JP4952539B2 - Coating liner and cardboard using the same - Google Patents

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Description

本発明は、塗工ライナー及びそれを用いた段ボールに関する。特に、再生顔料を含有した塗工層を設けたフレキソ印刷のインキ発色性の優れた美粧段ボール用のライナーとして用いることが出来るものである。   The present invention relates to a coating liner and corrugated cardboard using the same. In particular, it can be used as a liner for a cosmetic corrugated cardboard having excellent ink colorability in flexographic printing provided with a coating layer containing a regenerated pigment.

一般に、ライナーは3〜9層の多層抄きされた厚紙で、中層には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だけでなく、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微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。
In general, the liner is a cardboard made of 3 to 9 layers, and used for the middle layer is waste paper pulp that is not deinked for the purpose of cost and resource saving. Liners are processed into cardboard sheets in combination with core base paper and used in various packaging boxes. However, in recent years, the function of cardboard boxes has only to be protected from physical forces that are received during the distribution process such as storage and transportation. In addition, many multi-color printing has been carried out in order to add a function as a product face so that the product can be seen on display or in a cellar with the product packed. 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 makeup liners that perform attractive multi-colored printing are blended with bleached pulp and upper white waste paper pulp on the surface layer, or with white pigment paint. It was manufactured by coating 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.

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)。また、各種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印刷光沢が良好で印刷面が鮮明な美粧ライナーが開示されている。(特許文献2参照)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、他色を印刷して、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、赤や藍など他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。   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). In addition, the coating layer containing various pigments and binders as the main components gives a calm visual effect on white paper by adjusting the whiteness, hue, and gloss to a specific range, and the printed characters are easy to read. A cosmetic liner is disclosed that has good ink colorability when printed in color, good print gloss, and a clear printed surface. However, all of these disclosures merely define the hue 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 other colors are 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 other 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.

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3、4を参照)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かった。   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. (Refer to Patent Documents 3 and 4) However, the color development of the ink and the finish of the printed surface are not fully satisfactory.

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5参照)。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た、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/cmで測定したときの平滑度が3.0μm以下で、20kgf/cm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6参照)。この提案は、フレキソインキのモトリング改善には、塗被層の多孔性が有効であるが、低加圧時の平滑性が高くないと、光沢、特に印刷光沢が低下すると示されている。しかしながら、ダンボール箱の状態で人の目を引く効果としては、印刷光沢よりも、むしろ鮮やかな色、すなわちインキ発色性による影響が大きい。この提案のように、印刷光沢を出すためには、平滑化処理の条件を厳しくする必要がある。処理条件を厳しくすると塗被層の多孔性が損なわれ、フレキソインキの吸収性が劣り、インキの発色性は不十分なレベルしか得られない。 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 5). However, its purpose is to obtain a coating liner suitable for gravure printing and excellent in blank paper gloss and printing gloss, and when a liner having a coating layer of this pigment composition is subjected to aqueous flexographic printing, Only inks with inferior ink 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 6). This proposal shows that the porosity of the coating layer is effective in improving the flexo ink mottling, but the gloss, particularly the printing gloss, is lowered if the smoothness at low pressure is not high. However, the eye-catching effect in the state of a cardboard box is greatly influenced by vivid colors, that is, ink coloring properties, rather than printing gloss. As in this proposal, in order to obtain printing gloss, it is necessary to tighten the conditions of the smoothing process. When the processing conditions are strict, the porosity of the coating layer is impaired, the absorbability of the flexographic ink is inferior, and the color developability of the ink can be obtained at an insufficient level.

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 fibers 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.

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ペーパー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いる。   In the past, paper sludge generated from paper mills was often landfilled as industrial waste, but recently, organic substances in sludge are burned 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. Many methods for reclaiming and reusing paper sludge for papermaking materials have been studied for such a social environment.

特開2001−146697号公報JP 2001-146697 A 特開2002−317395号公報JP 2002-317395 A 特開2004−232158号公報JP 2004-232158 A 特開2004−231901号公報JP 2004-231901 A 特開平11−279989号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-279989 特開2000−314095号公報JP 2000-314095 A

本発明は、製紙スラッジを原料とした再生顔料を使用した目視で十分な白さを有し、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均一性を有するライナーおよびそれを用いた段ボールの製造方法を提供するものである。
The present invention relates to a liner having a sufficient whiteness visually using a regenerated pigment made from paper sludge and having excellent color development and printing uniformity for flexographic inks, particularly aqueous flexographic inks, and the like. The manufacturing method of the corrugated cardboard using this is provided.

本発明に係る塗工ライナーは、少なくとも2層以上を抄き合せたライナー原紙の片面に顔料と接着剤を主成分とする塗料を塗工する塗工ライナーにおいて、塗料中の顔料が製紙スラッジを燃焼処理して得られる再生顔料を含有し、前記燃焼処理が、製紙スラッジを原料とし、筒型熱処理炉内を移送しつつ燃焼処理を行うものであり、燃焼処理が、過剰空気雰囲気下、スラッジ温度650℃以下でスラッジ中の易燃焼性有機成分を燃焼除去する一次燃焼工程と、スラッジ温度700〜850℃でスラッジ中の難燃焼性有機成分を燃焼除去する二次燃焼工程との、少なくとも2段階の燃焼工程を経ることによって行われることを特徴とする。
前記再生顔料が、筒型熱処理炉の筒方向の端部に設置されるスラッジ供給口から供給し、該スラッジ供給口に対して筒軸方向について反対側の端部に設置されるスラッジ排出口から取り出す間に空気雰囲気下で間接的加熱方法により燃焼処理して得られる再生顔料であることが好ましい。
前記燃焼処理が、筒型熱処理炉の一端のスラッジ供給口側から炉内空気を強制的に排出することにより、同他端の焼成物排出口側から空気を炉内へ吸入することによって行われるものであることが更に好ましい。
前記燃焼処理が、筒型熱処理炉の焼成室内部が分割されたものによって行われるものであることが更に好ましい。
The coating liner according to the present invention is a coating liner in which a paint mainly composed of a pigment and an adhesive is applied to one side of a liner base paper made by combining at least two layers. The pigment in the paint contains papermaking sludge. It contains a regenerated pigment obtained by combustion treatment, and the combustion treatment is performed using papermaking sludge as a raw material, and is carried out while being transferred through a cylindrical heat treatment furnace. At least 2 of the primary combustion process which burns and removes the easily combustible organic component in sludge at the temperature of 650 degrees C or less, and the secondary combustion process which burns and removes the hardly combustible organic component in sludge at the sludge temperature of 700-850 degreeC. It is characterized by being performed through a staged combustion process .
The regenerated pigment is supplied from a sludge supply port installed at the end of the cylindrical heat treatment furnace in the cylinder direction, and from a sludge discharge port installed at the end opposite to the sludge supply port in the cylinder axis direction. It is preferable that the regenerated pigment be obtained by performing a combustion treatment by an indirect heating method in an air atmosphere during extraction.
The combustion treatment is performed by forcibly discharging the air in the furnace from the sludge supply port side at one end of the cylindrical heat treatment furnace, and sucking the air into the furnace from the fired product discharge port side at the other end. More preferably.
More preferably, the combustion treatment is performed by dividing the inside of the firing chamber of the cylindrical heat treatment furnace.

記燃焼処理が、原料の製紙スラッジを造粒または塊状に成形した後に該燃焼処理が行われるものであることが好ましい。
前記燃焼処理後の焼成物を水に混合、攪拌して懸濁液とする懸濁液化工程と、この懸濁液に二酸化炭素を接触させて炭酸化処理物を得る炭酸化処理工程と、該炭酸化処理物を粉砕する粉砕工程を更に供えて得られる再生顔料を使用して得られる塗工ライナーが好ましい。
Pre Symbol combustion process, it is preferable that the combustion process is performed after the forming raw material of paper sludge in granulated or lump.
A suspension process for mixing the fired product after the combustion treatment with water and stirring to obtain a suspension; a carbonation treatment process for obtaining a carbonated product by bringing carbon dioxide into contact with the suspension; and A coating liner obtained by using a regenerated pigment obtained by further providing a pulverization step of pulverizing the carbonated product is preferable.

前記再生顔料が、前記燃焼処理工程中で、製紙スラッジ中の炭酸カルシウムが50%を越えて分解している焼成物から得た再生顔料であることが好ましい。
塗料中の顔料のうち再生顔料以外の顔料として、焼成カオリンを含むことが更に好ましい。
以上のような塗工ライナーを用いた段ボールが好ましい。
The regenerated pigment is preferably a regenerated pigment obtained from a fired product in which the calcium carbonate in the papermaking sludge is decomposed to exceed 50% during the combustion treatment step.
It is more preferable that calcined kaolin is contained as a pigment other than the regenerated pigment among the pigments in the paint.
Corrugated cardboard using the coating liner as described above is preferable.

本発明により、その大半が産業廃棄物として処分されている製紙スラッジが有効に活用され、かつ目視で十分な白さを有し、フレキソ印刷におけるインキ発色性に優れ、印刷均一性が良好なライナーまたは段ボールを提供することが可能となった。   According to the present invention, a papermaking sludge, most of which is disposed of as industrial waste, is effectively used, has a sufficient whiteness by visual observation, has excellent ink color development in flexographic printing, and has good printing uniformity. Or it became possible to provide cardboard.

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。この廃棄物中には、有機物質と顔料などの無機物質とから成っている。製紙スラッジは、古紙再生工程、パルプ製造工程や抄紙工程において、脱水された白水と呼ばれる搾液中に含まれるセルロースや澱粉等の有機物と炭酸カルシウム、カオリン、タルク等の無機粒子の混合物である。より具体的には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、パルプ化工程での洗浄過程で発生したもの、および抄紙時にワイヤーを通過して白水に流出した有機物と無機粒子の混合物を使用することができる。古紙再生工程の脱墨工程よりも前段工程である離解工程の白水からのスラッジを回収することにより、古紙再生工程における脱墨工程、漂白処理、洗浄処理の負荷が低減され、古紙処理コストの低減に加え、排水処理の負荷が低減できるため好ましい。特に古紙再生工程では、古紙材料に由来した無機粒子が白水中に多量に流出するが、この白水を凝集処理して無機粒子を効率的に回収することができる。例えば、通常の古紙パルプの製造工程から得ることができ、離解処理であれば、従来公知の低濃度パルパー、高濃度パルパーのいずれからの搾水も利用できる。古紙の脱墨処理についても従来公知のいずれの方法も使用でき、各工程の洗浄機からの搾水も使用できる。また、白色度の低い古紙原料から得られた白水の場合は、白水の浮選処理によって白水からインク粒子を除去しておくことが好ましい。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重量%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/炭酸カルシウムの重量比で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(Al 換算)およびケイ素(SiO 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。
Sludge 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. This waste consists of organic substances and inorganic substances such as pigments. Papermaking sludge is a mixture of organic substances such as cellulose and starch and inorganic particles such as calcium carbonate, kaolin, and talc contained in dehydrated white water called dehydrated white water in the used paper recycling process, pulp manufacturing process and papermaking process. More specifically, contaminants removed in the waste paper processing process, those generated during the deinking process and washing process, those generated during the washing process in the pulping process, and organic substances that flowed into the white water through the wire during paper making And a mixture of inorganic particles can be used. By collecting sludge from white water in the disaggregation process, which is the first stage of the deinking process in the used paper recycling process, the burden on the deinking process, bleaching process, and washing process in the used paper recycling process is reduced, and the used paper processing cost is reduced. In addition, the load of wastewater treatment can be reduced, which is preferable. In particular, in the used paper recycling process, a large amount of inorganic particles derived from the used paper material flows out into the white water. The white water can be agglomerated to recover inorganic particles efficiently. For example, it can be obtained from a normal waste paper pulp manufacturing process, and if it is a disaggregation treatment, water can be used from either a conventionally known low-concentration pulper or high-concentration pulper. For the deinking treatment of waste paper, any conventionally known method can be used, and squeezing from a washing machine in each step can also be used. In addition, in the case of white water obtained from used paper raw materials with low whiteness, it is preferable to remove ink particles from white water by white water flotation treatment. 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 or a coated paper pigment account for about 80 to 95% by weight 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 by weight ratio of kaolin / calcium carbonate. . Further, the calcium in the inorganic component (ash) (CaO equivalent), aluminum (Al 2 O 3 basis) and silicon each content ratio (calcium / aluminum / silicon) of the (SiO 2 equivalent), 13-73 / 12 -40 / 15-47.

