JP3958073B2 - 製紙スラッジ焼却灰混合プラスチック成形品の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は製紙スラッジ焼却灰混合プラスチック成形品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製紙工場にあっては、パルプ漂白工程、抄紙工程等から大量の排水が排出される。この排水は凝集沈澱法、生物学的処理方法等によって処理される が、上記排水処理工程から発生したスラッジ（以下製紙スラッジと称する）は、通常フィルタープレス等によって脱水した後焼却処理される。従来、該製紙スラッジの焼却灰はセメント等の骨材として再利用されているものもあるが、大半は埋立て処理されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
製紙スラッジは大量発生し、したがってその焼却灰も大量に得られる。しかしセ メントの骨材等に再利用するだけでは、再利用率が低く、余剰焼却灰は埋立て処分に回される。しかし焼却灰を埋立て処分に回すと、埋立て処分場の確保の問題 や、埋立て処理費用が高いなどの問題点がある。本発明は上記従来の問題点を解決して製紙スラッジを有効利用する新規な方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、ＥＣＦ漂白工程から排出される排水の処理工程から発生する製紙スラッジの焼却灰を充填材としてプラスチックに混合し、製紙スラッジ焼却灰混合プラスチック成形品を成形する製造方法により解決される。
前記製紙スラッジの焼却灰はプラスチック１００質量部に対して２０〜８０質量部添加されていることが望ましい。また該プラスチックは再生熱可塑性プラスチックであること望ましい。また該製紙スラッジの焼却灰はパルプ漂白工程から排出される排水に塩化第１鉄を使用する凝集沈殿法によって生成するスラッジを焼却して得られる木材調色のものであることが望ましく、該製紙スラッジ焼却灰には、水分を含まない乾燥状態で、酸化第２鉄が５〜３０質量％含有されていることが望ましい。また該前記製紙スラッジ焼却灰は水分を含まない乾燥状態で、含有塩素分が３質量％以下で あることが望ましい。
本発明を以下に詳細に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
〔製紙スラッジ焼却灰〕
本発明において対象とする製紙スラッジは、パルプ漂白工程それもＥＣＦ（Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ Ｃｈｌｏｒｉｎｅ Ｆｒｅｅ）漂白工程から排出される排水の凝集沈澱処理から発生するものである。該製紙スラッジは例えば流動床炉やストーカー炉等の焼却炉で焼却される。
【０００６】
ＥＣＦ漂白工程にあっては、漂白剤として元素塩素を使用せず、従来漂白剤として使用されている塩素の代替薬品として二酸化塩素が用いられ、次亜塩素酸塩の代替として過酸化水素が用いれることが多い。即ちＥＣＦ漂白工程にあっては、通常前段二酸化塩素処理（Ｄ１）→カセイソーダ／酸素処理（Ｅ／Ｏ）→過酸化水素の処理（Ｐ）→後段二酸化塩素処理（Ｄ２）の四工程の処理が行われる。そして前段二酸化塩素処理（Ｄ１）工程からは酸性排水が排出され、カセイソーダ／酸素処理（Ｅ／Ｏ）工程からはアルカリ排水が排出される。
【０００７】
そこでＥＣＦ漂白工程から排出される排水の処理にあたっては、Ｄ１工程の酸性排水とＥ／Ｏ工程の アルカリ排水とを混合し、塩化第１鉄を添加後、消石灰、炭酸ソーダ等のｐＨ調節剤によってｐＨを８．０以上望ましくは１２以下に調節した上で、ポリアクリ ルアミド、ポリアクリル酸ソーダ等の有機高分子凝集剤を添加して排水中に含まれている環境汚染物質を効率良く凝集させる凝集沈澱法が望ましい。この方法で はフロックの凝集性が改善され、沈降槽において容易にフロックを分離することが出来る。このような方法にあっては製紙スラッジ中の塩素分が通常より少な く、適切に管理された焼却炉ではダイオキシン類が発生しにくい。また該製紙スラッジの焼却灰には酸化第２鉄が含まれているので木材調色を帯び、これを混合 したプラスチック成形品は木材調色を呈すると云う利点がある。
【０００８】
また、該製紙スラッジの焼却灰に含まれる塩素分は、水分を含まない乾燥状態で３質量％以下であるとダイオキシン類の発生が少ないだけでなく、製造したプラスチック成形品中の塩素分が少なくなるので好ましい。
【０００９】
更に、該製紙スラッジの焼却灰に含まれる酸化第２鉄は、水分を含まない乾燥状態で５〜３０質量％含有されていることが好ましい。５質量％未満では得られるプラスチック成形品の木材調色が充分でなく、３０質量％を越えると凝集沈殿工程における塩化第１鉄の作用の点で添加量が過剰であり好ましくない。
