JP4257550B2 - 白色無機粒子の製造方法 - Google Patents
白色無機粒子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4257550B2 JP4257550B2 JP2007229751A JP2007229751A JP4257550B2 JP 4257550 B2 JP4257550 B2 JP 4257550B2 JP 2007229751 A JP2007229751 A JP 2007229751A JP 2007229751 A JP2007229751 A JP 2007229751A JP 4257550 B2 JP4257550 B2 JP 4257550B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sludge
- paper
- inorganic particles
- papermaking
- white inorganic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Paper (AREA)
Description
n1≧n2 ・・・(1)
但し、(1)式中の各記号の意味は下記の通りである。
図1は、本発明の白色無機粒子の製造方法の好適な一例を示すフローチャート図である。例えば、図1に示すように、本発明の白色無機粒子の製造方法においては、まず、原材料である製紙スラッジを脱水、乾燥および造粒の各工程からなる前処理に供される。焼成効率を向上させるためには、前処理を実施するのがよいが、これらの全部または一部(脱水または造粒)を省略してもよい。
(a)装置概要
筒型熱処理炉には、被処理物の移送方式により、ロータリーキルン炉(回転式キルン炉)とスクリュー式キルン炉とがあるが、焼成効率の観点からはロータリーキルン炉を用いるのが望ましい。
排気口3には、例えば、排気ファンのような排気手段9が介装されており、その稼働によって破線矢印aで示すように回転胴1内の空気が排気されるとともに、排気に伴う減圧作用で給気口6より外部の空気が回転胴1内へ吸入される。排気は、排気口3の下流側に設けた排気循環ブロア10により行われる。このように、本発明の白色無機粒子の製造方法においては、回転胴内の製紙スラッジの進行方向と逆方向の流れとなるように空気を導入するのが望ましい。
空気供給量が少ない場合には、回転胴内を過剰空気雰囲気にすることが困難になり、有機成分の一部の燃焼が不十分となり、その炭化物が残存して焼成物の白色度が低下するおそれがある。一方、空気供給量が過剰な場合には、供給空気によって回転胴内が過度に冷やされ、燃焼温度を維持するためのエネルギーコストが嵩むことになる。従って、供給する空気中の酸素量は、製紙スラッジに含まれる有機成分の完全燃焼に要する理論酸素量の1.1〜5倍とするのが望ましい。特に望ましい下限は2倍程度である。なお、この燃焼用の空気は、有機成分を充分に燃焼させる酸素を含んでおればよいから、通常の外気よりも二酸化炭素の含有量が多いものでも支障はない。
なお、回転胴1は、実際には、原料供給口1aから焼成物排出口1bに向かって非常に緩やかな下り勾配を有し、この回転胴1の下り勾配と回転により、内部の被処理物が重力作用で原料供給口1aから焼成物排出口1bへ徐々に移送されるようになっている。
本発明における筒型熱処理炉の加熱方式としては、直接的加熱方式(内熱式)よりも、図2に示すような間接的加熱方式(外熱式)の方が好ましい。すなわち、直接的加熱方式では、処理炉内で熱源ガスを燃焼させるのに大量の空気(酸素)を消費するため、製紙スラッジSに含まれる有機成分の燃焼が空気不足で不完全になる懸念がある上、熱源ガスの燃焼によって炉内温度(スラッジ温度)の制御が非常に困難になる。これに対し、間接的加熱方式では、熱源のために炉内空気を消費することがないから、炉内を過剰空気雰囲気に確実に設定できることに加え、外部からの加熱度合を自在に変化できるので、炉内温度の制御が極めて容易になる。
より多くの製紙スラッジを焼成処理するためには、回転胴への製紙スラッジの充填率を増やすことが重要であるが、あまりに多くの製紙スラッジを回転胴内に供給すると、回転胴内における製紙スラッジの積層、堆積の度合いが大きくなり過ぎて有機成分の燃焼が不十分となり、高品質の白色無機粒子を高効率で得ることが難しくなる。
回転角0°:外郭の円(または、想定される円)と隔壁とが接する交点(図4に示す管を束ねて構成した回転胴の場合は、管部13と管部固定部材14とが接する接点)が少なくとも最上点を占めるときの回転角。
回転角X°:上記の交点と中心とを結ぶ直線で構成される角度(例:図3および図4に示す6分割の例では60°、図5および図6に示す12分割の例では30°、図7に示す18分割の例では60°、図14に示す3分割の例では120°)の1/2の角度だけ回転させたときの回転角。
