JPH04503835A - 故紙の再生方法 - Google Patents

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】 故紙の再生方法 本発明は、故紙の再生方法、およびその場で沈降させたカチオン性層状化合物の 故紙再生のための使用に関する。

「脱インク」は、故紙繊維懸濁物からの印刷インクの除去である。

脱インクプロセスは、本質的に二つの工程、すなわち：１、故紙の精砕、すなわ ち印刷インク粒子の脱離に必要な化学薬剤の存在下における水中での繊維化、お よび２、繊維懸濁物からの脱離印刷インク粒子の除去からなる。

第２の工程は、洗浄または浮選により行うことができる〔ウルマンズ・エンツィ クロペディー・デル・テヒニッシェン・ヘミ−（Ｕｌｌｍａｎｎｓ　Ｅｎｃｙｃ ｌｏｐｊａｄｉｅ　ｄｅｒ　ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ　Ｃｈｅａ＋ｉｅ）、Ｍ４ 版、第１７巻、５７０〜５７１頁（１９７９年）〕。印刷インクと紙繊維との湿 潤性の違いを利用する浮選において、空気が繊維懸濁物に圧送または導入される 。小さい気泡が印刷インク粒子に付着し、水面に紙料回収機により除去される泡 を形成する。

故紙の脱インクは、通常、アルカリ水酸化物、アルカリ金属珪酸塩、酸化漂白剤 および界面活性剤の存在下１、アルカリ性ｐＨで、３０〜５０℃の温度で行われ る。石鹸及び／又は脂肪アルコールポリグリコールエーテルが、しばしば、印刷 インクの脱離および分離に影響を及ぼす界面活性剤として使用される（ウルマン ズ・エンツィクロペディー・デル・テヒニッシエン・ヘミ−１第４版、第１７巻 、５７１〜５７２頁（１９７９年））。

近年、エステル及び／又はケトン、例えば酢酸エチル及び／又はメチルエチルケ トンもしくはアルコールを溶媒として含む、例えばニトロセルロース、マレエー ト樹脂及び／又はセラック系の一般的印刷インク系に代えて、汚染制御の理由か ら、水希釈性印刷インクを用いることが多くなってきている。水希釈性印刷イン クの使用の増加のもう一つの理由は、溶媒含有印刷インクが使用される印刷工場 において通常膜けなければならない費用のかかる安全システムの必要性を無くす る水の不燃性にある。最も水希釈性の印刷インクは、バインダー成分として、塩 基による中和により印刷インクを水希釈性にする、アニオン性ポリマー、例えば カルボキシル基を有するポリマーを含む。しかしながら、水希釈性印刷インクは 、脱インク液中に典型的に含まれる界面活性剤の存在下に全く不充分にしか除去 することができないという大きな不利益を有する〔ダス・バビール（Ｄａｓ　Ｐ ａｐｉｅｒ）、４２．ＶＳ２〜Ｖ８８（１９８８年）〕。その結果、これまで、 蓄積量が増加しているにもかかわらず、水希釈性印刷インクで印刷した故紙がリ サイクルされず、新聞および衛生紙用の故紙原料として利用されてもいない。

製紙産業における水循環の制限が増すにつれ、水溶性及び／又は水にコロイド状 に溶解するイオン性及び／又は非イオン性の無機及び／又は有機物質の濃度がか なり増加した。製紙産業において「トラッシュ（ｔｒａｓｈ）Ｊとして知られて いるこれらの物質は、一方では廃水を汚染し、他方では紙の製造、紙の品質およ びカチオン性助剤の効果に悪影響を及ぼす〔ボッヘンブラット・フユール・パピ ールフアプリカチオン（Ｗｏｃｈｅｎｂｌａｔｔ　ｆｕｒ　Ｐａｐｉｅｒｆａｂ ｒｉｋａｔｉｏｎ）、１旦旦マー分散物、カルボキシメチルセルロース及び／又 は印刷インクバインダーがそのようなトラッシュの例である。

本発明が解決しようとする課題は、印刷インク、特に水希釈性印刷インク、充填 剤及び／又はトラッシュを繊維懸濁物から除去することのできる故紙再生方法を 提供することにある。

