(57)【要約】  本発明は、古紙を水性媒体中でパルプに変え、スクリーニングし、その後に液体フローテーションによって前記紙を脱インクすることにある古紙のオゾン処理のための新規な方法に関し、さらに本方法は、オゾン処理工程を遅くとも液体フローテーション工程の前に行うことを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）水性媒体中で古紙をパルプ化し、
ｂ）パルプを少なくとも１回スクリーニングして粗粒子を除去し、
ｃ）少なくとも１回フローテーションしてパルプを脱インクする
連続工程を含むタイプの古紙を処理する方法であって、
遅くともフローテーション工程ｃ）の前にオゾン処理工程ｄ）を行うことをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
オゾン処理工程ｄ）を、0.5〜5%の間の古紙パルプのコンシステンシーで行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
オゾン処理工程ｄ）を、0.5〜3%の間の古紙パルプのコンシステンシーで行うことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
工程ａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）を、工程ｄ）のオゾン以外の化学物質を加えないで水中で行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
工程ａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）を、苛性ソーダNaOH、過酸化水素H2O2およびケイ酸ナトリウムNa2SiO3の存在下で行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
工程ｄ）を、スクリーニング工程ｂ）の後に行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
オゾン処理工程ｄ）を、ガス-液体タイプの二相管状コンタクター(T)で行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
オゾン処理工程ｄ）を、波モードのコンタクター(T)で行うことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
オゾン処理工程ｄ）を、プラグモードのコンタクター(T)で行うことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
オゾン処理工程ｄ）を、1m3のガス混合物当たり50〜200gの間のオゾンを含む空気-オゾンまたは酸素-オゾンガス混合物(4)で行うことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
オゾン処理工程ｄ）を二相ガス-液体管状コンタクター(T)で行い、オゾンを、空気-オゾンまたは酸素-オゾンガス混合物(4)の形態で0.5m/sを超えかつ10m/s以下の速度で導入し、古紙パルプ(6)を、0.5m/sを超えかつ10m/s以下の速度で導入することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
オゾン処理工程ｄ）を二相管状コンタクター(T)で行い、オゾンを、空気-オゾンまたは酸素-オゾンガス混合物(4)の形態で0.5〜2m/sの間の速度で導入し、一方で古紙パルプを、0.5〜2m/sの間の速度で導入することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、古紙を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、特に森林伐採を制限するために古紙をリサイクルする強い社会的要求がある。古紙を回収および処理し、例えば新紙シートまたは新紙または厚紙製の包装材を生産する。
【０００３】
古紙のリサイクルのために古紙を処理する現在の方法は、リサイクルのために回収された紙のパルプ化で始まる。
【０００４】
このパルプを1回以上スクリーニングし、粗粒子例えばペーパークリップ、ステープル、粗インク粒子などを除去する。
【０００５】
