AT400155B

AT400155B - Verfahren zum chlorfreien entfärben von in der masse gefärbten papieren und selbstdurchschreibepapieren

Info

Publication number: AT400155B
Application number: AT0089391A
Authority: AT
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1991-04-29
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1995-10-25
Also published as: ATA89391A

Description

AT 400 155 B

Das geänderte Umweltdenken stellt Recyclingverfahren vielerorts in den Vordergrund der Rohstoffgewinnung.

Die Wiederverwendung von Cellulose aus Altpapier wird seit langem praktiziert. Für die Aufarbeitung von gewöhnlichem Altpapier, wie Verpackungspapier oder Zeitungen, stehen eine Vielzahl von Verfahren zur Verfügung, wogegen die Wiederaufbereitung von massegefärbten zellstoffhältigen Materialien und NCR-Papieren - vor allem im Hinblick auf die heutigen Anforderungen an die Umweltverträglichkeit derartiger Maßnahmen · noch erhebliche Schwierigkeiten bereitet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein entsprechendes Verfahren zu entwickeln, bei dem weder Chlor noch Chlorverbindungen eingesetzt werden und das auch massegefärbte Altpapiere und Selbstdurchschreibepapiere, sogenannte NCR-Papiere, umweltfreundlich einer Wiederverwertung zuzuführen gestattet. Als besonders schwierig erwies sich dabei die Entfärbung von mit Phthalocyaninen gefärbten Papieren.

Um die Cellulose wieder einsetzen zu können, ist es daher erforderlich, die Farbstoffe irreversibel zu zerstören ohne die Cellulose abzubauen.

Als chlorfreies Bleichmittel wird in der EP-A-0 247 307 Formamidinsulfinsäure (FAS) angeboten. Weitere Vorschläge zum Entfärben von Phthalocyanin-Farbstoffe enthaltendem Altpapier bzw. deren Abwässern sind Drthionit, Borhydrid und Peroxid.

Die Praxis hat aber keine befriedigenden Ergebnisse gezeigt

Bei der Entfärbung mit Reduktionsmitteln wie FAS und Dithionit liegen die Phthalocyanine in der Leukoform vor, die sich bekanntlich unter oxidativen Bedingungen leicht wieder in den Farbstoff zurückverwandelt. Um das Phthalocyanin-Gerüst direkt abzubauen, müssen starke Oxidationsmittel (z. B. Cer-4-sulfat) unter stark sauren Bedingungen eingesetzt werden. P.D. Berezin and G.V. Sennikova (Ivanova Chem. and Techn. Inst., Vo. 9, No. 3, S. 528-534, 1968) setzen hiefür H2O2 bei Säurestärken von 17 M H2SO4. ein. Diese Bedingungen sind bei der Papieraufbereitung wegen der praktisch immer vorhandenen Karbonate grundsätzlich nicht einhaitbar. Dem Versuch, die sauren Bedingungen zu vermeiden und im alkalischen Bereich mH Ozon zu arbeiten, steht die herrschende und bis heute anerkannte Lehrmeinung entgegen, daß einerseits bei Behandlung von Zellstoff unter Bedingungen, bei denen Hydroxyradikale gebildet werden -also namentlich bei Ozon im alkalischen Medium -, hohe Festigkeitsverluste auftreten, und anderseits Ozon bei einem pH-Wert von etwa 10 praktisch keine Bleichwirkung besitzt; dazu kommen Literaturangaben, wonach Phthalocyanine von Ozon nur geringfügig angegriffen werden. So beschreiben z. B. C.W. Frank et al (Second international Conference on Electrophotography, 1973, publiziert von White, Deane, Rowland 1974, Washington DC) Versuche zum Abbau von Phthalocyaninen mit Ozon; die gezeigten Ergebnisse der nur ungenau beschriebenen Versuchsbedingungen lassen kaum eine Reaktion zwischen Ozon und dem Phthalocyanin-Gerüst erkennen.

Die weitere Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, vorhandene Farbstoffe, insbesondere aus der Phthalocyanin-Reihe, irreversibel zu zerstören, ohne dabei die Cellulose anzugreifen oder abzubauen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum chlorfreien Entfärben von in der Masse, beispielsweise mittels Phthalocyaninfarbstoffen, gefärbten Papieren und, insbesondere farbigen, Selbstdurchschreibepapieren (NCR-Papiere) in wässeriger Suspension mittels Ozon im alkalischen Bereich, bei welchem die oben aufgezeigten Nachteile nicht auftreten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird überraschender Weise dadurch gelöst, daß die Suspension, die eine Stoffdichte von 4-25 % und einen pH-Wert von über 8, insbesondere etwa 12, aufweist, bei einer Temperatur von 15 - 80* C, vorzugsweise Raumtemperatur, mit einem ozonhältigen Gas unter einem Druck von 1,1 - 10 bar und heftigem Rühren in Kontakt gebracht wird, wobei das ozonhaltige Gas vorzugsweise 50 - 150 g/m3 Ozon enthält und in Mengen von 0,1 - 0,5 Masse-% pro atro Altpapier zur Anwendung gelangt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Zellstoffbrei während der Behandlung mit Ozon der Wirkung eines high-shear-Mixers unterworfen.

