WO2006085598A1

WO2006085598A1 - パルプの叩解方法、工程用水の処理方法、並びにパルプ、紙の製造方法

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Publication number: WO2006085598A1
Application number: PCT/JP2006/302277
Authority: WO
Inventors: Shisei Goto; Hiromichi Tsuji; Keigo Watanabe; Takeshi Iimori
Original assignee: Nippon Paper Industries Co., Ltd.
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2006-08-17
Also published as: US8784608B2; EP1860232B1; EP1860232A1; CN101705634A; US7967947B2; EP2400054A2; EP2400054A3; CA2757539C; NO20074293L; CA2757539A1; CA2597401C; CN101705634B; NO340824B1; EP2400054B1; US20110226428A1; KR101324673B1; RU2007133642A; US20080078518A1; EP1860232A4; RU2401897C2

Abstract

　第１の発明では、パルプの製造工程において、パルプ繊維の損傷と内部フィブリル化を抑えて濾水度を調製する方法を検討することによって、機械的処理と同等の濾水度のレベルにおいて、より剛度の高い嵩高なパルプを製造し、製品である紙の嵩高性を向上する方法を提供する。第２の発明では、パルプ及び紙の製造工程で使用されるパルプの長繊維分を含有する工程用水の処理において、パルプ繊維及び／または無機粒子に付着している汚染物質を剥離し、汚染物質の粘着性を低下させ、かつ微生物を低減することで、工程用水を清澄化することにより、結果的に品質の高いパルプ及び紙を製造する。　第１の発明では、パルプの製造工程において、パルプ懸濁液中に、好ましくは液体噴流によってキャビテーションを生じさせ、それに伴って生じる微細気泡をパルプ懸濁液中に導入し、その微細気泡の崩壊時の衝撃力を利用して、該パルプを所望の濾水度に調製する。第２の発明では、パルプ及び／または紙の製造工程で使用されるパルプの長繊維分の含有率が全固形分に対して50重量％以下である工程用水を、液体噴流を用いて発生させたキャビテーションによって処理した後に、前記パルプ及び／または紙の製造工程に戻して再利用する。

Description

明細書

パルプの叩解方法、工程用水の処理方法、並びにパルプ、紙の製造方法

技術分野

[0001] 本発明の第 1発明は、パルプを叩解する方法、及びその方法により製造されたパルプを用いて製造された紙及び塗被紙等の印刷用紙に関する。更に詳しくは、針葉樹、広葉樹、非木材繊維などを用いたクラフトパルプや機械パルプ、及び、新聞、チラシ、雑誌、情報記録用紙、コピー、コンピュータープリントアウトなどの印刷古紙、あるいは雑誌古紙やオフィス古紙などこれら印刷物の混合物カゝらなる再生パルプ、及び、それらの混合物を用いてパルプを製造する工程において、パルプ懸濁液中にキヤビテーシヨンを発生させ、それに伴って生じる微細気泡をパルプ懸濁液中に積極的に導入し、その微細気泡の崩壊時の衝撃力を利用して、パルプ繊維の短小化などの損傷を抑えながら所望の濾水度に調整し、嵩高なパルプを製造する方法に関するものである。

[0002] 本発明の第 2発明は、パルプ及び紙の製造工程において使用する、パルプの長繊維分の含有率が全固形分に対して 50重量％以下である工程用水の処理方法に関する。更に詳しくは、液体噴流により発生するキヤビテーシヨン気泡を、工程用水に導入し、その気泡崩壊時の衝撃力により、パルプ繊維及び Zまたは無機粒子に付着している汚染物質を剥離し、粘着性を低下させ、微生物を低減することで、工程用水の品質を高め、より品質の高いパルプ及び紙を製造する方法に関する。

背景技術

[0003] 第 1発明の背景技術：

近年、省資源や物流コスト減、及び高級感ゃボリューム感といった高付加価値化と言う観点から嵩高で軽量な紙への要求が高まっている。従来、嵩高化に対しては種々の嵩高向上方法が試みられてきた。例えば、（1)架橋処理したノルプを用いる方法 (特許文献 1、特許文献 2)、（2)合成繊維を混抄する方法 (特許文献 3)、（3)パルプ繊維間に無機物を充填する方法 (特許文献 4)、（4)空隙をもたらす発泡性粒子を添加する方法 (特許文献 5)、 (5)軽度に叩解したパルプ繊維を配合する方法 (特許文献 6)、（6)ソフトカレンダー処理をする方法 (特許文献 7)、（7)嵩高薬品を添加する方法 (特許文献 8)、 (8)パルプをマーセル化処理する方法 (特許文献 9)、 (9)パルプを酵素で処理する方法 (特許文献 10)などが提案されている。しかしながら、上記の方法ではパルプのリサイクルが不可能であったり、繊維間結合を阻害するため紙の強度、剛度が著しく低下したりすること、パルプに対して別種の薬品や填料等を添加するためコスト上昇が避けられな、こと、抄紙工程での発泡増加やサイズ低下などの新たな問題を生じることが避けられないなどの問題があった。

特許文献 1：特開平 4-185791号公報

特許文献 2：特開平 4-202895号公報

特許文献 3：特開平 3-269199号公報

特許文献 4：特開平 3-124895号公報

特許文献 5：特開平 5-230798号公報

特許文献 6：特開昭 58-24000号公報

特許文献 7：特開平 4-370293号公報

特許文献 8：特開平 11-350380号公報

特許文献 9：特開平 7-189168号公報

特許文献 10 :特開平 7-54293号公報第 2発明の背景技術：近年、省資源あるいは地球規模での環境保護とヽつた観点から、パルプ及び Zまたは紙の製造工程において、工程内の高度なクローズドィ匕が進行することにより、工程内の工程用水の品質が低下し問題となっている。品質の低下とは、汚染物質の増加及び Zまたは微生物の増殖によるスライムの増加等を指す。これらの汚染物質、スライムが系内に蓄積し循環すると、パルプ及び紙製造時の操業性及び製品品質に大きな影響を及ぼす。

[0004] そのため、再用水を加圧浮上装置等により処理を施し、汚染物質をある程度除去した後、系内に戻す方法があるが、固形分を非選択的に除去するため、パルプ及び紙の製造工程において、重要な歩留りが低下する。また、膜処理後系内に戻す方法もあるが、処理コストが高価になるため、実用的ではない。

[0005] 特に古紙再生工程の工程用水は、パルプ及び紙の製造工程の中でも最も汚れており、全体の再用水へ与える影響は大きい。さらに近年リサイクルの観点力再生パルプの比重が大きくなつていることから、古紙再生工程の工程用水力ノルプ及び紙の品質に与える影響はますます大きくなつてきている。

[0006] 古紙の再生方法は、一般的にパルプ繊維からインキを剥離する工程と、剥離されたインキを除去する工程力もなる。より具体的には、パルパ一においてアルカリ性の条件下で水酸ィ匕ナトリウム、珪酸トリウム、酸ィ匕性漂白剤の共存下に、界面活性剤を添加し、流体力学的剪断力またはパルプ繊維同士の摩擦力によって、パルプ繊維からのインキの剥離と微細化を促進し、続ヽてフローテーション及び Zまたは洗浄によりインキの除去を行なう方法が主流である。

[0007] 古紙をより高度に処理する場合、インキ剥離工程またはインキ除去工程後に、更に機械力によってインキの剥離'微細化を促進する装置を用いて、パルプを処理する方法が採用されている。さらにこのインキ剥離工程に続いてフローテーシヨン及び z または洗浄カゝらなるインキ除去工程を持つ方法なども採用されている。

[0008] ところで、従来はフローテーシヨンによって発生したリジェクト（フロスと呼ぶ）または洗浄工程において発生した搾水（白水と呼ぶ）は、インキや汚染物質を多く含むため、パルプ排水や抄紙排水と混合して、適宜処理を施し公共用水域に放流している。