これに１回または多数のフローテーション工程が続き、古紙に印刷するのに使われたインクの除去をさらに完全にする。
【０００６】
実際には、古紙は一般に印刷されている。印刷インクは、有機または無機色素、および乾燥によって色素粒子を閉じ込めそれらを紙上に維持する有機バインダーからなる。
【０００７】
さらに、古紙はしばしば、にかわまたは接着剤、例えば結合用にかわおよび封筒に封をするための接着剤でコートされている。
【０００８】
また、古紙は食物および他の物質によって汚れている。従って、得られたパルプは、微生物例えば細菌、菌類、酵母、および酵素例えばカタラーゼ酵素を含む。
【０００９】
古紙をリサイクル可能にするために、全ての異物例えばペーパークリップ、ステープル、微量の食物および他の物質、並びに印刷インク、にかわ、接着剤、微生物、および特にカタラーゼ酵素（紙を処理する装置の回路を汚染するからである）を取り除かなければならない。
【００１０】
この目的のために、現時点で、紙をパルプ化する間または直後に様々な化学物質を加える。これは、様々な工程の結果を向上させるのに役立つ。
【００１１】
特に、苛性ソーダを導入すると、紙パルプを膨潤させて固体のよりよい分離を可能にする。また、過酸化水素及び／又は酸化塩化物を加え、微生物を破壊し脱インクを向上させる。また、キレート剤例えばケイ酸ナトリウムを（その作用メカニズムはあまり知られていないが）加え、さらに脱インクを容易にする。それらは、後により容易に除去されるバインダーと色素とを含む錯体を形成する。
【００１２】
過酸化水素及び／又は塩化物は、パルプに存在する微生物を破壊するだけでなく、装置の回路を浄化する働きがある。しかしながら、過酸化水素はパルプに存在するカタラーゼ酵素によって破壊されるので、漂白の間にこの化合物の著しい過剰消費をもたらす。
【００１３】
いったんこのようなパルプ化、スクリーニングおよびフローテーション工程が完了すると、非常に微細なインク粒子がパルプの中に残ってしまう。
【００１４】
従って、一連の混合とこれに続くパルプのフローテーションを行い、微細なインク粒子を機械的に除去するか少なくとも大量のパルプの中でこれらを覆い均一な「白さ」を得る。
【００１５】
リサイクルされる古紙は、一般に異なるタイプの紙（新聞紙、罫紙、雑誌またはより高品質の紙）の混合物からなる。
【００１６】
紙の品質が違うということは、いったん前述の処理工程が完了すると、得られた紙パルプが紙の最終用途に十分ではない「白さ」の紙を生産する可能性があることを意味する。
【００１７】
この場合において、得られたパルプを漂白工程にさらすことがある。この漂白工程は、新しい紙パルプに関しては、酸化剤例えば過酸化水素もしくは塩化物または還元剤例えば亜ジチオン酸ナトリウムによる処理によって行われる。
【００１８】
古紙はまた、蛍光増白剤（蛍光増白剤は光のメカニズムにより紙をより白く見せる蛍光化合物であり、これらの蛍光化合物は発ガン性があると疑われている）で処理された紙を含んでいてもよい。従って、パルプの脱蛍光を行うことは望ましく、ここでもまた過酸化水素を使用する。
【００１９】
その後、周知の方法によってパルプを紙シートに加工する。
【００２０】
古紙を処理するためにオゾンを使用してきたことが知られている。しかしながら、オゾン処理はフローテーション工程の後、すなわち後の漂白および脱蛍光工程の間に行われる。さらに、オゾンは、他の化学物質すなわちその方法の中で既に存在する過酸化水素、塩化物、苛性ソーダ、およびキレート剤の補助物質として常に使用される。
【００２１】
これらの種々の変形例における先行技術の方法は、多数の欠点をもつ。
【００２２】
まず、この方法は、古紙処理プラントによって排出される廃水に見出される多くの使用された化学物質のために深刻な汚染源になる。
【００２３】
さらに、このプロセスは、カタラーゼ酵素、時には過酸化水素を分解する金属の存在のために過酸化水素の著しい過剰消費を招く。
【００２４】
最後に、脱インク目的のためのフローテーション工程は十分ではない可能性があり、先に見てきたように、その後多数の混合工程とこれに続くフローテーション工程を行い脱インクを完全にする必要がある。
【００２５】