本発明においては、回転胴の区分室の数を特に制限しないが、上記の第1領域〜第4領域の望ましい条件を満足するためには、最低でも6は必要である。区分室の数、分割方法については、上記の第1領域〜第4領域の望ましい条件を満足すれば、特に制約はない。6分割、12分割、18分割に限らず、24分割、36分割などの多分割隔壁構造を採用しても良いし、多胴型構造の各管状部材に対して隔壁あるいは仕切りを設けて、総分割数として6〜126分割した多胴多室・多分割構造としたものでもよい。
図12および図13は、いずれも本発明において用いられる筒型熱処理炉(回転式キルン炉)の他の例を模式的に示す縦断側面図である。
また、図12および図13に例示した本発明における多分割構造部20A〜20Dの横長の長手方向の長さ(図13のように部分的に設置する場合には、多分割構造部の合計長さ)は、製紙スラッジSを一定時間以上多分割構造部の区分室内に保持するべく、0.3〜50mとすることが好ましい。望ましい上限は30mである。
回転胴および多分割構造部は、1000℃程度という焼成温度に充分に耐え得るとともに、酸性またはアルカリ性に耐え得る材質であることが望ましく、例えば、ステンレス、チタン等の耐熱性および耐腐食性を有する金属材料が好適である。
回転胴の回転軸に垂直な断面において、製紙スラッジの充填率(製紙スラッジが占める面積/区分室の面積の合計×100)は、5%未満の場合、有機成分の燃焼を行いやすいが、処理効率が悪くなる。一方、充填率が50%を超えると、製紙スラッジの積層、堆積の度合いが大きくなり過ぎて、製紙スラッジの焼成効率が低下し、高品質の白色無機粒子を高効率で得ることが難しくなる。有機成分の燃焼が不十分となる。従って、充填率は、5〜50%とするのが望ましい。望ましい下限は15%である。
焼成温度が600℃未満では、インキ由来のカーボンブラックなど、発火、燃焼しにくい有機成分を確実に燃焼除去するのが難しい。一方、焼成温度が850℃を超えると、ゲーレナイトと呼ばれる硬質焼結物が発生し、製紙機械設備を磨耗させて操業不安定化の要因となるおそれがある。このため、焼成温度は、600〜850℃とするのが望ましい。望ましい上限は、800℃である。
製紙スラッジの焼成処理においては、原料の製紙スラッジに含まれていた炭酸カルシウムが熱分解(脱炭酸)して酸化カルシウムに変化する。その分解率は、焼成処理前の炭酸カルシウム全量の50%以上とするのが好ましい。焼成処理における炭酸カルシウムの分解率を50%未満にしようとすると、600℃以上の温度でスラッジ中の有機成分を燃焼除去させながら、その燃焼温度よりも低い525℃程度から生じる炭酸カルシウムの熱分解を抑制せざるを得ず、その処理は非効率になってしまう。
本発明では、筒型熱処理炉により製紙スラッジの焼成を行うこととしているが、焼成工程の全部又は一部を本発明方法により実施すればよい。従って、焼成工程に用いる焼成炉として、本発明で用いる筒型熱処理炉と、筒型熱処理炉以外の各種焼成処理炉とを組合せて用いることができる。組み合わせて用いることができる焼成処理炉としては、例えば、ロータリーキルン炉、スクリューキルン炉、流動床炉、ストーカ炉、縦型円筒路(タワーキルン)、サイクロン炉、半乾留・負圧式燃焼式炉、炭化炉(低酸素雰囲気下焼成炉)などが挙げられる。これらの焼成処理炉は、前焼成工程または後焼成工程としても用いることができる。
n1≧n2 ・・・(1)
原料となる製紙スラッジは、そのまま、または、後段の脱水等の前処理を実施した後、本発明の白色無機粒子の製造方法に供される。
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各種工程から排出される。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。
原料として用いることができる製紙スラッジ中の無機成分(灰分)は、製紙用填料または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を主成分とし、これらが無機成分全体の約80〜95質量%を占めており、その他にタルク、二酸化チタンなどが少量混在しているものである。
脱水は、製紙スラッジを含有する排水を濾過、遠心分離、加圧脱水、圧搾等して、所要の含水率の製紙スラッジを得る工程である。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。
乾燥は、製紙スラッジの水分を蒸発させて固形分濃度を高める工程である。本発明においては、焼成処理する際の製紙スラッジの固形分濃度は、特に限定されない。但し、固形分濃度は、熱エネルギー効率を高め、また装置をコンパクト化するためには、なるべく高い方がよい。特に、70質量%以上とすることが好ましい。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。