[0009] あるいは、フロスまたは白水は、繊維分や無機分を含むため、歩留り向上や工程クローズドィ匕に伴う水量を確保するために、繊維分や無機分にはインキを含む汚染物質が固着して、るにも関わらず、系内に戻して再利用して、る。

[0010] それゆえ、インキを含む汚染物質が、系内を循環、蓄積するため、再用水の品質は低下する傾向にあり、更には製品品質にも影響を与えかねない。

[0011] 粘着性を有する汚染物質が混入すると、マシンでの堆積による断紙等の操業性低下や製品上の異物となり、見た目が著しく損なわれる。

[0012] カロえて、今後中性抄紙化が進むにつれ、微生物が増殖しやすくなり、スライムと呼ばれるデポジットやカスが増加すると予想される。これらの対策として、殺菌を目的にスライムコントロール剤が使用される力コストの増加と環境への流出対策が必要となる。

[0013] そのため、フロスまたは白水を、更に分離装置にて処理した後に、系内に戻す方法が提案されているが、予め分散している物質の分離を目的とするため、インキを含む汚染物質が固着して!/ヽる繊維分や無機分の選択的分離は達成し難ヽ。

[0014] インキを含む汚染物質を選択的に分離するためには、付着している繊維及び灰から、剥離した後に分離操作を行うことが好ましい。剥離装置としては、パルパ一、ニーダー、デイスパーザー等が知られており、主に古紙再生工程にて利用されている。しかし、いずれも、高濃度で効果を発揮する装置であるため、フロスまたは白水のような濃度の低、水の処理に対しては効果的ではな、。

[0015] また、特公平 7-18109号公報 (特許文献 1)には、脱墨装置の底面の下面に超音波発生装置を設置し、該底板を介して容器内に超音波を照射して、その超音波により発生する気泡の膨張'収縮に伴う衝撃によって脱墨する方法を提案している。

[0016] 特開 2004-19025号公報 (特許文献 2)では、フロスまたは白水を対象に、超音波振動子により超音波を照射し、インキを剥離する方法を提案している。

[0017] しかし、これらは開放系で超音波振動子を用いるため、キヤビテーシヨンの発生効率が低いこと、単一の周波数でしかないために、作用範囲が狭いことから、本発明が意図するような効果は得ることが出来ない。

[0018] 特開 2004-19025号公報 (特許文献 3)では、フロスまたは白水を溶剤処理し、インキ成分を分離し再利用することを提案しているが、灯油や n-へキサンを使用するため、安全性に課題がある。

[0019] 特開 2004-263323号公報 (特許文献 4)では、古紙を離解して得た離解パルプをフローテーションした際に発生するフロスをデフレ一キング処理し、繊維分、灰分の白色度を上昇させる方法を提案しているが、低濃度で処理可能である本発明とはまつたく異なるものである。

特許文献 1：特公平 7-18109号公報

特許文献 2：特開 2004-19025号公報

特許文献 3：特開 2004-19024号公報

特許文献 4：特開 2004-263323号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0020] 第 1発明の課題：

一般に、ダブルディスクリファイナ一等の通常使用されている叩解機によってパルプの叩解を進めると濾水度の低下に伴って、繊維長の低下、微細繊維分の増加、力ールの増大といった変化が生じ、さらに作成したシートは密度の上昇が認められる。

[0021] そこで本発明は、パルプの製造工程において、パルプ繊維の損傷と内部フィブリル化を抑えて濾水度を調製する方法を検討することによって、機械的処理と同等の濾水度のレベルにおいて、より剛度の高い嵩高なパルプを製造し、製品である紙の嵩高性を向上する方法を提供することを目的とする。

[0022] 第 2発明の課題：

そこで本発明は、パルプ及び紙の製造工程のパルプの長繊維分を含有する工程用水の処理にぉ、て、パルプ繊維及び Zまたは無機粒子に付着して、る汚染物質を剥離し、汚染物質の粘着性を低下させ、さらに微生物を低減させることによって、工程用水を清澄化し、結果的に品質の高いパルプ及び紙を製造することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0023] 第 1発明の手段：

本発明者らは、パルプ繊維自体の持つ嵩が機械的叩解処理時に最も低下することに着目し、パルプ繊維表面に対して選択的に負荷を与えて繊維の損傷と内部フイブリルイ匕の進行を抑えて、パルプ繊維の嵩を低下させずに濾水度を調整することによつて嵩高なパルプを得る方法について、鋭意研究を重ねた結果、パルプ繊維懸濁液中にキヤビテーシヨンを積極的に発生させて処理することで、発生する微細気泡の崩壊衝撃力によって、パルプ繊維自体の嵩を損なわずに濾水度を調整できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

[0024] すなわち、本発明は、パルプの濾水度を調製するために、キヤビテーシヨンによつて発生する気泡を積極的にパルプ繊維懸濁液に導入することで、微細な気泡崩壊時の衝撃力によってノルプ繊維の外部フィブリルィ匕を促進する一方、内部フィブリル化を抑制して濾水度を調整することで、従来の方法で叩解処理したパルプと同等の濾水度で比較すると、より嵩高でありながら、強度の高いパルプを得られることを特徴とするちのである。

[0025] すなわち、本発明は、パルプィ匕工程とパルプの濾水度を調整し填料などの添加物を混合する調成工程カゝらなるパルプの製造工程にお、て、パルプ繊維を含む懸濁液中にキヤビテーシヨンを発生させることで、所望の濾水度を有するパルプを得ることを特徴とする嵩高パルプの製造方法である。

[0026] ここで、本発明は、流体噴流を用いてキヤビテーシヨンを発生させることができ、また、パルプ懸濁液自体を流体噴流として噴射させることによってパルプと気泡を接触させることができる。

[0027] 噴流をなす流体は、流動状態であれば液体、気体、粉体やパルプなどの固体の何れでもよぐまた、それらの混合物であってもよい。更に必要とあれば上記流体に、新たな流体として、別の流体を加えることができる。上記流体と新たな流体は、均一に混合して噴射しても良いが、別個に噴射しても良い。

[0028] 液体噴流とは、液体または液体の中に固体粒子や気体が分散、ある!、は混在する流体の噴流であり、パルプ繊維、繊維状物質、無機粒子のスラリー、気泡を含む液体噴流のことをいう。ここで言う気体は、キヤビテーシヨンによる気泡を含んでもよぐ別途に加えるものでも良い。

[0029] 処理対象となるパルプ原料は、針葉樹または広葉樹、非木材繊維などのクラフトパルプ、機械パルプ、または、古紙や繊維素からなるシート状の物質を用いた再生パルプ等である。また、パルプ以外に化学繊維など繊維状物質を混合して処理してもよい。

[0030] 加藤の成書 (加藤洋治編著、新版キヤビテーシヨン基礎と最近の進歩、稹書店、 1 999年）に記載されているように、キヤビテーシヨン気泡の崩壊時に数/ z mオーダーの局所的な領域に数 Gpaにおよぶ高衝撃圧を発生し、また、気泡崩壊時に断熱圧縮により数千 °Cに温度が上昇する。その結果、キヤビテーシヨンは流体機械に損傷、振動、性能低下などの害悪をもたらす面があり、解決すべき技術課題とされてきた。近年、キヤビテーシヨンについて研究が急速に進み、キヤビテーシヨン噴流の流体力学的パラメーターを操作因子としてキヤビテーシヨンの発生領域や衝撃力まで高精度に制御できるようになった。その結果、気泡の崩壊衝撃力を制御することにより、その強力なエネルギーを有効活用することが期待されている。従って、流体力学的パラメ一ターに基づく操作'調整を行うことでキヤビテーシヨンを高精度に制御することが可能となった。これは技術的作用効果の安定性を保持することが可能であることを示しており、従来のように流体機械で自然発生的に生じる制御不能の害悪をもたらすキヤビテーシヨンではなぐ制御されたキヤビテーシヨンによって発生する気泡を積極的にパルプ懸濁液に導入し、そのエネルギーを有効利用することが本発明の特徴である。