ここで、脱インク工程（処理される古紙に存在する印刷インクを除去することを目的とし、原紙の白さに近い相当な白さを得るのに役立つ）と、実際の漂白工程（古紙から生産されたパルプおよびセルロースから直接得られた新しい紙パルプの両方で実行する）との間の区別を強調しておく必要がある。漂白それ自体は、（新しいまたはリサイクルされた）パルプに存在するリグニンを除去することにある。脱インク工程は、新しい紙パルプでは不要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明の目的は、過酸化水素の過剰消費を減少させまたは完全になくし、脱インクを向上するのに役立つ古紙を処理する方法を提案することによって、先行技術の方法の欠点を克服することである。これは、より少ないまたは全くない混合工程と、これに続く脱インクを完全にすることを目的としたフローテーション工程とを含むより短時間の処理方法を可能にする。
【００２７】
変形として、本発明はさらに、処理プラントによって排出された廃水の汚染物を著しく減少させるのに役立つ古紙を処理する方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
この目的のために、本発明は、ａ）水性媒体中で古紙をパルプ化し、ｂ）少なくとも１回スクリーニングして粗粒子を除去し、ｃ）少なくとも１回フローテーションしてパルプを脱インクする連続工程を含むタイプの古紙を処理する方法であって、遅くともフローテーション工程ｃ）の前にオゾン処理工程ｄ）を行うことをさらに含むことを特徴とする方法を提案する。
【００２９】
有利には、オゾン処理工程ｄ）を、0.5〜5%の間の古紙パルプのコンシステンシーで行う。
【００３０】
好ましくは、オゾン処理工程ｄ）を、0.5〜3%の古紙パルプのコンシステンシーで行う。
【００３１】
本発明の方法の好ましい実施例によれば、工程ａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）を、工程ｄ）のオゾン以外の化学物質を加えないで水中で行う。
【００３２】
本発明による方法の他の実施例によれば、工程ａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）を、苛性ソーダ、過酸化水素及び／又は塩化物、ケイ酸ナトリウム及び／又はキレート剤の存在下で行う。
【００３３】
これらの２つの実施例において、好ましくは工程ｄ）をスクリーニング工程ｂ）の後に行う。
【００３４】
有利には、オゾン処理工程ｄ）を、ガス-液体タイプの二相管状コンタクターで行う。
【００３５】
この場合において、第１の変形によれば、オゾン処理工程ｄ）を、波モードで作動する管状コンタクターで行う。
【００３６】
第２の変形によれば、オゾン処理工程ｄ）を、プラグモードで作動する管状コンタクターで行う。
【００３７】
好ましくは、オゾン処理工程ｄ）を、1m3のガス混合物当たり50〜200gの間のオゾンを含む空気-オゾンまたは酸素-オゾンガス混合物で行う。
【００３８】
有利には、オゾン処理工程ｄ）を、二相ガス-液体管状コンタクターで行い、オゾンを、空気-オゾンまたは酸素-オゾンガス混合物の形態で0.5m/sを超えかつ10m/s以下の速度で導入し、一方で古紙パルプを、0.5m/sを超えかつ10m/s以下の速度で導入する。
【００３９】
しかしながら、最も有利には、オゾン処理工程ｄ）を二相管状コンタクターで行い、オゾンを、空気-オゾンまたは酸素-オゾンガス混合物の形態で0.5〜2m/sの間の速度で導入し、一方で古紙パルプを、0.5〜2m/sの間の速度で導入する。
【００４０】
添付の図面を参照しながら以下の記述を読むと、本発明はより理解され、本発明の他の詳細、利点および特徴はより明瞭になるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明による、リサイクルされる古紙を処理する方法は、先行技術の古紙を処理する方法のように、リサイクルされる大量の紙を水性媒体中でパルプ化する工程を含む。次に、パルプを多数の固体-固体分離工程にさらし、望ましくない成分例えばペーパークリップ、ステープルおよび粗インク粒子を除去する。
【００４２】
この目的のために、少なくとも１回のスクリーニング工程を行う。
【００４３】
これに１または多数のフローテーション工程が続き、非常に微細なインク粒子を除去する。
【００４４】
