(57)【要約】【課題】廃棄物として処分されていた塗工紙排水汚泥焼却灰を原料として、高白色度で摩耗度が低く、かつこれらの品質が安定している塗工紙用顔料の新規な製造技術の提供にあり、更には、該顔料を含有した塗料組成物を塗布した、白色度、不透明度、光沢度、表面強度が高い塗工紙の提供にある。【解決手段】排水に特定の複数の凝集剤を順次添加し、生成する凝集生成物を固形物の滞留時間が６分間以上で、かつ周速２０〜５０ｍ／分の撹拌羽根を備えた造粒槽で造粒または造粒濃縮する。この汚泥を成形機で特定形状に成形した後、一つのロータリーキルン内で乾燥、炭化、焼成の順序で連続して処理して焼却灰を得る。該焼却灰を粉砕し特定の平均粒子径とした後、粗粒子を除去する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗工紙製造工程の排水処理汚泥からの顔料の製造方法であって、
（１）該排水に無機凝集剤、アニオン性高分子凝集剤およびカチオン構成単位とアニオン構成単位とのモル比が１以上の両性高分子凝集剤を順次添加し、生成する凝集生成物を固形物の滞留時間が６分間以上で、かつ周速２０〜５０ｍ／分の撹拌羽根を備えた造粒槽で造粒または造粒濃縮する排水処理工程
（２）前記の排水処理工程から排出される汚泥を成形機で成形する工程
（３）前記の成形汚泥を一つのロータリーキルン内で乾燥、炭化、焼成の順序で連続して処理して焼却灰を得る工程
（４）前記の焼却灰を粉砕する工程
（５）前記の粉砕焼却灰から粗粒子を除去する工程
から成る一連の工程を経て処理されることを特徴とする塗工紙用顔料の製造方法。
【請求項２】
塗工紙製造工程の排水処理汚泥中の炭酸カルシウム含有率が全無機成分固形分重量あたり３０〜９５固形分重量％であることを特徴とする請求項１に記載の塗工紙用顔料の製造方法。
【請求項３】
炭酸カルシウム含有率が全無機成分固形分重量あたり３０固形分重量％未満である塗工紙製造工程の排水処理汚泥に、成形工程前で炭酸カルシウムを添加し、炭酸カルシウム含有率が全無機成分固形分重量あたり３０〜９５固形分重量％となるように調製することを特徴とする請求項１に記載の塗工紙用顔料の製造方法。
【請求項４】
キルン内の温度範囲が２００〜８５０℃であることを特徴とする請求項１から請求項３に記載のいずれか一つの塗工紙用顔料の製造方法。
【請求項５】
塗工紙用顔料の粒子径が、レーザー回折／散乱法による５０％体積平均粒子径で０．０５〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１から請求項３に記載のいずれか一つの塗工紙用顔料の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５に記載のいずれか一つの顔料を含有する塗料組成物を塗布した塗工紙。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙パルプ工場の塗工紙製造工程排水の排水処理汚泥からの塗工紙用顔料の製造方法に関するものであり、更には、該顔料を含有する塗料組成物を塗布した塗工紙に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紙パルプ工場の塗工紙製造工程から排出される排水（以下、塗工紙排水と記す）としては、異種塗料切り替え時に発生する廃棄塗料組成物、塗料組成物貯蔵タンクの洗浄水、塗工機のコーターヘッド周りの洗浄水などが挙げられる。これらの排水中には、有機成分として、例えばスチレン・ブタジエン共重合物のようなラテックスや澱粉を含み、無機成分として高白色度のカオリン、焼成カオリン、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタンなどの塗工紙用顔料を含んでいる。従って、これらの排水はＣＯＤやＢＯＤが高く、また、極めて白濁しているため、未処理の状態では工場外へは排出できない。この理由から、塗工紙排水は、単独の状態で、または工場の他工程排水と混合された状態で、排水処理装置にかけられている。紙パルプ工場における排水処理装置の殆どは単純沈降法や凝集沈降法で処理するものであり、排水処理装置からは排水汚泥が排出されている。
