WO2005012632A1 - 再生パルプの製造方法、パルプ繊維表面及び夾雑物の改質方法、並びにパルプ処理装置 - Google Patents

再生パルプの製造方法、パルプ繊維表面及び夾雑物の改質方法、並びにパルプ処理装置 Download PDF

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WO2005012632A1
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WO
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pulp
pressure
container
cavitation
liquid
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PCT/JP2004/011062
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English (en)
French (fr)
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Shisei Goto
Keigo Watanabe
Hiromichi Tsuji
Takanori Miyanishi
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Nippon Paper Industries Co., Ltd.
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/30—Defibrating by other means
    • D21B1/32—Defibrating by other means of waste paper
    • D21B1/325—Defibrating by other means of waste paper de-inking devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D21C5/02—Working-up waste paper
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64—Paper recycling

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing recycled pulp from used paper, and printing paper such as paper and coated paper produced using pulp produced by the method. More specifically, in the process of manufacturing recycled pulp from waste paper such as newspaper, flyer, magazine, information recording paper, copy, computer printout, or a mixture of these printed materials such as magazine waste paper and office waste paper, etc. Bubbles are positively introduced into the pulp suspension, and the impact force at the collapse of the bubbles is used to peel off ink and other contaminants from pulp fibers and inorganic particles.
  • the present invention relates to a method for producing
  • the second invention of the present invention (Claims 11 to 24) is to actively introduce cavitation bubbles into a pulp suspension, and use the impact force at the time of collapse of the cavitation bubbles to improve and improve the knurl.
  • the present invention relates to a method for improving quality and a pulp processing apparatus.
  • Deinking means separating ink from waste paper, and is a concept that includes ink removal and ink removal as a whole.
  • a method for recycling used paper generally includes a step of separating ink from pulp fibers and a step of separating ink.
  • Process power to remove the ink More specifically, in the pulp, the hydrodynamic shearing force or the frictional force between the norp fibers promotes the separation and miniaturization of the ink from the pulp fiber, followed by the flow treatment and Z or the cleaning by Z or washing.
  • the mainstream method is to remove water.
  • a deinking chemical such as sodium hydroxide, sodium silicate, acid bleaching agent and Z or a reducing bleaching agent, a deinking agent, etc., is added, and the alkaline pH value is added. It is common to process used paper.
  • Patent Document 1 A method of promoting miniaturization and a method of removing ink thereafter (Patent Document 1) have been adopted.
  • the mixing of ink and the like increases the intensity!]
  • the above-mentioned used paper recycling method has a problem that the peeling force is insufficient, unremoved ink remains, and the quality of the finished pulp is significantly reduced.
  • a countermeasure a method of applying a higher mechanical load, processing at a higher temperature, or adding more chemicals such as an alkali or a deinking agent has been adopted.However, due to an increase in the mechanical load, pulp is increased.
  • pulp fibers are beaten using mechanical force to fibrillate the pulp fibers, increase the fiber-to-fiber bonding area by fuzzing the microfibrils on the fiber surface, and improve the bonding strength to improve the pulp fibers. Reforming.
  • such a method causes damage due to cutting of the pulp fiber itself, resulting in a decrease in paper strength due to a decrease in fiber length.
  • ink releasability has been improved by friction between pulp fibers due to a mechanical load such as a kneader and a surface chemical action of a surfactant called a deinking agent.
  • a mechanical load such as a kneader and a surface chemical action of a surfactant called a deinking agent.
  • hard-to-peel toners and UV resin inks have been increasing, and damage to pulp fibers themselves due to an increase in mechanical load has become a problem.
  • the mechanical load S is applied to the entire pulp fiber, so that in order to improve the pulp quality, damage to the pulp fiber or an increase in the cost of added chemicals was inevitable.
  • Patent Document 2 discloses a method for treating pulp utilizing cavitation by passing a pulp suspension through a reactor having a specific shape. However, this method is not sufficient. It was difficult to remove and remove the ink.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3191828
  • Patent Document 2 JP-A-49-51703
  • Non-Patent Document 1 R.A. Solo HitsyH et al, Bum Promst, 1987 (6), 22
  • Non-patent document 2 R.A. Solo HitsyH et al., Bum Promst, 1987 (1), 25
  • Non-patent document 3 R.A. Solo HitsyH et al., Bum Promst, 1986 (7), 24
  • the present invention provides a method of regenerating waste paper, in which ink is peeled off using a force that selectively acts on the pulp fiber surface, damage to the pulp fiber is suppressed, and the remaining ink is removed with high whiteness.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a small amount of high-quality recycled pulp.
  • Another object of the present invention is to provide a knob produced by the above method, and paper and coated paper produced using the same.
  • the second invention of the present invention relates to a method and a pulp for modifying a pulp fiber surface by using a force acting only on the pulp fiber surface to obtain a high-quality pulp and detoxifying impurities that impair pulp quality. It is an object to provide a processing device.
  • the present inventor paid attention to the fact that most of the ink adhered to the pulp fiber and Z or the surface of the coating layer.
  • the damage to the pulp fiber itself can be suppressed and the ink attached to the pulp fiber surface can be removed.
  • a high-quality pulp with high whiteness and little residual ink can be obtained, and the present invention was completed based on this finding. That is, in the present invention, in the process of recycling waste paper, air bubbles generated by cavitation are positively introduced into the pulp suspension, so that the air bubbles adhere to pulp fibers and inorganic particles due to the impact force at the time of minute bubble collapse. Removes contaminants such as inks Things.
  • the present invention provides a method of producing air bubbles by cavitation in a process of recycling waste paper, and bringing the air bubbles into contact with a pulp suspension to remove contaminants adhering to pulp fibers and inorganic particles.
  • This is a method for producing a recycled pulp characterized by the following.
  • cavitation can be generated by using a fluid jet, and the pulp suspension can be brought into contact with bubbles by ejecting the pulp suspension as a fluid jet.
  • the fluid jet may be a liquid jet, and the contaminants may be ink.
  • the fluid forming the jet may be a liquid, a gas, a solid such as powder or pulp, or a mixture thereof as long as it is in a fluid state. If necessary, another fluid can be added to the above fluid as a new fluid.
  • the fluid and the new fluid may be uniformly mixed and ejected, or may be ejected separately.
  • the liquid jet is a jet of a liquid or a fluid in which solid particles or gas are dispersed or mixed in a liquid, and refers to a liquid jet including a slurry or bubbles of pulp or inorganic particles.
  • the gas referred to here may include bubbles due to cavitation!
  • the present invention provides a method for removing bubbles by cavitation in any one or more of the following steps: an ink peeling step using cavitation, a subsequent floating step, and an ink removing step using Z or a washing method. It is intended to provide a method for producing recycled pulp, characterized in that pulp is brought into contact with a pulp suspension to separate and separate contaminants adhering to the norp fibers and inorganic particles.
  • the process of recycling the used paper may be a deinking process.
  • the following reasons can be considered as a reason why a local load is introduced on the pulp fiber surface and the ink is peeled off.
  • strong energy is generated in a local region on the order of several zm when the fine bubbles collapse due to cavitation. Therefore, when fine bubbles or bubble clouds collapse on or near the pulp fiber, the impact force reaches the pulp fiber surface directly or via a liquid and is absorbed by the amorphous region of cellulose constituting the pulp fiber. This is considered to promote external fibrillation and swelling of the pulp fiber, and at the same time, adhere to the surface of the pulp fiber to peel off foreign substances such as ink.
  • the bubbles are very small relative to the pulp fiber and their impact is not large enough to damage the entire pulp fiber.
  • the pulp fibers are dispersed and fixed in the liquid, so that even with a very large impact force such as continuous collapse of the bubble cloud, the excess energy is absorbed as the kinetic energy of the fibers themselves. . Therefore, it is considered that the method according to the present invention can suppress damage such as shortening of the pulp fiber as compared with the ink removing method using a mechanical action.
  • Japanese Patent Publication No. 7-18109 discloses that an ultrasonic generator is installed on the lower surface of a bottom plate of a deinking device, and the container is irradiated with ultrasonic waves through the bottom plate, and the shock wave of the ultrasonic wave is applied.
  • the cavitation generation efficiency is low, so that high-quality pulp as intended by the present invention cannot be obtained.
  • the collapse pressure of the cavitation is a pressure fluctuation in the liquid that occurs when the cavitation bubbles collapse, and is usually pressure oscillation over a wide wavelength range from the audible range to the ultrasonic range.
  • the fact that the impact force at the time of collapse of the bubbles of the cavity does not damage the nolp fiber itself means that compared to other treatments that can obtain similar effects.
  • the contaminants refer to almost all substances other than pulp fiber contained in the raw paper raw material, such as ink, fillers, pigments, sticky foreign substances, and noinder components.
  • Modification of the pulp fiber surface and impurities is different from the original properties, for example, by increasing the hydrophilicity to facilitate the removal of difficult-to-remove impurities, Agglomeration, which causes deposits such as oils, can be suppressed.
  • deposits are deposits and deposits composed of inorganic substances, organic substances, or their composites.
  • Separation of pulp from contaminants depends on other methods than cavitation, such as flotation 'filtration' specific gravity separation.
  • Specific separation means include a floater, a washing machine, and a screen. , Cleaner and the like are used.
  • the separation operation may be performed using another device.However, the cavitation generation mechanism is incorporated in a part of the separation device, and the separation and separation are continuously performed in one device. Can also be.
  • the reason why only the pulp fiber surface is modified is obvious, but the following reasons are considered, for example.
  • a high impact pressure of several GPa is generated in a local region of the order of several / zm, and when the bubble collapses, the temperature is raised to several thousand ° C by adiabatic compression. Rises. Therefore, when fine bubbles of about 1 m-0.2 mm collapse on the pulp fiber surface, the impact force reaches the pulp fiber surface via water and is absorbed by the amorphous region of cellulose constituting the pulp fiber. It is considered that this promotes external fibrillation and swelling of the pulp fiber, and at the same time, peels off hydrophobic substances and the like adhering to the pulp fiber surface.
  • the minute organic matter is thermally decomposed or transformed in the reaction field in the extreme state by the reaction field due to the shock wave when the microbubbles collapse. It is considered that the surface of coarse foreign matter is hydrolyzed or decomposed by the action of free active radical species such as OH radicals generated from water molecules due to high energy in the extreme state.
  • a recycled pulp made from waste paper is used to remove contaminants adhering to the surface of the fiber, thereby reducing the damage to the fiber. It is possible to obtain high quality pulp, paper, and coated paper with less deterioration due to highly contaminants.
  • FIG. 1 shows an example of a flow chart in a case where the cardboard cardboard pulp is subjected to the cavitation treatment of the present invention.
  • FIG. 2A shows an example of a flowchart in the case of performing the cavitation processing of the present invention on used magazine pulp.
  • FIG. 2B shows an example of a flowchart in the case of performing the cavitation processing of the present invention on used magazine pulp.
  • FIG. 3 shows an example of a flowchart when the cavitation treatment of the present invention is performed on high-quality waste paper DIP.
  • FIG. 4 shows an example of a flowchart in the case where the waste paper DIP is subjected to the cavitation treatment of the present invention.
  • FIG. 5 Flowchart for the case where the cavitation treatment of the present invention is applied to newspaper and magazine wastepaper high whiteness DIP (meaning pulp whose product pulp is ISO whiteness of 60% or more using newspaper or magazine etc. as raw material). An example is shown below.
  • DIP meaning pulp whose product pulp is ISO whiteness of 60% or more using newspaper or magazine etc. as raw material.
  • FIG. 6 is an example of a cavitation jet cleaning apparatus used in the method of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of a flow of an actual machine and a flow of an example of the deinking test 3 respectively.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a pump, a nozzle, and a pressure adjusting mechanism according to the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a jet device of the present invention.
  • FIG. 8 showing a pump, a nozzle, and a pressure adjusting mechanism force.
  • FIG. 2 is a schematic view in which a container and a pressure adjusting mechanism in the container are added.
  • Fig. 10 consisting of a pump, a nozzle, a pressure adjusting mechanism, a container and a pressure adjusting mechanism in the container. I can do it.
  • FIG. 11 is a view showing a jet apparatus according to the present invention.
  • FIG. 9 is composed of a pump, a nozzle, a pressure adjusting mechanism, a container, and a pressure adjusting mechanism in the container.
  • FIG. 5 is a schematic diagram provided with a liquid transfer path for returning liquid to the container from a downstream side of the liquid transfer path connected to the discharge port.
  • FIG. 12 is a schematic view showing a cleaner which is a liquid separating means connected downstream of a liquid discharge port of the container of the present invention or a liquid transfer passage connected downstream thereof.
  • FIG. 13 is a view of a liquid discharge port of the container of the present invention or a liquid transfer path connected to the liquid discharge port downstream of the liquid discharge port. It is the schematic which shows the floater which is the liquid separation means connected.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a washing machine as a liquid separating means connected downstream of a liquid discharge port of the container of the present invention or a liquid transfer path connected downstream thereof.
  • FIG. 15 is an example of a schematic view of a pulp processing apparatus of the present invention.
  • Cavitation Number ⁇ which represents the state of cavitation, is defined as follows (edited by Yoji Kato, Basics and Recent Advances in New Version cavitation, ⁇ Bookstore, 1999) ⁇ [0033] [Formula 1]
  • a large number of cavitation means that the flow field Indicates that it is hardly generated.
