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Diese Erfindung betrifft ein Entfärbungsverfahren
zum Entfärben
von Abfallpapieren wie Zeitungen, Broschüren, Magazinen, um diese wiederzugewinnen.
Mehr spezifisch betrifft diese Erfindung ein Entfärbeverfahren,
durch das Pulpenblätter
mit guter Qualität
und verminderter schlechter Farbe erhalten werden können.
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Stand der
Technik
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Abfallpapiere werden durch Abstreifen
von Tinte von den Abfallpapieren durch eine Entfärbungsbehandlung, zur Herstellung
einer wiedergewonnenen Pulpe, und Herstellung von rückgewonnenem
Papier von der wiedergewonnenen Pulpe zurückgewonnen. Die konventionellen
Entfärbeverfahren
umfassen im allgemeinen den Schritt des Abstreifens von Tinte von
Abfallpapieren und einen Schritt der Entladung der abgestriffenen
Tinte.
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Mehr spezifisch umfaßt das Entfärbeverfahren
als Hauptschritte:
- (1) Pulpenbildung (Auflösung) von
Abfallpapieren,
- (2) Altern, d. h. Lassen des aufgelösten Papiers so wie es ist,
- (3) Flotation, und
- (4) Waschen.
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D. h. bei der Entfärbebehandlung
wird an die Fasern der Abfallpapiere gebundene Tinte physikalisch und
chemisch (oder biochemisch) davon abgestreift, zum Trennen der Tinte
von den Fasern. Somit wird zurückgewonnene
Pulpe erhalten.
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Das oben genannte Tintenabstreifen
bei der konventionellen Entfärbebehandlung
wird im allgemeinen bei einem hohen pH (pH: 10 bis 9) durchgeführt, mit
anschließender
Entfernung der Tinte unter den gleichen Bedingungen im Flotationsschritt.
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Ein Entfärbemittel zur Verwendung bei
dem Tintenabstreifschritt und dem Tintenentfernungsschritt muß bisher
unterschiedliche Eigenschaften für
die jeweiligen Schritte aufweisen. Spezifisch muß ein Entfärbemittel zur Verwendung beim
Tintenabstreifschritt die Benetzbarkeit und die Permeabilität von Pulpe
mit Tinte verbessern und die Tintenabstreifleistung erhöhen, während ausgezeichnete
Tintendispersionseigenschaften angesichts der Verhinderung der erneuten
Ausfällung
vorhanden sind. Auf der anderen Seite muß ein Entfärbemittel zur Verwendung beim
Tintenentfernungsschritt eine Schäumleistung und Schaumbrucheigenschaften beim
Waschen aufweisen.
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Es wurde angenommen, daß Verbesserungen
bei solchen Leistungen im allgemeinen erzielt werden können, indem
die Oberflächenspannung
erniedrigt wird und daß die
Art der Erhöhung
der Hydrophilizität
der Tintengrenzflächen,
d. h. wie der Kontaktwinkel der wäßrigen Lösung eines Entfärbemittels
(wäßriger Lösungsbereich
der Aufschlämmung)
mit Tintengrenzflächen
erniedrigt wird, der Grund für
die Notwendigkeit zur Verbesserung der Leistung ist.
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Angesichts der Tintenentfernung beinhaltet
jedoch ein Entfärbungsmittel
mit guter Titenabstreif- und Tintendispersionseigenschaft ein besonderes
Problem einer "tristen
Farbe", weil Tinte übermäßig dispergiert ist,
so daß die
Adsorption davon an Blasen unzureichend wird, wodurch kein zufriedenstellend
Weißgrad
erzielt wird. Diese trübe
Farbe verschlechtert das Aussehen von gedruckten Stoffen, hergestellt
unter Verwendung des wiedergewonnenen Papiers. Zur Verhinderung
dieses Problems muß somit
eine große
Menge an unbehandelter Pulpe zugegeben werden. Mit anderen Worten
kann das Problem der tristen Farbe nicht mit irgendeiner Annäherung angesichts
der Verbesserung der Benetzbarkeit der Tintengrenzflächen oder
eine Erhöhung
der Hydrophilizität
von Tintengrenzflächen
gut gelöst
werden, wie es bisher vorgeschlagen wurde.
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J. C. Panek und P. H. Pfromm beschreiben
in "Interfacial
properties of toner in flotation deinking" IPST, Technical Paper Series Nr. 594,
August 1995, Atlanta (Ga), S. 24, die Wirkung des Kontaktwinkels
zwischen einer wäßrigen Lösung einer
Pulpenaufschlämmung
und den Grenzflächen
von Tintenteilchen in einem Flotationsentfärbeverfahren. Ein hoher Kontaktwinkel
wird für
den Erhalt einer Trennung der Tonerteilchen empfohlen. Die Verwendung
von Tensiden wird für
die Bewirkung einer guten Kontrolle des Kontaktwinkels empfohlen.
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Als Ergebnis von detaillierten Untersuchungen
bezüglich
der Entfernung von feinen Teilchen von Tinte von Pulpen nach einem
ausreichenden Tintenabstreifen haben die Erfinder dieser Erfindung
festgestellt, daß das
genannte Problem der tristen Farbe gelöst werden kann, unter Erhalt
von Pulpenblättern
mit guter Qualität, wenn
der Kontaktwinkel der wäßrigen Lösung eines
Entfärbemittels
mit Tintengrenzflächen,
zu dem bisher Untersuchungen gemacht wurden, um den Kontaktwinkel
stärker
zu erniedrigen, beim Flotationsschritt im Gegensatz dazu erhöht wird.
