JPH049231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

ａ 産業上の利用分野 本発明は、脱インクプロセスにおいて生物学的
方法によつて木材を含むまたは木材を含まない故
紙から有用なパルプ繊維を再生する方法に関す
る。 パルプ繊維の脱インクは、本質的に、インクを
汚物であると見なす、汚れを取るまたはきれいに
するプロセスである。 ｂ 従来の技術 繊維からインク粒子を除去しそしてそれらを水
性媒体中に分散させるためには、熱及び機械的エ
ネルギーと一緒に化学品を使用する。次に洗浄ま
たは浮選によつてあるいはこれらの二つの要素を
組み合わせた現代的な混成プロセスを用いること
によつてかのいずれかでインク粒子をパルプ繊維
から分離する。 従来の脱インクプロセスのために使用される化
学品は、その機能が、繊維からインクを除去する
洗浄性、分散したインク粒子を保持して繊維上に
再堆積するのを防ぐ分散作用、そしてインク粒子
の泡浮選における発泡作用を有する界面活性剤で
ある。 典型的な界面活性剤は、一端に疏水性部分をそ
して他端に親水性部分を有する長鎖分子である。
疏水性部分は、脂肪酸、脂肪族アルコール、アル
キルフエノールまたはその他の油溶性界面活性剤
から成つてよい。 脱インク界面活性剤中の親水性部分は、通常は
陰イオン分子例えばカルボン酸塩またはスルホン
酸塩そして非イオン分子例えばポリオキシエチレ
ン化連鎖から成る。 洗浄及び泡浮選脱インクプロセスにおいて普通
に使用される典型的な界面活性剤は、直鎖脂肪酸
のナトリウム及びカリウム塩（石鹸）、線状アル
キルベンゼンスルホン酸塩（LAS）、オレフイン
スルホン酸塩、長鎖脂肪族アルコール、ポリオキ
シエチレン化アルキルフエノール、アルキルフエ
ノールエトキシレート、そしてポリオキシエチレ
ン化直鎖アルコールである。 脱インクプロセスにおいてこれらの界面活性剤
を使用する主要な不利益は、後続するパルプ原料
（stock）フロー及び製紙プロセスラインにおける
過度の発泡である。上記界面活性剤のあるもの
は、排水処理段階における生物分解に抵抗性があ
り由々しい環境問題を引き起こす。 泡浮選脱インクプロセスにおいては、インクを
大きな粒子の塊にしそしてそれらを空気の泡に付
着させるために捕集剤を添加する。捕集剤は効果
的な浮選のために必要とされそして通常は陰イオ
ン性長鎖脂肪酸石鹸である。脂肪酸捕集剤はカル
シウムイオンと共に沈澱してより大きな不溶性イ
ンク粒子及び捕集剤粒子を形成する。浮選室
（cells）における空気の注入によつて、塊になつ
たインク粒子が泡に付着し、表面に上がりそして
システムから浮きかすとして取り去られる。 脂肪酸捕集剤を用いる浮選法の主要な欠点は、
後続する原料ライン及び製紙プロセス装置におけ
るピツチ堆積及びカルシウムのスケール付着問題
である。界面活性剤以外のその他の化学品は、苛
性ソーダ、ナトリウムシリケート、金属イオンキ
レート剤及び過酸化水素である。 過酸化水素漂白剤は、苛性ソーダの添加によつ
て引き起こされるパルプの色の黄変を防ぎそして
パルプ繊維の明るさ（brightness）を改善するた
めに添加しなければならない。 現代の印刷及び複写技術における進歩によつ
て、界面活性剤の助けによる従来の脱インクは、
多量に被覆された、高度に重合した、または非衝
撃の（nonimpact）インク、例えば紫外線、ヒー
トセツト、ゼロツクス、レーザー及びインクジエ
ツトの使用によつて印刷された故紙に関して由々
しい問題に遭遇する。これらのインクは通常硬化
したポリマー樹脂を含み、これは、従来の脱イン