  • the condition of the cavitation in the present invention is such that the above-mentioned cavitation number ⁇ is desirably 0.001 or more and 0.5 or less, preferably 0.003 or more and 0.2 or less 0.01 or more 0 or less. It is particularly preferred that it is 1 or less. If the cavitation number ⁇ is less than 0.001, the effect is small because the pressure difference between the cavitation bubbles and the surrounding when the bubbles collapse is low, and if it is greater than 0.5, the flow pressure difference is low and the cavitation Less likely to occur.
  • the pressure of the jet liquid is desirably not less than OlMPa and not more than 30MPa.
  • the pressure is preferably from 7 MPa to 15 MPa, particularly preferably from 2 MPa to lOMPa. If the upstream pressure is less than 0.1 OlMPa, a pressure difference with the downstream pressure hardly occurs and the effect is small. If the pressure is higher than 30 MPa, a special pump and pressure vessel are required, and energy consumption is increased, which is disadvantageous in cost.
  • the present invention can be applied to raw materials such as newspapers, flyers, paper-change magazines, coated paper magazines, heat-sensitive, pressure-sensitive papers, imitation 'color high-quality papers, copy papers, computer output papers, and mixed waste papers thereof, as raw materials.
  • the present invention exerts an excellent effect when used waste paper, office waste paper including toner prints, and the like, which are deteriorated with time in summer or the like, are treated simultaneously or separately with the waste paper.
  • it exhibits a particularly excellent effect when contraindicated products such as paper laminated with the above-mentioned used paper and paper printed with UV resin ink are mixed.
  • Contraindicated items refer to Class A and Class B in general as defined by the Wastepaper Recycling Promotion Center (Edited by Japan Recycling Promotion Center, Wastepaper Nondbook 1999, p4).
  • Office wastepaper refers to all high-quality office wastepaper defined by the Wastepaper Recycling Promotion Center (Recycled Papers Bookbook 1999, p.3). It is not limited to.
  • Known inks other than toner contained in waste paper include known printing inks (edited by The Printing Society of Japan, "Printing Engineering Handbook", Gihodo, p606, 1983), and non-impact printing inks ("Latest 'special function inks, CMC"). , P l, 1990), and the like.
  • the present invention is applicable to any of the conventional ink removal processes involving mechanical power of high-concentration pulpers and the like, and the deinking process used to recycle waste paper, which also provides the power of the ink removal process by floatation and Z or a washing method. Applicable to places. In addition, white water generated in the above process including water squeezing, rejected after floatation or recovered water after washing, etc. Also applicable to:
  • Apparatuses for removing ink by mechanical force include tab-type or drum-type pulp / paper, my-power processors, dispersers, and the like, and Carre et al. (B. Carre, Y. Vernac and G. Galland, Pulp and Paper Canada, 99 (9), 46 (1998).), which is based on various disintegration, mixing, and dispersion technologies.
  • the present invention with an ink peeling device using mechanical force, the ink peeling is performed by two different mechanisms, so that the operational effect is further increased. If necessary, sodium hydroxide, sodium silicate, other alkali chemicals, a deinking agent, an oxidizing bleach, and a reducing bleach can be added.
  • Examples of the means for generating cavitation in the present invention include a method using a liquid jet, a method using an ultrasonic oscillator, a method using an ultrasonic oscillator and a horn-shaped amplifier, and a method using laser irradiation.
  • the method using a liquid jet has a large effect on contaminants such as ink because it forms a cavitation bubble cloud having a stronger collapse bubble force and a higher generation efficiency of cavitation bubbles.
  • the cavitation generated by the above method is distinctly different from cavitations that cause uncontrollable harm to naturally occur in conventional fluid machines.
  • the pulp fiber in the present invention refers to a fibrous substance derived from the above-mentioned waste paper, and examples thereof include cellulose fibers such as chemical pulp, mechanical pulp, and waste paper pulp. Further, the present invention can be applied to chemical fibers other than pulp fibers and glass fibers. Inorganic particles are substances that remain as ash when paper is incinerated, such as fillers internally added during paper manufacture or coated pigments. For example, powers such as calcium carbonate, talc, kaolin, and titanium dioxide are not limited to these.
  • Contaminants refer to foreign substances adhering to pulp fibers or fillers' pigments.
  • fluorescent dyes and general dyes for example, in addition to the above inks, fluorescent dyes and general dyes, coatings, starches, residuals of coatings such as polymers, laminates, etc. Processed layer residue , Adhesives and pressure-sensitive adhesives, sizing agents, and the like.
  • the strength includes, for example, a retention aid, a drainage improver, a paper strength enhancer, and an internal additive for papermaking such as an internal sizing agent used in the production of paper.
  • the present invention is not limited thereto.
  • a fluid (liquid) jet for example, distilled water, tap water, industrial water, reused water recovered in a papermaking process, and pulp squeezing are used as a jetting liquid with respect to a pulp suspension.
  • Ability to spray water, white water, pulp suspension, alcohol, etc. The present invention is not limited to these.
  • injecting the pulp suspension itself provides the effect of cavitation generated around the jet and the effect of separating contaminants by hydrodynamic shear force when ejecting from the orifice at high pressure. Exerts a greater effect. Further, a peeling effect by a shear force received from a pump or a pipe can be obtained.
  • the location where the cavitation is generated in the present invention can be selected in any container such as a tank or in a pipe, but is not limited thereto.
  • the solid content concentration of the pulp suspension which is the liquid to be injected that generates cavitation, is preferably 3% by weight or less, more preferably 0.1 to 1.5% by weight. Is preferred. If the solid content of the liquid to be injected is higher than 3% by weight and lower than 40% by weight, the effect can be obtained by reducing the injection liquid concentration to 3% or less. Further, it is desirable that the pH of the liquid to be jetted be under alkaline conditions, because the swellability of the pulp fiber is good, the detached contaminants are less likely to be fixed, and the amount of OH active radicals generated is increased.
  • the present invention is effective in removing and miniaturizing dirt at a relatively low concentration and low temperature, which is difficult with conventional deinking techniques. Therefore, by using the present technology, it is possible to produce high-quality pulp without excessively dehydrating and increasing the concentration of pulp.
  • a low-concentration pulp paper is known as a low-concentration ink removing device.
  • kneader disperser In order to reduce the size of the dirt efficiently, it is necessary to have a high pulp concentration of at least 25% by weight and around 30% by weight. In addition, it is common practice to mix the cake and treat it at a temperature of 50 ° C or higher.
  • a plurality of dehydrators are required and a large amount of power is required.
  • the present invention it is possible to treat the pulp after the floatation as it is without adjusting the density, and it is possible to obtain the same ink and dart peeling and fineness effect as the eder. Therefore, equipment and power for dehydration can be reduced. Further, in the prior art, a large amount of steam is required to heat the pulp. However, in the present invention, the steam energy that does not always need to be heated can be reduced. From the point of separating the circulating water used in the process, there is no problem if it is used after being dehydrated to some extent and then diluted with another kind of water.
  • the ink when the ink is peeled from the pulp fiber, the ink can be peeled without using a deinking chemical.
  • a deinking chemical such as a so-called mechanical ink stripping method, a high concentration of norp fibers are rubbed together.
  • the method according to the present invention promotes peeling and dispersion of the ink at a low concentration, so that it is unlikely to rub inside the pulp fiber, Pulp with high whiteness is obtained.
  • the ejection liquid in the present invention refers to a liquid ejected from an orifice at high pressure, and the liquid to be ejected refers to a liquid ejected in a container or a pipe.
  • the peeled ink and the like can be effectively removed by appropriately combining the step of generating the cavitation and the subsequent ink removal step of the floatation and Z or the cleaning agent.
  • high-quality pulp with higher whiteness can be obtained.
  • a better effect can be obtained by combining the present invention with a plurality of ink removing steps and ink removing steps.
  • a floatation and a washing device any device for the purpose of separating contaminants from known or new fibers can be used!
  • the flow velocity of the injection liquid is increased, and a stronger key is provided. Cavitation occurs. Further, by pressurizing the container containing the liquid to be jetted, the pressure in the area where the cavitation bubbles collapse is increased, and the pressure difference between the bubbles and the surroundings is increased, so that the bubbles collapse violently and the impact force is increased. The cavitation is affected by the amount of gas in the liquid. If there is too much gas, the collision and the coalescence of the bubbles will occur, and the impact force will be weakened due to the cushion effect in which the collapse impact force is absorbed by other bubbles.
  • the treatment temperature must be higher than the melting point and lower than the boiling point because it is affected by the dissolved gas and vapor pressure.
  • a high effect can be obtained by adjusting the temperature to preferably 0 to 80 ° C, more preferably 10 to 60 ° C.
  • the impact force is considered to be maximum at the midpoint between the melting point and the boiling point.
  • the optimal temperature is around 50 ° C.
  • the pressure resistance of a pressure vessel for generating cavitation is significantly reduced, and the vessel is easily damaged, which is not suitable.
  • the energy required to generate cavitation can be reduced by adding a substance that lowers the surface tension of a liquid such as a surfactant.
  • a substance that lowers the surface tension of a liquid such as a surfactant.
  • the substance to be added include known or novel surfactants such as nonionic surfactants such as fatty acid salts, higher alkyl sulfates, alkylbenzene sulfonates, higher alcohols, alkylphenols, and alkylene oxide adducts of fatty acids.
  • the amount of added calories may be an amount necessary for reducing the surface tension of the jet liquid and Z or the liquid to be jetted.
  • Recycled pulp produced through the above process has a very small amount of contaminants, and printing paper can be produced using 100% of this pulp.
  • the printing paper in that case is made by a known paper making machine, but the paper making conditions are not particularly specified.
  • the coated paper obtained according to the present invention has a small amount of foreign matter on the paper surface, and is used to produce high-quality coated paper. You can do it.
  • a high-speed fluid may be injected near the pulp fiber force substance in a state where the substance having the pulp fiber force is immersed in the liquid, but the cavitation bubbles generated by the jet flow may be generated. It is most preferable that the jet is jetted so as to directly hit the jet, which is preferably jetted in contact with a material consisting of Norp fiber force.
  • the cavitation bubbles are fine bubbles generated by the cavitation, and are bubbles having a diameter of 1 ⁇ m to lmm, preferably 0.1 mm to 0.5 mm, and more preferably 0.1 mm to 0.2 mm.
  • Knorp fiber force may be in a state where the whole substance is completely immersed in water, or it may be in a state where the whole substance is immersed in water, and only a part is immersed in water. In either case, it is possible to sequentially process the object to be treated with a small jet, utilizing the fact that the material treated by the jet is swept away.
  • the material consisting of the nolp fiber power may be pulverized in advance, but it is not particularly necessary that the substance be pulverized in advance.
  • the pulverization may be caused by cavitation or jet, or may be based on another method such as stirring.
  • concentration is not particularly specified, but it is preferable that the concentration be 30% by weight or less. 0.01% by weight (white water level)-20% by weight (High pulp level).
  • the injection for generating the cavitation may be performed in a container that is open to the atmosphere, such as a pulper, but is preferably performed in a pressure container for controlling the cavitation.
  • the pressure of the injection liquid (the pressure on the upstream side of the nozzle), the better.
  • the effect on the pressure which is preferably from 0.5 MPa to 30 MPa in static pressure, is added.
  • the pressure is preferably 3 MPa or more and lOMPa or less.
  • the pressure in the vessel (downstream pressure of the nozzle) is preferably from 0.05 MPa to 0.3 MPa as a static pressure.
  • the pressure ratio between the pressure in the container and the pressure of the jet liquid is preferably in the range of 0.001 to 0.5.
  • water As the jetting liquid to be jetted to generate cavitation.
  • surfactants or alkalis that aid in defibration even when reusable water containing other solutes and suspensions are used are blended. It is possible to use a chemical solution in which these are intentionally blended, and if necessary, a liquid other than water can be used. Further, an aqueous slurry containing pulp cellulose, such as reuse water, pulp water, white water, or a pulp suspension, which is collected in the papermaking process, may be used.
  • the material serving as the raw material of the nolp is a used paper material itself or a slurry-like material obtained by disintegrating the used paper material, and is gradually refined as it passes through the process to obtain a finished pulp.
  • the cavitation treatment may be carried out at any stage of the treatment process, but the pulp fiber or the inorganic particles may be peeled off the impurities.
  • Inorganic particles are substances that remain as ash when paper is incinerated, such as fillers internally added during paper production or coated pigments. Examples include, but are not limited to, calcium carbonate, talc, kaolin, titanium dioxide and the like.
  • the material serving as the raw material of the norp includes newspapers, magazines, and the like, as well as norp, white water, and the like, which are in the process of being refined by being processed in the process.
  • the nozzle used for generating the cavitation may have a structure in which a throttle is provided in a direction perpendicular to the flow direction of the jet fluid in order to cause a rapid change in the flow velocity.
  • a throttle is provided in a direction perpendicular to the flow direction of the jet fluid in order to cause a rapid change in the flow velocity.
  • Slow narrowing down like a lily of bench is used.
  • a nozzle of a cleaning machine for cleaning metal by Soyama et al. Described in J. Soc. Mat. Sci., Japan, vol. 47, No. 4, pp. 381-387, Apr. l998 may be used.
  • a bench lily tube as described in JP-A-54-125703 may be used.
