CS276516B6

CS276516B6 - Way of removal of fillers from waste paper

Info

Publication number: CS276516B6
Application number: CS90170A
Authority: CS
Inventors: Ansgar Dr Behler; Rainer Dr Hofer; Klaus Hornfeck; Rybinski Wolfgang Dr Von
Original assignee: Henkel Kgaa
Priority date: 1989-01-14
Filing date: 1990-01-12
Publication date: 1992-06-17
Also published as: FI95606B; DE59001624D1; EP0453449B1; JPH04502789A; FI913327A0; FI95606C; AU4808590A; CS9000170A2; WO1990008219A1; CA2007736A1; DE3900940A1; NO912125D0; NO912125L; TR24119A; ES2041172T3; PT92860A; EP0453449A1; AU630403B2; YU3490A; ATE90122T1

Description

Vynález se týká způsobu odstraňování plniv ^ze starého papíru při použití smáčedel s obsahem sulfonátových skupin.

Téměř všechny druhy papíru obsahují plniva ke zlepšení vlastností při tisku, ke zvýšení opacity a těsnosti, jakož i ke zvýšení rovnoměrnosti průsvitnosti a bělosti. Plniva, jichž se k tomuto účelu užívá, jsou anorganické povahy nebo jde o chemicky získané produkty, zvláště aluminiumsilikáty, například kaoliny, nebo křemičité hlinky, uhličitany vápenaté, například křída nebo vápno, mastek, síran vápenatý a/nebo barnatý, jak je uvedeno v publikaci Ullmanns Encyklopedie der technischen Chemie·.17,5/7, ff (1979). Podíl plniva v papírové hmotě závisí na účelu použití papíru a obvykle se pohybuje v rozmezí 7 až 25 % hmot. Aby bylo možno vyrobit papír standardizované kvality, je nezbytné, aby také suroviny a pomocné látky, jichž se užívá při výrobě papíru měly stále , stejnou kvalitu.

Potištěný starý papír se často užívá ve velkém množství při'výrobě tiskařského papíru, toaletního papíru, ubrousků a podobně. K dosažení vysoké bělosti je zapotřebí odstranit z potištěného papíru tiskařské barvy. Tento postup probíhá obvykle ve dvou stupních:

1. Rozmělnění starého papíru, například rozemletím ve vodě při současném působení chemických látek, nutných k odloučení částic tiskařských barev a

2. oddělení uvolněných částic tiskařských barev ze suspenze vláknité hmoty.

Druhý z uvedených stupňů je možno provádět také Vymýváním nebo flotaeí, jak je uvedeno v publikaci Ullmanns Encyklopadie der technischen Chemie, 4.vydání, sv. 17, str.. 570 až 571 (1979), Při flotaci se využívá různé schopnosti smáěení tiskových barev a papírových látek, postupuje se tak, že se suspenzi prohání vzduch nebo se vzduch ze suspenze vyssává. Přitom docházi k tomu, že malé blublinky vzduchu se spojí s částicemi barev a vytváří na povrchu vody pěnu, kterou je možno odstranit.

Při odstraňování barviv ze starého papíru se obvykle pracuje při alkalickém pH za přítomnosti hydroxidů alkalických kovů, křemičitanů alkalických kovů, oxidativně působících bělicích látek a smáčedel při teplotě 30 až 50 °C. Ze smáčedel, která napomáhají uvolnění a odděleni barev se často používá mýdla á/ňebo polyglykoletheru alifatických alkoholů, jak bylo popsáno v publikaci Ullmanns Encyklopadie der technischen Chemie, 4.vydání, sv. 17, str. 571 až 572 (1979). V japonském patentovém spisu č. 61/207686, který je zkráceně uveden v Chem. Abstr. 106, 121694V . se popisuje použití alifatických e4 -šulfokarboxylových kyselin a esterů těchto kyselin při shora uvedeném postupu. V sovětském autorském osvědčení 773 174 a 717 195, jejichž obsah je uveden v Derwent 51102 D/28 a 72992 C/41 se popisuje, že je možno dosáhnout dobrých výsledků při uvedené flotaci v případě, že se starý papír zpracuje působením směsi s obsahem alkylsulfonátu a mýdla. Podle US patentového spisu č. 1 925 372 je možno dosáhnout i zvláště dobrých výsledků v případě, že se starý papír s obsahem plniva zpracovává působením vodných roztoků, obsahujících mýdla a/nebo sulfonované minerální oleje a potom se oddělí papírová vlákna filtrací. V případě, že starý papír plnivo neobsahuje, přidávají se tyto látky odděleně.

