JPH03505351A - 故紙の脱インク方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 故紙の脱インク方法 関連出願 この出願は１９８６年ｌＯ月１６日に出願された米国特許出願第９１９．５１３ 号の一部継続出願である。

発明の分野 本発明は２次繊維（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｆｉｂｅｒ）のバルブを、ガラス転移 昌度約２０〜約７０℃を有するポリマー物質と置換ポリエチレンオキシド化合物 とを含む水性媒体に接触させてインクを分離塊として凝集し、バルブを含む水性 媒体から凝集インクを分離することにより２次繊維からインクを除去する方法に 関する。

発明の背景 ２次繊維は製紙工業において原料繊維物質の供給源として長年利用されてきた。

２次繊維の回収は増加し続けている。２次繊維は高い品質の紙を得るためにイン クを除去する工程が必要である。従来、紙は通常の脱インク工程によって十分に 除去されるような基本的に水または油性インクで印刷されていた。通常の脱イン ク工程において、２次繊維は機械的にパルプ化され、界面活性剤を含む水性媒体 と接触させる。機械的なパルプ化と界面活性剤の作用によりパルプ繊維からイン クを分離することができる。この分散したインクを洗浄やフローテーションのご とき工程によりバルブ繊維から分離する。

２次繊維の量が電子写真印刷方法、たとえば電子写真コピー（具体的にはゼロッ クスコピー）および非打刻印刷、例えばレーザーまたはインクジェット印刷方法 により増加する傾向にある。このコピーに用いるインクのバインダーは通常の油 性インクのそれとは異なり、脱インクが難しい。このコピーインクのバインダー は典型的には紙に熱的に固定化したポリマー物質である。コピーインクのバイン ダーは通常用いられている界面活性剤、たとえばノニルフェノールエトキシレー トによって容易に分散されない。その結果として、コピーの２次繊維から得られ た紙は極めてきたなく、高いダートカウント（ｄｉｒｔ　ｃｏｕｎｔ）、すなわ ち紙が認識し得るインク粒子を含み、品質が悪い。

また、電子写真方法、たとえばコピーには磁性インクまたは磁性トナーがしばし ば用いられる。そのような磁性インクは通常の脱インク工程により効果的に除去 できないポリマーバインダーを含む。

磁性インクを含む２次繊維の量が増大するにつれ、そのような２次繊維を経済的 に魅力的なものにすることが要求されてきた。しかし、２次繊維から磁性インク を取り除くことの難かしさが２次繊維のリサイクルを低級紙に限定してしまった 。

したがって、本発明の第１の目的は電子写真印刷工程により印刷された２次繊維 を脱インクして、バージンバルブから得られた紙と品質的に比較し得る紙を製造 するのに好適な脱インクパルプを得る方法を提供する。

発明の開示 本発明は電子写真工程により印刷された２次繊維または電子写真工程により印刷 された２次繊維と非電子写真工程により印刷された２次繊維との混合物の脱イン ク方法を提供する。本発明の方法は２次繊維をパルプ化し、ガラス転移温度約２ ０〜７０℃を有するポリマー物質および式１： ％式％（） 〔式中、ＲはＣ０〜Ｃ２゜の直鎖または分枝鎖アルキル基、Ｒ１はハロゲン、フ ェノキシ、Ｃ０〜Ｃ４アルコキシまたは一部（ＣＩｌｌＨ２Ｉｎｏ）ｐＨ（但し 、ｍは３または４およびｐは１〜５を示す。）から選択され；およびｎはエチレ ンオキシドユニットの平均数を示しかつ１〜２０の整数または分数である。〕で 表わされる化合物またはそのような化合物の混合物を含む水性媒体と接触するこ とを特徴とする。

式Ｉの化合物で好ましいものは式中ＲがＣＩ０〜ｃｐｓの直鎖または分枝鎖アル キル、Ｒ１がフェノキシまたはハロゲン、特に塩素または臭素、およびｎが３〜 １２の整数または分数であるものである。