Mehr spezifisch haben sie festgestellt, daß die Entfernung von feinen
Teilchen von Tinte dazu führt,
das Aussehen der tristen Farbe beachtlich zu vermindern, wenn der
Kontaktwinkel des wäßrigen Lösungsbereiches
einer Aufschlämmung
mit abgestreifter Tinte, mit Tintengrenzflächen in einem Flotationsgerät zumindest
70° ist.
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Diese Erfindung gibt ein Entfärbeverfahren
an, das wie in dem unabhängigen
Anspruch 1 definiert ist.
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Das Entfärbeverfahren ist gekennzeichnet
durch Steuern des Kontaktwinkels des wäßrigen Lösungsanteils der Aufschlämmung, die
die abgestreifte Tinte enthält,
mit den Grenzflächen
von Tintenteilchen im Flotationsschritt auf den Bereich von wenigstens
70°, bevorzugt
70 bis 100°,
weiter bevorzugt 70 bis 90°.
Weiterhin ist es ebenfalls möglich,
diesen Kontaktwinkel auf den erwähnten
Bereich einzustellen, bevor der Flotationsschritt erfolgt. Ebenso
ist es möglich,
ein Verfahren zum Steuern des Kontaktwinkels auf den obigen Bereich
beim Flotationsschritt getrennt im Labormaßstab zu untersuchen und dieses
Verfahren auf den Betrieb einer realen Anlage in Fabriken oder dgl.
anzuwenden. In diesem Fall kann das Kontaktwinkelkontrollverfahren,
das zuvor festgestellt wurde, auf den Betrieb der realen Anlage übertragen
werden.
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Der Kontaktwinkel wird wie folgt
gemessen.
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<Kontaktwinkelmessung>
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Eine Glasplatte wird mit einer Harzkomponente,
erhalten durch Entfernung der flüssigen
Komponente einer Zeitungstinte, beschichtet, zur Bildung einer Tintenplatte.
Alternativ kann eine Tintenplatte durch Zugabe von Wasser zu Abfallpapier
zur Verwendung beim Entfärben
gebildet werden, zur Herstellung einer wäßrigen Lösung mit einer 5%igen Pulpenkonzentration,
Durchführung
einer Auflösung
mit einem Bench-Auflöser
mit der Lösung,
Durchführung
einer Soxhlet-Extraktion mit Chloroform für 48 Stunden mit der resultierenden
Lösung,
unter Erhalt eines Extraktes als eine Tintenzusammensetzung, Durchführung einer
GPC-Präparationssäulenchromatographie
mit einem Ausschlußgrenzen-Molekulargewicht
von 100000 mit der Tintenzusammensetzung, zum Trennen und Sammeln
einer Harzkomponente mit einem Molekulargewicht von wenigstens 1000 in
der Tintenzusammensetzung, und Beschichten einer Glasplatte mit
der Harzkomponente. Eine wäßrige Lösung, erhalten
durch Filtration einer Aufschlämmung
in einem Flotationsgerät
vor dem Flotationsschritt des Entfärbeverfahrens wird auf eine
Tintenplatte getropft, die entsprechend einem der genannten Vorgänge gebildet
ist, zum Messen des Kontaktwinkels zwischen diesen. Die Verwendung
der Harzkomponente als Tintenprobe basiert auf der Annahme, daß der Tintenbereich,
der durch Entfärben
entfernt ist, ein fester Bereich ist, während trocknendes Öl, halbtrocknendes Öl und Mineralöl nicht
bei der Tintenentfernung beinhaltet sind.
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Der Kontaktwinkel des wäßrigen Lösungsbereiches
einer Aufschlämmung
mit Tintengrenzflächen
in einem Flotationsgerät
ist etwa 60° bei
konventionellen Entfärbeverfahren.
Es gibt ein Entfärbemittel,
das in der Lage ist, diesen Kontaktwinkel weiter zu entfernen, und
zwar angesichts der oben erwähnten
Richtung der Entwicklung eines Entfärbemittels. Selbst bei dem
erfindungsgemäßen Entfärbeverfahren
wird der Kontaktwinkel des wäßrigen Lösungsbereiches
einer Aufschlämmung
mit Tintengrenzflächen
gleichermaßen
möglichst
niedrig beim Tintenabstreifschritt eingestellt, während dieser
Kontaktwinkel im Flotationsschritt (Tintenentfernungsschritt) auf
wenigstens 70° eingestellt
wird, zur Durchführung
des Flotationsschrittes in der Richtung, die der konventionellen
Richtung entgegengesetzt ist, wodurch das Aussehen von trister Farbe
deutlich vermindert werden kann. Obwohl der Grund, warum das Aussehen
der tristen Farbe entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren vermindert werden
kann, nicht klar ist, wird der folgende Grund angenommen. Das Adsorptionsvermögen von
feinen Teilchen von Tinte auf Blasen ist im allgemeinen schwach.
In dieser Hinsicht müssen sie
zumindest eine spezifische Teilchengröße aufweisen. Im Gegensatz
dazu wird gemäß dieser
Erfindung angenommen, daß eine
Erhöhung
des Kontaktwinkels des wäßrigen Lösungsbereiches
einer Aufschlämmung mit
Tintengrenzflächen,
d. h. eine Erhöhung
der Hydrophobizität
von Tintengrenzflächen,
eine gegenseitige hydrophobe Agglomerierung von Tintentröpfchen verursacht,
zur Erhöhung
der Größe von Tintenagglomeraten auf
eine Größe, die
in der Lage ist, diese leicht auf Blasen adsorbierbar zu machen,
um hierdurch effizient Tinte zu entfernen, oder verursacht eine
effiziente hydrophobe Adsorption von Tinte auf Blasengrenzflächen, die
vermutlich eine hohe Hydrophobizität aufweisen, wodurch Tinte
entfernt wird.
