DE1517148A1

DE1517148A1 - Verfahren zur Entfernung von Druckerschwaerze aus Papier

Info

Publication number: DE1517148A1
Application number: DE19641517148
Authority: DE
Inventors: Shafiul Hossain; Antal Pataki
Original assignee: Abitibi Power and Paper Co Ltd
Current assignee: Abitibi Power and Paper Co Ltd
Priority date: 1963-09-11
Filing date: 1964-09-08
Publication date: 1969-08-28
Also published as: GB1082273A; SE307502B; US3354027A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung von Druckerschwärze aus Papier. Eines der Hauptprobleme bei der Wiederverwendung von Altpapier, wie Zeitungspapier, ist die Entfernung der Druckerschwärze au'j ^rif-^r Altpapier. Zeitungspapier enthält gewöhnlich 1 bis 2^a/₀ Druckerschwärze, die hauptsächlich aus Büß, petroleumölen und einer geeigneten Farbstofflösung besteht. Der Vorgang der Entfernung der Druckerschwärze kann in zwei Stufen geteilt werden, nämlich erstens das Kochen oder Defibrieren, wobei die Druckerschwärze teilchen von der Faseroberfläche abgelöst werden, und zweitens die eigentliche Entfernung der

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BAD

Druckerschwärze, wobei die abgelösten Tintenteilchen physikalisch aus dem Faserschlamm abgetrennt werden. Die Erfindung betrifft insbesondere die erste Stufe, d.h. den Kochvorgang.

In der kanadischen Anmeldung 863 968 vom 7. Dezember 1962 (deutsche Patentanmeldung A 44 739 VIb/55b) wurde erläutert, daß verschiedene Alkalien als chemisches Agenz in der Kochstufe verwendet worden sind, einschließlich Natriumhydroxid, Natriumcarbonat und Natriumsilicat, und es wurde vorgeschlagen, die Entfernung der Druckerschwärze stattdessen mit einem Alkalisulfit, vorzugsweise Natriumsulfit, durchzuführen.

Es wurde nun gefunden, daß verbesserte Ergebnisse erzielt werden können, wenn die Entfernung der Druckerschwärze mit einem alkalischen chemischen Agenz und einem löslichen Polymeren des unten beschriebenen Typs durchgeführt wird. Wenn auch als alkalisches chemisches Agenz vorzugsweise Jatriumsulfit verwendet wird, können auch andere lösliche alkalische chemische Agenzien einschließlich Natriumbisulfit, Matriumtripolyphosphat, Natriumpyrophosphat, Natriummetasilicat, Natriumhydroxid, Natriumcarbonat und Matriumsilicat als das lösliche alkalische chemische Agenz verwendet werden.

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Der Ausdruck "lösliches Polymeres" kann definiert werden als eine Substanz von hohem Molekulargewicht, die in wäßrigem Medium eine Lösung oder Dispersion bildet, welche sich im allgemeinen den Charakteristiken von wäßrigen kollodialen Dispersionen nähert. Die besonderen löslichen Polymere, die gemäß der Erfindung verwendet werden, sind Polyampholyte und Polymere, deren wiederkehrende Einheiten die Struktur eines Lactams oder eines substituierten Lactams haben. Polyampholyte können als makromolekulare Substanzen definiert werden, die in Lösung sowohl positive als auch negative Ladungen in ihrem molekularen Aufbau enthalten. Die nach außen wirksame Ladung eines Polyampholyt-Makromoleküls wird gewöhnlich durch den pH-Wert des Dispersionsmediums bestimmt. Die Klasse der löslichen Proteine gibt typische Beispiele von Polyampholyten.

Ein läsliches Polymeres mit einer Lacturnstruktur kann unter gewissen Bedingungen hydrolisieren und saure und basische Gruppen im gleichen Molekül bilden, wodurch dem Molekül ampholytische Sigenschaften erteilt werden, polyvinylpyrrolidon ist ein Beispiel eines löslichen Polymeren mit einer substituierten Lactamstruktur.

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Als denkbarer Mechanismus für den physico-chemischen Vorgang der Entfernung der Druckerschwärze gemäß der Erfindung mag gesagt werden, daß die dualen-elektrischen Eigenschaften von Polyampholyten besonders geeignet sind, auf die Druckerschwärzeteilchen eine polare Anziehung auszuüben, während für die Cellulosefasern eine insgesamt wirkende Abstoßung bestehen bleibt.

Gemäß der Erfindung in ihrer allgemeinsten Darstellung ist ein Verfahren zur Entfernung von Druckerschwärze aus Altpapier demzufolge dadurch gekennzeichnet, daß das Altpapier in einer Lösung aufgeschlossen wird, die ein lösliches alkalisches Mittel zur Entfernung der Druckerschwärze sowie ein lösliches polyampholytisches Polymeres wie Protein oder ein lösliches Polymeres mit Lactam- oder substituierter Lactamstruktur enthält.