Známé postupy k oddělení uvolněných částic tiskových barev že suspenze vláken' však mají velké nevýhody. Při flotaci dochází pouze k nedostatečnému odstranění vysokého podílu plniva ve starém papíru, takže při výrobě papíru je zejména zapotřebí omezit podílnovinového papíru na nejvýš 50 %. Při promytí papírových látek sice dochází k odstranění plniv ze starého papíru, dochází však současně k velké spotřebě vody a k velkým ztrátám papírových vláken.

Z publikace Wochenblatt fur Papierfabrikation, 17, 646 až 649 (1985) je známo, že podíl odstraněného plniva při flotaci je možno zvýšit V případě, že použitý vodný roztok neobsahuje mýdla nebo neiontová smáčedla, avšak alkylbenzensulfonáty. Toto zlepšení však často nestačí, vzhledem k'velkým nárokům, které jsou kladeny na kvalitu starého papíru, který je vůbec ještě možno opakovaně použít.

Vynález si klade za úkol navrhnout postup při němž by bylo možno podstatně zvýšit množstvi odstraněného plniva ze starého papíru.

Vynález je založen na překvapujícím zjištěni, že je možno zvýšit podíl odstraněného plniva z vodných suspenzi papírové hmoty za přítomnosti určitých smáčedel s obsahem súlfonátových skupin.

Předmětem vynálelu je způsob odstraňováni plniv ze starého papíru, který spočívá v tom,ž_{e se pQ} flotaci tiskových barev k vodné suspenzi papírové hmoty přidá jedno nebo větši počet smáčedel s obsahem súlfonátových skupin ze skupiny

a) alifatické <A-sulfokyseliny a/nebo estery těchto kyselin obecného vzorce I

R - CH - COOM¹

I

SO^M kde

R

M znamená alkylový zbytek o 6 znamená atom vodíku, kation znamená atom vodíku, kation tek b 1 až 4 atomech uhlíku až 20 atomech uhlíku, alkalického kovu nebo amonný aktion a alkalického kovu, kation amonný nebo alkylový zbya/nebo

b) soli nenasycených alkalickými kovy, sulfonovaných alifatických amonné soli těchto kyselin kyselin o 12 až 22 atomech uhlíku s á/nebo jejich soli s aminy a/nebo

c) mono- a/nebo diestery kyseliny sulfojantarové ve formě solí s alkalickými kovy, amonných solí a/nebo solí s aminy a/nebo monoamidy a/nebo diamidy kyseliny sulfojantarové a/nebo

d) sekundární alkansulfonáty o 11 až 17 atomech uhlíku ve formě solí s alkalickými kovy, amonných solí a/nebo solí s aminy, v celkovém množství 0,1 až 8 g/kg papírové hmoty, sušené vzduchem, potom se provádí flotace obvyklým způsobem.

Papírem sušeným vzduchem se rozumí postup, při němž se papír suší do rovnovážného stavu, pokud jde o vnitřní obsah vody. Tento stav je závislý na teplotě a na realtivní vlhkosti ovzduší.

CS 276516 B 6

Pod pojmem plnivo se rozumí látky, běžně užívané k tomuto úěelu' v papírenském průmyslu, zejména aluminíumsilikáty jako kaolin, křemičité hlinky a/nebo uhličitany vápenaté jako křída nebo vápno.

