JPH11509589A

JPH11509589A - 古紙の磁気式インク除去

Info

Publication number: JPH11509589A
Application number: JP9-531723A
Authority: JP
Inventors: マーワー，ニパン; ゴールド，アレン・エイ
Original assignee: ウェストヴァコ・コーポレイション
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1999-08-24
Anticipated expiration: 2016-03-08

Abstract

(57)【要約】レーザ、静電気、その他のノンインパクト印刷用トナー／インクを含む古紙からインク除去して、ほとんど又はまったく繊維の損失なく、高品質の（非常につやつやしており、ほとんど又はまったく汚れのない）パルプを製造するための改善されたプロセスが開示されている。このプロセスは、アグロメレーション剤の助けをかりて古紙パルプの中のインク粒子を磁気キャリヤ材料へ付着させ、その後、付着したインク粒子を磁気分離によって除去する。大気温度かそれ以上の温度と、中性からアルカリ性のｐＨと、低いパルプコンシステンシーで磁気処理を行うことが好ましい。アグロメレーションと磁鉄鉱の添加を行い、その後再パルプ化された古紙に磁界を印加すると、こうした前処理を行わないで磁界を印加したときよりも、ほぼ完全にインクが除去される。また、このプロセスは、スクリーニング、浮選、遠心力クリーニング、洗浄、デカンテーションを行うか又は行わない沈降によるインク除去などリプログラフィによって紙からインク除去する通常のプロセスにおける追加的な工程として行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】古紙の磁気式インク除去発明の背景１．発明の分野この発明は古紙（二次繊維(secondary fiber)）からインク除去する(deink)方法に関する。さらに詳しくは、この発明は、ノンインパクト磁気インク(non-imp act magnetic inks)によって汚染された二次繊維から、繊維のスラリに磁界を加えることによって、インク除去することに関する。２．従来技術の説明二次繊維としても知られる古紙は、繊維の原材料として製紙工業において長年にわたって使われてきている。古紙材料は、インクや染料、蛍光白色剤、”スティッキーズ(stickies)”（接着剤、バインダ、プラスチックフィルム、コーティングなどの粘着性又は接着性のある不純物）などの不純物を必然的に含んでいる。分別古紙はこれら不純物を含んだ紙の大部分が取り除かれており、よりグレードが高くて高価な古紙である。多くのタイプの紙製品において二次繊維の利用が増大しているために、紙製造業者はグレードの低い古紙（すなわち分別されていない古紙）を処理することが必要になってきている。不純物を除去して製紙におけるバージンパルプに二次繊維を混合できるようにするために様々な方法が用いられているが、そうしたグレードの低い紙料(furnish)は異物が多く、一般に高品質の古紙よりも著しく多くの不純物を含んでいる。従来の処理方法は、分別されていない古紙を大きな割合で混合するには不適切である。リサイクルされた繊維を処理するための今日のアプローチは、再パルプ化（繊維の選別(sluicing)と繊維からのインク／不純物の部分分離）、粗い又は細かいスクリーニング（寸法及び形状による不純物からの繊維の分離）、遠心力クリーニング（繊維に関する密度の違いと、機械的な作用によるインク／不純物の寸法減少に基づく分離）、浮選(flotation)（分離されたインク／不純物の、気泡の上への選択的吸着による分離）、洗浄（繊維を通過する水の流れによる、中に含まれる小さい粒子の繊維からの分離）、及び精製に分類することができる。これらのプロセスの各々においては、繊維から粒子を分離するのに最適な粒子寸法範囲が存在する。インク除去したパルプに対して要求される清浄度に対して、一般的な粒子寸法範囲をカバーするためには、これらの処理方法の大部分又はすべてを組み合わせることが必要になる。洗浄処理と浮選処理は両方とも界面活性剤の適切な使用に依存する。界面活性剤分子の親水性部分と疎水性部分の相対的な強度と寸法に応じて、その界面活性剤はインクやその他の不純物粒子のまわりに集まり、その粒子を（洗浄に対しては）親水性又は（浮選に対しては）疎水性にする。洗浄界面活性剤と浮選界面活性剤の相反する性質によって、浮選／洗浄の組合せシステムにおいては問題を生じる可能性がある。特定の古紙不純物に対して、ある特定の除去アプローチが開示されている。米国特許第5,211,809号には、過酸化物やオゾン、及び／又はｐＨを制御した条件（8以下又は10以上）でのハイドロサルファイトを組み合わせた酸素を用いた処理シーケンスにおいて、非塩素系の漂白剤で二次パルプから染料の色を除去することが開示されている。米国特許第5,213,661号には、二次パルプのスティッキーズの粘着性を低下させるために酸素を使用すること、また場合によって、最適なスティッキーズ制御のためにアルカリ及び／又は粘性低下剤とともに酸素を使用することが教示されている。米国特許第5,080,759号には、二次繊維を含んでいる製紙プロセスの水系の中に水溶性の有機チタン化合物を入れて、スティッキーズ不純物の粘着性と接着特性を低下させることが教示されている。また、平成３年(1991年)公開特許公報第199477号には、蛍光白色紙又は色紙のどちらか若しくは両方を含む古紙をこの古紙の分散スラリの中へオゾンを導入することによって、リサイクルする方法が教示されている。染料や白色剤、スティッキーズなどの古紙不純物もリサイクルにおいて実際的な問題になるが、最も一般的な除去問題はインクに関するものである。印刷用インクはこれまでインパクトインクとノンインパクトインクとに大きく分類されてきている。インパクトインクは、活版やフレキソ印刷、リトグラフィなどの従来の印刷プロセスにおいて使用されている。これらのインクは紙の上に印刷又は塗布されるが、紙と融合はしない。これらのインクは一般に油性のアルカリ性水性媒体の中に懸濁している顔料からなっている。製紙工業においては洗浄及び／又は浮選タイプのシステムを用いることによって、インパクトインクを含んだ紙のインク除去を長年にわたって行ってきている。また、米国特許第4,381,969号には、インクなどのカプセルに包まれた組成分を含む古紙を、過酸化水素などの過酸化化合物を含んだ水性アルカリ溶液を用いて古紙を再パルプ化することによって漂白することが教示されている。インク除去方法について記載している他の特許以下のとおりである。米国特許第4,013,505号の”メソッド・オブ・ディインキング・プリンティド・ウェイストペーパーズ(Method of Deinking Printed Wastepapers)”、米国特許第4,076,578号の”インク・リムーバル・フロム・ウェイスト・ペーパ(Ink Removal From Waste Paper)”。米国特許第4,147,616号の”アパレータス・フォー・ディインキング・プリンテイド・ウェイストペーパ(Apparatus for Deinking Printed Wastepaper)”、米国特許第4,780,179号の”メソッド・フォー・プロデューシング・パルプ・フロム・プリンティド・アンセレクティド・ウェイスト・ペーパ(Method for Pr oducing Pulp from Printed Unselected Waste Paper)”。米国特許第5,151,155号の”プロセス・フォー・ディインキング・ウェイストペーパ・ウィズ・オーガニカリ・モディファイド・スメクタイト・クレイ(Proce ss for Deinking Wastepaper with Organically Modified Smectite Clay)”。