なおクラフトパルプ漂白工程の排水処理において、鉄イオンを溶解せしめる技術に関しては、本出願人が特開平４−２００６９３号公報（特許第２５５８１７９号）において開示している。
【００１０】
なお、本発明からは除外されるが、上記方法によって得られる製紙スラッジの他、塩素および次亜塩酸塩を使用する一般のパルプ漂白 工程や抄紙工程から排出される排水に無機および／または有機凝集剤を添加してフロックを生成させる一般的な凝集沈澱法、あるいは上記排水の生物学的処理から発生する製紙スラッジもプラスチックの充填材として使用可能であることは云うまでもない。
【００１１】
上記製紙スラッジは例えばフィルタープレス、スクリュープレス等の脱水機によって通常水分含有量を６０質量％以下に脱水された上で前記したように流動床炉やストーカー炉等の公知の焼却炉によって焼却されるが、焼却温度は通常８５０〜９００℃程度とされる。焼却灰はサイクロンやバグフィルター等の集塵装置により捕集され、通常５〜３００μｍ程度の粒径であり、何れもプラスチック成形品の充填材として使用可能である。
【００１２】
〔プラスチック〕
上記製紙スラッジ焼却灰は充填材としてプラスチックに混合される。本発明の対象となるプラスチックとしては、例えばポリスチレン（ＰＳ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）、アクリロニトリル −ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポ リプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の熱可塑性プラスチック、ポリウレタン、メラミン樹脂、尿素樹 脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性プラスチックがある。また熱可塑性プラスチックの場合には、該熱可塑性 プラスチックを材料とした成形品の廃材から得られる再生熱可塑性プラスチックも使用可能である。
【００１３】
上記プラスチックに製紙スラッジ焼却灰を混合して成形材料とするには熱可塑性プラスチック粉末に該製紙スラッジ焼却灰を混合し、該混合物をそのまま成形材料とする方法、該混合物をペレット化 して成形材料とする方法、熱硬化性プラスチックの場合には該熱硬化性プラスチックのモノマー、オリゴマー、プレポリマー等の前躯体に該製紙スラッジ焼却灰を添加混合する。
【００１４】
上記製紙スラッジ焼却灰の混合量は通常プラスチック１００質量部に対して２０〜８０質量部とする。上記範囲に満たな い添加量では焼却灰の消費効率が低くなるし、また成形品の寸法安定性や機械的強度を向上せしめる充填材効果も顕着ではなく、上記範囲を越える添加量では成 形性が低下するおそれがあり、かつ成形品の機械的強度も劣化するおそれがある。
【００１５】
上記焼却灰以外、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、燐酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウ ム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、ケイ藻土、ドロマイト、石膏、タルク、クレー、アスベスト、マイカ、ガラス繊維、ケイ酸カルシウ ム、ベンナイト、ホワイトカーボン、カーボンブラック、鉄粉、アルミニウム粉、石粉、高炉スラグ、フライアッシュ、セメント、ジルコニア粉等の無機充填材、木綿、麻、羊毛等の天然繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ビスコース繊維、アセテート繊維、塩化ビニル繊維、塩化ビニリデン繊 維等の有機合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維、ウィスカー等の無機繊維、リンター、リネン、サイザル、木粉、ヤシ粉、クルミ粉、でん粉、小麦粉等の有機充填材、更に紫外線吸収剤、老化防止剤、難燃剤等が適宜添加されてもよい。
【００１６】
〔成形〕
上記プラスチックと上記製紙スラッジ焼却灰とを含む成形材料は、例えば射出成形、押出成形、プレス成形、鋳込成形あるいは押出成形やカレンダー成形によってシート状に成形した上で真空および／または圧空成形、ブロー成形、プレス成形等によって成形される。
【００１７】