文献〔アルマン（Ｒ，Ａｌｌｍａｎｎ）、ドッペルシヒトストルクトゥーレン・ ミツト・プルシトエーンリッヘン・シッヒトイオネン・−・・・・（Ｄｏｐｐｅ ｌｓｃｈｉｃｈｔｓｔｒｕｋｔｕｒｅｎ　ｍｉｔ　ｂｒｕｃｉｔａｈｎｌｉｃｈ ｅｎ　５ｃｈｉｃｈｔｉｏｎｅｎ・・・・・・）、チミア、スＡ、９９〜１０８ 頁（１９７０年）〕において「二重層水酸化物」としても知られているカチオン 性層状化合物は、式：　Ｍ（ｎ）＋−，Ｍ（ｍ）−（ＯＨ）２（Ａ’−）−７− ＋　ｎ　Ｈ２Ｏ〔式中、Ｍ（ｎ）は少なくとも一種の二価金属カチオン、Ｍ（ｍ ）は少なくとも一種の三価金属カチオン、Ａ“は−塩基及び／又は多塩基酸のア ニオン、Ｘは０．０１〜０．５の数、ｎは０〜２０の数および２はアニオンの電 荷を表す。〕 で特徴付けることができる。西ドイツ公開特許２０６１１．５６によれば、これ らの層状化合物は種々の方法により、例えば、所望の酸Ｈ，Ａの塩としての上記 式中のＸにより表されるモル比で二個および三価金属カチオンを含む水溶液を、 撹拌下、ｐＨ９〜１２で水酸化アルカリ金属、好ましくは水酸化ナトリウムに添 加することにより調製することができる。形成された層状化合物を回収し、水洗 し、乾燥する。この種の物質の充分に特徴付けられた代表例は、天然に鉱物とし て得られるまたは合成することさえでき、その構造がＸ線写真により定められて いる式： ％式％ で示される概略組成を有するマグネシウム−アルミニウムヒドロオキソカーボネ ート〔アルマン（Ｒ，Ａ　ｌｌｍａｎｎ）およびジエプセン（Ｊ　ｅｐｓｅｎ） 、ｒディー・ストルクトゥール・デス・ヒドロタルシッツ（Ｄｉｅ　Ｓ　ｔｒｕ ｋｔｕｒ　ｄｅｓ　Ｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｓ）Ｊ　、Ｎ、　Ｊ　ａｈｒｂ、　 Ｍｉｎｅｒａｌ。

Ｍｏｎａｔｓｈ、１９６９．５４４〜５５１頁〕であるハイドロタルサイトであ る。しかしながら、これらの乾燥した粉末状カチオン性層状化合物を用いて、印 刷インクおよび充填剤及び／又はトラッシュを充分に満足できるように除去する ことはできない。西ドイツ特許３８　３８　５３２により製造することができ、 １１０℃で４時間乾燥した後に測定した水含量が少なくとも３０重量％である上 記組成のペースト状カチオン性層状化合物を用いた場合、廃水がらの印刷インク 、充填剤及び／又はトラッシュの除去の結果は劣る。

しかしながら、繊維懸濁物中においてその場で沈降された上記組成のカチオン性 層状化合物を用いて、印刷インク、特に水希釈性印刷インク、および充填剤及び ／又はトラッシュを繊維懸濁物から効果的に除去し得ることが発見された。

すなわち、本発明は、水性原料懸濁物を、式：％式％ 〔式中、Ｍ（ＩＩ）は少なくとも一種の二価金属カチオン、Ｍ（Ｉ［Ｉ）は少な くとも一種の三価金属カチオン、Ａ″−は−塩基及び／又は多塩基酸のアニオン 、Ｘは０．０１〜０．５の数、ｎは０〜２０の数およびＺはアニオンの電荷を表 す。〕 で示されるその場で沈降させた層状化合物で処理し、続いて、脱離した印刷イン ク粒子、充填剤及び／又はトラッシュを浮選または洗浄により既知の方法で繊維 懸濁物から除去する故紙の再生方法に関する。

本発明は、その場で沈降させた上記組成のカチオン性層状化合物の故紙再生のた めの使用にも関する。

上記組成のカチオン性層状化合物のその場での沈降は、二価金属カチオンの塩お よび三価金属カチオンの塩を、固体としてまたは好ましくは水溶液として、２０ 〜６０℃の温度で順次または同時に原料懸濁物に添加することにより実施するこ とができる、適当な二価金属カチオンの塩は、特に、硝酸マグネシウム、硝酸カ ルシウム、塩化マグネシウム及び／又は硫酸マグネシウムのような、アルカリ土 類金属硝酸塩、塩化物、炭酸塩、硫酸塩、燐酸塩及び／又はポリ燐酸塩である。