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7)、スラッジ中の有機材料の燃焼を生じさせ、有機物質を含まない無機材料を製造する方法(特許文献8)、流動床炉を使用して燃焼させ未燃カーボンが少ないスラッジ焼却灰を分取し、使用する方法(特許文献9)、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10、11)、製紙スラッジを造粒、成形し、ロータリーキルン内で乾燥、炭化、焼成段階で有機分を効率良く燃焼させ焼却灰を得、粉砕と同時に炭酸ガスで中和する方法(特許文献12)が利用できる。   As a method for obtaining a regenerated pigment from papermaking sludge, a method of improving the whiteness by burning unburned carbon by reburning incinerated ash obtained by incineration of papermaking sludge (Patent Document 7), an organic material in the sludge To produce an inorganic material that does not contain organic substances (Patent Document 8), to separate and use sludge incineration ash that is burned using a fluidized bed furnace and that has low unburned carbon (Patent Document 8) Document 9), a method of forming paper sludge, incineration with an internal combustion rotary kiln, etc., and pulverizing (Patent Documents 10 and 11), granulating and forming paper sludge, drying, carbonizing, and organic content in the rotary kiln Can be burned efficiently to obtain incinerated ash and neutralized with carbon dioxide gas at the same time as pulverization (Patent Document 12).

また、有機物中の黒色の炭化物を効率よく燃焼させるために、製紙スラッジを一次燃焼後、粗粉砕し、二次燃焼において残留した有機分を燃焼させ、さらに粉砕する方法(特許文献13)、一次燃焼を着火機能とし、二次燃焼においては酸素との接触を促進させながら燃焼する方法(特許文献14)、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15)、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16)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があげられる。また、炭酸カルシウムの分解の抑制と白色度を両立させるために、炭素成分を燃焼させる際に二酸化炭素を吹き込む方法(特許文献17)も適用できる。   Further, in order to efficiently burn black carbide in organic matter, paper sludge is first combusted and then coarsely pulverized, and organic matter remaining in secondary combustion is combusted and further pulverized (Patent Document 13), primary Combustion is used as an ignition function, and in secondary combustion, combustion is performed while promoting contact with oxygen (Patent Document 14), a first stage in which organic compounds in paper sludge are incinerated, and residual carbonaceous material under excessive oxygen supply After heat treatment in the second stage of incineration, a method in which the heat treatment product is converted into an aqueous suspension and carbon dioxide is blown (Patent Document 15). After drying papermaking sludge, organic components are completely burned in a combustion furnace, or coarsely crushed or Examples of the method include pulverization during multi-stage combustion and combustion, such as a method in which carbon dioxide gas is blown into an aqueous dispersion after pulverization (Patent Document 16). Further, in order to achieve both suppression of decomposition of calcium carbonate and whiteness, a method of blowing carbon dioxide when burning a carbon component (Patent Document 17) can also be applied.

製紙スラッジからの再生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 the recycled inorganic particles from the 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 produced, and the slurry is carbonated. As a method for producing a composite granular material in which calcium carbonate is precipitated on the surface of ash particles, and other methods, it is possible to prevent the formation of high hardness compounds by mixing and burning incinerated ash with an alkali metal compound. A method of producing an amorphous silica fine particle by acid treatment 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.

製紙スラッジより再生顔料とする無機粒子を得るためのより好ましい方法の一例の基本フローシートを図1に示した。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る。以下本基本フローシートに従って説明する。   FIG. 1 shows a basic flow sheet as an example of a more preferable method for obtaining inorganic particles as a regenerated pigment from papermaking sludge. FIG. 1 is a view showing a basic flow sheet of a method for producing inorganic particles to be regenerated pigments preferably used in the present invention. The following description will be made according to the basic flow sheet.

[スラッジ]
スラッジは本発明に係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 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重量%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/炭酸カルシウムの重量比で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(Al換算)およびケイ素(SiO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 or a coated paper pigment account for about 80 to 95% by weight 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 by weight ratio of kaolin / calcium carbonate. . Further, the calcium in the inorganic component (ash) (CaO equivalent), aluminum (Al 2 O 3 basis) and silicon each content ratio (calcium / aluminum / silicon) of the (SiO 2 equivalent), 13-73 / 12 -40 / 15-47.

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/有機成分の重量比で30/70〜80/20の範囲である。   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. However, the weight ratio of the inorganic component / organic component is generally 30 / 70-80 / 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. Suitable filtration devices, have referred filtering device with rotary screen, and as the dewatering device, there is pressure and squeezing and dewatering equipment called screw press, these filtration apparatus, a squeezing device alone, Or it can be used 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]
本発明では、熱処理工程で用いられる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いので、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]
In the present invention, the solid concentration of 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, the sludge solid concentration is Since it is preferable to make it as high 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.

また本発明の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、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、本発明で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 of the present invention is not particularly limited as long as it has a size and shape that can come into contact with oxygen when the sludge is laminated 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, may be insufficient and the whiteness may not improve There is sex. If the sludge is too large, the carbon cannot be burned completely, and unburned carbon may remain in the center of the sludge lump. From the above, the sludge used in the present invention preferably has 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。すなわ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. In other words, it may be formed into a certain block size.

[熱処理工程]
本発明の熱処理工程は、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]
Since the heat treatment process of the present invention is performed in an excess air (oxygen) atmosphere to improve combustion efficiency, 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 configuration diagram of a heat treatment apparatus using an indirectly heated rotary kiln used in the heat treatment process of 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。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。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。   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, 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, external heating continuous rotary kilns from Takasago Industry Co., Ltd., continuous external heating rotary kilns IRK type from Kurimoto Iron Works, indirect heating continuous rotary kiln RKC-SG type from Noritake Engineering Co., Ltd., Iwasa Machinery Industry Co., Ltd. An externally heated rotary kiln manufactured by Co., Ltd. can be used. 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. 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.

そこで本発明の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, since a horizontal or vertical cylinder is used as a heat treatment apparatus using these firing furnaces that can be suitably used for the heat treatment apparatus used in the heat treatment process of the present invention, a cylindrical type using a cylindrical heat treatment furnace This is called a heat treatment apparatus.

図2に本発明の熱処理工程に好適に用いられる熱処理装置の一例の構成図を示した。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。   FIG. 2 shows a configuration diagram of an example of a heat treatment apparatus suitably used in the heat treatment process of the present invention. 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 supply hopper 2 serving as a sludge supply port installed at one end of the rotary kiln 1 in the cylinder axis direction, and supplied to the firing chamber 9 in the rotary kiln 1 via a screw feeder 10. As the sludge S passes through the firing chamber 9 of the rotary kiln 1, the organic components in the sludge S are combusted. The sludge S after combustion is taken out of the furnace through the sludge discharge port 8 installed at the end opposite to the sludge supply port in the cylinder axis direction, and sent to the next step.

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。この詳細は後に説明する。   An exhaust fan 4 as an exhaust means is installed in the vicinity of the supply hopper 2. This exhaust fan forcibly exhausts the air in the rotary kiln 1, and the air installed in the vicinity of the sludge discharge port 8 into the rotary kiln 1. Air is sucked into the rotary kiln 1 from the supply port 3 as indicated by a dashed arrow A. In this way, the air flow indicated by the broken-line arrow A always occurs from the air supply port 3 toward the exhaust fan 4. This air flow becomes an unburned matter conveying air flow A described later. The air amount is controlled by controlling the exhaust amount of the exhaust fan 4. This amount of air is preferably controlled to be excessively sucked so that the inside of the furnace is in an excess (rich) oxygen atmosphere. Details of this will be described later.

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 baking chamber 9 is indirectly heated by this heat. Heat is also generated by burning combustible components in the sludge in the firing chamber 9 of the rotary kiln 1, but the heat supplied from the indirect heating means 5 is much larger than this heat. By controlling the indirect heating means 5, the temperature in the rotary kiln 1 is kept uniform. The indirect heating means 5 can be electrically heated, but heating with a combustion gas of kerosene or heavy oil or heating with a gas burner is economically preferable. Combustion exhaust gas discharged from existing incineration facilities can be used, and steam or the like can also be used. In the example shown in FIG. 2, the combustion exhaust gas is supplied as the indirect heating means 5 by the circulation blower 7.

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 firing chamber 9 of the rotary kiln 1, but a part of the unburned matter is put on the air flow A and taken out from the rotary kiln 1. Since the air flow forcedly exhausted through the exhaust fan 4 is hot air, it is preferable to use the hot air circulation fan 6 to be sent to a sludge dryer (not shown) and reused as heat energy.

以上説明したように本発明の熱処理工程は、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 of the present invention 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℃にて60分、850℃にて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. Good. 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) mainly contained in the following sludge. 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、本発明の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 of the heat treatment step of the present invention 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、本発明の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。   Moreover, in the heat treatment process of the present invention, the sludge temperature may be raised 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 baking chamber 9, and is strictly different from the atmospheric temperature in the heat treatment apparatus. Although the atmospheric temperature in the heat treatment apparatus depends on the temperature of the supplied air, it is usually lower than the sludge temperature.

本発明の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 of the present invention, 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. After all, it is difficult to obtain a desired sludge fired product. Therefore, it is absolutely necessary to avoid making the inside of the furnace poorly oxygenated.

本発明においては、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。   In the present invention, 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, but as described above, a hard fired product is generated. It becomes easy to do.

本発明では、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。   In the present invention, as shown in FIG. 2, the air supply port 3 is installed in the vicinity of the sludge discharge port 8, and the exhaust fan 4 that discharges the air flow A for conveying unburned matter is installed in the vicinity of the sludge supply port 2. In this case, the unburnt substance conveying air stream A can be generated in a direction opposite to the direction B in which the sludge S travels in the heat treatment apparatus.

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本発明では向流方式と呼ぶ。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 the present invention. 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の未燃焼物の100%の完全燃焼の保障を図り、スラッジ温度をより高めに設定したりするより、100%の燃焼の保障は断念して微量の未燃焼物の発生を看過し、寧ろそ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ようとすることに本発明の特徴がある。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 achieve higher whiteness, 100% complete combustion of unburned sludge is guaranteed, and 100% combustion is abandoned rather than setting the sludge temperature higher. A feature of the present invention is to obtain inorganic particles that have high whiteness and do not contain a high-hardness composite by overlooking the generation of unburned matter and, rather, removing the unburned matter from the sludge fired product. 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 exhaust fan 4 to generate an unburned matter transfer air flow A in the heat treatment apparatus and put it on the transfer air flow A. The unburned material is taken out. In this way, it is very preferable to forcibly exhaust the unburned-substance conveying air flow using an exhaust fan or the like. More preferably, air is forcibly introduced in addition to such forced exhaust.

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 supply hopper 2 side. Therefore, there is a concern that unburned matter cannot be removed well and is mixed in the sludge fired product, resulting in a decrease in whiteness. The flow rate of the unburned matter transporting air flow for transporting unburned matter containing carbon black having the above properties is preferably 0.4 m / min or more, more preferably 0.8 to 1.5 m / min or more, and particularly Preferably it is 1.5 m / min or more. However, if the flow rate of the air flow is too high, there is a greater possibility that the fired sludge will be mixed with the exhaust fan 4 side and the thermal efficiency will be reduced. The flow rate of the air flow was theoretically determined from the values of the exhaust fan, the air temperature, and the like, and the temperature in the heat treatment apparatus.

一方、他の方式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は本発明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' とスラッジの進行方向B'が同一方向となる。このような方式を本発明では並流方式と呼ぶ。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, an example of an air inflow method opposite to the other method counter-current method is shown in FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of another example of a heat treatment apparatus using an indirectly heated rotary kiln used in the heat treatment process of the present invention. 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 exhaust fan 4 is installed in the vicinity of the sludge discharge port 8. Therefore, the unburnt substance conveying air flow A ′ and the sludge traveling direction B ′ are in the same direction. Such a method is called a parallel flow method in the present invention. In this co-current method, since the discharge port for separating and extracting the sludge fired product and the unburned product is in the same direction, there is a concern that the unburned product is likely to be mixed into the sludge fired product. Further, in the parallel flow method, as described above, even if the flow rate of the air flow for conveying unburned material is adjusted, the unburned material is likely to be mixed into the sludge fired product, so the counter current method is more preferable.

また本発明においては、本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、すなわちロータリン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。   Further, in the present invention, when the sludge combustion temperature in the heat treatment apparatus becomes high, by increasing the air inflow amount above a certain level, excess sludge combustion heat is discharged out of the heat treatment apparatus by the air flow. That is, the combustion temperature of the sludge S in the firing chamber 9 can be lowered by discharging the high-temperature combustion exhaust gas in the firing chamber 9 of the rotary kiln 1 to the outside of the rotary kiln 1 by the exhaust fan 4 on the sludge supply side. Therefore, in the present heat treatment apparatus, contrary to the above, even if the temperature is high, the sludge combustion heat is discharged out of the heat treatment apparatus by increasing the air inflow amount above a certain amount, that is, the main body cylinder part of the rotary kiln. The temperature can be lowered by discharging the heat together with the air flow from the sludge supply side to the outside. That is, it is possible to perform control so as to avoid a rise above the set heat treatment temperature. Therefore, the unburned matter transport air flow A described above also serves as a sludge combustion heat exhaust air flow. Also in this point, the counterflow method has an exhaust port near the sludge supply port that discharges the airflow, so that the sludge combustion heat is heat treated without passing through the heat treatment device compared to the parallel flow method. It is more preferable because it can be discharged out of the apparatus and the sludge temperature can be easily controlled.