造粒は、乾燥後の製紙スラッジを適当な手段で適度な粒子サイズに成形する工程である。本発明で原料とする製紙スラッジは、筒型熱処理炉内を移送しつつ空気(酸素)と接触して有機成分を燃焼できる形態および粒子サイズであればよい。粒子サイズが細か過ぎると堆積層が高密度化し、その層内に空気が入り込みにくくなり、一方、粗大になり過ぎると、塊状物内部まで空気が行き渡りにくくなる。いずれの場合も、有機成分の燃焼性が悪化して未燃焼炭化物による焼成物の白色度の低下を招くため、ある程度の大きさに造粒することが好ましい。
前記の方法により得た焼成物は、原料スラッジがカオリン(クレー)を含有しているため、カオリンが焼結凝集した焼成カオリン(メタカオリン)に類似した「焼成カオリン類似様態」の多孔質凝集体となっており、このため嵩高性、吸油性および不透明性に優れる特性を有している。したがって、そのまま、または後述の後処理を実施した後に、粉砕され、白色無機粒子として使用される。
焼成物を水に混合・攪拌して懸濁液とし、この懸濁液中に炭酸ガスを吹き込んで焼成物を炭酸化処理する。原料の製紙スラッジ中の炭酸カルシウムは、焼成過程において酸化カルシウム(CaO)となるが、この酸化カルシウムを含む無機粒子は、製紙用填料、塗工紙用顔料等の製紙用材料に用いると、アルカリ性が非常に強くなったり、粘度の上昇や顔料の分散不良等の問題が生じたりする。このため、焼成後には、懸濁液化で酸化カルシウムを水酸化カルシウム〔Ca(OH)2〕に変換し、更に炭酸化処理して炭酸カルシウムに戻すのが望ましい。
炭酸化処理物は、脱水した後、分散および粉砕され、塗工紙用顔料として適した微細な白色の無機粒子の高濃度スラリーとなる。その脱水は、前処理における脱水と同様に、炭酸化処理物の懸濁液から、濾過、遠心分離、加圧脱水、圧搾等により、所要の含水率の炭酸化処理物とする工程である。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。
本発明方法により得られる無機粒子(以下、「本発明の無機粒子」と呼ぶ。)は、スラッジが含有する無機成分であるカオリンおよび炭酸カルシウムを主体とした多孔質粒子構造を有している。そして、本発明の無機粒子には、焼成カオリンに、カオリンと同様、スラッジ中に含まれる他の無機成分、即ち、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、タルク、酸化チタン等が凝集、凝結した状態のもの、焼成カオリンの周りに上記の他の無機成分が付着したもの、上記の他の無機成分の周りに焼成カオリン成分が付着したものなどがある。本発明の無機粒子は、このような構成を有するので、焼成カオリンと炭酸カルシウムの各々の特長である不透明度、平滑度、高吸油度、およびインキ乾燥性に優れ、そのまま製紙用填料、塗工紙用顔料などの製紙用材料として使用できる。
本発明の無機粒子は、塗工用顔料として、単独または他の塗工用顔料とともに用いることができる(以下、これらを総称して「本発明の顔料」と呼ぶ)。他の塗工用顔料としては、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、焼成カオリン、サチンホワイト、タルク、酸化チタン、水酸化アルミニウム、アルミナ、ゼオライト、シリカ、酸化亜鉛、活性白土、珪藻土、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の無機顔料、および密実型、中空型、お椀型、ドーナツ型などの各種プラスチックピグメント、バインダピグメント等が挙げられる。本発明の無機粒子は、これらの顔料から選択される1種以上とともに使用することができる。
片面2層塗工のコート紙およびアート紙には白色度、平滑度および不透明度に加えて、嵩高性、高被覆性(平滑性)、インキ乾燥性等の各種性能が要求される。これらの性能を満たすために、本発明の顔料を下塗り層および上塗り層の一方又は双方に配合することができる。特に、下塗り層に配合することが好ましい。これは、本発明の無機粒子が焼成カオリン類似様態の多孔質粒子であり、この無機粒子を顔料塗工層に配合すると塗被紙の嵩高性、インキ吸収性、およびインキ乾燥性が向上させることができ、特に原紙面に近い下塗り層に対して本無機粒子を配合することにより、前記効果を顕著、かつ効果的に発現させることができる。
前処理後の製紙スラッジ造粒物を、図12に示すような、回転胴1内のほぼ全領域に多分割構造部20Aが設けられている間接加熱式の回転式キルン炉(回転胴の内径300mm、長さ2400mm。)で焼成した。このとき、図3に示す横長の回転胴の長手方向に対して直交する方向の断面(径方向断面)において区分室数が6である回転胴を用いた。
図5に示す区分室数が12である回転胴を用いたことを除き、本発明例1と同様の方法により白色無機粒子を得た。また、炭酸化処理後の無機粒子の平均粒子径を測定したところ11.5μmであった。この粒子径は、製紙用填料に適しているので、そのまま後段の評価に供した。
