EA001855B1

EA001855B1 - Жидкий состав и его применение для облагораживания бумаги

Info

Publication number: EA001855B1
Application number: EA199900321A
Authority: EA
Inventors: Мари-Одиль Лафон; Мариз Пеннавэр
Original assignee: Родиа Шими
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 2001-08-27
Also published as: HUP9903780A2; PL332236A1; SK37599A3; FR2753713A1; WO1998012377A1; AU4306297A; EP0927277A1; EA199900321A1; NO991389D0; CZ96299A3; FR2753713B1; HUP9903780A3; NO991389L

Abstract

Предметом настоящего изобретения является жидкий состав, содержащий, по меньшей мере, первое поверхностно-активное вещество (А) и, по меньшей мере, второе поверхностно-активное вещество, выбираемое из (В) и (С). Неионное поверхностно-активное вещество (А) является спиртом жирного ряда, выбираемым из полиэтоксилированных и полипропоксилированных спиртов жирного ряда формулы R-O-[(СНСНО)·(СН-СН(СН)0)]-Н. Неионное поверхностно-активное вещество (В) является спиртом жирного ряда, выбираемым из полиэтоксилированных спиртов жирного ряда общей формулы R-O-(CHCHO)-H. Неионное поверхностно-активное вещество (С) является спиртом жирного ряда, выбираемым из полиэтоксилированных спиртов жирного ряда, соответствующих формуле R-О-(CHCHO)-H. Настоящий состав может использоваться для облагораживания бумаги.

Description

Настоящее изобретение касается жидкого состава для облагораживания бумаги, используемого при регенерации бумажной массы, получаемой из печатной макулатуры газет, журналов, фотокопий, компьютерной бумаги, и способа его получения, а также его применения для облагораживания бумаги.

Предметом настоящего изобретения является, главным образом, жидкий облагораживающий состав, а также его применение для облагораживания бумаги посредством флотации и/или промывки, позволяющее получать регенерированную высококачественную бумажную массу, имеющую высокий показатель белизны и очень низкое остаточное содержание краски, и обеспечивающее стабильный и надежный способ облагораживания. Операция облагораживания является очень важной, т. к. она представляет собой одну из фундаментальных стадий для переработки макулатуры.

Известны многие методы облагораживания макулатуры. Переработка макулатуры стала очень важной промышленной отраслью, в которой стремятся развивать и разрабатывать новые составы для облагораживания и способы их применения, чтобы они потребляли меньше энергии и природных ресурсов и мало влияли на окружающую среду, давая при этом высококачественную регенерированную бумажную массу.

Классические и обычные способы облагораживания макулатуры для получения сырья для производства бумаги делятся на две категории: первая - способ облагораживания посредством флотации, вторая - способ облагораживания посредством промывки.

Эти способы облагораживания включают, главным образом, две фазы. Первая заключается в дефибрировании макулатуры, эта операция называется также пульпированием, вторая заключается в удалении краски посредством флотации или промывки.

Первая фаза осуществляется посредством приведения в контакт при перемешивании макулатуры с водой и химической системы, содержащей обычно силикат, основание, мыло или поверхностно-активное вещество и отбеливающее средство, подаваемые раздельно. После дефибрирования бумаги, по первому варианту, бумажная масса разбавляется и переносится во флотокамеру, куда через днище бака подается воздух. При этом образуется пена, которая увлекает частицы краски либо переливом из бака, в котором находится бумажная масса, либо отсасыванием. По второму варианту бумажную массу разбавляют и промывают водой, затем отделяют от диспергированных в воде частиц краски посредством фильтрования или центрифугирования, причем эта стадия повторяется столько раз, сколько необходимо для получения бумажной массы подходящего качества для её утилизации. Третий вариант заключается в ком бинировании стадий промывки и флотации для отделения краски от бумажной массы.

Используемые при облагораживании химические системы выбирают обычно в зависимости от способа отделения бумажной массы от частиц краски.

