(57)【要約】【課題】本発明の課題は、脱墨フロスを活用して紙を製造する技術を提供することである。【解決手段】本発明に係る紙の製造方法は、印刷古紙の脱墨処理において発生する脱墨フロスに機械的処理を施す工程と、機械的処理を施した脱墨フロスを含むパルプスラリーから紙を製造する工程と、を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷古紙の脱墨処理において発生する脱墨フロスに機械的処理を施す工程と、機械的処理を施した脱墨フロスを含むパルプスラリーから紙を製造する工程と、を含む、紙の製造方法。
【請求項２】
前記機械的処理を施す工程の後に、フローテーション処理を行う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記機械的処理を施す工程において、キャビテーションを用いた機械的処理を行う、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記機械的処理を施す工程において、噴流型キャビテーション発生装置を用いた機械的処理を行う、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記機械的処理を施す工程において、回転型解繊機を用いた機械的処理を行う、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
前記パルプスラリーが脱墨パルプを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
脱墨フロス由来のパルプ繊維を内添した紙。
【請求項８】
脱墨フロス由来のパルプ繊維を含有する紙力増強剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、古紙の脱墨工程で発生する脱墨フロスを利用して紙を製造する技術に関する。特に本発明は、脱墨フロスに含まれるパルプ繊維を用いて紙を製造する技術に関しており、本発明によれば、廃棄物である脱墨フロスを有効に活用して効率的に紙を製造することができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、省資源あるいは環境問題といった観点から古紙の利用が拡大している。一般に、古紙として回収された印刷物から、脱墨処理によってインキなどを除去して脱墨パルプ（ＤＩＰ）を製造し、その脱墨パルプを用いていわゆる再生紙が製造されている。
【０００３】
その一方で、古紙の脱墨処理において発生する脱墨フロスについても、それを有効活用するための技術が提案されている。
例えば、特許文献１（特開2012-97368号公報）には、新聞古紙の脱墨工程が排出される脱墨フロスから炭酸カルシウムを含む無機粒子を製造することが提案されている。また、特許文献２（特開2012-201565号公報）には、新聞古紙の脱墨工程が排出される脱墨フロスからシリカと炭酸カルシウムの複合粒子を製造することが提案されており、メタカオリン及び含水珪酸マグネシウムの表面に炭酸カルシウムおよびシリカが複合した粒子が記載されている。
【０００４】
さらに、特許文献３〜５には、脱墨工程から排出される脱墨フロスから製造した無機粒子を填料として用いて紙を製造することが提案されている。すなわち、特許文献３（特開2011-144470号公報）には、脱墨フロス由来の無機粒子を内添した新聞用紙、特許文献４（特開2011-25447号公報）には、脱墨フロス由来の無機粒子を内添したインクジェット記録用紙、特許文献５（特開2010-229564号公報）には、脱墨フロス由来の無機粒子を内添したクラフト紙が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2012-097368号公報
【特許文献２】特開2012-201565号公報
【特許文献３】特開2011-144470号公報
【特許文献４】特開2011-025447号公報
【特許文献５】特開2010-229564号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、古紙の脱墨工程で発生する脱墨フロスは、印刷物に含まれるインキや接着剤などの異物、紙に含まれる無機粒子などを主体とするものであり、従来は、脱墨フロスから無機粒子を製造することや、脱墨フロスを燃焼して熱を回収するサーマルリサイクルが行われてきた。
【０００７】