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Erfindungsgemäß kann der Kontaktwinkel beispielsweise
durch Zugabe von zumindest einem Mitglied, ausgewählt aus
siliciumhaltigen organischen Verbindungen, fluorhaltigen organischen
Verbindungen und Fettsäuren
zu der Aufschlämmung
eingestellt werden. Die siliciumhaltigen organischen Verbindungen
umfassen Siliconöl-Emulsionen
und Silicium-Tenside.
Die fluorhaltigen organischen Verbindungen umfassen Perfluoralkylether-Verbindungen
wie Perfluoralkylethanole, während
Fettsäuren
mittel- bis langkettige Fettsäuren wie
Stearinsäure,
bevorzugt langkettige Fettsäuren
mit 12 bis 20 Kohlenstoffatomen umfassen. Die oben erwähnte Kontaktwinkelsteuerung
kann alternativ durch Einstellen des pHs der Aufschlämmung und
durch Zugabe von zumindest einer Verbindung, ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus kationischen Verbindungen, Aminen, Säuresalzen
von Aminen und amphoteren Verbindungen, zu der Aufschlämmung durchgeführt werden.
In diesem Fall wird der pH im dem Bereich von 4 bis 10 eingestellt.
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Als Ergebnis von weiteren detaillierten
Untersuchungen bezüglich
des Kontaktwinkels mit den Grenzflächen von Tintenteilchen und
der Entfärbeleistung
auf der Basis der oben genannten Feststellungen haben die Erfinder
dieser Erfindung festgestellt, daß es einen Zusammenhang zwischen
dem Kontaktwinkel und den Ergebnissen des Entfärbens (insbesondere die triste
Farbe des Pulpenblattes) beim Flotationsschritt gibt. Spezifisch
kann bei einem willkürlichen
Entfärbeverfahren,
einschließlich
dem Flotationsschritt, wenn der Kontaktwinkel zwischen den Grenzflächen der
Tintenteilchen beim Flotationsschritt dann, wenn die gewünschten
Ergebnisse erhalten werden, gemessen wird, unter Auswahl eines geeigneten
Bereiches des Kontaktwinkels im System, das Endergebnis des Entfärbens durch
bloßes
Beobachten abgeschätzt
werden, ob der Kontaktwinkel im System in dem geeigneten Bereich
während
oder zumindest zu einem Zeitpunkt des tatsächlichen Betriebs der Entfärbebehandlung
(Flotationsschritt) liegt. Mit anderen Worten kann beurteilt werden,
daß die
Ergebnisse des Entfärbens,
die durch diese Entfärbebehandlung
erhalten werden, verbessert werden können, wenn beispielsweise der
Kontaktwinkel des wäßrigen Lösungsbereiches
der Aufschlämmung
mit den Grenzflächen
der Tintenteilchen im Flotationsschritt wenigstens 70° ist, wie
oben beschrieben. Wenn jedoch dieser Kontaktwinkel weniger als 70° ist, kann
abgeschätzt
werden, daß die
Ergebnisse der Entfärbung
schlecht sind. Dieses Verfahren dieser Erfindung zum Abschätzen der
Ergebnisse beim Entfärben
von dem Kontaktwinkel mit den Grenzflächen der Tintenteilchen im
Flotationsschritt ist so zuverlässig,
daß dies
als effektives Mittel zur Steuerung der Entfärbebehandlung bei der Durchführung der
realen Anlage dient.
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Demgemäß gibt diese Erfindung ein
Entfärbeverfahren
an, umfassend zumindest den Schritt des Abstreifens von Tinte von
Abfallpapier als Ausgangsmaterial und den Schritt zur Entfernung
der abgestreiften Tinte bei dem Flotationsverfahren, dadurch gekennzeichnet,
daß die
Entfärbebehandlung
fortgesetzt wird, wenn der Kontaktwinkel des wäßrigen Lösungsbereiches einer Aufschlämmung mit
den Grenzflächen
von Tintenteilchen im Flotationsschritt zumindest 70° ist. Diese
Erfindung gibt ebenfalls ein Entfärbeverfahren an, umfassend
zumindest den Schritt des Abstreifens von Tinte von Abfallpapier
als Ausgangsmaterial und den Schritt der Entfernung der abgestreiften
Tinte durch das Flotationsverfahren, wodurch die Entfärbeleistung
durch Bestimmung eines Kontaktwinkels an den Grenzflächen zwischen
der wäßrigen Lösung der
Aufschlämmung
und den Tintenteilchen im Flotationsschritt abgeschätzt wird.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Beim Entfärbeverfahren dieser Erfindung
wird zumindest ein oberflächenaktives
Mittel zum Abstreifen von Tinte verwendet. Als oberflächenaktives
Mittel können
solche, die als konventionelle Entfärbemittel bekannt sind, verwendet
werden, bevorzugt kationische Tenside, anionische Tenside und nichtionische
Tensiden, von denen nichtionische Tenside insbesondere bevorzugt
sind. Die Verwendung von zumindest einem Mitglied, ausgewählt aus
den folgenden nichtionischen Tensiden (A) bis (D) ist bevorzugt.
Die folgenden nichtionischen Tenside (A), (B) und (C) sind insbesondere
bevorzugt, unter denen das folgende nichtionische Tensid (C) weiterhin
bevorzugt ist.
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<Nichtionisches Tensid (A): Reaktionsprodukt,
erhalten durch Zugabe eines Alkylenoxides zu einer Mischung aus Öl und Fett
und einem Alkohol>
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Ein nichtionisches Tensid (A) ist
ein Alkylenoxid-Addukt einer Mischung aus einem Öl und Fett und einem ein- oder
mehrwertigen Alkohol. Das Alkylenoxid wird zu der oben beschriebenen
Mischung im Schnitt in einer Menge von 5 bis 300 mol, bevorzugt
20 bis 150 mol pro Mol der Mischung gegeben. Beispiele des Alkylenoxides
umfassen Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid, die alleine
oder in der Form einer Mischung von zwei oder mehreren von diesen
verwendet werden können.