Для способов отделения посредством промывки химическая система должна быть почти невспенивающейся в рабочих условиях с целью ограничения любого механического повреждения используемых устройств. Кроме того, подлежащие извлечению из бумажной массы частицы краски должны быть тонкими и хорошо диспергироваться в присутствии химической системы для повышения эффективности отделения названных частиц и получения высококачественной бумажной массы.

Для способов отделения посредством флотации химическая система должна обладать более значительными пенообразующими свойствами, чем химическая система в способах с промывкой. Действительно, частицы краски в этом случае прилипают к пене, возникающей внутри флотокамеры, что позволяет таким образом отделить их от бумажной массы. С другой стороны, частицы краски должны быть в состоянии скапливаться для образования агрегатов большого размера, облегчающих, а также увеличивающих их отделение от бумажной массы и их удаление с воздушными пузырьками.

Изобретение относится к новому жидкому составу для облагораживания бумаги, который может использоваться как в способах облагораживания посредством флотации, так и в способах облагораживания посредством флотации и промывки.

Новый жидкий состав по изобретению позволяет получать регенерированную бумажную массу высокого качества с высоким показателем белизны и очень низким остаточным содержанием краски, обеспечивая при этом высокие показатели и надежность промышленного способа использования указанного состава.

Прочие преимущества и характеристики изобретения более четко предстанут при чтении нижеследующих описания и примеров.

Новый разработанный заявителем состав включает, по меньшей мере, первое неионное поверхностно-активное вещество (А) и, по меньшей мере, второе неионное поверхностноактивное вещество, выбранное из (В) и (С).

Неионное поверхностно-активное вещество (А) состоит, по меньшей мере, из полиоксиэтоксилированного и полиоксипропоксилированного алифатического спирта жирного ряда следующей общей формулы:

В₁-О-[(СН₂СН₂О)_х-(СН₂-СН<СН₃>0)_у]-Н, в которой

В₁ - алкил, содержащий 16-22 атома углерода, среднее значение х составляет от 5 до 30, среднее значение у составляет от 2 до 20.

Второе неионное поверхностно-активное вещество (В) состоит, по меньшей мере, из полиоксиэтоксилированного алифатического спирта жирного ряда следующей общей формулы:

О-0-(СН_;СНО)..-11.

в которой

1₂ - линейный алкил, содержащий 10-16 атомов углерода, среднее значение ζ выбирается таким образом, чтобы массовое отношение оксиэтиленовых звеньев составляло 55-75 % по отношению к массе поверхностно-активного вещества (В). Например, когда радикал 1₂ содержит 14 атомов углерода, ζ составляет 6-13.

Третий тип неионного поверхностноактивного вещества (С) состоит, по меньшей мере, из полиэтоксилированного алифатического спирта жирного ряда, соответствующего следующей общей формуле:

О-0-(С11_;СН_;).„-11.

в которой

1₃ - линейный алкил, содержащий 10-22 атома углерода, среднее значение ν выбирается таким образом, чтобы массовое отношение оксиэтиленовых звеньев составляло 35-45% по отношению к массе поверхностно-активного вещества (С). Вообще, среднее значение ν составляет от 1 до 10. Например, когда радикал 13 содержит 13 атомов углерода, ν составляет от 1 до 4.

Вообще, массовое отношение поверхностноактивное вещество (В)/поверхностно-активное вещество (А) составляет от 0,02 до 1, а массовое отношение поверхностно-активное вещество (С) / поверхностно-активное вещество (А) составляет от 0,02 до 1.

Эти составы либо получают внутри самой рабочей среды в ходе осуществления промышленного способа облагораживания бумаги, либо, предпочтительно, получают заранее.

В случае получения заранее, составы стабильны во времени и не требуют специального присутствия стабилизаторов.

Прочие соединения могут быть добавлены при получении составов или при их применении в процессе облагораживания. Можно, в частности, добавлять соду, силикат натрия и перекись водорода.

Предпочтительно, неионное поверхностноактивное вещество (А) является смесью спиртов жирного ряда, радикал 11 которых является линейным алкилом, содержащим 16-20 атомов углерода, с 7-13 оксиэтиленовыми звеньями и 310 оксипропиленовыми звеньями и, в частности, с 11 оксиэтиленовыми и 4 оксипропиленовыми звеньями. В качестве примера, соответствующими спиртами жирного ряда в качестве поверхностно-активного вещества (А), являются кокосовый жирный спирт, жирный спирт жиров, пальмитиновый, миристиновый, лауриновый и олеиновый жирные спирты. Поверхностноактивные вещества типа (А), которые могут использоваться в рамках настоящего изобретения, имеются в продаже. В частности, материалы ΚΗΟΌΙΤΕΚ® 1000 и ΚΗΟΌΙΤΕΚ® 1200, продаваемые фирмой Рон-Пуленк, дают хорошие результаты вместе с составами по изобретению.

Предпочтительно, неионное поверхностноактивное вещество (В) является смесью спиртов жирного ряда, радикал 12 которых представляет собой линейный алкил, содержащий 12-16 атомов углерода, с массовым отношением оксиэтиленовых звеньев 55-65% по отношению к массе поверхностно-активного вещества (В). В частности, поверхностно-активное вещество (В) содержит 6-10 оксиэтиленовых звеньев. Поверхностно-активные вещества типа (В), которые могут использоваться в рамках настоящего изобретения, имеются в продаже. В частности, материал 8ушрегоше А7, продаваемый фирмой 1С1, дает хорошие результаты вместе с составами по изобретению.

Предпочтительно, неионное поверхностноактивное вещество (С) является смесью спиртов жирного ряда, радикал К₃ которых представляет собой линейный алкил, содержащий 12-14 атомов углерода с массовым отношением оксиэтиленовых звеньев 38-42 % по отношению к массе поверхностно-активного вещества (С). В частности, поверхностно-активное вещество (С) содержит 2-4 оксиэтиленовых звена. Поверхностно-активные вещества типа (С), которые могут использоваться в рамках настоящего изобретения, имеются в продаже. В частности, материал 8ушрегоше А3, продаваемый фирмой 1С1, и материал ИюбазигГ ЬА 30, продаваемый РонПуленк, дают хорошие результаты вместе с составами по изобретению.

Жидкий состав по изобретению может готовиться в различных видах и обеспечивает свое использование во всех типах промышленных установок для облагораживания печатной макулатуры. Так, жидкий состав готовится в виде раствора, эмульсии или дисперсии, при этом не отмечаются какие-либо значительные изменения его показателей. Однако, по одному варианту изобретения, жидкий состав находится в виде водного раствора. В этом случае количество воды составляет 0,05-30 мас.%.

Массовый процент поверхностноактивных веществ в жидком составе изменяется в зависимости от типов поверхностно-активных веществ и обычно составляет 70-100 по отношению к общей массе жидкого состава.

Поверхностно-активные вещества, используемые в рамках изобретения, получают по способам, известным специалисту. В качестве примера, поверхностно-активные вещества получают разбрызгиванием этиленоксида или поочередными разбрызгиваниями этиленоксида и пропиленоксида на основной спирт жирного ряда;

реакция осуществляется при температуре порядка 160°С в присутствии основного катализатора.

Жидкие составы по изобретению могут использоваться по способам, известным из уровня техники. Однако заявитель разработал более совершенный способ облагораживания, включающий, по меньшей мере, одну стадию флотации.

Способ облагораживания, использующий жидкий состав по изобретению, не потребляет много энергии и природных ресурсов; кроме того, он мало сказывается на окружающей среде, давая при этом высококачественную регенерированную бумажную массу. Этот оригинальный способ, в котором используется жидкий состав, включает две фазы.

Первая фаза представляет собой стадию пульпирования, при которой печатная макулатура приводится в контакт с указанным составом и водой в пульпере для преобразования макулатуры в бумажную массу. Вторая фаза включает, по меньшей мере, одну стадию флотации, при которой бумажная масса разбавляется водой. На этой стадии рН либо не меняется, либо регулируется преимущественно до основного рН. Основный рН предпочтительно составляет 8,5-9.

В ходе первой фазы, при необходимости, добавляют обычные добавки, не содержащиеся в жидком составе. Вообще, состав по изобретению преимущественно используется с концентрацией поверхностно-активного вещества порядка 0,01 мас.% в среде первой фазы, хотя не исключаются более высокие или более низкие концентрации. Содержание подлежащей переработке печатной макулатуры составляет 5-20 мас.%, и в частности, 10-15 мас.% в среде.

Эта операция контактирования может осуществляться при температуре окружающей среды, в частности она осуществляется при температуре 30-70°С. Она происходит в любом известном типе аппаратуры для пульпирования, оборудованной средствами перемешивания и освобождения от волокон.

После операции пропитки макулатуры смесью жидкого состава и возможными добавками бумажная масса может быть оставлена в покое в течение 0,5-4 ч. Вообще, перед второй фазой, включающей, по меньшей мере, одну стадию флотации, проводят разбавление бумажной массы таким образом, чтобы получить концентрацию бумажной массы в воде 1-3 мас.%.

Затем приступают ко второй фазе, называемой флотацией. Она осуществляется нагнетанием воздуха через дно бака. Образующаяся пена увлекает частицы краски и отделяет ее от бумажной массы. Пена извлекается из бака переливом или же отсасыванием.

Освобожденная от частиц краски бумажная масса может затем использоваться в производстве бумаги.

В качестве варианта по изобретению, можно добавить, по меньшей мере, одно поверхно стно-активное вещество (В) или (С) после пульпирования и перед фазой флотации.

Нижеследующие неограничивающие примеры и испытания иллюстрируют получение и применение составов по изобретению.

Примеры

Пример 1 иллюстрирует применение состава для облагораживания, известного из уровня техники.

Прочие примеры иллюстрируют способы получения составов для облагораживания по изобретению. Эти составы получают внутри самой среды, в которой находится подлежащая облагораживанию бумага, за исключением примера 5, в котором вещество КЬобакитГ ЬЛ 30 подается после стадии пульпирования.

Эффективность облагораживающей обработки определяется измерением белизны ИСО листа бумаги, полученного из бумажной массы, подвергнутой пульпированию и флотации. Эта эффективность выражается для примеров по нашему изобретению через увеличение белизны по сравнению с той, которую получают с составами известного уровня техники.

Составы из примеров 1 и 2 имеют одинаковое количество компонентов, за исключением состава из примера, содержащего, кроме того, вещество 8ушрегоше А7. Состав смеси 50/50 старые газеты и старые журналы в примерах 1 и 2 один и тот же.

Составы 3, 4 и 5 имеют одинаковое количество компонентов, за исключением составов из примеров 4 и 5, содержащих, кроме того, вещество КЬобакитГ ЬА30. Состав смеси 50/50 старые газеты и старые журналы в примерах 2, 3 и 5 одинаковый.

Пример 1.

Первая стадия, соответствующая пульпированию, осуществляется в пульпере емкостью 25 л, снабженном винтовой турбиной и флотационной камерой емкостью 15 л (аппаратура ЬАМОКТ).

В пульпер подают следующую смесь:

Смесь 50/50 старые газеты и старые журналы 1500 г

Сода (25%)60 г

Перекись водорода (30%)50 г

Кйобйек 1000 3,37г

Силикат натрия (33,8%, Кт ^О/УеО = 3,3) 111г

Вода при 45°С10 л

Вода имеет регулируемую жесткость, т.е. [Са²⁺]=3· 10^-3 моль/л и [Мд²⁺]=1-10^-3 моль/л Пульпирование осуществляют в течение 12 мин со скоростью вращения винта около 1500 об/мин. После чего бумажную массу оставляют на 30 мин.

Вторую стадию, соответствующую флотации, осуществляют во флотационной камере емкостью 15 л.

Полученную ранее пульпу разбавляют водой с регулируемой жесткостью, как определено выше, так чтобы получить твердую суспензию с

1,2% твердого вещества, которую нагревают до температуры 45°С. Стадию флотации осуществляют в течение 6 мин с естественным рН нагнетанием воздуха.

Флотированную суспензию затем фильтруют на машине для отливки формочек. После этого формочку просушивают, а ее белизна ИСО (отражательная способность в синем цвете), измеряемая по стандарту ФС О 03-039, составляет 59,7.

Пример 2.

Первую стадию, соответствующую пульпированию, осуществляют в пульпере емкостью 25 л, снабженном винтовой турбиной и флотационной камерой емкостью 15 л (аппаратура ЬАМОКТ).

В пульпер подают следующую смесь:

Сода (25%)60 г

Перекись водорода (30%)50 г

К/о/Иек 1000 3,37г

Зутрегошс А7 0,27г

Силикат натрия (33,8%, Кт 81О₂/Иа₂О = 3,3) 111г

Вода при 45°С10 л

Вода имеет регулируемую жесткость, т. е. [Са²⁺]=3· 10^-3 моль/л и [Мд²⁺]=1· 10^-3 моль/л.

Пульпирование и флотацию осуществляют при тех же условиях, что и раньше.

Флотированную суспензию затем фильтруют на машине для отливки формочек. Формочку после этого просушивают, а ее белизна ИСО (отражательная способность в синем цвете), измеряемая по стандарту ФС О 03-039, составляет 60,4.

Пример 3.

Первую стадию, соответствующую пульпированию, осуществляют в пульпере емкостью 25 л, снабженном винтовой турбиной и камерой флотации емкостью 15 л (аппаратура ЬАМОКТ).

В пульпер подают следующую смесь:

Смесь 50/50 старые газеты и старые журналы 1500 г Сода (25%)60 г

Перекись водорода (30%)50 г

Кйоййек 1000 3,37г

Зушрегошс А7 0,18г

Силикат натрия (33,8%, Кт 81О₂/Иа₂О = 3,3) 44,40 г

Вода при 45°С10 л

Вода имеет регулируемую жесткость, т. е. |Са²'|=3· 10^-3 моль/л и [Мд²⁺]=1· 10^-3 моль/л.

Флотированную суспензию затем фильтруют на машине для отливки формочек. Формочку после этого просушивают, а ее белизна ИСО (отражательная способность в синем цвете), измеряемая по стандарту ФС О 03-039, составляет 51,7.

Пример 4.

Первую стадию, соответствующую пульпированию, осуществляют в пульпере емкостью л, снабженном винтовой турбиной и камерой

флотации емкостью 15 л	(аппаратура
ЬАМОКТ).
В пульпер подают следующую смесь:
Смесь 50/50 старые газеты и старые журналы	1500 г
Сода (25%)	60 г
Перекись водорода (30%)	50 г
КЪоййек 1000	3,37 г
Зутрегошс А7	0,18 г
[КкЛашгГ ЬА 30	0,75 г
Силикат натрия (33,8%, Кт 81О₂/Ыа₂О = 3,3)	44,40 г
Вода при 45°С	10 л

Вода имеет регулируемую жесткость, т.е. [Са²⁺]=3· 10^-3 моль/л и [Мд²⁺]=1· 10^-3 моль/л.

Флотированную суспензию затем фильтруют на машине для отливки формочек. Формочку после этого просушивают, а ее белизна ИСО (отражательная способность в синем цвете), измеряемая по стандарту ФС О 03-039, составляет 53,5.

Пример 5.

В пульпер подают следующую смесь:

Сода (25%)60 г

Перекись водорода (30%)50 г

КЬоййек 1000 3,37г

Зутрегошс А7 0,18г [КюСашгГ ЬА 30 0,75г

Силикат натрия (33,8%, Кт 81О₂/Иа₂О = 3,3) 44,40 г

Вода при 45°С10 л

Вода имеет регулируемую жесткость, т.е. [Са²⁺]=3· 10^-3 моль/л и [Мд²⁺]=1 · 10^-3 моль/л.