ク化学品によつて故紙の繊維解体
（defiberizing）（パルプ化）段階の間に完全にイ
ンクを除去することを不可能にするほど強くイン
ク粒子を繊維表面上に結合する。効果のない従来
の化学品に加えて、過剰の熱及び機械的エネルギ
ーもまた必要とされる。 新聞用紙の故紙のための従来の浮選脱インクプ
ロセスにおいては、主な技術的問題は、繊維の束
中にそして小繊維の間に埋め込まれた細かなイン
ク粒子と関係し、これらの粒子は洗浄及び／また
は浮選プロセスによつて繊維から除去するのはほ
とんど不可能である。 ｃ 発明が解決しようとする課題 本発明は、新聞用紙脱インク並びに木材を含ま
ない印刷された故紙例えばホワイトレジヤー
（whiteledger）、レーザー印刷された、静電写真
法のコピー用紙及びコンピユータのプリントアウ
ト故紙において有効である新規なそしてずつと改
良された脱インク法を提供する。 ｄ 課題を解決するための手段 本発明の脱インク法は、セルロース繊維表面に
対する酵素の生物学的作用そしてインク粒子に対
する酵素蛋白質の分散機能の使用によつてインク
粒子を除去するものである。 従来の方法とは対照的に、アルカリ及び脱イン
ク界面活性剤を必要としないが、脱インク効率を
増すために酵素と一緒にある種の界面活性剤を使
用することもできる。泡浮選プロセスにおいて
は、脂肪酸捕集剤を必要としない。新聞用紙脱イ
ンクにおいて苛性ソーダを使用しないので、黄変
防止のための過酸化水素漂白剤もまた必要としな
い。 この生物学的脱インクプロセスにおける脂肪酸
捕集剤の排除は、脂肪酸タイプの石鹸及びカルシ
ウム塩及びシリケートを使用する従来の浮選プロ
セスに付随するしつこいピツチ及びスケール堆積
問題を解決するであろう。 本発明の方法を以下に詳細に述べる。 新聞例えば古い新聞用紙または印刷された木材
を含まない故紙を、通常のパルパー（濃度４−７
％）中でまたは高濃度パルパー（12−15％）中で
室温から60℃までの範囲の水温で分解する。酵素
の添加レベルは故紙の乾燥重量を基にして0.005
％〜5.0％であり、原料スラリのPHは3.0〜8.0の範
囲に調節する。苛性ソーダ及び界面活性剤を使用
する従来のパルプ化プロセスと比較して、酵素の
本方法におけるパルプ化は比較的短い時間で完結
することができ、そしてインク粒子は繊維表面か
ら完全に分離されそして良く分散される。分散さ
れたインクは、一段及び多段で、洗浄力のある界
面活性剤の助けなしで通常の洗浄プロセス装置例
えば振動ふるい及びドラム洗浄機によつてパルプ
繊維から除去される。酵素蛋白質の作用によつて
分散されたインク粒子もまた、空気がパルプ中に
注入または吸入されて泡ができ粒子を取り上げる
通常の浮選装置によつて、希釈されたパルプスラ
リから選択的に除去することができる。故新聞用
紙の場合には脂肪酸捕集剤を必要としない。しか
し、レーザー印刷された故紙の場合にはインク除
去効率を増すために少量の脂肪酸捕集剤を添加し
てもよい。 ｅ 作用 この生物学的脱インクプロセスは、酵素の非存
在下でのパルプ化と比べて酵素の添加が結果とし
てパルプ化時間のかなり減少させたので、大幅
に、例えばほとんど50％もの減少幅で、パルプ化
エネルギーを低下させるはずである。酵素の存在
下での観察されたより速くそしてより容易なパル
プ化は、繊維の結合を解合しそして繊維表面上に
結合した並びに繊維の束の内部のまたは小繊維の
間のインクを外すのに効果的である酵素の特異な
生物学的活性に起因するのかもしれない。繊維表
面の微小構造内のセルロースの部分的な酵素によ
