(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー印刷古紙の再生処理工程において、ニーダーもしくはディスパーザー工程でセルラーゼをパルプに添加し処理した後、更にパルプ繊維が常に流動している状態となる攪拌を伴う装置中で処理した後、必要により希釈し、続くトナー除去工程でパルプからトナーを除去し脱インキパルプを製造する方法。
【請求項２】
ニーダーもしくはディスパーザーの処理条件が、パルプ濃度15〜40%、温度20〜70℃、pH4〜9である請求項１記載の方法。
【請求項３】
パルプ繊維が常に流動している状態となる攪拌を伴う装置が、パルプ濃度1〜20%であり、温度20〜60℃、pH4〜10、処理時間は1〜60分である請求項１記載の方法。
【請求項４】
トナー除去工程が、浮選除去装置もしくは洗浄装置である請求項１記載の方法。
【請求項５】
添加するセルラーゼ添加率が0.005〜5.0重量%（対絶乾パルプ）とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
異物除去工程及び／または漂白工程を組み合わせることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の方法。
【請求項７】
前記の、パルプ繊維が常に流動している状態となる攪拌を伴う装置が、撹拌機付きのタンク若しくはタワー、またはパルパーである請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルラーゼを用いた古紙の脱墨処理法に関するものである。さらに詳しくは、本発明はニーダーもしくはディスパーザー工程でセルラーゼを添加し処理した後、更にパルプ繊維が常に流動している状態となる攪拌を伴う装置で処理することにより残トナーの少ない高品質なパルプを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トナー印刷古紙の脱墨法は新聞古紙などオフセット印刷古紙に比べ脱墨しづらく、より強力な機械力を伴う装置、例えばニーダー、ディスパーザーなどのインキ剥離装置が必要であった。要求される品質によっては、これらの装置を多段に組み合わせる必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法による脱インキパルプ製造法では、設備費、操業費が高く、品質面においても強力な機械的作用を繊維に与えるため繊維の損傷が大きくなる問題点があった。これらの問題点を解決する方法としてセルラーゼによる脱墨法が研究され、多くの特許が申請されている。しかし、その効果は証明されているものの、実際に実用化まで至っていない。これは従来法に対するコスト面での優位性が認められないことも原因と考えられる。従って、セルラーゼ脱墨を実用化する上で、その効率化を図ることが重要であり、そのためにはセルラーゼ脱墨のメカニズムに準じて最適な処理方法の確立が必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、セルラーゼによる脱墨メカニズムについて鋭意研究を重ねた結果、トナーに繊維の付着した状態(以下、ヘアリートナーと記す)から、繊維が付着していない状態(以下、クリーントナーと記す)に変えることがセルラーゼ脱墨の本質であることを解明した。クリーントナーはヘアリートナーよりも繊維が付着していない分、疎水性が高く浮選除去工程でより効率よく除去されえる。また、洗浄工程においても繊維が付着していない分、洗浄機のワイヤーを通過しやすく、除去効率が高まる。しかし、ヘアリートナーからクリーントナーへの変換は静置の反応では達成されず、機械力の存在下での処理が重要であった。従って、パルパーもしくはニーダーまたはディスパーザーでの処理が適当と考えられる。本発明者は更に研究を重ね、ヘアリートナーにはトナー表面に繊維の付着した表面ヘアリートナーと繊維を巻き込んだ内部ヘアリートナーに分類され、セルラーゼが脱トナーにおいて効果を示すのは表面ヘアリートナーであることを解明した。更に表面ヘアリートナーはパルパーよりもニーダー、ディスパーザー等高せん断力下で多く発生することを確認した。以上の実験結果から、セルラーゼをニーダーもしくはディスパーザーに添加し、その後、パルプ繊維が常に流動している状態となる攪拌を伴う装置で処理することで、ヘアリートナーからクリーントナーへの変換率を向上させ、続くトナー除去工程での除去率を向上させる方法を開発した。
【０００５】