  • the shape of the nozzle hole is not particularly limited, it may be circular, polygonal, or slit-like. Note that two or more nozzles may be installed.
  • nozzles are commercially available to generate mist of an arbitrary shape. However, as long as the nozzles have an appropriate pressure resistance, it is also possible to select and use those nozzles which are preferably medium-strength.
  • the nozzle may be an ordinary nozzle that ejects a single fluid, or may be a so-called multi-fluid nozzle that has an ejection port near or inside the jet for mixing another fluid into the jet.
  • the shape of the pressure vessel for controlling the cavitation is not particularly limited, the pressure vessel may have a special shape to form a part of a flotator, a cleaner, a washing machine, or the like. In order to efficiently agitate the inside by using the force of the jet and to make the jet act on a wide area in the container, it is described in JP-A-11-319819 and JP-A-2000-563. It has a special shape.
  • the reason why the pressure is applied upstream of the nozzle is to obtain the injection pressure, and the injection pressure (injection speed) is adjusted by controlling the fluid pressure before the nozzle.
  • the pressure before the nozzle orifice and the pressure after passing through the orifice it is preferable to control the pressure before the nozzle orifice and the pressure after passing through the orifice.
  • the pressure adjustment before passing through the nozzle depends on the pressure control mechanism, but for the pressure control after passing through the nozzle, a container having a pressure control mechanism can be used.
  • the pressure control mechanism may be based on a water column pressure or the like, or may be a combination of a pressure detection mechanism and a discharge flow control mechanism.
  • the cavitation is a force generated when a plurality of fluids having different speeds come into contact with each other.
  • Fluids flowing into and out of the container include (1) a fluid stopped in the container, (2) a fluid ejected from a nozzle, and (3) ) There are fluids leaving the container, and the composition of each may be different. (1) is much slower than (2)! (4)
  • the liquid may be intentionally replaced at a speed by using a liquid inlet other than the injection nozzle of the container. (1) If the composition of the three fluids (1) (3) is the same and (1) is replaced only by (2), the pulp will be upstream of the nozzle ⁇ nozzle ⁇ downstream of the nozzle ⁇ vessel ⁇ vessel outlet Will be passed in that order.
  • the mechanism for controlling the pressure in the container while appropriately discharging the liquid with the container force may be an over port for discharging the inflow while keeping the water column pressure constant, or a pressure detection mechanism and a discharge flow control. Good depending on the combination of mechanisms.
  • the composition of the fluid passing through the discharge mechanism is single, pulp, contaminants, and water are discharged in a mixed state.
  • the container has a separation mechanism, pulp, contaminants, and contaminants are discharged.
  • the water may be separated by a certain distribution and may be discharged separately with different discharge locations as different compositions.
  • a fluid having a composition different from that of the fluid to be treated is injected at a high pressure in order to cause cavitation. It can be used as a fluid to perform
  • the fluid inlet other than the nozzle is provided for that purpose, and the fluid having the same composition as the fluid to be supplied with the nozzle force may also be supplied here. It is more preferable to supply a fluid having a different composition here with a low force, and to eject the fluid at a high concentration, and more preferably to introduce the fluid from a fluid inlet other than the nozzle.
  • the nozzle and the fluid inflow location other than the nozzle may be any fluid as long as it is a fluid in the process, or may be fresh water introduced from outside the process.
  • a liquid transfer path for returning liquid to the container from downstream of the liquid transfer path connected to the liquid outlet of the container can be provided.
  • the pulp discharged from the container is filtered by a filter to obtain a fluid having a high pulp concentration and a fluid having a low pulp concentration. Further, the discharged pulp can be centrifuged to obtain a fluid having a high specific gravity and a high solid content and a fluid having a high specific gravity and a low solid content. Further, the pulp discharged from the container can be separated into a fluid with a large amount of ink and a small amount of fluid by using a screen, and the pulp discharged from the container can be separated into a large amount of ink and a fluid by a flotation treatment. Less likely to separate into fluids.
  • any device can be used for the pulp separation device of the present invention from which the container force has been discharged, depending on the purpose, and a separate device directly or indirectly connected to the cavitation jet device of the present invention.
  • a separate device directly or indirectly connected to the cavitation jet device of the present invention.
  • the powerful separating means has an inlet connected to an outlet of the cavitation jet device, and at least one outlet of the separating device is connected to an inlet (including a nozzle) of the cavitation jet device. Or both. Further, the separating device may be integrally formed as a part of the configuration of the container constituting the cavitation jet device.
  • the inlet of the separation mechanism is connected to the outlet of the force jetting device connected to the outlet of the cavitation jet device or a nozzle is provided at or near the inlet of the force separator. It is also preferable that they are laid together in the form of For example, when a nozzle force is ejected and a fluid force is ejected, a high specific gravity foreign matter is removed in advance, and the outlet of the separation mechanism is connected to the nozzle inlet of the cavitation jet device, or the outlet of the separation mechanism or in the vicinity thereof. It is preferable that the nozzles are arranged integrally with nozzles.
  • the flotation tank of the present invention is obtained by replacing the container of the present invention with a flotation tank, and may be a closed type flotation tank having an internal pressure adjusting mechanism, and an appropriate water column pressure can be obtained at the bottom.
  • An open flotation tank that can be used may be used.
  • gas can be supplied to the floating tank using natural suction input by a jet.
  • a high-speed fluid is ejected from a nozzle, if another nozzle is arranged in the flow, a force for sucking the fluid toward the inner nozzle is generated.
  • This is suction based on the principle of a bench lily tube, in which air is supplied to the low-pressure part generated in the throat of the nozzle, and the nozzle force is ejected as fine bubbles to perform flotation.
  • fresh water, industrial water, reused water recovered in a papermaking process, squeezed water containing pulp fibers, or the like can be injected as a liquid into the pulp suspension. Furthermore, the pulp suspension itself can be jetted.
  • the solid content concentration of pulp cellulose in the container is desirably 0.01 to 20% by weight, preferably 0.1 to 3%, more preferably 0.1 to 1.5% by weight. Process in the range. If the concentration is higher than 3% by weight, the diffusibility of the air bubbles is poor. If the concentration is lower than 0.1% by weight, the throughput is large, which is economically disadvantageous.
  • the treatment with cavitation is preferably performed under alkaline conditions, since the swelling of the cellulose fibers is difficult to re-fix the peeled foreign matter and the amount of OH active radicals generated increases.
  • processing in the neutral region is dared! It is also possible to obtain the advantages of saving chemicals and reducing drainage load.
  • FIGS. 8-11 A pulp processing apparatus using the cavitation of the present invention is shown, for example, in FIGS. 8-11. [0077] In the figure, the solid arrows indicate the flow of the fluid.
  • the filled trapezoid represents a nozzle that ejects a jet.
  • the solid line extending from the pressure regulator symbol indicates that the pressure regulator is detecting the pressure at the end of the solid line.
  • a dotted arrow extending from the pressure regulator symbol indicates that a valve or the like at the position indicated by the arrow is controlled based on the pressure signal detected by the pressure regulator.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the pump, nozzle, and pressure adjusting mechanism of the present invention.
  • Pumps, nozzles and pressure regulating mechanisms can be used as one set, but in addition, any of the three devices can be used in multiples, or any of the three can be used in more than one. Or the set can be used in multiples.
  • Positional force of 21 The inflow material is supplied to the pump, pressurized by the pump, and discharged from the nozzle.
  • a part of the fluid discharged from the pump is returned from the position 22 to the pump inlet, and the pressure can be adjusted.
  • the pressure adjuster detects the pressure at the position 23, adjusts the opening degree of the valve 24, and adjusts the amount of fluid returning to the pump suction side to maintain the pressure at the position 23 constant. Adjust to.
  • the pressure adjustment may be performed by an automatic mechanism as shown in the drawing, or may be performed by a manual method of manually adjusting the valve while watching the pressure instruction.
  • a tank is provided at the position 21 in order to prevent fluctuations in the suction pressure.
  • FIG. 9 is a view showing a jet device of the present invention, in which a pump, a nozzle, and a pressure adjusting mechanism force are shown.
  • a plurality of pumps, nozzles, pressure adjusting mechanisms, and containers are arranged in parallel!
  • the container 45 is a closed container and has a mechanism (PC2) that can adjust the pressure in the container.
  • PC2 detects the pressure in the container and adjusts the opening of the container outlet valve 6 to adjust the pressure in the container.
  • Pressure adjustment may be performed by the illustrated automatic mechanism!
  • a manual method such as adjusting the lube may be used, or another method using a water column pressure or the like may be used.
  • FIG. 10 shows a configuration including a pump, a nozzle, a pressure adjusting mechanism, a container, and a pressure adjusting mechanism in the container, with a fluid inlet other than the nozzle attached thereto.
  • a plurality of pumps, nozzles, pressure regulators, and vessels may be arranged in parallel.
  • the fluid inlets 48 other than the nozzles may be arranged at any position as long as they have a function of supplying the fluid from outside the container to the inside of the container. Is also good.
  • the obtained fraction was measured for Canadian standard freeness, and the treated pulp was sufficiently washed on a 150 mesh wire. Based on the washed pulp, five hand-made sheets of 60 gZm 2 were prepared based on the Tappi standard method. The whiteness and hue of the handmade sheet were measured by a color difference meter (manufactured by Murakami Color) according to the method of JIS P-8148 to produce the sheet. In order to further measure the residual ink, the fine ink was measured as an ERIC (effective residual ink concentration) value using a residual ink measuring device (Color Touch: manufactured by Technidyne).
  • ERIC effective residual ink concentration
  • the cavitation jet cleaning device is described in terms of the cavitation jet cleaning device (Hitoshi Soyama, Ultrasonic TECHNO, 2001 (11-12), 66), and the outline of the device configuration (Hitoshi Soyama, Turbo This washing machine was modified with reference to Machinery, 29 (4), 1 (2001)).
  • the jet liquid is passed through the nozzle 2 to generate a cavitation jet.
  • Nozzle diameter is 1.5mm &) 0.
  • the pressure in the container to be injected is O.lMPa and the pressure of the injection liquid (upstream pressure) is 3MPa (jet flow velocity 46mZ sec), 5MPa (Jet flow velocity 60 mZ seconds), 7MPa (jet flow velocity 70mZ seconds), 9MPa (jet flow velocity 78mZ seconds), and treated for 5 minutes.
  • the treated sample was measured for freeness, ERIC value, unstripped ink area, whiteness and b value according to the methods described above.
  • the pressure in the container to be injected (downstream) is (Pressure on the upstream side) and 3MPa-9MPa for 5 minutes.
  • the treated sample was measured for freeness, ERIC value, unstripped ink area, whiteness, and b value according to the methods described above.
  • Material A was diluted to 0.5%, and the freeness, ERIC value, unstripped ink area, whiteness and b value were measured according to the methods described above.
  • Material A was subjected to 3000-7000 counts using a PFI mill with a clearance of 0.2 mm.
  • the freeness, ERIC value, unstripped ink area, whiteness and b value were measured according to the methods described above.
  • Example 14 As shown in Table 1, from the results of Examples 14 and 5-8, as the upstream pressure was increased, the ERIC value and the unstripped ink area were reduced, and the whiteness was improved. Although the freeness decreased, the decrease was more gradual as compared with the treatment with the PFI mill of Comparative Example 2-3. In addition, comparing Example 14 with Example 5-8, the difference between the upstream pressure and the downstream pressure was large V, and Example 14 had a better deinking effect.
  • a toner printed matter obtained by copying a standard pattern (GP605: manufactured by Canon) was cut into 2 cm ⁇ 2 cm pieces. 1.0% by weight of sodium hydroxide was added to 660 g of completely dried waste paper, the pulp concentration was adjusted to 15% by weight with water, and the mixture was pulverized with a pulp at 40 ° C. for 6 minutes to obtain a pulverized raw material B.
  • the disintegrated sample was diluted with water by adding water to a concentration of waste paper of 3%, adjusted to an arbitrary concentration, and treated for a certain period of time using the cavitation jet cleaning device used in the deinking test 1. A portion of the obtained pulp was thoroughly washed on a 150 mesh wire.
  • Raw material B was treated for 5 minutes with a cavitation jet-type cleaning device at a pressure of the injection liquid (upstream pressure) of 8 MPa and a pressure of the container to be injected (downstream pressure) of 0.2 MPa. According to the above-mentioned method, the number of darts and the average dart size were measured on the sample after the treatment.
  • raw material B was taken in an ultrasonic cleaner and treated for 5 minutes.
  • the above-mentioned treatment was performed on the obtained pulp and the untreated pulp, and hand-washed sheets were prepared on the washed pulp and the pulp after the floatation, and the number of dirt was measured.
  • cavitation treatment upstream pressure 7MPa, downstream pressure 0. 3MPa
  • untreated (compressor outlet) and cavitation treatment (cavier treatment)
  • the pulp after the actual machine is thoroughly washed on a 150-mesh wire, and the fiber length and force are measured using a fiber lab.
  • hand-made sheets were prepared, and the number of dirts of 0.05 mm 2 or more and ISO whiteness were measured.
  • FIG. 7 shows respective flowcharts of the actual machine flow and the example flow for the deinking test 3.
  • Table 3 shows the results of Examples 11 to 13 and Comparative examples 9 to 10.