Výhodné alifatické bÍ -sulfokyseliiiy a/nebo jejich, estery've formě alkalických kovů a/nebo amonných solí je možno odvodit od nasycených alifatických kyselin o 12 až 18 atomech uhlíku a/nebo jejich esterů a také od různých směsí, které obsahují převážně nasycené alifatické kyseliny o 12 až 18 atomech uhlíku a/nebo jejieh estery, jde například o sodné soli methylesteru. kyseliny, odvožené z loje, sodnou sůl «A-sulfokyselin z kokosu a/nebo sodnou sůl methylesteru «X-sulfokyselin z palmojádrového oleje. Alifatické οΑ-sulfokyseliny a jejich estery je možno získat sulfonaci odpovídajících alifatických kyselin a/nebo jejich esterů. Jako sulfonačni činidla je možno užít plyn-r né směsi s obsahem oxidu sírového podle publikace Ullmanns Encyklopedie der technischen Chemie, 4.vydání, sv. 22, str. 482,'vydavatelství Chemie Weinheim (1982).

Soli sulfonovaných nenasycených alifatických kyselin s 12 až 22 atomy uhlíku s alkalickými kovy, jejich amonné soli a soli s aminy je možno získat známým způsobem.

Při výrobě těchto solí se vychází z jednou a/nebo vícenásobně nenasycených alifatických kyselin o 12 až 22 atomech uhliku, s výhodou o 16 až 22 atomech uhlíku, jde například o kyselinu olejovou, palmitolejovou, elaidinovou, llnolovou, linolenovou, erukóvou nebo o směsi těchto nenasycených kyselin. Sulfonaci ne nasycených kyselin je možno provést působením kyseliny sírové nebo chlorsulfonové nebo působením plynných směsí s obsahem oxidu sírového. S výhodou se sulfonace provádí podle britského patentového spisu č. 1 278 421 při teplotách 20 až 60 °C směsí oxidu sírového a vzduchu nebo inertního plynu, například dusíku, obsah oxidu sírového ve směsi je 1 až 15 S objemových, Sulfonace se provádí v běžných reaktořech, obvykle užívaných k sulfonaci esterů alifatických kyselin nebo olefinů, jde například o kontinuální nebo diskontinuální postup prováděný v příslušných reaktorech a popsaných v publikaci Kirk-Othmer: Encyklopedie of Chemical Technology 22, 28f (1983). Po ukončené sulfonaci se reakční směs hydrolyzujě působením zásady, například hydroxidu sodného, draselného, amoniaku a/nebo ethanolaminů ve formě vodného roztoku.

Soli monoesterů , diesterů a/nebo monoamidů nebo diamidů kyseliny sulfojantarové s alkalickými kovy, jejich amonné soli a/nebo jejich soli s aminy je možno připravit reakci s monoestery a/nebo diesteřy kyseliny maleinové a/nebo reakci s odpovídajícími amidy a hydrogensiřičitany, siřičitahy, pyrosiřičitahy nebo disulfity alkalických kovů způsobem podle publikace Ullmanns Encyklopedie der technischen Chemie, š'v. 22, str. 482 až 483, Verlag Chemie Weinheim (1982). S výhodou je možno získat diesteřy a diamidy kyseliny sulfojantarové reakcí anhydridu kyseliny maleinové s přibližně 2 moly alkylalkoholu s přímým, rozvětveným nebo cyklickým řetězcem nebo odpovídajícího alkylamidu se 4 až 18 atomy uhlíku s následnou sulfonaci ve vodném prostředí nebo ve směsi vody a organického prostředí, například způsobem disulfitů alkalických kovů, například disulfitu sodíku nebo pyrrosulfitů alkalických kovů podle evropského patentového spisu č. 87 711. Výhodné jsou diesteřy kyseliny sulfojantarové s isohexanolem, isooktanolem, isononanolem, isodekanolem a/nebo isotridekanolem jako takové nebo v kombina ci s diesteřy kyseliny sulfojantarové s odpovídajícími lineárními alkylalkoholy.

