FI110697B - Siistauskoostumus fleksograafisia painovärejä varten - Google Patents

Description

1 110697

Siistauskoostumus fleksograafisia painovärejä varten - Avsvärtningkomposition för flexografiska tryckfärger 5 Keksinnön tausta Tämä keksintö koskee painovärien, erityisesti hydrofiilisten fleksograafisten painovärien erittäin hienojakoisten partikkeleiden poistamista keräyspaperituotteista, ts. siistausta. Fleksograafiset (hydrofiiliset) painovärit ovat käymässä yhä tärkeämmiksi, koska ne säästävät paremmin ympäristöä ja vaativat pienempiä laiteinvestointeja 10 kuin käytettäessä konventionaalisia hydrofobisia painovärisysteemejä. Fleksograafisten painovärien käytön kasvua ovat kuitenkin rajoittaneet fleksograafisilla painoväreillä painetun keräyspaperin aiheuttamat ongelmat vaahdotussiistaussysteemeissä.

"Siistaus" on menetelmä, jolla poistetaan painoväri ja muita epäpuhtauksia keräyspa-15 peristä ja nykyisin käytössä on kaksi päämenetelmää." Vaahdotussiistauksessa" muodostetaan keräyspaperikuitujen, painovärin ja muiden ei-selluloosakontami-nanttien vesisuspensio ja sitten suspensioon sekoitetaan ilmaa. Erilaisten apuaineiden läsnäollessa ilmakuplat tarttuvat selektiivisesti painoväripartikkeleihin ja kuljettavat nämä partikkelit vesisuspension pintaan, jolloin muodostuu runsaasti painovä-20 riä sisältävä vaahto. Vaahto poistetaan sitten, jolloin jäljelle jää suhteellisen paino-väritön kuituliete. Vaahdotussiistausmenetelmät ovat tätä ennen olleet erityisen käyttökelpoisia, kun poistetaan hydrofobisia painovärejä, joissa partikkelikoot ovat suurempia kuin noin 10 pm. Tällaisissa menetelmissä käytetyt apuaineet ovat yleensä ., : pinta-aktiivisia erikoisaineita tai rasvahappoja, joiden tarkoituksena on agglomeroida 25 suhteellisen suuret hydrofobiset painoväripartikkelit poistotehon lisäämiseksi vaah-dotuskennoissa. Sellaisten apuaineiden läsnäoloa, jotka pikemminkin dispergoisivat painoväripartikkelit kuin agglomeroisivat ne, pidetään haitallisena vaahdotusvaiheen : tehokkuudelle.

i ; : * · # · V · 30 "Pesusiistaus" taas on erityisen käyttökelpoinen silloin, kun poistettavat painoväri-ja muut partikkelit ovat pienempiä kuin noin 5 pm. Prosessiin joudutaan lisäämään dis-: : pergointiaineita, niin että kun laimea keräyspaperimassaliete sakenee, hienojakoiset : * Γ: partikkelit, mukaanlukien hydrofiiliset fleksograafistyyppiset painovärit, pyrkivät ‘ . pysymään poistettavan veden mukana, jolloin saadaan suhteellisen puhdas massa.

· 35 '. ’ Sanomalehtiä, aikakauslehtiä ja muita painotuotteita on kierrätetty monia vuosia.

* ’*· Viime aikoina kierrätyspaperin tarve on lisääntynyt huomattavasti ja todennäköisesti » »· » · 2 11069? lisääntyy edelleen tulevaisuudessa ympäristöstä tunnetun huolen ja ympäristölainsäädännön vuoksi. Kuitujen ottamiseksi talteen painetusta materiaalista tarvitaan siistausprosessi painovärin ja muiden epäpuhtauksien poistamiseksi. Keräyspaperin siistaus on kuitenkin käynyt yhä vaikeammaksi käytetyissä painomenetelmissä tapah-5 tuneiden muutosten ja kovin erilaisten painovärien vuoksi. Sen seurauksena kierrätty keräyspaperiliete sisältää hydrofiilisten ja hydrofobisten painovärien sekoituksia, sidehartseja, täyteaineita ja vastaavia, joista suurin osa joudutaan poistamaan, jotta saadaan paperituote, joka on riittävän valkoinen, jotta sitä voidaan käyttää monissa kaupallisissa sovelluksissa. Poistettavat materiaalit, sen lisäksi että niiden partikkeli-10 koot ovat kovin erilaisia, sisältävät polymeerisiä sideaineita, kuten polystyreeniä, polyakrylaatteja ja akryylikopolymeerejä. Tämä on tehnyt monien uudempien painovärien poistamisen yhä vaikeammaksi. Teollisuuden vastauksena tähän on yleensä ollut käyttää siistaussysteemejä, joissa yhdistetään vaahdotus- ja pesuprosessit.

15 Vaahdotus- ja pesumenetelmien vaatimukset ovat kuitenkin erilaiset ja ne ovat ristiriidassa toistensa kanssa. Vaahdotusmenetelmissä suhteellisen suuret painoväripar-tikkelit agglomeroidaan kokoon, jossa ne voidaan poistaa, kun taas pesumenetelmissä suhteellisen hienojakoiset painoväripartikkelit dispergoidaan, jolloin ne voidaan poistaa. Tätä dikotomiaa ovat vielä tehostaneet painomenetelmissä viime aikoina 20 tapahtuneet muutokset, joiden seurauksena on alettu käyttää yhä enemmän hydrofii-lisiä fleksograafisia painovärejä. Tällaisiin fleksograafisiin painoväreihin liittyvät erittäin pienet partikkelit (< 5 pm) voidaan nykyisin olennaisesti poistaa ainoastaan pesumenetelmillä. Partikkelikooltaan erittäin hienojakoisien fleksograafisten painovärien lisääntyvä käyttö aiheuttaa kasvavia ongelmia tarvittavan vaaleuden saamises- ’:.: 25 sa, jotta uusiopaperituotteita voitaisiin käyttää monissa sovelluksissa.