上記プラスチックは発泡成形されてもよい。この場合には発泡剤を添加して発泡射出成形、発泡押出成形、発泡鋳込成形、発泡押出成形等によって発泡シートに成形した上で真空および／または圧空成形、ブロー 成形、プレス成形する方法が適用される。使用される発泡剤としては例えば炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム等の無機発泡剤、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルセミカルバジド）、Ｎ・Ｎ−ジメチル−Ｎ、Ｎ−ジニトロソテレフタルアミド、ジアゾアミノベンゼン、アゾジカルボンアミド、ヒドラゾジカルボンアミド、１・１−アゾビスホルムアミド等の有機発 泡剤がある。
【００１８】
〔実施例１〕
ＨＩＰＳ成形品の廃材を粉砕し、該粉砕物１００質量部に対し、製紙スラッジ焼却灰を４０質量部添加する。この製紙スラッジ焼却灰はパルプのＥＣＦ漂白工程から排出される排水を塩化第１鉄を使用する凝集沈殿法によって処理し、生成されたスラッジを焼却して得たものである。更に、この混合物にアゾジカルボンアミド３質量部を添加した。なお前記製紙スラッジ焼却灰は下記の組成であったが、これは一例であり、この組成に限定されないことは勿論のことである。
＜製紙スラッジ焼却灰の組成＞
ＣａＯ ２７．８質量％
ＳｉＯ₂ ２５．２ 〃
Ｆｅ₂ Ｏ₃ ２２．２ 〃
Ａｌ₂ Ｏ₃ １２．０ 〃
ＴｉＯ₂ ４．４ 〃
ＺｎＯ １．９ 〃
Ｐ₂ Ｏ₅ １．６ 〃
ＳＯ₃ １．２ 〃
ＭｇＯ １．１ 〃
Ｃｌ ０．９６〃
Ｋ₂ Ｏ ０．４４〃
その他 １．２０〃
【００１９】
上記混合物を２３０℃に加熱溶融し、発泡押出し成形によって厚み１０mmのパネル状成形物を成形した。
上記パネル状成形物は木材調の色調を有し、人工木材として建築物の壁材、床材等に有用である。
【００２０】
〔実施例２〕
ＡＢＳ成形品の廃材を粉砕し、該粉砕物とバージンＡＢＳ粉末とを１：１質量比に混合し、該混合物１００質量部に対し、実施例１の製紙スラッジ焼却灰を３０質量部添加し、該混合物を１５０℃で加熱溶融押出しつつ、ペレタイザーによってペレット化した上で射出成形により、テレビキャビネットを成形した。このキャビネットは木材調の好ましい外観を有する。
【００２１】
〔参考例〕
メラミン樹脂プレポリマー粉末１００質量部に対し、製紙スラッジ焼却灰を５０質量部混合し、１８０℃でプレス成形してボタンを製造した。該製紙スラッジ焼却灰は抄紙工程からの排水を生物学的処理して得られたスラッジを焼却処理したものである。
該ボタンは木材調でありデザイン的に望ましいものである。
【００２２】
【発明の効果】
製紙スラッジ焼却灰を充填材としてプラスチックに混合して、プラスチック成形品を製造し、建材等に有効利用することにより、製紙スラッジの埋立て処分場の確保や、埋立て処理の手間を省くことが出来る。
また、プラスチックの性状や、製紙スラッジ焼却灰の混合比率、製紙スラッジ焼却灰の粒径等を適切に選定することにより、成形性や、成形品の機械的性質等に悪影響を及ぼさず、良好なプラスチック成形品を得ることが出来る。
更にまた、パルプ漂白工程特にＥＣＦ漂白工程から排出される排水を塩化第１鉄を用いた凝集沈殿法によって処理し、得られる製紙スラッジを焼却して得た焼却灰は木材調色であり、これを添加した原料から製造したプラスチッ ク成形品、特に発泡射出成形によるプラスチック成形品は木材のような色調を有し、人工木材として外壁材、内壁材、床材、天井材等として有用である。
また、ＥＣＦ漂白工程から排出される排水を処理し焼却して得た製紙スラッジ焼却灰は、塩素分の含有量が少なく、これを用いて製造されるプラスチック成形品は品質上からも好ましいものである。

Claims (6)

1. ＥＣＦ漂白工程から排出される排水の処理工程から発生する製紙スラッジの焼却灰を充填材としてプラスチックに混合し成形することを特徴とする製紙スラッジ焼却灰混合プラスチック成形品の製造方法。
2. 前記製紙スラッジの焼却灰はプラスチック１００質量部に対して２０〜８０質量部添加されている請求項１に記載の製紙スラッジ焼却灰混合プラスチック成形品の製造方法。
3. 前記プラスチックは再生熱可塑性プラスチックである請求項１または２に記載の製紙スラッジ焼却灰混合プラスチック成形品の製造方法。
4. 前記製紙スラッジ焼却灰は、ＥＣＦ漂白工程から排出される排水に塩化第１鉄を使用する凝集沈殿法によって生成するスラッジを焼却して得られる木材調色のものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の製紙スラッジ焼却灰混合プラスチック成形品の製造方法。
5. 前記製紙スラッジの焼却灰には、酸化第２鉄が５〜３０質量％含有されている請求項４に記載の製紙スラッジ焼却灰混合プラスチック成形品の製造方法。
6. 前記製紙スラッジの焼却灰は、含有塩素分が３質量％以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の製紙スラッジ焼却灰混合プラスチック成形品の製造方法。