図7に示す区分室が18である回転胴を用いたことを除き、本発明例1と同様の方法により白色無機粒子を得た。また、炭酸化処理後の無機粒子の平均粒子径を測定したところ14.2μmであった。この粒子径は、製紙用填料に適しているので、そのまま後段の評価に供した。
前処理後の製紙スラッジ造粒物を、図12に示すような、回転胴1内のほぼ全領域に多分割構造部18Aが設けられている間接加熱式の回転式キルン炉(回転胴の内径300mm、長さ2400mm。)で焼成した(一次焼成)。一次焼成では、図5に示す区分室数が12である回転胴を用いた。
1次焼成において、図3に示す区分室数が6である回転胴を用いたことを除き、本発明例4と同様の方法により白色無機粒子を得た。得られた白色無機粒子の平均粒子径は、塗工紙用顔料に適した1.5μmであった。
一次焼成において、回転胴1内への空気供給を停止して貧酸素雰囲気下で焼成処理(炭化処理)したことを除き、本発明例5と同様の方法により白色無機粒子を得た。得られた白色無機粒子の平均粒子径は、塗工紙用顔料に適した1.6μmであった。
図15に示す単一の円筒管で構成される回転胴を用いたことを除き、本発明例1と同様の方法により白色無機粒子を得た。
図14に示す区分室が3である回転胴を用いたことを除き、本発明例1と同様の方法により白色無機粒子を得た。
排気手段9および排気循環ブロア10を原料投入口4側から給気口6側に移設して、回転胴1内における空気の流れ方向を原料供給口1aから焼成物排出口1bへ流れる方向(並流:図2に示した矢印aと逆方向)としたことを除き、比較例2と同様の方法により白色無機粒子を得た。
1次焼成および2次焼成のいずれにおいても、図15に示す単一の円筒管で構成される回転胴を用いたことを除き、本発明例4と同様の方法により白色無機粒子を得た。
1次焼成処理において、回転胴内への空気供給を停止して貧酸素雰囲気下で焼成処理(炭化処理)したことを除き、比較例4と同様の方法により白色無機粒子を得た。
焼成処理物の炭酸化処理を行わなかったことを除き、比較例4と同様の方法により白色無機粒子を得た。
回転胴1内におけるスラッジ充填率(体積充填率%)を下記の(1)〜(3)の手順に従って算出し、評価した。
焼成処理する直前の状態のスラッジ(粉体または造粒物)を、1Lのメスシリンダーに入れて、スラッジ体積が1L時のスラッジの質量を測定し、スラッジの比重R(Kg/L)を求めた。スラッジ投入量C(Kg/h)、スラッジ比重R(Kg/L)および焼成処理時間(回転胴1内のスラッジ保持時間)T(h)から下記式を用いて、回転胴1内の総スラッジ体積VS(L)を算出した。
VS=C÷R×T
回転胴1の内径ID(mm)および長さL(mm)から回転胴1の総容量VP(L)を算出した。
回転胴1内の総スラッジ体積および回転胴1の総容積から下記式を用いて、回転胴1内のスラッジ充填率(体積充填率)を算出した。
スラッジ充填率(%)=VS÷VP×100
懸濁液の状態の白色無機粒子を120℃乾燥機で乾燥させて白色無機粒子の乾燥物を調製し、この白色無機粒子乾燥物約10gを乳鉢で粗い粒子がなくなるまで磨り潰した後、粉体錠剤成形機(理化学電気工業社製 Cat9302/30型)を用いて圧力100kNにて30秒加圧成形した。次いで、この成形試料の白色度を分光白色度測色計(スガ試験機社製 SC−10WT型)を用いてJIS P 8148(2001年)に準拠して測定した。
焼成処理後の焼成物(焼成灰)における炭酸カルシウム分解率を下記の(1)〜(7)の手順に従って求め、評価した。
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。
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。
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、この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。
秤量した絶乾の製紙スラッジを、マッフル炉を用いて実施例における回転式キルン炉の各焼成処理条件と同条件となるように焼成処理し、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(%)=(スラッジ焼成物質量/絶乾の製紙スラッジ質量)×100
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。
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、下式によって焼成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