[0031] 尚、下記のウクライナの論文 (非特許文献 1〜3)には、板紙古紙などについて、パルプ噴流と回転構造を持つ障害物によってキヤビテーシヨンを利用した叩解を行っているが、その効果は内部フィブリルィ匕を促進しており、繊維の引張り強度などを向上させている。従って、得られる効果はパルプ繊維の柔軟ィ匕による伸び率の向上に起因しており、結果としてこの方法では嵩高なノルプを得ることはできないことから、本発明とこれらの技術とは、利用する作用領域が異なり、効果も異なっているため本質的に相違する技術である。

非特許文献 1 : R.A. Solo HitsyH et al, Bum Prom- st，， 1987(6), 22

非特許文献 2 : R.A. Solo HitsyH et al., Bum Prom- st，， 1987(1), 25

非特許文献 3 : R.A. Solo HitsyH et al., Bum Prom- st'， 1986(7), 24第 2発明の手段：そこで本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、液体噴流により発生したキヤビテーシヨンによって、パルプ及び紙の製造工程で使用される、パルプの長繊維分の含有率が全固形分に対して 50重量％以下である工程用水を処理することにより、微細な気泡の崩壊時の衝撃力によって、パルプ繊維及び Zまたは灰分に付着して、るインキ等の汚染物質を剥離し、粘着性を低下させ、さらに微生物を低減させることを一挙に解決する方法を見出した。

[0032] 即ち本発明は、パルプ及び紙の製造工程において、液体噴流によりキヤビテーション気泡を発生させ、これを全固形分中にパルプの長繊維分が 50重量％以下含有される工程用水と接触させて、パルプ繊維及び Zまたは灰分に付着して、る汚染物質を剥離、汚染物質の粘着性を低下、微生物を低減することを特徴とする工程用水の処理方法である。

発明の効果 [0033] 第 1発明の効果：

本発明によるパルプの製造方法では、クラフトパルプ、機械パルプなどの木材を原料とするパルプ、及び古紙や繊維素力なるシートを原料とする再生パルプにっヽて、パルプ繊維自体の損傷を抑えて濾水度を調整することが可能となるので、より剛度があり、嵩高なパルプを得ることができる。

第 2発明の効果：

本発明により、ノルプ及び Zまたは紙の製造工程中で使用されるパルプの長繊維分の含有率が全固形分に対して 50重量％以下である工程用水を処理することで、パルプ繊維及び Zまたは灰分に付着して、るインキ等を含む汚染物質を剥離し、汚染物質の粘着性を低下させ、かつ微生物を低減することが可能となり、更にその後の分離装置でインキ等の汚染物質の分離効率が上昇する。従って、高品質の工程用水を得ることができ、汚染物質による操業トラブルや製品欠陥を低減できる。

図面の簡単な説明

[0034] [図 1]実施例で使用したキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置の概略図である。

[図 2]B工場フロスを処理対象とした際のインキ除去率とリジェクト率の関係を示すダラフである。

[図 3]B工場白水を処理対象とした際のインキ除去率とリジェクト率の関係を示すダラフである。

符号の説明

[0035] 1 :試料タンク

2 :ノズノレ

3：キヤビテーシヨン噴流セル

4 :プランジャポンプ

5 :上流側圧力制御弁

6 :下流側圧力制御弁

7 :上流側圧力計

8 :下流側圧力計 11 :排水弁

12 :温度センサー

13 :ミキサー

発明を実施するための最良の形態

[0036] 第 1発明の形態：

本発明で対象とするパルプは、原料として、針葉樹または広葉樹、非木材繊維などを原料とする。より具体的には、クラフトパルプ等の化学パルプ、砕木パルプ、サーモメカ-カルパルプ、ケミサーモメカ-カルパルプ等の機械パルプ、あるいは古紙ゃ繊維素からなるシート状の物質力製造された再生ノルプ等が挙げられる。古紙としては、例えば、新聞紙、チラシ、更系雑誌、コート系雑誌、感熱記録紙、感圧記録紙、模造紙、色上質紙、コピー用紙、コンピューターアウトプット用紙、あるいはこれらの混合古紙に適用できる。特に、後述するようにクラフトパルプ (クラフトパルプを主成分とする古紙から製造された再生パルプも含む）に対して適用した場合、従来の叩解処理で得られるノレブとは異なった特性を有する。また、パルプ以外の化学繊維などの長軸と短軸の比が大きい繊維状物質との混合物にも適用できる。

[0037] 例えば、本発明による叩解処理をクラフトパルプに対して適用した場合、パルプの濾水度の低下に伴う保水度の低下は、通常の叩解処理を行ったパルプよりも緩やかである。この現象は、キヤビテーシヨン処理によってパルプ繊維の内部フィブリル化より外部フィブリルィ匕が進行したことを示すものである。従って、従来の叩解処理で得られたパルプと同一の濾水度で比較すると、嵩高でありながら強度の高い紙シートが得られる。

[0038] また、本発明による叩解処理を機械ノルプに対して適用した場合、リファイナ一等の機械的な処理と比較すると、同一の濾水度ではシャイブ (結束繊維）を減少させることができる。言い換えると、シャイブを減少させるために、機械的な処理よりもノルプの濾水度を高くすることができるので、抄紙性を改善することが可能になる

本発明はキヤビテーシヨン処理によりパルプを叩解し、所望の濾水度に調整する。キヤビテーシヨン処理後のノルプの濾水度は用途により多様であり限定されるものではないが、広葉樹クラフトパルプでカナダ標準濾水度 200〜600ml、針葉樹クラフトパルプでカナダ標準濾水度 200〜600ml、機械パルプで 50〜300ml、再生パルプで 50 〜400ml程度である。

[0039] 本発明のキヤビテーシヨン処理は、パルプ化工程及び調成工程のいかなる場所にも適用することができるが、繊維状物質が解繊されてパルプ状となった段階で適用することが好適である。

[0040] 通常パルプの叩解処理は機械的処理で行われる。具体的に機械的処理とは、リフアイナ一、ビータ一、 PFIミル、ニーダー、デイスパーザーなど回転軸を中心として金属または刃物とパルプ繊維を作用させるもの、あるいはパルプ繊維同士の摩擦によるものである。特に、機械力による従来の叩解装置による叩解処理と本発明のキヤビテーシヨンによる叩解処理とを組合わせると、各々異なる機構によって叩解が行われるため、パルプ繊維の特性を制御し、より望ましい紙質を得ることができる。更に必要に応じて水酸ィ匕ナトリウム、珪酸ソーダ、その他のアルカリ薬品、脱墨薬品、酸化性漂白剤、還元性漂白剤を加えることができる。更に、染料、蛍光増白剤、 _PH調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等も必要に応じて添加しても何ら問題はない。用いる叩解装置あるいは処理条件については、特に制限はない。また、異物除去や高白色度化が必要ならば、上記工程に通常用いられている異物除去工程、あるいは漂白工程などを組み入れることも可能である。

[0041] 本発明におけるキヤビテーシヨンの発生手段としては、液体噴流による方法、超音波振動子を用いる方法、超音波振動子とホーン状の増幅器を用いる方法、レーザー照射による方法などが挙げられる力これらに限定されるものではない。好ましくは、液体噴流を用いる方法が、キヤビテーシヨン気泡の発生効率が高ぐより強力な崩壊衝撃力を持つキヤビテーション気泡雲を形成するためパルプ繊維に対する作用効果が大きい。上記の方法によって発生するキヤビテーシヨンは、従来の流体機械に自然発生的に生じる制御不能の害悪をもたらすキヤビテーシヨンと明らかに異なる。

[0042] 本発明にお、て、液体噴流を用いてキヤビテーシヨンを発生させる際に、パルプ懸濁液を液体噴流として噴射させることによってパルプ懸濁液と気泡を接触させることができる。また、液体噴流が噴流をなす流体は、流動状態であれば液体、気体、粉体やパルプ等の固体の何れでもよぐまたそれらの混合物であってもよい。更に必要であれば上記の流体に、新たな流体として、別の流体をカ卩えることができる。上記流体と新たな流体は、均一に混合して噴射してもよいが、別個に噴射してもよい（このパラグラフの記載は、第 2発明も同様である。 ) ₀