先行技術の方法では、苛性ソーダの存在する水性媒体中でこれらの工程を実施し、pHを調整し紙繊維を膨潤させてインク粒子および他の不純物の容易な分離を可能にする。過酸化水素及び／又は次亜塩素酸ナトリウムの存在する水性媒体中でこれらの工程を実施し、インク粒子の除去を促進し微生物例えば細菌、菌類および酵母、並びに酵素例えばカタラーゼ酵素を除去して、パルプ自体だけでなくその方法を実施する装置の回路もきれいにする。キレート剤例えばケイ酸ナトリウムを加えて例えば印刷インクの色素から生じる金属と錯体を作らせ、その後に既に言及した過酸化水素または塩化物でそれらを除去することができるようにする。先行技術で知られているような任意の他の化学物質を加えてもよい。
【００４５】
本発明の古紙を処理する方法は、遅くともフローテーション工程の前に、紙パルプをオゾン処理工程にさらすという点で先行技術の方法とは異なっている。
【００４６】
このオゾン処理工程は、紙パルプを脱インクするフローテーション工程の効果を向上させるのに役立ち、さらに、微生物および、とりわけ、カタラーゼ酵素を破壊する。
【００４７】
従って、フローテーションによる脱インク工程をより効果的にすることにより、例えば一連の混合とこれに続くフローテーションを行うことによってさらに脱インクを完全にすることを目的とした後の処理工程の数および持続時間を、先行技術と比較して減らすかまたは完全になくす。
【００４８】
さらに、オゾンは過酸化水素の活性を減少させるカタラーゼ酵素を破壊するので、過酸化水素処理工程を維持する場合には過酸化水素の過剰消費をなくす。
【００４９】
オゾンの高い反応性は、古紙に含浸している不飽和生成物を分解することができる。
【００５０】
従って、以下の生成物は、不飽和および芳香族基に富んでいることがわかっている：
・色素、特に印刷インク、
・紙の白さを向上する蛍光増白剤、
・にかわ（一般に当業者に「スティッキー」と呼ばれ、例えば多数の紙を結合するための接着剤として、または封筒の接着剤として存在する）、および
・紙を乾燥したときに印刷色素を紙に固定するのに役立つインクのバインダー。
【００５１】
全てのこれらの生成物は、水性媒体または他の溶剤中でオゾンによって簡単に分解される。
【００５２】
処理される生成物の中で最も重要な不飽和生成物は、一般に様々な形態のリグニンであるけれども、ここで注目すべき重要なことは、本発明の方法で使用されるオゾンは、古紙に含浸する不飽和生成物と反応するが含有リグニンとはあまり反応しないということである。なぜなら、リグニンは、これらの生成物および他のもの例えば鉱物フィラーによって「覆われている」からである。
【００５３】
繊維の表面に含浸したこれらの生成物のオゾンによる分解は、紙繊維のぬれ性の変化を自動的に引き起こす。これは、インクおよびフィラーのフローテーションの間に本質的な変化を引き起こす。
【００５４】
実際には、液体状態の印刷インクは、液体バインダーに分散した炭素または他の色素の粒子からなる。バインダーが乾燥したとき、バインダーは炭素粒子および他の粒子を覆いそれらを紙シートの表面に固定する。
【００５５】
図１は、紙表面上で乾燥した印刷インクの粒子の拡大断面図を示す。炭素粒子2は、乾燥したバインダー1によって紙表面で覆われ付着している。
【００５６】
図２は、先行技術の方法によるパルプ化、スクリーニングおよびフローテーション工程後における図１と同じスケールでのインク粒子の断面図を示す。図２で認められるように、炭素粒子2は、厚みが減少したバインダー1でまだ覆われて紙表面3に付着している。
【００５７】
従って、先行技術では、機械的作用すなわち混合によってバインダー1'を紙表面3から引き離し炭素粒子2を遊離させ、その後にフローテーション工程を行い、バインダーおよび炭素の粒子を紙パルプから除去する必要がある。
【００５８】
本発明による方法を適用するとき、すなわちオゾン処理工程をフローテーション工程の前に実施したとき、紙表面に付着したままのインク粒子はより少なくなる。しかしながら、たとえ紙表面にまだ付着しているインク粒子を考慮しても、これらの各インク粒子について図３（図１に示したものと同じスケールでの同じインク粒子であるが、本発明の方法による脱インクのためのフローテーション工程後におけるものの断面図である。）に示すように、バインダー1''はより強力に分解され、「あまり良くない状態で」炭素粒子2を覆うにすぎない。
【００５９】