• · *. Vaikeus vaahdotussiistauksen käytössä hydrofiilisten fleksograafisten painovärien : poistamiseksi on monimutkainen, koska vaahdotussiistaus suoritetaan yleensä aika- • · · lisissä olosuhteissa, esimerkiksi noin pH 8,5:ssä - pH lO.ssä, kun taas hydrofiiliset 30 fleksograafiset painovärit tulevat liukenemattomiksi noin pH 7:ssä, joten niiden ’ poistamiseen tarvitaan neutraalit tai happamat olosuhteet.

* · : : Vaahdotussiistaukseen tarkoitetuissa konventionaalisissa teollisuuskemikaalivalmis- ’’.: ' teissä on jo vuosia käytetty jotakin rasvahappoa tai rasvahapposaippuaa. Katso esi- » ·:·: 35 merkiksi US-patentitn:o 4964949 ja 4483741. Rasvahappojen ja rasvahapposaip- ...puoiden käyttöön liittyy kuitenkin koko joukko ongelmia. Niitä tarvitaan suuret annokset, tyypillisesti noin 7,25 kg/tonni keräyspaperia (0,8 paino-%), mutta usein · " niinkin paljon kuin 13,6 kg/tonni (1,5 paino-%). Vaikka rasvahappoja ja rasvahappo- » · · * » 3 110697 saippuoita käytetään, ne ovat myös suhteellisen huonoja vaahdotusaineita, etenkin kun läsnä on hydrofiilisiä fleksograafisia painovärejä, mikä on johtanut siihen, että nykyisillä vaahdotussiistausmenetelmillä ei tällaisia painovärejä saada tehokkaasti poistetuksi.

5

Eräässä bulgarialaisessa vaahdotussiistauksen laboratoriotutkimuksessa 1970-luvun alussa (ennen hydrofiilisten fleksograafisten painovärien tuloa) hydrofobisia painovärejä sisältävää keräyspaperia dispergoituna erääseen asfalttisideaineeseen revittiin, liotettiin vedessä 2-3 tuntia, kuidutettiin ja sekoitettiin reagensseihin asfalttisideai-10 neen saippuoimiseksi ja hydrofobisen painovärin liuottamiseksi. Vaahdotussiistaus suoritettiin: nestemäisellä saippualla, teknistä laatua olevalla oleiinihapolla, steariini-hapolla, mäntyöljyn rasvahapoilla ja mäntyöljyllä. Vaikka artikkelissa annetaan vähän yksityiskohtia tai tuloksia, siinä kuitenkin sanotaan, että parhaat tulokset saatiin, kun mäntyöljyä käytettiin 0,30 %:n määränä ja vaahdotusaika oli 15 - 20 minuuttia ja 15 veden kovuus oli pienempi kuin noin 3 mg-ekv/litra (ekvivalentti 60 ppm:lle Ca ).

Itse asiassa artikkelissa sanotaan: "menetelmässä käytetyn veden kovuus ei saa ylittää 3 mg-ekv/litra". Mikhailova et ai. "Deinking of Waste Newspaper by the Flotation Process", Tseluloza Khartiya 4, No. 2,22-24, 30 (maalis/huhtikuu 1973).

20 Mäntyöljy sisältää yleensä (a) noin 55 - 60 paino-% mäntyöljyrasvahappoja, joiden on raportoitu sisältävän noin 45 paino-% oleiinihappoa, noin 40 paino-% linolihap-poa ja noin 15 paino-% hartsihappoa, ja (b) noin 40 - 45 paino-% hartsihappoja. Hartsihapot ovat alkyloituneita trisyklisiä tyydyttymättömiä orgaanisia happoja. Mäntyöljyn kaksi tärkeintä hartsihappoa ovat abietiinihappo ja pimaarihappo. Hart-’:.: 25 sihapot ja rasvahapot mainitaan tavallisesti amfipaattisiksi, koska niillä on pieni po- •: · · i laarinen karboksyyliryhmä kiinnittyneenä suureen tilaa ottavaan hydrofobiseen hiili- ’ · t. vetyosaan. Kun sellaiset hapot adsorboituvat jonkin materiaalin pintaan, polaarinen ; . ·. hydrofiilinen pää on suuntautuneena materiaalin pintaa kohti, hydrofobisen osan oi- * f * · ; . ·, lessa suuntautuneena vettä kohti. Hartsihapot ovat erityisen käyttökelpoisia paperin

4 * I

i .V 30 viimeistelyaineina. Kaupalliset hartsihappotuotteet, jotka yleensä sisältävät enemmän • ♦ · kuin 80 paino-% hartsihappoja, ovat nekin erittäin käyttökelpoisia lisäaineina anta-, , massa tahmeutta (liimautuvuutta) kumipolymeereille, painovärihartsivalmisteissaja / liimahartseissa, erityisesti kun värin pysyvyys ei ole kriittinen seikka.

» I * •: · ·: 35 Viime aikoina on varta vasten kehitelty spesifisiä ionittomia pinta-aktiivisia aineita, jollaisia kuvataan US-patenteissa n:o 4964949 ja 5100574 käytettäviksi vaahdotus-siistaussysteemeissä.

» * I

• (

• » I

( · 4 110ό 9 7

Kuitenkin kun hydrofiilisen fleksografisen painovärin osuus yhä kasvaa Keräyspaperissa, aikaisempien siistauskoostumusten on todettu olevan yhä tehottomampia sellaisten painoväripartikkeleiden poistossa vaahdotussiistausprosessissa, erityisesti sellaisessa, joka toteutetaan noin 8 minuutissa tai lyhyemmässä ajassa. Näin ollen on 5 edelleen tarvetta kehittää parempia vaahdotussiistausapuamekoostumuksia, jotka tehokkaasti ja nopeasti suoriutuvat kierrätetyn jätepaperin muuttuvista koostumuksista.

