for obtaining inorganic particles to be a regenerated pigment from papermaking sludge is shown below. FIG. 1 is a view showing a basic flow sheet of a method for producing inorganic particles which are preferably used as regenerated pigments in the present invention, and will be described according to the basic flow sheet.
[スラッジ]
スラッジは本発明に係る再生顔料となる無機粒子の原料となる。原料の製紙スラッジは、パルプ化工程、紙製造工程、古紙再生工程などの製紙工場の各種工程から排出される廃水に対してスラッジ回収処理として、凝集・沈殿・濃縮・脱水等の工程を適宜組合せて行って、各廃水が含有する固形分を回収したもの(製紙スラッジ各種)を、単独、または混合して適宜原料スラッジとして用いることができる。このうち古紙再生工程からのスラッジについては、古紙脱墨工程の加圧浮上(フローテーション、または浮選)および/または洗浄によって古紙パルプから分離排出される脱墨廃液に対して凝集および脱水処理を行い、脱墨排水中の固形分を脱墨スラッジとして回収することが推奨される。また、白色度の低い古紙原料からスラッジを回収する場合には、古紙再生工程における脱墨処理及び浮選処理を充分に行い、カーボンブラックなどを含むインク粒子をできるだけ除去しておくのがよく、必要に応じて複数回のスラッジの加圧浮上工程および/または洗浄工程を追加することもできる。また、古紙脱墨工程から回収する脱墨スラッジについては、上質古紙、新聞古紙、雑誌(塗工紙系)古紙などに分別して古紙種類毎の脱墨スラッジを調製し、必要に応じてこれらの古紙種類別脱墨古紙を単独、または混合して適宜原料スラッジとして用いることができる。
[Sludge]
Sludge is a raw material for inorganic particles to be a regenerated pigment according to the present invention. Raw material paper sludge is a combination of processes such as agglomeration, precipitation, concentration, and dewatering as a sludge recovery process for wastewater discharged from various processes in the paper mill such as pulping, paper manufacturing, and used paper recycling. Thus, the solids (various types of papermaking sludge) collected from each wastewater can be used alone or mixed and used as raw material sludge as appropriate. Of these, sludge from the used paper recycling process is subjected to agglomeration and dehydration treatment on the deinking waste liquid separated and discharged from the used paper pulp by pressurized flotation (flotation or flotation) and / or washing in the used paper deinking process. It is recommended to collect the solids in the deinking wastewater as deinking sludge. Also, when recovering sludge from waste paper raw materials with low whiteness, it is better to sufficiently perform deinking treatment and flotation treatment in the waste paper recycling process and remove ink particles including carbon black as much as possible. If necessary, a plurality of sludge pressurization and / or washing steps may be added. In addition, the deinking sludge collected from the wastepaper deinking process is separated into high-quality wastepaper, newspaper wastepaper, magazine (coating paper) wastepaper, etc., and deinking sludge is prepared for each type of wastepaper. The deinked waste paper classified by waste paper type can be used alone or as a mixture and appropriately used as a raw material sludge.
なお、製紙スラッジ中の無機成分(灰分)は、製紙用填料や塗工紙用顔料に由来するカオリン(クレー)および炭酸カルシウムが無機成分全体の約80〜95質量%を占める主成分であり、タルク、二酸化チタンなどが少量混在している。前記無機成分の主成分であるカオリン、および炭酸カルシウムの比率は処理する古紙の種類等によって多少のばらつきはあるが、概ねカオリン/炭酸カルシウムの質量比で20/80〜80/20の範囲である。また、上記無機成分(灰分)中のカルシウム(CaO換算)、アルミニウム(Al2O3換算)およびケイ素(SiO2換算)のそれぞれの含有比率(カルシウム/アルミニウム/ケイ素)は、13〜73/12〜40/15〜47である。
The inorganic component (ash content) in the papermaking sludge is a main component in which kaolin (clay) and calcium carbonate derived from a papermaking filler and a pigment for coated paper account for about 80 to 95% by mass of the whole inorganic component, A small amount of talc, titanium dioxide, etc. are mixed. The ratio of kaolin, which is the main component of the inorganic component, and calcium carbonate varies somewhat depending on the type of waste paper to be treated, but is generally in the range of 20/80 to 80/20 in terms of the mass ratio of kaolin / calcium carbonate. . Further, the calcium in the inorganic component (ash) (CaO equivalent),
また、製紙スラッジ中の有機成分、および無機成分の比率は、処理する古紙の種類や脱墨工程程度によって多少は変動するが、概ね無機成分/有機成分の質量比で30/70〜80/20の範囲である。 In addition, the ratio of the organic component and the inorganic component in the papermaking sludge varies somewhat depending on the type of waste paper to be treated and the degree of the deinking process, but is generally an inorganic component / organic component mass ratio of 30/70 to 80/20. Range.
スラッジとは別に、製紙用材料として再利用が困難な低級な古紙やそれに付随するプラスチックを主としたRPF(Refused Paper & Plastic Fuel)を原料として使用することもできる。 Apart from sludge, RPF (Refused Paper & Plastic Fuel) mainly composed of low-grade waste paper that is difficult to reuse as a papermaking material and its associated plastic can also be used as a raw material.
[脱水工程]
各種工程の廃水から原料スラッジを固形分として回収する方法としては、濾過、遠心分離、加圧脱水、圧搾等の方法が挙げられ、前記各種方法を組合せて所要の含水率の製紙スラッジを得る。好適な濾過装置としては、ロータリースクリーンと称される濾過装置があり、また脱水装置としては、スクリュープレスと称される加圧・圧搾脱水装置やデカンターと称される遠心脱水装置があり、これらの濾過装置、圧搾装置を単独、または適宜組合せて用いることができる。
[Dehydration process]
Examples of a method for recovering raw material sludge from wastewater of various processes as a solid content include methods such as filtration, centrifugal separation, pressure dehydration, and pressing, and a papermaking sludge having a required water content is obtained by combining the various methods. As a suitable filtration device, there is a filtration device called a rotary screen, and as a dehydration device, there are a pressure / squeeze dehydration device called a screw press and a centrifugal dehydration device called a decanter. A filtering device and a pressing device can be used alone or in appropriate combination.
スラッジ中の固形分濃度は、脱水機の能力の違いで異なるため、通常5〜60質量%であるが、固形分濃度70質量%を超えるものは現状の脱水機あるいは濃縮機の能力では達成が難しい。 Since the solid content concentration in the sludge varies depending on the capacity of the dehydrator, it is usually 5 to 60% by mass. However, the solid content concentration exceeding 70% by mass can be achieved by the current dehydrator or concentrator capacity. difficult.
[乾燥工程]
熱処理工程に用いるスラッジの固形分濃度は特に限定はないが、熱処理工程中のエネルギーコストを低減する観点から、また熱処理装置を小さくする観点から、スラッジの固形分濃度はなるべく高くした方が好ましく、70%以上にするのがよい。しかるに、前記の脱水工程のみでは、脱水装置機の能力によって異なるものの、固形分濃度は概ね5〜60質量%程度であるため、更に乾燥処理して固形分濃度を高めることが推奨される。
[Drying process]
The solid content concentration of the sludge used in the heat treatment step is not particularly limited, but from the viewpoint of reducing the energy cost during the heat treatment step and from the viewpoint of reducing the heat treatment apparatus, it is preferable to increase the solid content concentration of the sludge as much as possible. It should be 70% or more. However, although only the above-mentioned dehydration step varies depending on the capacity of the dehydrator, the solid content concentration is about 5 to 60% by mass, and therefore it is recommended to further increase the solid content concentration by drying treatment.
スラッジの固形分濃度を高くするために、図1に示すように、熱処理工程前にスラッジを乾燥する乾燥工程を設けることが好ましい。乾燥工程で用いる乾燥機としては、特に限定はなく、直接加熱型ロータリーキルン、間接加熱型ロータリーキルン、気流乾燥機、流動層乾燥機、振動流動乾燥機、回転・通気回転乾燥機(サイクロン)などを用いることができる。また、これら乾燥機の熱源としては、後述する焼成処理工程の排熱を使用することにより、エネルギーコストを低減することが可能である。 In order to increase the solid content concentration of the sludge, it is preferable to provide a drying step for drying the sludge before the heat treatment step as shown in FIG. The dryer used in the drying process is not particularly limited, and a direct heating rotary kiln, an indirect heating rotary kiln, an air flow dryer, a fluidized bed dryer, an oscillating fluid dryer, a rotary / aeration rotary dryer (cyclone), or the like is used. be able to. Moreover, as a heat source of these dryers, it is possible to reduce energy cost by using the exhaust heat of the baking process mentioned later.
乾燥処理の温度は、気流乾燥機や回転・通気回転乾燥機のような熱風を利用して乾燥させる装置においては、スラッジの燃焼や炭化を防止するために熱風温度を600℃以下とすることが好ましく、250℃以下とすることが特に好ましい。この熱風温度が高過ぎては、スラッジが発火し、その際の焼成条件が適切でなければ、易燃焼性の有機成分が炭化して難燃焼性に変化する懸念がある。また、乾燥工程においては乾燥効率を向上させるために、スラッジを細かく解すことが好ましく、撹拌機や機械式ロール等により強制的にスラッジを解し、必要に応じてスラッジを300〜2000μm程度に分級して乾燥させることが好ましい。 The temperature of the drying process may be set to 600 ° C. or less in an apparatus for drying using hot air such as an air dryer or a rotary / aeration rotary dryer in order to prevent combustion and carbonization of sludge. It is preferably 250 ° C. or less. If this hot air temperature is too high, sludge will ignite, and if the firing conditions at that time are not appropriate, there is a concern that the readily combustible organic components will carbonize and become incombustible. Moreover, in order to improve the drying efficiency in the drying process, it is preferable to break up sludge finely, forcibly with a stirrer or mechanical roll, etc., and classify the sludge to about 300 to 2000 μm as necessary. And drying.
また熱処理工程に用いるスラッジは、熱処理装置内にスラッジが積層された時に酸素と接触できる大きさ、形状であれば特に限定はない。しかし、スラッジを細かく、かつ大きさを均一にすると、スラッジが細密充填のように積層されて、積層内に酸素が入り込まないため、有機物、特にカーボンの燃焼が不十分になり白色度が向上しない可能性がある。また、スラッジを大きくし過ぎると、カーボンを完全に燃焼することができず、スラッジ塊状の中心部に未燃カーボンが残存する可能性がある。以上のことから、用いられるスラッジは、長さまたは直径が2mm以上30mm以下の範囲の大きさのものを用いるのが好ましい。形状は、円柱状、球状、楕円、三角形、その他の多角形や、凹凸を有するものなどを用いることができる。 The sludge used in the heat treatment step is not particularly limited as long as it has a size and shape that can come into contact with oxygen when the sludge is stacked in the heat treatment apparatus. However, if the sludge is made fine and the size is uniform, the sludge is laminated like a close packing, and oxygen does not enter into the lamination, so the burning of organic matter, especially carbon, becomes insufficient and the whiteness does not improve there is a possibility. If the sludge is too large, the carbon cannot be burned completely, and unburned carbon may remain in the center of the sludge lump. In view of the above, it is preferable to use sludge having a length or diameter in the range of 2 mm to 30 mm. As the shape, a columnar shape, a spherical shape, an ellipse, a triangle, other polygonal shapes, or those having irregularities can be used.
前記した所望の大きさ、形状にスラッジを成形するために、造粒成形することも可能である。スラッジを造粒する方法は、ブリケットマシンやローラーコンパクター等の圧縮成形機を用いる方法、ディスクペレッターのような半乾式造粒機を用いる方法、転動造粒法や攪拌造粒法、押出成形法等がある。 In order to form sludge into the desired size and shape as described above, granulation can be performed. The method of granulating sludge is a method using a compression molding machine such as a briquette machine or a roller compactor, a method using a semi-dry granulator such as a disk pelleter, a rolling granulation method, a stirring granulation method, an extrusion molding. There are laws.
また前記のように造粒成形機を用いてスラッジを造粒させなくても、含水スラッジを乾燥機に投入あるいは乾燥スラッジを熱処理装置に投入する時のスクリューフィーダーなどで大きさを調整することも可能である。また、スラッジ乾燥機で大きさ、形状を調整することも可能である。即ち、ある程度の塊状の大きさに成型すればよいのである。 Moreover, even if it does not granulate sludge using a granulation molding machine as mentioned above, it is also possible to adjust the size with a screw feeder or the like when putting hydrous sludge into the dryer or putting dried sludge into the heat treatment device. Is possible. It is also possible to adjust the size and shape with a sludge dryer. That is, it may be formed into a certain block size.
[熱処理工程]
熱処理工程においては、過剰空気(酸素)雰囲気で行うことで、燃焼効率が向上するため、熱処理装置を小規模化、省力化することができる。その熱処理温度は、スラッジ中のカーボンブラック等のインク顔料や繊維およびポリマー等の有機物を安定して燃焼させる温度になるように後述の方法により制御される。
[Heat treatment process]
In the heat treatment step, the combustion efficiency is improved by performing in an excess air (oxygen) atmosphere, so that the heat treatment apparatus can be reduced in size and labor can be saved. The heat treatment temperature is controlled by the method described later so that the ink pigment such as carbon black in the sludge and the organic matter such as fiber and polymer can be stably burned.
このような熱処理工程に使用される熱処理装置の一例を図2に示した。図2は本発明に係わる再生顔料を作成するときの熱処理工程に使用される、間接的加熱型ロータリンキルンを使用した熱処理装置の構成図である。 An example of a heat treatment apparatus used for such a heat treatment step is shown in FIG. FIG. 2 is a block diagram of a heat treatment apparatus using an indirect heating type rotary kiln used in a heat treatment step when producing a regenerated pigment according to the present invention.