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、本発明においては、スラッジの白色度を高く焼成するという目的のため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。すなわち本発明においては、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 air inflow amount, but in the present invention, in the heat treatment apparatus, for the purpose of firing the sludge with a high degree of whiteness. Since it is necessary to make the oxygen rich state and the sludge burn sufficiently, it is not preferable to reduce the air inflow amount 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, in the present invention, the combustion temperature can be adjusted by the air inflow amount.

このようなまた、前記向流方式、並流方式の各空気流入方式の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。   In addition, the difference in the characteristics of each of the counterflow type and the parallel flow type air inflow methods is prominent 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 is separated and taken out on the air flow A for unburned matter conveyance is removed by a bag filter provided after the hot air circulation fan 6 and / or captured by a combustion device (both not shown) together with exhaust gas. It is more preferable to remove or burn.

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 heat circulation fan 6, so that the energy cost can be reduced.

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有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、本発明の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 constant temperature (heat treatment time) is not particularly limited, but there is a time during which the organic matter remaining in the firing chamber 9 is completely burned without being blown off by the air flow A for conveying the unburned air flow. Since it is necessary to hold, one hour or more is preferable. However, an unnecessarily long heat treatment time not only increases the energy cost but also increases the heat treatment apparatus. Therefore, the heat treatment time in the heat treatment step of the present invention is more preferably 1 to 5 hours. By suitably controlling the conditions such as the heat treatment time, sludge temperature, air flow rate, flow rate, etc., the decomposition rate of the calcium carbonate component in the sludge is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70%. That's it.

[焼成物懸濁液化工程]
本発明においては、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]
In the present invention, as illustrated in FIG. 1, the calcined product after the heat treatment step may be provided with a suspension step after the heat treatment step of mixing and stirring the calcined product with water to obtain a calcined product suspension. . 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, and when it is higher than 20% by mass, the viscosity of the fired product suspension becomes high. 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):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):消石灰〕として、スラッジ焼成物100重量部に対して最大100重量部(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重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 weight (sludge: calcium hydroxide = 50: 50) with respect to 100 parts by weight of the burned sludge. Although calcium hydroxide can be added in excess of 100 parts by weight, 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(CaCO)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。本発明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、本発明の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には、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 of the present invention, the decomposition of calcium carbonate is promoted. That is, the whiteness of the baked ash after the heat treatment step of the present invention and the decomposition rate of calcium carbonate are in a proportional relationship, and in order to obtain a desired white baked ash, the calcium carbonate in the sludge is decomposed to exceed 50%. ing. 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.

本発明においては、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(CaCO)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。 In the present invention, by performing the carbonation step after the baked product suspension step, calcium ions in the baked product suspension are regenerated and converted to calcium carbonate (CaCO 3 ), thereby lowering the pH of the regenerated inorganic particle slurry. Can do. 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. The carbon dioxide-containing gas includes, for example, 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、本発明の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 of the present invention have a particle size suitable for a filler for papermaking, in which fine calcium carbonate primary particles generated by the carbonation treatment aggregate to form secondary particles (aggregated particles). It may become. 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]
本発明の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) of the present invention 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; It is preferable to include a dispersion step of adding water to the dehydrated composition obtained by the dehydration step 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]
本発明において、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]
In the present invention, the pulverization step may be provided after the dispersion step. 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.

本発明の再生無機粒子の大きさ(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、最終的に0.1〜20μmとすることが好ましく、塗工用顔料として用いる場合には0.3〜5μm、内添用製紙填料として用いる場合には3〜15μmとすることが特に好ましい。   The size (particle diameter) of the regenerated inorganic particles of the present invention is preferably 0.1 to 20 μm as an average particle diameter by laser diffraction particle size distribution measurement, and is 0 when used as a coating pigment. .3 to 5 .mu.m, particularly preferably 3 to 15 .mu.m when used as a paper filler for internal addition.

この平均粒子径は、製紙用填料、および塗工用顔料として、抄紙の際のワイヤー歩留りや紙製品に仕上げた際の不透明性、白色度、平滑性、および印刷適性に優れる品質が得られるように、操業および品質上バランスされた粒子径を選んだものである。したがって、再生無機粒子の平均粒子径を前記粒子径の範囲とすることにより、操業において、従来の製紙用填料、および塗工用顔料と同様に取り扱うことができ、また再生無機粒子を内添した原紙、および再生無機粒子を塗工した塗被紙の品質についても、従来の製紙用填料、および塗工用顔料と概ね同等の品質を発現させることができる。   This average particle size can be used as a paper filler and coating pigment so that it can provide excellent wire yield during paper making and excellent opacity, whiteness, smoothness, and printability when finished into paper products. In addition, a particle size that is balanced in terms of operation and quality is selected. Therefore, by setting the average particle size of the regenerated inorganic particles within the range of the particle size, in operation, it can be handled in the same manner as conventional papermaking fillers and coating pigments, and the regenerated inorganic particles are internally added. As for the quality of the base paper and the coated paper coated with the recycled inorganic particles, the same quality as that of the conventional paper filler and coating pigment can be expressed.

因みに、再生無機粒子の平均粒子径が0.1μm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、反面、製紙用填料として用いる場合にワイヤー歩留りが悪くなるために、多量の填料が必要となり、このため操業性が不安定になる難点がある他に、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。他方、再生無機粒子の平均粒子径が20μmを越えるような大きい粒子になると、製紙用填料として用いた場合に填料のワイヤー歩留りは良くなるが、反面、ワイヤー摩耗性が悪化し、ワイヤーの損傷を受けやすい難点がある他に、塗工用顔料として用いた場合に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 the average particle size of the recycled inorganic particles becomes finer than 0.1 μm, it is effective for improving the opacity, whiteness, smoothness, etc., but on the other hand, it is used as a filler for papermaking. In order to develop sufficient coating layer strength when used as a pigment for coating, in addition to the difficulty that the operability becomes unstable due to the poor wire yield. In addition, there is a disadvantage that a remarkably large amount of adhesive is required, which is not preferable. On the other hand, if the average particle size of the recycled inorganic particles is larger than 20 μm, the wire yield of the filler is improved when used as a papermaking filler, but on the other hand, the wire wearability is deteriorated and the wire is damaged. Besides being difficult to receive, when used as a coating pigment, the smoothness and gloss of the coated paper product are lowered, resulting in a decrease in printability.

再生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製紙用填料、および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 so that the regenerated inorganic particles have the desired particle size described above, but the average particle size of the regenerated inorganic particles after the dispersion treatment falls within the range of the particle size described above. In this case, the dispersion of inorganic particles after the dispersion treatment may naturally be used as it is as a papermaking filler and a coating pigment without performing the pulverization step.

また、分散工程において、再生無機粒子の脱水組成物を炭酸カルシウムスラリーに混合し、混合スラリーとし、湿式粉砕機を用いて粉砕することで、炭酸カルシウムよりも品質が良好で、なおかつ炭酸カルシウムスラリーよりも粉砕時間を短くすることができ、高濃度なスラリーを調整することが可能である。なお、再生無機粒子と炭酸カルシウムの比率は、塗被紙の白紙品質などに応じて、調整することが可能であり、特に制限はない。   Further, in the dispersion step, the dehydrated composition of the regenerated inorganic particles is mixed with the calcium carbonate slurry to obtain a mixed slurry, which is pulverized using a wet pulverizer, so that the quality is better than calcium carbonate and moreover than the calcium carbonate slurry. Also, the pulverization time can be shortened, and a highly concentrated slurry can be prepared. The ratio between the regenerated inorganic particles and calcium carbonate can be adjusted according to the blank paper quality of the coated paper and is not particularly limited.

本方法における工程は、熱処理工程は必要必須であるが、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。   As for the process in this method, the heat treatment process is essential, but the drying process, granulation process, suspension process, carbonation process, dehydration / dispersion process, and pulverization process can be appropriately selected and combined. Devices that perform these processes are combined to form one plant.

上のようにして得られた無機粒子が再生顔料としてより好ましく使用できる。
製紙スラッジより無機粒子を得るためのより好ましい熱処理方法として、一次燃焼工程と二次燃焼工程とからなる少なくも2段階の燃焼工程を有する熱処理を用いることが好ましい。以下にその熱処理工程を詳述する。
Inorganic particles obtained as in the following can be used more preferably as a playback pigment.
As a more preferable heat treatment method for obtaining inorganic particles from papermaking sludge, it is preferable to use a heat treatment having at least two stages of combustion steps including a primary combustion step and a secondary combustion step. The heat treatment process will be described in detail below.

[熱処理工程]
本発明では、前記の少なくとも2段階の燃焼処理により、製紙スラッジに含まれる全ての有機成分を確実に燃焼除去する。すなわち、本発明における燃焼処理は、原料の製紙スラッジを筒型熱処理炉内で移送しつつ行うが、その一次燃焼工程を過剰空気雰囲気下でスラッジ温度650℃以下の燃焼条件に、二次燃焼工程を過剰空気雰囲気下でスラッジ温度700〜850℃の燃焼条件に、それぞれ設定するものである。なお、過剰空気雰囲気とは、有機成分の燃焼に対して充分な酸素量を与えて不完全燃焼を生じさせない空気雰囲気を意味する。
[Heat treatment process]
In the present invention, all organic components contained in the papermaking sludge are surely burned and removed by the above-described at least two-stage combustion treatment. That is, the combustion treatment in the present invention is performed while transporting the raw papermaking sludge in the cylindrical heat treatment furnace, and the primary combustion process is performed under the excess air atmosphere under the sludge temperature of 650 ° C. or less in the secondary combustion process. Are set to combustion conditions with a sludge temperature of 700 to 850 ° C. in an excess air atmosphere. The excess air atmosphere means an air atmosphere that does not cause incomplete combustion by giving a sufficient amount of oxygen to the combustion of organic components.

まず、一次燃焼工程では、過剰空気雰囲気下で比較的低温の燃焼条件になるから、製紙スラッジ中の易燃焼性有機成分が、分子中の官能基を起点として容易に熱分解・発火し、炭化することなく燃焼して消失する。次の二次燃焼工程では、過剰空気雰囲気下で高温の燃焼条件になるから、一次燃焼工程で燃焼しきらずに残っていた難燃焼性有機成分も確実に燃焼して消失する。このような2段階の燃焼処理では、易燃焼性有機成分を燃焼しにくい炭化物に変化させずに燃焼除去できて合理的であり、製紙スラッジ中の有機成分全体の燃焼除去も短時間で効率よく行える。
First, in the primary combustion process, the combustion conditions are relatively low in an excess air atmosphere, so the easily combustible organic components in paper sludge are easily pyrolyzed and ignited starting from the functional group in the molecule, and carbonized. It disappears without burning. In the next secondary combustion step, high-temperature combustion conditions are obtained in an excess air atmosphere, so that the non-combustible organic components remaining without being burned in the primary combustion step are also surely burned and lost. In such a two-stage combustion process, it is reasonable to burn and remove easily combustible organic components without changing them into hard-to-burn carbides, and the entire organic components in paper sludge can be burned and removed efficiently in a short time. can Ru.

なお、一次燃焼工程のスラッジ温度が650℃を越えると、前述したように、易燃焼性有機成分が炭化して難燃焼性有機成分に変化し、燃焼効率が悪化することになる。また、この一次燃焼工程の燃焼温度があまりに低過ぎては易燃焼性有機成分でも熱分解・発火しにくくなって燃焼効率が悪化するため、スラッジ温度の下限を250℃とすることが望ましい。更に、一次燃焼工程の最も好適な焼成条件は、スラッジ温度350〜630℃となる範囲である。   When the sludge temperature in the primary combustion process exceeds 650 ° C., as described above, the easily combustible organic component is carbonized and changed to a hardly combustible organic component, and the combustion efficiency is deteriorated. Further, if the combustion temperature in the primary combustion process is too low, even a readily combustible organic component is difficult to pyrolyze and ignite, and the combustion efficiency deteriorates. Therefore, the lower limit of the sludge temperature is preferably 250 ° C. Furthermore, the most suitable baking conditions of a primary combustion process are the range used as the sludge temperature of 350-630 degreeC.

