脱墨

脱墨とは、再生紙の紙繊維から印刷インクを除去して脱墨パルプを作る工業プロセスです。

脱墨工程で鍵となるのは、繊維からインクを分離する能力です。これは、機械的作用と化学的手段の組み合わせによって実現されます。ヨーロッパでは、最も一般的な工程はフロス浮上脱墨です。

紙はリサイクルの主な対象の一つです。木材パルプ紙のリサイクルに関する懸念は、繊維がリサイクルごとに劣化し、4～6回リサイクルすると繊維が短くなりすぎて紙の製造に役立たなくなることです。^[1]

1799年に製紙機が発明される前は、最も一般的な繊維源は使用済みの繊維から再生された繊維であったため、ぼろ紙と呼ばれていました。ぼろ布は麻、リネン、綿から作られていました。1843年に木材パルプが導入されるまで、紙の生産は再生材料に依存しませんでした。^[2]

使用済み紙のリサイクル製紙業が工業化される前は、ぼろ紙がリサイクルされて低品質の板紙が作られていました。リサイクル紙から印刷インクを除去する方法は、1774年にドイツの法律家ユストゥス・クラプロートによって発明されました。 ^[2]彼はドイツの製紙業者ヨハン・エンゲルハルト・シュミットとともに実践しました。今日この方法は脱墨と呼ばれています。

まず1950年代と1960年代に、木材パルプから作られた紙からの再生繊維の使用が増加し始め、主に包装紙と板紙に使用されました。1950年代には、フロス浮選法が再生紙の脱墨に採用されました。^[3]再生紙の使用は、1970年代に主にグラフィック用紙と衛生用紙で増加し、1980年代に加速しました。再生紙の使用の年間成長率は、1980年から1996年の間に6％増加しました。同じ期間にバージン繊維の使用はわずか2％増加しました。1997年の再生紙生産は、紙の総生産量の42％でした。^[2]

廃紙には、異なる紙繊維の混合物から作られた異なる種類の紙が混ざっている場合があります。これらは処理前に分類する必要があります。破砕紙（製紙生産からの紙くず）は通常、製紙機で直接使用されます。

• オフィス廃棄物（OW）
• 古い雑誌論文（OMP）
• 古い新聞紙（ONP）
• 板紙
• 段ボール

リサイクル紙は、元の紙と同じかそれ以下の品質の紙を作るのに使用できます。選別された紙は梱包され、製紙工場に出荷されます。パルプ工場では、製造したい紙の品質に応じて、廃紙の等級を使用します。

梱包は開かれ、大きな異物はパルパーへのコンベアベルト上で選別されます。多くの異物は簡単に取り除かれます。より糸、ストラップなどは「ラガー」によってハイドロパルパーから取り除かれます。金属ストラップとホッチキスはふるいにかけたり、磁石で取り除くことができます。フィルムで裏打ちされた感圧テープはそのまま残ります。PSA接着剤と裏打ちの両方が一緒に取り除かれます。^[4]

パルパーには、高せん断ローター付きのタブを使用するバッチ式と、長い穴あきドラムを使用する連続式があります。ドラムパルパーは非常に高価ですが、汚染物質を分解しないという利点があり、よりきれいな最終製品が得られます。

パルパーは紙を細かく切り刻み、水と化学薬品を加えます。通常、pH は8.5 - 10.0 に調整されます。通常の脱墨化学薬品は次のとおりです。

• pHコントロール:ケイ酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウム
• 漂白剤：過酸化水素
• カルシウム イオン源:硬水、石灰、塩化カルシウム
• コレクター：脂肪酸、脂肪酸エマルジョン、脂肪酸石鹸または有機変性シロキサン^[5]

パルプ化後、混合物はスラリーとなり、スラリーはふるい分けにかけられます。

遠心洗浄は、パルプスラリーをクリーナー内で回転させ、パルプ繊維よりも密度の高い物質を外側に移動させて除去します。スロットまたは穴のあるスクリーンを使用して、パルプ繊維よりも大きい汚染物質を除去します。