  • deinking agent as-built, 0.15% by weight to pulp
  • hydrogen peroxide pure content, 0.35% by weight to pulp
  • caustic soda pure content, 0.3% by weight to pulp
  • Sodium silicate sodium silicate
  • the printed matter gloss-coated with the UV coat was disintegrated with a high-concentration knurler, and the pulp slurry was subjected to a 10-cut flat screen and a subsequent 6-cut flat screen treatment to remove undisintegrated pieces and coarse coated pieces.
  • the pulp that passed through the screen was further taken by a sieving tester, and the pulp that passed through 24 mesh was collected. This is used as untreated pulp in deinking test 1.
  • the cavitation jet treatment was performed using the cavitation jet washing machine used, or the treatment was performed using a PFI mill to reduce the untreated pulp by about 100 ml from the Canadian standard freeness.
  • the pulp after the treatment was sufficiently washed with a 150-mesh wire to remove the peeled and fined dart, and a hand-made sheet was prepared. Furthermore, the treated pulp was treated for 2 minutes using a box-type flow meter (FZT), and then a hand-made sheet was prepared. Using an image analysis apparatus for Dart Handsheets were prepared, 0. 1 mm 2 or more on, and were compared 0. 2 mm 2 or more of the number of large dirt. Table 1 shows the results of Example 14 and Comparative Examples 11 to 13.
  • Example 14 As shown in Table 4, it is apparent that the dart reduction effect of the cavitation treatment of Example 14 is excellent in reducing the number of particularly large coarse darts as compared with the treatment by the PFI mill of the comparative example. Was. Further, by removing the dirt using a floatation after the treatment, coarse dirt was significantly reduced.
  • Waste paper consisting of newspaper Z magazine 70 30 by weight was disintegrated with high-concentration pulp, and the pulp dehydrated to a pulp concentration of 30% was used as untreated pulp.
  • This pulp was diluted with 0.1% and 0.06% of a deinking agent based on solids, and the pulp was added with a deinking agent without diluting and then used in deinking test 1.
  • a cavitation treatment upstream pressure 7MPa, downstream pressure 0.3MPa was performed.
  • the one containing 0.1% of deinking agent was processed in the laboratory 2-axis-one.
  • the cavitation treatment of untreated pulp reduced the ERIC value by about 40% and increased the ⁇ point of complete washing whiteness by 3 ⁇ 4 points without being affected by the deinking agent addition rate. .
  • the fiber length was almost the same, and the curl was smaller than that of the untreated fiber.
  • the ink peeling effect according to the present invention was able to suppress the fiber damage and improve the whiteness without being affected by the deinking chemical, and was superior to the prior art.
  • the experiment was performed by adjusting the inlet pressure (PI-1) of the reaction tank with a back pressure valve and adjusting the outlet pressure (PI-3) with CV-4. Since PU-1 is a plunger type metering pump, when PI-1 is changed, the ratio of the amount of self-circulation (spill water) to the flow rate flowing through the container changes. Processing To evaluate at a constant intensity, withdraw samples at appropriate time intervals and The effect at the time when the turtle passed through the container was evaluated.
  • the pulp slurry to be treated was prepared from in-page waste paper (sorted office mix waste paper containing about 25% of toner prints) and was made into a 1% concentration slurry. Using a nozzle with a hole diameter of 0.15 mm ⁇ , the back pressure valve was adjusted to set the inlet pressure to 3 MPa, and the CV-4 was adjusted to set the outlet pressure to O.lMPa.
  • the apparatus was operated under the same conditions as in Example 18 except that the inlet pressure was set to 7 MPa by adjusting the back pressure valve and the outlet pressure was adjusted to 0.05 MPa by adjusting CV-4.
  • the reduction rate of dirt of 0.05 mm 2 or more was 69%.
  • the apparatus was operated under the same conditions as in Example 18 except that the inlet pressure was set to 7 MPa by adjusting the back pressure valve and the outlet pressure was adjusted to 0.3 MPa by adjusting CV-4.
  • the dirt reduction rate of 0.05 mm 2 or more was 79%.
  • the device was operated with the back pressure valve fully opened and all the discharged liquid self-circulated as surplus water.
  • the reduction rate of dirt of 0.05 mm 2 or more was 40%.

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Abstract

　古紙を再生する工程において、繊維表面に対して選択的に作用する力を用いてインキを剥離し、繊維の損傷を抑えて、高白色度で残インキの少ない高品質な再生パルプを製造する。また、繊維表面だけに作用する力を用いて、繊維表面を改質し高品質なパルプ得ると共にパルプ品質を損なう夾雑物の無害化する。 　古紙を再生する工程において、キャビテーションを発生させ、これを用いて繊維および灰分に付着している汚染物質を剥離することを特徴とする再生パルプの製造方法。キャビテーショ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することで、微細な気泡崩壊時の衝撃力によって繊維および灰分に付着しているインキ等の汚染物質を剥離・微細化する。容器内に繊維素からなる物質を含む水性スラリーを噴射するための、一つ以上のノズルを有する噴流装置。

Description

明 細 書
再生パルプの製造方法、パルプ繊維表面及び夾雑物の改質方法、並び にパルプ処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、古紙力 再生パルプを製造する方法、並びに、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、 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、或いは雑誌古紙やオフィス古紙等のこれら印刷物の混合物から、再生パルプ を製造する工程にぉ 、て、キヤビテーシヨン気泡をパルプ懸濁液に積極的に導入し 、その気泡崩壊時の衝撃力を用いてパルプ繊維及び無機粒子からインキ等の汚染 物質を剥離 ·微細化し、高白色度で残インキの少な 、パルプを製造する方法に関す るものである。
[0002] 本発明の第二の発明（請求項 11一 24)は、キヤビテーシヨン気泡をパルプ懸濁液 に積極的に導入し、そのキヤビテーシヨン気泡崩壊時の衝撃力を用いてノ ルプの改 質及び品質の向上を図る方法、さらにパルプ処理装置に関するものである。
[0003] 液体中のポンプやプロペラの流れは、場所により加速され圧力が低くなるので、条 件によっては常温でも液体が蒸発し気泡となる現象が起きる力 これをキヤビテーショ ンという。
[0004] 脱墨とは、古紙からインキを分離することを意味し、インキ剥離とインキ除去全体を 含む概念である。
背景技術
[0005] 近年、省資源或いは地球規模での環境保護といった観点から、古紙の再生利用が 強く求められており、利用範囲を拡大することが極めて重要な問題となっている。一 方で、従来の再生パルプの用途は新聞 ·雑誌用の紙であることが多力つた力 近年 は様々な用途へ展開すベぐ古紙をより高度に処理し、高白色度で残インキの少な V、再生パルプを製造することが求められて 、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、流体力学的 せん断力またはノ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、てフローテーシヨン及び 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。この過程において、必要に応じて水酸ィ匕ナトリウム、珪酸ソ ーダ、酸ィ匕性漂白剤および Zまたは還元性漂白剤、脱墨剤などの脱墨薬品を添カロ し、アルカリ性 pH値で古紙の処理を行うことが一般的である。古紙をより高度に処理 する場合、上記処理で除去できな力つたノ ルプ繊維上に残存するインキを剥離する ため、例えば、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'微細化を促進する方法、および、その後にインキ除去を行う方法 (特許文 献 1)などが採用されている。
[0007] し力しながら、古紙の多様ィ匕に伴い、経時劣化し酸ィ匕重合の進んだオフセットイン キゃパルプ繊維に熱融着したトナーインキ、印刷時の処理により硬化した UV榭脂ィ ンキ等の混入が増力!]しており、上記の古紙再生方法では、剥離力が不十分であり、 未剥離インキが残存し完成パルプ品質が著しく低下することが問題となっている。こ の対策として、より大きな機械的負荷やより高温での処理、または、より多くのアルカリ や脱墨剤などの薬品の添加を与える方法が採用されているが、機械的負荷の増大 により、パルプ繊維自体の短小化や微細繊維の増加、ノルプ繊維のねじれなどによ る紙力や寸法安定性の低下、紙のカール、高温による蒸気代や薬品費の増加による コストアップなどが問題となっていた。また、機械力によるインキ剥離工程とフローテ ーシヨン及び Zまたは洗浄力もなるインキ除去工程を、 目的とするパルプ品質が得ら れるまで複数回数繰り返して行う方法もあるが、極めて大きな設備投資が必要であり 、且つ、排水負荷の増大を招くことから、コスト面、エネルギー面および環境面力 デ メリットが大きく導入は進んでいない。このため、特にトナー印刷物や UV榭脂インキ印 刷物などは、板紙や家庭紙にしか使用されておらず、印刷用紙や情報用紙、新聞用 紙などの紙向けの古紙原料として積極的に用いられることがな力つた。