【０００３】
紙パルプ工場では、これらの排水汚泥を埋立により処分してきたが、埋立地の確保が難しくなってきている。また、塗工紙排水には澱粉などの腐敗しやすい物質が含まれているので、埋立地での腐敗臭発生の問題もある。近年、焼却処理により、排水汚泥の減容化を図り、かつ、焼却時に発生する熱エネルギーを回収して有効に活用する方法が普及してきたが、排水汚泥中には多量の無機成分が含まれているため、焼却しても多量の焼却灰が残り、その減容化の効果は低い。現状、焼却灰の多くは、セメントの粘土代替原料として、セメント工場で処分して貰うことにより、大量処分が可能になったが、有効利用されないまま埋立処分される焼却灰の量も多い。また、セメント工場での処分費は年々高騰しており、処分費が紙パルプ工場の収益を圧迫することは確実である。
【０００４】
一方、紙パルプ工場では、多量の無機鉱物が抄紙用填料や塗工用顔料として必要とされるため、排水汚泥の焼却灰、特に無機成分含有量が高い塗工紙製造工程排水処理汚泥（以下、塗工紙排水汚泥と記す）の焼却灰（以下、塗工紙排水汚泥焼却灰と記す）をこれらの用途に再利用することが望ましい。しかしながら、一般的には焼却灰は白色度が低く、填料として使用するにはワイヤー摩耗度が高く、また顔料として使用するとスリッター刃などの摩耗度が高い。このため、そのままの状態では填料や塗工用顔料として適用するには課題が多いのが現状である。これらの欠点を克服すべく、多くの発明がなされてきている。
【０００５】
これらの公知発明について説明する。まず、焼却灰から特定成分の無機物を再生する技術としては、製紙汚泥を焼却後、湿式粉砕し、細かな部分を乾燥し、適当な温度条件で焼成処理して、微小、高白色度、低摩耗性の焼成クレーを製造する方法が開示されている（特許文献１参照。）。また、かなりの量の炭酸カルシウムを含む汚泥を６００〜８００℃で熱処理し、存在する炭酸カルシウムの５０重量％を超える分解を生じさせず、粒状炭酸カルシウムを製造する方法が開示されている（特許文献２参照。）。脱墨製紙スラッジを焼成し、焼成物を水酸化カルシウム水性懸濁液に混合し、二酸化炭素添加により、軽質炭酸カルシウムを製造する方法が示されている（特許文献３参照。）。製紙スラッジを焼却し、焼却灰を粉砕及び／または分級し、吸油量６０〜１５０ｍｌで白色度６０％以上のピッチコントロール剤を製造する方法が示されている（特許文献４参照。）。シリカまたはその化合物を含むスラッジを焼成し、焼却灰をアルカリ金属化合物と混合焼成し、混合焼成物を酸処理し、非晶質シリカ微粒子を製造する方法が示されている（特許文献５参照。）。次に、填料または顔料を製造する技術としては、焼却灰を再燃焼し、分散剤を添加してスラリー化した後、湿式分散にて粒径０．１〜１０μｍとする方法が示されている（特許文献６参照。）。また、流動床炉を使用して８００〜１１００℃で燃焼して得られる焼却灰より、粒子径が４００μｍ以上のものを分取し、これを０．１〜１０μｍに粉砕する方法が示されている（特許文献７参照。）。また、２００〜１１００℃で多段酸化後、粉砕して平均粒子径０．１〜１０μｍとする方法が示されている（特許文献８参照。）。また、顔料塗工古紙の脱墨工程からの脱墨スラッジを４００〜７００℃で一次燃焼後、一次粉砕し、これを６５０〜７００℃で二次燃焼後、二次粉砕し平均粒子径０．５〜５μｍとする方法が示されている（特許文献９参照。）。製紙スラッジを成形し、５００〜１０００℃で焼却し、粉砕して平均粒子径０．１〜１０μｍとする方法が示されている（特許文献１０参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第３，７６５，９２１号明細書
