JPH03238345A

JPH03238345A - 残留インキの定量法

Info

Publication number: JPH03238345A
Application number: JP2033807A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Otani; 大谷　慶人; Kazuhiko Sakamoto; 和彦坂本; Makoto Wakai; 誠若井
Original assignee: NIPPON KAMIPARUPU KENKYUSHO KK
Current assignee: NIPPON KAMIPARUPU KENKYUSHO KK
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1991-10-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、古紙と再生処理する工程において、パルプま
たは紙に残留するインキの量を知り、それに基づいて適
切な脱インキ処理を行うための、残留インキの定量方法
に関するものである。

〔従来の技術および課題〕

現在、日本国内のパルプ原料の約５０％は古紙に依存し
ており、今後とも、古紙再生利用は資源問題、環境問題
などのために更に重要になっていくものと思われる。現
在、段ボール古紙、新開古紙はともに約８０％以上の回
収率を示し、前者は９０％以上、後者は３０〜５０％程
度の配合率で再度もとの原紙に混入される。特に後者は
、再生処理として脱インキ処理が施され、かなりのイン
キが浮上分離法あるいは洗浄法などにより分離される。

脱インキ処理後のパルプの品質、特にパルプの白色度、
異物斑点の量は、残留インキの量に大きく依存している
。近年、新聞古紙バルブを脱インキして中質紙グレード
以上の紙に使用する傾向にあるが、高白色度、高清浄度
を目指せば目指すほど、残留インキの量を少なくする必
要性が大きくなってくる。

新聞紙印刷用に用いられるインキの組成は一般にカーボ
ンブラック、有機系体質顔料、ロジン変成フェノール樹
脂、アルキッド樹脂、植物系油、鉱物油、添加剤などで
構成されるが、細かい組成は製造メーカー毎に違うし、
印刷方式によっても全く異なる。従来、凸版印刷が主流
であったが、近年オフセット印刷の比率が増加してきた
。

後者用の印刷インキは前者のものに比べ樹脂あるいは植
物油（特にアマニ油）を多く含み、脱インキされにくい
、ことが知られている。そのために、脱インキ薬品の性
能向上、使用量増加、機械的処理の併用などの対策が取
られつつある。しかし、過度の処理を行えば、当然のこ
とながら、原料バルブの収率、品質に大きな影響を及ぼ
す。したがって、最適な処理を施すには、残留インキの
量を知ることか不可欠であり、永年、古紙再生処理業界
では残留インキの正確で簡便な定量法が切望されてきた
。

現在までに提案された残留インキの定量法としては、画
像解析法、アセチルブロマイド法（紙パルプ研究発表会
要旨集２４〜２７ページ、１９８４年）、湿式灰化法（
紙パ技協誌３２巻、７号、５２ページ、１９７８年）、
可視光の反射率測定法（一般に４５７ｎｍ〜７００ｎｍ
の波長光が用いられる）、鉄分測定法（紙パルプ研究発
表会要旨集４８〜４９ページ、１９８９年）などがある
が、最も一般的に使われているのは画像解析法、可視光
の反射率測定法、アセチルブロマイド法である。

画像解析法はインキの形状を含めた多くの情報が得られ
るが、測定に長時間を要し、データのばらつきが大きく
、かつ１μ以下のインキ粒子の測定はできない。一般に
、脱インキ処理を進めるとインキ粒子は細粒化し、１μ
以下のものか多く存在するようになるため、残留インキ
量が少なくなってくると結果の信頼性が開題となる。可
視光の反射率測定は簡便で迅速であるが、ベースのバル
ブの色に大きな影響を受けるために、正確な情報を得に
くい。