[0008] 更に古紙利用率の向上に伴い、パルプ繊維自体のリサイクル回数が増え、岡山ら の報告（岡山隆之、第 7回パルプ基礎講座 古紙パルプ (その 2)、紙パルプ技術協 会編、 plOl— 111、 2002)にあるようにパルプ繊維の損傷が激しくなつている。パル プ繊維は熱乾燥によって水素結合形成能が著しく低下することが知られており、一度 乾燥された古紙を再生する際には、これを補うためにリファイナーなどで叩解しパル プ繊維を毛羽立たせることによって水素結合形成能を向上させる必要がある。しかし ながら、この過程において、パルプ繊維の内部構造は著しく損傷し、層状又は環状 にひび割れたような構造となる。このような状態になったパルプ繊維は、古紙の再生 過程における機械力による繊維同士の擦れや攪拌羽根などとの接触により、容易に 切断され、パルプ繊維の短小化などを促進するものと考えられている。このように従 来の技術では、多様ィヒする古紙から高品質のパルプを製造するためには、パルプ繊 維の損傷またはエネルギー消費量、排水処理費等のコストアップが避けられなかつ た。
また、従来、機械力を用いてパルプを叩解処理することにより、パルプ繊維をフイブリ ルイ匕させ繊維表面のミクロフイブリルの毛羽立ちによって繊維間結合面積を増大させ 、結合強度を向上させてパルプ繊維の改質を行っていた。し力しながら、このような方 法では、パルプ繊維自体のカッティングによる損傷が発生するため、繊維長の低下 による紙力の低下を生じて ヽた。
[0009] 従来、ニーダ一等の機械的負荷によるパルプ繊維間の摩擦と、脱墨剤と呼ばれる 界面活性剤による界面化学的作用によってインキ剥離性を向上させていた。しかし ながら、近年、難剥離性のトナーや UV榭脂インキが増えており、機械的負荷の増加 によるパルプ繊維自体の損傷が問題となって ヽる。
[0010] クラフトパルプの漂白では、リグニンなどに由来する有機着色成分を分解除去する ために塩素系漂白剤が用いられてきたが、漂白排水の環境に与える問題から、塩素 を用いない漂白、さらには塩素系漂白剤をも用いない漂白に切替えつつあり、漂白 効率の低下力 コストアップが課題となって 、る。
このように従来の技術では、パルプ繊維全体に機械的負荷力 Sかかるため、パルプ品 質を向上させるためにはパルプ繊維の損傷または添加薬品費のコストアップが避け られなかった。
[0011] 下記のウクライナの非特許文献には、板紙古紙パルプの製造に、キヤビテーシヨン を利用して 、るが、脱墨処理を行うものではな 、。 [0012] なお、特許文献 2には、パルプ懸濁液を特定の形状を有する反応器に通することに よってキヤビテーシヨンを利用したパルプの処理方法が開示されて 、るが、この方法 では十分にインキを剥離 ·除去することは困難であった。
特許文献 1：特許第 3191828号公報
特許文献 2：特開昭 49-51703号公報
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
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0013] そこで本発明は、古紙を再生する工程において、パルプ繊維表面に対して選択的 に作用する力を用いてインキを剥離し、パルプ繊維の損傷を抑えて、高白色度で残 インキの少な 、高品質な再生パルプを製造する方法を提供することを目的とする。ま た、本発明は上記方法によって製造されるノ レブ、並びにこれを用いて製造された 紙及び塗被紙を提供することを目的とする。
[0014] 本発明の第二発明は、パルプ繊維表面だけに作用する力を用いて、パルプ繊維 表面を改質し高品質なパルプを得ると共にパルプ品質を損なう夾雑物を無害化する 方法及びパルプ処理装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0015] そこで本発明者は大部分のインキがパルプ繊維及び Zまたは塗工層表面に付着 していることに着目し、従来のノルプ繊維全体に対して負荷を与えるインキ剥離方法 ではなぐパルプ繊維表面に対して選択的に負荷を与えてインキを剥離する方法に ついて、鋭意研究を重ねた結果、パルプ繊維自体への損傷を抑えてパルプ繊維表 面に付着しているインキの剥離'微細化を促進し、高白色度で残インキの少ない高品 質パルプが得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。 すなわち本発明は、古紙を再生する工程において、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することで、微細な気泡崩壊時の衝撃力によ つてパルプ繊維及び無機粒子に付着しているインキ等の汚染物質を剥離'微細化す るものである。
[0016] 即ち、本発明は、古紙を再生する工程において、キヤビテーシヨンによって気泡を 発生させ、これをパルプ懸濁液に接触させてパルプ繊維及び無機粒子に付着して いる汚染物質を剥離することを特徴とする再生パルプの製造方法である。
[0017] 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 、パルプ懸濁液を流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。前記流体噴流が液体噴流であることができ、前記汚染物質は、ィ ンキでよい。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。
液体噴流とは、液体又は液体の中に固体粒子や気体が分散或 、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いう。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 、てもよ!/、。
さらにまた、本発明は、キヤビテーシヨンを用いたインキ剥離工程、それに続くフロー テーシヨン工程及び Z又は洗浄法によるインキ除去工程力 なる古紙を再生するェ 程のいずれか一つ以上の工程において、キヤビテーシヨンによって気泡を発生させ、 これをパルプ懸濁液に接触させてノルプ繊維および無機粒子に付着している汚染 物質を剥離させて分離することを特徴とする再生パルプの製造方法を提供するもの である。ここで、前記の古紙を再生する工程が脱墨工程でよい。
[0018] キヤビテーシヨンは、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、 1999)にあるように、キヤビテーシヨン気泡の崩壊時に数/ z mォー ダ一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 圧縮により微視的にみると数千 °Cに温度が上昇する。その結果、キヤビテーシヨンを 発生した場合には温度上昇が伴う。これらのことから、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されることが期待されはじめている。従って、流体力 学的パラメータに基づく操作 ·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。
本発明で、パルプ繊維表面に局所的な負荷が導入され、インキ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、前述のとおり数/ 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パルプ繊維表面或いは近傍で崩壊する 場合、その衝撃力は直接或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、外部フィブリル化とパル プ繊維の膨潤を促し、同時にパルプ繊維表面に付着して 、るインキ等の異物を剥離 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カはパ 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 、な 、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、機械的作用によるインキ剥離方法に比べてパルプ繊維の短小化など の損傷を抑えることができると考えられる。
尚、特公平 7-18109号公報は、脱墨装置の底板の下面に設置した超音波発生装 置を設置し、該底板を介して容器内に超音波を照射して、その超音波の衝撃波によ 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。一般 に、開放系で超音波振動子を用いた場合、そのキヤビテーシヨンの発生効率は低い ため、本発明が意図するような高品質なパルプを得ることができない。
また、古紙の再生工程においては、気泡を利用した分離装置として、 Dosh^ ( M.R.Doshi and J.M.Dyer, Paper Recycling Challenge Vol.II— Deinking and Bleaching", pp3, Doshi&Associates Inc., 1997)がまとめているように、フローテ一ター や加圧浮上装置がある。フローテ一ターは繊維とインキの混合物からのインキの選択 的泡沫分離を行うものであり、加圧浮上装置は水中の懸濁物質を微細気泡で分離 するものである。従って、何れの装置も予め分散している物質の分離を目的としてお り剥離'分散作用を持たないこと、物質を泡に付着して浮上し泡沫層として分離する ため壊れ難い安定な泡が必要であることから、本発明とこれらの技術とは、利用する 作用領域や機構が異なり、 目的も異なっているため本質的に相違する技術である。
[0020] 本発明の第二発明では、パルプ繊維表面の選択的な改質方法について、鋭意研 究を重ねた結果、微細気泡を積極的にパルプ懸濁液に導入することで、微細気泡（ キヤビテーシヨン気泡)崩壊時の衝撃力によってパルプ繊維自体に損傷を与えること なぐパルプ繊維表面の親水化、パルプ繊維のフィブリル化、疎水性物質の剥離、及 び有機着色成分の分解を促進し、高品質のパルプが得られること、同時にパルプ品 質を損なう夾雑物を無害化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。
[0021] キヤビテーシヨンの崩壊圧力とはキヤビテーシヨン気泡崩壊時に生じる液中の圧力 変動の事で、通常、可聴域から超音波域の広範囲な波長に亘る圧力振動である。
[0022] 本発明の第二発明で 、う、キヤビテーシヨン気泡崩壊時の衝撃力によってノ ルプ繊 維自体に損傷を与えることがな 、とは、他の類似の効果が得られる処理と比較して、 単繊維が切断されにくぐ曲がりにくぐ強度低下を起こしにくいことである。
[0023] 夾雑物とは古紙原料中に含まれるパルプ繊維素以外のほぼ全ての物質のことを指 し、インク、填料、顔料、粘着異物、ノインダー成分などである。
[0024] パルプ繊維表面及び夾雑物の改質とは元来の性質と違う性質にすることで、例え ば、親水性を上げる事などにより、除去困難な夾雑物の除去を容易にしたり、スケー ル等のデポジットの原因となる凝集を抑制したりすることが出来る。ここでいぅデポジッ トとは無機物、有機物、或いはそれらの複合物から成る堆積物、析出物のことである
[0025] パルプと夾雑物の分離はキヤビテーシヨン以外の別の方法に依り、浮選 '濾過'比 重分離などがある。具体的な分離手段としては、フローテ一ター、洗浄機、スクリーン 、クリーナなどが用いられる。キヤビテーシヨン処理による剥離の後、別の装置を用い て分離操作を行っても良いが、キヤビテーシヨン発生機構を分離装置の一部に組み 込んで剥離と分離を一つの装置の中で連続的に行うことも出来る。
[0026] 本発明の第二発明で、パルプ繊維表面だけが改質される理由は明らかではな 、が 、例えば、次のような理由が考えられる。微視的に見た場合、一つの微細気泡崩壊 時には、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。従って、 1 m— 0.2mm 程度の微細な気泡がパルプ繊維表面で崩壊する場合、その衝撃力は水を介してパ 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、パルプ繊維の外部フィブリルィ匕と膨潤を促し、同時にパルプ繊維表面に 付着している疎水性物質などを剥離させるものと考えられる。
[0027] 更に、夾雑物が無害化される理由としては、例えば、次のような理由が考えられる。
微細気泡崩壊時の衝撃波による反応場によって微小な有機物は、極限状態の反応 場で熱分解あるいは変成される。粗大な異物は、極限状態の高エネルギーによって 水分子から生成した OHラジカル等のフリーな活性ラジカル種の作用により表面が親 水化、または分解されると考えられる。
発明の効果
[0028] 本発明によるパルプの製造方法では、古紙を原料とする再生パルプにつ!、て、繊 維表面に付着している汚染物質を剥離することで、より繊維への損傷が少なぐ白色 度が高ぐ汚染物質による品質低下の少ない高品質なパルプおよび紙、塗被紙を得 ることがでさる。
[0029] 本発明の第二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を原料とする再生パルプにつ!、て、パルプ繊維 自体の損傷を抑えて表面を改質することで、より強度があり、白色度が高ぐ夾雑物 による品質低下の少な 、高品質なパルプ及び紙、塗被紙を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0030] [図 1]段ボール古紙パルプについて、本発明のキヤビテーシヨン処理をする場合のフ ローチャートの一例を示す。 [図 2A]図 2Aは、雑誌古紙パルプについて、本発明のキヤビテーシヨン処理をする場 合のフローチャートの一例を示す。
[図 2B]図 2Bは、雑誌古紙パルプについて、本発明のキヤビテーシヨン処理をする場 合のフローチャートの一例を示す。
[図 3]上質古紙 DIPについて、本発明のキヤビテーシヨン処理をする場合のフローチ ヤートの一例を示す。
[図 4]新聞古紙 DIPについて、本発明のキヤビテーシヨン処理をする場合のフローチ ヤートの一例を示す。
[図 5]新聞'雑誌古紙高白色度 DIP (新聞'雑誌等を原料として、製品パルプの ISO 白色度が 60%以上であるパルプをいう。 )について、本発明のキヤビテーシヨン処理 をする場合のフローチャートの一例を示す。
[図 6]本発明の方法において使用するキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置の一例であ る。
[図 7]脱墨試験 3に関する実機フロー及び実施例フローのそれぞれのフローチャート である。
[図 8]本発明のポンプとノズルと圧力調節機構力 成る概略図である。
[図 9]本発明の噴流装置を示す図で、ポンプとノズルと圧力調節機構力 成る図 8に
、容器と容器内の圧力調節機構を付け加えた概略図である。
[図 10]ポンプとノズルと圧力調節機構と、容器と容器内の圧力調節機構から成る図 2 に、ノズル以外の流体の流入口を付けカ卩え、容器の内壁をコーン状とした概略図で める。
[図 11]本発明の噴流装置を示す図で、ポンプとノズルと圧力調節機構と、容器と容器 内の圧力調節機構力 成る図 9に、ノズル以外の流体の流入口を付け加え、容器の 液体排出口に接続した液体移送路の下流から前記容器に液体を返送する液体移送 路を設けた概略図である。
[図 12]本発明の容器の液体排出口又はその下流に接続した液体移送路の下流に接 続している液体の分離手段であるクリーナを示す概略図である。
[図 13]本発明の容器の液体排出口又はその下流に接続した液体移送路の下流に接 続している液体の分離手段であるフローテータを示す概略図である。
[図 14]本発明の容器の液体排出口又はその下流に接続した液体移送路の下流に接 続している液体の分離手段である洗浄機を示す概略図である。
[図 15]本発明のパルプ処理装置の概略図の一例である。
符号の説明
[0031] 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
9:給水弁
10:循環弁
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
[0032] 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 [0033] [化 1]
P∞ ~ PV
σ ( 1 )
ρυ。
(p∞:—般流の圧力、 U∞:—般流の流速、 pv :流体の蒸気圧、 p：流体の密度） 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
1
、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
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間の圧力
1 2
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はさらに以下のように近
1 2
似することができる（H. Soyama, J. Soc. Mat. Sci. Japan, 47(4), 381 1998)。
[0034] [化 2] a = I l£^ £ ( 2 )
Figure imgf000013_0001
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. 00 1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、キヤ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。
[0035] 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 0. 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 ることが特に好ましい。上流側圧力が 0. 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。 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くいため、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。
本発明は、原料として、新聞、チラシ、更紙系雑誌、コート紙系雑誌、感熱，感圧紙、 模造'色上質紙、コピー用紙、コンピューターアウトプット用紙、或いはこれらの混合 古紙に適用できるが、特に夏場などに経時劣化した新聞古紙や更紙系雑誌、トナー 印刷物などを含むオフィス古紙などを上記古紙と同時に或いは別々に処理する場合 に特に優れた効果を発揮する。さら〖こ、上記古紙にラミネート加工された紙や UV榭 脂インキなどで印刷された紙などの禁忌品が混入している場合に特に優れた効果を 発揮する。禁忌品とは、古紙再生促進センターが定義 (財団法人古紙再生促進セン ター編、古紙ノヽンドブック 1999、 p4)する A類、 B類全般を指す。オフィス古紙として は、古紙再生促進センターが定義（古紙ノヽンドブック 1999、 p3)する上質系オフィス 古紙全般を指すが、事業所および家庭カゝら古紙または紙ゴミとして回収される古紙 であれば、これらに限定するものではない。古紙に含まれるトナー以外のインキとして は公知の印刷インキ（日本印刷学会編、 "印刷工学便覧"、技報堂、 p606、 1983)、ノ ンインパクトプリンティングインキ（"最新'特殊機能インキ，，、シーエムシー、 Pl、 1990) 等が挙げられる。新聞ゃ更系雑誌に用いられる非加熱の浸透乾燥方式のオフセット インキとしては公知の新聞 '更紙用オフセットインキ (後藤朋之、 日本印刷学会誌、 38 (5)、 7、（2001)など）が挙げられるが、これらに限定するものではない。本発明は特に このような複数のインキによって印刷された古紙を処理する場合に好適である。また、 繊維と灰分の比率については特に制限はない。更に、古紙パルプに対しても本発明 を適用し、より高品質のパルプを得ることができる。
本発明は、従来の高濃度パルパ一等の機械力を伴うインキ剥離工程と、フローテ一 シヨン及び Zまたは洗浄法によるインキ除去工程力もなる、古紙を再生するために用 いられる脱墨工程のいかなる場所にも適用できる。また、上記工程内で発生する搾 水などを含む工程白水、フローテーシヨン後のリジェクト又は洗浄後の回収水などに 対しても適用できる。
機械力によってインキを剥離する装置としては、タブ式又はドラム式パルパ一や- ーダ一、マイ力プロセッサー、デイスパーザーなどや Carreらの文献（B. Carre, Y. Vernac and G. Galland, Pulp and Paper Canada, 99(9), 46 (1998). )に示される各種 離解、混鍊、分散技術に基づく装置が挙げられる。特に、機械力によるインキ剥離装 置と本発明を組合わせることで、 2種の異なる機構によってインキ剥離を行うため、より 作用効果が大きくなる。更に必要に応じて水酸ィ匕ナトリウム、珪酸ソーダ、その他のァ ルカリ薬品、脱墨剤、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。用いるインキ剥離装置及びインキ除去 装置、或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、上記脱墨工程に通常用いられて 、る異物除去工程又は漂白工程な どを組み入れることができる。
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 これらに限定するものではない。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ヨン気泡雲を形成するためインキ等の汚染物質に対する作用 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。 本発明におけるパルプ繊維とは、上記の古紙に由来する繊維状の物質を指し、例え ば、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が挙げられる。ま た、パルプ繊維以外の化学繊維やガラス繊維などにも適用できる。また、無機粒子と は紙の製造時に内添された填料、もしくは、塗工された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。例えば、炭酸カルシウム、タルク、カオリン、二酸化チ タン等が挙げられる力 これらに限定するものではない。汚染物質とは、パルプ繊維 又は填料'顔料に付着している異物を指し、例えば上記のインキに加えて、蛍光染料 や一般の染料、塗料や澱粉、高分子などの塗工層残さ、ラミネートなどの加工層残さ 、接着剤及び粘着剤、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、紙力増強剤や内添サイズ剤等の抄紙用内添助剤 などが挙げられる力 これらに限定するものではない。
本発明における流体 (液体)噴流によるキヤビテーシヨンの発生方法では、パルプ懸 濁液に対して、噴射液体として、例えば、蒸留水、水道水、工業用水、製紙工程で回 収される再用水、パルプ搾水、白水、パルプ懸濁液、アルコールなどを噴射すること 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、高圧でオリ フィスから噴射する際の流体力学的せん断力による汚染物質の剥離効果が得られる ため、より大きな作用効果を発揮する。さらに、ポンプや配管から受けるせん断力によ る剥離効果を得ることができる。
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剥離効果を増大で きる。さらに複数の発生手段を用いて並列で、或いは、順列で処理することができる。 キヤビテーシヨンを発生する被噴射液であるパルプ懸濁液の固形分濃度は 3重量％ 以下であることが好ましぐさらに好ましくは 0.1— 1.5重量％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 3重量％より高く 40重 量％より低い場合は、噴射液濃度を 3%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、被噴射液の pHがアルカリ条件である方がパルプ繊維の膨潤性がよく 、剥離した汚染物質の再定着が起き難いこと、 OH活性ラジカルの生成量が増加する ことから望ましい。
[0038] 本発明は、従来の脱墨技術では困難な、比較的低濃度、低温でのダートの剥離 · 微細化に効果を発揮する。従って、本技術を用いることで、パルプを過度に脱水し高 濃度化することなく高品質のパルプを製造できる。
[0039] 従来の脱墨技術では低濃度のインキ剥離装置として、低濃度パルパ一が知られて いるが、そのインキ剥離能力は、高濃度パルパ一や、更に高パルプ濃度の-一ダー 、デイスパーザーに比べて著しく低い。また、ニーダーゃデイスパーザーにおいて、 ダートを効率良く微細化するためには、少なくとも 25重量％以上、 30重量％前後の高 いパルプ濃度にする必要がある。更にカ卩えて、 50°C以上の温度で処理することが一 般的である。しかしながら、特にフローテーシヨン後の固形分濃度 1重量％前後のパ ルプを 30重量％程度まで脱水するためには、複数の脱水装置が必要であり、多大な 動力を必要とする。
[0040] これに対して、本発明では、フローテーシヨン後のパルプをそのまま濃度調整するこ となく処理することが可能であり、エーダーと同程度のインキ及びダートの剥離 '微細 化効果が得られることから、脱水に係る設備及び動力を削減することができる。更に、 従来技術では、パルプを加熱するためには多大な蒸気が必要であるが、本発明では 必ずしもパルプを加熱する必要はなぐ蒸気エネルギーを低減することができる。ェ 程内で使用する循環用水を分離する点から、ある程度の脱水を行った後に、別種の 用水で希釈して利用しても何ら問題はな ヽ。
[0041] また、本発明はパルプ繊維からインキを剥離するに際して、特に脱墨薬品を使用し なくともインキを剥離することができる。従来の脱墨工程で使用される-一ダーのよう な機械的インキ剥離方法では、ノルプ繊維を高濃度で擦り合わせるため、インキの 剥離と同時にパルプ繊維内部へのインキの擦り込みが生じるため、残存インキ量が 減少しても白色度が向上しないという現象を生じるが、本発明による方法では、低濃 度でインキの剥離 ·分散を促進するため、パルプ繊維内部への擦り込みが発生し難く く、白色度の高いパルプが得られる。
本発明における噴射液とは、高圧でオリフィスから噴射する液体を指し、被噴射液と は容器内もしくは配管内で噴射される液体を指す。
本発明では、キヤビテーシヨンを発生する工程と、それ以上に続く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適宜組合わせることで、剥離したインキ等 が効果的に除去されることから、より白色度の高い高品質のパルプを得ることができ る。更に、複数のインキ剥離工程とインキ除去工程と本発明を組合わせることでより良 い効果を得ることができる。フローテーシヨンおよび洗浄装置としては、公知または新 規の繊維から汚染物質の分離を目的とした!/、かなる装置を用いてもよ!、。
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、より強力なキ ャ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。キヤビテーシヨ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、その処理温度は融点以上沸点以下でなければならな い。液体が水を媒質とする場合、好ましくは 0— 80°C、更に好ましくは 10°C— 60°Cの 範囲とすることで高い効果を得ることができる。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前後が最適であるが、 それ以下の温度であっても、蒸気圧の影響を受けないため、上記の範囲であれば高 い効果が得られる。 80°Cよりも高い温度では、キヤビテーシヨンを発生するための圧 力容器の耐圧性が著しく低下するため、容器の損壊を生じやすいため不適である。 本発明にお 、ては、界面活性剤などの液体の表面張力を低下させる物質を添加す 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。添加する物質としては、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、陰ィォ ン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、および、有機溶剤、タンパク 質、酵素、天然高分子、合成高分子などが挙げられるが、これらに限定されるもので はない。これらの単一成分力もなるものでも 2種以上の成分の混合物でも良い。添カロ 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 ばよい。また、添加場所としてはキヤビテーシヨンを発生させる場所よりも前の工程の いかなる場所でもよぐ液体を循環させる場合は、キヤビテーシヨンを発生させる場所 以降であっても構わない。
上記工程を経て製造された再生パルプは汚染物質が非常に少なぐこのパルプを 100%用いて印刷用紙を製造することができる。その場合の印刷用紙は公知の抄紙 機にて抄紙されるが、その抄紙条件は特に規定されるものではない。また、本発明に より得られた塗工紙は紙面の異物が少なぐこれを用いて高品質の塗工紙を製造す ることがでさる。
[0043] 液体噴射の方法は、パルプ繊維力 成る物質が液体に浸漬して 、る状態では、高 速の流体をパルプ繊維力 成る物質近傍に噴射すれば良いが、噴流により発生する キヤビテーシヨン気泡がノルプ繊維力 成る物質に接するように噴射するのが好まし ぐ噴流が直接当たる様に噴射するのが最も望ましい。ここで、キヤビテーシヨン気泡 とは、キヤビテーシヨンによって発生する微細気泡であり、直径 1 μ m— lmm、好まし くは 0.1mm— 0.5mm、さらに好ましくは 0.1mm— 0.2mmの気泡である。
[0044] ノ ルプ繊維力 成る物質が液体に浸漬して 、な 、状態であれば、噴流が直接当た る様に噴射するのが最も望まし 、。
[0045] ノ ルプ繊維力 成る物質全体が完全に水に浸漬した状態であっても良ぐ全体が 水に浸漬して 、な 、で、一部だけが水に浸漬して 、る状態でも良ぐまたこの何れの 場合でも、噴流で処理された物質が押し流される事を利用して、小さな噴流で処理 対象を逐次処理することも可能である。
[0046] ノ ルプ繊維力 成る物質は予め粉砕されて 、ても良!、が、特に事前に粉砕されて いる必要は無い。処理に伴い粉砕する場合、粉砕はキヤビテーシヨンや噴流により起 こっても良いし、攪拌等の別の方法に依っても良い。
[0047] パルプ繊維から成る物質のスラリーを処理対象とする場合、その濃度は特に規定し ないが、 30重量％以下である事が望ましぐ 0. 01重量％(白水レベル）一 20重量％ (高濃度パルパ一レベル)である事が望まし 、。
[0048] 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為の圧力容器の中でなさ れるのが好ましい。
[0049] 噴射液の圧力（ノズルの上流側圧力）は高ければ高 、程良 、が、通常のポンプを 用いるためには静圧で 0. 5MPa以上 30MPa以下が好ましぐ圧力に対する効果を 加味すれば 3MPa以上 lOMPa以下が特に好ましい。一方、容器内の圧力（ノズル の下流側圧力）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] キヤビテーシヨンを発生させるために噴射する噴射液は水を使用することが好まし いが、その他の溶質、懸濁物などを含む再用水を用いても良ぐ離解を助ける界面 活性剤やアルカリなどが配合されている場合もある。意図的にこれらを配合した薬液 を用いても良ぐまた必要に応じて水以外の液体を用いることも出来る。また、製紙ェ 程で回収される再用水、パルプ搾水、白水、あるいはパルプ懸濁液等のパルプ繊維 素を含む水性スラリーを用いてもょ 、。