【特許文献２】
特開平１０−２９８１８号公報
【特許文献３】
特開２０００−１７８０２４号公報
【特許文献４】
特開２００１−２７１２８９号公報
【特許文献５】
特開２００１−３４８５１０号公報
【特許文献６】
特開平１１−３１０７３２号公報
【特許文献７】
特開２００１−１１３３７号公報
【特許文献８】
特開２００１−２６７２７号公報
【特許文献９】
特開２００１−２６２００２号公報
【特許文献１０】
特開２００２−１６７５２３号公報
【０００７】
以上述べた、製紙スラッジを焼却した焼却灰から製紙用填料または塗工用顔料を製造する従来の技術では、高白色度と低摩耗性という相反する品質を両立させるための手段として、炉内の処理温度を、製紙スラッジ中の無機成分がガラス化あるいは硬化しない温度範囲のなるべく高温としたり、再燃焼したり、多段燃焼したり、多段燃焼の間で粉砕を入れたりする対策が施されている。しかし、紙パルプ工場の各部工程排水は量も成分も常に変動するため、製紙スラッジに含有される無機成分の種類と各無機成分の構成比率は大きく変動する。従って、従来の技術で製紙スラッジ焼却灰から得られる填料または顔料では、摩耗性や、その他の填料や顔料として重要な物性の変動は避けられない。また、前記無機成分の種類と構成比率が、焼却灰を原料とする填料や顔料の摩耗性などに影響することは全く考慮されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、第１には、廃棄物として処分されていた塗工紙排水汚泥焼却灰を原料として、高白色度で摩耗度が低く、かつこれらの品質が安定している塗工紙用顔料の新規な製造技術の提供にあり、第２には、該顔料を含有した塗料組成物を塗布した、白色度、不透明度、光沢度、表面強度が高い塗工紙の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）該排水に無機凝集剤、アニオン性高分子凝集剤およびカチオン構成単位とアニオン構成単位とのモル比が１以上の両性高分子凝集剤を順次添加し、生成する凝集生成物を固形物の滞留時間が６分間以上で、かつ周速２０〜５０ｍ／分の撹拌羽根を備えた造粒槽で造粒または造粒濃縮する排水処理工程
（２）前記の排水処理工程から排出される汚泥を成形機で成形する工程
（３）前記の成形汚泥を一つのロータリーキルン内で乾燥、炭化、焼成の順序で連続して処理して焼却灰を得る工程
（４）前記の焼却灰を粉砕する工程
（５）前記の粉砕焼却灰から粗粒子を除去する工程
から成る一連の工程を経て処理することにより、課題を解決できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、塗工紙排水中の無機成分を有効利用する技術であるから、塗工紙は顔料を原紙表面に塗布する顔料塗工紙である必要がある。上質コート紙、中質コート紙などの基紙の種類、また軽量コート紙、微塗工紙などの塗工量の多少に特に限定は無く、また塗工方式の限定も無く、顔料塗工紙の全ての製造工程排水の排水処理汚泥を原料とすることができる。塗工紙製造工程からは、異種塗料切り替え時に発生する廃棄塗料組成物、塗料組成物貯蔵タンクの洗浄水、塗工機のコーターヘッド周りの洗浄水など排水が排出されるが、この全ての排水が本発明の対象となる。
【００１１】
本発明で使用する塗工紙排水汚泥中には、カオリン、炭酸カルシウム、二酸化チタン、シリカなどの塗工用顔料が含まれている。該汚泥の焼却に要する熱エネルギーを低減する観点から、また炉内での処理時間の短縮化（焼却灰のワイヤー摩耗度低減につながる）の観点から、該汚泥の固形分濃度はなるべく高いほうが良く、４０〜６０重量％のものを使用できる。固形分濃度６０％を超える濃度は現状の脱水機あるいは濃縮機の能力では達成が困難である。