[0043] 液体噴流とは、液体または液体の中に固体粒子や気体が分散ある!/、は混在する流体の噴流であり、パルプや無機物粒子のスラリーや気泡を含む液体噴流のことを、う。ここで云う気体は、キヤビテーシヨンによる気泡を含んでいてもよい (このパラグラフの記載は、第 2発明も同様である。 ) ₀

[0044] キヤビテーシヨンは液体が加速され、局所的な圧力がその液体の蒸気圧より低くなつたときに発生するため、流速及び圧力が特に重要となる。このことから、キヤビテーシヨン状態を表わす基本的な無次元数、キヤビテーシヨン数（Cavitation Number) σ は次の数式 1のように定義される (加藤洋治編著、新版キヤビテーシヨン基礎と最近の進歩、稹書店、 1999) ο

[0045] [数 1]

σ 1

[0046] (poo：一般流の圧力、 U∞：—般流の流速、 P ：流体の蒸気圧、 p：流体の密度）

V

ここで、キヤビテーシヨン数が大きいということは、その流れ場がキヤビテーシヨンを発生し難い状態にあるということを示す。特にキヤビテーシヨン噴流のようなノズルあるいはオリフィス管を通してキヤビテーシヨンを発生させる場合は、ノズル上流側圧力 P 、ノズル下流側圧力 P、試料水の飽和蒸気圧 Pから、キヤビテーシヨン数 σは下記

2 V

式（2)のように書きかえることができ、キヤビテーシヨン噴流では、 Ρ、 Ρ、 Ρ 間の圧

1 2 V

力差が大きぐ Ρ》Ρ》Ρとなることから、キヤビテーシヨン数 σはさらに以下の数式

1 2 V

2のように近似することができる（H. Soyama, J. Soc. Mat. Sci. Japan, 47(4), 381 199 8)。

[0047] [数 2]

[0048] 本発明におけるキヤビテーシヨンの条件は、上述したキヤビテーシヨン数 σが 0.001 以上 0.5以下であることが望ましぐ 0.003以上 0.2以下であることが好ましぐ 0.01以上 0.1以下であることが特に好ましい。キヤビテーシヨン数 σが 0.001未満である場合、キャビテーシヨン気泡が崩壊する時の周囲との圧力差が低いため効果が小さくなり、 0.5 より大である場合は、流れの圧力差が低くキヤビテーシヨンが発生し難くなる。

[0049] また、ノズルまたはォフィリス管を通じて噴射液を噴射してキヤビテーシヨンを発生させる際には、噴射液の圧力（上流側圧力）は O.OlMPa以上 30MPa以下であることが望ましぐ 0.7MPa以上 15MPa以下であることが好ましぐ 2MPa以上 lOMPa以下であることが特に好ま、。上流側圧力が O.OlMPa未満では下流側圧力との間で圧力差を生じ難く作用効果は小さい。また、 30MPaより高い場合、特殊なポンプ及び圧力容器を必要とし、消費エネルギーが大きくなることからコスト的に不利である。一方、容器内の圧力（下流側圧力）は静圧で 0.05MPa以上 0.3MPa以下が好ましい。また、容器内の圧力と噴射液の圧力との圧力比は 0.001〜0.5の範囲が好ましい。

[0050] また、噴射液の噴流の速度は lmZ秒以上 200mZ秒以下の範囲であることが望ましぐ 20mZ秒以上 lOOmZ秒以下の範囲であることが好ましい。噴流の速度が lmZ 秒未満である場合、圧力低下が低ぐキヤビテーシヨンが発生し難いため、その効果は弱い。一方、 200mZ秒より大きい場合、高圧を要し特別な装置が必要であり、コスト的に不利である。

[0051] 本発明におけるキヤビテーシヨン発生場所としてはタンクなど任意の容器内もしくは配管内を選ぶことができるが、これらに限定するものではない。また、ワンパスで処理することも可能であるが、必要回数だけ循環することによって更に効果を増大できる。さらに複数の発生手段を用、て並列で、あるヽは順列で処理することができる。

[0052] キヤビテーシヨンを発生させるための噴射は、パルパ一の様な大気開放の容器の中でなされても良いが、キヤビテーシヨンをコントロールするために圧力容器の中でなされるのが好ましい。

[0053] 本発明における液体噴流によるキヤビテーシヨンの発生方法では、ノルプ懸濁液に対して、噴射液体として、水道水、製紙工程で回収される再用水、パルプ搾水、白水、および、パルプ懸濁液自体を噴射することができる力これらに限定するものではない。好ましくは、パルプ懸濁液自体を噴射することで、噴流周りに発生するキヤビテーシヨンによる作用効果に加え、高圧でノズルまたはォフィリス力噴射する際の流体力学的せん断力が得られるため、より大きな作用効果を発揮する。

液体噴射によってキヤビテーシヨンを発生させる際の処理対象のパルプ懸濁液の固形分濃度は 5重量％以下であることが好ましぐより好ましくは 4重量％以下、さらに好ましくは 0.1〜3重量％の範囲で処理することが気泡の発生効率の点力好ましい。被噴射液の固形分濃度が 5重量％以上 20重量％以下である場合は、噴射液濃度を 4重量％以下にすることによって作用効果を得ることができる。

[0054] また、パルプ懸濁液の pHは、好ましくは ρΗ1〜13、より好ましくは pH3〜12、更に好ましくは pH4〜llである。 pH力 1未満であると装置の腐食などが問題となり、材質及び保守等の観点カゝら不利である。一方、 pHは 13を超えると、パルプ繊維のアル力リ焼けが生じ、白色度が低下するので好ましくない。アルカリ条件である方がパルプ繊維の膨潤性がよぐ OH活性ラジカルの生成量が増加することから望ま、。

[0055] 本発明では、液体の噴射圧力を高めることで、噴射液の流速が増大し、これに伴つて圧力が低下し、より強力なキヤビテーシヨンが発生する。更に被噴射液を収める容器を加圧することで、キヤビテーシヨン気泡が崩壊する領域の圧力が高くなり、気泡と周囲の圧力差が大きくなるため気泡は激しく崩壊し衝撃カも大となる。キヤビテーションは液体中の気体の量に影響され、気体が多過ぎる場合は気泡同士の衝突と合一が起こるため崩壊衝撃力が他の気泡に吸収されるクッション効果を生じるため衝撃力が弱まる。従って、溶存気体と蒸気圧の影響を受けるため、その処理温度は 0°C以上 70°C以下であることが好ましぐ特に 10°C以上 60°C以下であることが好ましい。一般には、融点と沸点の中間点で衝撃力が最大となると考えられることから、水溶液の場合、 50°C前後が好適であるが、それ以下の温度であっても、蒸気圧の影響を受けな V、ため、上記の範囲であれば高、効果が得られる。 [0056] 本発明においては、界面活性剤を添加することでキヤビテーシヨンを発生させるために必要なエネルギーを低減することができる。使用する界面活性剤としては、公知または新規の界面活性剤、例えば、脂肪酸塩、高級アルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコール、アルキルフエノール、脂肪酸などのアルキレンォキシド付加物などの非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これらの単一成分カゝらなるものでも 2種以上の成分の混合物でも良!ゝ。添加量は噴射液及び Zまたは被噴射液の表面張力を低下させるために必要な量であればょ、。

[0057] 上記工程を経て製造されたパルプは繊維損傷が少なく繊維が剛直で嵩高になるため、このパルプを用いて嵩高な紙を製造することができる。

[0058] 第 2発明の形態：

本発明で処理対象とする工程用水とは、パルプ及び Zまたは紙の製造工程で使用または発生する用水を意味し、通常固形分力重量％以下であって、パルプの長繊維分の含有率が全固形分に対して 50重量％以下である。ここで、パルプの長繊維分とは、 150メッシュ（ φ 100 m)の篩にて分離した場合に篩上に残るパルプ繊維である。