しかしながら、脱墨フロスにはパルプ繊維も含まれており、脱墨フロスに含まれるパルプ繊維を再利用できれば、脱墨フロスをより有効に活用することが可能になる。
このような状況に鑑み、本発明は、古紙の脱墨工程で発生する脱墨フロスを有効活用する技術を提供することをその目的とする。特に本発明は、脱墨フロスに含まれるパルプ繊維を用いて紙を製造する技術に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題について鋭意検討したところ、本発明者らは、古紙の脱墨工程で生じる脱墨フロスに対して特定の機械的処理を施すことによって、脱墨フロスを製紙工程に有効に活用できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
これに限定されるものではないが、本発明は、以下の態様を包含する。
（１）  印刷古紙の脱墨処理において発生する脱墨フロスに機械的処理を施す工程と、機械的処理を施した脱墨フロスを含むパルプスラリーから紙を製造する工程と、を含む、紙の製造方法。
（２）  前記機械的処理を施す工程の後に、フローテーション処理を行う、（１）に記載の方法。
（３）  前記機械的処理を施す工程において、キャビテーションを用いた機械的処理を行う、（１）または（２）に記載の方法。
（４）  前記機械的処理を施す工程において、噴流型キャビテーション発生装置を用いた機械的処理を行う、（１）〜（３）のいずれかに記載の方法。
（５）  前記機械的処理を施す工程において、回転型解繊機を用いた機械的処理を行う、（１）または（２）に記載の方法。
（６）  前記パルプスラリーが脱墨パルプを含む、（１）〜（５）のいずれかに記載の方法。
（７）  脱墨フロス由来のパルプ繊維を内添した紙。
（８）  脱墨フロス由来のパルプ繊維を含有する紙力増強剤。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、古紙の脱墨工程で生じる脱墨フロス由来の繊維を用いて紙を製造することができる。本発明によれば、廃棄物である脱墨フロスを資源として有効活用することが可能になる。また、脱墨フロス由来のパルプ繊維を用いて抄紙すると、紙の強度（裂断長）、印刷面感が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明に係る紙の製造フローの一例を示す図である。
【図２】図２は、実験１で用いた処理装置を示す図である（サンプル２）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、古紙原料の脱墨工程において生じる脱墨フロスを用いて紙を製造する技術に関する。特に本発明は、脱墨フロスに含まれるパルプ繊維を活用する技術に関する。
脱墨フロス
本発明は脱墨フロスを用いる。本発明において脱墨フロス（froth）とは、印刷物を含む古紙原料を脱墨工程に供した際、フローテーション工程で発生する泡沫であり、インキ成分や微細繊維、無機薬品などを含有するものである。古紙原料である印刷物としては、紙を含む基材に印刷が施されたものであれば特に制限なく使用でき、例えば、紙にフィルムなどを付したものに印刷を施した印刷物、塗工紙に印刷を施した印刷物、非塗工紙に印刷を施した印刷物などを含んでいてもよい。具体的には、例えば、新聞用紙、中質紙、上質紙、塗工紙、微塗工紙、感熱記録紙、ノーカーボン紙、色上質紙、ＰＰＣ用紙（トナー印刷用紙）、紙器、シール・ラベル、帳票、段ボール、白板紙などに印刷した古紙に本発明を適用でき、光沢のある印刷物やＯＰニスやＵＶクリアコート等の表面加工処理した印刷物であってもよい。
【００１３】
本発明を適用する印刷物として、あらゆる印刷方式で印刷した古紙を用いることができる。印刷物に施された印刷の方式としては、例えば、フレキソ印刷などの凸版印刷、グラビア印刷などの凹版印刷、オフセット印刷などの平版印刷、スクリーン印刷（シルク印刷）などの孔版印刷、静電気を利用した静電印刷（トナー印刷）、ＵＶインキやハイブリッドＵＶインキ、高感度ＵＶインキを用いたＵＶ印刷、パソコン用プリンターなどに広く用いられるインクジェット印刷やレーザー印刷などを挙げることができる。また、印刷されたインキ（インク）についても特に制限はなく、各種印刷方式で用いられる色材が印刷された印刷物を用いることができる。
【００１４】