[0051] ノルプの原料となる物質とは古紙原料そのものまたは古紙原料を離解して得られる スラリー状の物質で、工程を通過するに従い徐々に精製され完成パルプとなる。工程 内には通常、パルプ繊維を多く含む繊維固形分濃度が比較的高い流れと、濾過等 の分離操作でパルプ繊維を余り含まな ヽ繊維固形分濃度が低 、流れとがある。キヤ ビテーシヨン処理はこの処理過程のどの段階でカ卩えても良 、が、パルプ繊維または 無機粒子力 夾雑物が剥離して 、な 、夾雑物が多 、状態での処理が望ま 、。な お、無機粒子とは紙の製造時に内添された填料、もしくは、塗工された顔料など紙を 灰化した際に灰分として残存する物質である。例えば、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、これらに限定するものではない。
[0052] ノルプの原料となる物質には、新聞、雑誌などのそのものや、それが工程内で処理 されて出来る精製途中段階のノ ルプ、白水なども含まれる。
[0053] 本発明にお 、て、キヤビテーシヨンを発生させるために使用されるノズルは急激な 流速変化をさせる為に、噴射流体の流動方向に対して垂直方向の絞りを設けた構造 であっても良!、し、ベンチユリ一管の如くなだらかな絞込みが用いられて 、ても良!、。 前者には J. Soc. Mat. Sci., Japan, vol.47,No.4,pp.381-387,Apr.l998記載の祖山らの 金属洗浄用キヤビテーシヨン洗浄装置のノズルを用いても良いし、特開昭 54— 1257 03号公報記載記載の如ぐベンチユリ一管を用いても良い。ノズル孔形状は特に規 定しないが、円形であっても良く、多角形であっても良ぐスリット状であっても良い。 なお、ノズルは 2つ以上設置してもよい。
[0054] 任意形状のミストを発生させる為に多様なノズルが市販されているが、適度な耐圧 を有する物であれば、これらノズルの中力 好ましい物を選んで用いることもできる。 ノズルは通常の単一流体を噴射するノズルでも良 ヽが、別の流体を噴流に混合する 為の噴出し口を噴流近傍や内部に有する、所謂、多流体ノズルであっても良い。 [0055] キヤビテーシヨンをコントロールする為の圧力容器の形状は特に規定するものでは ないが、フローテータ、クリーナ、洗浄機等の一部を成す為に特殊な形状をしていて も良いし、例えば、噴流の力を利用して内部を効率的に攪拌し、また、噴流を容器内 の広い範囲に作用させる為に、特開平 11— 319819号公報、特開 2000-563号公 報に記載されて 、るような、特殊な形状をして 、ても良 、。
[0056] ノズルの上流に圧力が力かっているのは噴射圧を得る為で、ノズル手前の流体圧 力を制御することで、噴射圧 (噴射速度)を調節して ヽる。
[0057] キヤビテーシヨンのコントロールには、ノズルのオリフィス手前の圧力とオリフィス通過 後の圧力を制御する事が好ましい。ノズル通過前の圧力調整は圧力制御機構に依 るがノズル通過後の圧力制御には圧力制御機構を有する容器を用いる事が出来る。
[0058] 圧力制御機構は水柱圧などによっても良いし、圧力検出機構と排出流量制御機構 の組み合わせなどによっても良い。
[0059] キヤビテーシヨンは速度の異なる複数流体が接する時に発生する力 容器を出入り する流体には、（1)容器の中に止まっている流体と、（2)ノズルから噴出される流体と 、 （3)容器から出て行く流体とがあり、それぞれの組成は異なっても良い。（1)は（2) に対して十分遅！ヽ速度で容器の噴射ノズル以外の液体流入口を用いて意図的に入 れ替えても良ぐ（2)によって置き換わるだけでも良い。 （1)一（3)の 3つの流体の組 成が同一で、（2)のみに依り（1)が置換される場合には、パルプがノズル上流→ノズ ル→ノズル下流→容器→容器出口の順に通過することになる。
[0060] 容器力も適宜液体を排出しつつ容器内の圧力を制御する機構は、水柱圧を一定 に保ちつつ流入物を排出するオーバー口であっても良いし、圧力検出機構と排出流 量制御機構の組み合わせなどによっても良 、。
[0061] 排出機構を通過する流体の組成が単一の場合には、パルプ、夾雑物、水は混合さ れた状態で排出されるが、容器が分離機構を伴う場合にはパルプ、夾雑物、水は一 定の配分で分離され、異なる組成のものとして異なる排出ロカ 別々に排出されても 良い。
[0062] 本発明の装置の容器に、ノズル以外に少なくとも一つの流体の流入口を設けるこ とで、被処理流体とは異なる組成の流体をキヤビテーシヨンを起こす為に高圧で噴射 する流体として用いる事が出来る。
[0063] ノズル以外の流体流入口とはその為に設けられた物で、ノズル力 供給される流 体と同組成のものをここ力も供給しても良いが、ノズル力も供給されるものとは異なる 組成の流体をここ力 供給するのが好ましぐノズル力 濃度の低 、流体を噴出し、 濃度の高 、流体をノズル以外の流体流入口より導入するのが更に好ま 、。
[0064] ノズルとノズル以外の流体流入ロカ 導入する流体は、工程内の流体であれば 何でも良ぐまた工程外力ゝら導入した清水等を用いても良い。
[0065] 前記容器の液体排出口に接続した液体移送路の下流から前記容器に液体を返 送する液体移送路を設けることができる。濾過器で容器力も排出されたパルプを漉し 取り、パルプ濃度が高い流体と、パルプ濃度が低い流体を得ることができる。また、容 器力 排出されたパルプを遠心分離機で、高比重の固形分濃度が高い流体と、高比 重の固形分濃度が低い流体を得ることもできる。さらに、容器力も排出されたパルプ を、スクリーンを用いてインキの塊が多 、流体と少な 、流体に分離することができるし 、容器力 排出されたパルプを浮選処理によりインキが多 、流体と少な 、流体に分 離することちでさる。
[0066] 本発明の容器力も排出されたパルプの分離装置はその目的に応じていかなる物 も用いる事が出来、本発明のキヤビテーシヨン噴流装置と直接又は間接的に接続さ れた別体の装置でも良 ヽし、キヤビテーシヨン噴流装置を構成する容器の構成の一 部として一体ィ匕されて 、ても良 、。
[0067] 容器内に戻す流体は夾雑物を含んでいても何ら問題ないが、容器力 排出され る流体中の夾雑物よりも夾雑物が少な 、事が望まし 、。
[0068] 力かる分離手段はの入り口がキヤビテーシヨン噴流装置の流出口に接続されて!ヽ ても良ぐ分離手段の少なくとも一つの出口がキヤビテーシヨン噴流装置の流入口（ノ ズルを含む）に接続されていても良ぐその両方でも良い。また、分離装置がキヤビテ ーシヨン噴流装置を構成する容器の構成の一部として一体ィ匕されていても良い。
[0069] 例えばキヤビテーシヨンで剥離された比重の高い夾雑物を除去する場合には、分 離機構の入り口はキヤビテーシヨン噴流装置の流出口に接続されている力 分離機 構の入り口或はその近傍にノズルを配する形で一体ィ匕されているのが好ましぐまた 、例えばノズル力 噴出する流体力 予め比重の高い夾雑物を除去する場合には、 分離機構の出口がキヤビテーシヨン噴流装置のノズル流入口に接続されて 、るか、 分離機構の出口、或いはその近傍にノズルを配する形で一体ィ匕されているのが好ま しい。
[0070] 本発明の浮選槽は、本発明の容器を浮選槽に置き換えたもので、内圧の調節機構 を有する密閉型の浮選槽でも良く、底部で適当な水柱圧を得る事が出来る開放型の 浮選槽でも良い。
[0071] 浮遊漕を使用する場合、噴流による自然吸入力を利用して浮遊漕へ気体供給を行 うことができる。ノズルから高速な流体を噴出する際、その流れの中に別のノズルを配 すると、内側のノズルに向かって流体を吸い込む力が生じる。これは、ベンチユリ一 管の原理に基づく吸引であり、ノズルの喉部に生じる低圧部に空気を供給し、ノズル 力も細かい気泡として噴出させることで浮選を行う。
[0072] 水中噴流による方法では、パルプ懸濁液に液体として、清水、工業用水、製紙ェ 程で回収される再用水、パルプ繊維を含む搾水等を噴射することができる。更に、パ ルプ懸濁液自体を噴射することができる。
[0073] また、界面活性剤を添加することでキヤビテーシヨン気泡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。また、界面活性剤の添カ卩によりノズル下流側 圧力が低くても効果的なキヤビテーシヨンを発生させることができる。
[0074] 本発明のキヤビテーシヨンによる処理において、容器内のパルプ繊維素の固形分 濃度は 0. 01— 20重量％が望ましぐ好ましくは 0.1— 3%の範囲、さらに好ましくは 0.1— 1.5重量％の範囲で処理する。 3重量％より高い濃度では気泡の拡散性が悪ぐ 0.1重量％より低い濃度では処理量が多く経済的に不利である。
[0075] キヤビテーシヨンによる処理は、セルロース繊維の膨潤性がよぐ剥離した異物の再 定着が起き難いこと、 OH活性ラジカルの生成量が増加することから、アルカリ条件で ある方が望ましいが、キヤビテーシヨン噴流による強い剥離作用を利用して、敢えて 中性領域で処理を行!ヽ、薬品節減や排水負荷削減のメリットを得ることもできる。
[0076] 本発明のキヤビテーシヨンを利用したパルプ処理装置は、例えば、図 8— 11に示さ れる。 [0077] 図中、実線矢印は流体の流れを表す。
[0078] 塗り潰した台形は噴流を噴射するノズルを表す。
[0079] 圧力調節器記号から伸びる実線は、圧力調節器が実線端部の圧力を検出してい る事を示す。
[0080] 圧力調節器記号から伸びる点線矢印は、圧力調節器が検出した圧力信号を元に、 矢印が指す位置のバルブ等をコントロールする事を表す。
[0081] 圧力調節器記号の PCの文字の下の連番はその図の中にある圧力調節器の番号 である。
[0082] 図 8は本発明のポンプとノズルと圧力調節機構力も成る概略図である。ポンプ、ノズ ル及び圧力調節機構を一つのセットとして使用することができるが、それに加えて、 その 3種の機器のいずれかを複数で使用でき、若しくはその 3種のいずれか 2つ以上 を複数で使用でき、又はそのセットを複数で使用できる。 21の位置力 流入した原 料がポンプに供給され、ポンプで加圧されて、ノズルから吐出される。
[0083] また、ポンプから吐出された流体の一部を 22の位置よりポンプ入り口に戻し、圧力 の調節が可能になる。
[0084] 圧力調節は圧力調節器が 23の位置の圧力を検知し、バルブ 24の開度を調節して 、ポンプ吸入側に戻る流体の量を加減することにより、 23の位置の圧力を一定に調 節する。
[0085] 圧力調節は図示した自動の機構によっても良!、し、圧力指示を見ながら手動でバ ルブを調節するような手動の方法に依っても良い。
[0086] 吸入圧の変動を防ぐ為に、 21の位置にはタンクを設けるのが一般的である。
[0087] 図 9は、本発明の噴流装置を示す図で、ポンプとノズルと圧力調節機構力 成る図
8に、容器と容器内の圧力調節機構を付け加えた構成である。
[0088] ポンプ、ノズル、圧力調節機構、容器は並列に複数配置されて!、ても良 、。
[0089] 容器 45は密閉型の容器で、容器内の圧力が調節できる機構 (PC2)を有する。 PC2 は容器内の圧力を検知し、容器出口弁 6の開度を調節することにより、容器内の圧力 を加減する。
[0090] 圧力調節は図示した自動の機構によっても良!、し、圧力指示を見ながら手動でバ ルブを調節するような手動の方法に依ってもよぐ水柱圧などによる別の方法に依つ ても良い。
[0091] 容器の中には 47に示すようなノズル力 容器出口への流れを任意に整える為の整 流板があっても良ぐノズルは圧力がコントロールされた容器 45内部であればどの位 置【こめつ飞 b良!ヽ。
[0092] 図 10は、ポンプとノズルと圧力調節機構と、容器と容器内の圧力調節機構から成り 、ノズル以外の流体の流入口を付けカ卩えた構成である。ポンプ、ノズル、圧力調節機 構、容器は並列に複数配置されていても良い。ノズル以外の流体の流入口 48は容 器外から容器内に流体を供給する機能を有すればどの位置に配置されていても良く 、 49に示す如く一つの容器に複数個が配置されていても良い。
[0093] また、流入口毎に異なる流体を供給しても良！、。
実施例
[0094] 以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に示すが、本発明はかかる実施例に限 定されるものではない。
《脱墨試験 1》
脱墨試験の試料として、印刷後 1年半以上経過した劣化新聞古紙を 2cm X 2cmに 細断した。古紙絶乾 660gに対して水酸ィ匕ナトリウム 1.0重量 %を加え、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分間離解し離解原料 Aとした。 離解した試料に水を加えて古紙濃度が 3%になるように希釈し、任意の濃度に調整し たパルプ懸濁液に、図 6に示されるキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置を用いて約 1重 量％のパルプ懸濁液を噴射し、一定時間処理した。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。 洗浄後のパルプにっ 、て Tappi標準法に基づ!/、て 60gZm2の手抄きシート 5枚を作製 した。手抄きシートの白色度および色相を JIS P-8148の方法に準じて色差計 (村上 色彩製)で測定し、作製した。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：テクニダイン製)を用いて ERIC (有効残インキ濃度)値 として測定した。粗大インキにっ 、ては夾雑物測定装置 (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、その平均値力 未剥離インキ面積を算出した。比較例として 同時に原料 Aについて、水で 10%に希釈し、 PFIミルを用いてクリアランス 0.2mm、で 一定カウント叩解した。叩解後のパルプについて上記と同様の操作によって手抄き シートを作製し、その白色度および残インキについて同様の測定を行った。実施例 1 一 8、及び比較例 1一 4の結果を表 1に示した。
[0095] なお、前記キヤビテーシヨン噴流式洗浄装置は、キヤビテーシヨン噴流式洗浄装置 に関する記述 (祖山 均、超音波 TECHNO、 2001 (11-12)、 66)および、その装置構 成の概要 (祖山 均、ターボ機械、 29(4)、 1 (2001) )を参考に、同洗浄装置を改造した ものである。噴射液をノズル 2より通してキヤビテーシヨン噴流を発生させる。ノズル径 は 1. 5mmで & )0。
[0096] [表 1]
Figure imgf000026_0001
[実施例 1一 4]
原料 Aに対して、キヤビテーシヨン噴流式洗浄装置にて、被噴射容器内の圧力（下流 側圧力）を O.lMPaとして噴射液の圧力（上流側圧力）を 3MPa (噴流の流速 46mZ秒 )、 5MPa (噴流の流速 60mZ秒）、 7MPa (噴流の流速 70mZ秒）、 9MPa (噴流の 流速 78mZ秒）とし 5分間処理した。処理後の試料について上述の方法に従い濾水 度、 ERIC値、未剥離インキ面積、白色度及び b値を測定した。
[実施例 5— 8]
原料 Aに対して、キヤビテーシヨン噴流式洗浄装置にて、被噴射容器内の圧力（下流 側圧力）を 0.3MPaとして噴射液の圧力（上流側圧力）を 3MPa— 9MPaとし 5分間処理 した。処理後の試料について上述の方法に従い濾水度、 ERIC値、未剥離インキ面 積、白色度及び b値を測定した。
[比較例 1]
原料 Aを 0.5%に希釈し、上述の方法に従い濾水度、 ERIC値、未剥離インキ面積、白 色度及び b値を測定した。
[比較例 2— 4]