一方、二次燃焼工程のスラッジ温度が700℃未満になると、難燃焼性有機成分の燃焼に時間がかかり、燃焼効率が悪化することになる。逆に該スラッジ温度が850℃を超える高温燃焼になった場合は、一般的にゲーレナイトと呼ばれる硬質の焼結物の生成によって製紙用材料としての適性が損なわれる。すなわち、このような硬質の焼結物が混入した焼成物から調製した製紙用填料や塗工用顔料に用いた場合、抄紙用ワイヤーや塗工用のブレードなどの製造設備を傷つけて製造操業性を悪化させ、製品品質にも悪影響を与えることになる。しかして、二次燃焼工程の最も好適な焼成条件は、スラッジ温度750〜800℃となる範囲である。   On the other hand, if the sludge temperature in the secondary combustion process is less than 700 ° C., it takes time to burn the non-combustible organic component, and the combustion efficiency deteriorates. On the other hand, when the sludge temperature becomes high temperature combustion exceeding 850 ° C., suitability as a papermaking material is impaired due to generation of a hard sintered material generally called gehlenite. In other words, when used as a paper filler or coating pigment prepared from a fired product mixed with such a hard sintered product, the manufacturing facilities such as paper making wire and coating blade are damaged. Will worsen the product quality. Thus, the most suitable firing conditions for the secondary combustion process are the ranges where the sludge temperature is 750 to 800 ° C.

また、燃焼処理は、上記の一次及び二次燃焼工程からなる2段階で行う以外に、これら一次燃焼工程から二次燃焼工程への移行区間としての燃焼工程を挟んだり、一次及び二次燃焼工程の一方又は両方を更に燃焼温度(スラッジ温度)の異なる複数の燃焼工程に分けたりして、3段階以上とすることも可能である。   In addition to performing the combustion process in the two stages consisting of the primary and secondary combustion processes described above, the combustion process as a transition section from the primary combustion process to the secondary combustion process is sandwiched, or the primary and secondary combustion processes. One or both of these can be further divided into a plurality of combustion steps having different combustion temperatures (sludge temperatures), so that there are three or more stages.

一次燃焼工程の燃焼処理時間は、少なくとも10分以上で5時間以内とすることが好ましく、15分以上で2時間以内とすることが特に好ましく、短過ぎては製紙スラッジ中の易燃焼性有機成分の燃焼除去が不充分になる恐れがあり、長過ぎては熱エネルギーの無駄になる。ともかく全ての易燃焼性有機成分が燃焼除去されるのに充分な時間をかけることが重要である。また、二次燃焼工程の燃焼処理時間は、少なくとも10分以上で5時間以内とすることが好ましく、20分以上で2時間以内とすることが特に好ましく、短過ぎては製紙スラッジ中の難燃焼性有機成分の燃焼除去が不充分になる恐れがあり、長過ぎては熱エネルギーの無駄になる。そして、一次燃焼工程と二次燃焼工程の燃焼処理時間の比率は、一次燃焼工程/二次燃焼工程で1/10〜10/1の範囲とすることが好ましい。   The combustion treatment time of the primary combustion process is preferably at least 10 minutes and within 5 hours, particularly preferably within 15 hours and within 2 hours, and if it is too short, the flammable organic components in the papermaking sludge There is a risk that the removal of combustion will be insufficient, and if it is too long, heat energy will be wasted. In any case, it is important to allow sufficient time for all flammable organic components to burn off. The combustion treatment time in the secondary combustion process is preferably at least 10 minutes or longer and within 5 hours, particularly preferably 20 minutes or longer and within 2 hours, and if it is too short, it is difficult to burn in the papermaking sludge. There is a risk that the burning and removal of the organic component will be insufficient, and if it is too long, the heat energy will be wasted. And it is preferable to make the ratio of the combustion processing time of a primary combustion process and a secondary combustion process into the range of 1/10-10/1 in a primary combustion process / secondary combustion process.

燃焼処理に用いる筒型熱処理炉は、被処理物の移送方式により、ロータリーキルンと称される回転式キルン炉と、スクリュー式キルン炉とがあるが、燃焼効率面から回転式キルン炉が好適である。また、前記の少なくとも2段階の燃焼処理は、1基の筒型熱処理炉内で行う他、段階ごとに異なる複数基の筒型熱処理炉を用いて行うことも可能であるが、当然に1基で行う方が設備効率及び設備コスト面で有利である。   The cylindrical heat treatment furnace used for the combustion treatment includes a rotary kiln furnace called a rotary kiln and a screw kiln furnace depending on the transfer method of the object to be processed, but a rotary kiln furnace is preferable in terms of combustion efficiency. . The at least two-stage combustion treatment can be performed in a single cylindrical heat treatment furnace, or by using a plurality of cylindrical heat treatment furnaces that are different for each stage. It is more advantageous in terms of equipment efficiency and equipment cost.

なお、燃焼処理を前記1基の筒形熱処理炉を用いて行う場合の一次燃焼工程と二次燃焼工程との間に生じる昇温領域、具体的には燃焼温度が650℃から700℃へ上昇する領域については、できるだけ短くすることが好ましく、10分以内とすることが特に好ましい。このように一次燃焼工程と二次燃焼工程との間の昇温領域を短くすることは、筒型熱処理炉の全長短縮によるコンパクト化に繋がり、設備効率及び設備コスト面で有利である。   It should be noted that the temperature rising region generated between the primary combustion process and the secondary combustion process when the combustion treatment is performed using the one cylindrical heat treatment furnace, specifically, the combustion temperature is increased from 650 ° C. to 700 ° C. About the area | region to perform, it is preferable to make it as short as possible, and it is especially preferable to set it as less than 10 minutes. Thus, shortening the temperature rising region between the primary combustion process and the secondary combustion process leads to compactness by shortening the overall length of the cylindrical heat treatment furnace, which is advantageous in terms of equipment efficiency and equipment cost.

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。   As the heating method of the cylindrical heat treatment furnace, the indirect heating method (external heat method) is preferable to the direct heating method (internal heat method). That is, in the direct heating method, since a large amount of air (oxygen) is consumed to burn the heat source gas in the processing furnace, there is a concern that the combustion of the organic components contained in the papermaking sludge becomes incomplete due to air shortage. Furthermore, the control of the furnace temperature (sludge temperature) becomes very difficult due to the combustion of the heat source gas. On the other hand, the indirect heating method does not consume furnace air for the heat source, so that the inside of the furnace can be reliably set to an excess air atmosphere and the degree of heating from the outside can be freely changed. Control of the furnace temperature becomes extremely easy.

上記の間接的加熱方式における加熱手段としては、電気的ヒータや誘導電流による加熱も可能ではあるが、エネルギーコスト面より、筒型の炉本体を包囲する加熱ジャケット内に、灯油や重油などの燃焼ガス、既存の焼却設備から排出される燃焼排ガス、高温空気、過熱水蒸気などを導入したり、該処理炉の周壁にガスバーナーからの燃焼ガスを吹き付けて加熱する方法が推奨される。また、炉本体内での燃焼処理を経た高温の排気や前処理の乾燥工程からの燃焼排ガスも、当該加熱手段の熱媒や熱源の一部として利用できる。   As a heating means in the above indirect heating method, heating by an electric heater or induction current is possible, but from the viewpoint of energy cost, burning of kerosene, heavy oil, etc. is carried out in a heating jacket surrounding the cylindrical furnace body. A method of introducing gas, combustion exhaust gas discharged from an existing incinerator, high-temperature air, superheated steam, or the like, or spraying combustion gas from a gas burner on the peripheral wall of the processing furnace and heating is recommended. Further, high-temperature exhaust gas that has undergone combustion treatment in the furnace body and combustion exhaust gas from the pretreatment drying step can also be used as part of the heating medium or heat source of the heating means.

筒型熱処理炉の炉本体内への燃焼用空気の供給は、高品質の焼成物を製出する上で、焼成物排出口側から行うことが推奨される。すなわち、焼成物排出口側からの空気供給により、炉本体内での空気の流れ方向が被処理物(製紙スラッジとその焼成物)の移送方向に対して逆向きになり、燃焼に伴って未燃焼の難燃焼性有機成分が煤の如き状態となってたまたま炉内に飛散しても、煤の如き浮遊性物質は空気の流れに乗って原料供給口側へ戻されて燃焼するか、あるいは更に排気に付随して筒型熱処理炉外へ排出されるため、焼成物に黒色の未燃焼の難燃焼性有機成分が混入するのを防止でき、もって白色度の高い焼成物が得られる。しかして、排気に付随して筒型熱処理炉外へ排出される未燃焼の難燃焼性有機成分は、バグフィルターなどで捕集して除去するか、排気と共に適当な加熱手段によって燃焼処理して消失させるのがよい。   In order to produce a high-quality fired product, it is recommended that the supply of combustion air into the furnace body of the cylindrical heat treatment furnace be performed from the fired product outlet side. In other words, the air supply from the fired product outlet side causes the air flow direction in the furnace body to be opposite to the transfer direction of the object to be treated (paper sludge and its fired product). Even if the non-combustible organic component of combustion is scattered in the furnace, which is in the state of soot, the floating substance such as soot is carried back to the raw material supply port side and burns on the air flow, or Further, since the exhaust gas is discharged outside the cylindrical heat treatment furnace, it is possible to prevent the black unburned, non-combustible organic component from being mixed into the fired product, thereby obtaining a fired product with high whiteness. Thus, unburned, non-combustible organic components discharged to the outside of the cylindrical heat treatment furnace accompanying the exhaust are collected and removed with a bag filter or the like, or are combusted with appropriate heating means together with the exhaust. It should be lost.

上述のように炉本体内への燃焼用空気を焼成物排出口側から供給するには、該焼成物排出口側から空気を吹き込んでもよいが、原料供給口側の排気によって空気を吸入する方法が好適である。すなわち、原料供給口側から強制的に排気することによって炉内が負圧になるから、焼成物排出口の近傍に給気口を設けておけば、該負圧によって空気が給気口から自動的に炉内へ吸入される。しかして、このような原料供給口側の排気による空気供給では、排気量によって空気供給量を容易に制御できると共に、安定した空気流によって長い炉本体の全長にわたって空気を確実に行き渡らせることができる。   As described above, in order to supply combustion air into the furnace main body from the fired product discharge port side, air may be blown from the fired product discharge port side, but air is sucked by exhaust on the raw material supply port side. Is preferred. That is, because the furnace is negatively exhausted by forcibly exhausting from the raw material supply port side, if an air supply port is provided in the vicinity of the fired product discharge port, air is automatically discharged from the air supply port by the negative pressure. Inhaled into the furnace. Thus, in such air supply by exhaust on the raw material supply port side, the air supply amount can be easily controlled by the exhaust amount, and air can be reliably distributed over the entire length of the long furnace body by a stable air flow. .

上記の空気供給量は、炉本体内を過剰空気雰囲気とする上で、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に対し、1.1〜5倍の酸素量を与える量に設定することが好ましく、1.5〜5倍の酸素量を与える量がより好ましく、特に2〜5倍の酸素量を与える量が望ましい。この空気供給量が少な過ぎては、炉本体内を過剰空気雰囲気にすることが困難になり、有機成分の不完全燃焼で残留した炭化物によって焼成物の白色度が低下する恐れがある。また、逆に空気供給量が多過ぎては、供給空気によって炉内が過度に冷やされるため、燃焼温度を維持する上で加熱手段による加熱度合を強める必要があり、それだけエネルギーコストが嵩むことになる。しかして、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。   The above air supply amount is an amount that gives an oxygen amount 1.1 to 5 times the theoretical oxygen amount required for complete combustion of the organic components contained in the papermaking sludge in the furnace body in an excess air atmosphere. The amount is preferably set, more preferably an amount giving an oxygen amount of 1.5 to 5 times, and particularly preferably an amount giving an oxygen amount 2 to 5 times. If the air supply amount is too small, it becomes difficult to make the furnace body have an excess air atmosphere, and the whiteness of the fired product may be lowered by the carbide remaining due to incomplete combustion of the organic components. On the other hand, if the air supply amount is too large, the inside of the furnace will be excessively cooled by the supply air, so it is necessary to increase the degree of heating by the heating means in order to maintain the combustion temperature, and the energy cost will increase accordingly. Become. Therefore, since this combustion air only needs to contain oxygen that sufficiently burns organic components, there is no problem even if the content of carbon dioxide is larger than that of normal outside air.

本発明方法による製紙スラッジの好適な燃焼処理状態が現出すれば、一次燃焼工程では、スラッジ中の有機成分の大部分を占める多量の易燃焼性有機成分が充分な酸素の存在下で炎を上げて燃焼し、この燃焼が当該一次燃焼工程の1/2〜2/3まで連続する状態となる。同じく二次燃焼工程では、残留した難燃性有機成分が燃焼するが、その含有量が少ないために炎を上げることはなくとも、700〜850℃の高温であるためにスラッジが灼熱しながら持続的に燃焼する状態となる。   If a suitable combustion treatment state of the papermaking sludge according to the method of the present invention appears, in the primary combustion process, a large amount of easily combustible organic components, which occupy most of the organic components in the sludge, will burn in the presence of sufficient oxygen. It burns up, and this combustion is in a state that continues from 1/2 to 2/3 of the primary combustion process. Similarly, in the secondary combustion process, the remaining flame-retardant organic components are burned, but since the content is small, the flame is not raised, but the high temperature of 700 to 850 ° C keeps the sludge burning up. It will be in a state of burning.