Monoestery kyseliny sulfojantarové a monoamidy této kyseliny je možno získat s výhodou reakcí anhydridu kyseliny maleinové s přibližně 1 molem alkylalkoholu a přímým, rozvětveným nebo cyklickým řetězcem, popřípadě alkoxylovaného nebo popřípadě alko.xylovaného monoalkylfenolu, dialkylfenolu nebo trialkylfenolu o 1 až 12 atomech uhlíku v každém alkylovém řetězci nebo popřípadě alkoxylového alkylaminu s přímým, rozvětveným nebo cyklickým řetězcem na poloester nebo poloamid kyselina maleinové. Nakonec se provádí sulfinace například působením sulfitu sodného nebo amonného. S výhodou se užije monoester kyseliny sulfojantarové s 8 až 18 atomy uhlíku s 0 až 30 moly ethylenoxidu a/nebo monoester kyseliny sulfojantarové s isooktylfenolem, isononylfenolem a/nebo isododecylfenolem a 30 až 30 moly ethylenoxidu.

Pro použití při provádění způsobu podle vynálezu jsou dále vhodné soli sekundárních alkylsulfonátů 11 až 17 atomech uhlíku s alkalickými kovy, jejich amonné soli nebo jejich soli s aminy, které j_emožno získat v průmyslovém měřítku reakcí nasycených alifatických uhlovodíků. Například působením oxidu siřičitého a kyslíku za přítomnosti sloučenin, podporujících vznik radikálů, . jako jsou ozon, organické peroxidy nebo ultrafialové světlo podle publikace Winnacker/Kuchler: Chemische Technologie, 4.vydáni, sv.7, str. 114 až 116, Karl Hanser Verlag, Mnichov 1986.

Po flotaci tiskových barev se vodná suspenze papíru smísí s výhodou s 1 až 4 g smáče del s obsahem sulfonátových skupin/kg papíroviny, usušené na vzduchu p'ři teplotě 20 až 60 ^QC. Hodnota pH této suspenze se pohybuje v rozmezí 7 až 11, s výhodou 7 až 10. Obsah papíru v suspenzi se pohybuje v rozmezí například 0,5 až 2 % hmot. Potom se provádí flota ce (flotační komora Denver) známým způsobem při teplotě v rozmezí 20 až 95 °C, s výhodou 45 až 60 °C.

Vláknina, získaná způsobem podle vynálezu má ve srovnání s materiály, které byly zpracovány při použití běžných smáčedel daleko menší obsah plniva. Způsobem podle vynálezu je tedy poskytnuta možnost zvýšit podíl starého papíru, zbaveného tiskových barev při výrobě nového papíru až nad 50 % hmot.

Praktické provedení způsobu podle vynálezu bude osvětleno v následujících příkladech

V příkladech byla flotace vždy prováděna v laboratorní flotační komoře (Denver) s objemem 9 litrů při použití vodné suspenze plniva a vodné suspenze papíroviny.

Přikladl t

Suspenze plniva g plniva se disperguje v 9 litrech vody a pH se upraví hydroxidem sodným na 8,5 . až 9,5. Potom se přidá 0,2 g smáčedla s obsahem sulfonátových skupin, potom se provádí 7 minut flotace v laboratorní komoře. Podíl pevných látek, získaných v přepadu flotační komory se odfiltruje, suší při teplotě 105 °C do stálé hmotnosti a potom se zváží. Získané výsledky jsou shrnuty v následující tabulce 1.

TABULKA 1 použité smáčedlo užité plnivo % hmot. plniva v přepadu sodná sůl monoalkylesteru kyseliny sulfojantarové s 12 až 18 atomy uhlíku v alkylové části sodná sůl sulfonátu kyseliny olejové

kaolin	94
CaCO₃ kaolin/CaCO₃ ^x)	64 77
kaolin	80
CaCO₃	82
kaolin/CaC0₃	61

použité smáčedlo	užité plnivo	% hmot. plniva v přepadu
Pro srovnání:
sodná sůl n-dodecyl-	kaolin	3
benzensulfonátu	CaCOg	4
	kaolin/CaCOj	4
sodná sůl	kaolin	42
olefinsulfonátu	CaCO^	43
	kaolin/CaCO^	60
sodná sůl dodeCyldifenyl-	kaolin	30
etherdisulfonátu	CaCOg	72
	kaolin/CaCOj	34
X) ' Směs sestávající ze 70 % hmot.	kaolinu a 30 % hmot. uhličitanu vápenatého