【００１２】
本出願人が先に出願し、既に特許登録されている特許第３３４０４７７号明細書に記載の凝集処理法で濃縮・造粒した汚泥を本発明で使用することが好ましい。該特許明細書に記載の発明では、塗工紙製造工程の排水汚泥の固形分濃度を約４５〜５５％まで高めることができる。
【００１３】
特許第３３４０４７７号明細書に記載の凝集処理法について説明する。塗工紙製造工程の排水に、無機凝集剤、アニオン性高分子凝集剤およびカチオン構成単位とアニオン構成単位とのモル比が１以上の両性高分子凝集剤を順次添加混合し、生成する凝集生成物を固形物の滞留時間が６分以上で、かつ周速２０〜５０ｍ／分の撹拌羽根を備えた造粒槽で造粒または造粒濃縮した後、固形分離し、塗工紙製造工程の排水汚泥を取り出す。該無機凝集剤としては、例えば、硫酸バンド、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどを用いることができる。該アニオン性高分子凝集剤については特に制限はなく、従来使用されているポリアクリルアミド系のものなどを使用できるが、特にアニオン性基のモル比として１０〜３０％のものが好適である。該両性高分子凝集剤としては、例えばアニオン性のモノマー成分とカチオン性のモノマー成分との共重合体、アニオン性のモノマー成分とカチオン性のモノマー成分とノニオン性のモノマー成分との共重合体、あるいはアニオン性のモノマー成分とノニオン性のモノマーとの共重合体のマンニッヒ変性物またはホフマン分解物などを挙げることができる。
【００１４】
該アニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリル酸（ＡＡ）、アクリル酸ナトリウム（ＮａＡ）、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウムなどが挙げられる。該カチオン性のモノマー成分としては、例えばジメチルアミノエチルアクリレート（ＤＡＡ）、ジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＡＭ）、ジメチルアミノプロピルアクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド（ＤＡＰＡＡｍ）、ジメチルアミノプロピルメタクリレートおよびこれらの四級化物などを挙げることができる。四級化物としては、例えばジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロリド四級化物などを挙げることができる。また、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩酸塩なども用いることができる。該ノニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリルアミド（ＡＡｍ）、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミドなどを挙げることができる。これらの化合物の共重合体として、具体的にはＤＡＡ四級化物／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＭ四級化物／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＰＡＡｍ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、具体的にはＤＡＡ四級化物／ＡＡ共重合体、またはＮａＡ／ＡＡｍ共重合体のマンニッヒ変性物などを挙げることができる。
【００１５】
本発明の塗工紙排水汚泥は、下記の式（１）で定義する炭酸カルシウム含有量が全無機成分固形分重量あたり３０〜９５固形分重量％の範囲が望ましい。好ましくは４０〜９５固形分重量％、更に好ましくは４５〜９５固形分重量％である。３０固形分重量％未満では、焼却灰が固着し、塗工紙巻取のワインダーでの分割処理や平判製品の加工時に、スリッター刃の摩耗度が大きくなるので好ましくない。一方、炭酸カルシウム含有率が高いほど焼却灰は固着が少なく柔らかであり、摩耗度が小さくなる。
式（１）
炭酸カルシウム含有率（％）＝１００×Ａ／Ｂ
Ｂ：塗工紙排水汚泥の固形分重量１０ｇの有機分を、８００℃×５時間完全燃焼させた後に残る無機分の絶乾重量。
Ａ：Ｂの灰に塩酸を添加し、カルシウムなどの金属を塩酸に溶解した後、カルシウム濃度を原子吸光分析法により測定し、この測定値を炭酸カルシウムに換算した値。
【００１６】
塗工紙排水汚泥中の炭酸カルシウム含有率が全無機成分固形分重量あたり３０固形分重量％未満の汚泥の場合、排水処理装置から抜き出した該汚泥に炭酸カルシウムを添加混合し、炭酸カルシウム含有率が全無機成分固形分重量あたり３０〜９５固形分重量％となるように調製することが望ましい。好ましくは４０〜９５固形分重量％、更に好ましくは４５〜９５固形分重量％になるように調製する。３０固形分重量％未満では、焼却灰が固着し、スリッター刃の摩耗度が大きくなるので好ましくない。一方、９５固形分重量％を超えると添加する炭酸カルシウムの量が多くなるので現実的ではない。添加する炭酸カルシウムは、重質炭酸カルシウムでも軽質炭酸カルシウムでも良いが、コストの面から重質炭酸カルシウムが好ましい。また、パルプの苛性化工程で水酸化ナトリウムを再生する際に発生し排出される炭酸カルシウムを使用しても良い。該炭酸カルシウムの平均粒子径は１〜１００μｍの範囲のものを使用できる。好ましくは１〜５０μｍ、更に好ましくは１〜１０μｍである。汚泥の焼却に要する熱エネルギーを低減する観点から、また炉内での処理時間の短縮化（焼却灰の摩耗度低減につながる）の観点から、該炭酸カルシウムは粉体を添加することが好ましく、この場合、後続の成形機の前の段階で汚泥と混練し、添加した炭酸カルシウムを均一に分散させることが望ましい。
【００１７】
塗工紙排水汚泥を炉で焼却するに先立って、該排水汚泥を押出成形機で処理し、成形体を形成させる。成形体の直径は３〜１０ｍｍの範囲が良く、好ましくは３〜５ｍｍである。長さは５〜２０ｍｍの範囲が良く、好ましくは７〜１５ｍｍである。この形状は押出成形機での加工のしやすさ、成形体の炉内での壊れにくさ、炉内での燃焼の状況などを総合的に判断して決めた適切な範囲である。また、この形状とすることにより、炭化・焼成の過程で成形体内部に均一に熱が伝わり、有機成分が効率よく燃焼する。このため、過度の温度での炭化・焼成を避けることができ、該排水汚泥中の無機成分粒子の硬化あるいは無機成分粒子同士の反応による固い物質の生成を少なくすることができる。
【００１８】
本発明者らは種々の型式の炉を検討した結果、塗工紙排水汚泥を回転あるいは流動させることが可能な型式の炉のほうが、該排水汚泥への伝熱が良好であること、また、成形体外層が燃焼し灰化した後、回転あるいは流動の運動により、灰部が成形体から脱落し、新たな未燃焼部分が表面に出ることで効率よく燃焼し、過度な温度での炭化・焼成を避けることができることを見いだした。該排水汚泥の焼却設備は極力単純なものが設備の維持の面で好ましいので、これらを総合すると、炉の型式としては一つの設備内で乾燥、炭化、焼成が可能なロータリーキルンが最も好ましい。
【００１９】
前記の特定形状とし、更に炉をロータリーキルンとすることで、塗工紙排水汚泥の焼成最高温度を低く設定することができる。ロータリーキルン内での乾燥・炭化の温度は２００〜６００℃で行われる。これに続く焼成は更に昇温しながら行い、最高温度を８５０℃とすることが良い。好ましくは、最高温度８００℃である。この温度でも有機分の燃焼効率が優れているので、得られる焼却灰は未燃焼分が少なく、高白色度となる。表１に主な製紙用填料や顔料について、その構造が変化する温度、あるいは別鉱物の生成温度、分解温度などを公知文献からまとめた。ロータリーキルンでの該排水汚泥の焼成を６００〜８５０℃で行う場合、カオリンの脱水によるメタカオリンの生成は避けられないが、カオリンからのγアルミナの生成やムライトの生成をなくすことができる。また、タルクも変化は無く、炭酸カルシウムの酸化カルシウムへの分解も抑えることができる。