熱処理工程の主要部となる焼成炉としては、特に限定はなく、トンネルキルン、ローラーハースキルン、プッシャーキルン、シャトルキルンのような箱型炉、縦型円筒炉、回転式横型円筒炉、スクリュー式横型円筒炉などを用いることができる。スラッジを供給する方式としてはバッチ式、連続式があるが、多量に処理できる連続式の方が好ましい。スラッジへの伝熱が良好で、加熱炉内のスラッジがより均一に表面に出ることができる回転式横型円筒炉あるいは流動させることが可能なスクリュー式横型円筒炉を用いることが好ましい。設備の維持の面から極力単純なもので駆動エネルギーが少ない、回転式横型円筒炉であるロータリーキルンが好ましい。ロータリーキルンの焼成室の形としては円筒型、六角型などを使用することができる。ロータリーキルンとしては、高砂工業(株)の外熱式連続ロータリーキルン、(株)栗本鉄工所の連続外熱式ロータリーキルンIRK型、(株)ノリタケエンジニアリングの間接加熱連続式ロータリーキルンRKC−SG型、岩佐機械工業(株)の外熱型ロータリーキルンなどを用いることができる。 There are no particular limitations on the firing furnace that is the main part of the heat treatment process. Box furnaces such as tunnel kilns, roller hearth kilns, pusher kilns, shuttle kilns, vertical cylindrical furnaces, rotary horizontal cylindrical furnaces, and screw-type horizontal furnaces A cylindrical furnace or the like can be used. As a system for supplying sludge, there are a batch system and a continuous system, but a continuous system capable of treating a large amount is preferable. It is preferable to use a rotary horizontal cylindrical furnace that has good heat transfer to the sludge and allows sludge in the heating furnace to come out to the surface more uniformly, or a screw type horizontal cylindrical furnace that can flow. A rotary kiln, which is a rotary horizontal cylindrical furnace that is as simple as possible from the viewpoint of maintenance of equipment and has a low driving energy, is preferable. As the shape of the rotary kiln firing chamber, a cylindrical shape, a hexagonal shape, or the like can be used. As rotary kilns, Takasago Industry Co., Ltd., externally heated continuous rotary kiln, Kurimoto Iron Works Co., Ltd., continuous externally heated rotary kiln IRK, Noritake Engineering Co., Ltd., indirectly heated continuous rotary kiln RKC-SG, Iwasa Machinery An externally heated rotary kiln manufactured by Co., Ltd. can be used.
また、キルン炉内にリフターや回転駆動できる攪拌部材を設けることで、スラッジと酸素がより多くかつ均一に接触するので、有機分の燃焼が効率的に行われ、スラッジ焼成物の白色度が向上し品質も均一になるのでより好ましい。 In addition, by providing a lifter and a stirring member that can be driven to rotate in the kiln furnace, more sludge and oxygen are in uniform contact with each other, so that the organic matter is burned efficiently and the whiteness of the sludge burned product is improved. However, it is more preferable because the quality becomes uniform.
さらに、多筒型キルンやキルンの焼成室内を多分割隔壁構造にすることで、伝熱面積が増大、かつ、スラッジへのキルン炉内のスラッジ積層・堆積が低減され、スラッジと酸素との接触、およびスラッジへの伝熱が良くなるので、スラッジ焼成物の白色度が向上し、均一な品質を得ることができるので好ましい。また、焼成室内を多分割隔壁構造にすることで、従来のキルンよりも前述のようにスラッジ積層・堆積を低減させることができるため、多くのスラッジを処理することが可能で、熱処理装置を小規模化することができる。焼成室内の分割数については、特に限定はないが、好ましくは6分割以上、さらに好ましくは10分割以上である。 In addition, the multi-cylinder kiln and the kiln firing chamber have a multi-partition partition structure, which increases the heat transfer area, reduces sludge stacking / deposition in the kiln furnace, and contacts sludge with oxygen. Since heat transfer to the sludge is improved, the whiteness of the sludge fired product is improved, and uniform quality can be obtained. In addition, by using a multi-partition partition structure in the firing chamber, it is possible to reduce sludge stacking / deposition as described above compared to conventional kilns. Can be scaled. The number of divisions in the firing chamber is not particularly limited, but is preferably 6 divisions or more, and more preferably 10 divisions or more.
そこで熱処理工程に使用される熱処理装置に好適に使用可能なこれらの焼成炉を使用した熱処理装置を、横型または縦型の筒を使用しているので筒型熱処理炉を用いた筒型熱処理装置と称する。 Therefore, a heat treatment apparatus using these firing furnaces that can be suitably used for a heat treatment apparatus used in a heat treatment process uses a horizontal or vertical cylinder, so a cylindrical heat treatment apparatus using a cylindrical heat treatment furnace and Called.
図2に示すように、脱水、乾燥、造粒の各処理を単独または組み合わせて処理したスラッジSが図示を省略した乾燥装置から送られ、筒型熱処理装置の一例である連続式間接的加熱型ロータリーキルン1の筒軸方向の一端部に設置されたスラッジ供給口となる供給ホッパ2に投入され、スクリューフィーダー10を介してロータリーキルン1内の焼成室9へと供給される。スラッジSはロータリーキルン1の焼成室9内を通過しながら、その内部の有機成分が燃焼される。燃焼した後のスラッジSはスラッジ供給口に対して筒軸方向の反対側の端部に設置されたスラッジ排出口8を通して炉外に取り出され次の工程に送られる。
As shown in FIG. 2, a continuous indirect heating type that is an example of a cylindrical heat treatment apparatus, in which sludge S that has been processed individually or in combination with dehydration, drying, and granulation is sent from a drying apparatus that is not shown. The rotary kiln 1 is introduced into a
供給ホッパ2の近傍に排気手段としての排気ファン4が設置されており、この排気ファンがロータリーキルン1内の空気を強制排気することによってロータリーキルン1内へ、スラッジ排出口8の近傍に設置された空気供給口3からロータリーキルン1内に空気が破線矢印Aで示すように吸入される。このように空気供給口3から排気ファン4方向へ破線矢印Aで示す空気流が常に発生することになる。この空気流が後に説明する未燃焼物搬送用空気流Aとなる。この空気量の制御は排気ファン4の排気量を制御することで行われる。この空気量は炉内が過剰(富)酸素雰囲気下になるように過剰に吸入されるよう制御されることが好ましい。
An
ロータリーキルン1の炉内を加熱する熱は主として間接的加熱手段5から供給される。この熱によって焼成室9内を間接的に加熱している。ロータリーキルン1の焼成室9内でスラッジ中の可燃成分が燃焼することによっても熱が発生するが、この熱に比べて間接的加熱手段5から供給される熱の方がはるかに大きい。この間接的加熱手段5を制御することにより、ロータリーキルン1内の温度を均一に維持する。この間接的加熱手段5としては、電気的な加熱も可能であるが、灯油や重油の燃焼ガスによる加熱、ガスバーナーによる加熱が経済的に好ましい。既存の焼却設備から排出される燃焼排ガスを使用することもできるし、水蒸気などを使用することもできる。本図2に示した例では循環ブロアー7によって燃焼排ガスが間接的加熱手段5として供給されている。
Heat for heating the inside of the rotary kiln 1 is mainly supplied from the indirect heating means 5. The inside of the
スラッジ中の有機成分は基本的にはロータリーキルン1の焼成室9内で燃焼させるが、一部の未燃焼物は空気流Aに載せて、ロータリーキルン1内から取り出される。排気ファン4を通して強制排気される空気流は熱風であるので、熱風循環ファン6を用いて図示を省略したスラッジ乾燥機などに送風されて熱エネルギーとして再利用することが好ましい。
The organic components in the sludge are basically combusted in the
以上説明したように熱処理工程においては、過剰空気(酸素)雰囲気下で均一な温度コントロールが可能な間接的加熱方法により行われる。間接的加熱方法とは、焼成室(炉内)9を加熱するひとつの方法であり、間接的加熱型の燃成炉は、燃焼ガスあるいは燃焼ガスにより生じた熱風とスラッジが直接接触しないように隔壁が設けてあるのでこう呼ばれる。他の加熱方法としては、火炎、あるいは燃焼ガス、熱風を筒の一端から吹き込む直接的加熱方法がある。直接的加熱型の焼成炉は、焼成室(炉内)の一端から加熱する方法であるため、加熱側とその反対側では、温度が大きく異なり、焼成室( 炉内) 全体の温度を正確にコントロールすることができない。それに対して、間接型加熱方法は、直接的加熱方法のように燃焼ガスあるいは熱風を筒の一端から吹き込む方式ではなく、焼成室(炉内)全体を加熱する方式であるため、熱処理装置全体の均一な温度コントロールが容易となる。均一な温度コントロールは以下のような理由により重要である。 As described above, the heat treatment step is performed by an indirect heating method capable of uniform temperature control in an excess air (oxygen) atmosphere. The indirect heating method is one method for heating the firing chamber (inside the furnace) 9. In the indirect heating type combustion furnace, the hot air generated by the combustion gas or the combustion gas and sludge are not in direct contact with each other. This is called because a partition is provided. As another heating method, there is a direct heating method in which a flame, combustion gas, or hot air is blown from one end of a cylinder. Since the direct heating type firing furnace is a method of heating from one end of the firing chamber (inside the furnace), the temperature differs greatly between the heating side and the opposite side, and the temperature of the entire firing chamber (inside the furnace) is accurately set. I can't control it. In contrast, the indirect heating method is not a method in which combustion gas or hot air is blown from one end of the cylinder as in the direct heating method, but a method in which the entire firing chamber (inside the furnace) is heated. Uniform temperature control is facilitated. Uniform temperature control is important for the following reasons.
スラッジ中には、カーボンブラック等のインク成分や繊維およびポリマー等の有機物と炭酸カルシウム、カオリン、タルクなどの無機粒子などが存在している。スラッジ焼成物の白色度を向上させるには黒インキ成分であるカーボンブラックを除去することが必要である。単体のカーボンブラックを完全に燃焼させるには少なくとも過剰空気雰囲気下で600℃で60分、850℃で20分の燃焼処理時間が少なくとも必要であることから、なるべく熱処理温度を高くした方がよい。しかし、あまり温度を高くし過ぎると、スラッジ中の無機粒子が焼結変化し、スラッジ焼成物が硬くなってしまい、製紙用材料としては好ましくない性質を呈しやすい。 In the sludge, there are ink components such as carbon black, organic substances such as fibers and polymers, and inorganic particles such as calcium carbonate, kaolin, and talc. In order to improve the whiteness of the sludge fired product, it is necessary to remove carbon black which is a black ink component. In order to completely burn a single carbon black, at least a combustion treatment time of 60 minutes at 600 ° C. and 20 minutes at 850 ° C. is required in an excess air atmosphere. Therefore, it is preferable to increase the heat treatment temperature as much as possible. However, if the temperature is too high, the inorganic particles in the sludge undergo a sintering change, the sludge fired product becomes hard, and it tends to exhibit properties that are undesirable as a papermaking material.
前記高温の熱処理による無機粒子が硬質化は、以下の説明にあるようにスラッジが主として含有する無機物の炭酸カルシウムとカオリン(クレー)の熱的変質現象に起因する。すなわち、炭酸カルシウムは600℃を越えた付近から脱炭酸を始め、少なくとも一部が酸化カルシウムに分解され始め、900℃で完全に酸化カルシウムに分解する。タルクは900℃まで結晶構造は変化しない。二酸化チタンは1000℃でも安定であり、全く変化しない。カオリンは、400℃を超えた付近から結晶水が脱離し、500〜850℃までは非晶質のメタカオリンとして存在する。この非晶質のメタカオリンは、焼成カオリンと呼ばれるもので、嵩高く、不透明度が良好で、平滑性に優れる無機粒子である。900℃を超えると、γアルミナ、ムライトを生成する。これらのγアルミナ、ムライトは、非常に硬いため、ワイヤー摩耗、塗工ブレード摩耗が悪くなるため、製紙用材料としては好ましくない。また、850℃をやや超えた領域で、非晶質のメタカオリンと先出の炭酸カルシウムから分解された酸化カルシウムが存在すると、化学反応により、硬い、再利用に適さないゲーレナイトが生成する。 The hardening of the inorganic particles by the high-temperature heat treatment is caused by a thermal alteration phenomenon of inorganic calcium carbonate and kaolin (clay), which are mainly contained in sludge, as described below. That is, calcium carbonate begins to be decarboxylated from the vicinity of over 600 ° C., and at least part of it begins to be decomposed into calcium oxide, and completely decomposes into calcium oxide at 900 ° C. Talc does not change its crystal structure up to 900 ° C. Titanium dioxide is stable even at 1000 ° C. and does not change at all. Kaolin is crystal water desorbed from around 400 ° C. and exists as amorphous metakaolin up to 500 to 850 ° C. This amorphous metakaolin is called calcined kaolin, and is an inorganic particle that is bulky, has good opacity, and is excellent in smoothness. When the temperature exceeds 900 ° C., γ-alumina and mullite are generated. Since these γ-alumina and mullite are very hard, wire wear and coating blade wear are deteriorated, which is not preferable as a papermaking material. In addition, if there is calcium oxide decomposed from amorphous metakaolin and the above-mentioned calcium carbonate in a region slightly exceeding 850 ° C., hard and unsuitable galenite is generated by a chemical reaction.
よって、熱処理工程のスラッジ温度は、硬い焼成物が生成しない850℃を超えないことが好ましい。また、最高温度が600℃未満では白色度を向上させるには非常に長い処理時間がかかり、エネルギーコストが高くなるだけでなく、熱処理装置も大きくなるため、実用上あまり好ましくない。従って、好ましいスラッジ温度としては、600℃以上850℃以下が好ましく、600℃以上800℃以下がより好ましい。 Therefore, it is preferable that the sludge temperature in the heat treatment step does not exceed 850 ° C. at which a hard fired product is not generated. Further, when the maximum temperature is less than 600 ° C., it takes a very long processing time to improve the whiteness, which not only increases the energy cost but also increases the heat treatment apparatus, which is not preferable in practice. Accordingly, a preferable sludge temperature is preferably 600 ° C. or higher and 850 ° C. or lower, and more preferably 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.