Niinpä esillä olevan keksinnön tavoitteena onkin tuottaa siistattuja painotuotteita, jotka aikaisemmin sisälsivät erittäin hienojakoisia hydrofiilisiä painoväripartikkelei-10 ta, esimerkiksi fleksografisia painovärejä, joita on yhä suurempina määrinä läsnä keräyspaperissa, vaahdotussiistausmenetelmällä.

Keksinnön tavoitteena on vielä poistaa hydrofiilisiä fleksografisia painovärejä painotuotteista vaahdotussiistausmenetelmällä samalla minimoiden kantautuminen 15 siistausjärjestelmässä.

Keksinnön tavoitteena on vielä poistaa hydrofiilisiä fleksografisia painovärejä painotuotteista vaahdotussiistausmenetelmällä samalla lyhentäen aikaa, joka tarvitaan menetelmän toteuttamiseen.

20 • ' *· Nämä ja vielä muitakin tavoitteita selviää seuraavasta esillä olevan keksinnön kuva- *"· uksesta.

; : ‘: Keksinnön oleelliset tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

: 25 I * * ' Yhteenveto keksinnöstä

Esillä oleva keksintö koskee siistausmenetelmää hydrofiilisten painovärien poistami- ’.' ·: seksi kierrätetyistä painotuotteista, mainittujen painovärien esiintyessä joko yksinään '...: tai tavallisimmin yhdessä hydrofobisten painovärien kanssa, joko ainoastaan vaahdo- 30 tussiistaussysteemissä tai yhdistettynä pesusiistaussysteemiin. Siistausmenetelmä , · · ·. toteutetaan lisäämällä keräyspaperimassan vesilietteeseen (a) jotakin rasvahappoa tai * · ' * ’ sen suolaa, (b) jotakin hartsihappoa tai sen suolaa ja (c) jotakin ionitonta tai anionis- ’:: ta pinta-aktiivista ainetta. Rasvahappoa on vähintään noin 60 paino-% näistä kolmes- » ’ : ta komponentista lopun ollessa hartsihappoa ja pinta-aktiivista ainetta painosuhteessa 35 noin 12:1- noin 1:5. Tämän keksinnön mukaisen siistausapuaineyhdistelmän on todettu tehokkaasti ja suorituskykyisesti poistavan hydrofiilisiä painovärejä vaahdotus- prosessissa tai yhdistetyn vaahdotus/vesiprosessin vaahdotusvaiheessa, erityisesti +2 kun käytetään vettä, jonka kovuus on noin 80 - 500 ppm Ca .

5 110697 Käyttämällä näitä kolmea siistausapuainetta sopivina määrinä hydrofiilisten fiekso-graafisten painovärien irtoaminen keräyspaperikuiduista saadaan toteutetuksi ylidis-pergoimatta painovärejä, samalla käynnistäen hienojakoisten hydrofiilisten painovä-ripartikkeleiden agglomeroitumisen ja sitten täydentäen agglomeroitumista riittäväs-5 sä määrin, jotta painoväripartikkelit yhtyvät ja ovat kooltaan tarpeeksi suuria, jotta ne saadaan tehokkaasti ja suorituskykyisesti poistetuksi konventionaalisen vaahdotus-siistauslaitteiston vaahdossa. Verrattuna aikaisempiin siistausmenetelmiin, joissa käytetään rasvahappoja tai niiden suoloja yksinään, keksinnön mukainen yhdistelmä lisää merkittävästi vaaleutta ja alentaa painovärijäämäpitoisuutta käsitellyissä mas-10 soissa, jotka sisältävät olennaisia määriä hydrofiilisiä fleksograafisia painovärejä.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Esillä olevan keksinnön mukaisessa siistausmenetelmässä käytetään vaahdotusvai-hetta erittäin hienojakoisten hydrofiilisten (fleksograafisten) painovärien poistami-15 seen painotuotteista, erityisesti sanomalehtikeräyspaperista, jossa jopa 100 % painoväristä saattaa olla fleksograafista. Tämän keksinnön edut ovat selvästi havaittavissa, kun vähintään 7,5 paino-%, mieluummin vähintään noin 20 paino-%, vielä mieluummin vähintään noin 30 paino-% ja jopa aina 100 paino-% uusiokäytettävistä painotuotteista on painettu jollakin hydrofiilisellä fleksograafisella painovärillä, jon-20 ka partikkelikoko on pienempi kuin noin 5 pm. Keksinnön tarpeellisuus ja sen tuomat edut ovat vielä selvempiä, kun painotuotteiden fleksograafisen painovärin pitoisuus kasvaa.

Tarkemmin sanottuna siistauskoostumuksen ensimmäinen komponentti on jokin ras- t * 11 , * I 25 vahappo tai sen suola, jolla on kaava R COO-M, jossa R on jokin lineaarinen, haa-: ; rautunut tai syklinen alkyyli- tai alkenyyliryhmä, joka sisältää noin 7 - noin 48 hii liatomia, ja M on vety tai jokin vastaioni, kuten Na, K, Ca, NH4 tai \ .'; NHx(CH2CH2OH)y, jossa x ja y ovat kumpikin kokonaislukuja 0 - 4 ja yhteensä 4.

> *» « ; ,*. Tavallisimmin rasvahappoa tai sen suolaa käytetään taloudellisista syistä sellaisten ,--, 30 aineiden, joissa on noin 12-24 hiiliatomia ja jotka on johdettu luonnonöljyistä, ku- » · « ten traanista, rapsinsiemenöljystä, taliöljystä, mäntyöljystä, soijaöljystä, pellavansie-, , menöljystä, kookosöljystä ja vastaavista, seoksina. Sellaisia rasvahappoja, suoloja ja ‘;;,: seoksia on joko kaupallisesti saatavilla tai ne voidaan valmistaa tunnetuilla mene- i I * '·' telmillä. Rasvahappo toimii ensisijaisesti painovärienpartikkeleiden agglomeroijana.

'; ‘: 35 Rasvahappo tai suola lisätään joko vesipitoiseen massalietteeseen sulputusvaiheessa tai kun liete ohjataan vaahdotusvaiheeseen. Termiä rasvahappo käytetään tässä tarkoittamaan rasvahappoa, joka on esireagoitettu esimerkiksi kalsiumin kanssa suolan • * t . , muodostamiseksi ja jota käytetään suolan vesiemulsiona tai -dispersiona.

# 11069?

Toinen komponentti on jokin hartsihappo tai sen suola Jolla on kaava R2COO-M, jossa R2 on tyydyttymätön alkyloitunut trisyklinen fuusioitunut rengas, joka sisältää noin 20 hiiliatomia Ja M on vety tai jokin vastaioni. Hartsihapot johdetaan tavalli-5 sesti seoksina luonnonläheistä, kuten pihkasta, kumihartsista, mäntyöljystä ja vastaavista. Vaikka hartsihapot voidaan erottaa yksittäisiksi hapoiksi tässä käyttöä varten, ei siitä ole havaittu olevan mitään etua. Kaksi tärkeintä hartsihappoa ovat abie-tiinihappo ja pimaarihappo. Hartsihapon lähteenä käytetään mieluiten mäntyöljyä tai mäntyöljyhappoa Josta hartsi on osaksi poistettu ja jonka hartsipitoisuus on noin 10 5-30paino-%.

Kolmas komponentti on jokin anioninen tai ioniton pinta-aktiivinen aine. Mitä tahansa anionista tai ionitonta pinta-aktiivista ainetta voidaan käyttää tässä edellyttäen, että se pystyy dispergoimaan hartsihapon veteen. Suositeltavimmin ioniton pinta-15 aktiivinen aine on jokin ioniton alkoksiloitu pinta-aktiivinen aine, joka voidaan esittää yleisellä kaavalla: R - O - [(AO)n - R°]m 20 jossa AO on jokin oksialkyleeniryhmä, jossa on 2 - noin 4 hiiliatomia, tai sellaisten ryhmien seos satunnais- tai lohkokonfiguraatiossa; R on jokin ryhmästä, jonka muodostavat (a) lineaariset ja haarautuneet alkyyli-ja alkenyyliryhmät Joissa on noin 7 -noin 24 hiiliatomia, (b) R CO-Jossa R on jokin lineaarinen tai haarautunut alkyyli-tai alkenyyliryhmäjoka sisältää noin 7 - noin 24 hiiliatomia, (c) 25 (R4)aC6H5.a-Jossa R4 on lineaarinen tai haarautunut C7-Ci»-alkyyli tai -alkenyyli ja .... | "a" on jokin kokonaisluku 1 - 3, (d) ryhmä, joka on johdettu jostakin lineaarisesta, haarautuneesta tai syklisestä alifaattisesta polyolista, joka sisältää noin 2-6 hiili- . atomia, ja (e) ryhmä, joka on johdettu jostakin lineaarisesta, haarautuneesta tai sykli- * · · 1' V sestä alifaattisesta dihaposta, jossa on noin 8 - noin 42 hiiliatomia; R° on jokin ryh- *; I. * 30 mästä, jonka muodostavat H, R ja R CO; n on jokin luku noin 4 - noin 250 ja m on jokin kokonaisluku noin 1-6.

; *: : Sopivia polyoleja ovat esimerkiksi eteeniglykoli, propeeniglykoli, trimeteeniglykoli, '.: * buteeniglykoli, glyseroli, trimetylolipropaani, trimetylolieteeni, 1,2,4-butaanitrioli, :' · j 35 1,2,6-heksaanitrioli, 1,1,1 -trimetyloliheksaani, pentaerytritoli, diglyseroli ja sorbitoli.

....: Sopivia dihappoja ovat esimerkiksi oktaanidi- (korkki-), nonaanidi- (atselaiini-), hek- sadekaanidi- (tapsiini-), oktadekaanidi- ja heneikosaanidi- (japanin-)-hapot.

7 110-697

Ioniton pinta-aktiivinen komponentti voi käsittää kahden tai useamman etoksiloidun ja/tai propoksiloidun materiaalin seoksia. Tällä hetkellä suositeltavimpia ionittomia pinta-aktiivisia aineita ovat pinta-aktiiviset aineet, jotka perustuvat mono- ja diglyse-rideihin tai johonkin luonnossa esiintyvään rasvahappoon, joka on etoksiloitu ja/tai 5 propoksiloitu. Eräs erityisen suositeltava ioniton pinta-aktiivinen aine on seos, joka on johdettu jonkin rasvan kuten talin reaktiosta kaliumhydroksidin, glyserolin, etee-nioksidin ja propeenioksidin kanssa, kuten kuvataan US-patenteissa n:o 4964949 ja 5100574, ja joka sisältää pääkomponentteina kutakin seuraavista rakenteista: 10 CH20-C(0)-R5 CH20-C(0)-R5 CHO-(AO)„-R6 ja CHO-C(0)-R5 CH20-(A0)n-R6 CH20-(A0)n-R6 joissa R5 on alkyyliryhmä, joka on johdettu jostakin rasvasta, esimerkiksi talista, ja 6 3 15 R on H tai R CO. Ioniton pinta-aktiivinen aine toimii tavallisesti tunkeutujana pa-perikuituun lietteessä ja se stabilisoi painoväripartikkelit, niin että ne eivät kuorru takaisin massakuituihin. Yleensä ioniton pinta-aktiivinen aine on joko kaupallisesti saatavilla tai se voidaan valmistaa alalla hyvin tunnetuilla menetelmillä.