図4は本発明に用いる筒型熱処理炉のひとつの構成例である間接的加熱方式の回転式キルン炉(ロータリーキルン)K1を模式的に示す縦断側面図である。図示のように、この回転式キルン炉K1は、炉本体である横円筒型の回転胴9の外周が加熱ジャケット20で包囲されており、該回転胴9の一端の原料供給口9a側に、排気口30とやや離間して原料投入口2とが設けられると共に、この原料投入口2と回転胴9の原料供給口9aとの間に、スクリューフィーダーの如き原料供給手段10が配設され、また回転胴9の他端の焼成物排出口9bに臨んで、給気口3と焼成物取出口8とが設けられている。   FIG. 4 is a longitudinal side view schematically showing an indirect heating type rotary kiln furnace (rotary kiln) K1 which is one configuration example of a cylindrical heat treatment furnace used in the present invention. As shown in the figure, the rotary kiln furnace K1 has an outer periphery of a horizontal cylindrical rotary drum 9 that is a furnace body surrounded by a heating jacket 20, and on the raw material supply port 9a side of one end of the rotary drum 9, A raw material input port 2 is provided at a distance from the exhaust port 30, and a raw material supply means 10 such as a screw feeder is disposed between the raw material input port 2 and the raw material supply port 9 a of the rotary drum 9. An air supply port 3 and a fired product outlet 8 are provided facing the fired product discharge port 9 b at the other end of the rotary drum 9.

そして、加熱ジャケット20内には、一次燃焼用及び二次燃焼用の2系統の間接的加熱手段5A,5Bにより、それぞれの熱風ブロアー71を介して送出される熱風が各々複数本のバルブ付き放出口72…から、原料供給口9a側の前部加熱空間20aと焼成物排出口9b側の後部加熱空間20bとに分けて導入される。また、排気口30には排気ファンの如き排気手段4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9内の空気が排気されると共に、この排気に伴う減圧作用で給気口3より外部の空気が回転胴9内へ吸入される。6は排気口30の下流側に設けた排気循環ブロアーである。   In the heating jacket 20, hot air sent through the hot air blowers 71 is released by a plurality of valves by a plurality of indirect heating means 5 A and 5 B for primary combustion and secondary combustion, respectively. From the outlet 72, it is introduced separately into a front heating space 20a on the raw material supply port 9a side and a rear heating space 20b on the fired product discharge port 9b side. Further, the exhaust port 30 is provided with an exhaust means 4 such as an exhaust fan, and the air in the rotary drum 9 is exhausted by the operation as shown by the broken line arrow A, and the decompression action accompanying the exhaust is performed. External air is sucked into the rotary drum 9 from the air supply port 3. Reference numeral 6 denotes an exhaust circulation blower provided on the downstream side of the exhaust port 30.

なお、回転胴9は、厳密な図示を省略しているが、原料供給口9a側から焼成物排出口9b側に向かって非常に緩やかな下り勾配に傾斜しており、この回転胴9の傾斜と回転により、内部の被処理物が重力作用で原料供給口9a側から焼成物排出口9b側へ徐々に移動するようになっている。   Although the rotary cylinder 9 is not illustrated strictly, the rotary cylinder 9 is inclined to a very gentle downward slope from the raw material supply port 9a side to the fired product discharge port 9b side. As a result of the rotation, the internal workpiece is gradually moved from the raw material supply port 9a side to the fired product discharge port 9b side by gravity.

上記構成の回転式キルン炉K1によって製紙スラッジSの焼成処理を行うには、実線矢印Bで示すように、原料投入口2に投入された原料の製紙スラッジSを、原料供給手段10によって回転胴9の原料供給口9aへ送り込み、該回転胴9の回転によって焼成物排出口9b側へ移送する過程で、加熱ジャケット20内へ導入される熱風による間接加熱により、当該スラッジS中の有機成分を既述焼成条件の一次燃焼工程と二次燃焼工程の2段階で燃焼させる。   In order to perform the baking process of the papermaking sludge S with the rotary kiln furnace K1 having the above-described configuration, as shown by the solid line arrow B, the papermaking sludge S of the raw material charged into the raw material charging port 2 is rotated by the raw material supply means 10 by the rotating drum In the process of feeding into the raw material supply port 9a and transferring to the fired product discharge port 9b side by the rotation of the rotary drum 9, the organic components in the sludge S are removed by indirect heating with hot air introduced into the heating jacket 20. Combustion is performed in two stages, the primary combustion process and the secondary combustion process described above.

すなわち、この2段階の燃焼処理は、排気手段4の稼働による排気口30からの排気に伴う給気口3からの空気の吸入により、回転胴9内全体を過剰空気雰囲気に維持しつつ、2系統の間接的加熱手段5A,5Bから加熱ジャケット20内の前部加熱空間20aと後部加熱空間20bに各々導入される熱風の温度と導入速度によって加熱度合を調整し、図中の仮想線cで分かつように、その前部加熱空間20aに対応した回転胴9内の前側領域を一次燃焼区間Z1としてスラッジ温度650℃以下(好適には650℃以下で250℃以上、最適には350〜630℃)に制御すると共に、後部加熱空間20bに対応した回転胴9内の後側領域を二次燃焼区間Z2としてスラッジ温度700〜850℃(好適には750〜800℃)に制御する。   That is, the two-stage combustion process is performed while maintaining the entire inside of the rotary drum 9 in an excess air atmosphere by the intake of air from the air supply port 3 accompanying the exhaust from the exhaust port 30 due to the operation of the exhaust means 4. The heating degree is adjusted by the temperature and the introduction speed of hot air introduced from the indirect heating means 5A, 5B of the system to the front heating space 20a and the rear heating space 20b in the heating jacket 20, respectively, and is represented by a virtual line c in the figure. As can be seen, the sludge temperature of 650 ° C. or lower (preferably 250 ° C. or higher, most preferably 350 to 630 ° C.) is defined as the primary combustion zone Z1 in the front region in the rotary drum 9 corresponding to the front heating space 20a. ), And the rear region in the rotary drum 9 corresponding to the rear heating space 20b is controlled to a sludge temperature of 700 to 850 ° C. (preferably 750 to 800 ° C.) as the secondary combustion zone Z2.

これにより、製紙スラッジSは、一次燃焼区間Z1を通過する過程で含有する易燃焼性有機成分が炭化することなく燃焼除去され、次いで二次燃焼区間Z2を通過する過程で含有する難燃焼性有機成分が燃焼除去され、もって未燃焼の有機成分ならびに硬質の焼結物を含まない高白色度の焼成物として、回転胴9の焼成物排出口9bから排出され、焼成物取出口8を通して炉外に取り出される。   As a result, the paper-making sludge S is combusted and removed without carbonizing the easily combustible organic components contained in the process of passing through the primary combustion zone Z1, and then contained in the process of passing through the secondary combustion zone Z2. The components are burned and removed, and are discharged from the fired product discharge port 9b of the rotary drum 9 as a high-whiteness fired product containing no unburned organic components and hard sintered products, and are discharged from the furnace through the fired product outlet 8 To be taken out.

なお、両燃焼区間Z1,Z2における処理時間(通過時間)は、回転胴9の回転速度と傾斜度合によって設定すればよい。また、回転胴9内における両燃焼区間Z1,Z2の長さ比率は、前述の如く一次燃焼工程/二次燃焼工程で1/10〜10/1の範囲とすることが好ましいが、2系統の間接的加熱手段5A,5Bから加熱ジャケット20内へそれぞれ熱風を導入する領域の大きさの相対比率によって任意に調整できる。しかして、両燃焼区間Z1,Z2の燃焼温度(スラッジ温度)を制御するための温度計測には、熱電対や赤外線温度センサーを始めとする様々な計測手段を利用できるが、作動の信頼性とコスト面より熱電対が好適である。   In addition, what is necessary is just to set the processing time (passing time) in both combustion area Z1, Z2 with the rotational speed and inclination degree of the rotary drum 9. FIG. Further, the length ratio of both combustion sections Z1 and Z2 in the rotary drum 9 is preferably in the range of 1/10 to 10/1 in the primary combustion process / secondary combustion process as described above. It can be arbitrarily adjusted according to the relative ratio of the size of the region where hot air is introduced into the heating jacket 20 from the indirect heating means 5A, 5B. Therefore, various measuring means such as a thermocouple and an infrared temperature sensor can be used for temperature measurement for controlling the combustion temperature (sludge temperature) in both combustion sections Z1 and Z2. A thermocouple is preferable in terms of cost.

本発明に用いる筒型熱処理炉の炉本体としては、既述の構成例のロータリーキルン1における回転胴9のような横円筒型に限らず、内部に仕切りや隔壁を設けることにより、内部を複数の区分室に区画した多分割構造や多胴(管部束体)多室構造とした回転胴も採用可能である。これら多分割構造や多胴(管部束体)多室構造とした回転胴の例を図5〜図7に示す。なお、これら図5〜図7はいずれも、横長の回転胴の長手方向に対して直交する方向の断面図(径方向断面図)であり、図の上下方向が実際の上下方向に一致している。   The furnace body of the cylindrical heat treatment furnace used in the present invention is not limited to a horizontal cylindrical type such as the rotary drum 9 in the rotary kiln 1 of the above-described configuration example, and a plurality of interiors are provided by providing partitions and partition walls inside. It is also possible to employ a rotating cylinder having a multi-divided structure divided into compartments or a multi-cylinder (tube bundle) multi-chamber structure. Examples of the rotary cylinder having the multi-divided structure or the multi-body (tube bundle) multi-chamber structure are shown in FIGS. 5 to 7 are cross-sectional views (diameter cross-sectional views) in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the horizontally long rotating drum, and the vertical direction of the drawing coincides with the actual vertical direction. Yes.

図5(a)に示す回転胴9は、略6角形外殻12aを有する6分割隔壁構造であり、その内部が断面六方放射状をなす隔壁12bによって断面正三角形の6個の区分室13…に分割されている。図5(b)は、製紙スラッジSの造粒物を供給した同回転胴9が矢印C方向に回転している場合の、各区分室13における該製紙スラッジSの積層・堆積状態を示している。   The rotating drum 9 shown in FIG. 5A has a six-partitioned partition structure having a substantially hexagonal outer shell 12a. The partition 12b has a hexagonal section in the inside, and is divided into six compartments 13 having a regular triangular section. It is divided. FIG. 5 (b) shows the state of lamination and accumulation of the papermaking sludge S in each compartment 13 when the rotating cylinder 9 to which the granulated material of the papermaking sludge S is rotated in the direction of arrow C. Yes.

図6(a)に示す回転胴9は、6本の管部14…をドーナツ板状の管部固定部材15によって略円環状に束ねた6胴型多胴(管部束体)構造であり、6本の管部14…に囲まれた中央の空洞部16が管部固定部材15の中心孔15aを通して軸心方向に連通している。図6(b)は、製紙スラッジSの造粒物を供給した同回転胴9が矢印C方向に回転している場合の、各管部14における該製紙スラッジSの積層・堆積状態を示している。   The rotating drum 9 shown in FIG. 6 (a) has a six-cylinder multi-cylinder (tube bundles) structure in which six pipe parts 14 are bundled in a substantially annular shape by a donut plate-like pipe part fixing member 15. The central hollow portion 16 surrounded by the six pipe portions 14 communicates in the axial direction through the center hole 15a of the pipe portion fixing member 15. FIG. 6 (b) shows the state of lamination and deposition of the papermaking sludge S in each pipe section 14 when the rotating cylinder 9 supplied with the granulated material of the papermaking sludge S is rotating in the direction of arrow C. Yes.

図7(a)に示す回転胴9は、12分割隔壁構造であり、二重管をなす内筒部17aと外筒部17bとの間の環状空間を12枚の隔壁17c…で放射状に仕切ることにより、12個の区分室18…を形成しており、内筒部17aの内側は空洞部16をなしている。図7(b)は、製紙スラッジSの造粒物を供給した同回転胴9が矢印C方向に回転している場合の、各区分室18における該製紙スラッジSの積層・堆積状態を示している。   7A has a 12-partitioned partition structure, and the annular space between the inner cylinder part 17a and the outer cylinder part 17b forming a double pipe is radially divided by 12 partition walls 17c. Thus, twelve compartments 18 are formed, and the inside of the inner cylindrical portion 17a forms a hollow portion 16. FIG. 7 (b) shows the state of lamination and deposition of the papermaking sludge S in each compartment 18 when the rotating cylinder 9 to which the granulated material of the papermaking sludge S is rotating is rotated in the direction of arrow C. Yes.

