JPH04502038A - 故紙の脱インク - 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 本発明は、故紙を脱インクする方法、並びにアミノ基を含む不飽和酸誘導体モノ マーの重合または共重合により調製され数平均分子量が２０００〜５０００００ である少なくとも部分的に水溶性のポリマー及び／又はコポリマーの、故紙の脱 インクにおける使用に関する。

今日、例えば新聞紙および衛生紙の製造に大量の故紙が使用される。明るさと色 がこの種の紙の重要な品質特性である。その達成のために、印刷故紙から印刷イ ンクを除去しなくてはならない。これは、通常、本質的に二つの工程、すなわち ：１、故紙の精砕、すなわち印刷インク粒子の脱離に必要な化学薬剤の存在下の 水中における繊維化、および２、繊維懸濁物からの脱離印刷インク粒子の除去か らなる脱インク方法により行われる。

第２の工程は、洗浄または浮選により行うことができる〔ウルマンズ・エンチク ロペディー・デル・テヒニッシェン・ヘミ−（Ｕ１１＋ａａｎｎｓ　Ｅｎｃｙｃ ｌｏｐ＋１ｄｉｅ　ｄｅｒ　ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ　Ｃｈｅｍｉｅ）、第４版 、第１７巻、５７０〜５７１頁（１９７９年）〕。印刷インクと紙繊維との湿潤 性の違いを利用する浮選において、空気が繊維懸濁物に圧送または導入される。

小さい気泡が印刷インク粒子に付着し、水面に紙料回収機により除去される泡を 形成する。

故紙の脱インクは、通常、アルカリ水酸化物、アルカリ珪酸塩、酸化漂白剤およ び界面活性剤の存在下、アルカリ性ｐＨで、３０〜５０℃の温度で行われる。石 鹸及び／又は脂肪アルコールポリグリコールエーテルが、しばしば、印刷インク の脱離および分離に影響を及ぼす界面活性剤として使用される（ウルマンズ・エ ンチクロベディー・デル・テヒニッシェン・ヘミ−１第４版、第１７巻、５７１ 〜５７２頁（１９７９年））。

ヨーロッパ特許ＥＰ　１７２　６８４は、分子量が好ましくは２０ｏｏｏｏｏ〜 １０００００００であり、セルロース材料の脱インクに用いられる、アクリルア ミドとジメチルジアリルアンモニウムクロライドとのコポリマーを記載している 。しかしながら、このように処理した紙は白色度が非常に劣る。

近年、エステル及び／又はケトン、例えば酢酸エチル及び／又はメチルエチルケ トンもしくはアルコールを溶媒として含む、例え（ｆニトロセルロース、マレエ ート樹脂及び／又はセラ・ツク系の一般的印刷インク系に代えて、汚染制御の理 由から、水希釈性印刷インクを用いることが多（なってきている。水希釈性印刷 インクの使用の増加のもう一つの理由は、溶媒含有印刷インクが使用される印刷 工場において通常膜けなければならない費用のかかる安全システムの必要性を無 くする水の不燃性にある。最も水希釈性の印刷インク１ま、バインダー成分とし て、塩基による中和により印刷インクを水希釈性にする、アニオン性ポリマー、 例えばカルボキシル基を有するポリマーを含む。しかしながら、水希釈性印刷イ ンクは、脱インク液中に典型的に含まれる界面活性剤の存在下に全（不充分番ニ し力Ａ除去することができないという大きな不利益を有する〔ヴオツヘンブラッ ト・ヒュール・パピールフアプリカチオン（Ｗｏｃｈｅｎｂｌａｔｔ　ｆＬｌｒ Ｐ　ａｐｉｅｒｆａｂｒｉｋａｔｉｏｎ）、第１３巻、５３７〜５３８頁（１９ ８８年）〕。

七の結果、これまで、水希釈性印刷インクで印刷した故紙力く、蓄積量の増加に もかかわらずリサイクルされず、新聞および衛生紙用の故紙原料として利用され てもいない。

すなわち、本発明が解決しようとする課題は、故紙を脱インクすることのできる 脱インク方法を提供することである。特１こ、この脱インク方法により、水希釈 性印刷インクで印刷した成分を含む故紙の脱インクが可能でなくてはならない。