米国特許第5,221,433号の”ディインキング・ウェイストペーパ・ユージング・アルコキシレーション・プロダクト・オブ・カルボキシリック・アシッド・コンテイニング・アン・オーエイチ・グループ・アンド・アルキレン・オキサイド (Deinking Wastepaper Using Alkoxylation Product of Carboxylic Acid Conta ining an OH Group and Alkylene Oxide)”。米国特許第5,225,046号の”ウェイストペーパ・ディインキング・プロセス(Wa stepaper Deinking Process)”。米国特許第5,227,019号の”ウェイストペーパ・ディインキング・プロセス(Wa stepaper Deinking Process)”。米国特許第5,228,953号の”ディインキング・ウェイスト・ペーパ・ユージング・ア・ポリグリコール・アンド・フォスフォリック・エステル・ミクスチャ(D einking Waste Paper Using a Polyglycol and a Phosphoric Ester Mixture)” 。米国特許第5,238,538号の”メソッド・フォー・ディインキング・リサイクルド・ファイバ・バイ・アプライング・ダイレクト・カレント・エレクトリック・フィールド(Method for Deinking Recycled Fiber by Applying Direct Current Electric Field)”。しかし、電子写真式の複写（例えばゼログラフィ）やレーザ印刷などのリプログラフィによる印刷では二次繊維の量が増大する。これらの印刷方法はノンインパクトインクを用いている。ノンインパクトインクは、顔料とサーモプラスチック樹脂からなっている。樹脂は、顔料をシートや他の顔料粒子に融合させるための結合剤である。ノンインパクトインクに使用されている顔料は鉄ベースのもの又は非鉄ベース（例えばカーボンベース）のものに分類できる。樹脂ポリマは架橋結合し、化学的及び機械的作用に対して耐久性を有するようになる。従って、ノンインパクト印刷された紙を従来のインク除去プロセスによってインク除去することが困難になる。トナーインク粒子は、繊維からいったん分離されると、浮選や洗浄によって効率よく処理できる寸法よりも大きく、またクリーナやふるい (screen)で除去するには小さすぎるような寸法になりやすい。特にリプログラフィータイプのインクを除去するための種々のアプローチは次の文献に記載されている。米国特許第4,561,933号の”ゼログラフィックス・ディインキング(Xerographi cs Deinking)”。米国特許第5,141,598号の”プロセス・アンド・コンポジション・フォー・ディインキング・ドライ・トナー・エレクトロスタティック・プリンティド・ウェイストペーパ(Process and Composition for Deinking Dry Toner Electrostati c Printed Wastepaper)”。米国特許第5,217,573号の”リムーバル・オブ・レーザ・プリンタ・アンド・ゼログラフィック・インク・フロム・リサイクル・ペーパ(Removal of Laser Prin ter and Xerographic Ink from Recycle Paper)”。従来のインク除去プロセスは大きな入力エネルギを必要とし、またリプログラフィータイプのインクの除去を助けるための添加剤又は溶剤を使用する。インク除去にともなって繊維が著しく失われる。このクラスの紙を用いてよりグレードの高いつやつやした紙へ経済的にリサイクルするには、繊維を保持しつつインクを除去する方法が必要とされる。都合の悪いことに、従来のプロセスは、ノンインパクトインクを除去するために用いると以下のような共通した欠点を有している。 −繊維損失が大きい（20〜25%）。 −固形分廃棄物が多い。 −多額の資金を要する（大きな設備が必要なため）。 −インク除去効率が悪い。これらの欠点を部分的に克服するための一つの方法が、同時係属出願の米国特許願第08/183,746号で提供されている。