また、熱処理工程においては、850℃を超えない温度までスラッジ温度を段階的に上げていってもよい。 Further, in the heat treatment step, the sludge temperature may be increased stepwise to a temperature not exceeding 850 ° C.
結局、このようにスラッジ焼成物が硬くなることを未然に防ごうとすると焼成時のスラッジ温度を低めに設定することになり、スラッジS中の有機分を完全に燃焼させることは
困難であり、カーボンブラックに代表される未燃焼物が若干残存するおそれがある。なお、ここに示した温度は焼成室9内で焼成処理される際のスラッジ温度であり、熱処理装置内雰囲気温度とは厳密には異なる。熱処理装置内雰囲気温度は供給される空気の温度にもよるが、通常、スラッジ温度よりも低くなる。
Eventually, if it is going to prevent the sludge fired product from becoming hard in this way, the sludge temperature at the time of firing will be set lower, and it is difficult to completely burn the organic content in the sludge S, There is a risk that some unburned matter typified by carbon black remains. In addition, the temperature shown here is a sludge temperature when baking is performed in the
熱処理工程において、熱処理装置内を過剰空気雰囲気下、つまり富酸素雰囲気下で熱処理する理由は、スラッジが含有する有機物の燃焼を効率的に行うためである。ここでいう過剰(富)酸素雰囲気下とは、燃焼排ガス中の残留酸素濃度が5%以上の状態となるように、燃焼対象の有機物に対して燃焼に必要な充分な空気(酸素)を供給し、有機物が完全燃焼できる状態のことである。また、排気する空気量、吸入する空気温度によりスラッジ温度を調整することも可能である。 In the heat treatment step, the reason why the heat treatment apparatus is heat-treated in an excess air atmosphere, that is, in an oxygen-rich atmosphere is to efficiently burn organic substances contained in the sludge. The excess (rich) oxygen atmosphere here refers to supplying sufficient air (oxygen) necessary for combustion to the organic matter to be burned so that the residual oxygen concentration in the combustion exhaust gas is 5% or more. In this state, organic matter can be completely burned. It is also possible to adjust the sludge temperature according to the amount of air to be exhausted and the temperature of the air to be sucked.
熱処理装置内に吸入される空気量は、有機分を燃焼させるのに必要な理論酸素量以上にすることが好ましい。しかし、有機分を燃焼させることで発生する燃焼ガスは理論酸素量に相当する空気量よりも多くなるため、過剰(富)酸素化にするには、少なくとも発生した燃焼ガスを排気する必要がある。従って、吸入する空気量は、排気ファンの排気量を調節することで制御される。この排気量は、理論空気量の1.1倍以上が好ましく、より好ましくは1.5倍以上、さらに好ましいのは2倍以上である。しかし、吸入空気量が多過ぎるとスラッジ温度を下げてしまい、エネルギーコスト的にもあまり好ましくないので理論空気量の5倍以下にすることが好ましい。また、吸入する空気中には二酸化炭素を通常よりも多く含んでいてもよい。なお、熱処理装置内の酸素量が理論酸素量よりも少なく不足した場合、貧酸素状態になり、スラッジが炭化することで、スラッジ中に未燃カーボンが残存してしまう。この未燃カーボンを取り除くためには熱処理温度をより高くすることや、長時間の処理を必要とする。結局、所望の本発明に使用される再生顔料の原料となるスラッジ焼成物を得ることは難しい。したがって炉内を貧酸素状態にすることは絶対に避けなければならない。 The amount of air sucked into the heat treatment apparatus is preferably equal to or greater than the theoretical oxygen amount necessary for burning organic components. However, since the combustion gas generated by burning the organic component is larger than the air amount corresponding to the theoretical oxygen amount, it is necessary to exhaust at least the generated combustion gas to make excess (rich) oxygenation. . Therefore, the amount of air to be sucked is controlled by adjusting the exhaust amount of the exhaust fan. The displacement is preferably 1.1 times the theoretical air amount, more preferably 1.5 times or more, and even more preferably 2 times or more. However, if the amount of intake air is too large, the sludge temperature is lowered, which is not preferable in terms of energy cost. Further, the inhaled air may contain more carbon dioxide than usual. Note that when the oxygen amount in the heat treatment apparatus is less than the theoretical oxygen amount and becomes deficient, it becomes in an oxygen-poor state and the sludge is carbonized, so that unburned carbon remains in the sludge. In order to remove this unburned carbon, it is necessary to increase the heat treatment temperature or to treat for a long time. Eventually, it is difficult to obtain a fired sludge product as a raw material for the regenerated pigment used in the present invention. Therefore, it is absolutely necessary to avoid making the inside of the furnace poorly oxygenated.
過剰(富)酸素雰囲気下でスラッジSをより完全に燃焼させるために高温処理することによりスラッジ焼成物の白色度は高くなるが、先に述べたように硬い焼成物が発生し易くなる。 Although the whiteness of the sludge fired product is increased by high-temperature treatment in order to burn the sludge S more completely in an excess (rich) oxygen atmosphere, as described above, a hard fired product is easily generated.
図2に示したように空気供給口3をスラッジ排出口8の近傍に設置し、未燃焼物搬送用空気流Aを排出する排気ファン4をスラッジ供給口2の近傍に設置した場合は、熱処理装置内にスラッジSの進行する方向Bと対向する方向に未燃焼物搬送用空気流Aを発生させることができる。
As shown in FIG. 2, when the air supply port 3 is installed in the vicinity of the sludge discharge port 8 and the
このようにスラッジSの進行方向Bと逆方向に未燃焼物搬送用空気流Aを生じさせる方式を向流方式と呼ぶ。この向流方式は、未燃焼物搬送用空気流がスラッジ焼成物のスラッジ排出口8側に送られるのと逆方向に流れていくので、スラッジ焼成物から未燃焼物を効率よく除去でき、スラッジ焼成物の白色度を向上させることができより好ましい。特に熱処理工程の最初の段階の燃焼の際に生じるような未燃焼物は後々まで完全燃焼されにくいので、この向流の未燃焼物搬送用空気流によって効果的に取り除くことができる。 The method of generating the unburned matter conveying air flow A in the direction opposite to the direction B in which the sludge S travels is called a countercurrent method. In this counterflow method, the unburned matter conveying air flow flows in the opposite direction to that sent to the sludge discharge port 8 side of the sludge fired product, so that the unburned product can be efficiently removed from the sludge fired product. The whiteness of the fired product can be improved, which is more preferable. In particular, the unburned matter generated during the combustion in the first stage of the heat treatment process is difficult to be completely burnt until later, and can be effectively removed by this counter-flowing unburned matter carrying air flow.
したがって、白色度をより高くするために、スラッジ温度をより高めに設定したりして、スラッジの未燃焼物を100%完全燃焼するより、100%の燃焼の保障は断念して微量の未燃焼物をスラッジ焼成物から取り除くことによって高白色度でかつ高硬度合成物を含有しない無機粒子を得ることができる。前記した未燃焼物とは、未燃有機物のことで大半は未燃カーボン粒子、換言すれば炭化物粒子である。つまりカーボンブラック状物質であり、カーボンブラックの性状は大きさが10〜500nmで、比重1.8〜1.9の微粉末状である。この微粉末状の未燃焼物を取り除くために、炉内の空気を排気ファン4により排出することにより、未燃焼物搬送用空気流Aを熱処理装置内に発生させ、搬送用空気流Aに載せて未燃焼物を取り出しているのである。このように排気ファンなどを用いて未燃焼物搬送用空気流を強制排気させることが非常に好ましい。このような強制排気に加えて空気を強制導入させると更に好ましい。
Therefore, in order to increase the whiteness, the sludge temperature is set higher, and the unburned product of the sludge is completely burned to 100%. By removing the product from the burned sludge, inorganic particles having high whiteness and not containing a high-hardness composite can be obtained. The above-mentioned unburned substances are unburned organic substances, and most are unburned carbon particles, in other words, carbide particles. That is, it is a carbon black-like substance, and the carbon black is in the form of a fine powder having a size of 10 to 500 nm and a specific gravity of 1.8 to 1.9. In order to remove the unburned matter in the form of fine powder, the air in the furnace is exhausted by the
強制排気等による未燃焼物空気流の流速は、微粉末状の未燃焼物を取り除くことができる流速であれば特に限定はないが、流速が遅い場合は、空気流が供給ホッパ2側に流れず、未燃焼物を上手く取り除くことができずにスラッジ焼成物中に混入してしまい、白色度が低下してしまう懸念がある。上記のような性状のカーボンブラックを含む未燃焼物を搬送する未燃焼物搬送用空気流の流速は0.4m/分以上が好ましく、より好ましくは0.8〜1.5m/分以上、特に好ましくは1.5m/分以上である。しかし、空気流の流速があまり速すぎるとスラッジ焼成物もいっしょに排気ファン4側に混入する恐れが大きくなり熱効率も低下する。尚、この空気流の流速は排気ファンの排気量、空気温度等を測定し、それらの値と熱処理装置内の温度等から理論的に求めた。
The flow rate of the unburned product air flow by forced exhaust or the like is not particularly limited as long as it can remove the fine powdery unburned product, but when the flow rate is slow, the air flow flows to the
一方、他の方式として前記向流方式とは逆の空気流入方式の例を図3に示した。図3は間接的加熱型ロータリンキルンを使用した熱処理装置の他の一例の構成図である。図3中、図2と同一の符号を付した部材は図2において説明したものと同様であるので説明を省略する。図3の熱処理装置においては排気ファン4がスラッジ排出口8の近傍に設置されているしたがって、未燃焼物搬送用空気流A(またはA')とスラッジの進行方向Bが同一方向となる。このような方式を並流方式と呼ぶ。この並流方式はスラッジ焼成物と未燃焼物を分別して取り出す排出口が同方向であるため、多少、未燃焼物がスラッジ焼成物に混入しやすい懸念がある。また、並流方式では前記に記載したように未燃焼物搬送用空気流の流速を調整してもスラッジ焼成物に未燃焼物が混入しやすいので向流方式の方がより好ましい。
On the other hand, FIG. 3 shows an example of an air inflow method opposite to the counter current method as another method. FIG. 3 is a configuration diagram of another example of a heat treatment apparatus using an indirect heating type rotary kiln. 3, the members denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2 are the same as those described in FIG. In the heat treatment apparatus of FIG. 3, the
また、この熱処理装置におけるスラッジ燃焼温度が高くなった場合に対して、一定以上の空気流入量を増大させることにより、空気流によって過剰なスラッジ燃焼熱を熱処理装置外に排出する、すなわちロータリンキルン1の焼成室9内の高温の燃焼排ガスをスラッジ供給側の排気ファン4によってロータリーキルン1外部に排出することにより、焼成室9内のスラッジSの燃焼温度を下げることができる。そこで、本熱処理装置では上記とは逆に温度が高い場合であっても一定量以上の空気流入量を増大させることによりスラッジ燃焼熱を熱処理装置外に排出する、すなわちロータリーキルンの本体筒部からスラッジ供給側の外部に熱を空気流と共に排出することにより温度を下げることができる。すなわち設定した熱処理温度以上に上昇することを避けるという制御をおこなうことができる。従って、先ほど述べた未燃焼物搬送用空気流Aは、スラッジ燃焼熱排出用空気流の役割もある。この点においても、向流方式は、空気流を排出する排気口がスラッジ供給口近傍にあるため、並流方式に比べてスラッジ燃焼熱が熱処理装置内を通過することなく、スラッジ燃焼熱を熱処理装置外に排出することができ、スラッジ温度の制御を容易にすることができるのでより好ましい。
In addition, when the sludge combustion temperature in this heat treatment device becomes high, the air flow is increased by a certain amount, thereby discharging excess sludge combustion heat to the outside of the heat treatment device by the air flow, that is, the rotary kiln. By discharging the high-temperature combustion exhaust gas in one
また、スラッジ燃焼温度が高い場合、空気流入量を絞ることで燃焼を抑制し、温度制御することができるが、熱処理装置内を富酸素状態にさせ、スラッジの燃焼を十分行わせることが必要であるため、空気流入量を必要以上に絞ることは好ましくない。一方、スラッジ燃焼温度が低い場合も、空気量を多く流入させ温度を高くすることができる。すなわち、燃焼温度は空気流入量で調節していくことが可能である。 In addition, when the sludge combustion temperature is high, the combustion can be suppressed and the temperature can be controlled by reducing the amount of air inflow, but it is necessary to make the heat treatment apparatus rich in oxygen and sufficiently burn the sludge. For this reason, it is not preferable to reduce the air flow rate more than necessary. On the other hand, even when the sludge combustion temperature is low, a large amount of air can be introduced to increase the temperature. That is, the combustion temperature can be adjusted by the air inflow amount.
このような、前記向流方式、並流方式の各空気流入方式における特徴の差異は、回転式横型円筒炉やスクリュー式横型円筒炉において顕著に出やすい。これに対して縦型円筒炉では空気とスラッジの接触を良くするためには空気を流動させる必要があるため差異は出にくいが、並流方式の方が若干向流方式よりも若干効果的である。 Such a difference in characteristics between the counter-flow method and the parallel-flow type air inflow method tends to be noticeable in a rotary horizontal cylindrical furnace and a screw-type horizontal cylindrical furnace. On the other hand, in a vertical cylindrical furnace, it is difficult to make a difference because it is necessary to flow air in order to improve the contact between air and sludge, but the parallel flow method is slightly more effective than the countercurrent method. is there.