アセチルブロマイド法はバルブを溶解させ、残留したイ
ンキ成分であるカーボンを比色法で定量するものである
が、操作が繁雑で、使用薬品の取扱いに危険性を伴う。

以上の様に、残留インキの定量法で充分に満足できるも
のがないのが現状であった。

しかして本発明者らは、残留インキの量を選択的にかつ
容易に定量できる試験方法を開発することを目指し鋭意
研究を進めてきた。この間、各種各別の脱インキバルブ
を用い、検討を重ねた結果、インキを定量できる方法と
して、インキが選択的な吸収を有し、その他の成分の吸
収による影響の少ない波長光、すなわち０．８〜２．６
μの間（−般に近赤外領域という）の波長光を用いて比
色定量することにより、脱インキバルブ中の残留インキ
の定量ができることを見いだし、本発明に到った。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち本発明は、バルブもしくは紙中の残留インキの
定量方法において、あらかじめインキ濃度の知られてい
るバルブまたは紙の試料について、０．８〜２．６μの
間の吸収スペクトルより微分スペクトルを求め、その特
定波長光のピーク強度を用いて重回帰分析法により相関
関係を求めた後、その関係を用いて未知の試料を測定す
ることを特徴とする、残留インキの定量方法を提供する
ものである。

以下に、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明において用いる測定光としては、波長０．８μか
ら２．６μの範囲の波長光を使用する。

この領域の光は一般に近赤外光と呼ばれるものであるが
、近赤外領域の光は化合物に特有な吸収スペクトルを与
え、化合物の同定、定量に用いることができることが知
られている。しかし、スペクトルは複雑で一般に解析は
困難である。

混合成分の非破壊測定を目的とした近赤外分光スペクト
ルでは、一般的な赤外吸収スペクトルで見られるような
鋭敏な吸収を得ることは難しく、吸収帯は各種成分の吸
収が互いに影響しあったブロードなものになる。このよ
うに重なり合った吸収帯を持った吸収スペクトルの処理
方法として、微分スペクトルの概念が用いられる。

本性によれば元のスペクトルを波長で微分して用いるの
で、複雑なスペクトルから表面性状の違い、あるいは色
の違いなどによる緩やかな変化を消去することにより、
インキ成分に特有の吸収を抽出することが可能である。

特に、紙・バルブでは、対象とする試料によって表面性
状、色が大きく異なるために有効である。元のスペクト
ルと同様に微分スペクトルの各ピークは成分景に比例す
るので、正確な定量が可能である。微分スペクトルは１
次からｎ次まで求めることが可能であるが、一般に２次
微分スペクトルが使われる。

１次微分スペクトルは、元の吸収スペクトルの変化率す
なわちＯＤ　（ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｅｎｓｉｔｙ）の差
（差吸光度）の変化をとらえたものである。２次微分ス
ペクトルは、１次微分スペクトルの変化率であって、元
のスペクトルの吸収帯と位相が逆転する不都合はあるが
、元のスペクトルの極大吸収は、２次微分スペクトルで
も極大値として得られる。

微分スペクトルを得る方法としては、三波長分光光度計
などの２つの掃引波長をずらし、光学的に微分スペクト
ルを得る方法と、全く数学的に微分を計算する方法とが
あり、一般的には後者の方法がとられる。

本発明の特徴の１つは、インキの成分について特有の吸
収を示し、定量の可能な波長光を選択することにある。

ある波長域のスペクトルの吸光度もしくは微分スペクト
ルのピーク強度（ＯＤ（ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｅｎｓｉｔ
ｙ））とインキの量との相関を取り、得られた相関式を
用いて未知の試料の吸光度もしくはピーク強度よりイン
キの量を定量する。測定に使用する波長は０．８〜２．
６μの範囲の近赤外光のうちの特定波長を使用する。使
用する波長の数は１つ以上、好ましくは２つ以上、さら
に好ましくは３つ以上である。