驚くべきことに、アミノ基を含む不飽和酸誘導体上ツマ−の重合または共重合に より調製され数平均分子量が２０００〜５０００００である少なくとも部分的に 水溶性のポリマー及び／又１まツボ１ツマ−の存在下における洗浄脱インクまた は浮選脱インク方法１こおＬＮて印刷インク、特に水希釈性印刷インクを除去し 得ることカベわ力１つだ。

すなわち、本発明は、 式： 〔式中、Ｒ１およびＲ２は水素またはメチル、Ｒ３およびＲ’ｌｔ水素、Ｃｌ− ４アルキル基、ピペラジン、ピペリジンまたはモルホ１ノン基、Ｒ５は直鎖また は分岐状０１〜２□アルキル基を表し、アンモニウム基の対イオンがハロゲン、 スルフェート、ホスフェート、ボレートまたは有機酸アニオンであるかまたはＲ ４が電子対であり、ＺｌｔＯまたはＮＨ，ｎは２〜５の数を表す。〕で示される モノマー（Ａ）の重合により、または、モノマー（Ａ）と、式。

〔式中、Ｒ５およびＲ６はそれぞれ、水素原子またはメチル基を表す。〕で示さ れる不飽和酸モノマー（Ｂ１）、式： 〔式中、Ｒ７およびＲ１１はそれぞれ、水素原子またはメチル基、Ｒｇは直鎖ま たは分岐状Ｃｌ−２２アルキル基、ｍは２〜４の数およびｐ（よ０〜１８の数を 表し、ｐ＝０の場合、コポリマー中の不飽和カルボン酸エステル含量が３０重量 ％を越えない。〕で示される不飽和カルボン酸エステルモノマー（Ｂ２）、アミ ド窒素原子が直鎖及び／又は分岐状Ｃ１−２２アルキル基で置換されてよいアク リルアミド及び／又はメタクリルアミド（Ｂ３）、並びに／もしくは、 Ｎ−ビニルピロリドン（Ｂ４） との共重合により調製され、数平均分子量が２０００〜５０００００である少な くとも部分的に水溶性のポリマー及び／又はコポリマーの存在下に故紙を精砕し 、次に印刷インク粒子を浮選または洗浄により繊維懸濁物から除去することを特 徴とする故紙を脱インクする方法に関する。

本発明は、数平均分子量が２０００〜５０００００であるこれらポリマー及び／ 又はコポリマーの、印刷故紙の脱インクにおける使用にも関する。

数平均分子量が５０００〜２０００００である少なくとも部分的に水溶性のポリ マー及び／又はコポリマーを用いることが好ましく、数平均分子量が１００００ −１０００００のものが特に好ましい。

「少なくとも部分的に水溶性」というのは、使用時のｐＨ値において、０．０１ 重量％以上のポリマー及び／又はコポリマーが透明または不透明水溶液を形成す ることを意味する。

アミノ基を含む適当なモノマー（Ｉ）は、特に、Ｒ１が水素、Ｒ１が水素または メチル、ＲｓおよびＲ４がそれぞれメチルまたはエチル、Ｒｓが電子対またはＣ ｌ−４アルキル基を表し、アンモニウム基の対イオンがハロゲンアニオンであり 、Ｚが０または０ＨＳｎが２〜５の数を表すものであり、例えば、ジメチルアミ ノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノ プロピルメタクリルアミド、ジメチルアミノネオペンチルアクリレート、ジエチ ルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート及び／又は メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドである。アクリル 酸及び／又はメタクリル酸が不飽和酸モノマー（ｎ）として好ましく用いられる 。Ｒ９が好ましくは直鎖または分岐状０１−８アルキル基を表す不飽和カルボン 酸エステルモノマー（ＩＩＩ）は、例えば、エチルアクリレート、メチルメタク リレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、オクチルアクリレート 及び／又はブチル・３モルエチレンオキシドアクリレートである。更に、アクリ ルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド及び／又は第３ブチル アクリルアミドが、アミノ基を含むモノマー（Ｉ）との共重合に好適である。