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Das Mischungsverhältnis des Öls und Fett zum Alkohol ist
bevorzugt 1/0,1 bis 1/6, insbesondere bevorzugt 1/0,3 bis 1/3. Wenn
dieses Verhältnis
innerhalb des oben erwähnten
Bereiches fällt,
kann eine wiedergewonnene Pulpe mit ausgezeichnetem Aussehen erhalten
werden, weil das Abstreifen von Tinte effektiv erzielt wird.
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Beispiele der Öle und Fette als Ausgangsmaterial
des nichtionischen Tensides (A) umfassen pflanzliche Öle wie Kokosnußöl, Palmöl, Olivenöl, Sojabohnenöl, Rapssamenöl und Leinsamenöl; tierische Öle wie Schmalz,
Rindertalg und Knochenöl;
und Fischöle;
gehärtete Öle und halbgehärtete Öle davon,
und wiedergewonnene Öle,
erhalten durch Raffinierverfahren dieser Öle und Fette. Insbesondere
bevorzugt sind Kokosnußöl, Palmöl und Rindertalg.
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Beispiele des einwertigen Alkohols
als Ausgangsmaterial des nichtionischen Tensides (A) umfassen solche
mit einem Alkyl- oder
Alkenyl-Anteil mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen und solche mit einem
Alkylphenyl-Anteil, worin der Alkyl-Anteil 6 bis 14 Kohlenstoffatome
hat. Solche mit einem Alkyl-Anteil mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen
sind bevorzugt. Spezifische Beispiele davon umfassen 1-Octanol,
1-Nonanol, 1-Decanol, 1-Undecanol, 1-Dodecanol, 1-Tridecanol, 1-Tetradecanol,
1-Pentadecanol, 1-Hexadecanol, 1-Heptadecanol, 1-Octadecanol, 1-Nonadecanol,
1-Eicosanol, 1-Heneicosanol, 1-Docosanol, 1-Tricosanol, 1-Tetracosanol, 2-Octanol,
2-Nonanol, 2-Decanol, 2-Undecanol, 2-Dodecanol, 2-Tridecanol, 2-Tetradecanol,
2-Pentadecanol, 2-Hexadecanol, 2-Heptadecanol, 2-Octadecanol, 2-Nonodecanol,
2-Eicosanol, 2-Octen-1-ol, 2-Dodecen-1-ol, 2-Undecen-1-ol, 2-Tetradecen-1-ol, 2-Pentadecen-1-ol,
2-Hexadecen-1-ol, 2-Octadecen-1-ol, 8-Nonen-1-ol, 10-Undecen-1-ol,
11-Dodecen-1-ol, 12-Tridecen-1-ol,
15-Hexadecen-1-ol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Linoleylalkohol,
Linolenylalkohol, Eleostearylalkohol, Ricinoylalkohol, Cyclononanol,
Cyclododecanol, Cycloundecanol, Cyclododecanol, Cyclotridecanol,
Cyclotetradecanol, Cyclopentadecanol, Cyclohexadecanol, Cycloheptadecanol,
Cyclooctadecanol, Cyclononadecanol, Cycloeicosanol, Octylphenol
und Nonylphenol.
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Beispiele der mehrwertigen Alkohole
als Ausgangsmaterial des nichtionischen Tensides (A) umfassen Ethylenglykol,
Propylenglykol, Trimethylenglykol, Butylenglykol, 1,6-Hexanglykol,
2-Ethylbutan-1,2,3-triol, Glycerin, Trimethylolpropan, Trimethylolethan,
1,2,4-Butantriol, 1,2,6-Hexantriol, 1,1,1-Trimethylolhexan, Tetramethylolcyclohexanol,
Diglycerin, Mannitan, Pentaerythrit, Erythrit, Arabitol, Sorbit,
D-Glycero-D-glactoheptose,
D-Glycero-D-glucoheptose, D-Glycero-D-mannoheptose, D-Glycero-L-mannoheptose,
D-Altroheptulose, D-Mannoheptulose, D-Altro-3-heptulose, D-Glycero-D-galaheptit, D-Erythro-D-glaoctit,
D-Glycero-D-mannooctulose, D-Erythro-L-glononulose, Cellobiose,
Maltose, Lactose, Gentianose, Cellotriose und Stachyose. Bevorzugt
sind Ethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin und Trimethylolpropan.
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<Nichtionisches Tensid (B)' Verbindung mit der
Formel: RCOO(AO)mR'>
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Worin R eine Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe
mit 7 bis 23 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Wasserstoffatom eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis
22 Kohlenstoffatomen, eine Alkenyl-Gruppe mit 2 bis 22 Kohlenstoffatomen
oder eine Acyl-Gruppe mit 2 bis 22 Kohlenstoffatomen, bevorzugt
ein Wasserstoffatom ist; AO eine Oxyalkylen-Gruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen
ist und m eine ganze Zahl von 1 oder mehr ist.
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Wenn die Zahl der Kohlenstoffatome
der Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe
in der Definition von R 7 bis 23 ist, entfaltet das nichtionische
Tensid (B) eine ausgezeichnete Tintensammelfähigkeit und eine ausgezeichnete Tintenabstreiffähigkeit,
unter Erhalt einer wiedergewonnen Pulpe mit einem hohen Weißgrad und
einem ausgezeichneten Aussehen.