本発明において脱墨パルプ（ＤＩＰ）とは、印刷物から印刷インキなどを除去して再生されたパルプを意味し、一般に、印刷物を離解してスラリーとしつつ、機械的応力、脱墨剤などの薬品を用いてインキを除去することによって得られる。原料となる印刷物としては、例えば、新聞紙、チラシ、雑誌、書籍、事務用紙、封書、感熱紙、ノーカーボン紙、段ボール、白板紙、その他複写機、ＯＡ機器から生ずる印刷紙などが含まれる。粘着剤、接着剤、粘着テープ、雑誌の背糊などの粘着物、樹脂などのコーティングやラミネートを含む印刷物も本発明の印刷物として用いることができる。また、印刷物は、灰分と呼ばれる無機粒子を含有してもよい。灰分は無機粒子全般を指し、紙の製造時に内添された、もしくは、塗工された填料、顔料など紙を灰化した際に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が、これらに限定するものではない。
【００１５】
本発明に係る脱墨フロスは、印刷物を含む古紙原料を用いて脱墨パルプを製造する際、フローテーション工程において発生するが、脱墨パルプを製造するための方法は特に制限されず、一般に公知の方法を採用することができる。
【００１６】
本発明において印刷物を脱墨する際には、公知の脱墨装置や脱墨剤を使用することができる。脱墨工程で用いる装置の例としては、例えば、ニーダー、ディスパーザー、やニーディングパルパーなどを挙げることができる。脱墨剤の例としては、公知の界面活性剤、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、アルキルフェノール、脂肪酸などのアルキレンオキシド付加物などの非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、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。単一成分からなるものであっても２種以上の成分の混合物であっても脱墨剤として使用できることは当然である。例えば、脱墨パルプを製造する一つの態様において、アルカリ性薬品や界面活性剤などを添加して古紙の離解を行う離解処理、機械的シェアとアルカリ条件下でインキをパルプから剥離するインキ剥離処理、パルプから分離されたインキを除去するフローテーション処理および／または洗浄処理、などを実施することができる。また、例えば、パルプを脱水して１８〜３５重量％のパルプ濃度に調整した後、アルカリ性薬品や界面活性剤などを添加してパルプからインキをさらに剥離させたり（アルカリ浸漬処理や熟成処理）、再度のフローテーション処理や洗浄処理によってパルプからインキを除去することをしてもよい。また、除塵工程（異物除去工程）を設けて異物を除去してもよい。
【００１７】
本発明においては、パルプ繊維に付着しているインキを機械的なシェアを与えることにより剥離する工程のことを「脱インキ工程」といい、剥離されたインキを系外に除去する工程のことを「インキ除去工程」ということもある。
【００１８】
本発明においては、アルカリ性薬品を添加して脱インキ工程を行うことができる。中性以上のｐＨで脱インキ工程を行うと、古紙の離解性やインキ剥離性が向上するため好ましい。好ましい態様において、脱インキ工程におけるｐＨは７〜１３であり、より好ましくは８〜１２、さらに好ましくは９〜１１のｐＨとしてもよい。ｐＨの調整は、いつ行ってもよいが、脱インキ工程の初段階である離解処理時に実施することが最も好ましい。アルカリ薬品は、苛性ソーダ、水酸化カリウム、珪酸ソーダ、炭酸ソーダのうち少なくとも一種類以上を使用すればよい。
【００１９】
本発明に係る脱墨フロスは、印刷物を含む古紙原料を用いて脱墨パルプを製造する際、フローテーション工程において発生するが、脱墨パルプを製造するための方法は特に制限されず、一般に公知の方法を採用することができる。
【００２０】
印刷古紙の脱墨処理（脱墨パルプの製造）
一般的に、脱墨パルプは、例えば、下記のような一連の処理によって印刷古紙から製造することができる。すなわち、パルパー等の機械的解繊を伴う離解装置で古紙をスラリーとし（離解処理）、スクリーンやクリーナー等の除塵装置で異物を除去し（除塵処理）、必要に応じて過酸化水素等で漂白し（漂白処理）、フローテーター等の浮選機で微細繊維やインク成分等を浮上選別し（浮選処理）、洗浄処理、脱水処理するなどして、古紙脱墨パルプを製造している。もちろん、例えば、浮選処理を多段としたり、一連の処理の途中でニーディング（混練）処理やディスパージョン（分散）を行う場合もある。
【００２１】
（離解処理）