式Ｉで表わされる化合物のうち、Ｒ１がハロゲンであるものは同一出願人に譲渡 された同時継続の米国特許出願第７２０，２００（１９８５年４月４日出願）お よび米国特許出願第８９１，０９６（１９８６年７月３１日出願）に例えば記載 されている（これらの特許出願を挿入する）。式Ｉの化合物においてＲ１がハロ ゲン以外のものである化合物は式１のハロゲン化物と式Ｍ−ＯＲ’（但し、Ｍは アルカリ金属、例えばナトリウムまたはカリウムであり、ＲＩはハロゲンを除く 前記のものを示す。）で表わされる化合物とを反応させることにより容易に調整 できる。

本発明により用いられる好適なポリマー物質は例えば、ポリスチレンまたはスチ レン−カルボン酸共重合体である。

スチレン−カルボン酸共重合体はスチレン成分を少なくとも約５０重量％、好ま しくは約６０〜約８０重量％を有し、ガラス転移温度約２０〜約７０℃、好まし くは約２５〜約５０’Ｃを有する。好ましいスチレン−カルボン酸共重合体はス チレン−アクリレート共重合体（例えばスチレン−メチルアクリレート、スチレ ン−エチルアクリレート、スチレン−ブチルアクリレートおよびスチレン−２− エチルへキシルアクリレート（これが特に好ましい））が挙げられる。

本発明による使用に好ましいスチレン−アクリレート共重合体は市販されている もの、あるいは当業者に周知の技術により調整することができる。

本発明に用いる好適なポリスチレンは、またガラス転移温度約２０〜約７０℃、 好ましくは約２５〜約５０℃を有するものである。

より詳シ（は、本発明は２次繊維をバルブにし、そのバルブを前記ポリマー物質 および式■め化合物を有する水性アルカリ媒体にインク粒子が凝集するのに十分 な時間接触させ、バルブ含有水性アルカリ媒体から凝集したインク粒子を分離す る工程からなる。

２次繊維のパルプ化は通常知られている方法および装置で行なっても良い。典型 的には２次繊維は、いわゆるハイドロパルパーと呼ばれる紙繊維の水性スラリー を製造する装置中で処理される。そのようなバルブスラリーは典型的にはスラ、 リーの全重量に対する２次繊維の乾燥重量に基づいて約３〜約２０重量％、好ま しくは約４〜約８重量％の紙繊維を含む。ポリマー物質および化合物Ｉを含む水 性媒体とバルブとを接触するには、通常のパルピング装置においてポリマー物質 と化合物■を繊維スラリーに単に添加することにより行なってもよい。繊維スラ リーのｐＨは酸性、中性またはアルカリ性であってよ（、酸または塩基の添加に より調整してもよい。

バルブとポリマー物質および化合物Ｉを含む水性媒体との接触は、常温、好まし くは緩やかに上昇した温度、例えば約４０〜約９０℃の温度で行なってもよい。

約４５〜約７５℃の範囲の接触温度が好適な結果をもたらす。

バルブはポリマー物質と化合物１とを含む水性媒体にインク粒子が分離した塊ま たは小球体に凝集するのに十分な時間接触させる。

２次繊維に付着しているインクの量によるが、接触時間は１０分の小ささから約 １時間の範囲で変化してもよいが、約１５〜約４５分の範囲の接触時間が、多く の場合好結果を生じる。

インク小球体は典型的には約２〜５ＩＩＩｆｉｌまたはそれ以上の径を有し、バ ルブを含む水性媒体から通常の方法（例えば、遠心分離、フローテーション、沈 澱、濾過等）により分離できる。本発明の方法はまた磁性インクで印刷された２ 次繊維にも応用できるが、そのようなインクめ凝集体は磁性分離手段により除去 してもよい。

特定の理論に限定されるわけではないが、化合物Ｉはポリマー物質と相互作用し て、ポリマー物質のガラス転移温度を効果的に低下し、その結果としてポリマー 粒子の表面エネルギーが低下し、それらをパルピング温度で半溶液および粘着性 の物質に変化する。この粘着性を有する粒子はバルブスラリー中のインクおよび トナー粒子に引き付け、大きな凝集塊を形成し、バルブ繊維からきれいに分離す ることができる。

