JP4255577B2 - Deinking agent - Google Patents

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    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64Paper recycling

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新聞紙や雑誌類、広告類(チラシ)、プリントアウト紙やコピー紙等の各種記録紙等の印刷古紙を脱墨処理して再生パルプを得る際に用いられる脱墨剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、パルプ資源の不足や価格の高騰、或いは、環境保護やゴミ対策、資源の有効利用(省資源,省エネルギー)等の各観点から、古紙(印刷古紙)を製紙原料として再利用することの重要性が益々高まってきている。これに伴い、印刷技術や方法、インク組成、古紙の性状等の多様化に対応して、古紙からバージンパルプに品質が近い再生パルプを得ることができる脱墨処理方法の開発が求められている。
【0003】
従来より、脱墨処理方法としては、洗浄法並びにフローテーション法等が知られている。洗浄法は、水中で古紙を解砕してパルプスラリーを得た後、アルカリ剤および漂白剤と共に脱墨剤を用いて、パルプ(繊維)からインク(油性インク)を脱離させ、次いで、該パルプスラリーを濾過・洗浄することにより、インクを除去する方法である。一方、フローテーション法は、水中で古紙を解砕してパルプスラリーを得た後、アルカリ剤および漂白剤と共に脱墨剤を用いて、パルプ(繊維)からインクを脱離させ、次いで、該パルプスラリーに空気を吹き込んで泡を形成することにより、この泡にインクを付着させて除去する方法である。上記両方法のうち、使用する水の量を低減することができる、装置を小型化することができる、除去したインクを含む排水の量を低減することができる、等の理由から、現在ではフローテーション法が主流となっている。また、洗浄法とフローテーション法との折衷法も実施されている。
【0004】
上記脱墨処理方法、特にフローテーション法に用いられる脱墨剤としては、高級脂肪酸石鹸の他に、陰イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤が知られている。尚、非イオン性界面活性剤を用いた脱墨処理方法としては、該非イオン性界面活性剤と、カチオン性化合物やアミン、両性化合物とを併用する方法が提案されている(特開平10−102390号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の脱墨剤である高級脂肪酸石鹸は、インクの凝集(捕集)性能に優れているものの、インクの装置への付着を抑制する作用や、発泡性に劣っているために、泡に付着させた(フローテーションによって凝集・浮上させた)インクの除去が不完全となる場合がある。従って、インクが再生パルプに残存することがあるという欠点を有している。また、高級脂肪酸石鹸は常温で固体であるために操作性に劣っており、しかも、発泡性を向上させるために発泡剤を併用しなければならないという問題点を有している。
【0006】
一方、上記従来の脱墨剤である陰イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤は、インクを泡に付着させる能力が低く、それゆえ、インクを効率的に除去することができない。つまり、インクの凝集性能や除去性能が不充分であるので、白色度が高い高品質の再生パルプを得ることができないという問題点を有している。また、上記界面活性剤は、必要以上に泡立ち、しかも、形成された泡がなかなか消えないので、該泡に付着させたインクを装置外に充分に排出することが困難である。従って、装置内にインクが残存し、再生パルプ、即ち、再生紙にインクスポットが形成される原因となってしまうという問題点を有している。さらに、上記界面活性剤を脱墨剤として用いた場合には、インクと共にパルプまで除去されてしまうので、再生パルプの歩留りが低下してしまう。
【0007】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、適度な発泡性を備えると共に、インクを泡に付着させる能力、つまりインクの凝集性能に優れ、かつ、パルプからインクだけを効率的に除去することによって、白色度が高い高品質の再生パルプ、即ち、再生紙を歩留り良く得ることができる脱墨剤を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は、上記従来の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、モノエチレン性不飽和単量体をポリエーテル化合物にグラフト重合してなる水溶性グラフト重合体を含む脱墨剤が、適度な発泡性を備えると共に、インクを泡に付着させる能力、つまりインクの凝集性能に優れ、かつ、パルプからインクだけを効率的に除去することができることを見い出して本発明を完成させるに至った。
【0009】
本発明にかかる脱墨剤は、上記の課題を解決するために、モノエチレン性不飽和単量体をポリエーテル化合物にグラフト重合してなる水溶性グラフト重合体を含むことを特徴としている。
【0010】
また、本発明にかかる脱墨剤は、上記構成に加えて、モノエチレン性不飽和単量体がモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体を含むことを特徴としている。
【0011】
上記の構成によれば、例えば、モノエチレン性不飽和単量体がモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体を含むことにより、得られる水溶性グラフト重合体は、ポリエーテル化合物からなる主鎖にグラフトしたモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体によってカルボキシル基が多数導入されたポリアニオン構造を備えることになる。従って、上記構成の脱墨剤は、適度な発泡性を備え、従来の脱墨剤よりもインク(油性インク)の分散性に優れていると共に、金属イオンに配位する能力(キレート能力)を備えているので、パルプ(繊維)からインクだけを効率的に脱離させることができる。それゆえ、再生紙の紙力の低下を最小限に留めることができる。上記構成の脱墨剤は、従来の脱墨剤よりもインクの凝集(捕集)性能に優れている。従って、該脱墨剤を用いて脱墨処理することにより、従来の脱墨剤よりも白色度が高い高品質の再生パルプ、即ち、印刷特性に優れた再生紙を歩留り良く得ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる脱墨剤は、モノエチレン性不飽和単量体をポリエーテル化合物にグラフト重合してなる水溶性グラフト重合体を含んでいる。
【0013】
水溶性グラフト重合体の原料である上記のポリエーテル化合物は、特に限定されるものではないが、エチレンオキサイドを主な構成単位として含む数平均分子量が100以上の化合物がより好ましく、なかでも、エチレンオキサイドを構成単位として80モル%以上含む化合物がさらに好ましい。
【0014】
上記のポリエーテル化合物は、例えば、エチレンオキサイドおよび該エチレンオキサイドと共重合可能なアルキレンオキサイド(以下、その他のアルキレンオキサイドと記す)を、水またはアルコールを開始点として公知の方法で重合することにより、容易に得ることができる。上記その他のアルキレンオキサイドは、特に限定されるものではないが、プロピレンオキサイド並びにブチレンオキサイドがより好ましい。尚、ポリエーテル化合物の製造方法は、特に限定されるものではない。
【0015】
上記ポリエーテル化合物における、エチレンオキサイドからなる構成単位とその他のアルキレンオキサイドからなる構成単位との割合、即ち、上記ポリエーテル化合物を製造する際の、エチレンオキサイドとその他のアルキレンオキサイドとの使用割合は、エチレンオキサイドが全体の50モル%を超えていればよいが、エチレンオキサイドが全体の80モル%以上、その他のアルキレンオキサイドが全体の20モル%未満であることがより好ましい。上記その他のアルキレンオキサイドの量が20モル%以上であれば、該ポリエーテル化合物を用いて得られる水溶性グラフト重合体のグラフト率が低下するおそれがあり、その結果、脱墨剤のパルプスラリー(後述する)への分散性が低下するおそれがある。
【0016】
上記ポリエーテル化合物を製造する際に用いるアルコールとしては、具体的には、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール等の炭素数1〜22の1級アルコール;イソプロパノール、2−ブタノール等の炭素数3〜18の2級アルコール;t−ブタノール等の3級アルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、プロピレングリコール等のジオール類;グリセリン、トリメチロールプロパン等のトリオール類;ソルビトール等のポリオール類;フェノール、ナフトール等の芳香族アルコール類;等が挙げられる。
【0017】
本発明において、上記水溶性グラフト重合体を脱墨剤として用いるためには、親水性基と疎水性基とのバランスを調整することが重要である。本発明において、親水性基に対する疎水性基の割合(疎水性基/親水性基)は、重量比で0.01〜0.7の範囲内であることが好ましく、0.05〜0.5の範囲内であることがより好ましい。このため、上記のアルコールとしては、炭素数5以上のアルコールがより好ましく、炭素数12〜15のアルコール、フェノール、ナフトールが最も好ましい。
【0018】
上記ポリエーテル化合物の数平均分子量は、100以上であることがより好ましく、500以上であることがさらに好ましい。また、ポリエーテル化合物の数平均分子量の上限は、特に限定されるものではないが、20,000がより好ましく、ポリエーテル化合物が複数の水酸基を有する場合には、6,000がより好ましい。尚、ポリエーテル化合物の数平均分子量が100よりも小さい場合には、グラフト化されないポリエーテル化合物が多くなる場合がある。また、本発明において、上記ポリエーテル化合物には、全ての末端または一部の末端の水酸基を、炭素数2〜22の脂肪酸や、コハク酸、無水コハク酸、マレイン酸、無水マレイン酸、アジピン酸等のジカルボン酸でエステル化した化合物も含まれることとする。
【0019】