[0059] 本発明の工程用水は、具体的には、パルプ及び Zまたは紙の製造工程にて発生または利用される白水、用水、ェ水、再用水、工業用水、洗浄機の洗浄後の水、搾水機（例えば、 DNTウォッシャー、エキストラクター、スクリュープレスなど）の搾水、フローテ一ターのフロスまたはリジェクト、加圧浮上装置のスカム及びアクセプト、シャヮ一水、フェルトなどの洗浄水、原料の希釈水、また、これらの水を浮上分離、泡沫分離、沈降分離、膜分離、遠心分離、凝集分離など分離処理した後の水を含むが、これらに限定されるものではない。

[0060] 本発明におけるパルプ繊維とは、化学パルプや機械パルプ、古紙パルプなどのセルロース繊維である。また、化学繊維やガラス繊維などが含まれていてもよい。また、無機粒子とは、紙の製造時に内添された、若しくは塗工層に含まれる顔料など紙を灰化した際に灰分として残存する物質である。具体的には、炭酸カルシウム、タルク、カオリン、二酸ィ匕チタン等が挙げられるが、これらに限定される物ではない。 [0061] 本発明における汚染物質とは、パルプ繊維及び Zまたは無機粒子に付着して、る異物を指し、例えば、インキ、蛍光染料や一般の染料、あるいは塗料や澱粉、合成榭脂などの塗工層残さ、ラミネートなどの加工層残さ、接着剤、粘着剤、サイズ剤などが挙げられる。更に紙を製造する際に使用する歩留まり向上剤、ろ水性向上剤、紙力増強剤や内填サイズ剤等の抄紙用内添助剤などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

[0062] 本発明において、液体噴流を用いてキヤビテーシヨンを発生させる際に、工程用水自体を液体噴流として噴射させることによって固形分と気泡を接触させることができる

[0063] 液体噴射によってキヤビテーシヨンを発生させる際に、処理対象の工程用水の固形分濃度は 0.01重量％以上 5重量％以下であることが好ましぐさらに好ましくは 0.1重量％以上 3重量％以下の範囲で処理することが気泡の発生効率の点から好ましい。被噴射液の固形分濃度が 5重量％以上 20重量％以下である場合は、噴射液濃度を 5重量％以下にすることによって作用効果を得ることができる。また、パルプ懸濁液の pHがアルカリ条件である方力 OH活性ラジカルの生成量が増加することから望ましい。

作用

[0064] 第 1発明の作用：本発明で、パルプ繊維に対して内部フィブリルィ匕が抑制され、外部フイブリルィ匕が促進される理由としては、次のような理由が考えられる。キヤビテーシヨンにより生じる微細な気泡の崩壊時には、前述したように数/ z mオーダーの局所的な領域に強力なエネルギーが発生する。従って、微細な気泡または気泡雲が繊維表面あるいは近傍で崩壊する場合、その衝撃力は直接あるいは液体を介してパルプ繊維表面に到達し、パルプ繊維を構成するセルロースの非晶領域に吸収されることにより、外部フィブリルィ匕とパルプ繊維を膨潤させるものと考えられる。気泡はパルプ繊維に対して非常に小さぐその衝撃力はパルプ繊維全体を損傷させる程大きくない。更に、パルプ繊維は液体中に分散しており固定されていないため、気泡雲の連続崩壊のような極めて大きな衝撃力であっても、過剰のエネルギーをパルプ繊維自体の運動エネルギーとして吸収する。従って、本発明による方法は、機械的作用による叩解方法に比べてノルプ繊維の短小化などの損傷を抑えることができ、内部フィブリノレイ匕を抑えることができると考えられる。

[0065] 第 2発明の作用：

本発明により、パルプ繊維に付着しているインキ等を含む汚染物質が剥離される理由としては、次のような理由が考えられる。キヤビテーシヨンにより生じる微細な気泡の崩壊時には、前述の通り、数/ z mオーダーの局所的領域に強力なエネルギーが発生する。従って、微細な気泡または気泡雲がパルプ繊維表面、あるいはその近傍で崩壊する場合、その衝撃力は直接または液体を介してパルプ繊維表面に到達し、繊維を構成するセルロースの非晶領域に吸収されることにより、外部のフィブリル化と繊維の膨潤を促し、インキ等の汚染物質を剥離するものと考えられる。

[0066] また、汚染物質の粘着性が低下する理由としては、キヤビテーシヨンにより生じる微細な気泡の崩壊時に、ヒドロキシラジカルが発生し、発生したヒドロキシラジカルが粘着性を有する汚染物質表面に作用し、親水化されるためと考えられる。

[0067] また、微生物が低減する理由としては、上記のような強力な衝撃力により、生物細胞を破壊するためと考えられる。

実施例

[0068] 第 1発明の実施例：

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、本発明は力かる実施例に限定されるものではない。

[実施例 1〜4]

市販広葉樹漂白クラフトパルプシートを低濃度パルパ一で離解し、原料 A (濾水度 CSF666ml)とした。原料 Aを任意の濃度に調整後、図 1に示されるキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置 (ノズル径 1.5mm)を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を 7MPa (噴流の流速 70mZ秒)、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を 0.3MPaとして、処理時間を変化させて処理し、濾水度を調整した。なお、噴射液として濃度 1.1重量％のパルプ懸濁液を使用し、容器内のパルプ懸濁液 (濃度 1.1重量％)をキヤビテーション処理した。処理後のパルプについて、保水度、篩分試験、及びカナダ標準濾水度 (CSF)を測定し、結果を表 1に示した。 '保水度： J.TAPPI No.26に従った。

'篩分試験: JIS P 8207 : 1976に従った。

•カナダ標準濾水度（CSF) :JIS P 8121 : 1995に従った。

[0069] 更に処理後のパルプについて JIS P 8209に基づいて手抄きシート 5枚を作製した。手抄きシートの厚さ、坪量を下記の方法で測定し、これを元に密度及び嵩を算出した。さらに、裂断長及び引張破断伸び、比引裂強さ、比破裂強さ、白色度及び色相、不透明度、比散乱係数、比吸収係数を下記の方法で測定した。結果を表 2〜3に示す。

'厚さ： JIS P 8118 : 1998に従った。

•坪量: JIS P 8124: 1998 (ISO 536 : 1995)に従った。

•密度及び嵩:手抄きシートの厚さ、坪量の測定値より算出した。

'裂断長及び引張破断伸び: JIS P 8113 : 1998に従った。

'比引裂強さ： JIS P 8116 : 2000に従った。

'比破裂強さ： JIS P 8112 : 1994に従った。

•白色度及び色相: JIS P 8148に準じて、色差計 (村上色彩製)で測定した。

•不透明度: JIS P 8149 : 2000に従った。

•比散乱係数、比吸収係数: TAPPI T425om-91に準拠して色差計 (村上色彩製)で測定した。

[比較例 1〜5]

原料 Aについて、 PFIミルを用いて、濃度 10%、クリアランス 0.2mmで、カウント数を変化させて叩解し、濾水度を調整した。叩解後のパルプについて保水度、篩分試験、カナダ標準濾水度を測定し、結果を表 1に示した。さらに、実施例 1と同様にして手抄きシートを作成し、同様の項目について測定を行い、結果を表 2〜3に示した。

[0070] [表 1] 二表 1

表 2

表 3

[0073] 表 1に示されるように、ほぼ同一濾水度で比較すると実施例は比較例に比べて保水度が低くなつてレ、ることが分る。保水度は内部フィブリルィ匕の指標として使うことが可能であり、同一濾水度で保水度が低いということは外部フィブリルィヒが進んでいることを示唆している。広葉樹クラフトパルプであるため繊維長が短く篩分繊維組成には差は認められなかった。