これまでのセルラーゼ脱墨処理に関する特許において、例えば特公平4-9231は古紙からパルプ化の段階でセルラーゼの使用を示しており、特公平3-57235ではパルピング時もしくは独立したセルラーゼ処理工程と記している。独立したセルラーゼ処理工程とは実施例からも静置の状態での反応であることが容易にわかる。また、特開平2-80683は脱墨工程前のセルラーゼ処理を示しており、しかも、パルプ濃度が5〜10%で処理するせん断力の低い条件下での方法である。一方、特開平6-228895は古紙のパルピング前にセルラーゼ処理を行う方法である。このように、ほとんどが脱墨パルプ製造工程においてパルピング時、もしくはパルピング前の処理、あるいは独立したセルラーゼ処理においても静置の状態での処理など、セルラーゼ脱墨において必ずしも最適な方法ではなかった。
【０００６】
特開平9-241985においてはニーダーでの添加も示されているが、ニーダー後の処理については熟成塔もしくは漂白塔であり、パルプ繊維が常に流動している状態となる攪拌を伴う装置ではない。ニーダでの対流時間は数分であり、機械力下でのセルラーゼ処理が十分であるとは言えない条件である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、コンピュータアウトプット古紙および電子写真方式により複写または印刷されたＯＡ古紙等のトナー印刷物、あるいはこれらのトナー印刷物が混入した古紙に適用できる。また、古紙全体に占めるトナー印刷物の割合については、特に制限されない。
【０００８】
一般的な印刷古紙の再生処理工程は、1)印刷された古紙の離解工程、2)混練・分散もしくはインキ剥離を行う工程、3)ソーキング（熟成）工程、4)浮遊選別工程、5)洗浄工程、から成る。また、必要に応じて異物除去工程及び／または漂白工程が組み込まれる。
【０００９】
本発明前記一般的な印刷古紙の再生処理工程と対比させて示すと、本発明は、▲１▼印刷された古紙の離解工程、▲２▼酵素を添加した後、混練・分散もしくはインキ剥離を行う工程、▲３▼更にパルプ繊維が常に流動している状態となる攪拌を伴う装置中で処理する工程、▲４▼酵素を失活させる工程、▲５▼浮遊選別工程、▲６▼洗浄工程、から成る。
【００１０】
▲１▼の離解工程では、必要に応じて苛性ソーダ、珪酸ソーダ、過酸化水素、界面活性剤を加えパルパー等での離解を行う。
次いで▲２▼の工程においては、酵素を添加した後、ニーダーやディスパーザー等による機械的せん断力を利用しながら、混練・分散もしくはインキ剥離を行う。
【００１１】
ここで用いる酵素は、セルラーゼが好適であるが、リパーゼ等のその他の酵素との併用については特に制限されない。また、ニーダーもしくはディスパーザーでのパルプ濃度は15〜40%が好適である。15%以下では内部ヘアリートナーから表面ヘアリートナーへの変換率が低く効果的ではなく、逆に40%以上の高濃度では、、パルプ繊維間の摩擦熱によりセルラーゼが失活するため適当ではない。
【００１２】
また、セルラーゼ添加率は0.005〜5.0重量%（対絶乾パルプ）が好適である。0.005%以下では効果が少なく、5.0%以上では繊維の損傷が著しくなる。
同様に温度はセルラーゼが活性を示す温度である必要があり、20℃以下では活性が低く、また、70℃以上では失活してしまうため適当ではない。
【００１３】
pH に関してもセルラーゼが十分に活性を持ち得る範囲である必要があり、pH4〜10が好適である 。
次いで▲３▼の、ニーダーまたはディスパーザー後の攪拌処理に関しては、表面ヘアリートナーがクリーントナーへ変換されるに十分な機械力、セルラーゼの量、反応条件が必要であるり、一般的な印刷古紙の再生処理工程におけるソーキングとは異なり、パルプが常に流動している状態にすることが肝要である。また、ここでのパルプ濃度は１〜20重量％が好適である。パルプ濃度1重量%以下では機械力不十分であり、逆に20重量%以上では攪拌が困難となる。
【００１４】
具体的な装置に関しては、例えば、1〜5重量％の低濃度の場合には撹拌装置付きの通常のタンクあるいはタワーの使用が可能であるが、5〜10重量％の中濃度の場合には、パルパー等の使用が好ましく、また10〜20重量％の高濃度の場合には、高濃度パルパーまたはドラムパルパー等が好ましい。ただし、これらについてはパルプの種類によって濃度と流動性の関係が異なるので、状況に合わせてパルプ繊維が常に流動している状態が得られるように適宜設定する。
【００１５】
また、▲３▼のニーダーまたはディスパーザー後、▲４▼の攪拌処理に至る段階で、必要によりパルプ濃度の調整を行うが、この際の濃度調整用の希釈水としては、新水あるいは酵素活性を阻害するものでなければ、再生処理工程内の排水を再使用することができる。
【００１６】