【００２０】
【表１】
2004176209.tif 000002
【００２１】
カオリンがメタカオリンを生成する反応は脱水反応であるが、この反応の際に、カオリン粒子自体の硬化、カオリン粒子同士の固着、カオリン粒子と他の珪酸塩鉱物（例えばタルクなど）の固着が起こり、粉砕されにくい固い大きな粒子となる性質がある。このような粒子を含む顔料の摩耗度は大きくなる。この問題は、ロータリーキルンに入る塗工紙排水汚泥中の炭酸カルシウム含有率を全無機成分固形分重量あたり３０〜９５固形分重量％とすることにより、好ましくは４０〜９５固形分重量％、更に好ましくは４５〜９５固形分重量％とすることにより、解決できる。このメカニズムは明らかではないが、カオリンの脱水反応が起こる時に、隣接するカオリン粒子の間に、また、カオリン粒子と他の珪酸塩鉱物粒子の間に炭酸カルシウム粒子が存在することで、カオリン粒子同士またカオリンと他の珪酸塩鉱物粒子とが固着することを防止することが考えられる。
【００２２】
塗工紙排水汚泥の乾燥、炭化、焼成の全ては一つのロータリーキルン内で行い、処理時間は１．５〜２．０時間の短時間で完了することが好ましい。
【００２３】
ロータリーキルンから排出される塗工紙排水汚泥焼却灰は、ローラミル、ジェットミル、乾式ボールミル、衝撃式粉砕機などの乾式粉砕機、または、湿式ボールミル、振動ミル、撹拌槽型ミル、流通管型ミル、コボールミルなどの湿式粉砕機を使用して、平均粒子径０．１〜１０μｍの範囲、好ましくは０．１〜３．０μｍに粉砕する。本願発明では、粉砕後の該顔料を振動スクリーンのような分級機に通して粗粒子を除去することが必要である。乾式粉砕の場合、粉砕された粉体に水を加えて懸濁液とし、これをスクリーンに通す。湿式粉砕の場合、粉砕後の懸濁液をそのままスクリーンに通す。この分級により除去する粗粒子の粒子径は５０μｍ以上とすることが良く、好ましくは２５μｍ以上、更に好ましくは１０μｍ以上とする。この処理により、該顔料を含有する塗料組成物を塗工原紙に塗布する際、ストリークやスクラッチなどの塗工紙表面の欠陥の発生を低減できる。更には、塗工紙の印刷時に発生する粗粒子部分の印刷面からの脱落や、印刷版胴の汚れなども低減できる。
【００２４】
以上の処理により、本発明の顔料は、高純度である軽質炭酸カルシウムには及ばないが、通常の重質炭酸カルシウムと同等かそれ以上の高い白色度に到達できる。また、カオリンと同等かそれ以上の白色度である。更に摩耗度が小さくなる。しかも、これらの品質が安定している顔料となる。
【００２５】
次に、本発明の顔料を含有した塗料組成物を塗布した塗工紙について説明する。本発明の塗工紙排水汚泥焼却灰から調製した顔料を使用できる塗工紙は、従来の塗料組成物を塗布した塗工紙であれば良く、特に限定はない。原紙のパルプ原料としては、機械パルプ（ＳＧＰ、ＲＧＰ、ＰＧＷ、ＴＭＰ、ＣＴＭＰ、ＢＣＴＭＰ）、化学パルプ、古紙パルプいずれの原料も使用できる。具体的な塗工紙としては、コート紙、微塗工紙、軽量コート紙、キャストコートなどの各種塗工紙が挙げられる。また、片面塗工、両面塗工、シングル塗工、ダブル塗工、更にブレード塗工、カーテン塗工などの塗工方式の限定は無く、ロールアプリケーション方式、ファウンテン方式などの原紙への塗料組成物の塗布方式の限定も無く、本発明を実施できる。
【００２６】