本発明で使用される三価金属カチオンの塩は、特にアルカリ金属のアルミン酸塩 、硫酸塩、硝酸塩及び／又は塩化物、好ましくはアルカリ金属のアルミン酸塩、 例えばアルミン酸ナト・リウムである。特に好ましい態様において、二価または 三価金属カチオンの塩は、−塩基酸、二塩基酸及び／又は三塩基酸のアニオンを 含む。二価金属カチオンと三価金属カチオンのモル比は、好ましくは２０：１〜 １；１である。三価金属カチオンは、好ましくは、風乾紙原料を基準に０．３〜 ２重量％の量で使用される。

風乾紙原料とは、紙原料中において内部水分の平衡状態が達成されていることを 意味する。この平衡状態は、空気の温度および相対湿度に依存する。

多くの場合、繊維懸濁物からの印刷インク、充填剤及び／又はトラッシュの除去 は、その場で沈降させたカチオン性層状化合物を、Ｃ０゜〜２□脂肪酸、例えば ヘンケル社（Ｈｅｎｋｅｌ　ＫＧａＡ）類オリノール（Ｏｌｉｎｏｒ：登録商標 ）４０１０、ポリマー、例えばポリアクリルアミド及び／又はポリジメチルアミ ノエチルメタクリレート、並びに／若しくは、例えば西ドイツ特許３８　３９　 ４７９に記載されているようなコポリマー、例えばジメチルアミノエチルメタク リレート、メタクリル酸およびエチルアクリレートのコポリマーと組み合わせて 用いることにより改良することができる。

原料懸濁物のｐＨは、アルカリ性、好ましくは８〜１０であり、必要に応じて、 アルカリ水酸化物、例えば水酸化ナトリウム及び／又は水酸化カリウムを添加し て調節する。

その場で沈降させたカチオン性層状化合物の存在により、種々の種類の印刷イン ク、特に水希釈性印刷インク、例えば、回転式新聞印刷インク、本印刷インク、 オフセット印刷インク、イラスト凹版印刷インク、フレキソ印刷および包装凹版 印刷インクを、印刷した故紙、例えば新聞紙、雑誌、コンピューター用紙、ジャ ーナル、冊子、用紙、電話帳及び／又はカタログから除去することができる。

このように処理した故紙は非常に高度の白色度において優れており、”充填剤含 量が明らかに低下している。更に、本発明の方法により、浮選または洗浄により 繊維懸濁物からトラッシュを除去することができる。特にカチオン性製紙助剤が 使用される場合の製紙プロセスにおけるこれらの成分に起因する問題、および紙 の品質への悪影響は、かなり低下される。

印刷故紙は、パルパー内において、２０〜６０℃の温度で、典型的に０．５〜１ ．０重量％の１００％過酸化水素、０．５〜２．５重量％の９９重量％ＮａＯＨ および２．０〜６．０重量％のナトリウム水ガラス〔固体含量３５重量％（比重 ３７〜４０ボ一メ度）〕を含んでなる水溶液（全ての重量％は風乾故紙基準）と して解離される。次に繊維懸濁物を水に撹拌混入するまたはそこに水を添加して ０．６〜１゜６重量％の懸濁物を得る。２０〜６０℃の温度において１〜２時間 の滞留時間後、好ましくは水溶液としての二価金属カチオンの塩および三価金属 カチオンの塩を同時にまたは順次添加し、その後、要すれば風乾紙原料基準で０ ．１〜０．５ｇのＣｌ　０−２２脂肪酸、ポリマー及び／又はコポリマーを懸濁 液に添加する。次に、好ましくは懸濁液を、例えばデンバー（Ｄ　ｅｎｖｅｒ） 浮選セルにおいて既知の方法で浮スターミックス（Ｓｔａｒｍｉｘ）、工程２を 用いて、０．２２重量％のナトリウム水ガラス〔固体含量３５重量％（比重３７ 〜４０ボ一メ度）〕、００．０９重量の３０重量％過酸化水素、および領０４重 量％の９９重量％水酸化ナトリウムを含んでなる水溶液３９０ｍ１中、４５℃で 、フレキソ印刷インクで印刷した風乾印刷故紙（１００％新聞紙）１５ｇ（湿分 ８．３％の絶乾物１３．８ｇ）を解離した。次に、パルプを水で１．３８Ａに希 釈し、４５℃で１．５時間放置した。この繊維懸濁物１７５ｍ１に、最初に２． ４３重量％アルミン酸ナトリウム水溶液、次に７．４重量％塩化マグネシウム水 溶液、および要すればＣ１゜〜２□脂肪酸、ポリマー及び／又はコポリマーを撹 拌下に添加し、続いて、チンバー実験室用浮選セル（２０Ｑｍｌ）において３０ ００ｒ、ｐ、ｍ、で４５℃の温度において１２分間浮浮選た。比較のために、７ ．４重量％塩化マグネシウム水溶液５ｍ１が添加された２、４３重量％アルミン 酸ナトリウム水溶液３．５ｍｌから調製された予備沈降層状化合物に上記繊維懸 濁物１７５ｍ１を添加し、その後、チンバー実験室用浮選セル（２００ｍ１）に おいて３０００ｒ、ｐ、ｍ、で４５℃の温度において１２分間浮選した。浮選後 、ブフナーフィルター上でパルプから水を分離し、フォト・ドライ・プレス（ｐ ｈｏｔｏ　ｄｒｙ　ｐｒｅｓｓ）において２枚のフィルター紙間のシートとして 成形し、１２０℃で６０分間乾燥した。