る加水分解がパルプ化段階の間に起きるのかもし
れない。酵素のこの生物学的活性のために、古い
新聞用紙脱インクの場合には従来の脱インク化学
品によつては取り出すことが不可能であつた、繊
維の束、小繊維及び微繊維内部に埋め込まれた細
かなインク粒子を取り出すことができる。 古い新聞用紙のこの生物学的脱インク法によれ
ば、繊維の黄変を防ぐための過酸化水素の添加は
必要なく、これは、苛性ソーダ、過酸化水素、キ
レート剤及びナトリウムシリケートを使用する従
来の脱インクプロセスと比較して、脱インク化学
品コストなかなりの削減を結果としてもたらすで
あろう。 生成するパルプのずつと高い明るさに加えて、
本発明の方法によつて製造される生成するパルプ
繊維の物理的な強さの性質が従来の方法によつて
製造される対応するパルプの性質よりも高いこと
が見いだされることを指摘すべきである。酵素の
添加は繊維の強さを劣化させないように見え、む
しろまだ未知の理由によつて繊維の強さを改善す
る。 ｆ 実施例 実施例 １ セルロース分解酵素による古い新聞用紙の脱イ
ンク。 古い新聞用紙故紙のサンプルをパルパーに添加
し、それを４％の濃度で40℃の水で満たし、そし
て故紙のオーブン乾燥重量を基にして0.1％の投
薬水準でセルラーゼを溶解した。この故紙を10分
間浸漬しそして次に５分間解体した
（disintegrated）。故紙の完全な解体の後で、パ
ルプスラリの半分を１％濃度に希釈した。 希釈したパルプスラリを空気浮選室に移し、そ
して次に、多孔性の板を通して空気を注入しなが
らインク粒子泡を室から浮きかすとして取り去る
ことによつて分散したインク粒子をパルプスラリ
から除去した。インクの泡の完全な除去のための
浮選時間は１分であつた。 パルプスラリの残りの半分を実験用振動ふるい
で洗浄して分散したインク粒子を除去した。 浮選及び洗浄工程によつて得られた生成する再
生されたパルプ繊維を、パルプの明るさ及び機械
的強度特性に関して評価した。この酵素処理され
た脱インクパルプを従来の脱インクパルプと比較
するために、故紙の同じサンプルを、故紙のオー
ブン乾燥重量を基にして1.0％NaOH、0.3％
H₂O₂、３％ナトリウムシリケート溶液（水ガラ
ス）及び0.8％のセルフアツクス（SERFAX）
MT−90（脂肪酸石鹸）と0.2％アイゲパル
（IGEPAL）−660を添加したパルパー中で処理し
た。完全な解体のためのパルプ化時間は10分間で
あつた。１％濃度に希釈した後で、分散したイン
ク粒子を、上で述べた方法のようにして実験用浮
選室による浮選法によつて除去した。 表１中に示すように、本発明の酵素によつて脱
インクしたパルプの明るさは、従来の化学品や
Alkali耐性セルラーゼによつて脱インクしたパル
プの明るさよりずつと高く、そして酵素脱インク
パルプの機械的強さもまた脂肪酸捕集剤及び分散
剤（アイゲパル−660）によつて脱インクしたパ
ルプの機械的強さよりも優れていた。顕微鏡での
観察によつて、本発明によつて製造されたパルプ
はより長い繊維断片を含みそしてより滑らかな繊
維表面を有しそして機械的な損傷がより少ないこ
とが明らかになつた。

【表】 酵素処理したパルプは、浮選インク除去と比較
して洗浄に関してよりきれいなそしてより明るい
パルプを与えた。 酵素の添加は、故紙の解体を大幅に加速するよ
うに見えた。古い新聞用紙を４％濃度で通常のパ
ルパー中で解体した時に、表２に示すように0.5
％の酵素の添加は完全な解体のためのパルプ化時
間を５分（酵素添加なし）から30秒に減らした。 表２ 酵素添加と解体時間の間の関係 酵素(%) 0.5 0.1 ０ 解体時間(秒) 30＞ 60−120 300＜ 実施例 ２ セルロース分解酵素によるレーザーCPO（コン