原料 Aについて、 PFIミルを用いてクリアランス 0.2mmの条件で、 3000— 7000カウント 処理した。処理後の試料について上述の方法に従い濾水度、 ERIC値、未剥離イン キ面積、白色度及び b値を測定した。
表 1に示されるように、実施例 1一 4、実施例 5— 8の結果から上流側圧力を増大させ るにつれて、 ERIC値、未剥離インキ面積は低下し、白色度は向上した。濾水度は低 下したが、比較例 2— 3の PFIミルによる処理に比べると、低下は緩やかであった。ま た、実施例 1一 4と実施例 5— 8を比較すると、上流側圧力と下流側圧力の差が大き V、実施例 1一 4の方が脱墨の効果は優れて 、た。
《脱墨試験 2》
脱墨試験の試料として、標準パターンをコピー（GP605：キャノン製)したトナー印刷 物を 2cm X 2cmに細断した。古紙絶乾 660gに対して水酸化ナトリウム 1.0重量％をカロえ 、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 離解原料 Bとした。離解した試料に水を加えて古紙濃度が 3%になるように希釈し、任 意の濃度に調整後、脱墨試験 1で使用したキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置を用い て一定時間処理した。得られたパルプの一部にっ 、て 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!、て Tappi標準法に基づ 、て 60gZm2の手抄きシ ート 5枚を作製した。得られたパルプの残分について、ボックスタイプのフローテータ 一を用いて 2分間フローテーシヨンを行った。フローテ一ター後のパルプについて、 Tappi標準法に基づ 、て 60g/m2の手抄きシート 5枚を作製した。手抄きシート上の残 存トナーにつ 、て画像解析装置（スペックスキャン 2000：アポジーテクノロジ一社）を 用いて計測し、異なる 5枚の手すきシート上の目視できる 100 m以上の夾雑物の平 均値をダート個数とした。同じにダートの平均粒径を算出した。
[実施例 9一 10]
原料 Bに対して、キヤビテーシヨン噴流式洗浄装置にて、噴射液の圧力（上流側圧力 )を 8MPa、被噴射容器の圧力（下流側圧力）を 0.2MPaとして、 5分間処理した。処理 後の試料にっ ヽて上述の方法に従 、ダート個数及びダート平均粒径を測定した。
[比較例 5— 8]
比較例として、原料 Bを超音波洗浄機に取り 5分間処理した。得られたパルプ及び未 処理のパルプにっ 、て上記の処理を行 、、洗浄後のパルプとフローテーシヨン後の パルプにっ 、て手抄きシートを作製し、ダート個数を測定した。
[0097] 実施例 9一 10、及び比較例 5— 8の結果を表 2に示した。
[0098] [表 2]
Figure imgf000028_0001
表 2に示されるように、実施例 9一 10のキヤビテーシヨン処理によるダート個数の低 減効果は、比較例 7— 8の超音波洗浄機による処理に比べて優れていることは明白 であった。更に、処理後にフローテーシヨン処理によってダートの除去を行うことで、 ダート個数を著しく低減することができた。
《脱墨試験 3》
工場 Aより、実機 DIP工程の-一ダ一前圧搾機の出口原料を用いて、脱墨試験 1で 使用したキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置を用いてキヤビテーシヨン処理 (上流側圧 力 7MPa、下流側圧力 0. 3MPa)を行い、実機-一ダー出口と比較した。未処理 (圧 搾機出口）、及びキヤビテーシヨン処理 (キヤビ処理)後、実機-一ダー後のパルプを 150メッシュワイヤー上で十分に洗浄した後、ファイバーラボを用いて繊維長及び力 ールを測定した。更に手抄きシートを作製して 0. 05mm2以上のダート個数及び ISO 白色度を測定した。
脱墨試験 3に関する実機フロー及び実施例フローのそれぞれのフローチャートを図 7 に示した。実施例 11一 13、及び比較例 9一 10の結果を表 3に示した。
[表 3]
Figure imgf000029_0001
*脱墨薬品の内容:脱墨剤 (有姿、対パルプ 0.15重量％)、過酸ィ匕水素 (純分、対パ ルプ 0.35重量％)、苛性ソーダ (純分、対パルプ 0.3重量％)、珪酸ソーダ (有姿、対パ ルプ 0.84重量％)
表 3に示されるように、実施例 11一 13においては、脱墨薬品を添加せずに低濃度 、低温で粗大なダートを著しく低減できることが明らかである。更に、インキ剥離に優 れ、漂白薬品を添加せずに完全洗浄白色度を向上することができた。カロえて、高濃 度、高温、薬品を添加している実機-一ダー処理後に比べて、繊維の短小化が小さ ぐカールが少な力つた。従って、繊維の損傷を抑えて高品質なパルプを得ることが できた。
《脱墨試験 4》
UVコートで光沢カ卩ェした印刷物を高濃度ノ ルパーで離解し、パルプスラリーを 10 カットフラットスクリーンとそれに続く 6カットフラットスクリーン処理を行 、、未離解片ぉ よび粗大コート片を除去した。スクリーンを通過したパルプを更に篩分試験機にとり、 24メッシュを通過したパルプを回収した。これを未処理パルプとして、脱墨試験 1で 使用したキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置を用いてキヤビテーシヨン噴流処理、ある いは PFIミルを用いて処理を行い、それぞれ、未処理パルプのカナダ標準濾水度か ら約 100ml低下させた。処理後のパルプを 150メッシュワイヤー状で十分に洗浄し、 剥離'微細化したダートを除去した後、手抄きシートを作製した。更に、処理後のパル プをボックス型のフローテ一ター（FZT)にて、 2分間処理を行った後、手抄きシートを 作製した。作製した手抄きシートのダートについて画像解析装置を用い、 0. 1mm2以 上、及び 0. 2mm2以上の大きなダートの個数を比較した。実施例 14、及び比較例 11 一 13の結果を表 1に示した。
[表 4]
Figure imgf000030_0001
表 4に示されるように、実施例 14のキヤビテーシヨン処理によるダートの低減効果は 、比較例の PFIミルによる処理に比べて極めて大きぐ特に粗大なダート個数の低減 に優れていることは明白であった。更に、処理後にフローテーシヨンを用いてダートの 除去を行うことで、粗大なダートを著しく低減できた。
《脱墨試験 5》
重量比で新聞 Z雑誌 =70 30からなる古紙を高濃度パルパ一で離解し、パルプ 濃度が 30%になるように脱水したパルプを未処理パルプとした。このパルプに脱墨 剤を対固形分当り 0. 1%、0. 06%添カ卩したものと、脱墨剤を添カ卩しないものについ て、希釈した後に、脱墨試験 1で使用したキヤビテーシヨン噴流式洗浄装置を用いて キヤビテーシヨン処理 (上流側圧力 7MPa、下流側圧力 0. 3MPa)を行った。比較とし て、脱墨剤を 0. 1%添加したものをラボ 2軸-一ダ一で処理した。処理前後のパルプ を 150メッシュワイヤー上で十分に洗浄した後、手抄きシートを作製し、残存インキ量 を Color Touch2 (テク-ダイン社製）を用いて ERIC値として測定し、更に ISO白色度を 測定した。繊維損傷の影響について、ファイバーラボ (メッツォ オートメーション製)を 用いて繊維長及び繊維のカールを調べた。実施例 15— 17、及び比較例 14一 15の 結果を表 1に示した。
[表 5]
Figure imgf000031_0001
表 5に示されるように、未処理パルプに対してキヤビテーシヨン処理を行うことで、脱 墨剤添加率の影響を受けずに ERIC値が約 40%減少し、完全洗浄白色度力 ¾ポイント 上昇した。また、繊維長はほぼ同等であり、未処理に比べてカールが少なくなつてい た。一方、エーダー処理では、 ERIC値が小さくなつても白色度が上昇せず、繊維長 が短くなつていた。従って、本発明によるインキ剥離効果は、脱墨薬品の影響を受け ずに、繊維の損傷を抑えて白色度を向上させることができ、従来技術に比べて優れ ていた。
[実施例 18]
図 15に示した装置を用い、反応槽の入口圧 (PI-1)を背圧弁で調節し、出口圧 (PI-3)を CV-4で調節し、実験を実施した。 PU-1はプランジャー型の定量ポンプの為 、 PI-1を変化させると自己循環 (余水)量と容器を流れる流量の比率が変化する。処理 強度一定での評価とする為に、適当な時間間隔でサンプルを抜き取り、一定量 (40リ ットル）が容器を通過した時点での効果を評価した。
[0102] 処理対象のパルプスラリーは込頁古紙（トナー印刷物を約 25%含む選別オフィスミ ックス古紙)から調製し 1%濃度のスラリーとした。 0.15mm φの孔径のノズルを用い、 背圧弁を調節して入口圧を 3MPaに設定し、 CV-4を調節して出口圧を O.lMPaに設 定し、装置を運転した。
[0103] 効果の評価は、処理前後のパルプを 100メッシュワイヤーの上で完全に洗浄した後 に、 0.05mm2以上のダートを画像解析で計数し、減少度合いを見ることにより実施し た。 0.05mm2以上のダートの減少率は 71%であった。
[実施例 19]
背圧弁を調節して入り口圧を 7MPaに設定し、 CV-4を調節して出口圧を 0.05MPa にする以外は実施例 18と全て同一の条件で装置を運転した。 0.05mm2以上のダート の減少率は 69%であった。
[実施例 20]
背圧弁を調節して入り口圧を 7MPaに設定し、 CV-4を調節して出口圧を 0.3MPaに する以外は、実施例 18と全て同一の条件で装置を運転した。 0.05mm2以上のダート の減少率は 79%であった。
[比較例 16]
ポンプ、背圧弁通過の影響を確認するために、背圧弁を全開にし、吐出液がすべ て余水として自己循環するようにして装置を運転した。 0.05mm2以上のダートの減少 率は 40%であった。

Claims

請求の範囲
[1] 古紙を再生する工程において、キヤビテーシヨンによって気泡を発生させ、これをパ ルプ懸濁液に接触させてパルプ繊維および無機粒子に付着している汚染物質を剥 離することを特徴とする再生パルプの製造方法。
[2] 流体噴流を用いてキヤビテーシヨンを発生させることを特徴とする請求項 1記載の再 生パルプの製造方法。
[3] パルプ懸濁液を流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 せることを特徴とする請求項 2記載の再生パルプの製造方法。
[4] 前記汚染物質が、インキである請求項 1一 3のいずれかに記載の再生パルプの製造 方法。
[5] キヤビテーシヨンを用いたインキ剥離工程、それに続くフローテーシヨン工程及び Z 又は洗浄法によるインキ除去工程力 なる古紙を再生する工程のいずれか一つ以上 の工程において、キヤビテーシヨンによって気泡を発生させ、これをパルプ懸濁液に 接触させてパルプ繊維及び無機粒子に付着している汚染物質を剥離させて分離す ることを特徴とする再生パルプの製造方法。
[6] 噴射液を噴射してキヤビテーシヨンを発生させる状態が、下記式（1)または（2)： [化 3]
a = ^- ( 1 )
一 pUj
2
(ただし、 p∞:—般流の圧力、 U∞:—般流の流速、 p：流体の蒸気圧、 p：密度） [化 4] σ = ΡιΖΐ^ ^ ( 2 )
Figure imgf000033_0001
(ただし、 p ：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)で
1 2
示されるキヤビテーシヨン数 σ力 .001以上 0.5以下の範囲である請求項 1一 5のいず れかに記載の再生パルプの製造方法。
[7] ノズルまたはオリフィ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、該 噴射液の圧力（上流側圧力）が O.OlMPa以上 30MPa以下である請求項 2— 6のいず れかに記載の再生パルプの製造方法。
[8] ノズルまたはオリフィ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、該 噴射液の噴流の速度が lmZ秒以上 200mZ秒以下である請求項 2— 7のいずれか に記載の再生パルプの製造方法。
[9] 前記の古紙を再生する工程が脱墨工程であることを特徴とする請求項 5記載の再生 パルプの製造方法。
[10] 請求項 1一 9のいずれかの方法によって製造されたパルプ、又は、当該パルプを用 いた紙、若しくは塗被紙。
[11] 容器内のパルプ繊維カゝらなる物質に対して加圧された噴射液を噴射し、前記噴射に よりキヤビテーシヨンを発生させ、そのキヤビテーシヨン気泡の崩壊圧力を利用するこ とにより、パルプ繊維に損傷を与えることなぐパルプ繊維表面及び夾雑物を改質し 、又はパルプ繊維表面に付着した夾雑物を剥離する方法。
[12] 容器内のパルプ繊維カゝらなる物質に対して、パルプ繊維素を含む水性スラリーを加 圧された噴射液として噴射し、前記噴射によりキヤビテーシヨンを発生させ、そのキヤ ビテーシヨン気泡の崩壊圧力を利用することにより、繊維に損傷を与えることなぐパ ルプ繊維表面及び夾雑物を改質し、又はパルプ繊維表面に付着した夾雑物を剥離 する方法。
[13] キヤビテーシヨンを発生させるための噴射液をノズルを通してパルプ繊維カゝらなる物 質を有する容器内に噴射し、該噴射液の圧力（ノズル上流側圧力）が 0. 5MPa以上 30MPa以下で、かつパルプ繊維素を処理する容器内の圧力（ノズル下流側圧力）が 0. 05MPa以上 0. 3MPa以下で、さらに噴射液の圧力に対する容器内の圧力の比 が 0. 001—0. 5であることを特徴とする請求項 11一 12記載の方法。
[14] 容器内におけるパルプ繊維力もなる物質の濃度が 0. 01— 20重量％である請求項 1 1一 13記載の方法。
[15] 容器;容器内に存在するパルプ繊維からなる物質に対して加圧された噴射液を噴射 するための、一つ以上のノズル；ノズルの上流に位置し、前記ノズルの噴射圧力を制 御する圧力制御機構;及び前記圧力制御機構の上流に位置し、前記ノズルに噴射 圧力を加圧するポンプ力もなる、パルプ処理装置。
[16] 前記容器は、密閉式、非密閉式、バッチ式又は連続式からなる群から選択される形 態を有する請求項 15記載のパルプ処理装置。
[17] 前記容器は、圧力を制御することが可能な密閉式容器であり、前記容器から適宜液 体を排出しつつ、容器内の圧力を制御する機構を有している請求項 16記載のパル プ処理装置。
[18] 前記容器は、前記ノズル以外の液体流入口を有する請求項 17記載のパルプ処理装
[19] 前記ノズルが接合する前記容器の内壁がコーン状であり、これにより、パルプ懸濁液 が動的渦流により均一に攪拌されることを特徴とする請求項 15、 16又は 17のいずれ かに記載のパルプ処理装置。
[20] 前記容器の液体排出口に接続した液体移送路の下流から分離手段を経て前記容 器に液体を返送する液体移送路を設けたことを特徴とする請求項 17— 19のいずれ かに記載のパルプ処理装置。
[21] 液体排出口に接続した液体移送路は、 2つ以上に枝分かれした液体移送路であり、 その少なくとも一つの液体移送路を分離手段を経て前記容器の前記ノズルに接続し 、液体を容器に再度、噴射できるようにしたことを特徴とする請求項 17— 19のいずれ かに記載のパルプ処理装置。
[22] 前記容器に流入する液体と排出される液体を同量に維持し、前記容器内に存在する 液体レベルを一定に保つ機構を有することを特徴とする請求項 16— 21のいずれか に記載のパルプ処理装置。
[23] 前記分離手段が、フローテ一ター、洗浄機、スクリーン又はクリーナのいずれかであ ることを特徴とする請求項 20— 22のいずれかに記載のパルプ処理装置。
[24] 前記容器が、フローテ一ター、洗浄機、スクリーン又はクリーナのいずれかであること を特徴とする請求項 14記載のパルプ処理装置。
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