この特許願では、磁性（すなわち鉄ベースの）インクを選択的に除去するために磁界を用いることが教示されている。しかし、磁界によって影響を受けない（又は磁界に感応しない）インク（すなわち、カーボン顔料などの非鉄ベース）は磁界を用いても有効に除去されず、二次繊維とともに残ってしまうであろう。同様に、スティッキーズなどの、磁界の影響を受けない他の不純物は、一般には磁石へ引き付けられず、再パルプ化された二次繊維のスラリから除去されることはない。インスティテュート・オブ・ペーパ・サイエンス・テクノロジ(Institute of Paper Science Technology)（ＩＰＳＴ）によって収集され報告されている11の主要なトナー製造業者及び販売業者からの検査データに対する計算(Technical Program Review Report:1/91-1/92)によると、市販のトナーのおよそ70%はカーボンベースである。実際、ＩＰＳＴの報告には、一般に無機の成分はトナーの組成全体の5%以下であることが記載されている。従って、鉄ベースのインクとともにかなりの割合の非鉄ベースのインクを含んでいる紙料における磁気的なインク除去を改善する方法の開発が求められている。従って、この発明の主な目的は、非磁性インク及び磁性インクから、スティッキーズなどのその他の非磁性不純物とともに静電気インク粒子(electrostatic i nk particles)を除去するための改良された磁気式インク除去方法を提供することである。発明の概要上述したこの発明の目的は、（１）磁性インク及び非磁性インクを含んでおり、場合によってはスティッキーズなどの他の非磁性不純物を含んでいるリプログラフィによって印刷された紙を含んだ古紙を再パルプ化し、（２）パルプスラリへ磁鉄鉱及びアグロメラントを添加し、（３）処理されパルプ化されたパルプコンシステンシーの低い古紙に、磁界を印加してそこからインクを除去することによって達成される。磁鉄鉱とアグロメラントを添加した後、磁界を印加する前にパルプスラリにアルカリ(caustic)を添加することが好ましい。さらに、磁気処理は大気温度又はそれ以上の温度、約4%までのパルプコンシステンシー及び中性からアルカリ性のｐＨで行われることが好ましい。再パルプ化された古紙の磁鉄鉱／アグロメラント／アルカリ／磁界の処理は単独で用いることもできるし、スクリーニング、浮選、遠心力クリーニング、洗浄、沈降及び／又はデカンテーション(decantation)によるインク除去などの、リプログラフィによる印刷紙からインクを除去する従来のプロセスにおける追加工程として行ってもよい。図面の簡単な説明図１はインク粒子を磁気的に分離するための高勾配磁気式分離装置の断面図である。図１ａは、図５に示されている高勾配磁気式分離装置の内部（コレクタ）に対する拡大図である。図２は製紙パルプ製造プロセスにおける前方クリーナへ外側から磁界を印加するところを示す断面図である。図３は古紙パルプスラリが収容されているタンクの中に、このタンクの中に部分的に浸されている磁気回転ドラムを介して磁界を印加するところを示す断面図である。図４は古紙パルプスラリが収容されているタンクの中に、このタンクの中に部分的に浸されている磁気ディスク（直列の）フィルタを介して磁界を印加するところを示す断面図である。図５は古紙パルプスラリが収容されているタンクの中に、このタンク内部のウェア中に配置されている磁気回転ドラムを介して磁界を印加するところを示す断面図である。好ましい実施の形態の説明同時係属出願の特許願第08/183,746号で報告されているように、磁気処理は、トナーインク、そのなかでも特に目に見える粒子（直径＞60μm）を除去するのに非常に有効であることがわかっている。パルプ及び製紙工業においては、（水分中の）パルプコンシステンシー(pulp consistency)は一般に高い（＞15%）、中程度（7〜15%）、低い（＜7%）として記述される。明かなように、中程度及び高いコンシステンシーにおいては磁界の方を向いたインク粒子の経路は遮られるであろう。