JP5442165B2 - パルプ及び紙の製造方法 - Google Patents
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Description
(1) 古紙パルプを含む固形分濃度が1.5重量%以上であるパルプスラリーを、0.1mm〜0.3mmのスリット幅の開口部を有するアウトワード型スリットスクリーンを用いて長繊維画分と短繊維画分に分級することを含む、再生パルプの製造方法であって、長繊維画分と短繊維画分の固形分比が10:90〜60:40であり、長繊維画分と短繊維画分のカナダ標準濾水度の差が100ml〜300mlである、上記方法。
(2) 長繊維画分に対してインキ剥離工程および異物除去工程を行って再生パルプを得る、(1)に記載の方法。
(3) 分級直後の長繊維画分の固形分濃度が2.0重量%以上であり、該画分を25重量%以上の固形分濃度まで脱水してから前記インキ剥離工程を行い、0.1〜0.2mmのスリット幅を有するスクリーンを用いて固形分濃度0.5〜1.2重量%にて前記異物除去工程を行う、(1)または(2)に記載の方法。
(4) 長繊維画分に対して、フローテーションによるインキ除去工程を行わない、(1)〜(3)のいずれかに記載の方法。
(5) 短繊維画分に対してインキ除去工程を行って再生パルプを得る、(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
(6) 短繊維画分に対して、固形分濃度5%以下でインキ剥離工程を行った後に、インキ除去工程を行う、(5)に記載の方法。
(7) キャビテーション気泡をパルプに接触させることによってインキ剥離工程を行う、(6)に記載の方法。
(8) 短繊維画分に対して、スクリーンによる異物除去工程を行わない、(1)〜(7)のいずれかに記載の方法。
(9) (1)〜(8)のいずれかの方法によって得られた長繊維パルプおよび/または短繊維パルプを、別個にまたは任意の比率に混合して紙に配合することを含む、紙の製造方法。
本発明において再生パルプとは、古紙から再生されたパルプを意味し、古紙を離解した古紙パルプや古紙を離解後にインキを除去した脱墨パルプが含まれる。原料となる古紙としては、例えば、新聞紙、チラシ、雑誌、書籍、事務用紙、封書、感熱紙、ノーカーボン紙、段ボール、白板紙、その他複写機、OA機器から生ずる印刷紙などが含まれる。粘着剤、接着剤、粘着テープ、雑誌の背糊等の粘着物を含む雑誌古紙等も本発明の再生パルプの原料として用いることができる。
本発明においては、古紙パルプを含む固形分濃度が1.5重量%以上であるパルプスラリーを、0.1mm〜0.3mmのスリット幅の開口部を有するアウトワード型スリットスクリーンを用いて長繊維画分と短繊維画分に分級する。
本発明における長繊維画分とは、パルプスラリーをスクリーンで処理した際にリジェクト側として回収される画分であり、処理前のパルプスラリーの中の比較的長い繊維を多く含む画分のことである。短繊維画分とは、スクリーンのアクセプト側として回収される画分であり、処理前のパルプスラリーの中の比較的短い繊維や微細繊維、灰分を多く含む画分のことである。
本発明においては、長繊維画分に対してインキ剥離工程および異物除去工程を行って再生パルプを得てもよい。好ましい態様において本発明では、パルプスラリーを固形分濃度1.5重量%以上で上記スクリーンを用いて分級することで、分級直後の長繊維画分の濃度を2.0重量%以上とし、長繊維画分について、低濃度濃縮機を経ること無しに、中〜高濃度濃縮機を用いて高濃度化できるため効率的であり、例えば、固形分濃度25%以上まで脱水した後の長繊維画分は、高濃度インキ剥離装置などを用いて長繊維に固着したインキや粗大なダートを微細化し極めて効率的にインキを剥離することができ、さらに、例えば、固形分濃度0.5〜1.2%まで希釈して精選スクリーン処理して異物を分離除去することによって、効率的に長繊維完成パルプを得ることができる。
本発明においては、短繊維画分に対してインキ除去工程を行って再生パルプを得てもよい。好ましい態様において本発明では、短繊維画分について、固形分濃度5重量%以下でインキ剥離を行った後に、脱水洗浄および/またはフローテーションによるインキ除去を行うことで、残インキの少ない短繊維完成パルプを得ることができる。