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Wenn die Zahl der Kohlenstoffatome
der Alkyl-, Alkenyl- oder Acyl-Gruppe in der Definition von R' 22 oder weniger
ist, entfaltet das nichtionische Tensid (B) eine ausgezeichnete
Fähigkeit
zum Abstreifen von Tinte von Cellulose, unter Erhalt einer wiedergewonnenen
Pulpe mit einem ausgezeichneten Aussehen und entfaltet eine angemessene
Einschäumeigenschaft,
unter Erzielung einer ausgezeichneten Verarbeitbarkeit.
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Das nichtionische Tensid (B) wird
durch Zugabe eines Alkylenoxides zu einer Fettsäure durch ein konventionelles
Verfahren, wahlweise mit anschließender Veresterung oder Acylierung
hergestellt. Das Alkylenoxid wird zu einer Fettsäure in einer Menge im Schnitt
von 5 bis 300 mol, bevorzugt 10 bis 150 mol pro Mol Fettsäure gegeben.
D. h. das nichtionische Tensid (B) ist im allgemeinen eine Reaktionsproduktmischung,
umfassend Verbindungen, die jeweils durch die erwähnte Formel
dargestellt sind: RCOO(AO)mR'. Beispiele des Alkylenoxides
umfassen solche, die bei der Erläuterung
bezüglich
des nichtionischen Tensides (A) genannt sind. Es ist bevorzugt Ethylenoxid
und Propylenoxid in einem molaren Verhältnis von Ethylenoxid zu Propylenoxid von
1/5 bis 5/1 bei der Herstellung des nichtionischen Tensides (B)
zu verwenden.
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Beispiele der Fettsäuren, die
zur Erzeugung des nichtionischen Tensides (B) verwendet werden,
umfassen solche mit einem Alkyl- oder Alkenyl-Anteil, der R entspricht,
mit 7 bis 23 Kohlenstoffatomen, und spezifische Beispiele davon
umfassen Caprylsäure,
Pelargonsäure,
Caprinsäure,
Undecansäure,
Laurinsäure, Tridecansäure, Myristinsäure, Pentadecansäure, Palmitinsäure, Margarinensäure, Stearinsäure, Oleinsäure, Elaidinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Stearolsäure, Ricinolsäure, Ricinoelaidinsäure, Nonadecansäure, Arachidonsäure, Heneicosansäure, Behensäure, Brassidinsäure, Erucasäure, Tricosansäure, Tetracosansäure, Kokosnußöl-Fettsäure, Rindertalgfettsäure, Palmölfettsäure, Talgölfettsäure, Rapsölfettsäure und
Fischölfettsäure. Unter
den nichtionischen Tensiden (B) sind solche mit einer Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe,
insbesondere einer Alkyl-Gruppe, dargestellt durch R, mit 11 bis
23 Kohlenstoffatomen bevorzugt.
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<Nichtionisches Tensid (C): Verbindung
mit der Formel: RO(AO)nH>
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Worin R eine Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe
mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen ist, AO eine Oxyalkylen-Gruppe mit
2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist und n eine ganze Zahl von 1 oder mehr
ist.
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Wenn die Zahl der Kohlenstoffatome
der Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe
in der Definition von R 8 bis 24 ist, entfaltet das nichtionische
Tensid (C) eine ausgezeichnete Fähigkeit
zum Abstreifen von Tinte von Cellulose, unter Erhalt einer wiedergewonnenen
Pulpe mit einem hohen Weißgrad
und einem ausgezeichneten Aussehen.
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Das nichtionische Tensid (C) wird
durch Zugabe eines Alkylenoxides zum einem einwertigen Alkohol durch
ein konventionelles Verfahren hergestellt. Das Alkylenoxid wird
zu einem einwertigen Alkohol in einer Menge von durchschnittlich
5 bis 300 mol, bevorzugt 7 bis 150 mol pro Mol des einwertigen Alkohols
gegeben. D. h. das nichtionische Tensid (C) ist im allgemeinen eine
Reaktionsproduktmischung, umfassend Verbindungen, die jeweils durch
die erwähnte
Formel dargestellt sind: RO(AO)nH. Beispiele
des Alkylenoxides umfassen solche, die in der obigen Beschreibung
erwähnt
sind, die sich auf das nichtionische Tensid (A) bezieht. Es ist bevorzugt,
Ethylenoxid und Propylenoxid in einem molaren Verhältnis von
Ethylenoxid zu Propylenoxid von 1/5 bis 5/1 bei der Erzeugung des
nichtionischen Tensides (C) zu verwenden.
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Beispiele des einwertigen Alkohols,
der zur Erzeugung des nichtionischen Tensides (C) verwendet wird,
umfassen solche mit einem Alkyl- oder Alkenyl-Anteil mit 8 bis 24
Kohlenstoffatomen und solche mit einem Alkylphenyl-Anteil, worin
der Alkyl-Anteil 6 bis 14 Kohlenstoffatome aufweist, und spezifische
Beispiele davon umfassen solche, die in der obigen Beschreibung
bezüglich
des nichtionischen Tensides (A) genannt sind. Unter den nichtionischen
Tensiden (C) sind solche mit einer Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe insbesondere
einer Alkyl-Gruppe, dargestellt durch R, mit 14 bis 24 Kohlenstoffatomen
bevorzugt.