このインク粒子2を紙表面3から遊離させるのに必要な機械的作用は、図２で示したインク粒子2を分離するのに必要な機械的作用よりも少ない。リサイクルされる紙を本発明の方法に従って完全に脱インクするために必要な混合-フローテーション工程の数は、より少ない。
【００６０】
さらに、オゾンは微生物および、とりわけ、カタラーゼ酵素を破壊する。カタラーゼ酵素は先行技術の方法において使用された過酸化水素の活性を破壊するので、これは過酸化水素のより効果的な使用を可能にする。その過剰消費を減少させ、紙の一部の最終用途に関しては完全になくすことさえできる。
【００６１】
また、オゾンは、古紙を処理する方法を実施する装置の回路をきれいにするのに役立つ。
【００６２】
また、驚くべきことに、先行技術の方法に一般に使用される任意の試薬を加えないでオゾンを使用できることがわかった。
【００６３】
従って、特定の有利な実施例における本発明の方法は、リサイクルされる大量の紙を水中でパルプ化し、スクリーニングによる固体-固体分離工程とこれに続くフローテーション工程を進めることにあり、終始もっぱら水の中でいかなる試薬も加えないで行う。ただし、遅くともフローテーション工程の前にオゾン処理工程を実施する。
【００６４】
本発明は、他の化学試薬なしでオゾンのみを使用し、その単純性と経済性からかなりの利点を提供する。さらに、本発明は、廃水の汚染レベルが非常に低い古紙の処理方法である。
【００６５】
本発明の方法の２つの実施例では、オゾン処理工程は、遅くとも脱インクのフローテーション工程の前に行わなければならない。パルプ化工程の前、最中もしくは直後、またはスクリーニング工程後に行うこともできる。
【００６６】
好ましくは、スクリーニング工程後に行い、オゾンと処理されるパルプとの間の良好な接触を可能にし、より大きなオゾンの効果をもたらす；粗粒子および望ましくない成分をスクリーニングによって容易に除去することができ、従って、オゾンはより効果的かつ過剰消費を伴わずに使用され、微細なインク粒子を除去し、装置回路を浄化し、及び／又は一部の添加物と反応する。
【００６７】
同じ接触時間で除去される古紙中のプロダクトの分解の効果と程度は、分解されるプロダクトとオゾンとの接触の程度および効率に依存する。言い換えれば、オゾン処理反応の効果は、パルプ中でのオゾンの溶解速度に依存する。
【００６８】
先に述べたように、オゾンは、バージンパルプを漂白するために紙パルプの製造方法において既に使用されてきた。現時点で、オゾン処理方法は、100gのパルプ当たり8〜40gの間の固体濃度で行う。
【００６９】
紙パルプは、液体媒体、一般に水性媒体として扱われ、固体粒子は懸濁状態にある。
【００７０】
従って、オゾン処理反応は二相の混合物の状態（ガス相および固体を含む液相）をもたらす。化学的なオゾン処理反応は速いので、オゾンが固体と反応するように固体を含む液相への極めて迅速なガス溶解速度を与える必要がある。
【００７１】
大気圧で作動させるとき、パルプの高い固体濃度とオゾンの高い反応性のために、不均一処理のリスクがある。液体-固体相へのオゾンの溶解速度を増加させるため、これに応じた他の方法は遠心ポンプタイプの装置の中で加圧してオゾン処理反応を行うことを提案するが、この方法ではオゾンを圧縮する必要がある。
【００７２】
これは、既に議論した問題を生じる。すなわち紙繊維が強い機械的応力を受けて損傷しかねないという事実である。さらにオゾンを圧縮するためには、購入および維持に費用がかかる圧縮機の使用が必要である。
【００７３】
ここで、低いまたは非常に低いコンシステンシーをもつ紙パルプでオゾン処理工程を行うことによって、全てのこれらの欠点を克服できることが見出された。
【００７４】
上記および以下の議論において、「低いコンシステンシーの紙パルプ」という表現は、紙のコンシステンシーがパルプの全重量の0.5〜5重量%の間である紙パルプを意味する。
【００７５】
上記および以下の議論において、「非常に低いコンシステンシーの紙パルプ」という表現は、紙のコンシステンシーがパルプの全重量の約1重量%である紙パルプを意味する。このようなパルプでは、紙パルプへの非常に高いガス溶解速度を得るのに役立つ二相ガス-液体管状コンタクターを使用することができる。
【００７６】
本発明は、ガス-液体タイプの二相管状コンタクターの中でオゾン処理工程を実施し、低いまたは非常に低いコンシステンシーで紙パルプを導入することを提案する。
【００７７】