本発明によって得られた長繊維完成パルプと短繊維完成パルプについては、それぞれ別個に原料として配合し紙を製造することができる。また、任意の比率で混合することで、ホールパルプを用いて抄紙して得られる従来の紙に対して、特徴のある紙を得ることができる。例えば、長繊維完成パルプの比率を多くすると、より嵩高となり、引裂き強さが高くなる。逆に短繊維完成パルプの比率を多くすると、より密度の高い紙になり、引っ張り強さ(裂断長)が高くなり、平滑・透気抵抗度が高くなる。
得られた長繊維画分および短繊維画分の濃度および濾水度、分級に要した電力(電力原単位)、ならびに、水使用量を、以下のように評価した。また、分級前の繊維、及び、長繊維画分と短繊維画分について、灰分並びに平均繊維長、篩分繊維組成と粘着異物個数を測定した。さらに、坪量60g/m2の手抄きシートをJIS P 8209に基づき丸形手抄き機を用いて作製し、ダート個数、白色度、インキ量を測定した。
(濾水度CSF)
カナダ標準濾水度測定法JIS P 8121:1995に基づき測定した。
(電力原単位)
スクリーン運転時のモーター負荷と一時間あたりの処理量から、分級に要した電力を電力原単位として算出した。この値が高ければ高いほど、製造コストが高くなる。
(水使用量)
スクリーン処理時の時間あたりの処理流量を処理固形分で割り、パルプ1トンあたりの水の量として算出した。この値が高ければ高いほど、固形分1トンのパルプを処理するために必要な水の量が多くなり、また、処理能力(容積)の大きな設備が必要になる。
(灰分)
JIS P 8251:2003に従い測定した。
(平均繊維長)
ファイバーテスター(Lorentzen&Wettre社製)を用いて長さ加重平均繊維長を測定した。
(篩分繊維組成)
JIS P 8207:1976に従い、24メッシュ、42メッシュ、80メッシュ、150メッシュのふるいを用いて繊維組成を測定した。なお、以下の表2・表3において、24mesh onは、24メッシュのふるいを用いて篩い分けを行った場合にふるい上に残る繊維の割合を示すものである。また、42mesh onは、24メッシュのふるいは通過するが、42メッシュのふるい上に残る繊維の割合を示すものである(80mesh on、150mesh onもそれぞれ同様の意味である)。さらに、150mesh passは、150メッシュのふるいを通過する繊維の割合を示すものである。
(ダート個数)
夾雑物測定装置(スペックスキャン2000:アポジーテクノロジー製)を用いて、異なる5枚の手抄きシート上の0.05mm2以上のダートを画像処理にて測定し、1m2あたりのダート個数を算出した。
(白色度)
JIS P 8148に準じて、色差計(村上色彩製)で測定した。
(残インキ量)
残インキを測定するため、微細インキについて残インキ測定装置(カラータッチ:テクニダイン製)を用いてERIC(有効残インキ濃度)値を測定した。
(粘着異物)
パルプスラリー絶乾約1kgを精秤し、6カットフラットスクリーンで処理して、スクリーン上に残った残渣を回収し、ろ紙の間でホットプレスした後、疎水性染料を用いて着色した。染料によって着色した異物を画像解析にて計数した。
(実施例1)
相川鉄工株式会社パイロットテストプラントにて、新聞古紙と雑誌古紙を重量比が7:3となるように高濃度パルパーに仕込み、仕込み量固形分に対して苛性ソーダ(純分)1重量%、珪酸ソーダ(有姿)1重量%、過酸化水素(純分)0.5%、高級アルコール系脱墨剤(有姿)0.2%を添加し、温度40℃で15分間離解した。離解後のパルプについて、0.2mmのスリット幅を有する粗選スクリーンを用いて固形分濃度2.5重量%で処理し、粗大粘着異物などの異物の除去を行い、古紙パルプを含むパルプスラリーを得た(古紙パルプスラリーA)。
分級スクリーンの入口流量とリジェクト流量を調節することで、長繊維画分と短繊維画分の分級比率を47:53とした以外は、実施例1と同様にした。
古紙パルプスラリーAの固形分濃度を1.6重量%に調整し、スリット幅0.13mm、通過流速0.9m/s、アジテータ周速14m/sの条件で処理し、分級スクリーンの入口流量とリジェクト流量を調節することで、長繊維画分と短繊維画分の分級比率を22:78にした以外は、実施例1と同様にした。
通過流速0.7m/s、アジテータ周速13m/sの条件で処理し、分級スクリーンの入口流量とリジェクト流量を調節することで、長繊維画分と短繊維画分の分級比率を26:74にした以外は、実施例3と同様にした。