未燃焼物搬送用空気流Aに載せて分別して取り出された未燃焼物は熱風循環ファン6に後続して設けられるバグフィルターで取り除くかおよび/または排ガスとともに燃焼装置(共に図示省略)により、捕集除去または燃焼させることがより好ましい。
Unburned matter that has been separated and taken out on the air flow A for transporting unburned matter is removed by a bag filter provided after the hot
熱処理装置から排出された熱風は熱循環ファン6により、熱処理装置または乾燥機などの熱源として再利用することで、エネルギーコストを低減できることができ好ましい。
The hot air discharged from the heat treatment apparatus is preferably reused as a heat source such as a heat treatment apparatus or a drier by the
スラッジが一定温度に加熱される時間(熱処理時間)は特に限定はされないが、空気流未燃焼物搬送用空気流Aにより吹き飛ばされないで焼成室9内に残留する有機物が完全に燃焼する時間を保持する必要があることから、1時間以上が好ましい。しかし、必要以上に長い熱処理時間はエネルギーコストが高くなるだけでなく、熱処理装置も大きくなるため、実用上あまり好ましくない。従って、熱処理工程中の熱処理時間は1〜5時間とするのがより好ましい。この熱処理時間、スラッジ温度、空気流量、流速等の条件を適宜制御することによりスラッジ中の炭酸カルシウム成分の分解率を好ましくは50%以上とし、より好ましくは60%以上とし、更に好ましくは70%以上にさせている。
The time during which the sludge is heated to a certain temperature (heat treatment time) is not particularly limited, but the time for the organic matter remaining in the
[焼成物懸濁液化工程]
図1に例示するように、熱処理工程後の焼成物は、焼成物を水と混合、攪拌し、焼成物懸濁液とする懸濁液化工程を熱処理工程後に備えてもよい。懸濁液化工程の目的は、スラッジ焼成物が含有するカルシウムを水中にカルシウムイオンとして溶解させることであり、焼成物懸濁液化温度は特に制限はないが、処理温度が高いと温度を維持する必要があるため経済的に好ましくないので、通常は20〜80℃で行われるのがよい。
[Firing product suspension process]
As illustrated in FIG. 1, the fired product after the heat treatment step may include a suspension process after the heat treatment step in which the fired product is mixed with water and stirred to form a suspension of the fired product. The purpose of the suspension process is to dissolve calcium contained in the sludge calcined product as calcium ions in water, and there is no particular restriction on the suspension temperature of the calcined product, but it is necessary to maintain the temperature when the treatment temperature is high Since it is economically unfavorable, it is usually preferable to carry out at 20 to 80 ° C.
焼成物懸濁液の固形分濃度は5〜20質量%の範囲に調整することが後続の炭酸化処理を効率的に行い、また懸濁液の粘度を低く維持して流動攪拌性および送液性を良好に維持するために好ましい。焼成物懸濁液の固形分濃度が5%質量未満である場合は、生産性が劣るため好ましくなく、また、20%質量より高い場合は、該焼成物懸濁液の粘度が高くなるため、攪拌動力の増加となるとともに、操業性に劣ることから好ましくない。 The solid content concentration of the baked product suspension can be adjusted to the range of 5 to 20% by mass to efficiently carry out the subsequent carbonation treatment, and the viscosity of the suspension is kept low so that the fluid agitation and liquid feeding can be maintained. In order to maintain good properties. When the solid content concentration of the fired product suspension is less than 5% by mass, the productivity is inferior because it is not preferable. This is not preferable because the stirring power increases and the operability is inferior.
また焼成物懸濁液に対しては、本発明のスラッジ焼成物の他に、必要に応じて別途、酸化カルシウム(CaO:生石灰)または水酸化カルシウム〔Ca(OH)2:消石灰〕を添加してスラッジ焼成物と水酸化カルシウムの所定固形分濃度の混合懸濁液とすることもでき、この場合、酸化カルシウムおよび水酸化カルシウムは、消和後の形態である水酸化カルシウム〔Ca(OH)2:消石灰〕として、スラッジ焼成物100質量部に対して最大100質量部(スラッジ:水酸化カルシウム=50:50)まで添加することができる。100質量部を超えて水酸化カルシウムを添加することもできるが、消和懸濁液中のスラッジ焼成物の配合率が少なくなり、スラッジ利用が進まなくなるため好ましくない。 In addition to the calcined sludge of the present invention, calcium oxide (CaO: quick lime) or calcium hydroxide [Ca (OH) 2 : slaked lime] is separately added to the calcined product suspension as necessary. In this case, calcium oxide and calcium hydroxide can be mixed with calcium hydroxide [Ca (OH), which is a form after dehydration. 2 : Slaked lime] can be added up to 100 parts by mass (sludge: calcium hydroxide = 50: 50) with respect to 100 parts by mass of the sludge burned product. Although calcium hydroxide can be added in excess of 100 parts by mass, it is not preferable because the blending ratio of the sludge fired product in the slaked suspension is reduced and sludge utilization does not proceed.
[炭酸化工程]
炭酸カルシウムを含んだスラッジは600℃以上の熱処理工程において、炭酸カルシウム(CaCO3)は分解される。分解された炭酸カルシウムが存在した焼成灰を水性懸濁液にすると、高アルカリになり、スラリー粘度の上昇、分散不良などといった問題があるため、そのまま、製紙用填料、塗工用顔料として利用するのは難しい。前述の熱処理工程のようにスラッジの燃焼効率を向上させると、炭酸カルシウムの分解は促進される。つまり、熱処理工程後の焼成灰の白色度と炭酸カルシウムの分解率は比例関係にあり、所望の白色の焼成灰を得るために、スラッジ中の炭酸カルシウムを50%を超えて分解させている。高白色の焼成灰を得るために60%以上、さらに高白色度の焼成灰を得るには70%以上を分解させている。そのため、熱処理したスラッジ焼成灰を炭酸化処理、硫酸アルミニウム混合処理などの何らかの方法で前記アルカリ成分を中和処理するのが好ましい。
[Carbonation process]
In the sludge containing calcium carbonate, calcium carbonate (CaCO 3 ) is decomposed in a heat treatment step of 600 ° C. or higher. If the calcined ash containing decomposed calcium carbonate is made into an aqueous suspension, it becomes highly alkaline, and there are problems such as an increase in slurry viscosity and poor dispersion. Therefore, it is used as it is as a paper filler and coating pigment. Is difficult. When the sludge combustion efficiency is improved as in the heat treatment step described above, the decomposition of calcium carbonate is promoted. That is, the whiteness of the calcined ash after the heat treatment step and the decomposition rate of calcium carbonate are in a proportional relationship, and in order to obtain a desired white calcined ash, the calcium carbonate in the sludge is decomposed to exceed 50%. In order to obtain high white baked ash, 60% or more is decomposed, and in order to obtain high whiteness baked ash, 70% or more is decomposed. For this reason, it is preferable to neutralize the alkali component by some method such as carbonation treatment or aluminum sulfate mixing treatment on the heat-treated sludge calcined ash.
焼成物懸濁液化工程後に炭酸化工程を行うことにより、焼成物懸濁液化中のカルシウムイオンが炭酸カルシウム(CaCO3)に再生転化され、再生無機粒子スラリーのpHを下げることができる。なお、再生無機粒子スラリーのpHを11以下、好ましくは10以下にすることで、スラリー粘度の上昇を抑制し、顔料の分散不良を生じることを抑制することができる。なお、再生無機粒子としては、炭酸化処理により新たに析出した炭酸カルシウム粒子とカオリンが熱処理により変性した非晶質成分粒子が主に存在している。なお、この非晶質成分は焼成カオリンによく似た性質を示す。従ってこの非晶質成分は焼成カオリン類似成分と呼ぶことができる。 By performing the carbonation step after the calcination product suspension step, the calcium ions in the calcination product suspension are regenerated and converted to calcium carbonate (CaCO 3 ), and the pH of the regenerated inorganic particle slurry can be lowered. In addition, by making the pH of the regenerated inorganic particle slurry 11 or less, preferably 10 or less, it is possible to suppress an increase in slurry viscosity and to prevent poor pigment dispersion. The regenerated inorganic particles mainly include calcium carbonate particles newly precipitated by carbonation treatment and amorphous component particles in which kaolin is modified by heat treatment. This amorphous component shows properties similar to those of calcined kaolin. Therefore, this amorphous component can be called a calcined kaolin-like component.
なお、スラッジ中に炭酸カルシウムを含有しない場合は、炭酸カルシウムが分解されカルシウムイオンが遊離してこないため、焼成灰を高濃度で分散することができ、熱処理工程後の焼成物懸濁液化工程および炭酸化工程を用いなくても製紙用材料としてそのまま再利用することができる。 In addition, when calcium carbonate is not contained in the sludge, calcium carbonate is not decomposed and calcium ions are not liberated, so that the calcined ash can be dispersed at a high concentration, and the calcined product suspension step after the heat treatment step and Even if a carbonation step is not used, it can be reused as it is as a papermaking material.
炭酸化工程は通常の軽質炭酸カルシウム製造工程と同様の方法で行うことができる。すなわち、焼成物懸濁液に、二酸化炭素ガスあるいは二酸化炭素含有ガスを吹き込む。炭酸化に用いるガスは、工業的には二酸化炭素含有ガスが好ましく、この場合の二酸化炭素濃度は特に限定されるものではないが、好ましくは5〜40容量%、より好ましくは10〜35容量%の二酸化炭素含有ガスを用いる。また二酸化炭素含有ガスとしては、例えば、スラッジ焼成排ガス、石灰石焼成排ガス、石灰焼成排ガス、ゴミ焼却排ガス、発電ボイラー排ガス、或いはパルプ製造工程で用いられる苛性化炭酸カルシウム焼成キルンなどから排出される排ガスなどを適当な手段で除塵後、用いてもよい。 A carbonation process can be performed by the method similar to a normal light calcium carbonate manufacturing process. That is, carbon dioxide gas or carbon dioxide-containing gas is blown into the fired product suspension. The gas used for carbonation is industrially preferably a carbon dioxide-containing gas, and the concentration of carbon dioxide in this case is not particularly limited, but is preferably 5 to 40% by volume, more preferably 10 to 35% by volume. The carbon dioxide containing gas is used. Examples of the carbon dioxide-containing gas include sludge calcined exhaust gas, limestone calcined exhaust gas, lime calcined exhaust gas, waste incineration exhaust gas, power generation boiler exhaust gas, exhaust gas discharged from a causticized calcium carbonate calcined kiln used in a pulp manufacturing process, etc. May be used after dust removal by an appropriate means.
二酸化炭素ガスあるいは二酸化炭素含有ガスを吹き込む割合は、二酸化炭素ガスとして焼成物1kg当たり、0.5〜15L/分の割合となるように焼成物懸濁液中に吹き込む。二酸化炭素導入量が0.5L/分未満では生産性が劣るし、15L/分を超えるような量を採用することはできるが、そのように使用量を増加させるために必要な動力負荷に見合った効果は期待できない。炭酸化の反応開始温度は好ましくは30〜80℃、より好ましいのは40〜70℃である。再生無機粒子に含まれる再生炭酸カルシウム成分の形状としては、米粒状、紡錘状、膠質状、針状、立方状、板状などにすることができ、特に形状に限定はなく、また、炭酸化工程中において所望の形状の結晶を得るために種晶を添加してもよい。 The carbon dioxide gas or the carbon dioxide-containing gas is blown into the fired product suspension so as to have a rate of 0.5 to 15 L / min per 1 kg of the fired product as carbon dioxide gas. If the amount of carbon dioxide introduced is less than 0.5 L / min, the productivity is inferior, and an amount exceeding 15 L / min can be adopted, but it is commensurate with the power load necessary to increase the amount of use. The effect cannot be expected. The reaction start temperature for carbonation is preferably 30 to 80 ° C, more preferably 40 to 70 ° C. The shape of the regenerated calcium carbonate component contained in the regenerated inorganic particles can be rice granule, spindle shape, colloidal shape, needle shape, cubic shape, plate shape, etc. There is no particular limitation on the shape, and carbonation In order to obtain crystals having a desired shape during the process, seed crystals may be added.
なお、炭酸化処理後の無機粒子は、炭酸化処理によって生じた微細な炭酸カルシウム1次粒子が凝集して2次粒子(凝集粒子)を形成し、製紙用填料に適した粒子径となる場合がある。このような場合には、この懸濁液をそのまま製紙用填料としてパルプなどの製紙用原材料に配合して用いることもできる。 In addition, the inorganic particles after the carbonation treatment are aggregated with fine calcium carbonate primary particles generated by the carbonation treatment to form secondary particles (aggregated particles), and have a particle size suitable for a papermaking filler. There is. In such a case, this suspension can be used as it is by blending it with a papermaking raw material such as pulp as a papermaking filler.
[脱水、分散工程]
再生無機粒子スラリー(炭酸化後のスラリー)を塗工用顔料として利用する場合は、炭酸化工程後の組成物再生無機粒子スラリーを脱水して脱水組成物とする脱水工程と、該脱水工程により得られる該脱水組成物に水分を加えてスラリー状の分散組成物とする分散工程とを備えることが好ましい。脱水工程は、濾過、遠心分離、加圧脱水、圧搾などの操作により行うことができる。好適な脱水装置としては、フィルタープレスと称される圧搾濾過装置があり、炭酸化処理物の脱水ケーキを得ることができる。分散工程は、脱水工程により得られる脱水組成物に水分を加えてスラリー状の分散組成物とするものであればよい。分散工程時に水分以外に、分散剤を添加することで、スラッジを原料とした再生無機粒子を良好に分散することができ、製紙用材料としての品質が向上すると共に、取り扱いやすくなるので好ましい。分散剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム等の合成高分子系の分散剤など、製紙用材料の製造の際に用いられる一般的な分散剤を使用できる。
[Dehydration and dispersion process]
When the regenerated inorganic particle slurry (slurry after carbonation) is used as a coating pigment, a dehydration step of dehydrating the composition regenerated inorganic particle slurry after the carbonation step into a dehydrated composition, and the dehydration step It is preferable to include a dispersion step of adding water to the obtained dehydrated composition to form a slurry-like dispersion composition. The dehydration step can be performed by operations such as filtration, centrifugation, pressure dehydration, and pressing. As a suitable dehydrating apparatus, there is a press filtration apparatus called a filter press, and a dehydrated cake of a carbonized product can be obtained. The dispersion process may be any process as long as water is added to the dehydrated composition obtained by the dehydration process to form a slurry-like dispersion composition. It is preferable to add a dispersing agent in addition to moisture during the dispersing step, because it is possible to satisfactorily disperse the regenerated inorganic particles using sludge as a raw material, improving the quality as a papermaking material and facilitating handling. As the dispersing agent, for example, a general dispersing agent used in the manufacture of a papermaking material such as a synthetic polymer dispersing agent such as sodium polyacrylate can be used.