Es liegt durchaus im Rahmen der Erfindung, mehr als eine erfindungsgemäße Ozonbehandlung einzusetzen. Behandlungsstufen gemäß der Erfindung können aber auch mit reduktiven und anderen oxidativen Bleichstufen abwechsein.

An Hand der folgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert: BEISPIEL 1a: 226 g gebleichter Fichtenzellstoff (siehe Tabelle 1, Ausgangsstoff) wurden mH 2,3 I einer Lösung von 0,2 g pro Liter Phthalocyanin in Wasser während 1 Stunde eingefärbt und anschließend mH 0,5 I Wasser gewaschen (siehe Tabelle 1, Stoff A). 2

AT 400 155 B 200 g des gefärbten Zellstoffes wurden mit 0,22 % (bezogen auf atro Zellstoff) Ozon behandelt. Die Stoffdichte betrug 8 %, die Temperatur 20 ° C, der pH 11, der Druck 4 bar und die Ozonkonzentration im Gas 86 g/m3; das Gemisch wurde in einem high-shear-Mischer gerührt. Es wurde weitgehende Entfärbung und eine deutliche Weißesteigerung ohne Festigkeitsverlust erhalten (siehe Tabelle 1, Stoff B). 5 TABELLE 1

Weißgrad WG Helligkeit nach CIELAB* L’ a’ b* Ausgangsstoff 82,6 94,0 1,5 1,9 Stoff A 80,7 90,5 -4,8 -2,7 Stoff B 83,3 93,2 -0,3 -0,2 rs ' *) Commission Internationale de l'Eclairage BEISPIEL 1b: 400 g gebleichter Rchtenzellstoff (siehe Tabelle 2, Ausgangsstoff) wurden wie unter Beispiel 1a beschrieben gefärbt und gewaschen (siehe Tabelle 2, Stoff A). 200 g hiervon wurden mit 0,25 % Ozon (bez. auf atro Zellstoff) behandelt. Die Stoffdichte betrug 8 %, die Temperatur 20 *C, der pH 11, der Druck 5 bar und die Ozonkonzentration 89 g/m3; das Gemisch wurde in einem high-shear-Mischer gerührt. Hiedurch wurde Stoff B (siehe Tabelle 2) erhalten.

Zum Vergleich wurden weitere 200 g gefärbter, gewaschener Stoff einer völlig analogen Behandlung, jedoch ohne Anwendung von Ozon unterworfen. Hiedurch wurde Stoff C (siehe Tabelle 2) erhalten. Der Vergleich zeigt erneut keine Entfärbung.

Hingegen wird unter Anwendung von Ozon (Stoff B) sowohl entfärbt als auch die Festigkeit beibehalten. TABELLE 2

Weißgrad WG Helligkeit nach CIELAB Reißlänge (m) (10 min Mahlung) L* a* b* Ausgangsstoff 82,5 94,7 1,3 3,5 6300 Stoff A 82,5 91.7 -5.7 -2,3 6300 Stoff B 84,3 93,8 -1.4 0,5 6600 StoffC 82,4 91,4 -6.1 -2,1 6500 40 BEISPIEL 2:

Es wurden 200 g Altpapier (NCR) bei Stoffdichte 8 %, pH 11, Temperatur 20 *C und β bar Druck mit 0,28 % Ozon (bez. auf atro Altpapier) behandelt Die Ozonkonzentration im Gas betrug 89 g/m3.

Es trat eine deutliche Entfärbung und Weißesteigerung bei Erhalt des Festigkeitsniveaus auf (siehe Tabelle 3, Stoff A). " Parallel hiezu wurde analog aber ohne Ozon mit dem anderen Teil der gleichen Altpapierprobe verfahren. Es trat keine Entfärbung und Weißesteigerung auf (siehe Tabelle 3, Stoff B). 3 55

Claims

AT 400 155 B TABELLE 3 Weißgrad WG Helligkeit nach CIELAB Reißlänge (m) L* a’ b' Ausgangsstoff 61,1 79,8 -1.8 4,0 5600 Stoff A 67,3 84,8 0,0 -1,9 5600 Stoff B 59,7 79,5 -1.5 -4,4 5100 Patentansprüche 1. Verfahren zum chlorfreien Entfärben von in der Masse, beispielsweise mittels Phthalocyaninfarbstoffen, - gefärbten Papieren und, insbesondere farbigen, Selbstdurchschreibepapieren (NCR-Papiere) in wässeriger Suspension mittels Ozon im alkalischen Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension, die eine Stoffdichte von 4 - 25 % und einen pH-Wert von über 8, insbesondere etwa 12, aufweist, bei einer Temperatur von 15 - 80 *C, vorzugsweise Raumtemperatur, mit einem ozonhaltigen Gas unter einem Druck von 1,1 - 10 bar und heftigem Rühren In Kontakt gebracht wird, wobei das ozonhaltige Gas vorzugsweise 50 - 150 g/m3 Ozon enthält und in Mengen von 0,1 - 0,5 Masse-% pro atro Altpapier zur Anwendung gelangt.
2. Verfahren nach Anspruch '1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Rühren ein high-shear-Mischer verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrmals hintereinander durchgeführt wird, wobei gegebenenfalls dazwischen reduktive oder oxidative Bleichstufen eingeschaltet werden. 4