In den Versuchen, die in den Beispielen beschrieben werden, wurde der Aufschluß in einem Kocher durchgeführt, der unter dem Handelsnamen "Turboflex" erhältlich ist. Bei dem Altpapier handelte es sich um die Milwaukee Sentinel oder den Toronto Star. Die Weiße der aufgearbeiteten unbedruckten Stellen der Milwaukee Sentinel war J§2, und die der bedruckten Stellen j+8, Die Versuche wurden mit 1,14 kg, 2,28 kg und 3,40 kg Papier durch-

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geführt, was sich nach der Konsistenz während der ßreihersteilung richtete {2t, k'i bzw. 6%). Bs wurde nicht versucht, Stellen auszuschneiden, die mit farbigen Druckpasten bedruckt waren, und ihr Anteil in dem Beschickungsgut für den Kocher entsprach im allgemeinen dem im ur-. sprünglichen Zeitungspapier.

Die Zeitungspapier bögen wurden von Hand in Viertel zerrissen und in den Kocher gebracht. Die erforderlichen Mengen an Chemikalien und Wasser wurden dann zugegeben, wobei die Temperatur des Wassers auf eine vorherbestimmte Höhe, gewöhnlich um 6O⁰C, eingestellt war. Der Aufschluß wurde eine spezifizierte Zeitdauer, gewöhnlich 10 Minuten, durchgeführt. Dann wurden Proben in Portionen von 80 g (auf feuchtigkeitsfreier Basis) entnommen und etwa 10 Minuten in einem Laboratoriumsmodell einer Dever Flotationszelle aufgeschlämmt. (Die verwendete Zelle wurde vom Hersteller als laboratorymodel 'Sub A flotation machine¹ bezeichnet.) Die Konsistenz während der Aufschlämmung wurde auf etwa 1% eingestellt.

i/ach der Flotation wurde der Faserbrei abgesaugt, und der Faserfilz wurde gesammelt und auf seine Weiße untersucht. Die Bestimmung erfolgte an Blättern, die nach dem Standard T.A.P.P.!.-Verfahren hergestellt

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wurden. Die Weiäe-Werte wurden mit einem Elrepho-Weiöegradmesser bei 457 Millimikron Wellenlänge bestimmt und auf die nächste ganze Zahl abgerundet. Außerdem wurden Reflektionsmessungen oftmals über den Bereich von 4-26 bis 681 mmu vorgenommen, um die Fasbreflektionskurve für den Brei zu bestimmen.

Der Aufschluß wurde mit verschiedenen Alkalien wie Natriumsulfit, Hatriumtripolyphosphat, Natriumpyrophosphat und Natriummetasilicat in verschiedenen Mengen durchgeführt; zu den löslichen Polymeren, die verwendet wurden, gehörten Polyvinylpyrrolidon, 'i'ierblut, Kasein, Tierleim und "protein Colloid 1-Vⁿ. Die Mengen an Polymeren wurden zwischen 0,2 und l,0s£ variiert, bezogen auf das Gewicht des Altpapiers. In gewissen Versuchen wurde das Polymere mit oberflächenaktiven Substanzen wie Seif.« oder Triton X-100 (einem nicht ionischen Alkylarylpolyätheralkohol) und Chelatbildner wie Versenex-80. (dem Pentanatriumsalz von Diäthylentriaminpentaessigsäure) vermischt. In jedem Fall wurde der Aufschluß bei einem pH-Wert von etwa 8 durchgeführt.

In einigen Fällen wurde der Brei gebleicht. Die Bleichung erfolgt nach, der Flotation bei einer Konsistenz

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— ι —

von 4$. Zum Bleichen wurde der pH-Wert des Breies mittels verdünnter Schwefelsäure auf annähernd 5,5 eingestellt, und der Brei wurde= in einen Polyäthylenbeutel eingebracht. Die Bleichchemikalien, gewöhnlich 0,2£ Natriumhydrosulfit und 0,5% Natriumtripolyphosphat (bezogen auf das feuchtigkeitsfreie Gewicht des Breies), wurden dann zugefügt, und der Beutel wurde geschlossen, zwecks guter Durclmischung 1 Minute oder 2 geknetet und 1 Stunde in ein Heizbad von 60°C gebracht.