化合物Ｉの量は約０．１〜約１，５重量％、通常約０．３〜約１．０重量％（処 理を授けている２次繊維の乾燥総重量に基づく）の範囲である。

ポリマー物質は典型的には処理を受けている２次繊維の乾燥総重量に基づいて、 約０．１〜約２，０重量％、通常約０．５〜１．５重量％の量で存在する。ある 種の電子写真用インクはバインダーとして本発明によって使用するものに包含さ れるスチレン−アクリレートポリマーを含む。例えば、セイビン・コビャー・モ デルス（Ｓａｖｉｎｃｏｐｉｅｒ　Ｍｏｄｅｌｇ）７０１０および７０１５に用 いられているトナーは熱および赤外線方法の両者によって分析した結果、ステレ フ８０重量％／２−エチルへキシルアクリレート２０重量％の共重合体４９重量 ％、マ゛グネタイト３８重量％およびカーボンブラ、ツク１３重量％を含むこと がわかった。そのようなインクで印刷された２次繊維を用いるときは、２次繊維 それ自体スチレン−アクリレートポリマーの供給源となる。処理される２次繊維 の総重量の少なくとも約２０重量％（乾燥重量％に基づく）が適当なスチレン− アクリレートポリマーを含むインクで印刷されたならば、ポリマー物質のバルブ スラリーの添加量は減らしてもよい。

もちろん本発明の方法はバッチ処理または連続処理で行なってもよい。また、水 性バルブ接触媒体は通常の脱インク操作に用いられる他の添加剤、例えば界面活 性剤、漂白剤、増白剤、柔軟剤、消泡剤、分散剤、キレート化剤等、ならびに他 の通常の脱インク剤、例えばエトキシル化アルカノール（例えば、ノニルフェノ ールエトキシレート）（米国特許４，１６２，１８６号記載）を含んでもよい。

本発明を実施例に、より詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定される ものではない。

実施例Ｉ これら実施例に用いられる２次繊維はヒューレットーバソカード・レーザー・プ リンタ（Ｈｅｖｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ　１ａｓｅｒ　ｐｒｉｎｔｅｒ）によ って単一のテストパターンを片側にコピーされた８−１／２Ｘ１１インチ（２１ ，５９Ｘ２７．９４ｃ＋ｎ）の紙であった。

（Ａ）スチレン／２−エトキシへキシルアクリレート（８０ｉ１Ｌ％７２０重量 ％）共重合体４９重量％、マグネタイト３８重量％およびカーボンブラック１３ 重量％を含むインク即ちトナーを用いて、セイビン７０１０コビャーでテストパ ターンを１群のシートにコピーした。各々のコピーシートは３．３重量％のトナ ーを有した。

（Ｂ）ポリメチルメタクリレート６０〜７０重量％、ナイロン１０〜２０重量％ およびカーボンブランク２０重量％を含むインクすなわちトナーを用いて、ＩＢ ＭシリーズＩ　Ｉ　Ｉ、モデル６０コビヤーを用いて他の紙にテストパターンを コピーした。各々のシートはトナーを１．３重量％含んでいた。

コピーしていない、即ち対照のテストシートはテクニカル・アソシエーション・ オブ・バルブ・アンド・ベイバー・インダストリー（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ａｓ ５ｏｃｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐｕ１ｐ　ａｎｄ　Ｐａｐｅｒ　Ｉ　ｎｄ ｕｓｔｒｙ；ＴＡＰＰＩ）のＴ−２１７法により測定した平均白変８４〜８５％ ＩＳＯおよびＴＡＰＰＴ　　Ｐ−４３７ｐ＋ｎ−７８法により測定した平均ダー トカウント９ｆｆ１ｍ”／Ｍ’（平方ミリメーター／平方メーター）を有した。

この方法は本実施例および以下の実施例において処理したすべてのペーパーサン プルの白変およびダートカウントを評価するのに用いた。

実施例２ 本実施例は式： ％式％） で表わされる化合物、すなわち式■中、ＲはＣ１０〜ＣＩ５直鎖アル牛ルの混合 物、ｎは９、Ｒ′は塩素である化合物を用いて、本発明方法の１つの態様により ２次繊維の脱インクを行なう。