上記の方法により炭酸カルシウム分解率を測定した結果、いずれの例でも、スラッジ焼成物中の炭酸カルシウム量(A)は、スラッジ焼成物1g当たり0.0g(0質量%)であり、焼成によってスラッジ焼成物中の炭酸カルシウムは全て分解しており、分解率は100%であった。
最終的に得られた無機粒子について、乳鉢で粗い粒子がなくなるまで磨り潰した無機粒子試料を、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、炭酸カルシウム未再生化物である酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの有無を調べた。その結果、いずれの例においても、最終的に得られた無機粒子には炭酸カルシウム未再生化物を含まれておらず、品質的に優れていた。
得られた無機粒子の懸濁液は、ラコムテスターpH計(pHScanWPBN型/アズワン製)を使用し、各種顔料懸濁液中に直接pH電極を浸漬させて顔料懸濁液のpHを測定した。なお、pH測定に使用したpH計については、NIST基準校正液(pH6.86、およびpH9.18の2種類)を用いてpH校正を行なった後にpH測定を行なった。その結果、炭酸化処理を行わなかった比較例6の無機粒子懸濁液のpHが12.5であった。その他の実施例1〜6および比較例1〜5については、いずれの例でも、最終的に得られた無機粒子懸濁液は、pH9.5〜10.8の範囲にあり、品質的に優れていた。
レーザー回折粒度分布測定装置(装置名: マイクロトラックHRAX−100 日機装社製)を用いて、無機粒子懸濁液における平均粒子径を測定した。
最終的に得られた無機粒子について、白色度および懸濁液pHのデータから製紙用材料としての品質を総合的に評価した。○は、白色度が76%以上と高く、懸濁液のpHが11以下であった場合を意味し、×は、白色度および懸濁液のpHの少なくとも一方が所望性能に満たない場合を意味する。
本発明例1において得られた無機粒子(平均粒子径12.8μm)30%および軽質炭酸カルシウム(王子製紙製、平均粒子径6.2μm)70%を混合して、固形分濃度10%の填料懸濁液を調製した。
軽質炭酸カルシウム(王子製紙製、平均粒子径6.2μm)100%として、固形分濃度10%に調製した填料懸濁液を用いたこと以外は、本発明例7と同様にして無機粒子内添紙を得た。
タルク(商品名:SK−2、東洋化成社製、平均粒子径12.8μm)100%として、固形分濃度10%の填料懸濁液を調製した。なお、参考例1は、手抄き填料内添紙には調整せず、填料分散液のワイヤー磨耗度測定のみを行ったものである。
ワイヤー摩耗試験機(王子工営製)を使用し、固形分濃度:10%の填料分散液をポンプ循環させながら、試験条件(加重=650g,ワイヤー=プラスチックワイヤ/SS−40…日本フィルコン社製を使用,試験時間=3時間)で摩耗度試験を行い、減量したワイヤーの重量(mg)をもって、ワイヤー摩耗度とした。数値が大きい程、ワイヤー摩耗性が大きいことを示す。
ISO2144に準拠して、紙の灰分を測定した。
ISO536に準拠して、紙の坪量を測定した。
ISO534に準拠して、紙の厚さ、および密度(緊度)を測定した。
パーカープリントサーフ(PPS)表面平滑度試験機(機種名:MODEL M-569型、Messmer Buchel社製、英国)を用い、バッキングディスク:ソフトラバー、クランプ圧力:0.98MPaの条件で、5回平滑度測定を行い、その平均値を求めた。
ISO2470に準拠して、紙の白色度を測定した。
ISO2471に準拠して、紙の不透明度を測定した。
本発明例5において得られた無機粒子(平均粒子径1.5μm)40%と、平均粒子径0.3μmのカオリン(商品名:ミラグロスJ、エンゲルハード社製)20%および平均粒子径0.7μmの重質炭酸カルシウム(商品名:ハイドロカーブK−9、備北粉化製)40%を配合した顔料100部に対して、ポリアクリル酸ナトリウム分散剤(商品名:アロンT50、東亜合成社製)を1部添加し、コーレス分散機で水中に前記顔料を分散して顔料スラリーを得た。この顔料スラリー100部に対して、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス(商品名:OJ1000、JSR社製)12部(固形分)、予め糊化した酸化澱粉(商品名:王子エースB、王子コーンスターチ製)7部(固形分)を添加して混合攪拌し、最終的に固形分濃度が53%であり、かつハーキュレス粘度が17mPa・sである軽量コート紙用顔料塗被液を調製した。
平均粒子径0.3μmのカオリン(商品名:ミラグロスJ、前出)50%および平均粒子径0.7μmの重質炭酸カルシウム(商品名:ハイドロカーブK−9、前出)50%から成る顔料を用い、最終的に固形分濃度が59%であり、かつハーキュレス粘度が20mPa・sである軽量コート紙用顔料塗被液を調製したこと以外は、本発明例8と同様にして両面1層軽量コート紙を得た。