一般に、受け入れた印刷古紙を、パルパーなどにおいてパルプ繊維に解された状態にし、古紙を水性溶媒に離解したパルプスラリーを得る。離解する際のパルプ濃度に限定は無いが、パルパーは、処理するパルプ濃度に応じて、低濃度パルパー（濃度：３〜５％）と高濃度パルパー（濃度：１３〜１８％）、などに分類されるが、装置の構造に基づいて分類される場合もある（ニーディングパルパーなど）。本発明においては、いずれのパルパーを使用してもよいが、高濃度パルパーやドラムパルパーを用いることが望ましい。これらのパルパーによると、ホットメルトなどの異物を細かくすることなく、パルプを離解することができるので、異物の細分化が進んでいない状態でクリーナーやスクリーンで処理することができ、異物除去効率が良くなる。
【００２２】
（除塵処理）
脱墨パルプを製造する際、スクリーンやクリーナーなどの除塵装置を用いて異物を除去することができる。除塵処理は、複数回に分けて実施することができ、好ましい態様において、古紙離解後の粗大異物除去を目的とする粗選工程と、完成パルプに要求される品質を満足するレベルまで異物を除去する精選工程を設けることができる。パルパーを出た古紙スラリーは、好ましい態様において、まず重量異物を除去する高濃度クリーナー（濃度３〜４％）で、砂や金属などを分離し、次いで、粗選スクリーン（濃度１．５〜４％）で紐や大きい粘着異物を除去することができる。精選スクリーンは、処理濃度は１．０〜１．５％程度であるが、フローテーターの前段に設置する場合は、設備の小型化、経済性を考慮し比較的高濃度（１．５〜２％）で処理することもできる。好ましい態様において、丸孔スクリーンやスリットスクリーンなどのスクリーンを用いることができるが、例えば、丸孔スクリーンの孔の直径を１．０〜７．０ｍｍφとすることができ、スリットスクリーンのスリット幅を０．１０〜０．４０ｍｍとすることができる。本発明においては、クリーナーを用いて除塵することもできるが、クリーナーは、渦流などによって生じる繊維と異物の比重差によって異物を選別する装置であり、スクリーンでは除去しにくい細かい砂、金属などの重量異物やホットメルト、ポリ紐などの軽量異物の除去に適している。クリーナーにおいては、スラリーが低濃度であると異物除去効率が高いため、通常１％前後の濃度で処理することが多い。
【００２３】
（漂白処理）
本発明においては、必要に応じて、過酸化水素などの薬品を用いて漂白などの処理を行うことができる。アルカリ条件下でパルプスラリーを熟成させることによって、未剥離インクを低減することができ、例えば、粗選スクリーンや精選スクリーンの後で処理を行うことが好ましい。アルカリ条件下で熟成させる際に、過酸化水素漂白などの薬品を兼用し、アルカリ薬品と同時に過酸化水素およびケイ酸ナトリウムを添加することも好ましい。パルプ濃度が高いほど薬品の効果が高いため、パルプ濃度を１３〜３０％程度とすることが好ましく、例えば、中濃度で漂白処理する場合、１３〜２０％程度、高濃度で漂白処理する場合、２５〜３０％程度とできる。
【００２４】
（フローテーション処理）
フローテーター処理（浮選処理）は、パルプスラリー中に空気の泡を送り込んで、疎水性のインク粒子を泡表面に吸着させ、系外へ除去するための工程である。フローテーター処理を行う際のパルプ濃度は、好ましい態様において、０．８〜１．５％程度とすることができる。フローテーション処理では、各種装置を用いることが可能である。フローテーション処理に用いる装置としては、外部設置されたブロワーによりフローテーター本体に空気を強制的に送り込む強制給気式のフローテーターや、インジェクター部にパルプスラリーを圧送することにより空気が吸い込まれる空気自給式のフローテーター、ＢＯＸ型フローテーター、エコセル型フローテーター、ＭＴフローテーター、ＯＫフローテーター、マックセルフローテーター等が挙げられる。
【００２５】
（混練処理・分散処理）
本発明においては、機械的な力でインクを剥離するため、混練や分散を行うこともできる。インクの剥離のほか、インクをフローテーターで除去しやすい粒径にしたり、黒染繊維の減少に効果がある。処理濃度は、２０〜３５％程度が一般的である。
【００２６】
（インキ剥離処理）
本発明において、機械的シェアによるインキ剥離処理を行う場合、ニーダー、ディスパーザー、マイカプロセッサー、ニーディングパルパーやリファイナーなどの公知の装置を制限なく使用することができる。
【００２７】