[0074] 表 2に示されるように、実施例は未処理 (比較例 1)に対して、密度の上昇が小さく裂断長、比引裂強さ、比破裂強さを向上することができた。機械的な叩解処理である比較例 2〜5では、紙力を向上できるものの著しく密度が上昇していた。

[0075] 表 3に示されるように、ほぼ同一濾水度の実施例 4と比較例 2では、実施例の方が白色度、不透明度が高めとなった。

[0076] 従って、本発明は外部フィブリル化を促進することでパルプ濾水度を低下させる嵩の低下の少ないパルプの叩解方法といえる。

[実施例 5〜8]

工場実機 2次リファイユング後のラジア一タパインのサーモメカニカルパルプ (濾水度 CSF288ml)を原料 Bとして、実施例 1と同様にキヤビテ一シヨン噴流式洗浄装置を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を 7MPa (噴流の流速 70m/秒）、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を 0.3MPaとして、処理時間を変化させて処理し、濾水度を調整した。得られたパルプの保水度、篩分試験、カナダ標準濾水度を測定し、結果を表 4に示した。さらに、実施例 1と同様にして手抄きシートを作成し、同様の項目について測定を行レ、、結果を表 5、 6に示した。

差替え用紙（規則 26) [比較例 6〜： LO]

原料 Bを PFIミルで比較例 1と同様にしてカウント数を変化させて叩解し、濾水度を調整した。叩解後のパルプ、それより作成した手抄きシートについて、実施例 5と同様の項目について測定を行い、結果を表 4、 5、 6に示した。

[表 4]

表 4

表 5

[0079] [表 6]

表 6

[0080] 表 4に示されるように、実施例では、キヤビテーシヨン処理によって未処理パルプ（比較例 6)の濾水度を低下させた場合に篩分繊維組成の変化は僅かであった。一方、比較例 7〜： 10では、 PFIミル処理によって 24メッシュ残分の長繊維の割合が著しく低下し、より短い繊維の割合が増加していた。一般に PFIミルは実機の叩解機に比ベて繊維のカッティングが少なレヽとレ、われており、実施例では繊維の短小化を抑えて濾水度を調整できると考えられた。尚、メカニカルパルプはリグニンが残存してレ、ることから、保水度に対する影響は小さかった。

[0081] 表 5に示されるように、実施例では、濾水度の低下による密度の上昇はほとんど認められず嵩が保持されていた。一方、比較例では濾水度の低下に伴い密度が上昇し嵩が低下していた。更に、比較例は濾水度の低下に伴って比引裂強さが低下しており、繊維の短小化の影響を受けているものと考えられた。

差替え用紙（規則 26) [0082] 表 6に示されるように、実施例では、比較例とほぼ同一の白色度でありながら不透明度が高ぐ比散乱係数及び比吸収係数も高くなつていた。比較例では濾水度の低下に伴い不透明度、比散乱係数が低くなつており、紙の密度上昇の影響を受けているものと考えられた。

[0083] 従って、本発明は繊維の短小化などの損傷を抑えながら濾水度を調整する嵩の低下の少な、パルプの叩解方法であると!/、える。

[実施例 9〜11]

新聞古紙、チラシ古紙、コート系雑誌古紙、及び更系雑誌古紙を 40Z30Z15Z15 の重量比で配合された古紙に対して、水酸ィ匕ナトリウムを対パルプ 1.0重量％となりように加え、水でパルプ濃度 15重量％に調整した後、パルパ一を用いて 40°Cで、 6分間離解し原料 Cとした。原料 Cを任意の濃度に調整後、実施例 1と同様にキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を 7MPa (噴流の流速 70mZ秒）、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を 0.3MPaとして、処理時間を変化させて処理し、濾水度を調整した。得られた画分について、カナダ標準濾水度を測定し、処理後のパルプを 150メッシュワイヤー上で十分に洗浄した。洗浄後のパルプについて、実施例 1と同様にして手抄きシートを作成し、同様の項目について測定を行い、結果を表 7、 8に示した。さらに、クラークこわさを下記の方法で測定し、結果を 7にした。

'クラークこわさ： JIS P 8143 : 1996に従った。

[比較例 11〜16]

原料 Cを PFIミルで比較例 1と同様にしてカウント数を変化させて叩解し、濾水度を調整した。叩解後のパルプ、それより作成した手抄きシートについて、実施例 5と同様の項目について測定を行い、結果を表 7、 8に示した。更に原料 Cについて、ラボ 2軸ニーダーを用いて、処理回数を変化させて混練処理し濾水度を調整した。処理後のパルプ、それにより作成した手抄きシートについて、実施例 5と同様の項目について測定を行い、結果を表 7、 8に示した。

[0084] [表 7] 表 7

表 8

[0086] 表 7に示されるように、ほぼ同一の濾水度で比較すると実施例は比較例に比べて、極めて低密度で嵩高であった。未処理（比較例 11)に比べて紙力が向上しており、比較例 12〜16に比べて比引裂強さが向上していた。更にクラークこわさが大きくなつており、剛度の高いシートとなっていた。

[0087] 表 8に示されるように、実施例では未処理（比較例 11)、及び、機械的処理（比較例

1·2〜16)に比べて白色度が高くなつていた。一般に再生パルプの製造において、ィンキの存在下で機械的な叩解 '混練作用を行うと、インキの微粒子が繊維のルーメンや細孔に擦り込まれ白色度が低下する、いわゆるインキの擦り込み現象が知られている。実施例は白色度が高くなつてレ、ることからインキの擦り込みを生じさせずに濾水度を低下させていた。従って、本発明は、インキの擦り込みを生じない嵩の低下の少なレ、パノレプの叩解方法であることが分る。

[実施例 12〜： 15]

トナー印刷物、コート系雑誌古紙、ノーカーボン紙、感熱紙を 40Ζ40 10 10の重量比に配合した古紙に対して、水酸化ナトリウムを対パルプ 1.0重量⁰ /₀となるように加え、水でパルプ濃度 15重量％に調整した後、パルパ一を用いて、 40°Cで、 6分間離解し原料 Dとした。原料 Dに水を加えて任意の濃度に調整後、実施例 1と同様にキヤビテ一シヨン噴流式洗浄装置を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を 7MPa (噴流の流速 YOmZ秒）、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を 0.3MPaとして、処理時間を変化させて処理し、濾水度を調整した。得られたパルプの一部について 150メッシ

差替え用羝 0¾| ) ュワイヤー上で十分に洗浄し、洗浄後のノルプについて、実施例 1と同様にして手抄きシートを作成し、同様の項目について測定を行い、結果を表 9、 10に示した。

[比較例 17〜21]

原料 Dを PFIミルで比較例 1と同様にしてカウント数を変化させて叩解し、濾水度を調整した。叩解後のパルプ、それより作成した手抄きシートについて、実施例 12と同様の項目について測定を行い、結果を表 7、 8に示した。

[表 9]

表 9

表 1 0

[0090] 表 9に示されるように、ほぼ同一濾水度で実施例は比較例に比べて密度が低く嵩高になっていた。紙力については同一濾水度で実施例と比較例はほぼ同等であり、同一密度で比較すると、実施例は比較例に比べて裂断長、比引裂強さのいずれもが向上していた。

[0091] 表 10に示されるように、実施例ではキヤビテーシヨン処理により白色度が著しく上昇し濾水度の低下に伴って更に上昇してレ、た。これは繊維からのインキ剥離が促進されたためと考えられた。一方、比較例では PFIミル処理により濾水度が低下するにつれて白色度は低下しており、インキの擦り込みが進んだものと考えられた。

[0092] 従って、本発明はインキの擦り込みを生じずに紙力を向上させる、嵩の低下の少なレ、パルプの叩解方法とレ、える。

[実施例 16〜： 18] "