Beispiel

Die nach dem vorstehenden Verfahren erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. In dieser ist ΈΡΡ eine Abkürzung für Natriumtripolyphosphat, PW eine Abkürzung für Polyvinylpyrrolidon, metso bedeutet Natriummetasilicat, und Protein Colloid. 1-V ist hauptsächlich ein Protein auf Gollagenbasis, das hergestellt wird durch Extraktion von Collagen und Raffination zwecks SichersteHang eines gleichförmigen Produktes. Das Molekulargewicht war etwa 10 ooo, und der isoiektische pH lag in der Nähe von 5. Dieses besondere Produkt - Protein Colloid l-V - wurde hergestellt von Swift & Company, Chicago, Illinois, U.S.A.

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Tabelle

fir.	Papier typ	CO O (O 00
Λ *,L·* 2
3
h
5		cn
ό		ο σο
7
6
9 10 11
ι 12 X) ι ₁₃
15
16
17
18 19

	Sentinel
Q) α> CO
•Η S

Chemisches System

3* Na2S03 + 0,5* TPP + 1,0* PVP K-30

3* Na2S03 + 0,5* TPP + 0,55g Casein

3% Na2S03 + 0,5* ΊΡΡ + 1,0* Tierleim

3* Na2S03 + 0,5* TPP + 0,2* Protein Colloid 1-V

3% Na2S03 + 0,5^ TPP + 0,5* Protein Colloid 1-V

1% Na2S03 + Q,5i TPP + 0,5:^ Protein Colloid 1-7

3* Ua2S03 + 0,5* TPP + 0,5^g Protein Colloid l-v

5% Na2S03 + 0,5^ TPP + 0,5* Protein Colloid 1-V

10* Na2S03 + 0,5* TPP + 0,5^ Protein Colloid 1-V

3t Na2S03 + 1* TPP + 1,0* Protein Colloid 1-V

3% Ma2SO3 + 0,2# TPP + 0,1* Triton X-100 +

0,5* Protein Colloid 1-V

3fo Na2S03+ 0,5:^ Protein Colloid l-V

3i> iia2S03 + 0,2^ Versenex-80 + 0,5^ Protein Colloid 1-V

Ii TPP + 0,5% Protein Colloid 1-V

1,5* TPP + 0,
Vi Na^P207 +
0,2;^ METSO +

3% Na2S03 +
34 «Ia2S03 +

Protein Colloid 1-V 5'^ Protein Colloid 1-V 5^ Versenex-80 + 0,

Konsistenz während des Aufschlusses	Weißegrad.
2	58
2	58
if-	57
2	57
2	59
CVI	57
2	58
2	58
2	59
	58
	58
2	57
.-V 2	59
2 ■	56
2	56
2	56

TPP

,5# Protein

Colloid 1-V

+ 1* Seife + 0,2$ Protein

Colloid 1-V

+ Vt Seife + 0,2% PVP K-30 2 2

55

60 58

Tabelle I

20 " j 3^ ia2Sü3 + 0,5^ TPP + 14 Seife + 0,23 Casein 2 59

21 j y-o Na2303 + O,5^J4 TPP + 0,5% Protein Colloid 1-V 2 57 _ω · (protein Colloid in der Flotationszelle zügeln geben)

?.Z I^ 3ί ^a2S03 + 0,5% TPP + 0,5^ Protein Colloid 1-V 2 56

^.■g (20 min. bei 6-10°C gekocht)

£3 sot (a) 3^ i^fa2S03 + 0,5-6 TPP + 0,5« Protein Colloid 1-V 2 (a) ^S

} J (b) 0,23 Na2S204 + 0,5^ ¹TPP gebleicht 4 (b) 61

ι ι flach dem Aufschlämmen mit

24 Toronto Star 3% itfa2S03 + 0,5"a 'TPP'+ 0,5;έ Protein Colloid 1-V 2 60 (weniger als

eine tfoche alt)

25 Toronto Star 3>i Ma2S03 + 0,5% TPP + 0,5% Protein Colloid 1-V 2 56 (12 honate alt)

2o hilwaukee 3* <ia2S03 + 0,5^- TPP + 0,5* Protein Colloid 1-V 2 58

ι Sentinel

O _OT

1 °

f Ξ

CD

CO-

OO _j.

°° . cn

OO

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Aus den im obigen Beispiel erläuterten Versuchen geht hervor, daß lösliche Polymere des angegebenen "JJyps wirksame Druckerschwärze-Entfernungsmittel sind, wenn sie mit einem geeigneten Alkalisystem verwendet werden. Als Alkalisystem hatte sich am meisten bewährt eine Kombination von Natriumsulfit mit einer kleinen Menge Natriumtripolyphosphat. Wenn dieses Alkalisystem.zusammen mit Protein Colloid 1-V eingesetzt wurde (Versuche tfr. k - 10), war der Weißegrad der von Druckerschwärze befreiten Breie tatsächlich 1 bis 2 Punkte höher als der der entsprechenden unbedruckten Bandteile. Versuch Nr. 25 richtete sich auf ein Zeitungspapier, das 12 Monate gealtert worden war. Der Weißegrad der unbedruckten Randteile dieses Papiers war auf $5 gefallen, aber der Weißegrad nach der Entfernung der Druckerschwärze, war 56- Dies zeigt, daß die Entfernung der Druckerschwärze nach der Erfindung auch bei Altpapier mit Erfolg durchgeführt werden kann, das eine beträchtliche Zeit gealtert ist.

