FI72540B - Fibertillvaratagning fraon utskottspapper av kolfritt kopieringspapper. - Google Patents

Description

72540

Kuidun talteenotto hiilivapaan jäijentämispaperin hylkypaperista -Fibertillvaratagning av utskottspapper frän kolfritt kopie-ringspapper Tämä keksintö liittyy menetelmään kuitujen talteenotta-5 miseksi paineherkän hiilettömän jäijentämispaperin (jota tässä lyhyyden vuoksi kutsutaan 'hiilivapaaksi paperiksi') hylystä. Menetelmä on erityisen käyttökelpoinen silloin, kun paperissa käytetään synteettisiä, seinämällä varustettuja mikrokapseleita, ts. mikrokapseleita, jotka on valmistettu po-10 lymerointimenetelmillä käyttäen monomeereja tai synteettisten hartsien alkukondensaatteja.

Paineherkkiin jäijenmuodostaviin yksikköihin ja systeemeihin kuuluu tyypillisesti värinmuodostajakomponentteja liuoksessa, joka on kapseloitu paineessa rikkoutuviin mikro-15 kapseleihin, jotka on päällystetty niitä tukevalle arkkima-teriaalille, sekä hiukkasmaisia värikehitekomponentteja, jotka on päällystetty niitä tukevalle arkkimateriaalille, arkkien ollessa siten järjestetty, että kummatkin komponentit ovat läheisessä kosketuksessa toisiinsa siten, että kohdis-20 tettaessa jäljen muodostava paine mikrokapseleja kantavalle arkille, mikrokapselit rikkoutuvat ja vapauttavat värinmuodosta jaliuoksen kosketukseen värikehitekomponenttien kanssa synnyttäen värillisen jäljen, joka vastaa kohdistettua painetta. Tällaisia jäijentämispapereita on kuvattu esimerkiksi 25 US-patenteissa 2 712 507, 2 730 456, 2 730 457, 3 455 721, 3 672 935, 4 001 140, 4 087 376, 4 089 802 ja 4 100 103.

Tavanomainen hylkypaperi voidaan kuiduttaa verrattain helposti erilaisilla kuidutuskoneilla ja mahdollisesti käsitellä edelleen regeneroidun kuitumassan saamiseksi, jota voi-30 daan käyttää sellaisenaan tai seoksena muiden raaka-aineiden kanssa suhteellisen hyvälaatuisen paperin valmistamiseksi.

Kun hiilivapaan paperin hylkyä kuidutetaan, voivat mik-rokapselit kuidutuksen aikana rikkoutua vapauttaen värinmuo-35 dostajan, joka reagoi minkä tahansa värikehitteen kanssa 2 72540 muodostaen värin. Tällöin syntyy värillistä massaa, jota senjälkeen ei voida käyttää hyvälaatuisen paperin raaka-aineena. Tästä syystä hiilivapaan paperin hylyllä, ts. hiili-vapaan paperin valmistuksessa syntyvillä leikkuureunoilla 5 ja vahingoittuneella paperilla on ollut vain rajoitettua kysyntää ja vastaavasti alhainen hinta uudelleenkierrätys-paperin markkinoilla.

Pyrittäessä estämään näitä hiilivapaan paperin hylystä aiheutuvia haittoja on käytetty erilaisia tekniikkoja. US-10 patentissa 3 933 578 kuvataan kuidun talteenottoa tällaisesta hylystä, mihin kuuluu kuidutus käyttäen alkalista liuosta, joka sisältää pinta-aktiivista ainetta, aiheuttaen mik-rokapselien rikkoutumisen. Värin muodostuminen vapautuneiden värinmuodostajien ja värikehitteen välillä estetään pinta-15 aktiivisella aineella. Tämä menetelmä on erityisen käyttökelpoinen sellaiselle hiilivapaan paperin hylylle, jossa käytettyjen mikrokapselien seinämät valmistettiin koaservaa-tiomenetelmällä, kuten esimerkiksi menetelmällä, jossa käytetään liivatetta arabikumin tai karboksimetyyliselluloosan 20 kanssa. Tällaisia koaservaatiomenetelmiä kuvataan US-paten-teissa 2 800 457, 3 041 289 ja 3 533 958. Japanilaisessa hakemus julkaisussa (Kokai) 51-23302 kuvataan sellaista menetelmää kuitumassan talteenottamiseksi hiilivapaan paperin hylystä, jossa hylky kuidutetaan emäksen läsnäollessa ja 25 syntynyt kuitumassa erotetaan, pestään ainakin kerran ja vaahdotuskäsitellään värillisten ja värittömien ei-toivot-tujen komponenttien poistamiseksi.

Saksalaisessa hakemusjulkaisussa 2 642 319 kuvataan hiilivapaan paperin hylyn talteenottoa, johon kuuluu valkai-30 suaineen käyttö, mitä seuraa vaahtoflotaatio.

US-patentissa 4 264 319 kuvataan hiilivapaan paperin hylyn talteenottoa kuiduttamalla hylky vesiväliaineessa, käsittelyä hapolla mikrokapselien tuhoamiseksi ja sitä seu-raavaa valkaisua.

35 US-patentissa 3 910 813 kuvataan menetelmä sekä värin- 3 72540 muodostajaliuoksen että paperikuitujen erottamiseksi hiili-vapaan paperin hylystä. Hylky hienonnetaan, uutetaan liuottimena, joka voi tunkeutua mikrokapseliseinämien läpi, jotta saadaan värinmuodostajaliuos/liuotinliuos, liuos erote-5 taan kuiduista ja liuotin erotetaan värinmuodostajaliuokses-ta tislaamalla.

Edellä kuvatut menetelmät kuitujen regeneroimiseksi hiilivapaan paperin hylyn talteenottokuiduista aiheuttavat niissä olevien mikrokapselien rikkoutumisen. Värin syntymi-10 nen joko estetään pinta-aktiivisella aineella tai sen poistetaan vaahdottamalla tai käyttämällä valkaisuainetta.

Kun näitä aikaisempia kuitumassan talteenottomenetel-miä sovelletaan hiilivapaaseen paperiin, jonka mikrokapselien seinämät on valmistettu polymerointimenetelmillä käyt-15 täen monomeereja tai synteettisten hartsien alkukondensaat-teja, kuten sellaisia joita on kuvattu US-patenteissa 4 001 140, 4 087 376, 4 089 802 ja 4 100 103, suuri osa mikrokapseleista läpäisee nämä prosessit ehjinä. Tällaisilla menetelmillä erotetun massan kuiduissa on edelleen nii-20 hin kiinnittyneitä rikkoutumattomia mikrokapseleita. Tämän jälkeen tällaisesta regeneroidusta massasta valmistettu paperi on itse haitallisen paineherkkä johtuen näistä paperin raaka-aineessa olevista ehjistä mikrokapseleista. Tavallinen kirjoittaminen tai muu paine rikkoo nämä jäännös-25 mikrokapselit vapauttaen niiden sisältämän värinmuodostajaliuoksen, joka voi reagoida paperiraaka-aineen komponenttien kanssa tuottaen ei-halutun värin. Siten, vaikkakin näitä aikaisempia menetelmiä voidaan käyttää kuitumassan talteen-ottamiseen hiilivapaan paperin hylystä, tämän massan jatko-30 käyttö hienopaperin valmistukseen aikaansaa tuotteen, joka näyttää olevan tyydyttävä, mutta joka jatkossa siihen kohdistetun paineen vaikutuksesta synnyttää ei-halutun värin, paljastaen tällaisten aikaisempien hylkypaperin talteenot-tomenetelmien epätyydyttävän luonteen.

35 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä kuitujen talteen- 4 72540 ottamiseksi paineherkän hiilettömän jäijentämispaperin hylkypaperista, jossa on värinmuodostajaa sisältäviä mikrokap-seleita, johon menetelmään kuuluu vaiheet, joissa: (a) hylkypaperi kuidutetaan vesipitoisessa väliaineessa 5 mikrokapseleita olennaisesti rikkomatta, (b) kuidutettu hylkypaperi käsitellään entsyymillä tärkkelyksen muuttamiseksi sokeriksi, ja (c) kuidut erotetaan ei-kuitukomponenteista pesusuihkul-la varustetulla kaltevalla seulalla. Kuidutus suoritetaan 10 suositeltavasti huoneenlämpötilaa korkeammissa lämpötiloissa, esim. aina noin 77°C:een (150°F) asti, ja pH-oloissa, jotka optimoivat märkälujien hartsien hajoamisen, jos niitä esiintyy hiilivapaan paperin hylyn peruskuitulietteessä. Jotkin näistä hartseista hajoavat vain happamissa oloissa ja toiset 15 hajoavat vain emäksisissä oloissa. Sen mahdollisuuden ottamiseksi huomioon parhaiten, että kummankin tyyppisiä märkä-lujia hartseja on läsnä, on paras kuiduttaa jonkin aikaa yhdenlaisissa oloissa, kuten esimerkiksi happamissa oloissa happaman kuidutusapuaineen läsnäollessa, minkä jälkeen kui-20 dutusväliaine säädetään emäksiseksi, ja kuiduttamista jatketaan jonkin aikaa. Jos käsiteltävä hylky on värittynyttä, kuidutusprosessin jälkeen lisätään tavallisesti valkaisuainetta, jotta rajoittamatonta jatkokäyttöä ajatellen saataisiin valkoisia uudelleenkierrätyskuituja.

25 Seuraava vaihe kuidutuksen ja mahdollisen valkaisun jäl keen on entsyymilisäys läsnäolevien tärkkelysten muuttamiseksi sokeriksi. Tällaiset entsyymit toimivat tyypillisesti optimaalisesti lähellä neutraalia pH:ta, ja siksi on edullista, että kuidutetun (ja valkaistun) hylyn pH tarvittaes-30 sa säädetään lähelle neutraalia, esim. arvoon 6,0-7,5, ennen entsyymilisäystä. Vaikka tämän vaiheen täsmällistä mekanismia ei tunneta, uskomme että entsyymi rikkoo tehokkaasti mikrokapselit kuituihin sitovan tärkkelyssidoksen. Tämä vaihe havaittiin yllättävästi tarvittavan mikrokapselien pois-35 tamiseksi asianmukaisesti kuiduista prosessin aikana. Ilman 5 72540 tätä vaihetta pysyy talteenotettuihin kuituihin liittyneenä riittävästi mikrokapseleita tekemään paperin, joka jatkossa valmistetaan tällaisesta regeneroidusta massasta, arvoltaan rajoitetuksi edellä kuvatuista syistä.

5 Sokeriksi muuttavan entsyymin lisäyksen jälkeen kuidut erotetaan mikrokapseleista ja muista ei-kuituosista kaltevalla seulalla, joka on varustettu pesusuihkulla monivaiheisessa järjestelyssä, kuten esimerkiksi US-patenteissa 3 451 555 ja 3 452 876 on kuvattu. Tuloksena tästä erotusvaiheesta 10 saadaan regeneroitu kuitu, joka sopii käytettäväksi paperinvalmistusprosesseissa .

Seuraavat esimerkit esitetään keksinnön havainnollistamiseksi. Ellei toisin ole mainittu, prosenttiosuudet niissä ja koko hakemuksessa ovat painon mukaan.

15 Esimerkit

Talteenottomenetelmän esimerkeissä käytetty yleinen menettely on seuraava. Hiilivapaan paperin hylky kuidutet-tiin hapanta kuidutusapuainetta sisältävässä vedessä pieni-leikkauksisessa kuiduttimessa 5-9 prosentin sakeuteen. Tar-20 vittaessa lisättiin rikkihappoa alentamaan pH edelleen arvoon 3,5 - 4,5. Vesipitoisessa väliaineessa oli valinnaisesti mukana kostutusainetta. Seokseen lisättiin höyryä, kunnes päästiin 62 - 83°C:een (145-150°F) lämpötilaan. Noin tunnin sekoittamisen jälkeen kuitulietteen pH nostettiin ar-25 voon 8-9 lisäämällä natriumhydroksidin vesiliuosta, ja sekoitusta jatkettiin kunnes kuituuntuminen oli täydellistä. Lisättiin valkaisuainetta värin poistamiseksi mahdollisista peruslietteen väriaineista, kuituliete laimennettiin, lietteen pH säädettiin arvoon 6,0 - 7,5 rikkihapolla ja lisät-30 tiin entsyymiä tärkkelyksen muuttamiseksi sokeriksi. Sitten kuituliete johdettiin pesusuihkulla varustetulle kaltevalle seulalle kuitujen erottamiseksi ei-halutuista ei-kuituosista.

Käyttäen olennaisesti edellä kuvattua menettelyä suoritettiin useita kokeita, joissa kuidut otettiin talteen 35 hiilivapaan paperin hylystä. Talteenottoprosessin onnistu- 72540 6 misen mitta oli mikrokapselien prosenttisen poistuman jätteestä määrääminen. Esimerkkien tulokset on esitetty taulukossa 1 .

Taulukko 1

Esimerkki Esimerkki Esimerkki Esimerkki _ 12 3 4

Kuidutus- . Kuidutus- Kuidutus- Kuidutus- Kuidutus- apuaine ΤΥΥΡΡ1 apuaine-jq·) apuaine-)q-j apuaine apuaine·)o 1 Määrä 1111 (paino %)

pH happokuidutuksen 45 45 42 4Q

aikana ' ' ' ' Lämpötila °F ( °C) 150(83) 150(83) 150(83) 150(83) pH emäskuidutuksen 8,5 8,5 8,5 8,0 aikana

Tyyppi — Solvox KS Solvox KS Solvox KS

Valkaisu- Määrä aine (p %) — 1 1 1 & otuksen jäi- ~~^0 — ~ ~

Tyyppi Vanzyme EE Vanzyrre EE! Vanzyme FL Vanzyme FE Entsyymi 50 50 50 50 (ppn painosta)

Kapselityyppi 3,041,289 3,041,289 4,001,140 4,001,140 (vntt. patenttiin) ' % kapselipoistuna 90 90 94 89

II

7 72540

Kuidutusapuaine 101 on hapan vesiliukoinen esteriaine, toimittaja Laurel Products Corp., 2600 East Tioga St., Philadelphia, PA.

Solvox KS on kalsiumhypokloriitti, toimittaja Solvox 5 Mfg. Co., 11725 W. Fairview Avenue, Milwaukee, WI.

Vanzyme FE on entsyymi tärkkelyksen sokeriksi muuttamista varten, toimittaja R.T. Vanderbilt Co. Inc., New York, NY.

Tämä esimerkki kuidun talteenottomenetelmästä suoritet-10 tiin hiilivapaan paperin hylyllä, joka sisälsi US-patentin 3 041 289 mukaan valmistettuja kapseleita, samalla laitteistolla kuin esimerkit 1 - 4, paitsi ettei Vanzyme FE:tä, jota lisättiin määränä 50 ppm painosta, lukuunottamatta käytetty muita kemikaaleja. Kapselien prosenttinen poistuma oli tässä 15 tapauksessa 83%.

Esimerkit 1 - 5 osoittavat sellaista mikrokapselien poistuma-astetta, mikä mahdollistaa erittäin käyttökelpoisen pa-periraaka-aineen jatkovalmistuksen talteenotetuista kuiduista.

Claims (8)

1. Menetelmä kuitujen talteenottamiseksi paineherkän hiilettömän jäijentämispaperin hylkypaperista, jossa on väri nmuodostajaa sisältäviä mikrokapseleita, joka menetelmä on tunnettu vaiheista, joissa: (a) hylkypaperi kuidutetaan vesipitoisessa väliaineessa mikrokapseleita olennaisesti rikkomatta, (b) kuidutettu hylkypaperi käsitellään entsyymillä tärkkelyksen muuttamiseksi sokeriksi, ja (c) kuidut erotetaan ei-kuitukomponenteista pesusuihkul-la varustetulla kaltevalla seulalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että osa kuidutusvaiheesta suoritetaan pH-arvos-sa alle 5.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lisäksi osa kuidutusvaiheesta suoritetaan pH-arvossa, joka on 8 tai suurempi.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen lisäksi kuuluu vaihe, jossa hylkyyn lisätään valkaisuainetta.

5. Patentti vaatimuksen 4 mukainen menetelmä, t u n n e t -t u siitä, että valkaisuvaihe suoritetaan kuidutusvaiheen jälkeen .

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen entsyymin lisäystä väliaineen pH säädetään arvoon 6,0-7,5.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mikrokapselit on valmistettu po-lymerointimenetelmillä käyttäen monomeereja tai synteettisten hartsien alkukondensaatteja.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että mikrokapselit on valmistettu urean ja formaldehydin polymeraatioreaktiolla. li