20 Esillä olevassa keksinnössä käytettyjen siistausapuaineiden kokonaismäärä on yleensä noin 0,25 - noin 1,5 paino-%, suositeltavimmin noin 0,4 - 1 paino-%. Rasvahappoa tai sen suolaa on noin 60 - 90 paino-%, hartsihappoja noin 3-30 paino-% ja pinta-aktiivista ainetta noin 2 - noin 35 paino-%, kaikki laskettuna käytettyjen siistausapuaineiden kokonaismäärästä. Hartsihapon ja pinta-aktiivisen aineen painosuh- 25 de on mielellään noin 12:1 - noin 1:5, vielä mieluummin noin 8:1 - noin 1:1. Vielä ....: suositeltavammin rasvahappoja on noin 65 - 85 paino-%, hartsihappoja noin 10-25 paino-% ja pinta-aktiivista ainetta noin 3 - 20 paino-% siistauksen apuaineista.

! * Y Hartsihapon ja pinta-aktiivisen aineen yhdistelmä helpottaa ja nopeuttaa erittäin hie- tt* ‘: 30 nojakoisten hydrofiilisten fleksograafisten painoväripartikkeleiden agglomeroitumis- l * * •' ta tehokkaammin sopiviksi partikkeleiksi, jotka voidaan poistaa tehokkaaasti vaahdo- tusmenetelmässä. Yhdistelmää käytetään kokonaismääränä, joka on riittävä joko li- • · :.: : säämään suodatintyynyn, joka on valmistettu painotuotteista, joissa vähintään noin :: : 7,5 % on painettu jollakin hydrofiilisellä fleksograafisella painovärillä, vaaleutta vä- ....: 35 hintään noin 2 %:lla tai lisäämään painovärin poistomäärää ajan funktiona vaahdo- ..,,: tuskennossa, kumpikin verrattuna johonkin rasvahappoon yksinään.

: *’ Esillä olevan keksinnön mukaista siistaustekniikkaa voidaan käyttää veden kovuuk- • i > t > 8 11065/ silla noin 80 - noin 500 ppm Ca+2. Suositeltavimmin veden kovuus on pienempi kuin noin 100 - 400 ppm Ca+2, koska etenkin alueen alarajalla apuaineita on yleensä riittävästi minimoimaan epäsuotavien kerrostumien syntyminen. Kun rasvahappoa käytetään suolan vesiemulsiona tai -dispersiona, veden kovuus voi olla 0 ppm.

5

Esillä olevan keksinnön mukaisessa siistausmenetelmässä käytetään vaahdotusvai-hetta erittäin hienojakoisten, so. partikkelikoko < noin 5 pm, hydrofiilisten flekso-graafisten painovärien poistamiseen painotuotteista. Yleensä prosessi aloitetaan lisäämällä siistausapuaineet standardinmukaiseen sulputusvaiheeseen, jossa painettu 10 keräyspaperi, usein yhdessä ensiöpuumassan kanssa, käsitellään alkalisessa väliaineessa veden kanssa reaktorissa, jossa on sekoitussysteemi. Näin muodostettu vesi-suspensio sisältää massakuitua, painovärejä, päällysteitä, epäorgaanisia täyteaineita ja vastaavia noin 3-18 paino-% ja sen pH pidetään noin 7,5:ssä -11 :ssä. Tyypillisiä pulpperissa käytettyjä sulputuskemikaaleja ovat sellaiset kuin NaOH ja vetyperoksi-15 di. Natriumsilikaattia, jotakin metallin kelatointiainetta kuten dieteenitriamiinipen-taetikkahappoa (DTPA) ja kalsiumkloridia voidaan myös lisätä pulpperiin. Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä apuaineet lisätään suoraan pulpperiin sulputus-vaiheen aikana, vaikka osa siistausapuaineista voidaan säästää lisättäväksi ennen vaahdottamista.

20 Tämän keksinnön mukaisen apuaineyhdistelmän lisäämisen tuloksena hydrofnliset painoväripartikkelit irtoavat kierrätetyistä painotuotteista ja agglomeroituvat suuremmiksi partikkeleiksi. Kun liete lähtee pulpperista, se laimennetaan noin 1 painotöin kiintoainepitoisuuteen ja siirretään vaahdotussiistauslaitteistoon. Sen jälkeen ':, i 25 vaahdotuslaitteistoon johdetaan ilmaa laimean massalietteen sekoittamiseksi voi- • · .: *.: makkaasti. Ilmakuplat kiinnittyvät sitten agglomeroituneisiin hienojakoisiin hydro- flilisiin painoväripartikkeleihin ja kuljettavat agglomeroidut partikkelit vaahdotus-: . laitteiston pintaan ja muodostavat siihen vaahtoa. Tämä runsaasti painoväriä sisältä- j' V vä vaahto poistetaan pinnasta millä tahansa konventionaalisistä menetelmistä, jotka 30 tunnetaan siistausalalla. Vaahto on kuplakokojen seos, joka on jäykkä vaahdotuslait- j : : teistossa. Vaahdon lähtiessä vaahdotuskennosta ja joutuessa ilmakuplien jatkuvan syötön ulkopuolelle se kuitenkin hajoaa, jolloin syntyvä painoväriä sisältävä neste : : saadaan helposti poistetuksi ja ohjatuksi jätteen käsittelyyn ennen lopullista poistoa.

’.: : Keksinnön mukaisen kolmen komponentin siistaussysteemin erityisenä etuna on, että •; · · · 35 vaahdotus voidaan suorittaa vähemmässä kuin noin 10 minuutissa, yleensä vähem- ....: mässä kuin noin 8 minuutissa ja vielä tavallisemmin noin 6 minuutissa tai lyhyem mässä ajassa, ja kun käytetään useita (esimerkiksi 3 tai 4) vaahdotuskennoja sarjassa, aika/kenno saattaa olla 3 minuuttia tai vähemmän.