Es ist ersichtlich, daß die Menge an Natriumsulfit oder sonstigem alkalischen Druckerschwärze-Entfernungsmittel weit variiert werden kann. Mengen im Bereich von 1 bis 104 können angewandt werden, jedoch ist der bevorzugte Bereich zwischen 3 und 5$. Oberflächenaktive Mittel

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SAD ORIGiNAU

wie Seife oder Chelatbildner wie das Pentanatriumsalz von Diäthylentriaminpentaessigsäure sind mit löslichen Polymeren wie Proteinen oder Polyvinylpyrrolidon verträglich. Man sieht ferner, daß die Zugabe der löslichen Polymeren an anderen Stellen als im Kocher erfolgen kann, beispielsweise in der Flotationszelle, wie Versuch 21 zeigt. Es wurde ferner gezeigt, daß die Aufschlußtemperatur weit variiert werden kann. Versuch Nr. 22 wurde mit einer Wassertemperatur von 6°C zu Beginn des Aufschlusses durchgeführt.

Versuch Nr. 26 wurde an Altpapier durchgeführt, das während der Wintermonate im FrÄen gelagert wurde, wobei die Temperaturen oft unter minus 32° G fielen. Dieser Versuch zeigte, daß die Entfernung der Druckerschwärze mit Hilfe löslicher Polymerer gemäß der Erfindung auch bei Altpapier wirksam durchgeführt werden kann, das unter extrem ungünstigen Bedingungen gelagert war.

Aus den erhaltenen Farbkurven ergab sich, daß die ungebleichte^ von Druckerschwärze befreiten Breie, höhere Eeflektionswerte hatten als die unbedruckten Stellen im blauen Bereich und in einem Teil des grünen Bereiches des Spektrums, Es ergab sich somit, daß die

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Behandlung zur Entfernung der Druckerschwärze gemäß der Erfindung das Reflßktionsvermögen im blauen Bereich auf Kosten des HeflektionsVermögens im gelb-roten Bereich erhöhte und dem gereinigten Brei eine ansprechende blau-weiße Tönung verlieh, statt nur das gelb-weiße des ursprünglichen Materials wiederherzustellen.

-Paten tansprü che- -13-

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Claims

Patentansprüche

Altpapier, mittels einer alkalischen wäßrigen Flotte, die lösliche alkalische Druckfarbenentfernungsmittel und eine Stickstoff in amidartiger Bindung enthaltende organische Verbindung aufweist, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Behandlung des Altpapiers in einer Lösung erfolgt, die ein lösliches alkalisches Druckerschwärze-Entfernungsmittel und ein lösliches Polymeres mit einer Lactams tr uk tür bzw. substituierten Lactamstruktur enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Altpapier Zeitungspapier verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als lösliches alkalisches Druckerschwärze-Entfernungsmittel Natriumsulfit verwendet wird,

k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS ale lösliches alkali»ones Druckerschwärze-Entfernungsmittel eine Kombination

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BAD OBlQ¹MA¹-

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von Natriumsulfit und Matriumtripolyphosphat verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Natriumsulfit im Bereich von 1 bis 10$ und die Menge an Natriumtripolyphosphat im Bereich von 0,2 bis 1% liegt, bezogen auf das Gewicht des Altpapiers.

6. Verfahren nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Natriumsulfit im Bereich von 3 - 5# und die Menge an Natriumtripolyphosphat im Bereich von 0,2 bis 1% liegt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ala lösliches Polymeres ein Protein verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der voltergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dafl als lösliches Polymeres Polyvinylpyrrolidon verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dafl als lösliohts Polymeres Kasein,. Tierlei« oder Collagen verwendet wird.

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10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k ennz ei chn et , daß die Menge der löslichen Polymeren im Bereich von 0,2 bis Z% liegt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gek ennz ei chnet , daß die Lösung ein oberflächenaktives Mittel enthält.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Altpapier mit der Lösung in einer Aufschlußstufe behandelt wird, auf die eine Druckerschwärze-Abtrennungsstufe folgt.

13· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß nach der Behandlung mit der Lösung gebleicht wird.

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