本発明において、離解工程、および、インキ剥離処理を終えた後は、所望に応じて脱墨剤、漂白剤、キレート剤、凝集剤などのフローテーション助剤などを加えて各種処理を行なうことができる。また、その後、除塵工程（異物除去工程）を行なってもよい。これらのときには繊維や異物に高剪断力がかからないため、ｐＨは弱アルカリ性から中性のままでもよいし、アルカリ性にしてもかまわない。ただし、望ましくは弱アルカリ性から中性のままで処理を行った方が、パルプ繊維がアルカリ性条件下にある時間が短くなるので、ＣＯＤの低減効果は高くなる。除塵工程（異物除去工程）は離解処理の後及び／またはインキ剥離処理の後で行ってもよい。
【００２８】
さらに、このようにして得られた脱墨パルプは、その後、必要に応じて、ＥＣＦ漂白などの漂白を行なってもよい。本発明の方法により製造された脱墨パルプを用いて紙を製造数ことができる。本発明により製造された脱墨パルプを含む紙は、紙面上のダート（黒点、チリ等）が少なく、優れた品質を有する。本発明の脱墨パルプの製造方法においては、必要以上に機械的な力をかけずに済むため、パルプ繊維の膨潤や損傷が抑制され、繊維の濾水性や強度が低下することがないため、嵩、不透明度、剛度が良好で、かつ印刷適性に優れた紙を得ることができる。
【００２９】
脱墨フロスの機械的処理
本発明においては、脱墨フロスに対して機械的処理を施す。好ましい態様において、脱墨フロスに対する機械的処理は、叩解機や離解機、混練・分散機による処理やキャビテーションによる処理などにより実施することができる。
【００３０】
機械的処理で使用できる機械としては、例えば、ファイナー、コニファイナー、トップファイナー、セブンファイナー、コニディスク、デフレーカー、コニカルフレーカー、パワーファイナー等の解繊機、リファイナー、ダブルディスクリファイナー、ビーター等の叩解機、ニーダー、ディスパーザー、ホットディスパーザー、ニュータイゼン、マイカプロセッサー等の混練・分散機、キャビテーション処理装置などが挙げられる。
【００３１】
好ましい態様において、回転型解繊機で機械的処理することが可能である。すなわち、細かなスリットを持つディスク状またはコニカル状刃物を高速回転させ、そこに脱墨フロスを導入することによって、流体力学的衝撃波により脱墨フロスを機械的処理することが可能である。このような装置としては、ファイナー、コニファイナー、トップファイナー、セブンファイナー、コニディスク、デフレーカー、コニカルフレーカー、パワーファイナー等が挙げられる。
【００３２】
脱墨フロススラリーの固形分濃度は、０．０１〜５．０重量％であることが好ましく、０．１〜４．５重量％がより好ましく、０．５〜４．０重量％がさらに好ましい。また、スラリーのｐＨがアルカリ条件である方が、ＯＨ活性ラジカルの生成量が増加することから望ましい。本発明においては、機械的処理の温度は特に制限されないが、５〜８０℃が好ましく、特に１０〜７０℃がより好ましい。
【００３３】
本発明においては、界面活性剤を添加することで必要なエネルギーを低減することができる。使用する界面活性剤としては、公知または新規の界面活性剤、例えば、脂肪酸塩、高級アルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコール、アルキルフェノール、脂肪酸などのアルキレンオキシド付加物などの非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これらの単一成分からなるものでも2種以上の成分の混合物でも良い。添加量は噴射液及び／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。
【００３４】
また、本発明においては、キャビテーションによって脱墨フロスに機械的処理を施してもよい。キャビテーションは、キャビテーション気泡の崩壊時に数μｍオーダーの局所的領域に数ＧＰａに及ぶ高衝撃圧を発生することが知られており、本発明では、キャビテーションを利用して脱墨フロスを処理することができる。
【００３５】
本発明においては、液体噴流を用いてキャビテーションを発生させる際に、脱墨フロスのスラリーを液体噴流として噴射させることによって脱墨フロスをキャビテーション処理することができる。液体噴流が噴流をなす流体は、流動状態であれば液体、気体、粉体やパルプ等の固体の何れでもよく、またそれらの混合物であってもよい。さらに必要であれば上記の流体に、新たな流体として、別の流体を加えることができる。上記流体と新たな流体は、均一に混合して噴射してもよいが、別個に噴射してもよい。ここで、液体噴流とは、液体または液体の中に固体粒子や気体が分散あるいは混在する流体の噴流であり、本発明においてはパルプや無機粒子のスラリーや気泡を含む液体噴流も該当する。ここで云う気体は、キャビテーションによる気泡を含んでいてもよい。