ハーキュレスハイシェア粘度計(熊谷理機工業製)を用いて、Fボブによる8800rpm時の粘度(mPa・s)を測定した。
ISO 8254−1 Part1(1999)(JIS P8142)に準拠して、75度における紙の白紙面の光沢度(白紙光沢度)を測定した。
RI−II型印刷試験機(明製作所製)を用い、オフセット印刷用インク(商品名:Fusion-G 墨 Sタイプ、大日本インキ化学社製)を0.7cc使用して各塗被紙に印刷を施し、印刷物を24時間静置乾燥した。その後、JIS Z8741―1997に準拠して、各塗被紙の印刷面の60度における光沢度(印刷光沢度)を測定した。
RI印刷試験機にて、印刷インキ(商品名:紙試験用SD50 紅、東洋インキ社製)を0.6cc使用して印刷を行い、印刷面のピッキングの程度を目視評価した。ただし、表中の各記号の意味は、下記の通りである。
○:ピッキングが全く発生せず、表面強度が良好である。
△:ピッキングが少し発生しており、表面強度がやや劣る。
×:ピッキングが多く発生しており、表面強度がかなり劣る。
RI印刷試験機にて、印刷インキ(商品名:Fusion-G 墨 Sタイプ、前出)を1.0cc使用して印刷を行い、3分後に白紙(商品名:ユポFPG−80、ユポ・コーポレーション社製)と印刷面を重ねて、再度RI印刷試験機にてニップし、白紙に転写したインキの濃度(裏移り汚れ)を目視評価した。ただし、白紙に転写したインキ濃度(裏移り汚れ)が高濃度なほど、紙のインキ乾燥性が遅いことを示す。表中の各記号の意味は、下記の通りである。
○:白紙への裏移り汚れがほとんどなく、インキ乾燥性が良好である。
△:白紙への裏移り汚れが少し発生しており、インキ乾燥性がやや劣る。
×:白紙への裏移り汚れが多く発生しており、インキ乾燥性がかなり劣る。
本発明例5において得られた無機粒子(平均粒子径1.5μm)30%と、平均粒子径1.4μmの重質炭酸カルシウム(商品名:ハイドロカーブK−6、備北粉化社製)70%とを配合した顔料100部に対して、ポリアクリル酸ナトリウム分散剤(商品名:アロンT50、東亜合成社製)を1部添加し、コーレス分散機で水中に前記顔料を分散して顔料スラリーを得た。この顔料スラリー100部に対して、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス(商品名:OJ1000、前出)9部(固形分)、予め糊化した酸化澱粉(商品名:王子エースB、王子コーンスターチ製)3部(固形分)を添加して混合攪拌し、最終的に固形分濃度が59%であり、かつハーキュレス粘度が21mPa・sの下塗り層用塗被液を調製した。
平均粒子径1.4μmの重質炭酸カルシウム(商品名:ハイドロカーブK−6)100%から成る顔料を用い、最終的に固形分濃度が61%であり、かつハーキュレス粘度が22mPa・sである下塗り層用塗被液を調製したこと以外は、本発明例9と様にして両面2層塗工紙を得た。
1a ・・・・原料供給口
1b ・・・・焼成物排出口
2 ・・・・加熱ジャケット
3 ・・・・排気口
4 ・・・・原料投入口
5 ・・・・原料供給手段
6 ・・・・・給気口
7 ・・・・・焼成物取出口
8A,8B・・間接的加熱手段
81 ・・・熱風ブロア
82 ・・・熱風放出口
9 ・・・・・排気手段
10 ・・・排気循環ブロア
11a ・・外殻
11b ・・隔壁
11c ・・3分割隔壁
12 ・・・区分室
13 ・・・管部
14 ・・・管部固定部材
14a ・・・中心孔
15 ・・・空洞部
16a ・・外殻
16b ・・隔壁
17 ・・・区分室
18a ・・・内筒部
18b ・・・外筒部
18c ・・・隔壁
19 ・・・・区分室
20A ・・・多分割構造部
20B ・・・多分割構造部
20C ・・・多分割構造部
20D ・・・多分割構造部
21o ・・最外層領域の区分室群
21c ・・中心領域の区分室群
22 ・・・区分室
23 ・・・従動回転型攪拌翼(堰き止めなし構造)
24 ・・・従動回転型攪拌翼(堰き止め付き構造)
25 ・・・堰き止め
26 ・・・区分室
a ・・・・空気が流れる方向
b ・・・・製紙スラッジの進行方向
c ・・・・・回転胴の回転軸中心
d ・・・・・回転胴の回転方向
K1・・・・・筒型熱処理炉
S ・・・・・製紙スラッジ
Claims (14)
- 製紙スラッジを筒型熱処理炉内で焼成して白色の無機粒子を製造する方法であって、筒型熱処理炉の回転胴内が横長の回転胴の長手方向に対して直交する方向の断面(径方向断面)において複数の区分室に分割されており、回転胴の回転軸に垂直な断面において、回転胴を上下方向に等間隔に4等分し、上から第1領域、第2領域、第3領域および第4領域とするとき、第1領域および第2領域に存在する製紙スラッジの平均スラッジ存在比率が34%以上である状態で焼成することを特徴とする白色無機粒子の製造方法。