処理回数は実施例■に記載の如きスチレン−アクリレート共重合体を含むインク （Ａ）で印刷されたテストシートとインク（Ｂ）で印刷されたテストシートの割 合を変化させて行なった。パルプスラリーの調整はＴＡＰＰＩ−ユースフル・メ ソッド（Ｕｓｅｆｕｌ　Ｍｅｔｈｏｄ）２０４により漂白剤をパルプスラリーに 添加しないで行なった。小さ、　な変化を有するが、各々テストに用いた方法は 以下の通りである。

テストシートの約９．１〜９．５ｇを１平方インチ（２，５４平方−ｔ！ンチメ ートル）に破き、温水４００ｍｆ２を含むビー力に入れ、そのｐＨを水酸化ナト リウムで約１０〜１１の範囲に調整した。約３０分〜１時間浸漬した後、混合物 をワーリング（Ｗａｒｉｎｇ）ブレンダーに移し、２０〜３０秒間高速で混合し た。スラリーをビー力に移し攪拌下６０〜８０℃の温度に加熱した。化合物Ｉの 量を変えて１％の水溶液の形で紙の乾燥重量に基づいて化合物Ｉの量が０．１〜 ０．５重量％になるように添加した。化合物■を含むアルカリバルブスラリーを 攪拌し、インク粒子が分離塊に凝集するまで接触時間を約ＩＯ〜約４５分の間で 変化させた。インク粒子の凝集の後、パルプスラリーを水で約４Ｑの体積にまで 希釈し、凝集インクをコバルト−サマリウムマグネットにより除去した。（別に 、凝集インクは通常の遠心分離、濾過、フローテーション、沈澱、デカンテーシ ョンまたは洗浄手段によって容易に除去することができた。）得られた脱インク バルブスラリーを６０メツシユのふるいにかけ、得られたバルブを４Ｑの水で再 びスラリー化した。ふるいかけおよびスラリー化の工程を繰り返し、得られたバ ルブスラリーをブフナーロート（Ｂｕｃｈｎｅｒ　ｆｕｎｎｅｌ）を通過させ、 ＴＡＰＰＩメソッドＴ−２１８ｏｍ−８３によりハンドシートを形成した。白炭 およびダートカウントをＴＡＰＰＩ方法（実施例■）で測定した。

以下の表は８回行なった結果を要約する：Ａはバルブ中の磁性インク印刷紙の重 量％である。

Ｂはバルブ中の非磁性インク印刷紙の％である。

■は紙の総乾燥重量に基づく使用された化合物■の重量％である。

ｔはパルプスラリーと化合物Ｉの間の接触時間（分）である。

Ｔは接触温度（°Ｃ）である。

Ｅはハンドシートの白炭（％ｌ５Ｏ）である。

Ｄはハンドシートのダートカウント（ＩＩＩＩ１１″／Ｍ”）である。

テスト紙８２３．２ｇ、脱イオン水４００ｍＣおよびＣａＣＱ＊２Ｈｔ０１１． ７６ｇ／（２を含む塩化カルシウム水溶液１０−の混合物をワーソングブレンダ ーで２５秒攪拌した。パルプスラリーを６００＋Ｉ２ビーカに移し、ｐＨを水酸 化ナトリウム希釈液で１０．５に調整した。

混合スラリーを約３６°Ｃに加熱し、実施例ＩＩに用いた化合物Ｉの０．０３ｇ を加えた。温度を７５℃に加熱し、パルプスラリーを激しく１時間攪拌した。ス ラリーは４Ｑまで希釈され、／％ンドシートに成形した。過剰のカルシウム沈澱 のためにハンドシート中のインク粒子は０．０２＋＋＋ａ＋”より小さな平均面 積を有してかなり小さく、白炭７３．８％■Ｓｏを有した。

夫旌烈±ｙ テストペーパーＢ　１２１．Ｏｇ、テストペーパーＡｌ２Ｏ，４７ｇの混合物を 脱イオン水４０００ｍＱと共にアゾイロンダックマシーン（Ａｄｉｒｏｎｄａｃ ｋ　Ｍａｃｈｉｎｅ）社２−ガロンパルパー中でパルプ化した。