アミノ基を含む七ツマ−（Ｉ）の重合または共重合は、例えばイソプロパツール であるアルコールのような水混和性溶媒を要すれば含む水性媒体中、既知の重合 方法により実施される〔ウルマンズ・エンチクロペディー・デル・テヒニツシエ ン・ヘミ−１第４版、第１９巻、３〜４頁、フェルラーク・ヘミ−・ヴアインハ イム（Ｖｅｒｌａｇ　Ｃｈｅｍｉｅ　Ｗｅｉｎｈｅｉｍ）、（１９８０年）〕。

ラジカル発生化合物、例えば、カリウムまたはアンモニウムパーオキシスルフェ ート、第３ブチルヒドロパーオキシド、アゾ−ビス−（シアノペンタン酸）、ア ゾ−ビス−（イソブチロニトリル）または２，２°−アゾ−ビス−（２−アミジ ノプロパンジヒドロクロライド）が、開始剤として少量使用される。アミノ基を 含むモノマー（Ｉ）の重合または共重合は、例えば、同時に、アミノ基を含むモ ノマー（Ｉ）並びに要すればモノマー（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｂ３）及び／又は （Ｂ４）を、開始剤を含む水に滴加することにより実施することができる。重合 温度は広範囲に変化させてよい。使用する開始剤により６０〜１００℃の範囲の 温度が好ましい。例えばポリマー含量が１０〜６０重量％のポリマー及び／又は コポリマー水溶液が得られる。

上述のポリマー及び／又はコポリマーの存在下に、印刷故紙、例えば、新聞、雑 誌、コンピューター紙、ジャーナル、冊子、用紙、電話番号截及び／又はカタロ グから、種々の印刷インク、特に水希釈性印刷インク、例えば、回転式新聞印刷 インク、本印刷インク、オフセット印刷インク、イラストレーション凹版印刷イ ンク、フレキソおよびバッキング凹版印刷インクを除去することができる。得ら れた脱インク故紙は非常に高い白色度において優れている。

脱インクすべき故紙は、典型的に０．５〜１．０重量％の１００％過酸化水素、 ０．５〜２．５重量％の１００％ＮａＯＨ，２，０〜４゜０重量％の水ガラス、 ３５重量％の（３７〜４０ボ一メ度）および０゜０１〜１重量％のポリマー及び ／又はコポリマー活性物質を含む水溶液（重量％は全で風乾故紙基準）中、パル パー内で２０〜６０℃の温度で精砕される。良好な脱インク結果を得るために、 風乾故紙１００ｇ当たり鉤０１〜１ｇの本発明のポリマー及び／又はコポリマー 活性物質を用いる。２０〜６０℃の範囲の温度における６０〜１２０分の滞留時 間後、０．６〜１．６重量％のパルプ懸濁液が得られるように繊維懸濁物を水に 撹拌混入する。次に、懸濁液を、好ましくは既知の方法により、例えばデンバー （Ｄｅｎｖｅｒ）浮選セル中で浮選する。

２．２°−アゾ−ビス−（２−アミジノブロバンニ塩酸塩）１７０ｍｇおよび水 ３６．８ｇを、撹拌機、二つの原料容器、加熱系、冷却系、還流冷却器および温 度計を備えた反応器に導入した。ジメチルアミノエチルメタクリレート４２ｇを 一つの原料容器（原料容器１）に導入し、２．２゛−アゾ−・ビス−（２−アミ ジノブロバンニ塩酸塩）３３０ｍｇおよび水４ｇからなる溶液を第２の原料容器 に添加した。反応器内の溶液を撹拌下に７５℃に加熱後、二つの原料溶液を同時 に９０分かけて添加した。添加後、混合物を８０℃で６０分間撹拌し、続いて約 ４５℃に冷却し、５０重量％蟻酸１６．７ｇで中和した。

得られた透明な５０重量％水溶液の特性ニブルツクフィールド粘度（２５℃の温 度でスピンドル５を用い２０ｒ、ｐ、ｍで測定）＝１８０００ｍＰａ、ｓ ジメチルアミノエチルメタクリレート７８重量％、メタクリル酸７重量％および アクリル酸エチル１５重量％からなるコポリマー（コポリマー（Ｉ））の調製 ３６．８ｇではなく　５３．５ｇの水を最初に導入し、ジメチルアミノエチルメ タクリレート３９ｇ、アクリル酸エチル７．５ｇおよびメタクリル酸３．５ｇか らなる混合物を原料容器１に添加した以外はポリマー（Ｉ）と同様にして、コポ リマー（Ｉ）を調製した。