Пульпирование и флотацию осуществляют при тех же условиях, что и раньше, за исключением вещества КйобаыиГ ЬА 30, который подают после стадии пульпирования.

Флотированную суспензию затем фильтруют на машине для отливки формочек. Формочку после этого просушивают, а ее белизна ИСО (отражательная способность в синем цвете), измеряемая по стандарту ФС О 03-039, составляет 53,6.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Жидкий состав для облагораживания бумаги, содержащий, по меньшей мере, одно первое поверхностно-активное вещество (А) и, по меньшей мере, одно второе поверхностноактивное вещество, выбираемое из (В) и/или (С), причем неионное поверхностно-активное вещество (А) состоит, по меньшей мере, из одного полиоксиэтоксилированного и полиоксипропоксилированного алифатического спирта жирного ряда следующей общей формулы

В1-О-[(СН2СН2О)_х-(СН2-СН(СНз)О)_у]-Н, в которой К - алкил, содержащий 16-22 атома углерода, среднее значение х составляет от 5 до 30, а среднее значение у составляет от 2 до 20; причем неионное поверхностно-активное вещество (В) состоит из полиоксиэтоксилированного алифатического спирта жирного ряда следующей общей формулы

1С-О-(С11₃СН₃О)..-Н.

в которой К₂ - линейный алкил, содержащий 1016 атомов углерода и предпочтительно 12-16 атомов углерода, среднее значение ζ выбирают таким образом, чтобы массовое отношение оксиэтиленовых звеньев составляло 55-75% по отношению к массе поверхностно-активного вещества (В), предпочтительно ζ составляет 610;

причем неионное поверхностно-активное вещество (С) состоит, по меньшей мере, из полиоксиэтоксилированного алифатического спирта жирного ряда, соответствующего следующей общей формуле

Н_;-О-(С11;С11;О)...-11, в которой К₃ - линейный алкил, содержащий 1022 атома углерода и предпочтительно 12-14 атомов углерода, среднее значение ν выбирают таким, чтобы массовое отношение оксиэтиленовых звеньев составляло 35-45% по отношению к массе поверхностно-активного вещества (С), предпочтительно ν составляет 2-4.
2. Жидкий состав по п.1, отличающийся тем, что жидкий состав содержит, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество (А), по меньшей мере, одно поверхностноактивное вещество (В) и, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество (С).
3. Жидкий состав по п. 1 или 2, отличающийся тем, что массовое отношение поверхно- стно-активное вещество (В)/поверхностноактивное вещество (А) составляет 0,02-1.
4. Жидкий состав по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что массовое отношение поверхностно-активное вещество(С) поверхностно-активное вещество (А) составляет 0,02-1.
5. Жидкий состав по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что неионное поверхностноактивное вещество (А) является смесью спирта жирного ряда, радикал К₁ которого является линейным алкилом, содержащим 16-20 атомов углерода, с 11 оксиэтиленовыми звеньями и 4 оксипропиленовыми звеньями.
6. Водный раствор для облагораживания жидкого состава по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он содержит от 0,05 до 30 мас.% воды по отношению к общей массе водного раствора.
7. Применение жидкого состава по любому из пп. 1-5 для облагораживания бумаги.
8. Применение водного раствора по п.6 для облагораживания бумаги.
9. Способ облагораживания печатной макулатуры в присутствии жидкого состава по любому из пп.1-5, предусматривающий стадиипульпирования, при которой печатную макулатуру приводят в контакт с указанным составом и водой в пульпере для преобразования бумаги в бумажную массу;

флотации, при которой бумажную массу разбавляют водой с неизменяемым в среде рН или изменяемым основным рН, составляющим приблизительно 8,5-9.
10. Способ облагораживания печатной макулатуры по п.9, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество (В) или (С) добавляют после первой стадии перед второй стадией.