水溶性グラフト重合体の原料である上記のモノエチレン性不飽和単量体は、モノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体を構成成分として含んでいることが望ましい。従って、本発明においてモノエチレン性不飽和単量体とは、モノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体、または、モノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体を含む混合物を称する。モノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体は、特に限定されるものではないが、(メタ)アクリル酸が特に好ましい。モノエチレン性不飽和単量体に占める(メタ)アクリル酸の割合は、40モル%〜100モル%の範囲内であることがより好ましい。
【0020】
上記(メタ)アクリル酸と共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体、即ち、上記(メタ)アクリル酸以外のモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体、並びに、該モノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体以外のモノエチレン性不飽和単量体は、特に限定されるものではないが、(メタ)アクリル酸以外のモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体としては、具体的には、例えば、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸等が挙げられる。また、該モノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体以外のモノエチレン性不飽和単量体としては、具体的には、例えば、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル等のマレイン酸アルキルエステル類;フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル等のフマル酸アルキルエステル類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メア)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;酢酸ビニル等の酢酸アルケニルエステル類;スチレン等の芳香族ビニル類;(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクロレイン、(メタ)アクリルアミド;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレート;2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸;等が挙げられる。
【0021】
上記(メタ)アクリル酸以外のモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体、並びに、該モノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体以外のモノエチレン性不飽和単量体(以下、これら単量体をまとめて、その他のモノエチレン性不飽和単量体と記す)は、必要に応じて、一種類のみを用いてもよく、また、二種類以上を適宜混合して用いてもよい。上記例示のその他のモノエチレン性不飽和単量体のうち、得られる水溶性グラフト重合体のカルボン酸密度や分散性能をより一層向上させることができることから、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸を(メタ)アクリル酸と併用することがより好ましい。
【0022】
モノエチレン性不飽和単量体における、(メタ)アクリル酸とその他のモノエチレン性不飽和単量体との割合は、水溶性グラフト重合体へのカルボン酸の導入率や残存単量体量から鑑みて、(メタ)アクリル酸が40モル%〜100モル%の範囲内、その他のモノエチレン性不飽和単量体が0モル%〜60モル%の範囲内(但し、両者の合計量は100モル%である)であることがより好ましい。そして、脱墨剤としての機能をより一層向上させるには、その他のモノエチレン性不飽和単量体の量を20モル%〜50モル%の範囲内とすることがより好ましく、30モル%〜45モル%の範囲内とすることが最も好ましい。より具体的に、脱墨剤としての機能をより一層向上させるには、その他のモノエチレン性不飽和単量体としてマレイン酸を20モル%〜50モル%の範囲内で使用することがより好ましく、30モル%〜45モル%の範囲内で使用することが最も好ましい。
【0023】
そして、モノエチレン性不飽和単量体が、その他のモノエチレン性不飽和単量体のなかでも、モノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体以外のモノエチレン性不飽和単量体を含む場合には、該不飽和カルボン酸系単量体以外のモノエチレン性不飽和単量体(即ち、カルボキシル基を持たないモノエチレン性不飽和単量体)の割合は、20モル%以下であることが好ましい。上記不飽和カルボン酸系単量体以外のモノエチレン性不飽和単量体の割合が20モル%を超えると、得られる水溶性グラフト重合体へのカルボン酸の導入率が低下し、残存する単量体量が多くなると共に、カルボン酸密度が低くなり、分散性能が低下するので好ましくない。
【0024】
尚、その他のモノエチレン性不飽和単量体として(メタ)アクリル酸以外のモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体を用いる場合には、(メタ)アクリル酸の割合が40モル%未満であっても、得られる水溶性グラフト重合体のカルボン酸密度は低下しない。しかしながら、(メタ)アクリル酸の割合が40モル%未満であれば、得られる水溶性グラフト重合体へのマレイン酸やフマル酸、無水マレイン酸等の導入率が低下し、残存する単量体量が多くなるので、脱墨剤のパルプスラリーへの分散性が低下するおそれがある。
【0025】
水溶性グラフト重合体のグラフト率、即ち、上記ポリエーテル化合物に対するモノエチレン性不飽和単量体の割合は、ポリエーテル化合物100重量部に対してモノエチレン性不飽和単量体が25重量部以上グラフト重合されていることが好ましく、モノエチレン性不飽和単量体のなかでも、モノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体としての(メタ)アクリル酸が20重量部以上グラフト重合されていることがより好ましい。ポリエーテル化合物100重量部に対するモノエチレン性不飽和単量体の割合が25重量部未満である場合には、得られる水溶性グラフト重合体のカルボン酸量が少なくなり(カルボン酸密度が低くなり)、脱墨剤のパルプスラリーへの分散性が低下するおそれがある。また、該モノエチレン性不飽和単量体の割合が100重量部以上である場合には、得られる水溶性グラフト重合体のカルボン酸量が多くなりすぎ(カルボン酸密度が高くなりすぎ)、該水溶性グラフト重合体がゲル化し易くなる。
【0026】
上記ポリエーテル化合物とモノエチレン性不飽和単量体とのグラフト重合は、重合開始剤の存在下、触媒並びに溶媒を実質的に用いることなく行う。ポリエーテル化合物とモノエチレン性不飽和単量体とを、水、或いは、アルコールやトルエン等の有機溶媒の存在下でグラフト重合すると、ポリエーテル化合物へのモノエチレン性不飽和単量体のグラフト重合効率が低下するため好ましくない。従って、重合開始剤やモノエチレン性不飽和単量体をポリエーテル化合物に添加するために溶媒を用いる場合には、その使用量を極力少なくすることが望ましい。具体的には、溶媒の使用量を重合反応系の全量に対して5重量%以下とするか、若しくは、溶媒を用いて重合開始剤やモノエチレン性不飽和単量体を添加した後、重合反応系から溶媒を直ちに留去することが望ましい。
【0027】
上記の重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤を用いることができるが、そのなかでも有機過酸化物が特に好ましい。ラジカル重合開始剤として用いることができる有機過酸化物としては、具体的には、例えば、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類;t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、p−メンタンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類;ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)−p−ジイソプロピルベンゼン等のジアルキルパーオキサイド類;t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシエステル類;n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレエート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン等のパーオキシケタール類;ジベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類;等が挙げられる。これら有機過酸化物は、単独で用いてもよく、また、二種類以上を適宜混合して用いてもよい。
【0028】
重合開始剤の使用量は、特に限定されるものではないが、モノエチレン性不飽和単量体に対して、0.1重量%〜15重量%の割合で使用することがより好ましく、0.5重量%〜10重量%の割合で使用することがさらに好ましい。重合開始剤の使用量が上記範囲を逸脱している場合には、ポリエーテル化合物に対するモノエチレン性不飽和単量体のグラフト重合効率が低下するおそれがある。尚、重合開始剤は、ポリエーテル化合物に予め添加しておいてもよく、モノエチレン性不飽和単量体と一緒にポリエーテル化合物に添加してもよい。
【0029】
重合温度は、100℃以上であればよいが、脱墨剤としての機能をより一層向上させるには、110℃〜160℃の範囲内がより好ましく、110℃〜140℃の範囲内がさらに好ましい。重合温度が100℃よりも低いと、ポリエーテル化合物へのモノエチレン性不飽和単量体のグラフト重合効率が低下する。一方、重合温度が160℃を超えると、ポリエーテル化合物並びに得られる水溶性グラフト重合体が熱分解するおそれがある。
【0030】
グラフト重合を行う際には、ポリエーテル化合物の一部または全部を反応器に初期に(予め)仕込んでおくことが好ましい。また、モノエチレン性不飽和単量体において、前記その他のモノエチレン性不飽和単量体としてマレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸等のモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体を用いる場合には、該その他のモノエチレン性不飽和単量体の半量以上をポリエーテル化合物と共に反応器に初期に仕込んで混合し、得られた混合物を100℃以上になるまで加熱した後、この混合物にその他のモノエチレン性不飽和単量体の残りと重合開始剤とを各々別々に添加してグラフト重合する方法が特に好ましい。上記モノエチレン性不飽和単量体と重合開始剤とを各々別々に添加する方法としては、例えば、モノエチレン性不飽和単量体と重合開始剤とを別々の滴下装置を用いて上記混合物に同時に滴下する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【0031】
上記の添加方法を採用することにより、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸等のモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体の水溶性グラフト重合体への導入率を大幅に向上させることができる。尚、ポリエーテル化合物の一部を初期に仕込む場合には、残りのポリエーテル化合物は、重合開始剤および/またはモノエチレン性不飽和単量体と混合して添加してもよい。
【0032】
このようにして得られた水溶性グラフト重合体は、例えばポリエチレングリコール鎖(主鎖)にグラフトしたモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体によってカルボキシル基が多数導入されたポリアニオン構造を備えており、過度に泡が立ち難く、また、消泡性にも優れている。
【0033】
上記の水溶性グラフト重合体は、そのまま脱墨剤として用いることができるが、上記グラフト重合を終了した後、塩基性化合物を添加して中和することにより、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等の1価金属塩;カルシウム塩等の2価金属塩;アルミニウム塩等の3価金属塩;アンモニウム塩;モノエタノールアミン塩、トリエタノールアミン塩等の有機アミン塩;等の塩にして用いてもよい。さらに、部分中和または完全中和したモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体を用いてグラフト重合して得た水溶性グラフト重合体を、脱墨剤として用いてもよい。上記塩基性化合物を添加する際に用いる溶媒としては、水が好ましいが、特に限定されるものではない。
【0034】
また、上記水溶性グラフト重合体の重量平均分子量(Mw)は、500〜50,000の範囲内であることが好ましい。重量平均分子量が500未満であれば、脱墨剤の分散性が充分に発揮されず、粒子の細かなエマルションが得られなくなるおそれがある。一方、重量平均分子量が50,000を超えると、パルプスラリーに対する溶解性が低下するおそれがある。本発明にかかる水溶性グラフト重合体の水に対する溶解度は1重量%以上である。
【0035】
本発明にかかる脱墨剤を用いた脱墨処理方法は、特に限定されるものではなく、公知の一般的な方法、例えば、洗浄法やフローテーション法、或いは洗浄法とフローテーション法との折衷法等を採用することができる。より具体的には、例えば、脱墨処理工程は、一般的に、水中で古紙(印刷古紙)を解砕してパルプスラリーを得る解砕工程、解砕工程後にパルプスラリーを所定時間放置して熟成させる熟成工程、パルプ(繊維)からインクを脱離させて除去する除去工程、および、インクを除去した該パルプスラリーを濾過・洗浄する洗浄工程から少なくとも成り立っている。これら各工程は、印刷の技法、インク(油性インク)の組成や量、古紙の性状等に応じて、必要であれば2回以上繰り返して行われる。また、上記工程に加えて、脱墨処理において通常実施されている脱水工程やスクリーン工程、分散工程等を行うこともできる。
【0036】
尚、古紙を形成しているパルプとしては、具体的には、例えば、機械パルプ(MP)や化学的機械パルプ(CGP)等の高収率パルプ;脱墨パルプ(DIP);ソーダパルプ(AP)やクラフトパルプ(KP)等の化学パルプ;等の木材パルプ等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【0037】
解砕工程において用いられる解砕機(離解機)としては、例えば、パルパーやリファイナー、ニーダー等が挙げられる。パルプスラリーにおけるパルプ濃度は、特に限定されるものではないが、3重量%〜25重量%の範囲内が好適である。パルプスラリーの温度は、20℃〜70℃の範囲内が好適である。パルプスラリーのpHは、7.5〜11.5の範囲内が好適であり、8.0〜11.5の範囲内が最適である。
【0038】
熟成工程におけるパルプ濃度は、特に限定されるものではないが、10重量%〜30重量%の範囲内が好適である。パルプスラリーの温度は、30℃〜80℃の範囲内が好適である。パルプスラリーの熟成時間は、特に限定されるものではないが、1時間以上が好適である。
【0039】
除去工程におけるパルプ濃度は、特に限定されるものではないが、0.5重量%〜1.5重量%の範囲内が好適である。パルプスラリーの温度は、20℃〜50℃の範囲内が好適である。上記除去工程としては、フローテーション工程が好適である。尚、フローテーション工程において泡を形成する方法は、特に限定されるものではない。
【0040】
脱墨処理において使用する水のカルシウムイオン濃度は、特に限定されるものではなく、一般的に工業用水や水道水が示す濃度である10ppm〜400ppmの範囲内、より好ましくは100ppm〜250ppmの範囲内であれば充分である。水のカルシウムイオン濃度が上記範囲内であれば、微細なパルプがより大きなパルプに吸着されるので、再生パルプを歩留り良く得ることができる。また、インクのパルプへの再付着を抑制することができる。該水のアルミニウムイオン濃度は、特に限定されるものではなく、40ppm以下、より好ましくは25ppm以下であれば充分である。本発明にかかる脱墨剤は、カルボキシル基が多数導入されたポリアニオン構造を備えているので、パルプスラリーにおけるカルシウムイオン濃度並びにアルミニウムイオン濃度を適度な値に保つことができ、その結果、脱墨処理工程を、より一層容易に行うことができるようになっている。
【0041】
脱墨処理において使用する水のpHは、特に限定されるものではない。該水のpHは、一般的な酸・塩基を用いて調整することができる。本発明にかかる脱墨剤は、パルプスラリーへの分散性が良好であるので、操作性に優れている。
【0042】
脱墨剤の使用量は、印刷の技法、インクの組成や量、古紙の性状等に応じて設定すればよく、特に限定されるものではないが、脱墨すべき古紙の乾燥重量(絶乾重量)に対して、0.05重量%〜10重量%の範囲内がより好ましく、0.1重量%〜5重量%の範囲内がさらに好ましい。使用量が0.05重量%よりも少ない場合には、インクを充分に除去することができない場合がある。一方、使用量を10重量%より多くしても、更なる効果は期待できず、過剰の脱墨剤が無駄になる。
【0043】
本発明にかかる脱墨剤は、必要に応じて、一般的に用いられている各種薬剤、具体的には、例えば、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ剤;過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、ハイドロサルファイト等の漂白剤;エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)等のキレート剤;過酸化水素安定剤、発泡剤、ピッチコントロール剤、解離促進剤、或いは、公知の脱墨剤と併用することができるが、特に限定されるものではない。尚、本発明にかかる脱墨剤と併用することができる公知の脱墨剤としては、例えば、高級脂肪酸石鹸系や陰イオン性界面活性剤系、各種非イオン性界面活性剤系の脱墨剤が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、非イオン性界面活性剤とカチオン性化合物等とを併用する公知の脱墨処理工程においても、該脱墨処理工程を行うのに特に支障が無ければ、本発明にかかる脱墨剤を併用することができる。
【0044】
本発明にかかる脱墨剤における水溶性グラフト重合体の含有量は、特に限定されるものではないが、1重量%〜100重量%の範囲内がより好ましく、2重量%〜100重量%の範囲内がさらに好ましく、10重量%〜100重量%の範囲内が特に好ましく、20重量%〜100重量%の範囲内が最も好ましい。また、本発明にかかる脱墨剤と併用することができる上記各種薬剤や公知の脱墨剤等の添加量は、本発明にかかる脱墨剤が備える効果を阻害しない範囲内であればよく、特に限定されるものではない。
【0045】
本発明にかかる脱墨剤は、以上のように、モノエチレン性不飽和単量体をポリエーテル化合物にグラフト重合してなる水溶性グラフト重合体を含む構成である。上記の構成によれば、例えば、モノエチレン性不飽和単量体がモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体を含むことにより、得られる水溶性グラフト重合体は、ポリエーテル化合物からなる主鎖にグラフトしたモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体によってカルボキシル基が多数導入されたポリアニオン構造を備えることになる。従って、上記構成の脱墨剤は、適度な発泡性を備え、従来の脱墨剤よりもインクの分散性に優れていると共に、金属イオンに配位する能力(キレート能力)を備えているので、パルプ(繊維)からインクだけを効率的に脱離させることができる。それゆえ、再生紙の紙力の低下を最小限に留めることができる。上記構成の脱墨剤は、従来の脱墨剤よりもインクの凝集(捕集)性能に優れている。従って、該脱墨剤を用いて脱墨処理することにより、従来の脱墨剤よりも白色度が高い高品質の再生パルプ、即ち、印刷特性に優れた再生紙を歩留り良く得ることができる。尚、本発明にかかる脱墨剤を用いて得られた再生パルプや再生紙を、その用途等に応じて、さらに洗浄、漂白することもできる。
【0046】
【実施例】
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。尚、脱墨剤の性能評価は、以下に示す方法により行った。また、実施例および比較例に記載の「部」は、「重量部」を示しており、「%」は、「重量%」を示している。
【0047】
〔重量平均分子量の測定条件〕
水溶性グラフト重合体の重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて、下記測定条件、即ち、
カラム:GF−7MHQ(昭和電工株式会社製)
移動相:リン酸水素二ナトリウム12水和物34.5gおよびリン酸二水素ナトリウム2水和物46.2g(何れも試薬特級;以下、測定に用いた試薬は全て特級を使用)に純水を加えて全量を5,000gとした後、0.45ミクロンのメンブランフィルタで濾過した水溶液
検出器:UV 214nm(日本ウォーターズ株式会社製,モデル481型)
ポンプ:L−7110(株式会社日立製作所製)
流 量:0.5ml/min
温 度:35℃
検量線:ポリアクリル酸ナトリウム標準サンプル(創和科学株式会社製)
で測定した。
【0048】
〔性能評価〕
オフセット印刷の新聞紙と雑誌類とを重量比(新聞紙/雑誌類)で7/3の割合で含む古紙を、3cm×3cmの大きさに裁断してパルプ離解機に投入した後、パルプ濃度が15%となるように、50℃の温水を所定量注ぎ入れた。次いで、アルカリ剤である水酸化ナトリウムおよびケイ酸ナトリウムを添加して水のpHを10.7に調整した。そして、古紙の乾燥重量(絶乾重量)に対して0.2%の脱墨剤を該パルプ離解機に添加した後、10分間解砕処理して、パルプスラリーを得た。
【0049】
次に、得られたパルプスラリーを80メッシュ濾布を用いて遠心脱水することにより、該パルプスラリーのパルプ濃度を24%に調節した後、水酸化ナトリウムおよびケイ酸ナトリウムを添加してパルプスラリーのpHを11.2に調整した。
【0050】
続いて、該パルプスラリーに、古紙の乾燥重量に対して0.15%の上記脱墨剤と1.5%の過酸化水素(漂白剤)とを添加した後、パルプスラリーを50℃の恒温槽内で2時間熟成処理を行った。熟成終了後、パルプスラリーをニーダーに2回通過させる処理を行った。
【0051】
次いで、所定量の水を注ぎ入れ、パルプスラリーのパルプ濃度を1%に調節した後、デンバー型フローテーターを用いて35℃で12分間フローテーション処理を行った。処理後、パルプスラリーを80メッシュ濾布を用いて遠心脱水することにより、該パルプスラリーのパルプ濃度を10%に調節(濃縮)した後、所定量の水を注ぎ入れて該パルプ濃度を1%に調節(希釈)した。
【0052】
このパルプスラリーから、TAPPIシートマシンを用いてパルプシートを作成した。得られたパルプシートの白色度を、測色色差計を用いてJIS P 8123に記載の方法(ハンター白色度試験方法)に準じた方法で測定した。また、画像処理装置を用いてパルプシート1cm2 当たりに形成されている4μm以下のインク染みの個数を求めた。上記測定値が大きいほど、また、インク染みの個数が少ないほど、脱墨剤が脱墨効果(インクの凝集性能等)に優れていると判断することができる。
【0053】
〔実施例1〕
温度計、撹拌機、窒素ガス導入管、二つの滴下装置、および還流冷却器を備えたガラス製反応器に、ポリエーテル化合物としての数平均分子量530のフェノキシポリエチレングリコール100部と、モノエチレン性不飽和単量体としてのマレイン酸51.8部およびp−トルエンスルホン酸・1水和物4.5部とを仕込んだ。また、一方の滴下装置に、モノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体としてのアクリル酸48.2部を仕込むと共に、他方の滴下装置に、重合開始剤としてのパーブチルI(商品名;日本油脂株式会社製、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート95%含有物)8部を仕込んだ。上記フェノキシポリエチレングリコールにおける、フェノールへのエチレンオキサイド(EO)の平均付加モル数は10モルである。
【0054】
次に、上記反応器の内容物を窒素ガス気流下で撹拌しながら加熱して溶解させ、128℃まで昇温した。続いて、上記内容物の温度を126℃〜131℃の範囲内に保持しながら、上記アクリル酸およびパーブチルIを1時間かけて連続的に滴下し、その後、さらに1時間撹拌してグラフト重合を行った。
【0055】
この結果、重量平均分子量が5,000、グラフト率が80%、純度が85%、疎水性基/親水性基が重量比で0.079の水溶性グラフト重合体を得た。続いて、この水溶性グラフト重合体を所定量の水に溶解させ、水酸化ナトリウム水溶液で中和して該水溶性グラフト重合体(即ち、水溶性グラフト重合体のナトリウム塩)の水溶液のpHを8に調整した。これにより、本発明にかかる脱墨剤を得た。この脱墨剤の性能評価を前記の方法により行い、その結果を表1にまとめた。
【0056】
〔実施例2〕
実施例1において、フェノキシポリエチレングリコールの代わりに、ポリエーテル化合物としての数平均分子量600のナフトキシポリエチレングリコール100部を用いた以外は、実施例1と同様の反応・操作を行うことにより、水溶性グラフト重合体を得た。上記ナフトキシポリエチレングリコールにおける、ナフトールへのEOの平均付加モル数は10モルである。また、得られた水溶性グラフト重合体の重量平均分子量は5,500であり、グラフト率は82%であり、純度は86%であり、疎水性基/親水性基は重量比で0.145であった。
【0057】
続いて、実施例1と同様の操作を行うことにより、水溶性グラフト重合体の水溶液、即ち、本発明にかかる脱墨剤を得た。この脱墨剤の性能評価を前記の方法により行い、その結果を表1にまとめた。
【0058】
〔実施例3〕
実施例1において、フェノキシポリエチレングリコールの代わりに、ポリエーテル化合物としての数平均分子量1,000のナフトキシポリエチレングリコール200部を用いた以外は、実施例1と同様の反応・操作を行うことにより、水溶性グラフト重合体を得た。上記ナフトキシポリエチレングリコールにおける、ナフトールへのEOの平均付加モル数は20モルである。また、得られた水溶性グラフト重合体の重量平均分子量は4,300であり、グラフト率は80%であり、純度は83%であり、疎水性基/親水性基は重量比で0.113であった。
【0059】
続いて、実施例1と同様の操作を行うことにより、水溶性グラフト重合体の水溶液、即ち、本発明にかかる脱墨剤を得た。この脱墨剤の性能評価を前記の方法により行い、その結果を表1にまとめた。
【0060】
〔実施例4〕
実施例1において、フェノキシポリエチレングリコールの代わりに、ポリエーテル化合物としての、炭素数12〜15のアルコールへのEOの付加モル数が7モルである付加物200部を用いた以外は、実施例1と同様の反応・操作を行うことにより、水溶性グラフト重合体を得た。得られた水溶性グラフト重合体の重量平均分子量は6,800であり、グラフト率は78%であり、純度は82%であり、疎水性基/親水性基は重量比で0.351であった。
【0061】
続いて、実施例1と同様の操作を行うことにより、水溶性グラフト重合体の水溶液、即ち、本発明にかかる脱墨剤を得た。この脱墨剤の性能評価を前記の方法により行い、その結果を表1にまとめた。
【0062】
〔比較例1〕
オフセット印刷の新聞紙と雑誌類とを重量比(新聞紙/雑誌類)で7/3の割合で含む古紙から、脱墨剤を用いないでパルプシートを作成した。つまり、前記性能評価のブランクテストを行った。結果を表1にまとめた。
【0063】
【表1】

Figure 0004255577
【0064】
【発明の効果】
本発明の脱墨剤は、以上のように、モノエチレン性不飽和単量体をポリエーテル化合物にグラフト重合してなる水溶性グラフト重合体を含む構成である。
【0065】
また、本発明の脱墨剤は、以上のように、上記構成に加えて、モノエチレン性不飽和単量体がモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体を含む構成である。
【0066】
上記構成の脱墨剤は、適度な発泡性を備え、従来の脱墨剤よりもインクの分散性に優れていると共に、金属イオンに配位する能力を備えているので、パルプからインクだけを効率的に脱離させることができる。それゆえ、再生紙の紙力の低下を最小限に留めることができる。上記構成の脱墨剤は、従来の脱墨剤よりもインクの凝集性能に優れている。従って、該脱墨剤を用いて脱墨処理することにより、従来の脱墨剤よりも白色度が高い高品質の再生パルプ、即ち、印刷特性に優れた再生紙を歩留り良く得ることができるという効果を奏する。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a deinking agent used for obtaining recycled pulp by deinking used printing paper such as newspapers, magazines, advertisements (flyers), various recording papers such as printout paper and copy paper. is there.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it is important to recycle waste paper (printed waste paper) as a raw material for papermaking from the viewpoints of shortage of pulp resources and rising prices, environmental protection, waste management, effective use of resources (resource saving, energy saving), etc. Sexuality is increasing. Along with this, development of a deinking treatment method capable of obtaining recycled pulp having quality similar to virgin pulp from waste paper is required in response to diversification of printing technology and method, ink composition, properties of waste paper, and the like. .
[0003]
Conventionally, cleaning methods and flotation methods are known as deinking treatment methods. In the washing method, after waste paper is crushed in water to obtain a pulp slurry, the ink (oil-based ink) is desorbed from the pulp (fiber) using a deinking agent together with an alkali agent and a bleaching agent, This is a method of removing ink by filtering and washing pulp slurry. On the other hand, in the flotation method, waste paper is crushed in water to obtain a pulp slurry, and then deinking agent is used together with an alkaline agent and a bleaching agent to remove ink from the pulp (fiber). In this method, air is blown into the slurry to form bubbles, and ink is attached to the bubbles to remove them. Of these two methods, the amount of water used can be reduced, the apparatus can be downsized, and the amount of waste water containing removed ink can be reduced. The rotation method is mainstream. In addition, a compromise method between the cleaning method and the flotation method has been implemented.
[0004]
In addition to the higher fatty acid soap, anionic surfactants and nonionic surfactants are known as deinking agents used in the deinking treatment method, particularly the flotation method. Incidentally, as a deinking treatment method using a nonionic surfactant, a method of using the nonionic surfactant in combination with a cationic compound, an amine, and an amphoteric compound has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 10-102390). Issue gazette).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the higher fatty acid soap, which is the above conventional deinking agent, is excellent in ink aggregation (collection) performance, but has an effect of suppressing the adhesion of the ink to the device and is inferior in foaming property. Removal of ink adhered to bubbles (flocculated and floated by flotation) may be incomplete. Accordingly, there is a disadvantage that the ink may remain in the recycled pulp. Further, the higher fatty acid soap is inferior in operability because it is solid at room temperature, and has a problem that a foaming agent must be used in combination in order to improve foamability.
[0006]
On the other hand, the anionic surfactants and nonionic surfactants, which are the conventional deinking agents, have a low ability to adhere ink to bubbles, and therefore cannot efficiently remove ink. That is, there is a problem that a high-quality recycled pulp with high whiteness cannot be obtained because ink aggregation performance and removal performance are insufficient. Further, the surfactant foams more than necessary, and the formed foam does not disappear easily, so that it is difficult to sufficiently discharge the ink adhered to the foam out of the apparatus. Accordingly, there is a problem that ink remains in the apparatus and causes ink spots to be formed on recycled pulp, that is, recycled paper. Furthermore, when the surfactant is used as a deinking agent, the pulp is removed together with the ink, so that the yield of regenerated pulp is lowered.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has an object of providing an appropriate foaming property, an ability to attach ink to bubbles, that is, excellent aggregating performance of ink, and an ink from pulp. It is an object of the present invention to provide a deinking agent capable of obtaining high-quality recycled pulp with high whiteness, that is, recycled paper with a high yield, by efficiently removing only white.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above conventional problems, the present inventors have found that a deinking agent containing a water-soluble graft polymer obtained by graft polymerization of a monoethylenically unsaturated monomer to a polyether compound, The present invention has been completed by finding that it has an appropriate foaming property, has an ability to adhere ink to bubbles, that is, has excellent ink aggregating performance, and can efficiently remove only ink from pulp. .
[0009]
The deinking agent according to the present invention is characterized by containing a water-soluble graft polymer obtained by graft polymerization of a monoethylenically unsaturated monomer to a polyether compound in order to solve the above problems.
[0010]
The deinking agent according to the present invention is characterized in that, in addition to the above configuration, the monoethylenically unsaturated monomer contains a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer.
[0011]
According to the above configuration, for example, when the monoethylenically unsaturated monomer contains a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, the resulting water-soluble graft polymer has a main chain composed of a polyether compound. A polyanion structure in which a large number of carboxyl groups are introduced by a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer grafted onto the polyanion structure is provided. Therefore, the deinking agent having the above-described structure has appropriate foaming properties, is superior in dispersibility of ink (oil-based ink) than conventional deinking agents, and has an ability to coordinate with metal ions (chelating ability). Thus, only the ink can be efficiently detached from the pulp (fiber). Therefore, the reduction in the paper strength of recycled paper can be minimized. The deinking agent having the above configuration is superior in the aggregating (collecting) performance of the ink than the conventional deinking agent. Therefore, by performing the deinking treatment using the deinking agent, it is possible to obtain a high-quality recycled pulp having a higher whiteness than that of the conventional deinking agent, that is, recycled paper excellent in printing characteristics with a high yield.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The deinking agent according to the present invention contains a water-soluble graft polymer obtained by graft polymerization of a monoethylenically unsaturated monomer to a polyether compound.
[0013]
The polyether compound as a raw material for the water-soluble graft polymer is not particularly limited, but a compound having an ethylene oxide as a main constituent unit and having a number average molecular weight of 100 or more is more preferable. A compound containing 80 mol% or more of oxide as a structural unit is more preferable.
[0014]
The above polyether compound is obtained by, for example, polymerizing ethylene oxide and alkylene oxide copolymerizable with the ethylene oxide (hereinafter referred to as other alkylene oxide) by a known method starting from water or alcohol. Can be easily obtained. The other alkylene oxides are not particularly limited, but propylene oxide and butylene oxide are more preferable. In addition, the manufacturing method of a polyether compound is not specifically limited.
[0015]
In the polyether compound, the ratio of the structural unit composed of ethylene oxide and the structural unit composed of other alkylene oxide, that is, the use ratio of ethylene oxide and other alkylene oxide in producing the polyether compound is: Although ethylene oxide should just exceed 50 mol% of the whole, it is more preferable that ethylene oxide is 80 mol% or more of the whole, and other alkylene oxide is less than 20 mol% of the whole. If the amount of the other alkylene oxide is 20 mol% or more, the graft ratio of the water-soluble graft polymer obtained using the polyether compound may be lowered. As a result, a deinking agent pulp slurry ( There is a possibility that the dispersibility to (described later) is lowered.
[0016]
Specifically as alcohol used when manufacturing the said polyether compound, C1-C22 primary alcohols, such as methanol, ethanol, n-propanol, n-butanol, etc .; Isopropanol, 2-butanol, etc., for example. Secondary alcohols having 3 to 18 carbon atoms; tertiary alcohols such as t-butanol; diols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propanediol, butanediol, and propylene glycol; triols such as glycerin and trimethylolpropane; sorbitol, etc. Polyols; aromatic alcohols such as phenol and naphthol; and the like.
[0017]
In the present invention, in order to use the water-soluble graft polymer as a deinking agent, it is important to adjust the balance between the hydrophilic group and the hydrophobic group. In the present invention, the ratio of the hydrophobic group to the hydrophilic group (hydrophobic group / hydrophilic group) is preferably in the range of 0.01 to 0.7 by weight ratio, It is more preferable to be within the range. For this reason, as said alcohol, C5 or more alcohol is more preferable, C12-C15 alcohol, phenol, and naphthol are the most preferable.
[0018]
The number average molecular weight of the polyether compound is more preferably 100 or more, and further preferably 500 or more. The upper limit of the number average molecular weight of the polyether compound is not particularly limited, but is preferably 20,000, and more preferably 6,000 when the polyether compound has a plurality of hydroxyl groups. In addition, when the number average molecular weight of a polyether compound is smaller than 100, the polyether compound which is not grafted may increase. Further, in the present invention, the above-mentioned polyether compound includes all or some of the hydroxyl groups at the terminal, fatty acids having 2 to 22 carbon atoms, succinic acid, succinic anhydride, maleic acid, maleic anhydride, and adipic acid. A compound esterified with a dicarboxylic acid such as the above is also included.
[0019]
The monoethylenically unsaturated monomer, which is a raw material for the water-soluble graft polymer, desirably contains a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer as a constituent component. Therefore, in the present invention, the monoethylenically unsaturated monomer refers to a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer or a mixture containing a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. The monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is not particularly limited, but (meth) acrylic acid is particularly preferable. The proportion of (meth) acrylic acid in the monoethylenically unsaturated monomer is more preferably in the range of 40 mol% to 100 mol%.
[0020]
Monoethylenically unsaturated monomer copolymerizable with the (meth) acrylic acid, that is, a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer other than the (meth) acrylic acid, and the monoethylenically unsaturated monomer Monoethylenically unsaturated monomers other than carboxylic acid-based monomers are not particularly limited, but as monoethylenically unsaturated carboxylic acid-based monomers other than (meth) acrylic acid, Examples include maleic acid, fumaric acid, maleic anhydride and the like. Specific examples of the monoethylenically unsaturated monomer other than the monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include, for example, maleic acid alkyl esters such as dimethyl maleate and diethyl maleate; Alkyl esters of fumaric acid such as dimethyl acid and diethyl fumarate; alkyl (meth) acrylates such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, stearyl (male) acrylate; hydroxyethyl (meth) Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as acrylate and hydroxypropyl (meth) acrylate; Acetic acid alkenyl esters such as vinyl acetate; Aromatic vinyls such as styrene; (Meth) acrylonitrile, (meth) acrolein, (meth) acrylamide; Ethyl (meth) dialkylamino ethyl (meth) acrylates such as acrylate; 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid; and the like.
[0021]
Monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomers other than the above (meth) acrylic acid, and monoethylenically unsaturated monomers other than the monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomers The body is collectively referred to as the other monoethylenically unsaturated monomer), and only one type may be used as necessary, or two or more types may be appropriately mixed and used. Among the other monoethylenically unsaturated monomers exemplified above, the carboxylic acid density and dispersion performance of the resulting water-soluble graft polymer can be further improved, so that maleic acid, fumaric acid and maleic anhydride are added. It is more preferable to use together with (meth) acrylic acid.
[0022]
The ratio of (meth) acrylic acid to other monoethylenically unsaturated monomers in the monoethylenically unsaturated monomer is determined from the introduction rate of carboxylic acid into the water-soluble graft polymer and the amount of residual monomers. In view of this, (meth) acrylic acid is in the range of 40 mol% to 100 mol%, and other monoethylenically unsaturated monomers are in the range of 0 mol% to 60 mol% (however, the total amount of both is 100 More preferably, it is mol%). In order to further improve the function as a deinking agent, the amount of the other monoethylenically unsaturated monomer is more preferably in the range of 20 mol% to 50 mol%, more preferably 30 mol% to Most preferably, it is within the range of 45 mol%. More specifically, in order to further improve the function as a deinking agent, it is more preferable to use maleic acid as the other monoethylenically unsaturated monomer in the range of 20 mol% to 50 mol%. Most preferably, it is used in the range of 30 mol% to 45 mol%.
[0023]
When the monoethylenically unsaturated monomer contains a monoethylenically unsaturated monomer other than the monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, among other monoethylenically unsaturated monomers The ratio of the monoethylenically unsaturated monomer other than the unsaturated carboxylic acid monomer (that is, the monoethylenically unsaturated monomer having no carboxyl group) is 20 mol% or less. Is preferred. When the proportion of the monoethylenically unsaturated monomer other than the unsaturated carboxylic acid monomer exceeds 20 mol%, the introduction rate of the carboxylic acid into the resulting water-soluble graft polymer decreases, and the remaining single monomer. As the amount of the monomer increases, the carboxylic acid density decreases and the dispersion performance decreases, which is not preferable.
[0024]
In the case of using a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer other than (meth) acrylic acid as the other monoethylenically unsaturated monomer, the proportion of (meth) acrylic acid is less than 40 mol%. Even if it exists, the carboxylic acid density of the water-soluble graft polymer obtained does not fall. However, if the proportion of (meth) acrylic acid is less than 40 mol%, the introduction rate of maleic acid, fumaric acid, maleic anhydride, etc. into the resulting water-soluble graft polymer is reduced, and the amount of remaining monomer Therefore, the dispersibility of the deinking agent in the pulp slurry may be reduced.
[0025]
The graft ratio of the water-soluble graft polymer, that is, the ratio of the monoethylenically unsaturated monomer to the polyether compound is 25 parts by weight or more of the monoethylenically unsaturated monomer with respect to 100 parts by weight of the polyether compound. It is preferably graft polymerized, and among the monoethylenically unsaturated monomers, (meth) acrylic acid as a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is graft polymerized by 20 parts by weight or more. Is more preferable. When the ratio of the monoethylenically unsaturated monomer to 100 parts by weight of the polyether compound is less than 25 parts by weight, the amount of carboxylic acid in the resulting water-soluble graft polymer is reduced (the carboxylic acid density is reduced). The dispersibility of the deinking agent in the pulp slurry may be reduced. When the proportion of the monoethylenically unsaturated monomer is 100 parts by weight or more, the amount of carboxylic acid in the resulting water-soluble graft polymer is too large (the carboxylic acid density is too high), The water-soluble graft polymer is easily gelled.
[0026]
Graft polymerization of the polyether compound and the monoethylenically unsaturated monomer is carried out in the presence of a polymerization initiator without substantially using a catalyst and a solvent. When a polyether compound and a monoethylenically unsaturated monomer are graft polymerized in the presence of water or an organic solvent such as alcohol or toluene, the graft polymerization of the monoethylenically unsaturated monomer onto the polyether compound is performed. Since efficiency falls, it is not preferable. Therefore, when a solvent is used to add a polymerization initiator or a monoethylenically unsaturated monomer to a polyether compound, it is desirable to reduce the amount used. Specifically, the amount of the solvent used is 5% by weight or less based on the total amount of the polymerization reaction system, or the polymerization initiator or the monoethylenically unsaturated monomer is added using the solvent, and then the polymerization is performed. It is desirable to immediately distill off the solvent from the reaction system.
[0027]
As the polymerization initiator, known radical polymerization initiators can be used, and among these, organic peroxides are particularly preferable. Specific examples of the organic peroxide that can be used as the radical polymerization initiator include ketone peroxides such as methyl ethyl ketone peroxide and cyclohexanone peroxide; t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, and diisopropyl. Hydroperoxides such as benzene hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide; Dialkyl peroxides such as -t-butyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, dicumyl peroxide, α, α'-bis (t-butylperoxy) -p-diisopropylbenzene; t-butyl peroxide Siacetate, t-butyl peroxylaurate, t-butyl peroxybenzoate, di-t-butyl peroxyisophthalate, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, t-butyl peroxy Peroxyesters such as oxyisopropyl carbonate; peroxyketals such as n-butyl-4,4-bis (t-butylperoxy) valerate and 2,2-bis (t-butylperoxy) butane; dibenzoyl And diacyl peroxides such as peroxides. These organic peroxides may be used alone or in combination of two or more.
[0028]
Although the usage-amount of a polymerization initiator is not specifically limited, It is more preferable to use it in the ratio of 0.1 weight%-15 weight% with respect to a monoethylenically unsaturated monomer. More preferably, it is used in a proportion of 5 to 10% by weight. When the usage-amount of a polymerization initiator has deviated from the said range, there exists a possibility that the graft polymerization efficiency of the monoethylenically unsaturated monomer with respect to a polyether compound may fall. The polymerization initiator may be added in advance to the polyether compound, or may be added to the polyether compound together with the monoethylenically unsaturated monomer.
[0029]
The polymerization temperature may be 100 ° C or higher, but in order to further improve the function as a deinking agent, it is more preferably in the range of 110 ° C to 160 ° C, and further preferably in the range of 110 ° C to 140 ° C. . When the polymerization temperature is lower than 100 ° C., the graft polymerization efficiency of the monoethylenically unsaturated monomer to the polyether compound is lowered. On the other hand, when the polymerization temperature exceeds 160 ° C., the polyether compound and the resulting water-soluble graft polymer may be thermally decomposed.
[0030]
When graft polymerization is performed, it is preferable that a part or all of the polyether compound is initially (preliminarily) charged into the reactor. In addition, in the case of using a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer such as maleic acid, fumaric acid, maleic anhydride, etc. as the other monoethylenically unsaturated monomer in the monoethylenically unsaturated monomer In the reactor, at least half of the other monoethylenically unsaturated monomer is initially charged and mixed with a polyether compound in a reactor, and the resulting mixture is heated to 100 ° C. or higher. Particularly preferred is a method in which the remainder of the monoethylenically unsaturated monomer and the polymerization initiator are separately added and graft polymerization is carried out. As a method of adding the monoethylenically unsaturated monomer and the polymerization initiator separately, for example, the monoethylenically unsaturated monomer and the polymerization initiator are added to the mixture using separate dropping devices. Although the method of dripping simultaneously etc. is mentioned, it is not specifically limited.
[0031]
By adopting the above addition method, the introduction rate of the monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer such as maleic acid, fumaric acid and maleic anhydride into the water-soluble graft polymer can be greatly improved. . When a part of the polyether compound is initially charged, the remaining polyether compound may be added in a mixture with a polymerization initiator and / or a monoethylenically unsaturated monomer.
[0032]
The water-soluble graft polymer thus obtained has a polyanion structure in which a number of carboxyl groups are introduced by, for example, a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer grafted on a polyethylene glycol chain (main chain). It is difficult to foam excessively and has excellent antifoaming properties.