新聞系の完成再生パルプを原料 Eとして、パルプ濃度 3.6重量％に調整した後、実施例 1と同様にキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を 7MPa (噴流の流速 60mZ秒）、被喰射容器内の圧力（下流側圧力）を O.lMPa として、処理時間を変化させて処理し、濾水度を調整した。得られたパルプについて、カナダ標準濾水度、さらにファイバーラボ (メッツォオートメーション社製）にて繊維長及び繊維のカールを測定し、結果を表 11に示した。また、実施例 1と同様にして手抄きシートを作成し、同様の項目について測定を行レ、、結果を表 12に示した。さらに、平滑度、透気抵抗度を Japan TAAPI 紙パルプ試験方法 No.5- 2:2000に従い

差朁ぇ用紙（規則 26) 王研式平滑度透気度試験器により測定し、結果を表 12に示した。また、手抄きシート上の夾雑物を画像解析装置（商品名：スペックスキャン 2000、アポジーテクノロジー社製）を用いて測定し、 φ 100 i mを超えるダート、及び φ 250 mを超えるダートの各々の画分の総面積で求め、結果を表に示した。

純曲げこわさ:純曲げ特性試験器 (商品名： JTC— 911BT、エスエムテ一社製）により、 10cm X 10cmに裁断した試験片について測定した。

[比較例 22]

原料 Eについて実施例 16と同様のの項目について測定を行い、結果を表 11に示した。また、実施例 1と同様にして手抄きシートを作成し、実施例 16と同様の項目について測定を行い、結果を表 12に示した。

[表 11] 表 1 1

[表 12]

差替え用紙（規則 26) (V)kk%P%Νka mgm mm · ·mgμ

c

23

表 11に示されるように、実施例は未処理（比較例 22)に比べて、ダート面積が減少したが、繊維の短小化が少なぐカールも増加せず、パルプ繊維の損傷が少なかつ

差朁ぇ用紙（規則 26) た。また、表 12に示されるように、実施例は未処理 (比較例 22)に比べて、強度が向上し、同時に純曲げこわさ、平滑度、透気抵抗度も向上した。

[実施例 19〜21]

上質系の完成再生パルプを原料 Fとして、パルプ濃度 2.1重量％に調整した後、実施例 1と同様にキヤビテ一シヨン噴流式洗浄装置を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を 7MPa (噴流の流速 60m/秒）、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を O. lMPa として、処理時間を変化させて処理し、濾水度を調整した。得られたパノレブについて、カナダ標準濾水度、さらにファイバーラボ (メッツォオートメーション社製）にて繊維長及び繊維のカールを測定し、結果を表 13に示した。また、実施例 1と同様にして手抄きシートを作成し、同様の項目について測定を行レ、、結果を表 14に示した。さらに、平滑度、透気抵抗度を Japan TAAPI 紙パルプ試験方法 No.5_2:2000に従い王研式平滑度透気度試験器により測定し、結果を表 14に示した。また、手抄きシート上の夾雑物を画像解析装置（商品名：スペックスキャン 2000、アポジーテクノロジー社製）を用いて測定し、 φ 100 μ πιを超えるダート、及び φ 250 μ πιを超えるダートの各々の画分の総面積を求め、結果を表 13に示した。

[比較例 23]

原料 Fについて実施例 19と同様の項目について測定を行レ、、結果を表 13に示した。また、実施例 1と同様にして手抄きシートを作成し、実施例 19と同様の項目について測定を行い、結果を表 14に示した。

[表 13] 表 1 3

[表 14]

差替え用紙（規則 26)

表 13に示されるように、実施例は未処理（比較例 23)に比べて、ダート面積が滅少したが、繊維の短小化が少なぐカールも増加せず、パルプ繊維の損傷が少なかつ

差替え用紙（¾¾¾26) た。また、表 12に示されるように、実施例は未処理 (比較例 23)に比べて、強度が向上し、同時に純曲げこわさ、平滑度、透気抵抗度も向上した。

[実施例 23〜25]

工場実機 2次リファイユング後のサーモメカ-カルパルプ（ェゾマツ、トドマツ、ラジア一タパイン混合)をスクリーン、クリーナにて除塵したものを原料 G (濾水度 CSF132m 1)として、パルプ濃度を 2.6重量％に調整した後、実施例 1と同様にキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を 7MPa (噴流の流速 70m Z秒)、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を O.lMPaとして、処理時間を変化させて処理し、濾水度を調整した。得られたノレブのカナダ標準濾水度、さらにファイバ一ラボ (メッツォオートメーション社製）にて繊維長及び繊維のカールを測定し、結果を表 15に示した。また、シャイブを PQM1000 (メッツォオートメーション社製）を用いて、全シャイブ（幅 75 μ m以上、長さ 0.3mm以上）、幅広シャイブ（幅 150 μ m以上、長さ 0.3mm以上）、長シャイブ（幅 75 m以上、長さ 1.5mm以上）の各々について測定し、ノルプ lg当たり個数として表 15に示した。さらに、実施例 1と同様にして手抄きシートを作成し、同様の項目について測定を行い、結果を表 16、 17に示した。

[比較例 24]

原料 Gについて実施例 23と同様の項目について測定を行い、結果を表 15に示した。また、実施例 1と同様にして手抄きシートを作成し、実施例 23と同様の項目について測定を行い、結果を表 16、 17に示した。

[比較例 25]

原料 Gをパルプ濃度 3.5重量％に調整した後、ダブルディスクリファイナー（DDR) で処理したものについて実施例 23と同様の項目について測定を行い、結果を表 15 に示した。また、実施例 1と同様にして手抄きシートを作成し、実施例 23と同様の項目について測定を行い、結果を表 16、 17に示した。

[表 15] 表 1 5

16]

差替え用紙（規則 26) [表 17]

表 1 7

表 15に示されるように、実施例は未処理（比較例 24)に比べてシャイブ数が減少した。また、 DDR処理（比較例 25)と比較しても、シャイブ数が減少しており、さらに繊維の短小化が少なカールも増加せず、パルプ繊維の損傷が少な力た。また、表 16に示されるように、実施例は未処理 (比較例 24)や DDR処理（比較例 25)に比べて、強度、純曲げこわさが向上した。表 17に示されるように、平滑度、透気抵抗度も向上した。

第 2発明の実施例：

くインキ剥離に関する実験〉

[実施例 26〜27]、

A工場フロス及ぴモデノレ白水（ラボにて塗工紙を低濃度パルパ一で離解後、 80メッシュ濾布にて得た搾水）を、図 1に示されるキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置 (ノズル径 1.5mm)を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を 7MPa (噴流の流速 7(^ノ秒）、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を 0.3MPaにて 15分間処理した。処理後のフロス及びモデル白水を、ラボフローテ一ターにてリジェクト率が同じになるよう処理した。フローテーション前後の試料についてそれぞれ、 Tappi標準法に基づいて 60gZm²の手抄きシート 5枚を作製した。手抄きシートの粗大インキを夾雑物測定装置 (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粒径 100 μ m以上のダートを画像処理にて測定した。結果を表 1に示す。

[比較例 26〜27]

A工場フロス及びモデル白水についてキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置にて処理

差替え用紙（規則 26) せずに、ラボフローテ一ターにてリジェクト率が同じなるよう処理した。フロン前後の試料について、粗大インキ同様に測定した。結果を表 1に示す。

[表 18]

表 18

[0104] 表 18に示されるように、実施例 26、 27は、フローテーシヨン前のダート平均粒径が比較例 26、 27に比べて小さぐ微細化していることが判る。更に、実施例 26、 27のフローテーション後のダート個数は、対応する比較例のダート個数に比べて極めて少なくなっており、ダート除去率が著しく上昇した。従って、実施例では、パルプ繊維及び Zまたは灰分からのダートの剥離と微細化を促進し、フローテーシヨンにより除去し易くなつているといえる。

<インキ除去に関する実験 1 >

[実施例 28〜30]