従って、この発明の方法は低いコンシステンシーにおいて用いられることが好ましい。また、このプロセスは、中性からアルカリ性のｐＨで用いられることが好ましいけれども、ｐＨが4以上の酸性の条件においても良好な結果が得られる。再パルプ化され混合されたオフィス紙を磁気処理するのに好ましい条件は、約25°から約65°、約7.0から約11.0のｐＨ、約0.3から2.0%のパルプスラリコンシステンシーである。磁気分離は化学的プロセスというよりは物理的プロセスであり、粒子状材料のみがそれに感応するため、効率的な磁気式インク除去には、融合又は結合したインクを再パルプ化された繊維から分離するための吸着、凝固／凝結(flocculatio n)、及び／又は沈澱などの前処理を行う必要がある。また、磁気的に分離する粒子を磁石の磁界へ引き付ける必要がある。多くのノンインパクトインクは鉄ベースではなくてカーボンベースであるため、磁気分離によってほぼ完全な（＞99.5 %）インク除去を行うために、この改良されたインク除去プロセスでは非鉄ベースの粒子へ付着させる（その後除去する）ための磁気キャリヤ材料を添加する。強磁性体材料及び常磁性体材料からなる磁気キャリヤの使用によって、様々なレベルのカーボンベース及び鉄ベースのインクから成っているゼログラフィックインク及びレーザーインクを含んだ古紙において一定して高い効率でインクを除去することが可能になる。磁気式インク除去において磁気キャリヤ材料を使用するときには、除去しようとする粒子とキャリヤ材料との間の結合力が、流体によって粒子に加えられる流体力学的な力よりも大きいことが重要である。結合力の付着強度は除去しようとする成分に依存し、コロイド力と化学力によって支配される。除去しようとする粒子への磁気キャリヤの付着を強化する補助物質には、比較的低いＨＬＢ値（ＨＬＢは分子中における親水性グループと疎水性グループの重量パーセントの比に等しい）を有する界面活性剤又は界面活性剤のブレンドがあり、ＨＬＢ値は≦10 であることが好ましい。適した材料は、その分子が長い疎水性の”テール(tail) ”を有しており65°Ｃ以上の曇り点を有するような化合物である。他の補助物質としては、モンモリロナイト、アルミニウム塩、イオン交換体、ポリマなどがある。特に、低ＨＬＢの界面活性剤のブレンドであると考えられる市販のアグロメレーション剤（又は”アグロメラント”）が以下の例では使用されている。インクと磁鉄鉱粒子の両方は相互に疎水性であり、従って相互に引き付け合うけれども、その引力はリパルパにおける機械的な撹拌に耐えるほど強くはない。従って、アグロメラントを添加すると系の表面化学が修正され、おそらくアグロメラントの大きな疎水性テールがマイグレート(migrate)し、系の各疎水性粒子（インク及び磁鉄鉱）の表面へそれ自身を付着させる。その結果生じる粒子間の引力の増大がアグロメレーションを促進する。また、インク粒子は60°Ｃ以上において軟化し、粘着性を帯び、これがアグロメレーションに寄与する。次に、パルプの希釈によって温度を約60°Ｃ（好ましくは50°Ｃ）以下に低下させると、形成されたアグロメレーションは硬化し、堅固になる。それらは磁界に感応する材料をいくらか含んでいるため、磁気分離によって効率よく除去することが可能である。この発明は、レーザ、静電気、その他のノンインパクト印刷トナーを含んだ古紙に対する新しくて改良されたインク除去方法を提供しており、この方法は従来の他のどの方法に対しても著しい利点を有している。従来のシステムに対するこの新しいインク除去プロセスの主要な利点は、高いインク除去効率、高い繊維収量、少ない固形分廃棄物、必要なスペースが小さいコンパクトなプロセス、そして低資本コストである。最も重要なことは、このプロセスでは高グレードの製品に使用される極めてクリーンでつやつやした再生パルプが得られることである。以下の例は、温度、ｐＨ、コンシステンシーなどの選択変数の検討とともにそうした処理について述べており、浮選と磁気式インク除去との組合せの評価を行っている。