[0033]
The water-soluble graft polymer can be used as a deinking agent as it is, but after the graft polymerization is completed, by adding a basic compound and neutralizing, for example, sodium salt, potassium salt, etc. Monovalent metal salt; divalent metal salt such as calcium salt; trivalent metal salt such as aluminum salt; ammonium salt; organic amine salt such as monoethanolamine salt and triethanolamine salt; . Furthermore, a water-soluble graft polymer obtained by graft polymerization using a partially or completely neutralized monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer may be used as a deinking agent. The solvent used for adding the basic compound is preferably water, but is not particularly limited.
[0034]
Moreover, it is preferable that the weight average molecular weight (Mw) of the said water-soluble graft polymer exists in the range of 500-50,000. If the weight average molecular weight is less than 500, the dispersibility of the deinking agent may not be sufficiently exhibited, and a fine particle emulsion may not be obtained. On the other hand, when a weight average molecular weight exceeds 50,000, there exists a possibility that the solubility with respect to a pulp slurry may fall. The solubility of the water-soluble graft polymer according to the present invention in water is 1% by weight or more.
[0035]
The deinking treatment method using the deinking agent according to the present invention is not particularly limited, and a known general method, for example, a cleaning method or a flotation method, or a compromise between the cleaning method and the flotation method. Laws can be adopted. More specifically, for example, in the deinking process, the pulp slurry is generally crushed in water to obtain a pulp slurry by pulverizing waste paper (printed waste paper), and the pulp slurry is allowed to stand for a predetermined time after the pulverization process. It comprises at least an aging step for aging, a removing step for removing ink by removing it from the pulp (fiber), and a washing step for filtering and washing the pulp slurry from which the ink has been removed. Each of these steps is repeated two or more times if necessary, depending on the printing technique, the composition and amount of ink (oil-based ink), the properties of used paper, and the like. Further, in addition to the above steps, a dehydration step, a screen step, a dispersion step, etc. that are normally performed in the deinking process can be performed.
[0036]
Specific examples of the pulp forming the used paper include high yield pulp such as mechanical pulp (MP) and chemical mechanical pulp (CGP); deinked pulp (DIP); soda pulp (AP ) And kraft pulp (KP), etc .; wood pulp such as, but not limited to.
[0037]
Examples of the crusher (disintegrator) used in the crushing step include a pulper, a refiner, and a kneader. Although the pulp density | concentration in a pulp slurry is not specifically limited, The inside of the range of 3 weight%-25 weight% is suitable. The temperature of the pulp slurry is preferably in the range of 20 ° C to 70 ° C. The pH of the pulp slurry is preferably in the range of 7.5 to 11.5, and optimally in the range of 8.0 to 11.5.
[0038]
The pulp concentration in the aging step is not particularly limited, but is preferably in the range of 10% by weight to 30% by weight. The temperature of the pulp slurry is preferably in the range of 30 ° C to 80 ° C. The aging time of the pulp slurry is not particularly limited, but 1 hour or more is preferable.
[0039]
Although the pulp density | concentration in a removal process is not specifically limited, The inside of the range of 0.5 weight%-1.5 weight% is suitable. The temperature of the pulp slurry is preferably in the range of 20 ° C to 50 ° C. As the removal process, a flotation process is preferable. The method for forming bubbles in the flotation process is not particularly limited.
[0040]
The calcium ion concentration of water used in the deinking treatment is not particularly limited, and is generally within a range of 10 ppm to 400 ppm, more preferably within a range of 100 ppm to 250 ppm, which is a concentration exhibited by industrial water or tap water. If it is enough. If the calcium ion concentration of water is within the above range, fine pulp is adsorbed by a larger pulp, and thus regenerated pulp can be obtained with good yield. Further, reattachment of the ink to the pulp can be suppressed. The aluminum ion concentration of the water is not particularly limited, and 40 ppm or less, more preferably 25 ppm or less is sufficient. Since the deinking agent according to the present invention has a polyanion structure in which a large number of carboxyl groups are introduced, the calcium ion concentration and the aluminum ion concentration in the pulp slurry can be maintained at appropriate values. The process can be performed more easily.
[0041]
The pH of the water used in the deinking process is not particularly limited. The pH of the water can be adjusted using a general acid / base. Since the deinking agent according to the present invention has good dispersibility in pulp slurry, it is excellent in operability.
[0042]
The amount of the deinking agent used may be set according to the printing technique, the ink composition and amount, the properties of the wastepaper, etc., and is not particularly limited, but the dry weight of the wastepaper to be deinked (absolutely dry) The weight is more preferably in the range of 0.05% to 10% by weight, and still more preferably in the range of 0.1% to 5% by weight. If the amount used is less than 0.05% by weight, the ink may not be sufficiently removed. On the other hand, even if the amount used is more than 10% by weight, no further effect can be expected, and excess deinking agent is wasted.
[0043]
The deinking agent according to the present invention includes various commonly used agents as required, specifically, for example, alkaline agents such as sodium hydroxide, sodium silicate, sodium carbonate; hydrogen peroxide, Bleaching agents such as sodium hypochlorite and hydrosulfite; chelating agents such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA); hydrogen peroxide stabilizer, foaming agent, pitch control agent, dissociation accelerator, or Although it can be used in combination with a known deinking agent, it is not particularly limited. Examples of known deinking agents that can be used in combination with the deinking agent according to the present invention include, for example, higher fatty acid soaps, anionic surfactants, and various nonionic surfactants. However, it is not particularly limited. In addition, in the known deinking process using both a nonionic surfactant and a cationic compound, the deinking agent according to the present invention is used in combination as long as there is no particular problem in performing the deinking process. can do.
[0044]
The content of the water-soluble graft polymer in the deinking agent according to the present invention is not particularly limited, but is preferably in the range of 1% by weight to 100% by weight, and in the range of 2% by weight to 100% by weight. The inside is more preferable, the inside of the range of 10 to 100% by weight is particularly preferable, and the inside of the range of 20 to 100% by weight is most preferable. In addition, the amount of the above-mentioned various drugs that can be used in combination with the deinking agent according to the present invention and known deinking agents may be within a range that does not hinder the effects of the deinking agent according to the present invention, It is not particularly limited.
[0045]
As described above, the deinking agent according to the present invention includes a water-soluble graft polymer obtained by graft polymerization of a monoethylenically unsaturated monomer to a polyether compound. According to the above configuration, for example, when the monoethylenically unsaturated monomer contains a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, the resulting water-soluble graft polymer has a main chain composed of a polyether compound. A polyanion structure in which a large number of carboxyl groups are introduced by a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer grafted onto the polyanion structure is provided. Therefore, the deinking agent having the above structure has appropriate foaming properties, is superior in dispersibility of ink than conventional deinking agents, and has the ability to coordinate to metal ions (chelating ability). Only the ink can be efficiently detached from the pulp (fiber). Therefore, the reduction in the paper strength of recycled paper can be minimized. The deinking agent having the above configuration is superior in the aggregating (collecting) performance of the ink than the conventional deinking agent. Therefore, by performing the deinking treatment using the deinking agent, it is possible to obtain a high-quality recycled pulp having a higher whiteness than that of the conventional deinking agent, that is, recycled paper excellent in printing characteristics with a high yield. The recycled pulp and recycled paper obtained using the deinking agent according to the present invention can be further washed and bleached depending on the application.
[0046]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited at all by these. The performance evaluation of the deinking agent was performed by the following method. In the examples and comparative examples, “part” indicates “part by weight”, and “%” indicates “% by weight”.
[0047]
[Measurement conditions for weight average molecular weight]
The weight average molecular weight of the water-soluble graft polymer is measured using GPC (gel permeation chromatography) under the following measurement conditions:
Column: GF-7MHQ (Showa Denko KK)
Mobile phase: 34.5 g of disodium hydrogen phosphate dodecahydrate and 46.2 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate (both are special reagent grades; hereinafter, all reagents used in the measurement use special grades) To give a total volume of 5,000 g, then filtered through a 0.45 micron membrane filter
Detector: UV 214 nm (manufactured by Nippon Waters, model 481)
Pump: L-7110 (manufactured by Hitachi, Ltd.)
Flow rate: 0.5ml / min
Temperature: 35 ° C
Calibration curve: Sodium polyacrylate standard sample (manufactured by Soka Kagaku Co., Ltd.)