B工場フロスをキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置で、上流側圧力 7MPa、下流側圧力 0.3MPaにて 10分間処理した。処理後のフロスを、ラボフローテ一ターにて時間を変えて処理することで、リジェクト率を変え処理した。フローテ一ター後の試料から、白色度を JIS P 8148の方法に準じて色差計 (村上色彩製)で測定した。さらに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 (カラータツチ:テク-ダイン製)を用いて ERIC (有効残インキ濃度)値として測定し、白色度上昇幅及びインキ除去率を計算した。結果を表 19、図 2に示す。

[比較例 28〜 30]

B工場フロスをキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置にて処理せずに、ラボフローテータ一にて時間を変えて処理することで、リジェクト率を変え処理した。フローテ一ター後の試料から、白色度及び微細インキを同様に測定し、白色度上昇幅及びインキ除去率を計算した。結果を表 19、図 2に示す。

[0105] [表 19]

表 19

[0106] 表 19及び図 2に示されるように、実施例 28〜30 (図 2のキヤビ処理）は、比較例 28 〜30 (図 3の未処理）に比べて、同一リジェクト率でのインキ除去率が著しく高くなつて!、ることが判る。同様に白色度の上昇幅も高くなつて、た。

<インキ除去に関する実験 2>

[実施例 31〜33]

B工場白水を、実施例 28〜30と同様に処理した。処理後の試料から、白色度及び微細インキを同様に測定し、白色度上昇幅及びインキ除去率を計算した。結果を表 20、図 3に示す。

[比較例 31〜33]

B工場白水を、比較例 28〜30と同様に処理した。処理後の試料から、白色度及び微細インキを同様に測定し、白色度上昇幅及びインキ除去率を計算した。結果を表 20、図 3に示す。

[0107] [表 20] 表 20

[0108] 表 20及び図 3に示されるように、実施例 31〜33 (図 3のキヤビ処理）は、比較例 31 〜33 (図 3の未処理）に比べて、同一リジェクト率でのインキ除去率が著しく高くなり、白色度の上昇幅が大きくなつていた。

<粘着性に関する実験 >

[実施例 34〜35]

A工場フロス及び B工場フロスをキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置で、上流側圧力 7 MPa、下流側圧力 0.3MPaにてそれぞれ 15、 10分間処理した。処理後のフロス中に 1 0cm角のポリスチレンフィルムを 5枚ずつ入れ、 10分間ゆっくりと攪拌した。 10分後に取り出し、乾燥させた後、それらの重量を測定し、攪拌前後の重量の差を計算し、ポリスチレン付着量とした。

[比較例 34〜35]

A工場フロス及び B工場フロスをキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置で処理せずに、同様にポリスチレン付着量を求めた。

[0109] [表 21] 表 21

[0110] 表 21に示されるように、実施例 34、 35では、対応する比較例 34、 35に比べポリスチレンに対する付着量が極めて少なくなつて、ることが判る。一般に粘着性を有する物質はポリスチレンのような疎水性表面に付着し易いことから、実施例においては微細な粘着物質の付着性が低下したと考えられた。

<微生物低減に関する実験 >

[実施例 36]

B工場フロスをキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置で、上流圧 7MPa、下流圧 0.3MP aにて 10分間処理した。処理後のフロス定量を容器に取り、暗所室温で保管した。 1 週間ごとの菌の繁殖具合を目視にて観察し、 4段階で評価した。

[比較例 36]

B工場フロスをキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置で処理せずに、定量を容器に取り、暗所室温で保管した。菌の繁殖具合を同様に評価した。

[0111] [表 22] 表 22

[0112] 一般に脱墨パルプを含む原料や抄紙工程の原料は、デンプンなどの有機物を多く含むため、腐りやすく微生物が繁殖し易い。表 22に示されるように、実施例 36では、比較例 36に比べカビなどの繁殖や液の腐食の進行が明らかに遅ぐこれは実施例の処理により微生物が殺菌されたためと考えられた。

<カタラーゼに関する実験 >

[実施例 37]

B工場フロスをキヤビテーシヨン装置で、上流圧 7MPa、下流圧 0.3MPaにて 10分間処理した。処理後のフロス 50mlをビーカーに取り、過酸ィ匕水素をカ卩えて、 35分攪拌後の残過酸ィ匕水素率を測定した。

[比較例 37]

B工場フロスをキヤビテーシヨン装置で処理せずに、残過酸ィ匕水素率を同様に評価した。

[0113] [表 23] 表 23

[0114] ある種類の微生物は菌体外に過酸化水素を分解するカタラーゼを排出することが知られており、カタラーゼを産出する微生物が工程内に増殖すると過酸ィヒ水素を用いた漂白の効率が低下する。これは過酸ィ匕水素が過水分解されたためである。実施例 37では、比較例 37に比べて残存する過酸ィ匕水素の割合が高くなつていた。従つて、微生物及び Zまたは微生物由来の阻害物質による漂白効率の低下を抑えることが出来ると考えられた。

Claims

請求の範囲

[I] パルプの製造工程において、パルプ懸濁液中にキヤビテーシヨンを発生させることにより、該パルプを所望の濾水度に調製するパルプの叩解方法。

[2] 少なくともパルプィ匕工程と調成工程力なるパルプの製造工程において、工程中のパルプ懸濁液中にキヤビテーシヨンを発生させることにより、該ノルプを所望の濾水度に調製することを特徴とする請求項 1記載のパルプの叩解方法。

[3] キヤビテーシヨンの発生方法として、流体噴流を用いることを特徴とする請求項 1なヽし 2記載のパルプの叩解方法

[4] パルプ懸濁液を液体噴流として噴射することを特徴とする請求項 3記載のパルプの叩解方法。

[5] 対象とするパルプが針葉樹または広葉樹のクラフトパルプである請求項 1〜5の、ずれかに記載のパルプの叩解方法。

[6] 対象とするパルプが針葉樹または広葉樹の機械パルプである請求項 1〜5のいずれかに記載のノルプの叩解方法。

[7] 対象とするパルプが古紙由来の再生パルプである請求項 1〜5のいずれかに記載のパルプの叩解方法。

[8] パルプ及び Zまたは紙の製造工程で使用されるパルプの長繊維分の含有率が全固形分に対して 50重量％以下である工程用水を、液体噴流を用いて発生させたキヤビテーシヨンによって処理した後に、前記パルプ及び/または紙の製造工程に戻して再利用することを特徴とする工程用水の処理方法。

[9] 工程用水が古紙の再生工程より排出された排水であることを特徴とする請求項 8記載の工程用水の処理方法。

[10] 工程用水が抄紙工程より排出された白水であることを特徴とする請求項 8記載のェ程用水の処理方法。

[II] パルプ及び Zまたは紙の製造工程より排出され固形分と水の分離工程を経た工程用水であって、パルプの長繊維分の含有率が全固形分に対して 50重量％以下である工程用水を、液体噴流によって発生させたキヤビテーシヨンによって処理することで、ノルプ繊維及び Zまたは無機粒子に付着している汚染物質を剥離した後、前記パルプ及び Zまたは紙の製造工程に戻して再利用することを特徴とする請求項 8〜： LO 記載の工程用水の処理方法。

[12] 工程用水が、古紙の再生工程のフローテーシヨン工程のリジェクト及び Zまたは洗浄工程の搾水であって、液体噴流によって発生させたキヤビテーシヨンによって処理して、パルプ繊維及び Zまたは灰分に付着している汚染物質を剥離した後、再利用することを特徴とする請求項 8〜10記載の工程用水の処理方法。

[13] 請求項 8〜12のいずれかに記載のキヤビテーシヨンによって処理した工程用水を、その後段に設ける分離装置にて汚染物質を効率的に分離した後に再利用することを特徴とする工程用水の処理方法。

[14] 請求項 8〜13のいずれかに記載のキヤビテーシヨンによって処理した工程用水を古紙の再生工程で再利用することを特徴とする脱墨パルプの製造方法。

[15] 請求項 8〜13のいずれかに記載のキヤビテーシヨンによって処理した工程用水を、抄紙工程で再利用することを特徴とする紙の製造方法。