相川鉄工株式会社パイロットテストプラントにて、新聞古紙と雑誌古紙を重量比が8:2となるように高濃度パルパーに仕込み、仕込み量固形分に対して苛性ソーダ(純分)1重量%、珪酸ソーダ(有姿)1重量%、過酸化水素(純分)0.17%、高級アルコール系脱墨剤(有姿)0.18%を添加し、温度40℃で15分間離解した。離解後のパルプについて、0.2mmのスリット幅を有する粗選スクリーンを用いて固形分濃度3.3重量%で処理し、粗大粘着異物などの異物の除去を行い、古紙パルプを含むパルプスラリーを得た(古紙パルプスラリーB)。
分級スクリーンの入口流量とリジェクト流量を調節することで、長繊維画分と短繊維画分の分級比率を30:70とした以外は、実施例5と同様にした。
分級スクリーンの入口流量とリジェクト流量を調節することで、長繊維画分と短繊維画分の分級比率を44:56とした以外は、実施例5と同様にした。
分級スクリーンの入口流量とリジェクト流量、および入口/出口の差圧を調節することで、長繊維画分と短繊維画分の分級比率を40:60とした以外は、実施例5と同様にした。
分級スクリーンの入口流量とリジェクト流量を調節することで、長繊維画分と短繊維画分の分級比率を65:35とした以外は、実施例1と同様にした。
古紙パルプスラリーAの固形分濃度を1.3重量%に調整し、分級スクリーンの入口流量とリジェクト流量を調節することで、長繊維画分と短繊維画分の分級比率を22:78とした以外は、実施例1と同様にした。
分級スクリーンの入口流量とリジェクト流量を調節することで、長繊維画分と短繊維画分の分級比率を48:52とした以外は、比較例2と同様にした。
長繊維画分と短繊維画分の分級比率を分級スクリーンの入口流量とリジェクト流量を調節することで、60:40とした以外は、比較例2と同様にした。
フローテーション処理によるインキ除去を行ってから分級処理を行った。すなわち、実施例5の古紙パルプBについて、相川鉄工製マックセルフローテーターを用いて、固形分濃度1%、40℃でフローテーション処理し、フローテーションのアクセプト原料を得た。次いで、固形分濃度0.8重量%のアクセプト分について、実施例1と同じアウトワード型スリットスクリーンを用いて、スリット幅0.13mm、通過流速0.8m/s、アジテータ周速16.5m/sの条件で処理し、長繊維画分と短繊維画分の分級比率が39:61となるように分級した。
相川鉄工株式会社パイロットテストプラントにて、新聞古紙と雑誌古紙を重量比が8:2となるように高濃度パルパーに仕込み、仕込み量固形分に対して苛性ソーダ(純分)1重量%、珪酸ソーダ(有姿)1重量%、過酸化水素(純分)0.5%、高級アルコール系脱墨剤(有姿)0.2%を添加し、温度40℃で15分間離解した。離解後のパルプについて、0.2mmのスリット幅を有する粗選スクリーンを用いて固形分濃度2.3重量%で処理し、粗大粘着異物などの異物の除去を行い、更に固形分濃度1.2%、40℃でフローテーションを行いインキを除去して古紙パルプを含むパルプスラリーを得た(古紙パルプスラリーC)。
長繊維画分と短繊維画分の分級比率を39:61とした以外は、比較例6と同様にした。
評価結果を表1および表2に示す。
(実施例9)
実施例1と同様にして、古紙パルプスラリーAを分級し、長繊維画分と短繊維画分を得た(分級比率21:79)。
短繊維画分にキャビテーション処理をしなかったこと以外は、実施例9と同様にして短繊維パルプを得た(短繊維完成パルプB)。
長繊維完成パルプAと短繊維完成パルプAを20/80の割合で配合して手抄きシートを作製し、実施例9、10と同様の評価を行った。なお、パルプの配合比は、実施例9の分級比率(21:79)に対応するように設定した。
長繊維完成パルプAと短繊維完成パルプAの配合比を長繊維/短繊維=50/50とした以外は実施例11と同様にした。
長繊維完成パルプAと短繊維完成パルプAの配合比を長繊維/短繊維=70/30とした以外は実施例11と同様にした。
短繊維として短繊維完成パルプBを用いた以外は実施例11と同様にした。
長繊維完成パルプAと短繊維完成パルプBの配合比を長繊維/短繊維=50/50とした以外は実施例14と同様にした。
長繊維完成パルプAと短繊維完成パルプBの配合比を長繊維/短繊維=70/30とした以外は実施例14と同様にした。
実施例8で得られた長繊維画分について、図1のフローIに示す長繊維画分の処理の中で、コニカル型ディスパーザーを用いずに4軸ニーダー(相川鉄工製UVブレーカー)を用いて、固形分濃度30%、86℃、負荷60kwh/tでインキ剥離処理を行った以外は、実施例9と同様にして長繊維完成パルプを得た(長繊維完成パルプB)。