本発明の方法を実施する管状コンタクターは、固体粒子を含む液相の並流で作動する、水平または垂直の管状コンタクターであり得る。
【００７８】
単一のパイプまたはより複雑なシステム例えばスタティックミキサー(static mixer)によってガスを導入することができる。
【００７９】
紙パルプへのオゾン溶解速度は、ガス-液体物質移動係数に依存し、特に２相の間の界面の面積に依存する。
【００８０】
ここでの目的は、良好なガス-パルプエマルジョンを得ることである。
【００８１】
ガスおよびパルプの各導入速度に応じて、反応器は分離モード、波モード、プラグモードまたは分離泡モードで作動する。
【００８２】
図４は、分離モードで作動する水平の管状コンタクターTの断面図であり、ガス相を数字4で示し、パルプを数字6で示す。図４では、界面の面積を、ガス相4とパルプ6との間の接触面5によって示す。
【００８３】
管状コンタクターTが図４に示すような分離モードであるとき、この接触面5は平面として扱うことができる。
【００８４】
この場合において、接触面5に対応する界面の面積は、以下で議論する図５〜７に示される場合よりも小さい。このために、オゾン溶解速度はあまり有利ではない。
【００８５】
このような分離モードは、ガス相とパルプの各導入速度が1m/s未満、特に0.5m/sより高くかつ1m/s未満であるときに得られる。
【００８６】
ガス相と固体を含む液相との間の接触面は、コンタクターTが図５に示すような波モードで作動するときに大きくなる。
【００８７】
図５に見られるように、ガス相4とパルプとの間の数字5'で示される接触面は、波を形成する。接触面はこの範囲において増加する。従って、この場合におけるガスは、図４に示す場合すなわち分離モードよりもより素早く溶解する。
【００８８】
オゾンの溶解速度、すなわちパルプとオゾンとの反応速度は、図６に示すように管状コンタクターTがプラグモードで作動するとき、さらに向上する。図６に見られるように、管状コンタクターTがプラグモードで作動するとき、コンタクターの２つの水平な内壁に触れさせるような動きでパルプ6を作動させる。
【００８９】
従って、コンタクターがこのようなプラグモードで作動するとき、ガス相4は、パルプ6と接触する数字5''で示した大きな接触面をもつ。
【００９０】
ガス相とパルプの各導入速度が1〜2m/sの間にあるとき、コンタクターTは波モードまたはプラグモードで作動する。
【００９１】
コンタクターが図７に示すような分散泡フローモードであるとき、最高の結果が得られる。この場合において、パルプ6はガス相1の中に分散する泡を形成し、ガス相4とパルプ6との間で接触する接触面5'''は非常に大きくなる。
【００９２】
このような分散泡モードは、ガスとパルプの各導入速度が2m/sより大きくかつ10m/sまでのときに得られる。
【００９３】
しかしながら、このような分散泡モードでの作動を得るために、非常に高いガス圧を使用する必要があり、これは本発明の方法に好ましくない。なぜなら、購入費および維持費のかかるガス圧縮機を使用する必要があるからである。さらに、パルプ、特に紙繊維に加えられる機械的応力と関連した欠点がここでも見られる。
【００９４】
従って、上記に述べた理由のために、オゾン処理方法は、分離モード、波モード、プラグモードまたは分散泡モードで作動するコンタクターTを実施することができるけれども、波モードまたはプラグモードで、すなわち、0.5〜2m/sの間のガス導入速度および0.5〜2m/sの間のパルプの導入速度で実施するのが好ましい。
【００９５】
上記および下記に言及した導入速度は、コンタクターTが空のときに得られる速度である。言い換えれば、使用されるコンタクターの内断面の関数としてガス導入速度を計算し、コンタクターがパルプを含まないときに0.5〜2m/sの間のガス導入速度を得る。
【００９６】
同様に、空のコンタクターへの導入速度の関数として、およびコンタクターの内断面の関数としてパルプの導入速度を計算する。
【００９７】
高速な反応速度を得るために、キャリアガス例えば空気中に高濃度でオゾンを含むガス混合物を使用することが有利である。実際には、すでに述べたように、オゾンは高い反応性があり、消費されるオゾンの量は一般に少ない。例えば、紙パルプの場合において、消費されるオゾンの量は20kg/tパルプ未満である。
【００９８】
従って、１m3のガス混合物当たり50〜200gの間のオゾンを含むオゾン-空気ガス混合物が最適であることが測定された。