- 第4領域に存在する製紙スラッジ量の合計が、スラッジ充填率が変化しても常時製紙スラッジ総量の1/2以下であり、しかも第3領域に存在する平均スラッジ存在比率が30%未満であることを特徴とする請求項1に記載の白色無機粒子の製造方法。
- 回転胴の回転軸に垂直な断面において、製紙スラッジの充填率(製紙スラッジが占める面積/区分室の面積の合計×100)が5〜50%であることを特徴とする請求項1または2に記載の白色無機粒子の製造方法。
- 区分室の数が6以上であることを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の白色無機粒子の製造方法。
- 区分室が固定された隔壁および/または従動回転型の撹拌翼によって構成されていることを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の白色無機粒子の製造方法。
- 回転胴が6個以上の管を束ねた管部束体により構成されていることを特徴とする請求項1から5までのいずれかに記載の白色無機粒子の製造方法。
- 焼成が2段階の工程により行われ、第1および第2の焼成工程における回転胴の区分室の数をそれぞれn1およびn2とするとき、各工程における回転胴の区分室の数が下記の(1)式を満たすことを特徴とする請求項1から6までのいずれかに記載の白色無機粒子の製造方法。
n1≧n2 ・・・(1) - 回転胴内の製紙スラッジの進行方向と逆方向の流れとなるように空気を導入することを特徴とする請求項1から7までのいずれかに記載の白色無機粒子の製造方法。
- 製紙スラッジに含まれる有機成分の完全燃焼に要する理論酸素量の1.1〜5倍の酸素量を含む空気を回転胴内に導入することを特徴とする請求項1から8までのいずれかに記載の白色無機粒子の製造方法。
- 焼成時に製紙スラッジに含有される炭酸カルシウムの50%以上を分解することを特徴とする請求項1から9までのいずれかに記載の白色無機粒子の製造方法。
- 焼成により得た焼成物を水に懸濁し、その懸濁液に炭酸ガスを通じることにより得た無機粒子懸濁液を脱水、分散および粉砕することを特徴とする請求項1から10までのいずれかに記載の白色無機粒子の製造方法。
- 無機粒子懸濁液が、pH11以下であることを特徴とする請求項11に記載の白色無機粒子の製造方法。
- 白色無機粒子の大きさが、0.1〜20μmであることを特徴とする請求項11または12に記載の白色無機粒子の製造方法。
- 製紙スラッジが、抄紙系および塗工紙製造系の廃水スラッジならびに古紙脱墨系の加圧浮上(浮選)および/または洗浄によって得られる脱墨スラッジのいずれか一種またはこれらの混合スラッジであることを特徴とする請求項1から13までのいずれかに記載の白色無機粒子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007229751A JP4257550B2 (ja) | 2007-05-30 | 2007-09-05 | 白色無機粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007143166 | 2007-05-30 | ||
JP2007229751A JP4257550B2 (ja) | 2007-05-30 | 2007-09-05 | 白色無機粒子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009007238A JP2009007238A (ja) | 2009-01-15 |
JP4257550B2 true JP4257550B2 (ja) | 2009-04-22 |
Family
ID=40322698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007229751A Active JP4257550B2 (ja) | 2007-05-30 | 2007-09-05 | 白色無機粒子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4257550B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5056378B2 (ja) * | 2007-11-27 | 2012-10-24 | 王子製紙株式会社 | 塗工白板紙 |
JP5419620B2 (ja) * | 2009-09-29 | 2014-02-19 | 日本製紙株式会社 | ヒートセット型オフセット印刷用紙 |
JP5681447B2 (ja) * | 2010-10-29 | 2015-03-11 | 大王製紙株式会社 | 再生粒子の製造方法及び再生粒子 |
JP5944704B2 (ja) * | 2012-03-14 | 2016-07-05 | 大王製紙株式会社 | 新聞用紙 |