また、商業ベースの磁気式インク除去に高勾配磁気分離(high gradie nt magnetic separation)法にこのプロセスを使用することも述べられている。これらの例は説明のためのものであり、発明を制限するものではない。例１大部分はゼログラフィ及びレーザによる印刷オフィス古紙を含んでいる二次繊維を、温度、ｐＨ、コンシステンシーの様々な条件のもとで（アグロメラント及び磁鉄鉱を添加することなく）磁気的に処理した。実験条件とインク除去効率を表１に掲げる。すべての条件は10分間の磁気処理時間で試験した。試験した条件は古紙の再パルプ化において見られる条件であり、大部分の条件は、なかでも特に磁気処理時間とパルプコンシステンシーは磁界の強度の関数であり、この実験においては一定にした。 (1)直径＞200ミクロンの領域のインク粒子の減少率％ｐＨが4から5の磁気式インク除去は、ｐＨの値が〜10.5及び〜8.5におけるインク除去に比べていくらか効率が悪かった。アルカリｐＨにおける94.4%に対して、酸性のｐＨにおける大気温度でのランに対する平均インク除去効率は79.2% であった。インク粒子の平均減少は、アルカリｐＨ値のもとで試験したランを比較すると、25°Ｃで94.4%、45°Ｃで95.4%、65°Ｃで95.7%であった。パルプコンシステンシーを0.3%から1.0%へ増加しても磁気式インク除去効率には影響しないようであった。アルカリ性ｐＨと大気温度におけるランでの平均インク除去は、0.3%コンシステンシーで94.4%、1.0%コンシステンシーで94.5%であった。例２浮選と組み合わせた磁気式インク除去の効率を求めるために、古紙再パルプ化プロセスの浮選セルの中で、二つの永久磁石をパルプスラリの中に浸し磁石を定期的に引き抜いて、付着したインク粒子を拭うことによって、磁気式インク除去処理を（アグロメラント及び磁鉄鉱を添加せずに）行った。パルプは大気温度（〜25°Ｃ）で、1.0%コンシステンシーであった。磁気処理は20分間行った（20分より後は磁石の上にそれ以上インク粒子は堆積しなかった）。磁気処理の後、浮選薬品及びアルカリを添加して浮選インク除去を行った。別の場合には、浮選の後に磁気式インク除去を行った。その結果できたパルプから製造されたハンドシート(handsheet)に対してインクスペックの変化を分析した。その評価（浮選のみとインク除去のみとの比較）を表２に掲げる。 (1)直径＞200ミクロンのインク粒子の減少率％ (2)1%コンシステンシー、45°Ｃ、ｐＨ10.5において0.2%の合成界面活性剤で 6分間この結果は、前又は後で浮選を行う磁気式インク除去が、磁気処理を行わない浮選（97.6%）に比べてインク除去がかなり大きい（99+%）ことを示している。現在は、こうしたインク除去効率を達成するために、従来のインク除去プロセスとインク粒子分散を組み合わせているが、繊維損失が大きい（20〜25%）。この発明の磁気式インク除去プロセスでは、分散を行うためのパルプ濃縮の省略は避けることができる。例３アグロメラント及び磁鉄鉱を用いた前処理を行う場合と行わない場合の両方について、種々の供給源(source)から集められた再パルプ化された古紙に対して、 0.3%コンシステンシー、大気温度、中性のｐＨ（〜8.5）で10分間磁気式インク除去を行った。各実験セットにおいて得られたパルプからハンドシートを製造して、インクスペックを試験した。その結果を表３に掲げる。 (1)直径＞200ミクロンの粒子の領域における減少率％供給源IVの紙からのインク除去が少ない（前処理なし）のは、おそらくこの紙料の中では非鉄ベースのインクのレベルが高いためであろう。明かなように、アグロメラント／磁鉄鉱の前処理を行うことによって、磁気式インク除去効率は大きく改善される。例４この発明の改善インク除去に対するプロセスパラメータをより明確に理解するために、”最悪のケース”の紙（供給源IV）に対して、（ａ）磁鉄鉱添加、（ｂ）アグロメレーション、（ｃ）磁鉄鉱添加の後にアグロメレーション、によって前処理を行った。それぞれの場合について、前処理されたパルプを磁気的にインク除去した。