9 11069/

Vaahdotussiistausmenettelyn jälkeen massaliete saostetaan noin 6-12 paino-%:n kiintoainepitoisuuteen ja pestään käyttäen konventionaalista laitteistoa Joka on helposti saatavissa ja laajassa kaupallisessa käytössä. Pesusta tuleva suodate käsitellään 5 yleensä ilmavaahdotusselkeyttimessä (DAF; dissolved air flotation) painovärien, täyteaineiden, nollakuitujen ja muiden suspendoituneiden kiintoaineiden poistamiseksi, jolloin suodatevesi voidaan kierrättää takaisin käytettäväksi seuraavassa siis-tauskäsittelyssä. Tavallisesti suodatteeseen lisätään ennen ilmavaahdotusselkeytintä tai -selkeyttimessä kationisia ja/tai anionisia polymeerejä, jolloin suspendoituneet 10 kiintoaineet agglomeroituvat ja/tai flokkuloituvat ja poistuvat.

Monia muunnoksia ja variaatioita tässä selitettyyn perussiistausmenetelmään on ehdotettu ja/tai on kaupallisessa käytössä ja esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa niihin. Tässä selitettyä yksinkertaista systeemiä käytetään ai-15 noastaan keksinnön valaisemiseksi eikä sitä ole tarkoitettu rajaamaan tämän keksinnön suoja-alaa. Sulputusmenetelmä voidaan toteuttaa joko jatkuvatoimisena tai jaksoittaisena erinomaisin tuloksin minkä tahansa tyyppisillä painotuotteilla mukaanlukien sanomalehdet, aikakauslehdet, painettu kartonki ja moniväripainotuotteet. Kierrätyspaperia syötetään prosessiin siten, että sitä on läsnä noin 10 -100 paino-% 20 sujutettavana olevasta kuidusta. Tässä menetelmässä käytetty laitteisto on tavanomainen laitteisto, joka on helposti saatavilla ja laajassa käytössä.

Esillä olevan keksinnön mukaiseen siistauskoostumukseen sisältyy useita etuja verrattuna aikaisempaan painotuotteiden, jotka sisältävät huomattavia määriä vesiliu-25 koisia hydrofiilisiä painovärejä, siistaukseen. Erityisesti tätä menetelmää käyttämällä •; · ·; saadaan merkittävä parannus vaaleudessa ja pieni painovärin jäännöspitoisuus mas sassa vaahdotuksen jälkeen. Vaahdon tilavuus ja korkeus kasvavat myös hartsi/pinta- : . ·. aktii-vinen aine -kombinaatiota käytettäessä.

- »· · » · !!/ 30 On myös todettu, että koostumuksen rasvahappokomponentin annosmäärää voidaan * olennaisesti pienentää konventionaalisen menetelmän 1 - 2 paino-%:sta noin 0,35 -0,7 paino-%:iin esillä olevassa keksinnössä. Tämä pienempi määrä vähentää huomat- : : tavasti karsta- ja kuortumaongelmien mahdollisuutta, joka normaalisti liittyy siis- v ' tausvalmisteiden rasvahappokomponentteihin.

:··: 35 ... 1 Esillä olevan keksinnön mukaisen siistauskoostumuksen etuja verrattuna konventio naaliseen rasvahapposiistaukseen kuvataan seuraavissa esimerkeissä, joissa kaikki • » :, osat ja prosentit ovat paino-osia ja painoprosentteja, jollei muuta mainita. Kaikki » I I * · 10 11069/ vaaleuden määrittämiseen tarkoitetut suodatintyynyt tehtiin käyttäen aluminiumsul-faattia, kuten TAPPI-koemenetelmässä T 218 om-83 mainitaan. Tarpeen vaatiessa massanäytteet laimennettiin ensiksi 1 paino-%:n kiintoainepitoisuuteen vesijohtovedellä, 2 ml 10% alunaliuosta lisättiin kuhunkin näytteeseen ja sitten liete sakeutettiin 5 Biichner-suppilossa käyttäen Ahlströmin suodatinpaperilaatua 631 -25. Suodatintyynyt kuivattiin ilmassa ennen vaaleuden mittauksia. Kaikki vaaleutta koskevat tulokset saatiin käyttämällä ACS Spectrosensor II -spektrofotometriä ja raportoitiin TAPPI 452 -vaaleutena. Vaaleutta koskevat tulokset edustavat 452 nanometrin aallonpituudella mitattua valoprosenttia, joka heijastuu suodatintyynystä ja jonka spektrofoto-10 metri on rekisteröinyt.

Esimerkki 1

Seos, jossa oli 20 % OMG:tä (vanhoja aikakauslehtiä), 80 % ONP:tä (vanhoja sanomalehtiä) (25 % fleksopainettuja), revitään kuivana ja sekoitetaan perusteellisesti 15 perusseoksen muodostamiseksi. 200 g seosta lisätään laboratoriopulpperiin sekä 3 800 g vettä (40 °C) ja konventionaalisia sulputuksen apuaineita (NaOH 1%, Na2Si03 2% ja H202 0,7%), niin että lopulliseksi sakeudeksi saadaan 5 %. Pipettiä käyttäen lisätään taulukossa 1 mainitut siistauksen apuaineet 0,7 %:n kokonaismääränä laskettuna 100 %:n aktiiviaineperustalla pulpperiin lisätyn paperin kuivapainos-20 ta laskettuna. Rasvahappo on rasvahapposaippua (taliöljyrasvahapon natriumsuolaa) (DI-280, saatavissa High Point Chemical Corporationilta). Hartsihappo on eräs kaupallisesti saatavilla oleva sellaisten happojen seos (Westvaco R-24 -hartsi Westvaco Chemicalsilta), joka on johdettu mäntyöljystä ja sisältää noin 91,5 % hartsihappoja ja noin 4 % mäntyöljyrasvahappoja. Pinta-aktiivinen aine on ioniton pinta-aktiivinen ’:.: 25 aine, joka pääosana sisältää seoksen talin mono- ja diglyseridejä, jotka on alkoksiloi- •; · tu (DI-600, saatavissa High Point Chemical Corporationilta). Koostumuksia sulpute- taan kutakin 10 minuuttia. Sitten sisältö laimennetaan 1 %:n kiintoainepitoisuuteen ; . ·. lisäämällä vettä ja valmistetaan suodatintyyny (identifioitiin "Fb" :ksi tarkoittamaan • '·’ "ennen vaahdotusta"; "before flotation") massan vaaleuden määrittämiseksi ennen 30 siistausta.