【００３６】
ノズルあるいはオリフィス管を通してキャビテーション噴流を発生させる場合は、ノズル上流側圧力Ｐ１、ノズル下流側圧力Ｐ２、試料水の飽和蒸気圧Ｐｖから、キャビテーション数σは（Ｐ２−Ｐｖ）／（Ｐ１−Ｐ２）となるが、Ｐ１、Ｐ２、Ｐｖの圧力差が大きく、Ｐ１≫Ｐ２≫Ｐｖとなる場合は、キャビテーション数σはＰ２／Ｐ１と近似することができる。本発明においては、キャビテーション数σが０．００１以上０．５以下であることが望ましく、０．００３以上０．２以下であることが好ましく、０．０１以上０．１以下であることが特に好ましい。キャビテーション数σが小さすぎる場合、キャビテーショ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、キャビテーション数σが大きすぎる場合、流れの圧力差が低くキャビテーションが発生し難くなる。
【００３７】
本発明において、容器内の工程用水に対して、ノズルまたはオリフィス管を通じて噴射液を噴射して液体噴流によるキャビテーションを発生させるのが好ましい。その際に、噴射液の圧力（上流側圧力）は０．０１ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下であることが望ましく、０．７ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下であることが好ましく、２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下であることが特に好ましい。上流側圧力が０．０１ＭＰａ未満では下流側圧力との間で圧力差を生じ難く作用効果は小さい。また、３０ＭＰａより高い場合、特殊なポンプ及び圧力容器を必要とし、消費エネルギーが大きくなることからコスト的に不利である。一方、容器内の圧力（下流側圧力）は静圧で０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下が好ましい。また、容器内の圧力と噴射液の圧力との比は０．００１〜０．５の範囲が好ましい。
【００３８】
また、噴射液の噴流の速度は１ｍ／秒以上２００ｍ／秒以下の範囲であることが望ましく、２０ｍ／秒以上１００ｍ／秒以下の範囲であることが好ましい。噴流の速度が小さすぎる場合、キャビテーションが発生し難くなり、噴流速度が大きすぎる場合、高圧を発生させるために特別な装置が必要になり、コスト的に不利である。
【００３９】
本発明におけるキャビテーション発生場所としてはタンクなど任意の容器内もしくは配管内を選ぶことができるが、これらに限定するものではない。また、ワンパスで処理することも可能であるが、必要回数だけ循環することによって更に効果を増大できる。さらに複数の発生手段を用いて並列で、あるいは順列で処理することができる。キャビテーションを発生させるための噴射は、大気開放の容器の中でなされても良いが、キャビテーションをコントロールするために圧力容器の中でなされるのが好ましい。
【００４０】
本発明においては、機械的処理を施した脱墨フロスをさらにフローテーション処理に供してもよい。フローテーター処理を行う際の脱墨フロススラリーの濃度は、好ましい態様において０．４〜３．０％程度であり、より好ましくは０．６〜２．０％程度、さらに好ましくは０．８〜１．５％程度である。
【００４１】
紙の製造
本発明においては、上記したようにして得られた脱墨フロスの機械的処理物を内添して紙を製造することができる。抄紙方法は特に制限されず一般に公知の方法を採用することができる。本発明によれば、従来は廃棄されていた脱墨フロス中のパルプ繊維を有効活用することができるため、資源の有効活用の点からも極めて優れている。
【００４２】
本発明者らの検討によれば、脱墨フロスに含まれるパルプ繊維は、繊維長が短い微細繊維が多いことが分かっており、そのため、本発明に係る脱墨フロスの機械的処理物を内添して抄紙することによって強度に優れた紙を得ることができる。微細繊維がパルプ間の繊維間結合を増強するため、脱墨フロスの機械的処理物が紙力増強剤として機能し、紙の強度が向上するものと考えられる。また、本発明によれば、脱墨フロスの機械的処理物を紙に添加することにより紙の強度が向上するため、パルプの配合量を少なくしても紙の強度を維持することができる。
【００４３】