[粉砕工程]
粉砕処理工程を、分散工程後に備えていてもよい。粉砕処理を行うことにより、再生された無機粒子の粒径を微細化することができ、平滑性が向上するので好ましい。粉砕工程において用いる粉砕機としては、サンドミル、湿式ボールミル、振動ミル、攪拌槽型ミル、流通管型ミル、コボールミルなどの湿式粉砕機を使用することができる。また、二酸化炭素を吹き込みながら、粉砕を行っても良い。
[Crushing process]
The pulverization process may be provided after the dispersion process. By carrying out the pulverization treatment, the particle diameter of the regenerated inorganic particles can be reduced, and the smoothness is improved, which is preferable. As a pulverizer used in the pulverization step, a wet pulverizer such as a sand mill, a wet ball mill, a vibration mill, a stirring tank mill, a flow tube mill, or a coball mill can be used. Moreover, you may grind | pulverize, blowing in a carbon dioxide.
再生顔料となる無機粒子の大きさ(粒子径)は、レーザー回折粒度分布測定による平均粒子径として、塗工用顔料として用いる場合には0.3〜5μmことが特に好ましい。 The size (particle diameter) of the inorganic particles to be the regenerated pigment is particularly preferably 0.3 to 5 μm when used as a coating pigment as an average particle diameter by laser diffraction particle size distribution measurement.
因みに、再生無機粒子の平均粒子径が0.3μm未満のような微細な粒子になると、不透明性、白色度および平滑性等の改善に対しては有効ではあるが、塗工用顔料として用いる場合に充分な塗工層強度を発現させるために、著しく多量の接着剤が必要となる難点があるので好ましくない。塗工用顔料として用いた場合には塗工紙製品の平滑性や光沢が低下し、結果的に印刷適性も低下することになり好ましくない。 Incidentally, when fine particles with an average particle size of regenerated inorganic particles of less than 0.3 μm are effective for improving opacity, whiteness, smoothness, etc., they are used as coating pigments. In order to develop a sufficient coating layer strength, it is not preferable because a considerable amount of adhesive is required. When used as a coating pigment, the smoothness and gloss of the coated paper product are lowered, and as a result, the printability is also lowered.
再生顔料となる無機粒子を前記した所望の粒子径とするために脱水工程後に分散工程、および粉砕工程を設けることが好ましいが、分散処理後の再生無機粒子の平均粒子径が前記した粒子径の範囲になる場合は、粉砕工程を行わないで、分散処理後の無機粒子の分散液をそのまま塗工用顔料として当然ながら使用しても良い。 It is preferable to provide a dispersion step and a pulverization step after the dehydration step in order to make the inorganic particles to be the regenerated pigment have the desired particle size, but the average particle size of the regenerated inorganic particles after the dispersion treatment is the above-mentioned particle size. If it falls within the range, the dispersion of inorganic particles after the dispersion treatment may naturally be used as the coating pigment as it is without carrying out the pulverization step.
熱処理工程は必要であるが、乾燥工程、造粒工程、懸濁液化工程、炭酸化工程、脱水・分散工程、粉砕工程は適宜選択して組み合わせることができる。これらの工程を行う装置が組み合わされてひとつのプラントが構成されることになる。
以上のようにして得られた無機粒子が再生顔料として使用できる。
Although a heat treatment step is necessary, a drying step, a granulation step, a suspension step, a carbonation step, a dehydration / dispersion step, and a pulverization step can be appropriately selected and combined. Devices that perform these processes are combined to form one plant.
The inorganic particles obtained as described above can be used as a regenerated pigment.
本発明において、再生顔料およびタルクを含む塗工層は単層であっても、複層であっても差し支えないが、全体の塗工量は2〜20g/m2が好ましい。塗工量がこの範囲であると、経済性にすぐれ、且つ水性フレキソのインキ発色性が優れたライナーが得られる。より好ましい塗工量としては、3〜10g/m2である。製紙スラッジ中の無機成分の主成分がカオリン/炭酸カルシウムが20/80〜80/20の範囲であるため、焼成処理後の無機物に二酸化炭素を接触させる工程後の再生無機物は、焼成処理により熱変性したカオリン成分と炭酸カルシウム成分の割合はほぼ20/80〜80/20の範囲である。焼成処理により熱変性したカオリン成分、すなわち焼成カオリン類似成分が10質量%以上あると、焼成カオリン類似成分のもつ空隙性によって、顔料中にインキを取り込み、またインキ中の溶剤が均一に吸収されて、インキの発色性と均一性が得られ、また密着性の向上による網点の再現性も得られるものと考えられので、より好ましい。10質量%未満であると高価な焼成カオリンの添加が必要となりやすく、経済的に不利となる。 In the present invention, the coating layer containing the regenerated pigment and talc may be a single layer or multiple layers, but the total coating amount is preferably 2 to 20 g / m 2 . When the coating amount is within this range, it is possible to obtain a liner which is excellent in economic efficiency and excellent in water-based flexo ink color development. A more preferable coating amount is 3 to 10 g / m 2 . Since the main component of the inorganic component in the paper sludge is kaolin / calcium carbonate in the range of 20/80 to 80/20, the recycled inorganic material after the step of bringing carbon dioxide into contact with the inorganic material after the baking treatment is heated by the baking treatment. The ratio of the modified kaolin component and calcium carbonate component is in the range of approximately 20/80 to 80/20. If there is 10% by mass or more of the kaolin component thermally modified by the baking treatment, that is, the calcined kaolin-like component, the ink is taken into the pigment and the solvent in the ink is uniformly absorbed due to the porosity of the calcined kaolin-like component. The color development and uniformity of the ink can be obtained, and the reproducibility of the halftone dot due to the improved adhesion is considered to be more preferable. If it is less than 10% by mass, it is easy to add expensive calcined kaolin, which is economically disadvantageous.
ライナー原紙表層に塗工する塗料の顔料で製紙スラッジを燃焼処理して得られる再生顔料、タルク以外の顔料としては、製紙分野で通常使用されている顔料、例えば、クレー、構造化カオリン、エンジニアードカオリン、水酸化アルミニウム、焼成カオリン、二酸化チタン、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、サチンホワイト、硫酸カルシウム等の一種または二種以上を使用することができる。なお、製紙スラッジを燃焼処理して得られる再生顔料および、タルクを除く顔料は、フレキソインキの吸収性の観点から、本発明の所望する効果を阻害しない範囲で使用することができる。特に、焼成カオリンはフレキソインキ発色性を高めるためにより好ましい顔料であり、焼成カオリンを配合する場合の配合部数としては、65質量部以下が好ましい。なお、プラスチックピグメント等の有機顔料はインキ吸収性が劣るので好ましくない。 Recycled pigments obtained by burning papermaking sludge with paint pigments to be applied to the liner base paper surface, and pigments other than talc include pigments commonly used in the papermaking field, such as clay, structured kaolin, engineered One kind or two or more kinds of kaolin, aluminum hydroxide, calcined kaolin, titanium dioxide, light calcium carbonate, heavy calcium carbonate, barium sulfate, zinc oxide, satin white, calcium sulfate and the like can be used. In addition, the regenerated pigment obtained by burning papermaking sludge and the pigment excluding talc can be used within a range that does not impair the desired effect of the present invention from the viewpoint of the absorbability of flexographic ink. In particular, calcined kaolin is a more preferred pigment for enhancing the flexo ink color developability, and the blending number when calcined kaolin is blended is preferably 65 parts by mass or less. Note that organic pigments such as plastic pigments are not preferable because of poor ink absorbability.
さらに、ライナー原紙表層に塗工する塗料に、保水剤を添加すると塗工適性が向上するので好ましい。添加する保水剤としては、製紙分野で一般にCMCと呼ばれているカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、ヒドロキシエチルセルロース、合成保水剤と呼ばれている多価カルボン剤アクリル系共重合体やメタクリル酸とアクリル酸エステルの共重合体等が挙げられる。その中でもカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩は塗工面が
均一に塗工されやすく、特にエーテル化度0.60〜1.00、重合度600〜1200
の範囲のものが取り扱い性に良好な点で好ましい。
Furthermore, it is preferable to add a water retention agent to the coating material to be coated on the liner base paper surface because the coating suitability is improved. As the water retention agent to be added, sodium salt of carboxymethyl cellulose, which is generally called CMC in the papermaking field, hydroxyethyl cellulose, polyvalent carboxylic acid acrylic copolymer called synthetic water retention agent, methacrylic acid and acrylic ester And the like. Among them, sodium salt of carboxymethyl cellulose is easy to apply uniformly on the coated surface, and particularly has a degree of etherification of 0.60 to 1.00 and a degree of polymerization of 600 to 1200.
Those in the range are preferable in terms of good handleability.
本発明の塗料中の接着剤としては、特に限定するものではなく、一般の塗被紙製造分野
で使用されている公知の接着剤が適宜使用される。例えば、スチレン−ブタジエン共重合
体ラテックス、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体ラテックス、スチレンーメチルメタクリレートーブタジエン共重合体ラテックス等の共役ジエン系共重合体ラテックス、アクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステルの重合体または共重合体ラテックス等のアクリル系重合体ラテックス、エチレン−酢酸ビニル重合体ラテックス等のビニル系重合体ラテックス、あるいはこれらの各種重合体ラテックスをカルボキシル基等の官能基含有単量体で変性した重合体または共重合体ラテックス等の水分散性接着剤、ポリビニルアルコール、オレフィン−無水マレイン酸樹脂等の合成樹脂系接着剤、酸化澱粉、両性澱粉、エステル化澱粉、デキストリン等の澱粉類が例示される。これら水分散性および/または水溶性接着剤から1種または2種以上を適宜選択して使用できる。接着剤の配合部数は顔料100質量部に対して、10〜50質量部の接着剤の使用が好ましい。さらに好ましくは15〜40質量部である。因みに、接着剤の含有量が10質量部未満であれば塗工層の強度が保てない。50質量部を超えると塗工層中における顔料の比率が小さくなるため、フレキソ印刷におけるインキ発色性、あるいは印刷均一性もしくはその両方が劣る。
The adhesive in the paint of the present invention is not particularly limited, and a known adhesive used in the general coated paper manufacturing field is appropriately used. For example, styrene-butadiene copolymer latex, methyl methacrylate-butadiene copolymer latex, conjugated diene copolymer latex such as styrene-methyl methacrylate-butadiene copolymer latex, acrylic ester and / or methacrylate ester Acrylic polymer latex such as a polymer or copolymer latex, vinyl polymer latex such as ethylene-vinyl acetate polymer latex, or these various polymer latexes were modified with a functional group-containing monomer such as a carboxyl group. Examples include water-dispersible adhesives such as polymer or copolymer latex, synthetic resin adhesives such as polyvinyl alcohol and olefin-maleic anhydride resins, and starches such as oxidized starch, amphoteric starch, esterified starch, and dextrin. The One or more of these water-dispersible and / or water-soluble adhesives can be appropriately selected and used. It is preferable to use 10 to 50 parts by mass of the adhesive with respect to 100 parts by mass of the pigment. More preferably, it is 15-40 mass parts. Incidentally, if the content of the adhesive is less than 10 parts by mass, the strength of the coating layer cannot be maintained. If the amount exceeds 50 parts by mass, the ratio of the pigment in the coating layer becomes small, so that the ink color development in flexographic printing and / or the printing uniformity are inferior.
インキ発色性向上、印刷均一性の仕上がりに関しての効果を阻害しない範囲において、本発明使用される塗料中に、防滑剤、染料等の添加剤を併用してもよい。 Additives such as anti-slip agents and dyes may be used in combination in the paint used in the present invention as long as the effects of improving the ink coloring property and finishing the printing uniformity are not impaired.
本発明の塗料をライナー原紙に塗工するに当たっては、塗被紙製造に一般に使用される塗工装置が使用でき、例えば、ブレードコーター、エアーナイフコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、バーコーター、カーテンコーター、ダイスロットコーター、グラビアコーター、チャンプレックスコーター、2ロールサイズプレスコーター、ゲートロールサイズプレスコーター、フィルムメタリングサイズプレスコーター等の塗工装置を使用して、オンマシン方式またはオフマシン方式でライナー原紙の表面に、単層または多層で塗工される。塗工時の顔料組成物の固形分濃度は、10〜75質量%の範囲で選ぶことができるが、塗工量が2〜10g/m2の範囲に留まるよう、また、塗工するコーターを考慮し、適宜調整することが好ましい。 When coating the paint of the present invention on the liner base paper, a coating device generally used for coated paper production can be used, for example, blade coater, air knife coater, roll coater, reverse roll coater, bar coater, curtain. On-machine or off-machine liners using coating equipment such as coaters, die slot coaters, gravure coaters, chaplex coaters, 2 roll size press coaters, gate roll size press coaters, film metallizing size press coaters, etc. The base paper is coated with a single layer or multiple layers. The solid content concentration of the pigment composition at the time of coating can be selected in the range of 10 to 75% by mass, but the coater to be applied should be applied so that the coating amount remains in the range of 2 to 10 g / m 2. It is preferable to adjust appropriately in consideration.
本発明で塗工された塗工ライナーは、塗工面や印刷適性をさらに向上させるために、弾性ロールにコットンロールを用いたスーパーカレンダーや弾性ロールに合成樹脂ロールを用いたソフトニップ等のカレンダー装置により平滑化処理を行うことが出来る。ソフトニップカレンダーは合成樹脂ロール表面の耐熱温度がコットンロールに比べて高く設定することが可能なため、高温での処理が可能であり、同一の平滑性を目標とした場合、スーパーカレンダーに比べて処理線圧を低く設定できるので好ましい態様である。 In order to further improve the coating surface and printability, the coating liner coated in the present invention is a calender device such as a super calender using a cotton roll as an elastic roll and a soft nip using a synthetic resin roll as an elastic roll. The smoothing process can be performed. The soft nip calender can set the heat-resistant temperature on the surface of the synthetic resin roll higher than that of the cotton roll, so it can be processed at high temperatures, and compared with the super calender when the same smoothness is targeted. This is a preferred embodiment because the treatment linear pressure can be set low.