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<Nichtionisches Tensid (D): Reaktionsprodukt,
erhalten durch Zugabe eines Alkylenoxides zu einer polyvalenten
Carbonsäure
oder einem Säureanhydrid
davon oder ein Reaktionsprodukt, erhalten durch Zugabe eines Alkylenoxides
zu einer Mischung aus einer polyvalenten (oder polybasischen) Carbonsäure oder
einem Säureanhydrid
davon und einem Alkohol>
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Der polyvalenten (oder polybasischen)
Carbonsäure
und des Säureanhydrides
davon als Ausgangsmaterial des nichtionischen Tensides (D) umfassen
Oxalsäure,
Malonsäure,
Succinsäure,
Methylsuccinsäure, Maleinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Phthalsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, maleinisierte
(oder maleierte) Oleinsäure,
Zitronensäure,
Perzitronensäure,
Trimellitsäure,
Butantetracarbonsäure, Pyromellitsäure, Tetradecanhexacarbonsäure, Maleinsäureanhydrid,
Succinsäureanhydrid,
Oxalsäureanhydrid,
Itaconsäureanhydrid,
Glutarsäureanhydrid,
Phthalsäureanhydrid,
Trimellithanhydrid, Pyromellitanhydrod und Stearylsuccinanhydrid.
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Dimere Säuren und polymere Säuren von
höheren
Fettsäuren
mit 14 bis 22 Kohlenstoffatomen sind ebenfalls im Umfang der polybasischen
Carbonsäuren
enthalten. Dimere Säuren
und polymere Säuren
können
durch ein Verfahren, worin eine monoolefinische Carbonsäure oder
eine diolefinische Carbonsäure
wie ein ungesättigtes
Fettsäuremonomer,
z. B. Oleinsäure,
Linolsäure
und Linolensäure,
einer thermischen Polymerisation wie einer Diels-Alder-Reaktion
unterworfen wird, oder durch ein anderes Verfahren synthetisiert werden.
Die polymere Säure
ist eine Polycarbonsäure
mit drei oder mehr Carboxyl-Gruppen im Molekül und umfaßt keine dimere Säure. Die
dimere Säure
oder die polymere Säure,
die hierin verwendet werden, können eine
Mischung davon mit einer nicht-reagierten
Monomersäure
sein. D. h. es ist nicht beunruhigend, daß eine nicht-reagierte Monomersäure vorhanden
ist, solange die Wirkungen dieser Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
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Beispiele des Alkohols als Ausgangsmaterial
des nichtionischen Tensides (D) umfassen einwertige und mehrwertige
Alkohole und spezifische Beispiele umfassen solche, die in der oben
genannten Beschreibung bezüglich
des nichtionischen Tensides (A) genannt sind.
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Bei der Erzeugung des nichtionischen
Tensides (D) mit einer mehrbasischen Carbonsäure oder einem Säureanhydrid
davon (I) und einem Alkohol (II) werden die Verbindungen (I) und
(II) bevorzugt in einem molaren Verhältnis von (I) bis (II) von
1/0,02 bis 5, besonders 1/0,1 bis 3 verwendet. Wenn das molare Verhältnis innerhalb
dieses Bereiches fällt,
kann das erwähnte
nichtionische Tensid (D) effizient feine Tintentröpfchen sammeln,
und die gesammelten Tintentröpfchen
werden effektiv bei der Flotation entfernt.
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Auf der anderen Seite werden höhere Fettsäuren oder
Salze davon geeignet als anionisches Tensid verwendet. Quaternäre Ammoniumsalze
werden als kationisches Tensid verwendet, mono(langkettiges Alkyl) quaternäre Ammoniumsalze
sind insbesondere bevorzugt.
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Das Tensid kann bei irgendeinem Schritt
beim Entfärbeverfahren
zugegeben werden. Jedoch wird es üblicherweise beim Pulpenschritt
zugegeben. Die Zugabemenge davon ist nicht besonders beschränkt. Irgendein
anderes bekanntes Erstfärbemittel
als die genannten nichtionischen Tenside (A) bis (B) können natürlich in
Kombination mit diesen verwendet werden.
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Bei dem Entfärbeverfahren dieser Erfindung
kann der genannte Kontaktwinkel auf den gewünschten Bereich durch Einstellen
des pH der Aufschlämmung
in dem Flotationsschritt, bevorzugt durch Einstellen des pH in dem
Bereich von 4 bis 10 eingestellt werden. Ein Verfahren, worin eine
kationische Verbindung, ein Amin, ein saures Salz eines Amins oder
eine amphotere Verbindung zu der Aufschlämmung beim Flotationsschritt gegeben
wird, kann ebenfalls als anderes Verfahren zum Steuern des Kontaktwinkels
erwähnt
werden. Erfindungsgemäß werden
die beiden Verfahren insbesondere bevorzugt in Kombination verwendet.
Beispiele der kationischen Verbindungen, Amine, der sauren Salze
von Amin und der amphoteren Verbindungen umfassen die folgenden
Verbindungen. Die Verwendung dieser Verbindungen dient zur Steuerung
des Kontaktwinkels und zur Verminderung der "tristen Farbe" des Pulpenblattes.
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<Kationische Verbindung>
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Beispiele der kationischen Verbindungen
umfassen Mono(langkettiges-alkyl) quaternäre Ammoniumsalze, Di(langkettiges-alkyl)
quaternäre
Ammoniumsalze, Pyridiniumsalze mit einer Substituentengruppe am Stickstoffatom
davon, und kationische Polymere. Unter den kationischen Verbindungen
sind besonders bevorzugt solche mit den folgenden Formeln (a
1) bis (b
1):
in den Formeln (a
1) bis (b
1) können R
1 und R
2 gleich oder
verschieden voneinander sein und bedeuten jeweils eine Alkyl-, Alkenyl-
oder β-Hydroxyalkyl-Gruppe
mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen; R
3 und
R
4 können
gleich oder verschieden voneinander sein und bedeuten jeweils eine
Alkyl- oder Hydroxyalkyl-Gruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine
Benzyl-Gruppe oder eine Gruppe mit der Formel: -(AO)
n-Z
(worin AO eine Oxyalkylen-Gruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist,
Z ein Wasserstoffatom oder eine Acyl-Gruppe ist und n eine ganze Zahl von
1 bis 50 ist); X
– ist ein Gegenion und
Y bedeutet eine Alkyl-, Alkenyl- oder β-Hydroxyalkyl-Gruppe mit 8 bis
36 Kohlenstoffatomen, eine Gruppe mit der Formel: R
5COOCH
2- (worin R
5 eine
Alkyl-, Alkenyl- oder β-Hydroxyalkyl-Gruppe
mit 8 bis 36 Kohlenstoffatomen ist), eine Gruppe mit der Formel:
R
5CONHCH
2- (worin R
5 wie oben definiert ist) oder eine Gruppe
mit der Formel: R
5OCH
2-
(worin R
5 wie oben definiert ist).
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<Amin und Säuresalz von Amin>
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Beispiele der Amine und der Säureadditionssalze
der Amine umfassen primäre
Amine, sekundäre Amine,
tertiäre
Amine, cyclische Amine, Imidazole, Imidazoline, anorganische Säuresalze
dieser Amine, organische Säuresalze
dieser Amine und Polymere mit Amino-Gruppen. Unter diesen sind besonders
bevorzugt solche mit den folgenden Formeln (a2)
bis (d2):
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-
In den Formeln (a2)
bis (d2) bedeutet R1 eine
Alkyl-, Alkenyl- oder β-Hydroxyalkyl-Gruppe
mit 8 bis 36 Kohlenstoffatomen, R2 und R3 können
gleich oder verschieden voneinander sein und bedeuten jeweils ein Wasserstoffatom,
eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenyl-Gruppe
mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen; und HA ist eine anorganische oder
organische Säure.
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<Amphotere Verbindung>
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Beispiele der amphoteren Verbindung
umfassen Betaine, Aminoxide, Phospholipide, Proteine und amphotere
Polymere. Unter diesen sind solche mit den folgenden Formeln (a
3) bis (b
3) besonders
bevorzugt:
in den
Formeln (a
3) bis (b
3)
können
R
1, R
2 und R
3 gleich oder verschieden voneinander sein
und bedeuten jeweils eine Alkyl-Gruppe
mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenyl-Gruppe mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen,
R
4 bedeutet eine Alkyl-, Alkenyl- oder β-Hydroxyalkyl-Gruppe
mit 8 bis 36 Kohlenstoffatomen, und M ist ein Wasserstoffatom, ein
Alkalimetall, ein halbes Mol eines Erdalkalimetalls oder eine Ammonium-Gruppe.
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Die Menge der zumindest einen Verbindung,
ausgewählt
aus der genannten Gruppe, bestehend aus kationischen Verbindungen,
Aminen, Säuresalzen
von Aminen und amphoteren Verbindungen, die zugegeben werden können, ist
bevorzugt 0,001 bis 5,0 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 0,01 bis
1,0 Gew.-%, bezogen auf das absolute Trockengewicht von Abfallpapier,
obwohl dies nicht besonders beschränkt ist, solange die Menge
so ist, damit der genannte Kontaktwinkel auf 70° oder mehr beim Flotationsschritt
eingestellt werden kann.
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Das Entfärbeverfahren dieser Erfindung,
das durch die erwähnte
Kontrolle des Kontaktwinkels des wäßrigen Lösungsbereiches einer Aufschlämmung, die
die abgestreifte Tinte enthält,
mit den Grenzflächen
der Tintenteilchen gekennzeichnet ist, umfaßt zumindest den Schritt des Abstreifens
von Tinte von Abfallpapier und den Schritt der Entfernung der abgestreiften
Tinte vom Flotationssystem. Andere Schritte können entsprechend konventionellen
Entfärbeverfahren
durchgeführt
werden. D. h. das Entfärbeverfahren
kann als Hauptschritte einen Auflösungs- oder Pulpen-)-Schritt, einen Alterungsschritt
(gegebenenfalls einen Knetschritt), einen Flotationsschritt und
einen Waschschritt enthalten. Das Entfärbeverfahren kann weiterhin
gegebenenfalls andere Schritte enthalten. Die jeweiligen Schritte
können
zwei oder mehrere Male durchgeführt
werden.
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Beispiele
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Die folgenden Beispiele werden diese
Erfindung mehr spezifisch erläutern,
obwohl sie nicht den Umfang der Erfindung beschränken sollen.
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<Zuzugebende Verbindung>
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Amine, Säuresalze von Aminen, kationische
Verbindungen und amphotere Verbindungen, die gegebenenfalls bei
den folgenden Beispielen zusätzlich
verwendet werden, sind in den anschließenden Tabellen 1 bis 8 aufgelistet.
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Beispiel 1
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Abfallpapiere (Zeitschriften/Broschüren: 70/30)
als Ausgangsmaterial, die in einer Stadt gesammelt waren, wurden
in 4 cm × 4
cm Stücke
geschnitten. Eine gegebene Menge davon wurde in einen Bench-Auflöser gegeben.
Dann wurden warmes Wasser, 1 Gew.-% (bezogen auf das Ausgangsmaterial)
Natriumhydroxid, 3 Gew.-% (bezogen auf das Ausgangsmaterial) Natriumsilicat,
3 Gew.-% (bezogen auf das Ausgangsmaterial) einer 30%igen wäßrigen Lösung Wasserstoffperoxid
und 0,2 Gew.-% (bezogen auf das Ausgangsmaterial) eines Blockadduktes
von Stearylalkohol mit 10 mol EO und 10 mol PO (als Durchschnittszahl
der zugegebenen Mole) als Entfärbemittel
zugegeben, und die resultierende Mischung mit einer Pulpenkonzentration
von 5 Gew.-% wurde bei 40°C
10 Minuten lang aufgelöst.
Die resultierende Pulpenaufschlämmung
wurde 60 Minuten bei 40°C
gealtert, und dann wurde warmes Wasser zur Verdünnung auf eine Pulpenkonzentration
von 1% zugegeben. Die Pulpenaufschlämmung wurde im Hinblick auf
den pH unter Verwendung von Schwefelsäure wie in Tabelle 9 gezeigt
eingestellt, und bei der Stufe wurde die zuzugebende Verbindung,
wie in Tabelle 9 gezeigt, falls sie zugegeben wurde, weiterhin für die Kontaktwinkelmessung
zugegeben. Die Menge der zugegeben Verbindung gemäß Tabelle
9 basiert auf dem absolutem Trockengewicht des Abfallpapiers. Die
Pulpenaufschlämmung
wurde 10 min bei 40°C
einer Flotation unterworfen. Der Kontaktwinkel wurde auf genannte Weise
gemessen. Nach der Flotationsbehandlung wurde die Pulpenaufschlämmung auf
einer TAPPI-Standardblattmaschine behandelt, unter Erhalt eines
Pulpenblattes. Das erhaltene Pulpenblatt wurde unter einem Druck
von 5 kgf/cm2 gepreßt und dann an Luft getrocknet,
zur Auswertung der Verhinderung der tristen Farbe der Pulpe. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt. Bezüglich der Auswertung des Pulpenblattes
wurde Aluminiumsulfat (Natriumsulfat) zu der Pulpenaufschlämmung nach
der Flotation zum Einstellen des pH davon auf maximal 5 gegeben,
mit anschließender
Papiererzeugung. Die triste Farbe des resultierenden Pulpenblattes
wurde relativ visuell entsprechend den folgenden Bewertungen ausgewertet,
während
Pulpenblätter,
die nach konventionellen Verfahren erzeugt waren, als Standard verwendet
wurden (Bewertung 3). Ein Unterschied einer Bewertung von 1 bei
der Verhinderung der tristen Farbe kann als sichtbarer Unterschied
gut erkannt werden. Eine Bewertung von 4 oder mehr bei der Verhinderung
der tristen Farbe zeigt an, daß die
Pulpenblätter
offensichtlich so hell im Vergleich zu Pulpen entsprechend konventionellen
Verfahren waren, daß die
Ergebnisse des Handschreibens oder des Drucks auf den Blättern ebenso
lebendig waren. Im Gegensatz dazu zeigt eine Bewertung von zwei
oder weniger, daß die
Pulpenblätter
für die
Verwendung nicht geeignet waren.
-
- 5: gut ohne triste Farbe im Vergleich zu Blättern entsprechend
konventionellen Verfahren,
- 4: im wesentlichen gut ohne Auftreten einer tristen Farbe im
Vergleich zu Blättern
gemäß konventionellen
Verfahren,
- 3: normal (entsprechend konventionellen Verfahren),
- 2: mit geringem Auftreten einer tristen Farbe im Vergleich zu
Blättern
entsprechend konventionellen Verfahren und
- 1: mit einem Aussehen einer tristen Farbe im Vergleich zu Blättern gemäß konventionellen
Verfahren.
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Beispiel 2
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Abfallpapiere (Zeitschriften/Broschüren: 70/30)
als Ausgangsmaterial, die in einer Stadt gesammelt waren, wurden
in 4 cm × 4
cm Stücke
geschnitten. Eine gegebene Menge davon wurde in einen Bench-Auflöser gegeben.
Dann wurden warmes Wasser, 1 Gew.-% (bezogen auf das Ausgangsmaterial)
Natriumhydroxid, 3 Gew.-% (bezogen auf das Ausgangsmaterial) Natriumsilicat,
3 Gew.-% (bezogen auf das Ausgangsmaterial) einer 30%igen wäßrigen Lösung Wasserstoffperoxid
und 0,2 Gew.-% (bezogen auf das Ausgangsmaterial) eines statistischen
Adduktes von Stearinsäure
mit 15 mol EO und 10 mol PO (als durchschnittliche Zahl der zugegebenen
Mole) als Entfärbemittel
zugegeben, und die resultierende Mischung mit einer Pulpenkonzentration von
4 Gew.-% wurde bei 40°C
10 Minuten lang aufgelöst.
Die resultierende Pulpenaufschlämmung
wurde 60 Minuten bei 40°C
gealtert, und dann wurde warmes Wasser zur Verdünnung auf eine Pulpenkonzentration
von 1% zugegeben und mit der gemäß Tabelle
10 gezeigten zuzugebenden Verbindung für die Messung des Kontaktwinkels
vermischt. Die Menge des zugegebenen Verbindung gemäß Tabelle
10 basiert auf dem absolutem Trockengewicht des Abfallpapiers. Die
Pulpenaufschlämmung
wurde einer Flotation bei 40°C
für 10
Minuten unterworfen. Nach der Flotationsbehandlung wurde die Pulpenaufschlämmung auf
einer TAPPI-Standardblattmaschine behandelt, unter Erhalt eines
Pulpenblattes. Das somit erhaltene Pulpenblatt wurde unter einem Druck
von 5 kgf/cm2 gepreßt und dann an Luft getrocknet,
zur Auswertung der Verhinderung der trüben Farbe. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 10 gezeigt. Bei diesem Beispiel wurde der Kontaktwinkel
auf ebenfalls oben angegebene Weise gemessen, während die Verhinderung der
tristen Farbe auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 1 ausgewertet
wurde.
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- F/T
- Flotationsschritt
- *
- Siliconöl-Emulsion:
30%ige Emulsion von Dimethylsiliconöl (MW: 1000)