【００９９】
しかしながら、酸素-オゾンもしくは窒素-オゾンガス混合物または任意の他のオゾンと適合するキャリアガスとオゾンとの混合物を使用することもできる。
【０１００】
本発明をよりよく理解するために、ここでいくつかの応用例について説明する。これらの例は、単に説明のために示したにすぎず限定するものではない。
【０１０１】
例１：通常の試薬の存在中での本発明の方法による古紙の処理
パルプ化工程
古新聞および古雑誌からなる1.5kgの古紙を、13.5ｌの水ならびに先行技術の通常量の過酸化水素、苛性ソーダおよびケイ酸ナトリウムと混合した。
【０１０２】
混合物を、Lamortによって市販されているパルパーで20分間攪拌した。pHは10.5に近い。
【０１０３】
スクリーニング工程
次に、得られた紙パルプをふるいを通してスクリーニングし、通常の専門的方法を続けた。
【０１０４】
オゾン処理工程
オゾン処理は、ガラス反応器の中で3%のコンシステンシーで行い、オゾンを、1m3のガス混合物当たり150gのオゾンを含む酸素-オゾンガス混合物の形態で、１メートルトンの乾燥紙当たり10kgのオゾンが消費されるまで導入した。
【０１０５】
フローテーション工程
得られたパルプを1%のコンシステンシーまで希釈し、Lamortタイプのフローテーションセルに移した。フローテーションを6分間さらに４分間延長して行った。発泡剤を加えた。
【０１０６】
全てのこれらの工程で、温度は40℃付近のままであった。
【０１０７】
各工程後に、パルプのサンプルを取り、一枚の紙に変えた。この一枚の紙の白色度を、標準ISO(2420)に従ってUVで測定した。
【０１０８】
パルプの蛍光を、同じ方法で、光路中にUV遮蔽フィルタを挿入することによって測定した（「TAPPI T 452 付録C」に記述されている操作モードの適用）。この結果を以下の表１に示した。
【表１】
2005517834.tif 000002
【０１０９】
表１に示した結果は、本発明の方法の第１の変形、すなわちオゾン処理工程を含み、通常の専門化学試薬とともに実施したときの結果を示す。最後に得られた一枚の紙は、白色度が向上し、蛍光が減少した。
【０１１０】
また、黒点の数および大きさは、各一枚の紙について1m2の表面領域当たりで測定した。
【０１１１】
その結果を図８に示す。
【０１１２】
図８に示したように、本発明の方法の第１の変形では、フローテーション後に残っている黒点の数は非常に少ない。
【０１１３】
これは、オゾン処理工程がフローテーション前に導入されたとき、フローテーション工程それ自体の効果、すなわち脱インクの効果を向上することを意味する。
【０１１４】
1m2当たりの黒点の数およびこれらの黒点のミクロンサイズは、画像解析によって決定した。
【０１１５】
例２：オゾン以外のいかなる化学試薬も加えない本発明の方法の適用
本方法は例１に従うが、過酸化水素、苛性ソーダおよびケイ酸ナトリウムを加えない。pHは7.5に近い。
【０１１６】
同じくUVありとUVなしでの白色度および蛍光の測定を、スクリーニング、オゾン処理およびフローテーションをそれぞれ行った後に得られた複数枚の紙上で行った。
【０１１７】
その結果を以下の表２に示した。
【表２】
2005517834.tif 000003
【０１１８】
ここでも、蛍光の顕著な減少および白色の顕著な増加が観察される。
【０１１９】
比較例３
比較例として、オゾン処理がフローテーション工程後に行われる先行技術の方法を実施した。これをするために、方法は例１と同じやり方に従ったが、フローテーション工程後にのみオゾン処理工程を行った。
【０１２０】
UVありとなしでの白色度と、蛍光と、この方法によって得られた複数の紙1m2当たりの黒点の数およびこれらのサイズ（ミクロン）とを、スクリーニング工程後、フローテーション工程後、およびオゾン処理工程後に得られた各１枚の紙で測定した。
【０１２１】
UVありとなしでの白色度および蛍光の測定結果を以下の表３に示した。
【表３】
2005517834.tif 000004
【０１２２】
表３の結果は、例１で得られた複数枚の紙上で行われたUVありとなしでの白色度および蛍光の測定結果と比較したとき、本発明の方法で最後に得られた複数枚の紙が、先行技術の方法の場合と比べてより高い白色度とより低い蛍光をもつことを示した。
【０１２３】