i ; : 5 000 g 1 -prosenttista massalietettä pannaan sitten laboratoriovaahdotuskennoon, : : veden kovuutta lisätään 200 ppm Ca+2 ja kennoa käytetään 6 minuuttia ilmavirran v ‘ ollessa 4,5 litraa per minuutti. Pinnalle kerääntyvä vaahto poistetaan jaksoittaisesti ja : · ·: 35 vaahdon korkeus mitataan. 6 minuutin kuluttua ilman virtaus vaahdotuskennoon lo- ; > ·: petetään ja toimenpide päätetään. Toinen suodatintyyny (identifioidaan "Fa" :ksi tar koittamaan "after flotation deinking"; "vaahdotussiistauksen jälkeen") valmistetaan siistatun massan vaaleuden mittaamiseksi.

Π 11069?

Loput 1-prosenttisesta lietteestä sakeutetaan 10-prosenttiseksi 80 U S. meshin seulalla pesuprosessin simuloimiseksi, ja valmistetaan kolmas suodatintyyny (identifioidaan "Wa":ksi tarkoittamaan "after washing"; pesun jälkeen).

5

Mitattavat siistauskoostumukset, sekä vertailukoostumukset että tämän keksinnön mukaiset ja niistä saadut tulokset esitetään taulukossa 1.

10 Taulukko 1

Esimerkin 1 tulokset

Koostumus, % Vaaleus, % FA ROS SURF Fb Fa Wa 15 100 — — 43,7 48,5 49,8 86.5 13,5 — 44,1 48,8 50,2 73 27 — 43,9 49,1 50,5 59.5 40,5 — 44,2 49,2 50,7 20 82,2 12,8 5 44,1 51,3 53,2 69,3 25,7 5 43,9 51,5 54,4 56.5 38,5 5 44,1 50,6 51,2 FA = rasvahapon kokonaispitoisuus . : 25 ROS = hartsihapon kokonaispitoisuus . ..: SURF = pinta-aktiivisen aineen pitoisuus i2 11069/

Esimerkki 2

Esimerkin 1 perusmenettely toistetaan, mutta painotuotteiden määrää, joka sisältää hydrofulistä fleksograafista painoväriä, muutetaan verrattaessa tämän keksinnön mukaisen koostumuksen: 82 % taliin perustuvaa rasvahapposaippuaa, 10 % hartsi-5 happoja ja 8 % ionitonta pinta-aktiivista ainetta (DI-600), tehoa 100-prosenttisen taliin perustuvan rasvahapposaippuan tehoon. Jätepaperi on 100 % ONP:tä. Veden kovuus on 350 ppm Ca . Kokeiden tulokset esitetään taulukossa 2, josta erojen suo-datintyynyn vaaleudessa (Fa-Fb) tämän keksinnön mukaisen koostumuksen ja pelkästään rasvahapon välillä havaitaan lisääntyvän fleksograafisten hydrofiilisten pai- 10 novärien tasojen kasvaessa. Samoin kun fleksograafisen painovärin pitoisuus kasvaa, nousevat voimakkaasti myös absoluuttiset vaaleusarvot, jotka saadaan esillä olevalla keksinnöllä verrattuna pelkästään rasvahappoon.

15 Taulukko 2

Esimerkin 2 tulokset Pelkkä rasvahappo Keksintö 20 Fleksoväriä % Fb Fa Fb Fa Ero % 0 44,1 49,9 44,7 50,4 -0,1 20 40,4 47,5 41,5 49,9 +1,3 40 37,2 44,3 40,2 48,6 +1,3 . : 25 60 37,4 43,4 39,3 48,0 +1,7 .!..j 80 31,4 34,9 38,9 47,0 +4,6 ' 100 28,2 30,1 38,2 46,5 +6,4 30 Esimerkki 3 ‘ ’ Käyttäen samaa perusmenettelyä kuin esimerkissä 2, jossa sulputusta seuraa vaahdo- tus, verrataan seuraavia siistaussysteemejä: rasvahappo yksinään vs. koostumus, joka :,: i sisältää 81,5 % rasvahappoa, 12,5 % hartsihappoja ja 6 % ionitonta pinta-aktiivista :: ainetta (DI-600). Vaahdotussiistausprosessi suoritetaan veden kovuudella 150 ppm ,,,.: 35 Ca+2 käyttäen eri tasoja fleksograafista hydrofiilistä painoväriä sisältäviä painotuot- » t ,,,,; teitä. Taulukossa 3 esitetyt tulokset osoittavat tämän keksinnön mukaisen siistaus- apuainekombinaation kasvavat edut hydrofiilisen painovärin osuuden lisääntyessä keräyspaperissa.