Measured with
[0048]
[Performance evaluation]
After waste paper containing offset printing newspaper and magazines in a ratio of 7/3 by weight (newspaper / magazines) is cut into a size of 3 cm × 3 cm and put into a pulp disintegrator, the pulp concentration is 15 A predetermined amount of hot water at 50 ° C. was poured so as to be%. Subsequently, sodium hydroxide and sodium silicate which are alkali agents were added to adjust the pH of water to 10.7. And after adding 0.2% of deinking agents to the pulp disintegrator with respect to the dry weight (absolute dry weight) of the used paper, it was crushed for 10 minutes to obtain a pulp slurry.
[0049]
Next, the pulp concentration of the pulp slurry is adjusted to 24% by centrifugal dewatering using an 80 mesh filter cloth, and then sodium hydroxide and sodium silicate are added to the pulp slurry. The pH was adjusted to 11.2.
[0050]
Subsequently, after adding 0.15% of the deinking agent and 1.5% hydrogen peroxide (bleaching agent) to the pulp slurry based on the dry weight of the waste paper, the pulp slurry was kept at a constant temperature of 50 ° C. Aging treatment was performed in the tank for 2 hours. After aging, the pulp slurry was passed through a kneader twice.
[0051]
Next, after pouring a predetermined amount of water and adjusting the pulp concentration of the pulp slurry to 1%, a flotation treatment was performed at 35 ° C. for 12 minutes using a Denver-type floatator. After the treatment, the pulp slurry is subjected to centrifugal dehydration using an 80 mesh filter cloth to adjust (concentrate) the pulp concentration of the pulp slurry to 10%, and then a predetermined amount of water is poured to reduce the pulp concentration to 1%. Adjusted (diluted).
[0052]
A pulp sheet was prepared from this pulp slurry using a TAPPI sheet machine. The whiteness of the obtained pulp sheet was measured by a method according to the method described in JIS P 8123 (hunter whiteness test method) using a colorimetric color difference meter. Also, using an image processing device, a pulp sheet 1 cm 2 The number of ink stains of 4 μm or less formed per hit was determined. It can be determined that the larger the measured value is, and the smaller the number of ink stains, the better the deinking agent is in the deinking effect (ink aggregation performance, etc.).
[0053]
[Example 1]
A glass reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, two dropping devices, and a reflux condenser was added to 100 parts of a phenoxypolyethylene glycol having a number average molecular weight of 530 as a polyether compound, As a saturated monomer, 51.8 parts of maleic acid and 4.5 parts of p-toluenesulfonic acid monohydrate were charged. In addition, 48.2 parts of acrylic acid as a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer was charged in one dropping device, and perbutyl I (trade name; Nippon Oil & Fats) as a polymerization initiator was charged in the other dropping device. 8 parts of 95% t-butyl peroxyisopropyl monocarbonate (manufactured by Co., Ltd.) was charged. The average number of moles of ethylene oxide (EO) added to phenol in the phenoxypolyethylene glycol is 10 moles.
[0054]
Next, the contents of the reactor were heated and dissolved with stirring under a nitrogen gas stream, and the temperature was raised to 128 ° C. Subsequently, while maintaining the temperature of the contents within the range of 126 ° C. to 131 ° C., the acrylic acid and perbutyl I are continuously added dropwise over 1 hour, and then further stirred for 1 hour for graft polymerization. went.
[0055]
As a result, a water-soluble graft polymer having a weight average molecular weight of 5,000, a graft ratio of 80%, a purity of 85%, and a hydrophobic / hydrophilic group weight ratio of 0.079 was obtained. Subsequently, the water-soluble graft polymer is dissolved in a predetermined amount of water, neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution, and the pH of the aqueous solution of the water-soluble graft polymer (that is, the sodium salt of the water-soluble graft polymer) is adjusted. Adjusted to 8. This obtained the deinking agent concerning this invention. The performance evaluation of this deinking agent was performed by the method described above, and the results are summarized in Table 1.
[0056]
[Example 2]
In Example 1, instead of phenoxypolyethylene glycol, water-soluble was obtained by performing the same reaction and operation as in Example 1 except that 100 parts of naphthoxypolyethylene glycol having a number average molecular weight of 600 as a polyether compound was used. A graft polymer was obtained. The average number of moles of EO added to naphthol in the naphthoxypolyethylene glycol is 10 moles. The obtained water-soluble graft polymer had a weight average molecular weight of 5,500, a graft ratio of 82%, a purity of 86%, and a hydrophobic group / hydrophilic group having a weight ratio of 0.145. Met.
[0057]
Subsequently, the same operation as in Example 1 was performed to obtain an aqueous solution of a water-soluble graft polymer, that is, a deinking agent according to the present invention. The performance evaluation of this deinking agent was performed by the method described above, and the results are summarized in Table 1.
[0058]
Example 3
In Example 1, instead of phenoxypolyethylene glycol, except that 200 parts of naphthoxypolyethylene glycol having a number average molecular weight of 1,000 as a polyether compound was used, the same reaction and operation as in Example 1 were performed. A water-soluble graft polymer was obtained. The average number of moles of EO added to naphthol in the naphthoxypolyethylene glycol is 20 moles. The obtained water-soluble graft polymer had a weight average molecular weight of 4,300, a graft ratio of 80%, a purity of 83%, and a hydrophobic group / hydrophilic group in a weight ratio of 0.113. Met.
[0059]
Subsequently, the same operation as in Example 1 was performed to obtain an aqueous solution of a water-soluble graft polymer, that is, a deinking agent according to the present invention. The performance evaluation of this deinking agent was performed by the method described above, and the results are summarized in Table 1.
[0060]
Example 4
In Example 1, instead of phenoxypolyethylene glycol, Example 1 was used except that 200 parts of an adduct having 7 moles of EO added to an alcohol having 12 to 15 carbon atoms as a polyether compound was used. A water-soluble graft polymer was obtained by carrying out the same reaction and operation as described above. The obtained water-soluble graft polymer had a weight average molecular weight of 6,800, a graft ratio of 78%, a purity of 82%, and a hydrophobic / hydrophilic group weight ratio of 0.351. It was.
[0061]
Subsequently, the same operation as in Example 1 was performed to obtain an aqueous solution of a water-soluble graft polymer, that is, a deinking agent according to the present invention. The performance evaluation of this deinking agent was performed by the method described above, and the results are summarized in Table 1.
[0062]
[Comparative Example 1]
A pulp sheet was prepared without using a deinking agent from waste paper containing 7/3 by weight ratio (newspaper / magazines) of newspapers and magazines for offset printing. That is, a blank test for the performance evaluation was performed. The results are summarized in Table 1.
[0063]
[Table 1]
Figure 0004255577
[0064]
【The invention's effect】
As described above, the deinking agent of the present invention includes a water-soluble graft polymer obtained by graft polymerization of a monoethylenically unsaturated monomer to a polyether compound.
[0065]
Further, as described above, the deinking agent of the present invention has a configuration in which the monoethylenically unsaturated monomer includes a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in addition to the above configuration.
[0066]
The deinking agent having the above structure has moderate foaming properties, has better ink dispersibility than conventional deinking agents, and has the ability to coordinate with metal ions. It can be desorbed efficiently. Therefore, the reduction in the paper strength of recycled paper can be minimized. The deinking agent having the above-described structure is superior in ink aggregation performance than the conventional deinking agent. Therefore, by performing the deinking treatment using the deinking agent, it is possible to obtain high-quality recycled pulp having a higher whiteness than conventional deinking agents, that is, recycled paper having excellent printing characteristics with a high yield. There is an effect.

Claims (4)

モノエチレン性不飽和単量体をポリエーテル化合物にグラフト重合してなる水溶性グラフト重合体を含むことを特徴とする脱墨剤。  A deinking agent comprising a water-soluble graft polymer obtained by graft polymerization of a monoethylenically unsaturated monomer to a polyether compound. モノエチレン性不飽和単量体がモノエチレン性不飽和カルボン酸系単量体を含むことを特徴とする請求項1記載の脱墨剤。  The deinking agent according to claim 1, wherein the monoethylenically unsaturated monomer contains a monoethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. 上記ポリエーテル化合物が、炭素数5以上のアルコールを開始点として、エチレンオキサイドおよび該エチレンオキサイドと共重合可能なアルキレンオキサイドを重合したポリエーテル化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の脱墨剤。3. The polyether compound according to claim 1, wherein the polyether compound is a polyether compound obtained by polymerizing ethylene oxide and an alkylene oxide copolymerizable with the ethylene oxide starting from an alcohol having 5 or more carbon atoms. Deinking agent. 上記ポリエーテル化合物の数平均分子量が100以上、20,000以下であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の脱墨剤。The deinking agent according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyether compound has a number average molecular weight of 100 or more and 20,000 or less.
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