除去がより困難な物質としては、段ボール箱や粘着剤のワックスコーティング、堆積して再生紙を汚染する可能性のある柔らかいゴム状の粒子などがある。粘着剤は、本の装丁、ホットメルト接着剤、紙ラベルのPSA接着剤、強化ガムテープのラミネート接着剤などから発生する可能性がある。 ^{[6] [7] [8]}

脱墨段階では、リサイクル紙から疎水性汚染物質を放出して除去することが目標です。汚染物質は主に印刷インクと粘着物です。いくつかのプロセスが使用されますが、最も一般的なのは浮選法または洗浄法です。

フロス浮選法は、1960年代に鉱業で使用されていた浮選法を改良したものです。ヨーロッパではリサイクル紙の回収に最も一般的な脱墨法です。多くの場合、コレクターのほとんどは浮選の入口に追加されます。プロセス温度は通常45〜55℃です。空気がパルプ懸濁液に吹き込まれます。コレクターはインク粒子と気泡の両方に親和性があり、それらを付着させます。気泡はインクを表面に持ち上げ、除去可能な厚いフロスを形成します。通常、セットアップは3、4、または5つの浮選セルを直列に接続した2段階システムです。^[9]浮選脱墨は、約10μmより大きいインク粒子の除去に非常に効果的です。

洗浄脱墨は、分散剤を加えて印刷インクを洗い流す洗浄段階から構成されます。パルプスラリーが脱水（濃縮）されると、中粒子から微粒子が洗い流されます。このプロセスは、水性インク、充填剤、コーティング粒子、微粒子、マイクロスティッキーズなど、約 30 μm 未満の粒子を除去するのに最も有効です。このプロセスは、ティッシュ用の脱墨パルプを作るときによく使用されます。処理設備には、 ベルト フィルター、圧力ベルト フィルター、ディスク フィルター、スタティックフィルターがあります。この段階は、通常の洗浄/脱水段階よりもはるかに効率的です。

オフィス廃棄物やその他の印刷用紙の高品質な脱墨では、洗浄と浮選の組み合わせが一般的に使用されます。

この脱墨法では、浮選脱墨法と組み合わせて工業用または食品用酵素を使用し、リサイクル工場でのインクの除去を助けます。より効率的にインクを除去すると、繊維収量が増加し、汚れの数が減り、紙の明度が上がります。酵素脱墨法を使用すると、工場では漂白剤の使用を減らしたり、より安価な紙料を使用したりすることができます。

溶解空気浮上法（DAF）は、一部の工場で脱墨段階で使用され、一部のインクと充填剤（灰）を除去しますが、主に工程水を浄化するために使用されます。

洗浄/脱水（濃縮）は濾過プロセスです。パルプに水を通すことで、小さな粒子（< 5 μm）が除去されます。

白い紙が必要な場合は、漂白で過酸化物または亜硫酸水素塩を使用してパルプの明るさを高めます。機械パルプの漂白方法も同様ですが、目的は繊維をより明るくすることです。

脱インクされた繊維は、バージン木材繊維と同じ方法で新しい紙製品に作られます。製紙を参照してください。

残った使用できない物質、主にインク、プラスチック、充填材、短繊維はスラッジと呼ばれます。スラッジは埋め立て地に埋められたり、製紙工場で燃やしてエネルギーを生み出したり、地元の農家によって肥料として使われたりします。

粒子サイズが5 μm 未満で、アルカリ性条件での溶解性が低い水性フレキソ印刷インクは、特に浮上段階で脱墨に問題を引き起こす可能性があります。解決策は、追加の酸性洗浄段階を使用することです。

温度管理は粘着性の強さに影響するため重要です。

リサイクル紙に含まれる化学物質の数を考慮すると、さらなる問題が生じます。研究によると、紙には1万種類もの化学物質が含まれている可能性があり、^[10]脱墨工程でどのような運命をたどるかは未だ不明です。ポリ塩化ビフェニルは、新聞紙や雑誌用紙に使用されている顔料によく含まれています。^[11]

• 溶解空気浮上
• 紙に関する環境問題
• 泡浮選
• ドイツの発明家と発見者
• 紙のリサイクル
• パルプ・製紙用化学薬品

• Göttsching, Lothar; Pakarinen, Heikki (2000)。製紙の科学と技術：7. リサイクル繊維と脱墨。フィンランド。ISBN 978-952-5216-07-3。{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク)