DK149553B - Fremgangsmaade til regenerering af brugt papir - Google Patents

Description

i US553

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til regenerering af brugt papir uden fjernelse af tryksværte således, at man kan recirkulere det i form af en papirmasse.

5 Brugt papir til genbrug udgør en betydelig kilde til råmaterialer for papirindustrien. Sådant brugt papir desintegreres i vandfase, hyppigst i en helstofmaskine, således, at man opnår en papirmasse, som kan anvendes i al almindelighed til fremstilling af emballagepapir og emballagepap 10 eller avispapir. Eftersom anvendelsesgraden af genvundne fibre i emballageprodukter allerede er meget høj har man ligeledes undersøgt andre anvendelsesområder for brugt papir, såsom ved fremstilling af papir til trykning, skrivepapir eller ved fremstilling af papir-cellstof. I sådanne 15 tilfælde er det vigtigt at have en papirmasse til rådighed, der udviser en tilstrækkelig høj grad af hvidhed.

Man kan opnå en tilstrækkelig høj grad af hvidhed under anvendelse af hinanden kompletterende behandlinger til bort-fjernelse af tryksværte og/eller blegning. I regenererings-20 behandlingssystemerne er ofte inkluderet yderligere andre behandlinger (opblødning i beholdere, fjernelse af tunge og af lette urenheder, såkaldt "depastillering", formaling til helstof etc.).

Man har ligeledes foreslået at regenerere brugt papir i 25 flere behandlingstrin, heriblandt en desintegrering i nærvær af blødt vand og ikke-ionogene detergenter efterfulgt af en bort f j emel se af tryksværte ved vaskning af den således fremstillede papirmasse (fransk patentskrift nr.

1 363 874). Selv om denne type fremgangsmåde tillader en 30 god frigørelse af trykfarverne, udviser den dog visse alvorlige ulemper på grund af tilstedeværelsen af store mængder trykfarve i vaskevandet. Dersom man ønsker at opretholde et tilstrækkeligt hvidheds-niveau kan vaskevandet kun recirkuleres i begrænset mængde, hvilket medfører u-35 rimeligt stort vandforbrug. Det er derudover nødvendigt 2 149553 at indføre behandlinger til fjernelse af tryksværte i vaskevands-cirkulationen, hvilket gør processen særdeles kompliceret. Fjernelse af rester med et højt indhold af tryksværte og stammende fra disse behandlinger er sær-5 lig belastende på grund af nødvendigheden af at beskytte miljøet. Endelig dannes der i cirkulationssystemerne for vaskevandet aflejringer af tryksværte.

Fra dansk patentskrift nr. 47 018 kendes en fremgangsmåde til fremstilling af rent papirstof af gammelt papir, 10 på hvilket der findes tryk, hvorved tryksværten fjernes fra papirtaverne og adsorberes til overfladen af slampartikler, der er dannet ved kaustificering af soda eller en inddampningsrest fra natron- eller sulfatcellu-loseproduktion. Det er nævnt, at farveoverførslen fremmes 15 under eller efter pulpdannelsen ved at tilsætte jord-alkalisalte af kolloidal beskaffenhed, såsom calcium-og magnesiumsilicater. Partiklerne fjernes ved efterfølgende vask.

Den foreliggende opfindelse har til formål at tilveje-20 bringe en fremgangsmåde til regenerering af brugt papir, som muliggør, at man undgår de ovenfor omtalte ulemper, og som særligt muliggør undgåelsen af dannelsen af vandige spildstrømme med højt indhold af tryksværte. Opfindelsen muliggør yderligere, at man opnår en papirmasse med 25 forbedret hvidhed, og som kan anvendes til fremstilling af trykpapir, såsom avispapir.

Opfindelsen angår således en fremgangsmåde til regenerering af brugt papir uden fjernelse af tryksværte, og fremgangsmåden er særegen ved det i krav 1's kendetegnende 30 del anførte.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fjernes tryksværten ikke fra papiret, men ved den i krav 1 beskrevne anvende1- 3 U95S3 se af blødt vand, et passende blegemiddel og undgåelse af anioniske overfladeaktive midler samt en påfølgende tilsætning af de ifølge opfindelsen anvendte ioner opnås en dispergering af sværten i papirmassen og fiksering 5 til papirfibrene. Herved undgås de spildevandsproblemer, som nødvendigvis ledsager en egentlig fjernelse af tryksværten.

Man kan ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvende forskellige typer forbindelser, som kan frigøre ioner 10 med en positiv ladning større end eller lig med 2. Forbindelsen, der sættes til papirmassen, vælges i almindelighed blandt forbindelser indeholdende grundstofferne fra gruppe Ila og gruppe IIla i det periodiske system. Man anvender fortrinsvis en forbindelse, som i vandig opløs-15 ning er i stand til at frigøre calciumioner eller aluminiumioner. Man har opnået særligt gode resultater ved at tilsætte papirmassen en forbindelse, der i vandig opløsning er i stand til at frigøre calciumioner. Man kan ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvende forskel-20 lige typer af forbindelser, som er i stand til at frigøre de ovenfor omtalte ioner. De vælges særligt blandt sådanne forbindelser, hvis opløselighed i vand er mindst 0,01 g pr. liter og fortrinsvis mindst 0,05 g pr. liter.

Man har opnået gode resultater ved anvendelsen af uorga-25 niske salte, såsom halogenider, især chlorider, oxider og hydroxider. Man anvender mest fordelagtigt calciumchlo-rid, calciumoxid eller calciumhydroxid.

Den anvendte mængde forbindelse, som er i stand til at frigøre i vandig opløsning ioner med en positiv ladning 30 større end eller lig med 2, kan variere inden for meget brede grænser. Man vælger i almindelighed mellem 0,01 og 20 g pr. liter, fortrinsvis mellem 0,05 og 10 g pr. liter af det anvendte vand.

4 149553

Man passer i almindelighed godt på, at papirmassen under tilsætningen af den omhandlede forbindelse stort set er fri for anionaktive, overfladeaktive midler, således at man undgår dannelsen af salte af de omtalte ioner med 5 disse anionaktive, overfladeaktive midler. Sådanne salte er faktisk tilbøjelige til at fremme udskillelsen af tryksværte. Det er hensigten med udtrykket "papirmasse, der stort set er fri for anionaktive, overfladeaktive midler", at angive papirmasser, som indeholder mindre end 0,1% og 10 fortrinsvis mindre end 0,05 vægt-% anionaktivt, overfladeaktivt middel beregnet på vægten af tørstof i papirmassen.

Omdannelsen til papirmasse kan foregå ved desintegrering af det brugte papir ved forskellige velkendte fremgangsmåder. Man kan anvende forskelligt apparatur, der egner 15 sig til dette formål. Man kan således anvende formalingsudstyr, som virker ved høje koncentrationer i papirmassen. Eksempler på apparater af denne type er beskrevet i Tappi Monograph Series nr., 31, 1967, "Deinking Waste Paper". Man har opnået gode resultater i heltøjsmaskiner. Koncentra-20 tionen af papirmassen kan variere inden for meget brede grænser afhængigt af den anvendte type apparatur. Den er i almindelighed på mellem 1 og 50%. I en heltøjsmaskine anvender man i almindelighed papirmasse med koncentrationer på mellem 1 og 10%.

25 Det ved fremstillingen ifølge opfindelsen af papirmasse ud fra brugt papir anvendte vand er blødt vand eller vand, som er blevet blødgjort ved tilsætning af et tilsætningsstof, som er i stand til at undertrykke vandets hårdhed.

Man kan således til det anvendte vand sætte natriumcar-30 bonat eller et hvilket som helst andet tilsætningsstof, som udfylder den samme funktion. Ved blødt vand er det hensigten at angive vand, hvis hårdhed er mindre end 2 hårdhedsgrader og fortrinsvis mindre end 1 hårdhedsgrad. Man kan ligeledes på fordelagtig måde anvende recir-35 kuleringsvand, hvorfra man har fjernet de forbindelser, 149553 5 som er i stand til at frigøre ioner som ovenfor beskrevet.

Temperaturen i det apparat, der anvendes til desintegrering, er i almindelighed på mellem 20 og 130°C. Når man arbejder i en heltøjsmaskine anvender man almindeligvis temperaturer 5 mellem 30 og 90°C. Opholdstiden i desintegreringsapparatet kan variere inden for brede grænser afhængigt af den anvendte type apparatur. Den er i almindelighed mellem 10 sekunder og 3 timer. I heltøjsmaskine er opholdstiden i almindelighed mellem.5 og 120 minutter.

10 Man kan i apparaturet, der anvendes til desintegreringen af det brugte papir, tilsætte en eller flere kompleksdan-nere. Man kan til dette formål anvende forskellige typer kompleksdannere.

Man kan således anvende syrer eller salte af syrer udvalgt 15 blandt ethylendiamintetraeddikesyre, diethylendiaminpenta-eddikesyre, gluconsyre, polyitakonsyre, vinsyre, citronsyre og fosforsyre såvel som fosfoniumsyre-substituerede derivater, såsom diethylentriaminpentamethylenfo sfoniumsyre. Natriumsaltene af disse syrer egner sig godt. Man kan lige-20 ledes anvende hydroxycarboxylerede polymere, således som de er omtalt i tysk patentfremlæggelsesskrift nr. 1 904 940, indleveret 1. februar 1969 og tilhørende DEGUSSA, såvel som hydroxycarboxylerede homo- eller co-polymere ,· der indeholder monomer-enheder med formlen \ ?H ' --C-C-- L· Aoom 25 hvori og Rg betyder hydrogen eller en alkylgruppe indeholdende 1 til 3 carbonatomer, som kan være substitueret med en hydroxylgruppe eller med et halogenatom, og idet R-j_ og Rg kan være ens eller forskellige, samt hvori M betyder 6 149553 et hydrogenatom, et natrium- eller kaliumatom eller en ammoniumgruppe, såsom f.eks. de polymere, der er omtalt i belgisk patentskrift nr. 776 705 indleveret 15. december 1971 og tilhørende SOLVAY et Cie.

5 Disse kompleksdannere kan anvendes i varierende mængder.

. Man anvender i almindelighed 0,01 til 2 vægt-% kompleksdanner i forhold til tørstofindholdet i det brugte papir.

Man kan ved en variant af fremgangsmåden ifølge opfindelsen gennemføre en supplerende blegningsbehandling af 10 papirmassen efter, at man har tilført de forbindelser, som kan frigøre ionerne.

Det anvendte blegemiddel kan være et reducerende middel eller et oxyderende middel, såsom alkalimetalhypochlorit-ter eller peroxidforbindelser.

15 Blegemidlet er i almindelighed et oxyderende middel, fortrinsvis en peroxidforbindelse. Man kan anvende forskellige typer peroxidforbindelser. Man anvender i almindelighed uorganiske forbindelser, såsom natriumperoxid eller hydrogenperoxid. Man anvender fortrinsvis hydrogenperoxid.

20 Blegemiddelkoncentrationen er i almindelighed mellem 0,05 og 6 vægt-%, fortrinsvis mellem 0,1 og 5 vægt-% i forhold til tørstoffet i det brugte papir.

Når blegemidlet er et oxiderende middel, opretholder man i almindelighed en alkalisk pH i papirmassen. I dette til-25 fælde kan man anvende en alkalisk forbindelse ved omdannelsen til papirmasse. Den alkaliske forbindelse kan være en hvilken som helst forbindelse, som er i stand til at give vand en alkalisk pH-værdi. Blandt de anvendelige forbindelser skal særligt bemærkes hydroxider og silicater af alka-30 limetaller, såsom natrium og kalium eller blandinger deraf.

7 169553

Natriumhydroxid egner sig særlig godt.

Den samlede koncentration af alkaliske forbindelser er i almindelighed på mellem 0,2 og 12 vægt-% i forhold til tørstoffet i det brugte papir. Når man anvender natriumhydroxid, 5 er dens koncentration i almindelighed mellem 0,1 og 8 vægt-%, fortrinsvis mellem 0,2 og 5 vægt-% i forhold til tørstofindholdet i det brugte papir. Hvis man samtidig denned anvender natriumsilikat, er koncentrationen af dette sidstnævnte i almindelighed mellem 0,1 og 10 vasgt-%, fortrinsvis mellem 0,2 10 og 8 vægt-% af den samlede tørstofmængde i det brugte papir.

Når det oxiderende middel har en alkalisk karakter, således som det er tilfældet med natriumperoxid, kan mængderne af de øvrige anvendte alkaliske forbindelser være betydelig mindre, i påkommende tilfælde nul.

15 Derudover kan man til papirmassen sætte forskellige andre tilsætningsstoffer, såsom stabilisatorer for peroxidfor-bindelsen, når man foretager en blegning ved hjælp af en peroxidforbindelse.

Når man tilsætter blegemidlet direkte i det til desinte-20 gration anvendte apparatur, såsom en heltøjsmaskine, tilsætter man fordelagtigt den ovenfor omtalte forbindelse i dette apparatur, når desintegrationen er afsluttet, men før tømning af papirmassen fra apparatet. Man kan ligeledes tilvejebringe en anordning anbragt ved udgangen fra apparatet, 25 der anvendes til desintegration, som muliggør tilsætning af den ovenfor omtalte forbindelse til papirmassen, og som sikrer en grundig sammenblanding.

Den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen behandlede papirmasse kan derpå, uden at dette dog er uomgængeligt nødven-30 digt, underkastes én eller flere behandlinger, såsom rensning, såkaldt depastillage og formaling til heltøj. Man underkaster i almindelighed den ved fremgangsmåden ifølge op- 8 149553 findelsen behandlede papirmasse en rensning for at fjerne de faste urenheder derfra. Man kan til dette formål anvende forskelligt kendt apparatur, såsom cycloner eller vibrationssigter.

5 Papirmassen kan derpå overføres til en tykner. Man kan anvende forskellige velkendte typer af tyknere til at opnå en koncentration i papirmassen i almindelighed mellem 15 og 3590, fortrinsvis mellem 20 og 30%.

De fra tykneren kommende vandige spildstrømme kan behandles 10 med et tilsætningsmiddel, som er i stand til at danne sammen med de ioner, der tilsættes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, uopløselige forbindelser, som udfældes. Man kan således til sådanne vandige spildstrømme sætte tilsætningsstoffer, såsom natriumcarbonat. Spildevand, der stort set er 15 fri for de omhandlede ioner, kan recirkuleres til desintegre-rings-trinnet efter eventuel fraseparering af det udfældede materiale.

Man kan derpå regulere papirmassens koncentration i almindelighed til en densitet fra 0,1 til 5% og fortrinsvis fra 20 0,5 til 2%, og den fortyndede papirmasse kan overføres til papirfremstillingsmaskineriet.

De fra fremgangsmåden ifølge opfindelsen stammende vandige spildstrømme er klare, og det er således ikke nødvendigt at udskilte tryksværterne derfra før recirkulering til desin-2 5 tegrationsapparatet.

Tilsætningen af den forbindelse, som kan frigøre de omhandlede ioner ved afslutningen af desintegreringen, muliggør yderligere at opnå en papirmasse med forbedret hvidhed i forhold til en tilsvarende fremgangsmåde, hvori den for-30 bindelse, som er i stand til at frigøre de omhandlede ioner, blev tilsat allerede ved påbegyndelsen af desintegre- 149553 9 ringen.

Man har iagttaget en fremragende oplukning af det brugte papir under anvendelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Hvidheden af slutproduktet er i øvrigt tilstrækkelig 5 god til, at man kan give afkald på, uden at dette dog nødvendigvis er tilfældet, supplerende behandlinger til forbedring af hvidheden. Den således fremstillede papirmasse kan anvendes direkte til fremstilling af visse typer trykpapir, såsom avispapir, eller til fremstilling af farvet indpaklo ningspapir, eftersom man ikke kan konstatere medrevet tryksværte i de således fremstillede papirkvaliteter.

I det efterfølgende er anført praktiske eksempler på udførelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Eksempel 1 er blevet udført som sammenligningseksempel, idet man tilfører 15 en forbindelse, der kan frigøre calciumioner, allerede ved påbegyndelsen af desintegreringen. Eksempel 2 er udført ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Eksempel 3 er udført som sammenligningseksempel uden tilsætning af en forbindelse, der kan frigøre calciumioner.

20 EKSEMPEL 1

Forsøget blev udført i en heltøjsmaskine af typen LHOMARGY med kapaciteten 2 1. Det blev udført på et avispapir (trykmetode: bogtryk, askeindhold: 1%).

Papiret skæres i stykker ved håndkraft, før det sættes til 25 heltøjsmaskinen. Man tilsætter derpå den vandige opløsning, der indeholder alle reaktionskomponenteme med undtagelse af hydrogenperoxid. Det til fremstillingen af papirmassen anvendte vand har en calciumhårdhed på 20 hårdhedsgrader.

Den således fremstillede papirmasse har en koncentration på 30 k%. Opløsningen bringes til den ønskede temperatur, dvs.

50° C, og den blandes med brugt papir i 1 minut før tilsæt- 149553 ίο ningen af hydrogenperoxid.

Den anvendte reaktionsblanding indeholder 1$ hydrogenperoxid, 1,15$ natriumhydroxid og 0,15$ natriumpoly-a-hydroxyacrylat altsammen i forholdet til vægten af tørstofindholdet i det 5 brugte papir. pH ved begyndelsen af behandlingen er 10,6.

Bearbejdningen i heltøjsmaskinen varer 30 minutter. Efter afslutning af behandlingen filtreres den fra heltøjsmaskinen udtagne papirmasse, indtil man opnår en koncentration på 25$, hvorpå man fortynder ved hjælp af hårdt vand til en konsistens 10 på 1$. Mån udtager en prøve af papirmassen for at måle dens hvidhed.

Den således fremstillede papirmasses hvidhed var lig med 36,5$ i forhold til hvidheden af BaSO^ målt ved hjælp af et reflektometer af typen Elrepho (Zeiss) udrustet med filter 15 nr. R457 (lS0-norm 2470).

De fra- filtreringen stammende spildevandsstrømme indeholder ikke tryksværter, og de har en uklarhed målt med et SIGRIST-fotometer svarende til 1250 ppm Si02.

EKSEMPEL 2 20 Dette forsøg gennemføres i det samme apparatur og på samme type brugt papir som forsøg 1, idet man anvender en tilsvarende fremgangsmåde, der dog udføres i to behandlingstrin.

I det første behandlingstrin anvender man blødt vand med en calciumhårdhed på 0 hårdhedsgrader.

25 Den anvendte reaktionsblanding indeholder 1 vægt-$ hydrogenperoxid, 1 vægt-$ natriumhydroxid og 0,15 vægt-$ natriumpoly-a-hydroxyacrylat i forhold til vægten af tørstofindholdet i det brugte papir. pH ved påbegyndelsen af behandlingen er 11,3.

149553 11

Behandlingen i heltøjsmaskinen varer 20 minutter.

Til brug i det andet behandlingstrin tilsætter man derpå cal-ciumchlorid i tilstrækkelig stor mængde, til at bringe calciumhårdheden op på 20 hårdhedsgrader, og man tilsætter 5 ligeledes 0,15 vægt-% natriumhydroxid i forhold til vægten af tørstofindholdet i det brugte papir. Denne anden behandling i heltøjsmaskinen varer 10 minutter.

Papirmassens hvidhed er lig med k9,k%, og man iagttager ingen overførsel af tryksværte til papiret.

10 Spildstrømmene fra filtreringen er ikke tryksværteholdige, og de viser en uklarhed svarende til 750 ppm Si02· EKSEMPEL 5

Dette forsøg udføres under tilsvarende betingelser, som i forsøg 1.

15 Det anvendte vand er' blødt vand. Den anvendte reaktionsblanding indeholder 1 vægt-% hydrogenperoxid, 1 vægt-% natrium-• hydroxid.og 0,15 vægt-$ natriumpoly-a-hydroxyaorylat i forhold til vægten af tørstofindholdet i det brugte papir. pH ved påbegyndelsen af behandlingen er 11,3.

20 Hvidheden af den således fremstillede papirmasse er lig med 52,9%, og man konstaterer sorte pletter. Spildstrømméne fra filtreringen er stærkt tryksværteholdige, og de har en uklarhed svarende til 11250 ppm Si02·

Claims (7)

149553 Patentkrav :

1. Fremgangsmåde til regenerering af brugt papir uden fjernelse af tryksværte, kendetegnet ved, at man i nærvær af blødt vand og af et blegemiddel, 5 men i det væsentlige i fravær af anioniske overfladeaktive midler omdanner det brugte papir til en papirmasse, og at man derpå til den således opnåede papirmasse sætter en forbindelse, som i vandig opløsning er i stand til at frigive ioner med en positiv ladning større end eller 10 lig med 2.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man anvender en calcium- eller aluminiumforbindelse.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet 15 ved, at man anvender en forbindelse valgt blandt cal- ciumchlorid, calciumoxid og calciumhydroxid.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at man anvender den pågældende forbindelse i en mængde på 0,01 - 20 g pr. liter 2. vand.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at det anvendte blegemiddel er valgt blandt hydrogenperoxid og natriumperoxid.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet 25 ved, at det anvendte blegemiddel er hydrogenperoxid.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at omdannelsen af brugt papir til papirmasse udføres i nærvær af 0,05 - 6% hydrogenperoxid og af 0,2 - 12%