平版印刷、オフセット印刷、グラビア印刷などの印刷方式の違いによって、塗工紙の塗工面に要求される物性値が異なる。この物性値とては、例えば平滑度、光沢度、不透明度、表面強度、インク受理性などが挙げられる。従って、塗料組成物中の全顔料に対する本発明の塗工紙排水汚泥焼却灰から調製した顔料の配合部数は、塗工紙の種類によって異なるが、一般的には、全顔料１００重量部に対して、１〜３０重量部、好ましくは１〜２０重量部、更に好ましくは１〜１０重量部である。本発明の塗料組成物に配合できる他の顔料としては、従来から使用されているカオリン、焼成クレー、二酸化チタン、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、サチンホワイト、ホワイトカーボンなどが挙げられる。
【００２７】
また、バインダーとしては各種変性澱粉、ラテックス、カゼインなどのバインダー、更に分散剤、染料、蛍光染料、ダスティング防止剤などの添加剤も従来通り使用することができる。
【００２８】
本発明の塗工紙排水汚泥焼却灰から調製した顔料を配合した塗料組成物を塗布した塗工紙は、白色度や不透明度の光学特性が優れている。また、光沢度と表面強度が高いという特徴を有する。
【００２９】
【実施例】
次に実施例に基づき、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、説明中、パーセントは固形分重量％を示す。試験方法を次に示す。
（１）顔料のＩＳＯ白色度：ＩＳＯ白色度はディスクを形成し色度計で測定した。
（２）塗工紙の白色度：白色度はＪＩＳ  Ｐ  ８１２３に基づき、ハンター白色度計で測定した。
（３）塗工紙の不透明度：不透明度はＪＩＳ  Ｐ  ８１３８に基づき、ハンター反射率計を使用して測定した。
（４）塗工紙の平滑度：Ｊ．ＴＡＰＰＩ  Ｎｏ．５に準拠し、王研式平滑度を測定した。
（５）塗工紙の光沢度：ＪＩＳ  Ｐ８１４２に準拠し、７５度鏡面光沢度を測定した。
（６）塗工紙の表面強度：ＲＩテスターにより、表面強度を測定した。表面強度の判定は、目視による５点法で判定し、５点（優）〜１点（劣）の点数をつけた。
【００３０】
【実施例１】
日本製紙株式会社の紙パルプ工場内にある塗工紙製造工程からの排水のみを処理する処理設備から排水汚泥を採取した。この処理設備では硫酸アルミニウムを３，５００ｍｇ／ｌ、アニオン性高分子凝集剤を３０ｍｇ／ｌ、両性高分子凝集剤（カチオン構成単位とアニオン構成単位のモル比＝１．５）を５０ｍｇ／ｌ添加混合し凝集物を生成させ、この凝集物を滞留時間１０分間、周速３０ｍ／分の撹拌羽根を備えた造粒槽で造粒濃縮している。この造粒濃縮した汚泥の固形分濃度は５１重量％であり、成分値を表２に示す。この汚泥を押出成形機で成形し、これをロータリーキルンに入れ、この一つのキルン内で、最高温度８００℃で乾燥・炭化・焼成処理を連続して行い、全ての処理を２．０時間で終了した。得られた焼却灰を湿式粉砕機であるサンドグラインダーを用いて、レーザー回折／散乱法による体積平均粒子径Ｄ５０で０．８μｍに粉砕した。粒度分布測定装置はマスターサイザーＳ（マルバーン社製）を用いた。この粉砕品について、ＩＳＯ白色度を測定した。結果を表３に示した。
【００３１】
【表２】
2004176209.tif 000003
【００３２】
【実施例２】
実施例１と同じ条件で排水処理されているが、炭酸カルシウム含有率が低い塗工紙排水汚泥（成分値を表２に記載、固形分濃度４５％）に平均粒子径２．５μｍの粉体の重質炭酸カルシウムを添加し、該排水汚泥中の炭酸カルシウムを全無機成分固形分重量あたり５０．０固形分重量％に調製した。これを実施例１と同様に押出成形加工と焼却処理および粉砕処理を行い、平均粒子径０．８μｍの粉砕品を得た。この粉砕品についてＩＳＯ白色度を測定した。結果を表３に示した。
【００３３】
【比較例１】
市販の軽質炭酸カルシウム（ミンテックジャパン株式会社製、アルバスフェア）のＩＳＯ白色度を測定した。結果を表３に示した。
【００３４】
【比較例２】