CN109537348B (zh) * | 2018-12-28 | 2023-08-29 | 玖龙纸业(太仓)有限公司 | 一种造纸循环系统及方法 |
-
2007
- 2007-09-05 JP JP2007229751A patent/JP4257550B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009007238A (ja) | 2009-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4288532B2 (ja) | 無機粒子の製造方法および製造プラントと、該無機粒子を用いた紙および塗工紙 | |
JP4087431B2 (ja) | シリカ被覆再生粒子の製造方法、シリカ被覆再生粒子、これを使用した内添紙及び塗工紙 | |
JP4257550B2 (ja) | 白色無機粒子の製造方法 | |
JP5810830B2 (ja) | 印刷用艶消し塗被紙 | |
JP4239034B2 (ja) | 無機粒子の製造方法およびその製造プラント | |
WO2007136113A1 (ja) | 無機粒子その製造方法およびその製造プラント並びにそれを使用した紙 | |
JP2013060692A (ja) | 填料用軽質炭酸カルシウムおよびその内填紙 | |
JP5446284B2 (ja) | 無機粒子の製造方法 | |
JP2012224535A (ja) | 塗工用軽質炭酸カルシウム含有スラリー及びそれを用いた塗被紙 | |
JP4952540B2 (ja) | グラビア印刷用塗被紙 | |
JP2010077555A (ja) | 塗工ライナー及びそれを用いた段ボールシート | |
JP4607351B2 (ja) | 焼成灰を利用した軽質炭酸カルシウム被覆粒子、その製造方法およびそれを利用した紙 | |
JP2003119695A (ja) | 印刷用塗工紙 | |
JP5468285B2 (ja) | 塗工紙の製造方法 | |
JP2010236141A (ja) | 多層抄き塗工板紙 | |
JP4329865B1 (ja) | 無機粒子の製造方法 | |
JP5615506B2 (ja) | 新聞用紙 | |
JP5810888B2 (ja) | 印刷用塗被紙の製造方法 | |
JP2011184838A (ja) | 新聞用紙の製造方法及び新聞用紙 | |
JP4831163B2 (ja) | 塗被紙の製造方法 | |
JP2012241304A (ja) | 印刷用塗工紙およびその製造方法 | |
JP4952539B2 (ja) | 塗工ライナー及びそれを用いた段ボール | |
JP2010065357A (ja) | 塗工ライナー及びそれを用いた段ボールシート | |
JP5346237B2 (ja) | 製紙用填料を含有するコールドオフセット印刷用紙 | |
JP2012117177A (ja) | 新聞用紙 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081001 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20081001 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20081001 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20081023 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081029 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081211 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090107 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090120 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4257550 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120213 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120213 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130213 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130213 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140213 Year of fee payment: 5 |