Příklad 3

Suspenze papíroviny

Papírovina z novin a ilustrovaných časopisů, v poměru hmot. 1 : 1, sušená na vzduchu se zpracovává působením běžných chemikálií ve flotačním zařízení k odstranění tiskových barev. Suspenze obsahovala 1 % hmot. papíru, její teplota byla 40 °C, hodnota pH 9,0 a obsah popelovin 16 % hmot. K 9 litrům suspenze papíru, zbavená tiskových barev s obsahem 1 % hmot. papíroviny se potom přidá 0,2 g smáčedla s obsahem sulfonátových skupin a flotace se provádí 10 minut v laboratorní flotační komoře (Denver). Po flotaci se papírovina zbaví na filtru vody, potom se suší při teplotě 105 °C do konstantní hmotnosti potom se stanoví obsah popelovin podle normy (DIN 54 371). Získané výsledky jsou shrnuty v následující tabulce 2.

TABULKA 2 smáčedlo obsah plniva po flotaci v % hmot.

6,0 sodná sůl sulfonátu. kyseliny; olejové sodná sůl monoalkylesterukyseliny sulfojantarové s 12 až 18 atomy uhlíku v alkylové části

Claims

1. Způsob odstraňování plniv ze starého papíru, vyznačující se tím, že se po flotaci tis kových barev k vodné suspenzi papírové hmoty přidá jedno nebo větší počet smáčedel s obsahem sulfonátových skupin ze skupiny

a) alifatické <* -sulfokyseliny a/nebo estery těchto kyselin obecného vzorce I

R - CH - COOM¹ (I) so₃m kde

R znamená alkylový zbytek o 6 až 20 atomech uhlíku,

M znamená atom vodíku, kation alkalického kovu nebo amonný ka.tion a

M¹ znamená atom vodíku, kation alkalického kovu, kation amonný nebo alkylový zbytek o 1 až 4 atomech uhlíku a/nebo

b) soli nenasycených sulfonovaných alifatických kyselin o 12 až 22 atomech uhlíku s alkalickými kovy, amonné soli těchto kyselin a/nebo jejich soli s aminy a/nebo

d) sekundární alkansulfonáty o 11 až 17 atomech uhlíku ve formě solí s alkalickými ko vy, amonných solí a/nebo solí s aminy, v celkovém množství 0,1 až 8 g/kg papírové hmoty, sušené vzduchem, potom se provádí flotace.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se k suspenzi papíroviny přidávají smáčedla, uvedená a)aš d) v bodu 1 do eelkkového množství 1 až 4 g/kg papíroviny, sušené na vzduchu.

3. Způsob podle bodů 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se k suspenzi přidává

a) alifatická -sulfokyselina a/nebo jeji ester obecného vzorce I, v němž R znamená alkylový zbytek o 10 až 16 atomech uhlíku, M znamená kation alkalického kovu nebo kation amonný a M¹ znamená kation; alkalického kovu, kation amonný nebo alkylový zbytek o 1 až 4 atomech uhlíku, a/nebo

b) soli sulfonovaných, nenasycených alifatických kyselin o 16 až 22 atomech uhlíku s alkalickými kovy, jejich amonné soli a/nebo jejich soli s aminy a/nebo

c) soli esterů alkylalkoholů o 8 až 18 atomech uhlíku s kyselinou sulfojantarovou s alkalickými kovy, amonné soli a/nebo soli z aminů s 0 až 30 moly ethylenoxidu a/ne bo isooktylfenoly, isononylfenol a/nebo isododeoylfenol s 3 až 30 moly ethylenoxidu a/nebo dialkylestery kyseliny sulfojantarové s 6 až 14 atomy uhlíku v alkylové části.