本発明の抄紙方法においては、脱墨フロスの機械的処理物のみを用いて抄紙しなければならないわけでなく、他のパルプを任意の比率で原料パルプとして用いて紙を製造すればよい。一つの好ましい態様において、脱墨フロスの機械的処理物と他のパルプの重量比率を、例えば、１：９９〜２０：８０とすることができ、２：９８〜１５：８５としたり、３：９７〜１０：９０としてもよい。
【００４４】
本発明においてはパルプとして、例えば、脱墨パルプ（ＤＩＰ）、針葉樹または広葉樹クラフトパルプ（ＮＫＰまたはＬＫＰ）、針葉樹または広葉樹を用いた機械パルプ、例えば、砕木パルプ（ＧＰ）、リファイナー砕木パルプ（ＲＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、セミケミカルパルプ（ＳＣＰ）等、段ボールを離解した古紙パルプ、塗工紙や塗工原紙、その他の紙を含む損紙を離解してなるコートブローク、及び、これらのパルプの２種以上の混合物を併用して抄紙してもよい。
【００４５】
また本発明においては、パルプから抄紙する際に、薬品や填料を添加してもよい。添加する薬品としては、ロジンエマルションや中性ロジン、アルキルケテンダイマー、アルケニル無水コハク酸、スチレン／アクリル共重合体などのサイズ剤、カチオン性や両イオン性、アニオン性のポリアクリルアミド、ポリビニルアミン、ポリアクリル酸を含む樹脂、グアーガムなどの乾燥紙力増強剤、カチオン性や両イオン性、アニオン性の変性澱粉、ポリアミドアミンエピクロロヒドリン、カルボキシメチルセルロースなどの湿潤紙力増強剤、濾水性向上剤、着色剤、染料、蛍光染料、凝結剤、嵩高剤、歩留剤などが挙げられる。また、填料としては、一般に無機填料及び有機填料と呼ばれる粒子であれば良く、特に限定はない。具体的には、無機填料として、炭酸カルシウム（軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、合成炭酸カルシウム）、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クレー（カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン）、タルク、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛、二酸化チタン、ケイ酸ナトリウムと鉱酸から製造されるシリカ（ホワイトカーボン、シリカ／炭酸カルシウム複合体、シリカ／二酸化チタン複合体）、白土、ベントナイト、珪藻土、硫酸カルシウム、脱墨工程から得られる灰分を再生して利用する無機填料および再生する過程でシリカや炭酸カルシウムと複合体を形成した無機填料などが上げられる。炭酸カルシウム−シリカ複合物としては、炭酸カルシウムおよび／または軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物以外に、ホワイトカーボンのような非晶質シリカを併用しても良い。この中でも、中性抄紙やアルカリ抄紙における代表的な填料である炭酸カルシウムや軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物が好ましく使用される。
【００４６】
本発明により製造された紙は、例えば、これらに限定されないが、印刷用紙、新聞用紙の他、塗工紙、情報記録用紙、加工用紙、衛生用紙等として使用することができる。情報記録用紙として、更に詳しくは、電子写真用転写紙、インクジェット記録用紙、感熱記録体、フォーム用紙等が挙げられる。加工用紙として、更に詳しくは、剥離紙用原紙、積層板用原紙、成型用途の原紙等が挙げられる。衛生用紙として、更に詳しくは、ティッシュペーパー、トイレットペーパー、ペーパータオル等が挙げられる。また、段ボール原紙等の板紙として使用することもできる。さらに、塗工紙、情報記録用紙、加工用紙等の顔料を含む塗工層を有する紙の原紙としても使用することができる。
【実施例】
【００４７】
以下に実験例を挙げて本発明をより具体的に示すが、本発明はかかる実験例に限定されるものではない。また、本明細書においては、特記しない限り、数値範囲はその端点を含むものとし、濃度などは重量基準である。
【００４８】
実験１：脱墨フロスの機械的処理
日本製紙株式会社のＡ工場において、新聞古紙を含む印刷古紙をパルパーで離解し（固形分濃度１５％）、クリーナーおよび粗選スクリーンの順で処理して異物を除去し（固形分濃度３％）、フローテーター（ＭＴフローテーター、ＩＨＩフォイト製）を用いて浮選処理に供した（固形分濃度１％）。浮選処理において得られた脱墨フロス（灰分７５％）を以下の機械的処理に供し、また、得られた脱墨パルプを実験２で使用した。