これら図5〜図7に例示したように、横長の回転胴9を多分割構造や多胴(管部束体)多室構造とすれば、供給される製紙スラッジSが複数の区分室や胴部に少量ずつ分配されることになるから、全体が単一の炉内空間をなす単なる横円筒型の回転胴に比較して、当該回転胴9内の移送過程における被処理物(製紙スラッジS,焼成物)の堆積厚さが格段に小さくなると共に、回転胴9の回転に伴う被処理物の攪拌作用が強くなり、有機成分を燃焼させるための空気(酸素)と被処理物との接触効率が著しく向上し、もって有機成分の燃焼効率が飛躍的に高まり、高品質の焼成物ひいては無機粒子が得られる。   As illustrated in FIGS. 5 to 7, if the horizontally long rotating drum 9 has a multi-divided structure or a multi-cylinder (tubing bundle) multi-chamber structure, the supplied papermaking sludge S has a plurality of compartments or cylinders. Therefore, the object to be processed (paper sludge S) in the transfer process in the rotary cylinder 9 is compared with a simple horizontal cylindrical rotary cylinder that forms a single furnace space. , Calcined product) is significantly reduced in thickness, and the stirring action of the object to be processed accompanying the rotation of the rotary drum 9 is strengthened, so that the contact between the air (oxygen) for burning the organic components and the object to be processed is achieved. The efficiency is remarkably improved, and the combustion efficiency of the organic component is dramatically increased, so that a high-quality fired product and inorganic particles can be obtained.

なお、このような多分割構造や管部束体(多胴)多室構造における移送経路の分割数は、上記の作用効果を充分に発揮させる上で、少なくとも6以上とすることが推奨される。また、回転胴の分割構造は、図5〜図7に例示した構造に限らず、例えば18分割型、24分割型、36分割型などの断面が三角形状の区分室に分割した多分割隔壁構造や、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・多分割構造とした回転胴構造など、種々の構造が可能である。更に、これらのような回転胴、および管状部材の内部を隔壁で複数の区分室に区画する構造の他に、隔壁に類似した形状の従動型攪拌翼を回転胴内、および管状部材内に非固定状態に挿入することにより、回転胴内を複数の区分室に分割し、該回転胴内に供給される製紙スラッジSを複数の区分室に分配させるようにしてもよい。   In addition, it is recommended that the number of divisions of the transfer path in such a multi-divided structure or a tube bundle (multi-body) multi-chamber structure is at least 6 or more in order to sufficiently exhibit the above-described effects. . Further, the divided structure of the rotary drum is not limited to the structure illustrated in FIGS. 5 to 7, and is a multi-partition partition structure in which the cross section is divided into triangular compartments such as an 18-divided type, a 24-divided type, and a 36-divided type. In addition, various structures are possible, such as a rotating body structure having a multi-body / multi-division structure in which a partition or partition is provided for each tubular member of a multi-body structure and the total number of divisions is 6 to 126. Further, in addition to the rotary drum and the structure in which the inside of the tubular member is partitioned into a plurality of compartments by a partition wall, a driven stirring blade having a shape similar to the partition wall is not provided in the rotary drum and the tubular member. By inserting in a fixed state, the inside of the rotating drum may be divided into a plurality of compartments, and the papermaking sludge S supplied into the rotating drum may be distributed to the plurality of compartments.

また、図6及び図7に示すように、軸心方向に沿う空洞部16を設けた多分割構造や多胴(管部束体)構造の回転胴9を採用する場合、外側からの間接的加熱に加えて、空洞部16を利用して内側(中心側)からも間接的加熱を行うようにすれば、より精度よく燃焼温度を制御できる上、より高い熱処理効率を達成できる。この内側からの間接的加熱手段としては、既述した外側からの間接的加熱手段と同様の種々の熱媒及び熱源を採用できる。   As shown in FIGS. 6 and 7, when a rotary cylinder 9 having a multi-divided structure or a multi-cylinder (tubular bundle) structure provided with a hollow portion 16 along the axial direction is employed, it is indirectly from the outside. If indirect heating is performed from the inside (center side) using the cavity 16 in addition to heating, the combustion temperature can be controlled more accurately and higher heat treatment efficiency can be achieved. As the indirect heating means from the inside, various heating media and heat sources similar to the indirect heating means from the outside described above can be adopted.

特開平11−310732号公報JP-A-11-310732 特表平10−505055号公報Japanese National Patent Publication No. 10-505055 特開2001−11337号公報JP 2001-11337 A 特開2002−167523号公報JP 2002-167523 A 特許3611830号公報Japanese Patent No. 3611830 特開2004−176208号公報JP 2004-176208 A 特開2001−262002号公報JP 2001-262002 A 特開2005−53984号公報JP-A-2005-53984 特開平10−29818号公報JP-A-10-29818 特開2002−356629号公報JP 2002-356629 A 特開2004−262701号公報JP 2004-262701 A

上記いずれかの文献に記載の方法で得られた再生顔料の配合量は、多いほど産業廃棄物が有効活用されることにより、廃棄物処理費用が低減され、経済性の面から望ましい。したがって、再生顔料に配合量は、全顔料に対して、1〜100部が好ましい。1部より少ないと、廃棄物処理量が減らず、処理費用かさむことになり、経済性の面で好ましくない。   The larger the blended amount of the regenerated pigment obtained by the method described in any of the above documents, the more effectively industrial waste is used, so that the cost of waste treatment is reduced, which is desirable from the viewpoint of economy. Therefore, the blending amount of the regenerated pigment is preferably 1 to 100 parts with respect to the total pigment. If the amount is less than 1 part, the amount of waste processing is not reduced and the processing cost is increased, which is not preferable in terms of economy.

本発明において、再生顔料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/m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/mである。なお、再生顔料の組成としては、[0014]段落で述べた如く、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の範囲であるので、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%以上あるとフレキソインキ発色性に優れより好ましい。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 may be a single layer or a multilayer, 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 . In addition, as the composition of the regenerated pigment, as described in the paragraph [0014], 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 ratio of the kaolin component and the calcium carbonate component heat-denatured in the regenerated inorganic material after the step of bringing carbon dioxide into contact with the inorganic material is in the range of about 20/80 to 80/20. When the amount of the kaolin component thermally modified by the baking treatment, that is, the calcined kaolin-like component is 10% by mass or more, the flexographic ink color developability is 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再生顔料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、焼成カオリン、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、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、タルク、プラスチックピグメント等の1種または2種以上を使用することができるが、焼成カオリンが、フレキソインキの吸収性に優れ、高いインキ発色性が得られ、最も望ましい顔料である。ただし、塗工した後のライナー表面が目視で十分な白さを保ち、フレキソ印刷におけるインキ発色性、印刷均一性を得るには、再生顔料中の焼成カオリン類似成分量と追加配合した焼成カオリンの合計量が全顔料中の50〜99.7部の範囲となるよう調整することが好ましい。さらにタルクを使用することが望ましい。その理由として、段ボール製造時においてライナー表面に異物が接触して擦れた場合、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することがあるが、タルクは扁平顔料で塗工層の摩擦抵抗を低減させる性質を持ち、異物による汚れを軽減させるためである。また、クレー、構造化カオリン、エンジニアードカオリン、およびプラスチックピグメントは、フレキソインキの吸収性が劣るので、本発明の所望する効果を阻害しない範囲で使用するのが望ましいが、プラスチックピグメント等の有機顔料はフレキソインキ吸収性が劣るので好ましくない。   As pigments other than regenerated pigments, which are paint pigments applied to the liner base paper surface layer, pigments commonly used in the papermaking field, such as calcined kaolin, clay, structured kaolin, engineered kaolin, aluminum hydroxide, titanium dioxide 1 or 2 types of light calcium carbonate, heavy calcium carbonate, barium sulfate, zinc oxide, satin white, calcium sulfate, talc, plastic pigment, etc. can be used, but calcined kaolin absorbs flexo ink It is the most desirable pigment because of its excellent properties and high ink color development. However, in order to keep the liner surface after coating sufficiently white and to obtain ink color development and printing uniformity in flexographic printing, the amount of calcined kaolin similar to the amount of calcined kaolin in the regenerated pigment is added. It is preferable to adjust the total amount to be in the range of 50 to 99.7 parts in the total pigment. Furthermore, it is desirable to use talc. The reason for this is that when foreign material comes into contact with the liner surface during rubbing and rubs, if the liner surface has a high frictional resistance, the liner surface may become soiled with foreign matter, but talc is coated with a flat pigment. This is because it has the property of reducing the frictional resistance of the layer and reduces contamination by foreign matter. In addition, clay, structured kaolin, engineered kaolin, and plastic pigment are inferior in the absorbability of flexographic ink, so it is desirable to use them within a range that does not impair the desired effect of the present invention, but organic pigments such as plastic pigments. Is not preferred because of its poor flexo 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 easily coated uniformly, and those having a degree of etherification of 0.60 to 1.00 and a degree of polymerization of 600 to 1200 are particularly 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、陽性澱粉、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。顔料と接着剤の配合比率は、一般に顔料100重量部に対して5〜60量部の接着剤が使用される。   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, positive starch, esterified starch, and dextrin. The One or more of these water-dispersible and / or water-soluble adhesives can be appropriately selected and used. In general, the blending ratio of the pigment and the adhesive is 5 to 60 parts by weight of the adhesive with respect to 100 parts by weight of the pigment.

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、表面サイズ剤、防滑剤、染料等の添加剤を併用してもよい。   Additives such as surface sizing agents, anti-slip agents, and dyes may be used in combination in the coating material used in the present invention within a range that does not impair the effects of improving ink color development and finishing printing uniformity.

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重量%の範囲で選ぶことができるが、塗工量が2〜20g/m好ましい範囲に留まるよう、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 weight, but the coater is applied so that the coating amount remains within the preferable range of 2 to 20 g / m 2. It is preferable to adjust appropriately considering the above.

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.

本発明で使用されるライナー原紙については、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、非木材パルプ及び雑誌古紙、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、マニラ麻等のパルプを一種、又は二種以上を適宜混合して使用される。強度等を考慮するとクラフトパルプ、段ボール古紙を使用することが好ましい。
本発明においては、資源保護、強度バランスおよびコストの観点から、表層に段ボール古紙を70重量%以上配合することが好ましい態様である。
The liner base paper used in the present invention is not particularly limited as a constituent pulp. For example, unbleached, bleached chemical pulp, mechanical pulp, non-wood pulp, magazine waste paper, leaflet waste paper, newspaper, which is wood pulp, is used. Used waste paper, office waste paper, information paper waste paper, corrugated waste paper, waste paper pulp such as paperboard waste paper, pulp of manila hemp, etc., or a mixture of two or more kinds as appropriate. Considering the strength and the like, it is preferable to use kraft pulp and used corrugated paper.
In the present invention, from the viewpoint of resource protection, strength balance, and cost, it is a preferred embodiment that 70% by weight or more of corrugated used paper is blended in the surface layer.

内添薬品も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、内添薬品を使用し、二層以上のパルプ層を抄き合わせて多層構成とした原紙を使用する。
なお、ライナー原紙の製造において、多層構成した後に前述したカレンダー装置により平滑化処理をすると、次工程の塗工時により均一な塗工面が形成されるので、より好ましい。
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。
Internally added chemicals can also be used as necessary, for example, sizing agents such as sulfuric acid bands and rosins, paper strength enhancers such as polyamide and starch, drainage yield improvers, water resistance agents such as polyamide polyamine epichlorohydrin, Dyes are used. The illustrated pulp and internal chemicals are used, and a base paper having a multilayer structure formed by combining two or more pulp layers is used.
In the production of liner base paper, it is more preferable to perform a smoothing treatment with the above-described calender device after forming a multilayer structure, because a uniform coated surface is formed at the time of coating in the next step.
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。   In addition, the flexographic printing press used is classified into three types, a stack type, a line type, and a central impression type, depending on how the printing units are arranged, 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用ライナーとして用いることができ、本発明の段ボールが提供される。段ボールとしては、中芯の片面にのみライナーが貼合された片面段ボール、中芯の両面にライナーが貼合された両面段ボール、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があるが、本発明はいずれの段ボールにも適用可能である。   The coated liner obtained by the present invention can be used as a cardboard liner provided on at least one outermost surface, and the cardboard of the present invention is provided. Corrugated cardboard includes single-sided cardboard with a liner bonded to only one side of the core, double-sided cardboard with liners bonded to both sides of the core, and multiple-level cardboard with multiple layers of core / liner laminates However, the present invention is applicable to any cardboard.

ライナーと共に段ボール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)、ケミグラインドパルプ(CGP)、段ボール古紙パルプ、雑誌古紙パルプ、未晒しクラフトパルプ、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 cardboard with a liner, The thing currently used for the general cardboard can be used. As raw material pulp, semi-chemical pulp (SCP), chemi-grind 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.