ピユータプリントアウト）の脱インク 従来の脱インク化学品によつてレーザーCPO
故紙からレーザービーム硬化したインク粒子を完
全に除去することを達成するのはほとんど不可能
である。何故ならば、従来の脱インク化学品にお
けるアルカリ及び一般の脱インク界面活性剤がパ
ルプ水スラリ中に外しそして分散することができ
ないほど強くインク粒子が繊維表面に粘着してい
るからである。 レーザーCPO故紙のサンプルを実験用高濃度
パルパー中の水に12.5％の濃度で添加しそしてセ
ルラーゼを紙の乾燥重量を基にして0.2％の投薬
水準でこの水に添加した。20−35℃以上の原料水
温で、パルプ化を20分間実施した。完全に解体さ
れたパルプスラリを0.5％に希釈しそして次に分
散されたインク粒子を実施例１において説明した
のと同じようにして実験用浮選室を使用してパル
プスラリから除去した。この場合においては、イ
ンク除去効率及び選択性を増すために少量の通常
の脂肪酸捕集剤、故紙の乾燥重量を基にして0.3
％のセルフアツクスMT−90を空気浮選に先立つ
て添加しそして浮選時間は３分であつた。酵素脱
インクパルプと比較するために、従来の脱インク
パルプを同じ方法によつてただし以下のような異
なる化学的条件で製造した： 故紙の乾燥重量を基にして１％NaOH 0.1％アイゲパル660分散剤 0.8％セルフアツクスMT−90 パルプ化温度：50℃ パルプ化時間：30分 浮選室へのカルシウム塩の添加：200ppm 浮選時間：３分 生成するパルプサンプルの明るさ及び強さの性
質を表３において比較した。 この表に示すように、紙サンプルの像
（image）分析は、残留インク粒子の数は、酵素
によつて脱インクしたパルプに関してずつと、約
10倍も少なくそして引張強さもまた従来の化学品
によつて製造されたパルプと比較してより高かつ
たことを示す。 汚物数及び繊維の強さの性質に関して高品質の
再生された化学的パルプは、浮選法によつて小量
の脂肪酸捕集剤と組み合わせた酵素の使用によつ
て得ることができる。

【表】 実施例 ３ ペクチン分解（pectinolytic）酵素による故新
聞用紙の脱インク 実施例１と同じ方法で、0.1％のペクチナーゼ
を含む故新聞用紙を40℃で10分間浸漬しそして５
分間解体した。解体されたパルプを１％に希釈
し、インク粒子を浮選によつて１分間除去する。 表４に示すように、本発明の方法によつて製造
された紙シートの明るさ及び引張強さは改良され
ている。 表４ ペクチン分解酵素を使用する方法と従来の
方法との比較 明るさ 引張係数 (%) (N.m/g) 本方法 44.2 33.3 MT−90(0.8%)38.4 32.8

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 故印刷紙を、PH３〜８の範囲に制御して酵素
   によつてパルプ化し、そして浮選及び／または洗
   浄法によつて繊維からインク粒子を除去すること
   を特徴とする生物学的脱インク法。 ２ 酵素としてセルラーゼ及び／またはペクチナ
   ーゼを使用することを特徴とする請求項１記載の
   生物学的脱インク法。 ３ 故印刷紙の乾燥重量を基にして0.005％〜５
   ％の範囲の量の酵素を添加することを特徴とす
   る、請求項１または２記載の生物学的脱インク
   法。 ４ パルプ化プロセスの温度を室温から60℃まで
   の範囲に制御することを特徴とする請求項１記載
   の生物学的脱インク法。