この例で記述した先行技術の方法に従って得られた複数枚の紙にある1m2当たりの黒点の数の測定結果、およびそのサイズの測定結果を図９に示した。
【０１２４】
これらの測定結果を例１に記述された本発明の方法で得られたものと比較すると、本発明の方法が先行技術の方法よりも良好な脱インクを可能にすることが認められた。
【０１２５】
比較例４
この方法は、オゾン以外の任意の化学試薬を加えない例２に従うが、オゾン処理工程をフローテーション工程の後に行う。
【０１２６】
スクリーニング後、フローテーション後およびオゾン処理後に得られたパルプで作られた複数枚の紙のUVありとなしでの白色度および蛍光を、以下の表４に示した。
【表４】
2005517834.tif 000005
【０１２７】
上記表４に示された測定値の結果を、例２の表２に示された測定値の結果と比較すると、オゾン以外の任意の試薬を加えないで本発明の方法を実施することによって、良好な白色度がUVありで得られ、紙パルプの良好な脱蛍光がUV紙から得られることが認められた。
【０１２８】
例５
例２の試験を、4.5cmの内径および100mの長さをもつ水平のステンレス鋼の管状コンタクターを使用し、2.5%のコンシステンシーをもつ古紙パルプを供給して再度行った。
【０１２９】
紙パルプ導入速度を選択し、（空のコンタクターで）1〜2m/sの間のパルプ速度を得た。
【０１３０】
100g/m3混合物のオゾン含有量をもつ酸素とオゾンの混合物からなるガス混合物に関して同じ速度を使用した。
【０１３１】
このような条件のもとで、圧力損失は2〜3barの間であった。
【０１３２】
オゾンの移動容量は、それに応じて約１分半の滞留時間で1.5〜3kg/tパルプであった。
【０１３３】
例２と同じような結果が得られた。
【０１３４】
全てのこれらの測定値は、本発明の方法が、先行技術によって得られた複数枚の紙と比較して、その後の処理工程が少なく、過酸化水素の過剰消費がなく、さらにオゾン以外の任意の試薬を加えなくても、良好な白色度、良好な脱蛍光、および良好な脱インクを示すリサイクル紙のシートを得ることに役立つことを示した。
【０１３５】
明らかに、本発明は、記述され図示された実施例に限定されるものでは全くなく、実施例は例として提供されたにすぎない。
【０１３６】
これに対して、本発明は、記述された手段の全ての技術上の均等物およびその組み合わせを本発明の精神で行われる限りにおいて含む。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】古紙の表面に付着した印刷インクの粒子の拡大図。
【図２】先行技術の方法の脱インク工程後における図１と同じスケールでのインク粒子の拡大図。
【図３】本発明の方法の脱インク工程後における図１と同じスケールでのインク粒子の拡大図。
【図４】分離モードの二相ガス-液体管状コンタクターの断面図。
【図５】波モードの二相液体-ガス管状コンタクターの断面図。
【図６】プラグモードの二相ガス-液体管状コンタクターの断面図。
【図７】分散泡モードの二相ガス-液体管状コンタクターの断面図。
【図８Ａ】本発明の方法の第１の実施例による、スクリーニング工程後に古紙パルプに残っているインクの点の数を、その大きさの関数として棒グラフの形態で示したもの。
【図８Ｂ】本発明の方法の第１の実施例による、オゾン処理工程後に古紙パルプに残っているインクの点の数を、その大きさの関数として棒グラフの形態で示したもの。
【図８Ｃ】本発明の方法の第１の実施例による、フローテーション工程後に古紙パルプに残っているインクの点の数を、その大きさの関数として棒グラフの形態で示したもの。
【図９Ａ】先行技術の方法に従って行われた、スクリーニング工程後に古紙パルプに残っているインクの点の数と大きさを、棒グラフの形態で示したもの。
【図９Ｂ】先行技術の方法に従って行われた、フローテーション工程後に古紙パルプに残っているインクの点の数と大きさを、棒グラフの形態で示したもの。
【図９Ｃ】先行技術の方法に従って行われた、オゾン処理工程後に古紙パルプに残っているインクの点の数と大きさを、棒グラフの形態で示したもの。
【図１】
2005517834.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【国際調査報告】
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