本発明の段ボールは、従来公知の段ボール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 of the present invention can be produced by applying a conventionally known corrugated board production method as it is, for example, through a corrugator treatment in which a core and a liner are bonded through an adhesive substance. Adhesive substances 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.).

具体的には、(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。   Specifically, (1) A method in which an adhesive layer is formed on the surface of the core or liner by extrusion lamination or application of a synthetic resin emulsion, etc., and then these are stacked, pressed and heated to be bonded, (2) A method in which a synthetic resin film is interposed between the core / liner and the pressure is applied to heat the film, and (3) an adhesive such as a synthetic resin emulsion or solution is interposed between the core / liner. And a method of applying pressure and heating to bond them. 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、両面段ボールや複数段の段ボールが製造される。両面段ボールは、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 is manufactured by performing the corrugator process once, and a double-sided cardboard or a multi-stage cardboard is manufactured by repeatedly performing the process multiple times. Double-sided cardboard, for example, is 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, and a liner is further stacked on the core side of the single-sided cardboard obtained by SF. It can manufacture using the corrugator which has the double facer (DF) which runs on a hot plate | board and presses it while pressing. 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.

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、得られた結果を表1、2に示した。表1は示塗工前後の評価結果を示し、表2はフレキソ印刷評価結果を示す。
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。
About the obtained coating liner, it evaluated by the following evaluation method and the obtained result was shown to Table 1,2. Table 1 shows the evaluation results before and after the indication coating, and Table 2 shows the flexographic printing evaluation results.
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.

参考例1
[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。このペーパー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。
Reference example 1
[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 the paper sludge was 60%, and the composition was calcium carbonate 55%, kaolin 40%, and talc 5%.

[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 supply hopper 2 which is a sludge supply port at a speed of 3.5 kg / h. The supplied papermaking sludge S is conveyed by a screw feeder 10 to a firing chamber (rotary cylinder) 9 in the rotary kiln 1 and is heat-treated, that is, fired while passing through the firing chamber (rotary cylinder) 9. As the indirect heating means 5, combustion gas from a combustion boiler (not shown) is supplied from the circulation blower 7 and used. At this time, the sludge temperature becomes 850 ° C. by controlling the air flow rate and indirect heating while exhausting the gas in the kiln from the exhaust fan 4 as an unburned matter conveying air flow A at 150 L / min (20 ° C. conversion). And heated for 140 minutes to prepare a fired product.

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の再生無機粒子を再生顔料として得た。
[Crushing process]
The slurry composition after the dispersion step was pulverized using a sand grinder as a wet pulverizer to obtain regenerated inorganic particles having an average particle diameter of 1.6 μm as a regenerated pigment.

[塗工ライナーの製造]
表面層、表下層、中層、裏下層、裏面層に段ボール古紙を使用して5層に抄き合せ、表面層には染料を添加し、米坪170g/mのライナー原紙を得た。得られた表面層のL、a、b、白色度がそれぞれ、66.8、2.0、17.0、15.0%であった。
上記工程で得られた再生顔料を70部、焼成カオリン(商品名:アンシレックス、BASF社製)30部、保水剤(商品名:A7055、東亜合成社製)0.5部(いずれも固形分換算)からなる塗工液を、濃度30%となるよう調製した。調製した塗料を上記の170g/mのライナー原紙にバーコーターで乾燥重量が6.0g/m(固形分)となるように塗工、乾燥後、1Nipのカレンダー処理をして塗工ライナーを得た。
[Manufacture of coating liners]
Corrugated cardboard was used for the surface layer, front layer, front layer, middle layer, back layer, and back layer, and the layers were combined into five layers. A dye was added to the surface layer to obtain a liner base paper having a basis weight of 170 g / m 2 . The obtained surface layer had L * , a * , b * and whiteness of 66.8, 2.0, 17.0 and 15.0%, respectively.
70 parts of the regenerated pigment obtained in the above process, 30 parts of calcined kaolin (trade name: Ancilex, manufactured by BASF), 0.5 part of water retention agent (trade name: A7055, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) (all solid content) The coating liquid consisting of (conversion) was prepared so as to have a concentration of 30%. The prepared paint is coated on the above-mentioned 170 g / m 2 liner base paper with a bar coater so that the dry weight becomes 6.0 g / m 2 (solid content), dried, and then subjected to a 1 Nip calendar process to be coated liner. Got.

参考例2
参考例1と以下に説明する[熱処理工程]を異ならせたほかは参考例1と同様にして再生無機粒子を再生顔料として得た。得られた再生顔料から参考例1と同様にして塗工ライナーを得た。
Reference example 2
Besides having different [heat treatment step] described below in Reference Example 1 to obtain a reproduced inorganic particles in the same manner as in Reference Example 1 as a reproduction pigment. A coated liner was obtained in the same manner as in Reference Example 1 from the obtained regenerated pigment.

[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 supply hopper 2 which is a sludge supply port at a speed of 3.5 kg / h. The supplied papermaking sludge S is conveyed by a screw feeder 10 to a firing chamber (rotary cylinder) 9 in the rotary kiln 1 and is heat-treated, that is, fired while passing through the firing chamber (rotary cylinder) 9. As the indirect heating means 5, combustion gas from a combustion boiler (not shown) is supplied from the circulation blower 7 and used. At this time, the sludge temperature becomes 850 ° C. by controlling the air flow rate and indirect heating while exhausting the gas in the kiln from the exhaust fan 4 as an unburned matter conveying air flow A at 150 L / min (20 ° C. conversion). And heated for 140 minutes to prepare a fired product.

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。
粉砕工程後、平均粒子径が1.6μmの再生無機粒子を得た。
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.
After the pulverization step, regenerated inorganic particles having an average particle size of 1.6 μm were obtained.

実施例1
参考例1と以下の点を異ならせた他は同様にして再生無機粒子を再生顔料として得た。得られた再生顔料から参考例1と同様にして塗工ライナーを得た。
[スラッジおよび前処理]
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)を参考例1と同様に回収した。次いで乾燥機を用いて固形分約75%になるように乾燥し、次いでディスクペレッターを用いて直径約12mm、長さ約15mmのペレットに造粒成形し、前処理を終えた。
Example 1
Regenerated inorganic particles were obtained as regenerated pigments in the same manner as in Reference Example 1 except for the following points. A coated liner was obtained in the same manner as in Reference Example 1 from the obtained regenerated pigment.
[Sludge and pretreatment]
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 is added to the resulting white water to agglomerate the solid content in the waste liquid, and then sequentially passed through a rotary screen and screw press to make a papermaking sludge (deinking sludge) with a solid content of about 50% as a reference example. Recovered as in 1 . Next, it was dried to a solid content of about 75% using a drier, then granulated and formed into pellets having a diameter of about 12 mm and a length of about 15 mm using a disk pelleter, and the pretreatment was completed.

前処理後の製紙スラッジ造粒物を、図2に示すような、装置構成となっ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)を2回用いて、下記に詳述する一次焼成、および二次焼成の2段階焼成処理を行った。この2段階焼成処理を行う回転式キルン炉の回転胴9としては、図9に示す区分室数が6である多分割隔壁構造部を用いた回転胴を用いた。   The papermaking sludge granulated material after the pre-treatment is used twice as shown in FIG. 2 by using an indirect heating type rotary kiln furnace (inner diameter of the rotating drum 300 mm, length 2400 mm) as shown in FIG. The two-stage baking process of the primary baking and the secondary baking described in detail below was performed. As the rotary drum 9 of the rotary kiln furnace for performing the two-stage firing process, a rotary drum using a multi-partitioned partition wall structure section having six compartments as shown in FIG.

[一次焼成処理]
前処理後の原料の製紙スラッジ造粒物Sを7.0Kg/hの供給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、原料供給手段10であるスクリューフィーダー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300L/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630℃になるように加熱し、加熱部分に30分滞留させ、一次焼成処理物を調製した。
[Primary firing treatment]
The raw paper sludge granulated product S after the pretreatment was supplied to the rotary kiln 1 from the supply hopper 2 which is a sludge supply port at a supply speed of 7.0 kg / h. The supplied papermaking sludge S is transported to a firing chamber (rotary cylinder) 9 in the rotary kiln 1 by a screw feeder as a raw material supply means 10 and is heat-treated, that is, fired while passing through the firing chamber (rotary cylinder) 9. . As the indirect heating means 5, combustion gas from a combustion boiler (not shown) is supplied from the circulation blower 7 and used. At this time, the sludge temperature becomes 630 ° C. by controlling the air flow rate and indirect heating while exhausting the gas in the kiln from the exhaust fan 4 as an unburned matter conveying air flow A at 300 L / min (20 ° C. conversion). And heated for 30 minutes to prepare a primary fired product.

[二次焼成処理]
次いで、一次焼成によって得られた一次焼成処理物を、二次焼成に供した。二次焼成では、製紙スラッジSの1次焼成処理物を7.0Kg/hの供給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の一次焼成処理物は、原料供給手段10であるスクリューフィーダー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300L/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70分滞留させ、二次焼成処理物を調製した。
[Secondary firing process]
Next, the primary fired product obtained by the primary firing was subjected to secondary firing. In the secondary baking, the primary baking processed product of the papermaking sludge S was supplied to the rotary kiln 1 from the supply hopper 2 which is a sludge supply port at a supply speed of 7.0 kg / h. The supplied primary firing product of the papermaking sludge S is conveyed to a firing chamber (rotary cylinder) 9 in the rotary kiln 1 by a screw feeder which is a raw material supply means 10, and is heat-treated while passing through the firing chamber (rotary cylinder) 9. That is, it is fired. As the indirect heating means 5, combustion gas from a combustion boiler (not shown) is supplied from the circulation blower 7 and used. At this time, the sludge temperature becomes 850 ° C. by controlling the air flow rate and indirect heating while exhausting the gas in the kiln from the exhaust fan 4 as an unburned matter conveying air flow A at 300 L / min (20 ° C. conversion). And heated for 2 minutes to prepare a secondary baked product.

得られたスラッジ焼成物(二次焼成処理物)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 (secondary 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.

得られたスラッジ焼成物(二次焼成処理物)については、焼成物懸濁液化工程、炭酸化工程、脱水・分散工程、および粉砕工程を参考例1と同様に行い、平均粒子径が1.5μmの再生無機粒子を得た。
実施例2
実施例1において、再生顔料を40部、焼成カオリン(商品名:アンシレックス93、前出)60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。
For the obtained sludge fired product (secondary fired product), the fired product suspension step, the carbonation step, the dehydration / dispersion step, and the pulverization step were performed in the same manner as in Reference Example 1 , and the average particle size was 1. Regenerated inorganic particles of 5 μm were obtained.
Example 2
A coated liner was obtained in the same manner as in Example 1 except that 40 parts of the regenerated pigment and 60 parts of calcined kaolin (trade name: Ansilex 93, supra) were used.

実施例3
実施例1において、再生顔料を3部、焼成カオリン(商品名:アンシレックス93、前出)60部、タルク(NK−KCL、兼松ケミカル社製)30部、酸化チタン(KA−100 COSMO CHEMICAL社製)7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 3
In Example 1 , 3 parts of regenerated pigment, 60 parts of calcined kaolin (trade name: Ancilex 93, supra), 30 parts of talc (NK-KCL, manufactured by Kanematsu Chemical Co.), titanium oxide (KA-100 COSMO CHEMICAL) (Manufactured) A coated liner was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was 7 parts.

実施例4
実施例1において、再生顔料を100部、乾燥重量が10g/mとした以外は参考例1と同様な方法で塗工ライナーを得た。
Example 4
In Example 1 , a coated liner was obtained in the same manner as in Reference Example 1 , except that the regenerated pigment was 100 parts and the dry weight was 10 g / m 2 .

比較例1
参考例1において、再生顔料を配合する代わりに、カオリン(商品名:HG−90 ヒューバー社製)70部とした以外は参考例1と同様な方法で塗工ライナーを得た。
Comparative Example 1
In Reference Example 1 , a coating liner was obtained in the same manner as in Reference Example 1 , except that 70 parts of kaolin (trade name: manufactured by HG-90 Huber) was used instead of blending the regenerated pigment.