本発明の塗工ライナー用原紙の中層及び裏層を構成するパルプとしては、段ボール古紙及び/又は針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)が使用され、その叩解度は250〜500mlが好ましい。これらのパルプが選択される理由は、パルプの繊維長が長いため、抄紙後の繊維の絡まりがよく、結果として、必要な比破裂強さ、良好な比圧縮力が得ることができるためである。 As the pulp constituting the middle layer and the back layer of the base paper for a coated liner of the present invention, used corrugated paper and / or softwood unbleached kraft pulp (NUKP) is used, and the beating degree is preferably 250 to 500 ml. The reason why these pulps are selected is because the fiber length of the pulp is long, so that the fibers are entangled after paper making, and as a result, the required specific burst strength and good specific compression force can be obtained. .
なお、表層、4層以上の多層抄きの場合は表下層を構成するパルプとしては、特に限定するものではなく、例えば木材パルプである未晒、晒の化学パルプ、機械パルプ、非木材パルプ、ケント古紙、雑誌古紙、チラシ古紙、新聞古紙、オフィス古紙、情報用紙古紙、段ボール古紙、紙器古紙等の古紙パルプを脱墨して得られたパルプ、マニラ麻等のパルプから選ばれる一種又は二種以上を適宜配合して使用される。しかしながら、表層は、塗工層に接する層であることから、晒パルプもしくは脱墨パルプを使用することが好ましい。表層の白色度が高ければ、本発明に関わる塗工層を設けた際により白色度が高くなり、美粧性に優れた塗工ライナーが得られるからである。また、4層以上の多層抄きの場合、表下層もライナー表層に接する層であるため表面の白色度に影響を及ぼしやすいことから、晒パルプもしくは脱墨パルプを使用することが好ましい。それらの叩解度としては250〜500mlが好ましい。その他のパルプ種としては、雑誌古紙、チラシ古紙、新聞古紙、オフィス古紙、情報用紙古紙、段ボール古紙、紙器古紙等の古紙パルプを脱墨して得られたパルプを配合して使用される。 In addition, in the case of multi-layer paper making of the surface layer, 4 layers or more, the pulp constituting the surface layer is not particularly limited, for example, unbleached, bleached chemical pulp, mechanical pulp, non-wood pulp, which is wood pulp, Kent waste paper, magazine waste paper, flyer waste paper, newspaper waste paper, office waste paper, information paper waste paper, corrugated paper waste, waste paper pulp such as paper waste paper, etc. Are appropriately blended and used. However, since the surface layer is a layer in contact with the coating layer, it is preferable to use bleached pulp or deinked pulp. This is because if the whiteness of the surface layer is high, the whiteness becomes higher when the coating layer according to the present invention is provided, and a coating liner having excellent cosmetic properties can be obtained. In the case of four or more layers, it is preferable to use bleached pulp or deinked pulp because the lower surface layer is also a layer in contact with the liner surface layer and the surface whiteness is easily affected. Their beating degree is preferably 250 to 500 ml. As other pulp types, pulp obtained by deinking waste paper pulp such as waste magazine paper, flyer waste paper, newspaper waste paper, office waste paper, information paper waste paper, corrugated waste paper, paper waste paper, etc. is used.
上記のパルプを選択することにより、得られる塗工ライナーにおける比破裂強さとして、2.0〜5.0kPa・m2/gの範囲であれば、段ボール箱に成形し、商品輸送時の衝撃や圧縮に対しての強度が保持される。さらに、塗工ライナーの横方向の比圧縮力が115〜300N・m2/gの範囲にあれば、比破裂強さと同じく商品輸送時の衝撃や圧縮に対しての強度を保持することができる。 By selecting the above pulp, the specific burst strength in the resulting coating liner is in the range of 2.0 to 5.0 kPa · m 2 / g, formed into a cardboard box, and impact during product transportation. And strength against compression is maintained. Furthermore, if the specific compressive force in the lateral direction of the coating liner is in the range of 115 to 300 N · m 2 / g, the strength against impact and compression during product transportation can be maintained as well as the specific burst strength. .
ここで、ライナー塗工原紙に使用する内添薬品は、必要に応じて使用でき、例えば、硫酸バンド、ロジン等のサイズ剤、ポリアミド、澱粉等の紙力増強剤、濾水歩留まり向上剤、ポリアミドポリアミンエピクロヒドリン等の耐水化剤、染料等が使用される。例示したパルプ、内添薬品を使用できる。 Here, the internal chemicals used for the liner coated base paper can be used as necessary, for example, sizing agent such as sulfate band and rosin, paper strength enhancer such as polyamide and starch, drainage retention improver, polyamide Water resistant agents such as polyamine epichlorohydrin, dyes and the like are used. The exemplified pulp and internal chemicals can be used.
また、ライナー原紙表面の白色度については、40〜80%の範囲で本発明に適用される。原紙の白色度が高ければ高いほど、塗工後の目視白さが向上し、フレキソ印刷の有り無しの部分のコントラストが大きくなるので印刷仕上がりが向上する。原紙の白色度を上げるには、使用するパルプを白くする必要があり、経済的な負担が増える。印刷仕上がりと経済性のバランスを考慮すると、原紙白色度は50〜70%の範囲が好ましい。なお、塗工する原紙の表層には、塗料の染み込みを抑えるため、サイズ剤を添加することが望ましい。 Further, the whiteness of the liner base paper surface is applied to the present invention in the range of 40 to 80%. The higher the whiteness of the base paper, the higher the visual whiteness after coating, and the higher the contrast of the portions with and without flexographic printing, so the printed finish is improved. In order to increase the whiteness of the base paper, it is necessary to whiten the pulp used, which increases the economic burden. Considering the balance between printing finish and economy, the base paper whiteness is preferably in the range of 50 to 70%. In addition, it is desirable to add a sizing agent to the surface layer of the base paper to be coated in order to suppress the penetration of the paint.
本発明の塗工ライナー上に印刷する際のフレキソインキとしては、特に制限はなく、アルコール型、コソルベント型、水性型、およびUV硬化型等があげられるが、これらのフレキソインキの中でも水性型が安全性、作業性及び経済性の面でも優れており、本発明の効果が最も顕著に表れる実施態様である。 The flexographic ink for printing on the coating liner of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include an alcohol type, a cosolvent type, an aqueous type, and a UV curable type. Among these flexographic inks, an aqueous type is also included. However, it is also excellent in safety, workability, and economical efficiency, and is an embodiment in which the effects of the present invention are most prominent.
また使用されるフレキソ印刷機は、印刷ユニットの並び方により、スタック型、ライン型、セントラルインプレッション型の3タイプに分けられるが、いずれのタイプも使用できる。 Also, the flexographic printing press used is classified into three types, stack type, line type, and central impression type, depending on the arrangement of printing units, but any type can be used.
上記の本発明により得られた塗工ライナーは、少なくとも一方の最外面に備えた段ボールシート用ライナーとして用いられる。段ボールシートとしては、中芯の片面にのみライナーが貼合された片面段ボールシート、中芯の両面にライナーが貼合された両面段ボールシート、中芯/ライナーの積層体が複数段設けられた複数段の段ボールシートがあるが、本発明はいずれの段ボールシートにも適用可能である。 The coating liner obtained according to the present invention is used as a liner for corrugated cardboard sheets provided on at least one outermost surface. As a corrugated cardboard sheet, a single-sided cardboard sheet in which a liner is bonded only to one side of the core, a double-sided cardboard sheet in which a liner is bonded to both sides of the core, and a plurality of core / liner laminates provided in a plurality of stages Although there are corrugated cardboard sheets, the present invention is applicable to any corrugated cardboard sheet.
ライナーと共に段ボールシートを構成する波状部材の中芯としては特に制限はなく、一般の段ボールシートに使用されているものが使用できる。原料パルプとしては、セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグラウンドパルプ(CGP)、段ボール古紙パルプ、雑誌古紙パルプ、未晒クラフトパルプ、クラフトパルプ、合成繊維等が使用でき、中でも、資源保護の観点から、段ボール古紙パルプや雑誌古紙パルプ等の古紙パルプを多く用いることが好ましい。中芯は積層紙であっても良く、さらには層間に合成樹脂接着剤層を有する積層紙であっても良い。 There is no restriction | limiting in particular as a core of the corrugated member which comprises a corrugated cardboard sheet | seat with a liner, What is used for the general corrugated cardboard sheet | seat can be used. As raw material pulp, semi-chemical pulp (SCP), Chemi-ground pulp (CGP), corrugated waste paper pulp, magazine waste paper pulp, unbleached kraft pulp, kraft pulp, synthetic fiber, etc. can be used. It is preferable to use a lot of waste paper pulp such as corrugated waste paper pulp and magazine waste paper pulp. The core may be a laminated paper, and may further be a laminated paper having a synthetic resin adhesive layer between layers.
本発明の段ボールシートは、従来公知の段ボールシートの製造方法をそのまま適用でき、例えば、中芯とライナーとを、接着性物質を介して貼合するコルゲーター処理を経て製造することができる。接着性物質としては、澱粉糊や合成樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアクリル酸エステル系共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体等)等が挙げられる。 The corrugated board sheet of the present invention can be produced by applying a conventionally known corrugated board sheet production method as it is, for example, through a corrugator treatment in which a core and a liner are bonded via an adhesive substance. Adhesive materials include starch paste and synthetic resins (polyethylene, polypropylene, polyamide, polyester, ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer, styrene-butadiene copolymer, butadiene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene-acrylonitrile copolymer). Polymer, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyacrylate copolymer, styrene-acrylate copolymer, etc.).
段ボールシートの具体的な接着方法としては、(1)中芯又はライナーの表面に、押出ラミネートや合成樹脂エマルジョンの塗布等により接着剤層を形成してから、これらを重ね合わせ、加圧及び加熱して接着する方法、(2)中芯/ライナー間に合成樹脂フィルムを介在させ、これを加圧及び加熱して接着する方法、(3)中芯/ライナー間に合成樹脂のエマルジョンや溶液等の接着剤を介在させ、これを加圧及び加熱して接着する方法等が挙げられる。なお、(2)の方法においては、あらかじめ成形された合成樹脂フィルムを繰り出し、中芯/ライナー間に供給することもできるし、合成樹脂フィルムを溶融押出成形しながら、中芯/ライナー間に供給することもできる。 Specific bonding methods for corrugated cardboard sheets are as follows: (1) An adhesive layer is formed on the surface of the core or liner by extrusion lamination, synthetic resin emulsion application, etc., and then these are stacked, pressed and heated (2) A method in which a synthetic resin film is interposed between the core and the liner, and the pressure is applied and heated to bond, and (3) an emulsion or solution of the synthetic resin between the core and the liner. And a method of adhering them by pressurization and heating. In the method (2), a pre-molded synthetic resin film can be fed out and supplied between the core and the liner, or the synthetic resin film can be supplied between the core and the liner while being melt-extruded. You can also
上記コルゲーター処理を1回実施することで、片面段ボールシートが製造され、複数回繰り返し実施することで、両面段ボールシートや複数段の段ボールシートが製造される。両面段ボールシートは、例えば、中芯とライナーとを加熱加圧ロールで貼合し片面段ボールシートとするシングルフェーサ(SF)と、SFで得られた片面段ボールシートの中芯側に更にライナーを重ね、加圧しながら熱盤上を走行させ貼合するダブルフェーサ(DF)とを有するコルゲーターを用いて製造することができる。加熱加圧条件は特に制限はないが、例えば、SFの加熱温度150〜200℃、線圧20〜40kN/m、加圧時間0.01〜0.20秒、DFの加熱温度150〜200℃、線圧0.1〜1.0kN/m、加圧時間2〜7秒等が好ましい。 A single-sided cardboard sheet is manufactured by performing the corrugator process once, and a double-sided cardboard sheet or a multi-stage cardboard sheet is manufactured by repeatedly performing a plurality of times. The double-sided corrugated cardboard sheet is, for example, a single facer (SF) in which a core and a liner are bonded with a heat and pressure roll to form a single-sided cardboard sheet, and a liner is further provided on the core side of the single-sided cardboard sheet obtained by SF. It can be manufactured using a corrugator having a double facer (DF) that travels on a hot plate while being stacked and pressed. The heating and pressing conditions are not particularly limited. For example, the heating temperature of SF is 150 to 200 ° C., the linear pressure is 20 to 40 kN / m, the pressing time is 0.01 to 0.20 seconds, and the heating temperature of DF is 150 to 200 ° C. A linear pressure of 0.1 to 1.0 kN / m, a pressurization time of 2 to 7 seconds, and the like are preferable.
以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、勿論、本発明はそれらの範囲に限定されるものでない。なお、例中の「部」、「%」は特に断わらない限り、質量部、質量%を示す。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these ranges. In the examples, “parts” and “%” indicate parts by mass and mass% unless otherwise specified.