二価および三価金属カチオンと、要すれば使用した添加剤の量、その場で沈降さ せたカチオン性層状化合物および予備沈降または乾燥カチオン性層状化合物で処 理した故紙の脱インクの結果を下記表１に示す。処理した故紙の脱インク性Ｄ（ 白色度）を、ツァイス・エルレフォ（Ｚｅｉｓｓ　Ｅｌｒｅｐｈｏ）を用いて４ ５７ｎｍで反射を測定することにより決定した（非印刷非浮選紙の規約反射率＝ １００％Ｄ１印刷非浮選紙の規約反射率＝０％Ｄ）。循環水の品質をメトローム （Ｍｅｔｒｏｈｍ）　６６２フオトメーター〔スイス国ヘリザウ（Ｈｅｒｉｓａ ｕ）在メトローム社製〕を用いて透過率を測定することにより決定した（透過率 Ｔ％が高いと、循環水の品質が優れている＝１００％Ｔは透明な循環水を意味す る）。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．水性繊維懸濁物を、式： Ｍ（ＩＩ）１−ｘＭ（ＩＩＩ）ｘ（ＯＨ）２（Ａｚ−）ｘ／ｚ・ｎＨ２Ｏ〔式中 、Ｍ（ＩＩ）は少なくとも一種の二価金属カチオン、Ｍ（ＩＩＩ）は少なくとも 一種の三価金属カチオン、Ａｚ−は一塩基及び／又は多塩基酸のアニオン、ｘは ０．０１〜０．５の数、ｎは０〜２０の数およびｚはアニオンの電荷を表す。〕 で示されるその場で沈降させた層状化合物で処理し、続いて、脱離した印刷イン ク粒子、充填剤及び／又はトラッシュを浮選または洗浄により繊維懸濁物から除 去することを特徴とする故紙の再生方法。 ２．Ｍ（ＩＩ）がマグネシウム及び／又はカルシウムカチオン、Ｍ（ＩＩＩ）が アルミニウム及び／又は鉄カチオン、およびＡが硝酸、塩素、炭酸、硫酸、燐酸 及び／又はポリ燐酸アニオンを表す請求項１記載の方法。 ３．その場で沈降させたカチオン性質層状化合物を調製するために、二価金属カ チオンの水性塩溶液および三価金属カチオンの水性塩溶液を繊維懸濁物に添加す る請求項１または２記載の方法。 ４．三価金属カチオンを風乾紙原料基準で０．３〜２重量％の量で使用する請求 項１〜３のいずれかに記載の方法。 ５．二価金重カチオンと三価金属カチオンのモル比が２０：１〜１：１である請 求項１〜４のいずれかに記載の方法。 ６．繊維懸濁物のｐＨが８〜１０である請求項１〜５のいずれかに記載の方法。 ７．Ｃ１０〜２２脂肪酸、ポリマー及び／又はコポリマーを、風乾紙原料基準で ０．１〜０．５重量％の量で繊維懸濁物に添加する請求項１〜６のいずれかに記 載の方法。 ８．水希釈性印刷インクで印刷した紙からの故紙成分を含む故紙を使用する請求 項１〜７のいずれかに記載の方法。 ９．繊維懸濁物中においてその場で沈降させた式：Ｍ（ＩＩ）１−ｘＭ（ＩＩＩ ）ｘ（ＯＨ）２（Ａｚ−）ｘ／ｚ・ｎＨ２Ｏ〔式中、Ｍ（ＩＩ）は少なくとも一 種の二価金属カチオン、Ｍ（ＩＩＩ）は少なくとも一種の三価金重カチオン、Ａ ｚ−は一塩基及び／又は多塩基酸のアニオン、ｘは０．０１〜０．５の数、ｎは ０〜２０の数およびＺはアニオンの電荷を表す。〕 で示されるカチオン性層状化合物の、故紙の再生のための使用。