【００４９】
（サンプル１）
コニカル状刃物を用いた高速回転型解繊機（トップファイナー、相川鉄工製）を用いて、処理量０．３ｍ３／ｈｒ、負荷３０ｋＷｈ／ｔで脱墨フロスを機械的に処理した（固形分濃度２．４％）。この装置においては、細かなスリットを持つリング状刃物が高速回転し、流体力学的な衝撃力によって脱墨フロスが機械的に処理される。
【００５０】
処理後の脱墨フロスを濃度１％に希釈した後、容量５Ｌのラボフローテーター（強制給気式、ＩＨＩフォイト製）にてリジェクト率が６０％（固形重量換算）となるように３分間処理し、アクセプト試料をサンプルとして回収した。
【００５１】
（サンプル２）
Ａ工場フロス（濃度２．４％、灰分７５％）を、噴流式キャビテーションによる機械的処理を施した以外は、サンプル１と同様にラボフローテーターを用いた処理をして、アクセプト試料をサンプルとして回収した。キャビテーション処理は、図１に示される装置（ノズル径１．５ｍｍ）を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を８ＭＰａ、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を０．３ＭＰａ、噴流の流速を７０ｍ／秒とし、フロスを１５分間循環させて処理した。
【００５２】
（サンプル３：比較例）
Ａ工場フロス（濃度２．４％、灰分７５％）を、機械的処理を実施しない以外は、サンプル１と同様にラボフローテーターを用いた処理をして、アクセプト試料をサンプルとして回収した。
【００５３】
（各サンプルの分析）
回収した各サンプルを分析したところ、いずれも、濃度は０．２重量％、灰分は６４％だった。また、各サンプルをワイヤー（３２５メッシュ）上に広げ、ワイヤーを通過する濾液の濁りがなくなるまで水道水で洗浄した後、洗浄したサンプルを濾紙上に広げて濾過および乾燥させてマットを製造し、マットのＩＳＯ白色度を測定した。
【００５４】
結果を以下に示すが、機械的処理を行うことによって脱墨フロスの白色度が向上した。
【００５５】
【表１】
2018071020.tif 000002
【００５６】
実験２：紙の製造
実験１で得られたサンプルにポリエチレンイミン（分子量：約７０）を対固形で１００ｐｐｍ添加して、スラリーを作製した。
【００５７】
サンプル１〜３のスラリーを、実験１で得られた脱墨パルプ（新聞古紙を原料とするＤＩＰ）１００重量部に対して対固形分で５重量部配合し、さらに歩留剤（Ｒ−３００、ソマール製）１００ｐｐｍ、軽質炭酸カルシウム（平均粒径２．０μｍ）を配合して紙料を調成した。この紙料から、Ｔａｐｐｉ標準法に基づいて坪量が約４１ｇ／ｍ２、灰分が約１５％となるように手抄きシートを作製した（シートＡ〜Ｃ）。また、対照として、実験１で得られたサンプルを添加せずに、手抄きシートを作製した（シートＤ）。
【００５８】
得られた手抄きシートについて、裂断長を測定するとともに、画像処理によって夾雑物の混入を確認した。粗大インキなどの夾雑物は、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粒径１００μｍ以上のダート個数を測定した。
【００５９】
また、ＲＩ印刷機を用いてベタ印刷を行い（墨インキ、盛り量０．５ｃｃ）、印刷面感を３段階で評価した。評価基準は下記のとおりであり、目視により評価した。
○：印刷ベタ部の白抜けがほとんどない
△：印刷ベタ部の白抜けがややみられる
×：印刷ベタ部の白抜けがかなりみられる
【００６０】
【表２】
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【００６１】
機械的処理を行ったフロスを添加した手抄きシート（Ａ、Ｂ）は、フロス処理物を添加しない手抄きシート（Ｄ）に比べて、紙力（裂断長）が向上し、印刷適性が向上した。また、機械的処理を行ったフロスを添加した手抄きシート（Ａ、Ｂ）は、機械的処理を行っていないフロスを添加した手抄きシート（Ｃ）に比べて、夾雑物（ダート）が低減した。
【符号の説明】
【００６２】
１：試料タンク、２：ノズル、３：キャビテーション噴流セル、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
【図１】
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【図２】
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