実施例1
(再生顔料の作製)
[スラッジ]
古紙処理設備を有する製紙工場における雑誌古紙主体の古紙脱墨工程において、古紙パルプの洗浄排水を浮選機に供給し浮選処理し白水を得た。得られた白水に凝集剤を添加して廃液中の固形分を凝集させた後に、ロータリースクリーンおよびスクリュープレスに順次通液して、固形分約50%の製紙スラッジ(脱墨スラッジ)を回収した。この製紙スラッジ中の灰分は60%で、その組成は炭酸カルシウム55%、カオリン40%、タルク5%であった。
Example 1
(Preparation of regenerated pigment)
[Sludge]
In the waste paper deinking process mainly used for magazine waste paper at a paper mill with waste paper processing equipment, waste water from waste paper pulp was supplied to a flotation machine and subjected to flotation treatment to obtain white water. A flocculant was added to the obtained white water to agglomerate the solid content in the waste liquid, and then sequentially passed through a rotary screen and a screw press to recover papermaking sludge (deinking sludge) having a solid content of about 50%. . The ash content in this papermaking sludge was 60%, and the composition was calcium carbonate 55%, kaolin 40%, and
[熱処理工程]
本熱処理工程は図2に示した構成の熱処理装置(向流方式)によって行った。具体的には連続外熱式ロータリーキルン1(栗本鉄工所製IRK−02、加熱部分:Φ25×180cm)を熱処理装置として使用した。ペーパースラッジSは3.5kg/hの速度でスラッジ供給口である供給ホッパ2からロータリーキルン1に供給した。供給された製紙スラッジSはスクリューフィーダー10によってロータリーキルン1内の焼成室(回転筒)9に搬送され、焼成室(回転筒)9内を通過しながら熱処理、すなわち焼成される。間接的加熱手段5としては別途図示を省略した燃焼ボイラーからの燃焼ガスを循環ブロワー7から供給して使用した。この際に、排気ファン4からキルン内ガスを未燃焼物搬送用空気流Aとして150L/分(20℃換算)で排出しつつ、その空気流量と間接加熱の制御によりスラッジ温度が850℃になるように加熱し、加熱部分に140分滞留させ、焼成物を調製した。
[Heat treatment process]
This heat treatment step was performed by a heat treatment apparatus (countercurrent system) having the configuration shown in FIG. Specifically, a continuous external heating type rotary kiln 1 (IRK-02 manufactured by Kurimoto Iron Works, heated portion: Φ25 × 180 cm) was used as a heat treatment apparatus. Paper sludge S was supplied to rotary kiln 1 from
得られたスラッジ焼成物をX線回折で測定し、炭酸カルシウムの分解率を求めた。その結果、炭酸カルシウム成分は100%分解されていた。また、カオリン成分は100%非晶質成分に変成し、タルクは全く分解されていなかった。 The obtained sludge fired product was measured by X-ray diffraction to determine the decomposition rate of calcium carbonate. As a result, the calcium carbonate component was decomposed 100%. Further, the kaolin component was transformed into a 100% amorphous component, and talc was not decomposed at all.
[焼成物懸濁液化工程]
得られたスラッジ焼成物を、懸濁液化槽(消和槽)で60℃温水と混合し、懸濁液化槽を60℃に保持しながら60分間攪拌し、12%焼成物懸濁液を調製した。
[Firing product suspension process]
The obtained sludge fired product is mixed with 60 ° C. warm water in a suspension tank (dissolving tank) and stirred for 60 minutes while maintaining the suspension tank at 60 ° C. to prepare a 12% fired product suspension. did.
[炭酸化工程]
炭酸化反応槽に、温度60℃の12%焼成物懸濁液を10kg入れ、反応槽を60℃に保持しながら25容量%の二酸化炭素含有ガスを20L/分吹き込み、60分間攪拌を行い、再生無機粒子を得た。得られた再生無機粒子をX線回折で測定したところ、焼成処理によって分解された炭酸カルシウムは全量炭酸カルシウムに再生されていた。
[Carbonation process]
In a carbonation reaction tank, 10 kg of a 12% calcined product suspension at a temperature of 60 ° C. was introduced, and 25% by volume of carbon dioxide-containing gas was blown at 20 L / min while maintaining the reaction tank at 60 ° C., and stirring was performed for 60 minutes. Regenerated inorganic particles were obtained. When the obtained regenerated inorganic particles were measured by X-ray diffraction, the calcium carbonate decomposed by the firing treatment was regenerated to calcium carbonate.
[脱水・分散工程]
炭酸化工程終了組成物をフィルタープレスで脱水することにより固形分が約50%の脱水組成物とし、続いて固形分48%となるようにコーレスミキサーで該脱水組成物を水に分散させた。その分散の際、水にポリアクリル酸系分散剤(商品名:アロンT−50、東亜合成株式会社製)を組成物(該脱水組成物)の固形分対比で1.0部の量を添加し、スラリーを調製した。
[Dehydration and dispersion process]
The composition after completion of the carbonation step was dehydrated with a filter press to obtain a dehydrated composition having a solid content of about 50%, and then the dehydrated composition was dispersed in water with a coreless mixer so that the solid content was 48%. At the time of dispersion, a polyacrylic acid-based dispersant (trade name: Aron T-50, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.) is added to water in an amount of 1.0 part relative to the solid content of the composition (the dehydrated composition). And a slurry was prepared.
[粉砕工程]
分散工程後のスラリー組成物を湿式粉砕機であるサンドグラインダーを用いて粉砕し、平均粒子径が1.6μmの無機粒子としての再生顔料を得た。
[Crushing process]
The slurry composition after the dispersion step was pulverized using a sand grinder as a wet pulverizer to obtain a regenerated pigment as inorganic particles having an average particle size of 1.6 μm.
(塗工ライナーの製造)
表層のパルプとして、NBKP15%、ケント古紙85%で米坪を35g/m2、表下層のパルプとしてケント古紙100%で米坪を35g/m2、中層のパルプとして、NUKP60%、雑誌古紙40%で米坪を120g/m2とし、裏層のパルプとして、新聞古紙60%、雑誌古紙40%で米坪を90g/m2として5層に抄き合わせ、米坪280g/m2のライナー原紙を得た。なお、表面層には、紙力剤(商品名:ポリストロンP−1222、荒川化学工業社製)1.3%、硫酸バンド3%、サイズ剤(商品名:サイズパインSPN−815、荒川化学工業社製)2.5%を添加した。また、表下層、中層、裏層には、紙力剤(商品名:ポリストロンP−1222、前出)0.1%添加した。
(Manufacture of coating liner)
As surface pulp, NBKP 15%, Kent waste paper 85%, USP 35g / m 2 , Kent waste paper 100% Kent waste 35G / m 2 , NMPP 60%, magazine waste paper 40 % And the weight of the paper is 120 g / m 2 , and the back layer is 60% newspaper waste paper, 40% waste magazine paper is 90 g / m 2 , and the paper is 280 g / m 2 liner. I got the base paper. The surface layer contains a paper strength agent (trade name: Polystron P-1222, manufactured by Arakawa Chemical Industries) 1.3%, a sulfuric acid band 3%, a sizing agent (trade name: Size Pine SPN-815, Arakawa Chemical). 2.5%) was added. Further, 0.1% of a paper strength agent (trade name: Polystron P-1222, supra) was added to the front, lower, middle and back layers.
上記で得られた再生顔料を85部、タルク(商品名:ミクロタッチ、日本ミストロン社製)15部、接着剤(商品名:B−1535、旭化成社製)を28部、合成保水剤(商品名:SN−924、サンノプコ社製)0.4部(いずれも固形分換算)からなる塗料を、濃度40%となるよう調製した。調製した塗料を上記の280g/m2のライナー原紙にバーコーターで乾燥質量が6g/m2(固形分)となるように塗工、乾燥後、弾性ロールと金属ロールで構成されたカレンダーに、2Nipのカレンダー処理をして塗工ライナーを得た。 85 parts of the regenerated pigment obtained above, 15 parts of talc (trade name: Microtouch, manufactured by Nippon Mystron), 28 parts of adhesive (trade name: B-1535, manufactured by Asahi Kasei), synthetic water retention agent (product) Name: SN-924 (manufactured by San Nopco)) 0.4 parts (all in terms of solid content) was prepared to a concentration of 40%. The prepared paint was coated on the above 280 g / m 2 liner base paper with a bar coater so that the dry mass was 6 g / m 2 (solid content), dried, and then a calendar composed of an elastic roll and a metal roll. 2Nip was calendered to obtain a coated liner.
実施例2
実施例1において、上記で得られた再生顔料50部、タルク(商品名:ミクロタッチ、前出)25部、重炭(商品名:FMT90、ファイマテック社製)25部とした以外は実施例1と同様な方法で塗工ライナーを得た。
Example 2
Example 1 Example 1 except that 50 parts of the regenerated pigment obtained above, 25 parts of talc (trade name: Microtouch, supra), and 25 parts of heavy coal (trade name: FMT90, manufactured by PMMA Tech) were used in Example 1. In the same manner as in No. 1, a coated liner was obtained.
実施例3
実施例1において、中層のパルプを新聞古紙60%、雑誌古紙40%、裏層のパルプを段ボール古紙100%とした以外は実施例1と同様な方法で塗工ライナーを得た。
Example 3
In Example 1, a coated liner was obtained in the same manner as in Example 1 except that the middle-layer pulp was 60% waste newspaper, 40% magazine waste paper, and the back layer pulp was 100% corrugated waste paper.
実施例4
実施例1において、裏層のパルプを段ボール古紙100%とし、塗料として上記で得られた再生顔料20部、タルク(商品名:ミクロタッチ、前出)60部、焼成カオリン(商品名:アンシレックス93、BASF社製)15部、二酸化チタン(商品名:KA−100、COSMO CHEMICAL社製)5部とした以外は、実施例1と同様な方法で塗工ライナーを得た。
Example 4
In Example 1, the back layer pulp is 100% corrugated cardboard, 20 parts of the regenerated pigment obtained above as a paint, 60 parts of talc (trade name: Microtouch, supra), calcined kaolin (trade name: Ansilex) 93, manufactured by BASF) and a coating liner was obtained in the same manner as in Example 1 except that 5 parts of titanium dioxide (trade name: KA-100, manufactured by COSMO CHEMICAL) were used.
実施例5
実施例1において、表層のパルプをケント古紙80%、LBKP20%、裏層のパルプを段ボール古紙100%とし、塗料として上記で得られた再生顔料95部、タルク(商品名:ミクロタッチ、前出)5部、接着剤(商品名:B−1535、前出)29部、カルボキシメチルセルロース(商品名:BSH、第一工業製薬社製)0.8部(いずれも固形分換算)からなる塗料を、濃度30%となるよう調製した。調製した塗料を実施例1のライナー原紙にバーコーターで5.0g/m2とした以外は実施例1と同様な方法で塗工ライナーを得た。
Example 5
In Example 1, the surface pulp was 80% Kent waste paper and LBKP 20%, the back layer pulp was 100% corrugated paper, and 95 parts of the regenerated pigment obtained above as a paint, talc (trade name: Microtouch, supra ) 5 parts, 29 parts of adhesive (trade name: B-1535, supra), 0.8 parts of carboxymethyl cellulose (trade name: BSH, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) (all in terms of solid content) The concentration was adjusted to 30%. A coated liner was obtained in the same manner as in Example 1 except that the prepared coating was applied to the liner liner paper of Example 1 with a bar coater at 5.0 g / m 2 .
比較例1
実施例1において、タルク(商品名:ミクロタッチ、前出)100部とした以外は、実施例1と同様にして塗工ライナーを得た。
Comparative Example 1
A coating liner was obtained in the same manner as in Example 1, except that 100 parts of talc (trade name: Microtouch, supra) was used.
比較例2
実施例1で使用したライナー原紙に表面サイズ剤(商品名PM385、荒川化学工業社製)のみを0.2g/m2塗布した塗工ライナーを得た。
Comparative Example 2
A coated liner obtained by applying only 0.2 g / m 2 of a surface sizing agent (trade name PM385, manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd.) to the liner base paper used in Example 1 was obtained.
比較例3
実施例1において、カオリン(商品名:コンツァー1500、前出)80部、二酸化チタン(商品名:KA−100、前出)20部とした以外は、実施例1と同様にして塗工ライナーを得た。
Comparative Example 3
In Example 1, a coating liner was prepared in the same manner as in Example 1 except that 80 parts of kaolin (trade name: Konzer 1500, supra) and 20 parts of titanium dioxide (trade name: KA-100, supra) were used. Obtained.
比較例4
実施例1において、表層のパルプをケント古紙100%、中層、裏層のパルプを新聞古紙50%、雑誌古紙50%とした以外は、実施例1と同様にして塗工ライナーを得た。
Comparative Example 4
In Example 1, a coated liner was obtained in the same manner as in Example 1, except that the surface layer pulp was 100% Kent waste paper, the middle layer and the back layer pulp was newspaper waste paper 50%, and magazine waste paper 50%.
得られた塗工ライナーについて、下記の評価方法で評価を行い、その結果を表1に示した。なお、本発明における印刷ライナーの測定及び評価については特に記載のない限り、23℃、50%RHの環境下で行った。 The resulting coated liner was evaluated by the following evaluation method, and the results are shown in Table 1. The measurement and evaluation of the printing liner in the present invention were performed in an environment of 23 ° C. and 50% RH unless otherwise specified.
[X線回折の測定]
試料を乳鉢で粗い粒子がなくなるまですりつぶし、株式会社マックサイエンス社製MO3XHFを用いて、測定条件40KV、20mA、測定範囲:5〜50度で測定した。
[燃焼処理後の炭酸カルシウム分解率]
各実施例について、熱処理後の炭酸カルシウム分解率を、以下(1)〜(6)の手順で熱処理処理前のペーパースラッジ中の炭酸カルシウムとスラッジ焼成物中の残存炭酸カルシウム成分の量等を求めて評価した。
[Measurement of X-ray diffraction]
The sample was crushed in a mortar until coarse particles disappeared, and measurement was performed at a measurement condition of 40 KV, 20 mA, and a measurement range: 5 to 50 degrees using MO3XHF manufactured by Mac Science Co., Ltd.
[Calcium carbonate decomposition rate after combustion treatment]
About each Example, the calcium carbonate decomposition | disassembly rate after heat processing calculates | requires the quantity of the calcium carbonate component in the calcium sludge in paper sludge before heat processing, and the residual calcium carbonate component in a sludge baking thing in the procedure of (1)-(6) below. And evaluated.