[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i)〜vi)の手順にて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 paper sludge before heat processing by the procedure of i)-vi), and the residual calcium carbonate component in sludge baking products, etc. below. evaluated.

i)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、重量比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。
i) Preparation of calibration curve for calcite calcium carbonate Zinc oxide (reagent special grade made by Kishida Chemical Co., Ltd.) as an internal standard substance with respect to calcium carbonate having a crystal structure of calcite (Tama Pearl 222H made by Okutama Kogyo Co., Ltd.) : 5, 1: 1, 5: 1. Next, after each mixture was sufficiently ground using a mortar, it was measured using an X-ray diffractometer (MO3XHF manufactured by Max Science) under the conditions of 40 KV, 20 mA, and a diffraction angle measurement range of 5 to 50 degrees. Based on the X-ray diffraction 100% peak areas of calcium calcite and zinc oxide, a calibration curve of calcium calcite was prepared.

ii)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。
ii) Preparation of calibration curve of aragonite calcium carbonate Calibration of aragonite calcium carbonate was carried out in the same manner as the calibration curve of calcite calcium carbonate except that calcium carbonate having a crystal structure of aragonite (Tama Pearl 123 manufactured by Okutama Kogyo Co., Ltd.) was used. Created a line.

iii)燃焼処理前のペーパースラッジ中の炭酸カルシウムの定量
秤量した絶乾のペーパースラッジに対して、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。
iii) Quantification of calcium carbonate in paper sludge before combustion treatment Weighed zinc oxide (reagent grade above) was added and mixed to the weighed absolute dry paper sludge. 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. X-ray diffraction 100% peak areas of calcium calcite carbonate and aragonite calcium carbonate with respect to zinc were determined, and the amount of calcium carbonate (g) contained in 1 g of papermaking sludge was calculated based on the calibration curve of each calcium carbonate described above. .

iv)ペーパースラッジの灰分の測定
秤量した絶乾のペーパースラッジを、マッフル炉にて350℃、30分で燃焼処理し、得られたスラッジ焼成物の重量を秤量し、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
iv) Measurement of ash content of paper sludge Weighed dry dry paper sludge in a muffle furnace at 350 ° C for 30 minutes, weighed the obtained sludge, and contains 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

v)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。
v) Quantitative determination of calcium carbonate in the calcined sludge The weighed sludge calcined 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.

vi)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
vi) 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(2001)に準じて求めた。
(Whiteness)
The whiteness was determined according to JIS P 8148 (2001) using a spectral whiteness colorimeter (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.).

(塗工ライナーのL、a、b、C
、a、b、Cは分光白色度測色計(スガ試験機社製)を用い、JIS Z 8722(2000)によって測定しJIS Z 8729(1994)に準じて表示した。
彩度C=((a)+(b)1/2
(L * , a * , b * , C * of coating liner)
L * , a * , b * and C * were measured according to JIS Z 8722 (2000) using a spectral whiteness colorimeter (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) and displayed according to JIS Z 8729 (1994).
Saturation C * = ((a * ) 2 + (b * ) 2 ) 1/2

(目視白さ指標)
分光白色測色計で測定した白色度が40〜60%の範囲のとき、その色相によって、目視による白さを感じる認識から乖離することがある。経験上、人間の目は明度70以上、彩度3以下で白く認識することから、本発明では、目視白さとして、明度70以上、彩度0〜3を満たしたときに、目視白さが優れており、明度70未満、彩度3を超える場合はすべて劣るとした。
(Visual whiteness index)
When the whiteness measured with a spectral white colorimeter is in the range of 40 to 60%, the hue may deviate from the perception of whiteness visually. From experience, the human eye recognizes white with a brightness of 70 or more and a saturation of 3 or less. Therefore, in the present invention, when the visual whiteness satisfies a brightness of 70 or more and a saturation of 0 to 3, the visual whiteness is It was considered to be inferior, and in all cases where brightness was less than 70 and saturation 3 was exceeded.

(平滑度)
JIS P 8151(2004)に準じて求めた。加圧型平滑度計(測定器:パーカープリントサーフ、Messmer Buchel社製)を使用し、ソフトバッキングを用いて加圧条件が0.5MPa(5kgf/cm)時の平滑度を測定した。
(Smoothness)
It calculated | required according to JISP 8151 (2004). Using a pressure-type smoothness meter (measuring device: Parker Print Surf, manufactured by Messmer Buchel), the smoothness was measured when the pressure condition was 0.5 MPa (5 kgf / cm 2 ) using soft backing.

(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を用いて、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)を用い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X-RITE404G(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, was obtained using aqueous flexo indigo ink (trade name: AQUACONTE GN39SA indigo, manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) Printed on the coating liner. The cyan ink density of the printed surface was measured with a color reflection densitometer X-RITE 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)
大蔵省式グラビア印刷機を用いて、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、網点の状況を下記の官能評価を行った。
○: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)
The ink was printed using a water-based flexographic ink (trade name: FK-99D-260 Kuro PR-7, manufactured by Sakata Inx Corporation) using a Ministry of Finance gravure printing machine. The 50% gradation part was enlarged 25 times, and the following dot evaluation was performed on the state of halftone dots.
○: 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.

得られた塗工ライナーをコルゲーターで中芯(商品名:S120、王子板紙社製)と裏ライナー(商品名:SF210、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。貼合時における、熱板取られ状況を確認したが、実施例、比較例で得られた塗工ライナーを用いた段ボールシートにおいては、大差なかった。
以上の評価結果を下表にまとめて示した
The resulting coated liner is bonded with a corrugator using a core (product name: S120, manufactured by Oji Paperboard Co., Ltd.) and a back liner (product name: SF210, manufactured by Oji Paperboard Co., Ltd.), and a corrugated sheet in the form of an A flute. It was created. Although the hot plate was taken off at the time of bonding, the corrugated cardboard sheets using the coating liners obtained in Examples and Comparative Examples were not much different.
The above evaluation results are summarized in the table below.

Figure 0004952539
Figure 0004952539

表からわかるように、本願発明の塗工ライナーは製紙スラッジを原料とする再生無機粒子を再生顔料として使用したので十分な白さを有し、フレキソ印刷におけるインキ発色性に優れ、印刷均一性が良好なものとなった。この理由は、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からである。特に、この非晶質成分が焼成カオリンによく似た性質を示すためインキ発色性に優れ、印刷均一性が良好なものとなったと考えられる。
As can be seen from the table, the coated liner of the present invention has sufficient whiteness because it uses recycled inorganic particles made from paper sludge as a recycled pigment, has excellent ink color development in flexographic printing, and has printing uniformity. It became good. This is because 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. In particular, since this amorphous component shows properties similar to those of calcined kaolin, it is considered that the ink coloring property is excellent and the printing uniformity is good.

本発明で好適に用いられる再生顔料となるスラッジを原料とする無機粒子の製造方法の基本フローシートを示す図。The figure which shows the basic flow sheet of the manufacturing method of the inorganic particle which uses as a raw material the sludge used as the reproduction | regeneration pigment used suitably by this invention. 本発明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一例の構成図。The block diagram of an example of the heat processing apparatus using the indirect heating type rotary kiln used for the heat processing process of this invention. 本発明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他の一例の構成図。The block diagram of another example of the heat processing apparatus using the indirect heating type rotary kiln used for the heat processing process of this invention. 本発明の実施形態に用いるひとつの構成例である間接的加熱型のキルン炉を模式的に示す縦断側面図面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a longitudinal sectional side view schematically showing an indirect heating type kiln furnace which is one configuration example used in an embodiment of the present invention. 同回転キルン炉に用いる6分割隔壁構造の回転胴を示す径方向断面図。The radial direction sectional view which shows the rotary drum of the 6 division partition structure used for the rotation kiln furnace. 同回転キルン炉に用いる6胴型多胴構造の回転胴を示す径方向断面図。Radial direction sectional drawing which shows the rotary trunk | drum of 6 cylinder type multi-cylinder structure used for the same rotary kiln furnace. 同回転キルン炉に用いる12分割隔壁構造の回転胴を示す径方向断面図。Radial direction sectional drawing which shows the rotary cylinder of the 12 division partition structure used for the rotation kiln furnace.

符号の説明Explanation of symbols

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)
4 排気ファン
8 スラッジ排出口
1 Indirect heating type rotary kiln 2 Supply hopper (sludge supply port)
4 Exhaust fan 8 Sludge outlet

Claims (9)

少なくとも2層以上を抄き合せたライナー原紙の片面に顔料と接着剤を主成分とする塗料を塗工する塗工ライナーの製造方法において、塗料中の顔料が製紙スラッジを燃焼処理して得られる再生顔料を含有し、前記燃焼処理が、製紙スラッジを原料とし、筒型熱処理炉内を移送しつつ燃焼処理を行うものであり、燃焼処理が、過剰空気雰囲気下、スラッジ温度650℃以下でスラッジ中の易燃焼性有機成分を燃焼除去する一次燃焼工程と、スラッジ温度700〜850℃でスラッジ中の難燃焼性有機成分を燃焼除去する二次燃焼工程との、少なくとも2段階の燃焼工程を経ることによって行われることを特徴とする塗工ライナーの製造方法In a method for producing a coating liner in which a paint mainly composed of a pigment and an adhesive is applied to one side of a liner base paper made by combining at least two layers, the pigment in the paint is obtained by burning papermaking sludge. It contains regenerated pigment, and the combustion treatment uses papermaking sludge as a raw material, and the combustion treatment is carried out while being transferred through a cylindrical heat treatment furnace. The combustion treatment is performed at a sludge temperature of 650 ° C. or less in an excess air atmosphere. At least two stages of combustion processes are performed: a primary combustion process for burning and removing flammable organic components therein, and a secondary combustion process for burning and removing flammable organic components in sludge at a sludge temperature of 700 to 850 ° C. method for producing a coating liner, characterized in that it is carried out by. 前記再生顔料が、筒型熱処理炉の筒方向の端部に設置されるスラッジ供給口から供給し、該スラッジ供給口に対して筒軸方向について反対側の端部に設置されるスラッジ排出口から取り出す間に空気雰囲気下で間接的加熱方法により燃焼処理して得られる再生顔料である請求項1記載の塗工ライナーの製造方法The regenerated pigment is supplied from a sludge supply port installed at the end of the cylindrical heat treatment furnace in the cylinder direction, and from a sludge discharge port installed at the end opposite to the sludge supply port in the cylinder axis direction. The method for producing a coated liner according to claim 1, wherein the pigment is a regenerated pigment obtained by a combustion treatment by an indirect heating method in an air atmosphere during extraction. 前記燃焼処理が、筒型熱処理炉の一端のスラッジ供給口側から炉内空気を強制的に排出することにより、同他端の焼成物排出口側から空気を炉内へ吸入することによって行われるものである、請求項1または2項に記載の塗工ライナーの製造方法The combustion treatment is performed by forcibly discharging the air in the furnace from the sludge supply port side at one end of the cylindrical heat treatment furnace, and sucking the air into the furnace from the fired product discharge port side at the other end. The manufacturing method of the coating liner of Claim 1 or 2 which is what is. 前記燃焼処理が、筒型熱処理炉の内部が分割されたものによって行われるものである、請求項1から3のいずれか一項に記載の塗工ライナーの製造方法 The manufacturing method of the coating liner as described in any one of Claim 1 to 3 with which the said combustion process is performed by what the inside of the cylindrical heat processing furnace was divided | segmented. 前記燃焼処理が、原料の製紙スラッジを造粒または塊状に成形した後に該燃焼処理が行われるものである、請求項1からのいずれか一項に記載の塗工ライナーの製造方法The method for producing a coating liner according to any one of claims 1 to 4 , wherein the combustion treatment is performed after the raw paper sludge is granulated or formed into a lump shape. 前記燃焼処理後の焼成物を水に混合、攪拌して懸濁液とする懸濁液化工程と、この懸濁液に二酸化炭素を接触させて炭酸化処理物を得る炭酸化処理工程と、該炭酸化処理物を粉砕する粉砕工程を更に供えて得られる再生顔料を使用して得られる請求項1からのいずれか一項に記載の塗工ライナーの製造方法A suspension process for mixing the fired product after the combustion treatment with water and stirring to obtain a suspension; a carbonation treatment process for obtaining a carbonated product by bringing carbon dioxide into contact with the suspension; and The manufacturing method of the coating liner as described in any one of Claim 1 to 5 obtained using the regenerated pigment obtained by further providing the grinding | pulverization process which grind | pulverizes a carbonized material. 前記再生顔料が、前記燃焼処理工程中で、製紙スラッジ中の炭酸カルシウムが50%を越えて分解している焼成物から得た再生顔料である請求項1からのいずれか一項に記載の塗工ライナーの製造方法The reproduction pigment, in the combustion process, of claims 1 to calcium carbonate in the papermaking sludge is reproduced pigment obtained from baked product is decomposed by more than 50 percent according to any one of the 6 Manufacturing method of coating liner. 塗料中の顔料のうち再生顔料以外の顔料として、焼成カオリンを含む請求項1〜のいずれか一項に記載の塗工ライナーの製造方法As the pigment other than the reproduction pigments of the pigment in the paint, coating method for producing a liner according to any one of claims 1 to 7 including a calcined kaolin. 段ボールの製造方法において、請求項1〜のいずれか一項に記載の塗工ライナーを用いたことを特徴とする段ボールの製造方法 The method of manufacturing a corrugated board, method of manufacturing corrugated cardboard, characterized in that using the coating liner according to any one of claims 1-8.
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