>3 11069/

Taulukko 3 5 Esimerkin 3 tulokset

Pelkkä rasvahappo Keksintö

Fleksoväriä % Fa Fa Parannus % 10 0 47,5 48,7 1,2 10 43,7 49,0 5,3 20 43,8 50,2 6,4 30 41,7 52,2 8,5 40 38,4 54,1 15,7 15 50 38,6 52,5 13,9

Esimerkki 4

Esillä olevan keksinnön mukaisen vaahdotussiistauskoostumuksen vertaamiseksi 20 erääseen kaupalliseen koostumukseen, jonka ilmoitetaan antavan kohtuullisia tuloksia fleksograafisia painovärejä sisältävien painotuotteiden siistauksessa, toistetaan esimerkin 1 perusmenettely seoksella, jossa on 33,3 % aikakauslehtiä, 33,3 % vanhoja sanomalehtiä ja 33,3 % fleksograafisella painovärillä painettuja painotuotteita. Keräyspaperi revitään kuivana ja se lisätään pilottitehdaspulpperiin veden ja 1,5 %:n *. : 25 NaOFI, 2 %:n Na2Si03,0,3 %:n dieteenitriamiinipentaetikkahappoa (DTPA) ja 1,0 %:n H2O2 kanssa. Tämän keksinnön mukaiset siistauksen apuaineet ovat: 70,1 % taliin perustuvaa rasvahapposaippuaa, 25,9 % hartsihappoja ja 6 % ionitonta pinta- • · . . aktiivista ainetta (DI-600). Vertailtava vaahdotussiistausapuaine on Lion Chemicals I * · ; ’: t: Inc.'in Lionsorb 951, joka on tarkoitettu käytettäväksi fleksograafisia painoväriä si- : : 30 sältävien painotuotteiden vaahdotussiistauksessa. Tulokset esitetään taulukossa 4.

i : .* » * * 1 1 f * I • i . > * t > · t 14 110697

Taulukko 4

Esimerkin 4 tulokset 5

Apuaine Annos, % Fb Fa

Lionsorb951 1,5 38,1 54,1 " 0,7 41,5 52,3 10 DI-600 yksin 0,5 43,1 51,8

Keksintö 0,7 41,6 59,1 i · ' r t » * « · I · * » - i * » #

Claims (13)

1. Menetelmä painotuotteiden vaahdotussiistaamiseksi suorittamalla seuraavat vaiheet: (1) muodostetaan massaliete, joka sisältää painotuotteita ja vettä ja veden +2 kovuus on vähintään noin 80 ppm Ca ; (2) lisätään lietteeseen jotakin rasvahappoa 5 tai sen suolaa, jonka jodiluku on pienempi kuin 50 ja jolla on kaava R'COOM, jossa R1 on jokin lineaarinen tai haarautunut alkyyli- tai alkenyyliryhmä, joka sisältää 7 -48 hiiliatomia, ja M on vety tai jokin vastaioni; ja (3) lietteelle suoritetaan vaahdo-tussiistaus vaahdotuskennossa, tunnettu siitä, että (i) käytetään painotuotteita, joista vähintään 7,5 paino-% on painettu hydrofiilisillä fleksografisilla painoväreillä, joi-10 den partikkelikoko on pienempi kuin 5 pm, ja (ii) lietteeseen lisätään ennen vaahdo-tussiistausta (a) jotakin hartsihappoa tai sen suolaa, jolla on kaava R COO-M, jossa R on jokin tyydyttymätön alkyloitunut trisyklinen fuusioitunut rengas, joka sisältää 20 hiiliatomia, ja M on vety tai jokin vastaioni, ja (b) jotakin ionitonta tai anionista pinta-aktiivista ainetta, joka dispergoi hartsihapon veteen, joita hartsihappoa ja pinta-15 aktiivista ainetta lisätään hartsihapon ja pinta-aktiivisen aineen painosuhteessa 12:1 - 1:5.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hartsihappo on johdettu pihkasta, kumihartsista tai mäntyöljystä.

• * ; 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hartsin lähtee- • · ·«· 20 nä käytetään mäntyöljyhappoa tai mäntyöljyhappoa, josta hartsi on osaksi poistettu.

• · · : ;\ 4. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, » t * · ; . ·. että hartsihappo käsittää abietiinihapon ja pimaarihapon seoksen. «I» « » » · v

; 5. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinta-aktiivinen aine on jokin ioniton pinta-aktiivinen aine, joka on johdettu : _'.: 25 jonkin luonnossa esiintyvän rasvahapon alkoksiloiduista mono- ja/tai diglyserideistä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ioniton pinta-..!:' aktiivinen aine käsittää seuraavan seoksen: ch2o-c(0)-r5 ch2o-c(0)-r5 I I

30 CHO-(AO)n-R6 ja CHO-C(0)-R5 I I CH20-(A0)n-R6 CH20-(A0)nR6 jossa R5 on alkyyliryhmä, joka on johdettu jostakin luonnon rasvasta, R6 on joko H 35 tai R CO ja AO on alkyleenioksidiryhmä, joka sisältää 2-4 hiiliatomia. 16 110697

7. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1 - 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ioniton pinta-aktiivinen aine lisätään lietteeseen ennen ilmavirran käynnistämistä vaahdotussiistausta varten.

8. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1 - 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että rasvahappo tai sen suola on seos, joka on johdettu jostakin luonnon öljystä, joka on valittu traanin, rapsinsiemenöljyn, taliöljyn, mäntyöljyn, soijaöljyn, pellavansie-menöljyn ja kookosöljyn joukosta.

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1 - 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rasvahappoa, hartsihappoa ja pinta-aktiivista ainetta käytetään kaikkiaan 0,3 - 10 1,5 paino-% painotuotteiden painosta laskettuna.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rasvahappoa on 60 - 90 paino-%, hartsihappoa 3-30 paino-% ja pinta-aktiivista ainetta 2 - 25 paino-% kokonaismäärästä laskettuna.

11. Patenttivaatimusten 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hartsiha-15 pon tai sen suolan jodiluku on vähintään 125.

12. Patenttivaatimusten 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hartsihap- ’. : po on hartsia, josta osa hartsista on poistettu ja joka on valittu pihkan, kumihartsin ja • · mäntyöljyn joukosta.

* · ’ ’* 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hartsin hartsi- i.: : 20 happopitoisuus on vähennetty 5-30 paino-%:iin alkuperäisestä määrästä.