パルプスラリーはまた５０％水酸化ナトリウム溶液１９．３８ｇ、パイヒビット （Ｂａｙｈｉｂｉｔ）　＃　Ａ　Ｍ　（モーベイケミカル社（Ｍｏｂａｙ　Ｃｈ ｅｏ＋１ｃａｌＣｏ、）から市販の２−ホスホノブタン−１，２，４−１−リカ ルボン酸の５０％溶液）２．０３ｇおよび実施例ＩＩおよびＩＩＩで用いた化合 物１　０．７０ｇを含有した。７５℃で１時間バルブ化した後、バルブから得た ハンドシートは８３．６％ＩＳＯの白炭を有し、その中に含まれているインク粒 子は平均粒後置１　、９　ｍｍ”を有した。

実施例Ｖ スチレン−アクリレート共重合体ラテックスをブリオトーン（Ｐｌｉｏｔｏｎｅ ）＃２５０３（グツドイヤー社の製品）６ｇを７ニルフエノールの９−エトキシ レートの１％水溶液１００ａ＋１２中で混合することにより調整した。テストペ ーパーＢ２７．８３ｇ、脱イオン水４００ｍＱ、パイヒビノド＃ＡＭインヒビタ ー３０ｍ１２．プリオトーン＃２５０３ラテックス３．０ｇ、キャラウェイ（Ｃ ａｌｌａｗａｙ）疎水性シリカ消泡剤（キャラウェイ化学社の製品）０．２５ｇ および前記実施例で用いられた化合物１　０．０３ｇを６００ｍ１２のビー力に 仕込んだ。得られたスラリーのｐＨを水酸化ナトリウム水溶液を添加することに より１０．５に調整し、７５℃に加熱した後、４０分間激しく攪拌した。

パルプスラリーを４ｅにまで希釈し、ハンドシートを得た。ハンドシート中のイ ンク粒子は０．８ａ＋＋ｓ”はどの大きさであり、白炭は７７゜１％ＩＳＯであ った。

実施例ＶＩ レーザー印刷されたコンピュータプリントアウト紙２７５ポンドに、２１０ｐｐ ｍカルシウムカーボネート硬度を有するタップ水２７０ガロンに添加した。混合 物をへりカンローターを有するパルパー中で混合した。バルブ混合物のｐＨを水 酸化ナトリウム５８２．６ｇを添加して１０．３に調整した。バルブ混合物の最 初の温度は６８°Ｆであり、パルパー中でスチームを直接かけることにより徐々 に上昇させた。３分後、温度は１０７°Ｆに上昇し、２８メ、シュＡ−７５ピコ ラスチック（Ｐ　１ｃｏｌａｓｔｉｃ）ホリスチレン（ヘルキュレス・インコー ホレイテッド（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ　　Ｉ　ｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｌ　ウィルミ ′トン、ＤＥ）６２４ｇがウェットサン（Ｗｅｔｓａｎ）　−２２５（サンテッ クケミカルズ（Ｓ　ａｎｔｅｋ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）アップルトンＷＩ）３ １６．８ｇを。

含む水５ガロンを含む混合物を添加した。

１０分後、バルブの温度を１３３°Ｆに上昇し、実施例ＩＩで用いた化合物１　 ９５％およびディクエスト（Ｄｅｑｕｅｓｔ）２０１０　（％ルサント化学社、 セントルイス、ＭＯから市販の１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホニノク ・アシッド）５％の混合物３８９．５ｇを加えた。２４時間パルピングした後、 温度を１３８°Ｆにし、ボームブレイク（Ｆ　ｏａｍｂｒａｋｅ）　Ｓ　Ｃ−５ ２（サンテノクケミカルズ、アップルトン、Ｗ＋から得られた消泡剤Ｈ７１，２ ｇを添加した。パルピングを１３８〜１４１°Ｆに保ちながら全体として４５分 間継続した。