相関は、公知の統計的手法である重回帰分析によって、
あらかじめ知られたインキ濃度を参照して相関式を求め
ることによって行う。

相関式は、一般に次のように表すことができる。

Ｃ、＝　Ｋ　ｏ＋　Ｋ　、α１＋に２α２−−−−Ｋ　
ｒ＋α０ここに、Ｃ０はインキの濃度、Ｋ、、は係数、
α。

は、インキ成分について吸収の強い波長ｎにおける微分
スペクトルのピーク強度（ＯＤ　（ｏｐｔｉｃａｌｄｅ
ｎｓｉｔｙ）〕である。α。はまた、インキ成分につい
ての吸収の強い波長ｎ１と、吸収の弱い波長ｎ２につい
てのピーク強度（ＯＤ）の比をとることもできる。

最適な相関式は用いる原料の違いに応じて異なり、その
つと求める必要がある。

本発明の方法によれば、０．９８以上もの高い相関係数
で、バルブや紙中のインキ濃度を測定することができる
。

実際の古紙再生処理工場では、画像解析法、アセチルブ
ロマイド法あるいは可視光の反射率をインキ量の指標に
しているところが多いので、それらの手法と本発明法と
の高い相関を利用することにより簡単な操作で、従来蓄
積したデータをそのまま利用することができるようにな
った。

凸版印刷インキ、オフセット印刷インキの違いに関係な
くインキ量との間に高い相関が得られ、これは他の測定
法と大きく異なる点であり最大の特徴でもある。

次に、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。

犬１脱インキ程度の異なる数十種類の脱インキバルブを調製
し、それぞれのバルブについて、画像解析法によりイン
キの面積率（残留インキ量に対応）を求めた。

次いで各バルブの近赤外スペクトルの２次微分スペクト
ルから；２’、２１．１．４９．２．３８および１．１
９μの４波長を選んで、それぞれのピーク強度（ＯＤ）
を得た。これらとインキの面積率について重回帰分析法
により次の相関式を得た。

面積率＝１．３５　８５．４Ｘ　（００）２．２＋　　
２０５．ＩＸ　（００）１．−１−２５４．１ｘ　（Ｏ
Ｄ）２．、、＋１３０．２Ｘ　（００）。

注；（ＯＤ）。は波長ｎμのピーク強度相関係数は０．
９６以上であった。

インキ量未知の数十種類の脱インキバルブ試料を用いて
、上記の相関式より求めたインキ面積率の推定値と実測
地との相関係数は、０．９６以上で標準誤差は０．０３
であった。

１１１副実施例１と同様のパルプについて、近赤外スペクトルの
２次微分スペクトルから、１．６４．１．５２．２．２
５．２．０４．２．１４および１８３μの６波長を選ん
で、それぞれのピーク強度（ＯＤ　）を得た。これらと
画像解析法による面積率について、重回帰分析法により
次の相関式を得た。

面積率−１，７３６−１０，９９６ｘ　（００）、　、
ｓ→／１５２＋　　０．０２４ｘ　（００）２．２５／
。　。。

＋　　Ｏ，０Ｏ１ｘ　（ＯＤ）２．ｚｚ＋、ｓｓ注：（
ＯＤ）ｎ、／ｒｚは、（波長ｎ１μのピーク強度／波長
ｎ２μのピーク強度）相関係数は０．９７以上であった。

実施例　３実施例１のパルプを用いてアセチルフロマイト法により
インキの濃度を測定し、その値と２次微分スペクトルの
ピーク強度（ＯＤ　）との相関を求めた。２．１３．１
．１４．１．５３．１．８０．１．１５μの５波長を用
いると、０９７の相関係数で次の相関式が得られた。

測定値−９７，５−２，６−４ｘ　（００）２．．３゜
６．５１２Ｘ　　（ＯＤ）＋、ｓコ／１０．０ｘ　（ＯＤ＞１．８０／１．１５インキ量未知
の数十種類の脱インキパルプ試料と用いて、上記の相関
式より求めたアセチルブロマイド法による測定の推定値
と実測地との相関係数は、０．９７以上で、標準誤差は
１．８２であった。