(1)カルサイト炭酸カルシウムの検量線の作成
結晶構造がカルサイトの炭酸カルシウム(奥多摩工業社製:タマパール222H)に対して、内部標準物質として酸化亜鉛(キシダ化学社製:試薬特級)を、質量比1:5、1:1、5:1となるようにそれぞれ混合した。次いで、各混合物について、乳鉢を用いて充分に磨り潰したのちに、X線回折装置(マックスサイエンス社製:MO3XHF)を用いて、40KV、20mA、回折角測定範囲5〜50度の条件で測定し、カルサイト炭酸カルシウムと酸化亜鉛のそれぞれのX線回折100%ピーク面積を基にして、カルサイト炭酸カルシウムの検量線を作成した。
(1) Preparation of calibration curve of calcite calcium carbonate Zinc oxide (made by Kishida Chemical Co., Ltd .: reagent grade) is used as an internal standard substance for calcium carbonate having a crystal structure of calcite (Okutama Kogyo Co., Ltd .: Tamapearl 222H). They were mixed so that the mass ratio was 1: 5, 1: 1, 5: 1. Next, each mixture was sufficiently ground using a mortar, and then measured using an X-ray diffractometer (manufactured by Max Science: MO3XHF) under conditions of 40 KV, 20 mA, and a diffraction angle measurement range of 5 to 50 degrees. Then, based on the X-ray diffraction 100% peak areas of calcium calcite and zinc oxide, a calibration curve for calcium calcite was prepared.
(2)アラゴナイト炭酸カルシウムの検量線の作成
結晶構造がアラゴナイトの炭酸カルシウム(奥多摩工業社製:タマパール123)を用いた以外は、前記カルサイト炭酸カルシウムの検量線作成と同様にして、アラゴナイト炭酸カルシウムの検量線を作成した。
(2) Preparation of calibration curve for aragonite calcium carbonate Aragonite calcium carbonate was prepared in the same manner as the calibration curve for calcite calcium carbonate except that calcium carbonate having an aragonite crystal structure (Okutama Kogyo Co., Ltd .: Tama Pearl 123) was used. A calibration curve was created.
(3)燃焼処理前の製紙スラッジ中の炭酸カルシウムの定量
秤量した絶乾の製紙スラッジに対して、秤量した酸化亜鉛(試薬特級:前出)を添加混合した。次いで、該混合物について、乳鉢を用いて充分に磨り潰したのちに、X線回折装置(MO3XHF:前出)を用いて、40KV、20mA、回折角測定範囲5〜50度の条件で測定し、酸化亜鉛に対するカルサイト炭酸カルシウム及びアラゴナイト炭酸カルシウムのX線回折100%ピーク面積を求め、前記した各炭酸カルシウムの検量線を基にして、製紙スラッジ1g中に含まれる炭酸カルシウム量(g)を算出した。
(3) Quantitative determination of calcium carbonate in papermaking sludge before combustion treatment Weighed zinc oxide (special reagent grade: the above) was added and mixed to the weighed absolute dry papermaking sludge. Next, after the mixture was sufficiently ground using a mortar, it was measured using an X-ray diffractometer (MO3XHF: supra) at 40 KV, 20 mA, and a diffraction angle measurement range of 5 to 50 degrees. Obtain 100% peak area of X-ray diffraction of calcium calcite carbonate and aragonite calcium carbonate with respect to zinc oxide, and calculate the amount of calcium carbonate (g) contained in 1 g of papermaking sludge based on the calibration curve of each calcium carbonate described above. did.
(4)製紙スラッジの灰分の測定
秤量した絶乾の製紙スラッジを、マッフル炉で350℃、30分で燃焼処理し、得られたスラッジ焼成物の質量を秤量し、下式によってスラッジの灰分含有量(%)を測定した。
灰分含有量(%)=(スラッジ焼成物重量/絶乾の製紙スラッジ重量)×100
(4) Measurement of ash content of papermaking sludge Weighed absolutely dry papermaking sludge in a muffle furnace at 350 ° C for 30 minutes, weighed the mass of the resulting sludge fired product, and contained sludge ash content according to the following formula The amount (%) was measured.
Ash content (%) = (weight of sludge burned product / weight of paper drying sludge) × 100
(5)スラッジ焼成物中の炭酸カルシウムの定量
秤量したスラッジ焼成物に対して、秤量した酸化亜鉛(試薬特級 前出)を添加混合した。次いで、該混合物について、乳鉢を用いて充分に磨り潰したのちに、X線回折装置(MO3XHF 前出)を用いて、40KV、20mA、回折角測定範囲5〜50度の条件で測定し、酸化亜鉛に対するカルサイト炭酸カルシウム及びアラゴナイト炭酸カルシウムのX線回折100%ピーク面積を求め、前記した各炭酸カルシウムの検量線を基にして、スラッジ焼成物1g中に含まれる炭酸カルシウム量(g)を算出した。
(5) Quantitative determination of calcium carbonate in the burned sludge The weighed sludge burned product was added and mixed with a weighed zinc oxide (reagent special grade mentioned above). Next, the mixture was sufficiently ground using a mortar, then measured using an X-ray diffractometer (MO3XHF, supra) at 40 KV, 20 mA, a diffraction angle measurement range of 5 to 50 degrees, and oxidized. Obtain 100% peak area of X-ray diffraction of calcium calcite carbonate and aragonite calcium carbonate with respect to zinc, and calculate the amount of calcium carbonate (g) contained in 1 g of the sludge fired product based on the calibration curve of each calcium carbonate described above. did.
(6)燃焼処理後の炭酸カルシウムの分解率
スラッジ焼成物1g中の炭酸カルシウム量(g)をA、製紙スラッジ1g中の炭酸カルシウム量(g)をB、灰分含有量(%)をCとし、下式によって燃焼処理後の炭酸カルシウムの分解率を算出した。
炭酸カルシウム分解率(%)=100−〔A×(C/100)〕÷B×100
(6) Decomposition rate of calcium carbonate after combustion treatment The amount of calcium carbonate (g) in 1 g of the sludge fired product is A, the amount of calcium carbonate (g) in 1 g of papermaking sludge is B, and the ash content (%) is C. The decomposition rate of calcium carbonate after the combustion treatment was calculated by the following equation.
Calcium carbonate decomposition rate (%) = 100− [A × (C / 100)] ÷ B × 100
(白色度)
白色度は分光白色度測色計(スガ試験機社製)を用い、JIS P 8148に準じて求めた。
(Whiteness)
The whiteness was determined according to JIS P 8148 using a spectral whiteness colorimeter (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.).
(平滑度)
JAPAN TAPPI No.5−2:2000に準じ、王研式平滑度計(ASAHI−SEIKO社製)を使用した。
(Smoothness)
JAPAN TAPPI No. According to 5-2: 2000, Oken type smoothness meter (manufactured by ASAHI-SEIKO) was used.
(比破裂強さ)
得られた塗工ライナーをJIS P 8131(1995)に準じて測定した。
(Specific burst strength)
The obtained coating liner was measured according to JIS P 8131 (1995).
(比圧縮強さ)
得られた塗工ライナーをJIS P 8126(2005)に準じて測定した。
(Specific compression strength)
The obtained coating liner was measured according to JIS P 8126 (2005).
(加工時汚れ評価)
得られた塗工ライナーおよび非塗工ライナーをコルゲーターで中芯(商品名:OPM200、王子板紙社製)と裏ライナー(商品名:OFK280、王子板紙社製)を使用して貼合し、Aフルート形態で段ボールシートを作成した。その後、製函工程を経て段ボールケースを作成した。貼合、製函工程における汚れは下記の基準で官能評価を行った。
○:ライナー表面に異物付着による汚れが全く見られない。
△:ライナー表面に異物付着による汚れがわずかに見られるが、実用上問題ないレベ
ルである。
×:ライナー表面に異物付着による汚れが著しくみられ、実用上問題があるレベルで
ある。
(Evaluation of dirt during processing)
The obtained coated liner and non-coated liner were bonded with a corrugator using a core (trade name: OPM200, manufactured by Oji Paperboard Co., Ltd.) and a back liner (trade name: OFK280, manufactured by Oji Paperboard Co., Ltd.). Corrugated sheet was made in the flute form. Thereafter, a cardboard case was prepared through a box making process. The dirt in the bonding and box making process was subjected to sensory evaluation based on the following criteria.
○: No dirt due to adhesion of foreign matter is observed on the liner surface.
Δ: Slight contamination due to adhesion of foreign matter is seen on the liner surface, but there is no practical problem.
X: Dirt due to adhesion of foreign matter is remarkably observed on the liner surface, and there is a practical problem.
(垂直圧縮強さ)
加工時汚れ評価用に作成した段ボールをJIS Z−0403−2(1999)に準じて測定した。
(Vertical compressive strength)
Corrugated cardboard prepared for evaluation of dirt during processing was measured according to JIS Z-0403-2 (1999).
(フレキソ印刷におけるインキの発色性、均一性)
K印刷プルーファー(RK Print−Coat Instruments社製)、100線/インチに彫刻したアニロックスプレートで、水性フレキソ藍インキ(商品名:アクワコンテGN39SA藍、東洋インキ社製)を使用して、得られた塗工ライナーに印刷した。印刷した面をカラー反射濃度計(Model404G、X−Rite社製)でシアンインキ濃度を計測した。
フレキソ印刷均一性については、下記の目視評価を行った。
◎:フレキソ印刷面の均一性が優れている。
○:フレキソ印刷面にやや濃淡ムラが見られる。
×:フレキソ印刷面に濃淡ムラが顕著に見られる。
(Color development and uniformity of ink in flexographic printing)
K printing proofer (manufactured by RK Print-Coat Instruments), an anilox plate engraved at 100 lines / inch, obtained using aqueous flexo indigo ink (trade name: AQUACONTE GN39SA indigo, manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) Printed on the coating liner. The printed surface was measured for cyan ink density with a color reflection densitometer (Model 404G, manufactured by X-Rite).
The following visual evaluation was performed for flexographic printing uniformity.
A: The uniformity of the flexographic printing surface is excellent.
○: Slight unevenness is observed on the flexographic printing surface.
X: Light and shade unevenness is remarkably seen on the flexographic printing surface.
(網点再現性)
印刷局式グラビア印刷試験機(JAPAN TAPPI紙パルプ試験方法No24に準拠)で、インキは水性フレキソインキ(商品名:FK−99D−260くろPR−7、サカタインクス社製)を使用して印刷。50%の階調部を25倍に拡大し、網点の状態を下記の官能評価で行った。
○:網点の形状が明らかに認められるが、一部欠損がある。
△:網点の形状が認められるが、欠損部が全体の半分以上ある。
×:網点の形状が認められない。
(Halftone dot reproducibility)
Ink is printed using a water-based flexographic ink (trade name: FK-99D-260 Kuro PR-7, manufactured by Sakata Inx Corporation) with a printing station type gravure printing tester (based on JAPAN TAPPI paper pulp test method No. 24). The 50% gradation part was magnified 25 times, and the halftone dot state was subjected to the following sensory evaluation.
○: The shape of the halftone dots is clearly recognized, but there are some defects.
Δ: A halftone dot shape is recognized, but there are more than half of the defects.
X: The shape of a halftone dot is not recognized.
表1から明らかなように、実施例1〜5は塗工層中に再生顔料とタルクを含有しているため、フレキソ印刷のインキ濃度が高く、均一性、網点再現性に優れ、中層、裏層に段ボール古紙や針葉樹未晒クラフトパルプが使用されているため強度面でも優れている。実施例4は再生顔料がやや少ないものの、焼成カオリンを含有しているためインキ濃度、網点再現性、均一性が優れている。これに対して、比較例1は塗工層中にタルクのみ配合されているため、フレキソ印刷均一性、網点再現性に劣る。比較例2は、顔料塗工層がないのでフレキソインキが染み込んでしまい、ムラとしては視認し難く、印刷均一性としては優れているが、インキ濃度が低く、フレキソ印刷品質が劣っており、また、網点再現性も劣る。顔料配合に再生顔料を含まない比較例3は、インキ吸収性が劣るため、インキ濃度が低い。比較例4は、中層および裏層に段ボール古紙や針葉樹未晒クラフトパルプが使用されていないために強度面で劣っている。なお、本発明の塗工ライナーから作成された段ボールシートの垂直圧縮強さは優れていた。
以上の通り、本発明により、フレキソ印刷インキ、特に水性フレキソインキに対して優れたインキ発色性と印刷面の仕上がりを持ち、輸送時の衝撃や圧縮に強い段ボール箱を提供できる塗工ライナーを得ることができた。
As is clear from Table 1, Examples 1 to 5 contain regenerated pigment and talc in the coating layer, so that the ink density of flexographic printing is high, and the uniformity and halftone dot reproducibility are excellent. Since the corrugated cardboard and softwood unbleached kraft pulp are used for the back layer, it is excellent in terms of strength. Example 4 is slightly less regenerated pigment, but has excellent ink density, halftone dot reproducibility, and uniformity because it contains calcined kaolin. On the other hand, since Comparative Example 1 contains only talc in the coating layer, it is inferior in flexographic printing uniformity and halftone dot reproducibility. In Comparative Example 2, since there is no pigment coating layer, the flexo ink soaks in, and it is difficult to visually recognize as unevenness, and the printing uniformity is excellent, but the ink density is low, and the flexo printing quality is inferior. Also, the halftone dot reproducibility is poor. Since the comparative example 3 which does not contain a regenerated pigment in the pigment blend has poor ink absorbability, the ink concentration is low. Comparative Example 4 is inferior in strength because no corrugated paper or softwood unbleached kraft pulp is used for the middle layer and the back layer. In addition, the vertical compressive strength of the corrugated board sheet produced from the coating liner of the present invention was excellent.
As described above, according to the present invention, a coating liner capable of providing a corrugated cardboard box having excellent ink colorability and a printed surface finish for flexographic inks, particularly aqueous flexographic inks, and being resistant to impact and compression during transportation is obtained. I was able to.
1 間接的加熱型ロータリーキルン
2 供給ホッパ(スラッジ供給口)
3 空気供給口
4 排気ファン
5 間接的加熱手段
6 熱風循環ファン
7 循環ブロアー
8 スラッジ排出口
9 焼成室
10 スクリューフィーダー
S 製紙スラッジ
A、A´空気流
B 製紙スラッジ進行方向
1 Indirect heating
3
5 Indirect heating means 6 Hot air circulation fan 7 Circulation blower 8
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