温度、pHの条件は、▲２▼のニーダーまたはディスパーザーでの条件と同様に、セルラーゼの活性を十分に維持できる条件に設定する。処理時間はセルラーゼが繊維と反応し、機械力のもと、表面ヘアリートナーをクリーントナーへ変換できうる条件を設定することが肝要である。この処理時間は、パルプ処理量あるいは反応装置の仕様等に合わせて、最大の効果が得られる条件に成るよう、パルプ濃度を前記1〜20重量%の範囲内で調節することにより対応できる。また、反応装置としては、セルラーゼと繊維が反応するための機械的攪拌力を備えたものであれば、特に制限されない。公知の一般的なパルパーやチェスト等が好適である 。
【００１７】
次いで▲４▼の、酵素を失活する工程については、８０℃で、５分間以上の条件を設定すれば十分であり、これ以上の高温であれば時間短縮が可能である。パルパーやチェストに蒸気を入れて直接昇温させることや、パルプスラリーを間接的な熱交換器をに通すことによって昇温させること等で対処できる。また、エネルギー効率という点を考慮する場合には、パルプ濃度が高い工程での昇温、一例として、洗浄工程後のパルプの昇温して失活する等が考えられる。
【００１８】
続いて▲５▼浮遊選別工程、▲６▼洗浄工程、にて脱インキを行うが、用いる装置あるいはその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、通常用いられている異物除去工程および漂白工程等を組み入れることができる。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に示すが、本発明は勿論掛かる実施例に限定されるものではない。
【００２０】
（残トナーの測定方法）
各処理後パルプをTAPPI-205に基づき手抄きシートを作製し、Conmark Analyzer社Scan-Mark 800を用いて残トナー面積の測定を行った。
【００２１】
【実施例１】
トナー印刷古紙絶乾600gを高濃度パルパー（熊谷理機工業（株）製５Ｌ高濃度パルプ離解機）にて、パルプ濃度15%、温度40℃、pH7で3分間離解した。更にパルプ濃度25%まで圧搾し、セルラーゼ（NOVO社製、NOVOZYM 342、CMC活性0.234U/ｍｇ）を対パルプ0.2%添加し、ニーダーにて処理を行った。ニーダー処理条件は温度40℃、負荷50kwh/tとした。その後、パルプ濃度15%に脱イオン水で希釈し、高濃度パルパーにてパルプ繊維が常に流動している状態で32分間攪拌した。攪拌条件は温度40℃、pH7である。その後、セルラーゼを失活するために、パルプを80℃まで加熱し、３０分間処理した後、脱イオン水にて濃度1%まで希釈し、フローテーターにて浮選除去を5分行った。
【００２２】
【比較例１】
トナー印刷古紙絶乾600gを実施例１と同じ高濃度パルパーにて、パルプ濃度15%、温度40℃、pH7でセルラーゼを対パルプ0.2%添加し、35分間離解した。更にパルプ濃度25%まで圧搾し、ニーダーにて処理を行った。ニーダー処理条件は温度40℃、負荷50kwh/tとした。その後、セルラーゼを失活するために、パルプを80℃まで加熱し、３０分間処理した後、脱イオン水にて濃度1%まで希釈し、フローテーターにて浮選除去を5分行った。
【００２３】
【比較例２】
トナー印刷古紙絶乾600gを実施例１と同じ高濃度パルパーにて、パルプ濃度15%、温度40℃、pH7で3分間離解した。更にパルプ濃度25%まで圧搾し、セルラーゼを対パルプ0.2%添加し、ニーダーにて処理を行った。ニーダー処理条件は温度40℃、負荷50kwh/tとした。その後、パルプ濃度15%に脱イオン水で希釈し、実施例１と同じ高濃度パルパーにて32分間、攪拌せずに静置した。静置条件は温度40℃、pH7である。その後、セルラーゼを失活するために、パルプを80℃まで加熱し３０分間処理した後、脱イオン水にて濃度1%まで希釈し、フローテーターにて浮選除去を5分行った。
【００２４】
【比較例３】
トナー印刷古紙絶乾600gを実施例１と同じ高濃度パルパーにて、パルプ濃度15%、温度40℃、pH7でセルラーゼを対パルプ0.2%添加し、35分間離解した。その後、セルラーゼを失活するために、パルプを80℃まで加熱し３０分間処理した後、脱イオン水にて濃度1%まで希釈し、フローテーターにて浮選除去を5分行った。
【００２５】
【表１】
0004553436.tif 000002
【００２６】
【発明の効果】
実施例１のようにニーダーでセルラーゼを添加し処理した後、更にパルプ繊維が常に流動している状態となる攪拌が得られるパルパーで処理することにより残トナーの少ない高品質なパルプを得ることができる。