バルブのサンプルをパルピング中に周期的に取り出し、ノーベル・アンド・ウッ ド・シートマシン（Ｎｏｂｅｌ　ａｎｄ　Ｗｏｏｄ　５ｈｅｅｔ　ｍａｃｈｉｎ ｅ）上テハントシートを形成した。凝集トナー粒子の成長がパルピング中で見ら れた。化学薬品を加える前で、分散液中のトナー粒子は一般に０．１ｍｍ直径を 有した。５分間のバルブ化後、粒子は上昇し粒子の半径は大きくなり、多くのも のは直径０．５＋ｎｍになった。２５分間パルピングした後、多くのインク粒子 は直径１〜２＋ａｍにまで成長した。トナー粒子の成長はさらに継続して進み、 ４０分のパルピング終了時に明らかになった。

バルブ化後、バルブの内容物をストレージチェストに送り、３％コンシスチンシ ー（すなわち、３％乾燥紙／水）にまで希釈し、０゜０１４インチの巾のスロッ トを有するスロット−スクリーンクリーナに送った。スクリーンの圧力低下は１ ０ポンド／インチ２であった。リジェクトは供給量の１４〜１８％であった。

スロットスクリーンクリーナの保持物はさらに０．７％コンシスチンシーまで希 釈し、３−インチバウワー（Ｂ　ａｕｅｒ）遠心分離クリーナに供給した。供給 量２０ガロン／分で圧力低下３２％ボンド／平方インチであった。リジェクト率 は１２〜１４％であった。

遠心分離クリーナからの保持物はノーベル・アンド・ウッド・シート・マシン上 でハンドシートにした。これらのシートは最初の古紙の非印刷部分の７５．３％ ＩＳＯに比べて７４．８％ＩＳＯを有した。遠心分離クリーナからの保持物のダ ートカウントは５ＩＩｌｆｆｉ！／Ｍ″より少なかった。遠心分離クリーナから の保持物の灰の含有量は最初の紙の９．８％に比べ１．４％にまでなった。

上記結果から明らかなように、本発明の方法は電子写真インクを用いて印刷した ２次繊維からかなり高い品質の紙が調整できる。本発明はかなり詳細に説明され てはいるが、多（の変化は本発明の思想から遊離することな（当業者になしうる ちのを含むと理解すべきである。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の　８　　） 平成２年１１月２日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．以下の工程： （ａ）ガラス転移温度約２０〜７０℃を有するポリマー物質の存在下に２次繊維 をパルプ化し、 （ｂ）得られたパルプ化２次繊維を式：Ｒ（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＲ１（Ｉ） 〔式中、ＲはＣ８〜Ｃ２０の直鎖または分枝鎖アルキル基；Ｒ１はハロゲン、フ ェノキシ、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシまたは−Ｏ（ＣｍＨ２ｍＯ）ｐＨ（但し、ｍは ３または４およびｐは１〜５を示す。）から選択され；およびｎはエチレンオキ シドユニットの平均数を示しかつ１〜２０の整数または分数である。〕で表わさ れる化合物またはそのような化合物の混合物にインクが凝集して分離塊の形成す るのに十分な時間接触し、次いで （ｃ）凝集インクをパルプ含有水性媒体から分離することを特徴とする２次繊維 からインクを除去する方法。
2. ２．該化合物ＩにおいてＲがＣ１０〜Ｃ１５直鎖および分枝鎖アルキル、Ｒ１が ハロゲンまたはフエノキシおよびｎが３〜１２の整数または分数である請求項１ 記載の方法。
3. ３．脱インク化合物が式： ＣＨ３（ＣＨ２）９−１４（ＯＣＨ２ＣＨ２）９Ｃｌで表わされる請求項２記載 の方法。
4. ４．ポリマー物質がポリスチレンまたはスチレン−カルボン酸共重合体である請 求項１記載の方法。
5. ５．スチレン−カルボン酸共重合体がスチレン−アクリレート共重合体である請 求項４記載の方法。
6. ６．スチレン−アクリレート共重合体がスチレンと２−エチルヘキシルアクリレ ートの共重合体である請求項５記載の方法。
7. ７．水性パルプ化媒体がカルシウム沈殿を阻止するためにキレート化剤を含む請 求項１記載の方法。
8. ８．水性パルプ化媒体が消泡剤を含む請求項１記載の方法。