実施例8で得られた短繊維画分について、図1のフローIに示す短繊維画分の処理の中で、低濃度濃縮機を用いずに、固形分濃度2.1重量%で、キャビテーション処理装置を用いて、ノズル径0.2mm、噴射液の圧力(上流側圧力)を6MPa、被噴射容器内の圧力(下流側圧力)を0.2MPaとして、ワンパスでの噴流式キャビテーション処理を行った以外は、実施例9と同様にして短繊維完成パルプCを得た(短繊維完成パルプC)。
実施例8で得られた短繊維画分について、図1のフローIに示す短繊維画分の処理の中で、低濃度濃縮機を用いて固形分濃度3.3重量%とした後にキャビテーション処理を行ったこと、その後にフローテーターを用いずに洗浄脱水機を用いてインキ除去を行ったこと以外は、実施例9と同様にして短繊維完成パルプを得た(短繊維完成パルプD)。
現在の一般的な脱墨方法と同様に、実施例1で得られた古紙パルプスラリーAを分級せずに、標準的な脱墨パルプの製造方法である図1のフローIIに従って処理して、完成パルプを得た(現行完成パルプ)。すなわち、古紙パルプスラリーAを、開放型フローテーター(相川鉄工製ハイパーセル)を用いて、固形分濃度1%でフローテーションを行い、濃度0.8%で精選スクリーン処理(相川鉄工製GFFHスクリーン、スリット幅:0.15mm)による異物除去を行った。処理後のパルプを低濃度濃縮機、及び、傾斜エキストラクター及びスクリュープレスを用いて、固形分濃度約30重量%に脱水し、その後にコニカル型ディスパーザー(相川鉄工製コニディスクディスパーザー)を用いて、固形分濃度29%、57℃、負荷50kwh/tで異物分散を行った。処理後のパルプを濃度3.4重量%まで希釈した後、洗浄脱水機で処理して現行完成パルプを得た。
比較例5で得られた長繊維画分を、低濃度濃縮機を用いて固形分濃度3.2重量%にした後に、中〜高濃度脱水機を用いて脱水した後、実施例17と同様に4軸ニーダーを用いてインキ剥離処理を行った以外は、実施例9と同様の処理を行って、長繊維完成パルプを得た(長繊維完成パルプC)。
評価結果を表3および表4に示す。
Claims (10)
- 古紙パルプを含む固形分濃度が2.2重量%以上4.0重量%未満であるパルプスラリーを、0.1mm〜0.3mmのスリット幅の開口部を有するアウトワード型スリットスクリーンを用いて長繊維画分と短繊維画分に分級することを含む、再生パルプの製造方法であって、
長繊維画分と短繊維画分の固形分比が10:90〜60:40であり、長繊維画分と短繊維画分のカナダ標準濾水度の差が100ml〜300mlである、上記方法。 - 長繊維画分に対してインキ剥離工程および異物除去工程を行って再生パルプを得る、請求項1に記載の方法。
- 分級直後の長繊維画分の固形分濃度が2.0重量%以上であり、該画分を25重量%以上の固形分濃度まで脱水してから、インキ剥離工程を行い、0.1〜0.2mmのスリット幅を有するスクリーンを用いて固形分濃度0.5〜1.2重量%にて異物除去工程を行う、請求項1または2に記載の方法。
- 長繊維画分に対して、フローテーションによるインキ除去工程を行わない、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 短繊維画分に対してインキ除去工程を行って再生パルプを得る、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 短繊維画分に対して、固形分濃度5%以下でインキ剥離工程を行った後に、インキ除去工程を行う、請求項5に記載の方法。
- キャビテーション気泡をパルプに接触させることによってインキ剥離工程を行う、請求項6に記載の方法。
- 短繊維画分に対して、スクリーンによる異物除去工程を行わない、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 請求項1〜8のいずれかの方法によって得られた長繊維パルプおよび/または短繊維パルプを、別個にまたは任意の比率に混合して紙に配合することを含む、紙の製造方法。
- スリットスクリーンのスリット幅が0.13mm以上である、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
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