市販の重質炭酸カルシウム（白石カルシウム株式会社製、ＳＥＴＡＣＡＲＢ）のＩＳＯ白色度を測定した。結果を表３に示した。
【００３５】
【比較例３】
市販のカオリン（住友商事株式会社製、ＤＢコート）のＩＳＯ白色度を測定した。結果を表３に示した。
【００３６】
【表３】
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【００３７】
実施例１の塗工紙排水汚泥焼却灰粉砕品のＩＳＯ白色度は９２．３％であり、実施例２では９１．５％であった。比較例１では９６．０％、比較例２では９１．０％、比較例３では８６．０％であった。実施例１、２の填料のＩＳＯ白色度は、比較例１の軽質炭酸カルシウムより若干劣るが、比較例２の重質炭酸カルシウム並みあるいはこれを上回るレベルであり、更に実施例３のカオリンよりも高い白色度である。白色度に優れた顔料として十分使用できるものであることが解る。
【００３８】
【実施例３】
市販の重質炭酸カルシウム（白石カルシウム株式会社製、ＳＥＴＡＣＡＲＢ）５０重量部、市販のカオリン（住友商事株式会社製、ＤＢコート）４０重量部、実施例１の塗工紙排水汚泥焼却灰粉砕品１０重量部、これにスチレンブタジエンラテックス８重量部、リン酸エステル化澱粉４重量部を撹拌混合し、固形分濃度６５％の塗料組成物を調製した。Ｌ−ＢＫＰのみから成る坪量５０ｇ／ｍ２の原紙の両面に該塗料組成物を塗工量３０ｇ／ｍ２（片面１５ｇ／ｍ２）となるように塗布し、水分７％まで熱風乾燥した。これをスーパーキャレンダーで処理し、塗工紙を得た。この白色度、不透明度、光沢度、表面強度を測定した。結果を表４に示した。
【００３９】
【実施例４】
実施例１の塗工紙排水汚泥焼却灰粉砕品に代え、実施例２の塗工紙排水汚泥焼却灰粉砕品を配合した以外は、実施例３と同様に処理し、塗工紙を得た。同じ項目を測定した。結果を表４に示した。
【００４０】
【比較例４】
市販の重質炭酸カルシウム（白石カルシウム株式会社製、ＳＥＴＡＣＡＲＢ）５６重量部、市販のカオリン（住友商事株式会社製、ＤＢコート）４４重量部、これにスチレンブタジエンラテックス８重量部、リン酸エステル化澱粉４重量部を撹拌混合し、固形分濃度６５％の塗料組成物を調製した。Ｌ−ＢＫＰのみから成る坪量５０ｇ／ｍ２の原紙の両面に該塗料組成物を塗工量３０ｇ／ｍ２（片面１５ｇ／ｍ２）となるように塗布し、水分７％まで熱風乾燥した。これをスーパーキャレンダーで処理し、塗工紙を得た。この白色度、不透明度、光沢度、表面強度を測定した。結果を表４に示した。
【００４１】
【表４】
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【００４２】
表４に示す結果から、塗工紙排水汚泥焼却灰粉砕品を配合した実施例３、４が、市販のカオリンと重質炭酸カルシウムのみを配合した比較例４に比べ、白色度、不透明度、光沢度、表面強度が高いことが解る。
【００４３】
【発明の効果】
（１）塗工紙製造工程の排水に無機凝集剤、アニオン性高分子凝集剤およびカチオン構成単位とアニオン構成単位とのモル比が１以上の両性高分子凝集剤を順次添加し、生成する凝集生成物を固形物の滞留時間が６分間以上で、かつ周速２０〜５０ｍ／分の撹拌羽根を備えた造粒槽で造粒または造粒濃縮する排水処理工程
（２）前記の排水処理工程から排出される汚泥を成形機で成形する工程
（３）前記の成形汚泥を一つのロータリーキルン内で乾燥、炭化、焼成の順序で連続して処理して焼却灰を得る工程
（４）前記の焼却灰を粉砕する工程
（５）前記の粉砕焼却灰から粗粒子を除去する工程
から成る一連の工程を経て処理することにより、廃棄物として処分されていた塗工紙排水汚泥焼却灰を原料として、高白色度で摩耗度が低く、かつこれらの品質が安定している塗工紙用顔料を製造できる。また、該顔料を含有した塗料組成物を塗布した、白色度、不透明度、光沢度、表面強度が高い塗工紙を製造できる。