（ａ）ブリティッシュ粉砕機(British disintegrator)／ラモートハイドロパルパ(Lamort hydrapulper)の中で磁鉄鉱粉末（ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃）を入れて68° Ｃから72°Ｃで30分間、古紙を再パルプ化した。（ｂ）磁鉄鉱を添加せず、そのかわりに市販のアグロメラント（ＣＤＩ２３０）を添加して、同様に古紙を再パルプ化した。（ｃ）種々の量の磁鉄鉱を使用し、その後2%のアグロメラント添加を行っていくつかのランを実施した。すべての結果を表４に掲げる。 (1)直径＞200ミクロンのインク粒子の領域における減少率％磁鉄鉱を単独で使用しても、その後の磁気式インク除去効率は改善されなかった。これに対して、アグロメレーション前処理の後に磁気式インク除去を行うとインク除去が大きく改善された。このことは、非鉄ベースのインクと鉄ベースのインクとの集合(aggregation)が起きていることを示唆している。最後に、アグロメレーションの前に磁鉄鉱を添加した結果、磁気式インク除去するとインク除去がさらに大きく改善された。一つのランでは0.6%のインクしか紙に残らなかった。アグロメラントと磁鉄鉱の前処理を行い、その後磁気分離を行うと、一貫してほぼ完全なインタ除去が行われた（表３を参照のこと）。例５アグロメラントと組み合わせた磁性材料添加の可能性を確かめた後、アグロメレーションの最適化に関する検討を行った。2%以下のアグロメラント添加を用いたときの影響を、磁気式インク除去性能について評価した。磁鉄鉱添加は0.05% で一定として、前処理におけるアグロメラント添加を0.1%から1.0%まで変えた。結果を表５に示す。 (1)0.05%一定の磁鉄鉱添加率この発明のプロセスは、従来の古紙再パルプ化プロセスにおける単一又は複数の処理箇所に磁気処理を差し挟んでその処理の効果を改善するか、又はそれの代わりとすることによって、資本投資を少なく済ませることができる。磁気処理の配置の例が図面に示されている。例６この発明のプロセスは永久磁石又は電磁石を介する磁気分離を用いてもよいが、高勾配磁気分離（ＨＧＭＳ）法をミルスケール(mill-scale)に対してこの新しいインク除去方法を用いると有効であることが示された。ＨＧＭＳは、廃水や蒸気濃縮されたコアリンスラリ(koalin slurries)から強磁性体及び常磁性体の不純物を除去するために商業的に使用されている。大部分のＨＧＭＳ応用においては、スチールウールのマトリックス、ワイヤーグリッド、又は磁性材料から形成されたその他のタイプのコレクタが設けられている。図１は循環タイプの高勾配磁気分離装置の断面を示しており、この装置の中には磁性体又は常磁性体の不純物を含んだ材料のウェットスラリがインレットポート１を介して供給され、コレクタ２のベッドの上へ通される。ベッドは、編み合わせたスチールワイヤかスチールワイヤーメッシュ３から成っており、スラリが通過できる開口部と、電磁コイル４によって比較的高勾配又は高磁束密度に磁化されていてスラリの中に懸濁している材料を磁気的に引き付けるようになった大きな表面の両方を提供している。コイル４とコレクタ２は鉄のエンクロージャ５の中に収容されている。図５ａに示されているように、スラリがコレクタ２の中を流れるときに磁性体又は常磁性体の不純物６は引き付けられて集められ、スラリ７の残りの部分がシステムを通過してアウトレットポート８を介して流出する。いくらか時間がたったら、このユニットを消磁された磁石でフラッシュ(flush)して、保持されている不純物を除去する。様々な量のアグロメラントで前処理したオフィス古紙パルプをＨＧＭＳによってインク除去した。磁性体添加を0.05%の一定にして45°Ｃで45分間、前処理におけるアグロメラントの添加を0.25%から2.0%まで変化させた。前処理した0.5% コンシステンシーのオフィス古紙パルプスラリをコラムに通した。結果を表６に掲げる。 (1)直径＞40ミクロンのインク粒子 (2)直径＞40ミクロンのインク粒子の領域における減少率％試験したすべてのアグロメレーション添加によってほぼ完全なインク除去が行われた。図２はこの発明の方法の応用であり、磁束源（すなわち磁石）を従来の円錐形の前方クリーナのすぐ外側に取り付けることによって磁束すなわち磁界がクリーナの内部に作用するようにしている。磁束によってインク粒子にはさらに力が加えられ、それらのインク粒子をクリーナ本体の壁の方へ引っ張る。この作用によってより多くのインク粒子が排出流の中へ引き込まれ、その結果、インク除去効率が改善される。図３及び図４は、磁気に感応するインク粒子を古紙スラリのタンクの上部から引き付けるために使用されている磁気回転ドラム又はディスクフィルタをそれぞれ示している。このアプローチは、インクを繊維から分離した後に行うのが適している。磁気式インク除去装置は、撹拌されているタンクの渦の部分に集まる傾向のあるインクを除去するように配置されている必要がある。図５はウェア(weir)の中に磁気回転ドラムが配置された収容タンクを示している。すべてのストックは、中にドラムが配置されている狭いチャネルを通過しなければならない。インクはドラムがスラリの中で回転するときにドラム表面に付着し、スラリの外側で分離されて除去される。当該分野における技術者にはわかるであろうが、この発明はその精神もしくは本質から逸脱しない限り、他の形によっても実現することができる。従って、この発明の範囲に関しては、上述した実施の形態よりは、添付されている請求の範囲を参照すべきである。

Claims

【特許請求の範囲】１．鉄ベース及び非鉄ベースのインクから成るグループから選択されたインクを用いてセログラフィ及びレーザによって印刷された紙を含む再パルプ化された古紙ストックからインク除去するためのプロセスであって、強磁性体材料と常磁性体材料から成るグループから選択された磁気キャリヤ材料を前記ストックへ導入して、非鉄ベースのインク粒子へ磁気キャリヤ材料を付着させる段階と、その後に磁気キャリヤ材料及び付着したインク粒子をストックから磁気分離する段階と、を有するプロセス。２．凝結、凝固、アグロメレーションから成るグループから選択された処理によって前記磁気キャリヤ材料のインク粒子への付着を補助する段階をさらに有し、その段階が前記磁気キャリヤ材料を前記ストックへ導入する段階と前記磁気分離する段階との間に実施される請求項１記載のプロセス。３．前記磁気分離の前にアグロメレーション剤をストックに導入する段階が設けられている請求項２記載のプロセス。４．前記アグロメレーション剤が、ＨＢＬ値が10以下の界面活性剤又は界面活性剤のブレンドから選択される請求項３記載のプロセス。５．前記アグロメレーション剤が長い疎水性の”テール”及び60°Ｃ以上の曇り点を有する分子より成る化合物から選択される請求項４記載のプロセス。６．前記磁気キャリヤ材料が磁鉄鉱である請求項５記載のプロセス。７．大気温度又はそれ以上の温度、4.0%までのパルプコンシステンシー及び中性からアルカリ性のｐＨで実施される請求項１記載のプロセス。８．約25°Ｃから65°Ｃ、約7.0から約11.0のｐＨ及び約0.3から2.0%のコンシステンシーで実施される請求項２記載のプロセス。９．前記磁気分離が高勾配磁気分離装置を用いて実施される請求項１記載のプロセス。１０．前記磁気分離が永久磁石を用いて実施される請求項１記載のプロセス。１１．前記磁気分離が電磁石を用いて実施される請求項１記載のプロセス。１２．円錐形の前方クリーナと組み合わせて用いられ、前記クリーナがそのすぐ外側に配置された磁束源を有している請求項１記載のプロセス。１３．磁気分離の後に、スクリーニング、浮選、遠心力クリーニング、洗浄、及び沈降／デカンテーション又はそれらの組合せから成るグループから選択された追加的な処理工程を有する請求項２記載のプロセス。１４．前記追加的な処理工程が浮選である請求項１３記載のプロセス。１５．前記追加的な処理工程の前に、前記パルプが磁気処理される請求項１３記載のプロセス。１６．前記追加的な処理工程の後に、前記パルプが磁気処理される請求項１３記載のプロセス。