大」Ｌ昨−１砕氷パルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルバルブ（Ｔ　Ｍ
　Ｐ　）および針葉樹晒クラフトバルブ（ＮＢＫＰ）の
配合率の異なるバルブシートを多く作り、凸版新聞印刷
インキあるいはオフセット新聞印刷インキの量を変えて
各シートに添加した。各シートの近赤外スペクトルを測
定し、それぞれの２次微分スペクトルを測定した。

インキ量（％）と２次微分スペクトルのピーク強度（Ｏ
Ｄ　）との相関を取ったところ、２．３１．１．２６お
よび１．５６μの３波長を用いると、０．９８以上の相
関係数が得られた。

相関式は；インキ量＝　１．８４−２０８．４Ｘ　（００）２．。

−５０６，４Ｘ　（ＯＤ）１．２６６２．５Ｘ　（ＯＤ）＋　、ｓｓ爽」１医−旦実施例４で使用した各シートについて、２．３０．１．
７９．１．７２．２．３１．１．５１および２．４５μ
の６波長を用いて近赤外スペクトルを測定し、それぞれ
の２次微分スペクトルのピーク強度（ＯＤ　＞とインキ
量（％）との相関を求めた。

０．９９以上の相関係数で次の相関式が得られた。

インキ量＝　−０，８００，１２Ｘ　（００）２．ｓ。

７１７゜＋１．５８Ｘ　（００）１．７２／２．３＋　
０．０２ｘ　（ＯＤ）１．ｓ１／２．＋ｓこの関係式を
用いて、他の数種類のバルブシートのインキ量を測定し
たところ、推定値と実測値との相関係数は０．９９以上
で、標準誤差は０．０２であった。インキの測定法とし
ては、極めて精度の高い方法であるといえる。

割ＬＬｆｆｉ実施例５の試料について１次微分スペクトルの同じ６波
長を選び、相関式を求めると、インキ量−−０，５０＋
　０．９１　Ｘ　（００）２．３０／１　、７９＋　０
．８２ｘ　（ＯＤ）　１．７２／２コ０、ＯＩＸ　（０
０）＋　、５１／２．４５相関係数は０．９８以上であ
った。

以上に示した実施例では、いずれも微分スペクトルとの
相関を求めたが、元の近赤外スペクトルでもある程度の
相関は得られる。しかし、現実の脱インキバルブでは、
処理工程においてアルカリおよび漂白剤の使用、種々の
分級を行うために、処理法の違いに応じてバルブの色あ
るいは表面性状の違いによる影響が大きい。微分を重ね
るにつれ、バルブの色あるいは表面性状の影響を小さく
することかできるので、現実の脱インキパルプでは、少
なくとも１次以上の微分と行うことが好ましい。

〔発明の効果〕

本発明の残留インキの定量法により、簡便にして迅速に
脱インキバルブ中の残留インキ量を測定することが可能
となった。このために、各工程のバルブの残留インキ量
を測定することによって最適の操業条件の設定、目的バ
ルブ品質の設定、薬品の最適添加率、最適な装置の選択
、原料品質変動の補償、フィードバック操作による安定
な操業が可能になった。また本発明法は、極めて迅速な
測定が可能であるため、細かい操業条件の変更により最
適処理を行うことができ、資源節約、コストダウンを可
能にした。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）０．８〜２．６μの間の波長の光吸収スペクトル
より得られる微分スペクトルの１つ以上の特定波長の吸
収ピーク強度を用いて残留インキを定量することを特徴
とする、パルプまたは紙の残留インキの定量法。
（２）微分スペクトルの１つ以上の特定波長のピーク強
度を用いて重回帰分析法により相関関係を求めた後、そ
の関係をもとに残留インキを定量することを特徴とする
、請求項（１）記載の残留インキの定量法。
（３）微分スペクトルの特定波長のピーク強度の比を用
いて重回帰分析法により相関関係を求めた後、その関係
をもとに残留インキを定量することを特徴とする、請求
項（１）記載の残留インキの定量法。
（４）２つ以上の特定波長の吸収ピーク強度を用いるこ
とを特徴とする、請求項（１）から（３）までのいずれ
かに記載の残留インキの定量法。