中和工程は省略した。

得られた不透明な５０重量％水溶液の特性ニブルツクフィールド粘度（２５℃の 温度でスピンドル５を用い２Ｏｒ、ｐ、ｍ、で測定）＝３３０００ｍＰａ、ｓ ジメチルアミノエチルメタクリレート７３重量％、アクリル酸１１重量％および メタクリル酸メチル１６重量％からなるコポリマー（コポリマ＝（■））の調製 アクリル酸３２．０ｇ、３０重量％硫酸１０６．７ｇおよび水９７６゜０ｇなら びにジメチルアミノエチルメタクリレート２１７．６ｇ、メタクリル酸メチル４ ６．２ｇ、アゾ−ビス−（イソブチロニロリル）１゜１ｇおよびイソプロパツー ル２６３．０ｇを、別に予備混合し、撹拌機、加熱系および還流冷却器を備えた 反応容器に導入し、６５℃ζ二加熱し、次にその温度で３０分、７０℃で１時間 および８０℃で１時間撹拌した。

得られた透明な２０重量％水性イソプロパツール溶液の特性、１Ｎ　ＮａＮＯｓ 溶液中１重量％ポリマー溶液の比粘度１．２８ジメチルアミノメチルメタクリレ 一ト７０重量％およびアクリルアミド３０重量％からなるコポリマー（コポリマ ー（■））の調製水５２７ｇおよびアゾ−ビス−（シアノペンクン酸）１．６ｇ を、撹拌機、二つの原料容器、加熱系、冷却系、還流冷却器および温度計を備え た反応容器に導入した。

ジメチルアミノエチルメタクリレート１４０ｇ、アクリルアミド６０ｇおよび３ ０重量％硫酸１４７．４ｇを一方の原料容器に導入し、アゾ−ビス−（シアノペ ンタン酸）１．６ｇおよび水４０ｇを他の原料容器に導入した。

反応容器中の溶液を７５℃に加熱した後、二つの原料溶液を９０分間で同時に添 加した。添加後、混合物を８５℃で６０分間撹拌した。ブルックフィールド粘度 が７４０ｍＰａ、ｓの２７重量％ポリマー溶液を得た。

座里男 水希釈性フレキソ印刷インクで印刷した１００％新聞紙の風乾印刷故紙９８ｇ（ 湿分８％で完全乾燥重量９０ｇ）を、ソーダ水ガラス　２重量％、３７〜４０ボ 一メ度水酸化ナトリウム（１００％）　１重量％過酸化水素（１００重量％）０ ．７重量％界面活性剤０．４重量％または本発明のポリマーもしくはコポリマー ０．２重量％を含んでなる水溶液を用い、実験室パルパーによりパルプ密度を３ ．５重量％として、４５℃の温度で分散ディスク（３０００回転／回転−より精 砕し、４５℃で１．７５時間後、繊維懸濁物を水に撹拌混入することにより１重 量％に希釈した。繊維懸濁液を、デンバー浮選セルにおいで１９０　Ｏｒ、ｐ、 ｍ、で１５分間浮遺した。

ポリマーおよびコポリマーの存在下および界面活性剤の存在下において得られた 脱インク故紙の脱インク結果を第１表に示す。脱インク価（ＤＥＭ）は、印刷（ ＢＳ）、脱インク（ＤＳ）および未印刷（ＵＳ）紙の反射因子Ｒ４Ｓ　？　＊　 ＊　（白色度）から下記式に従って算出した：（０％は脱インクせず、１００％ は定量脱インクを意味する。）第１表 使用ポリマー　Ｒ４Ｓ７　Ｒ４５７ＤＥＭ　循環水の外観コポリマー（Ｉ）　３ ６．３　５１．０　７３　はとんど透明コポリマー（ＩＩ）　３６．３　４６． ５　５１　透明コポリマー（Ｉ［Ｉ）　３２．１　４５．１　５４　透明　□比 較 脂肪酸＋１　３６．３　３５．６　０　黒色フェロクリル（Ｆ　ｅｒｒｏｃｒｙ ｌ　３６．３　３５．４　０　黒色−」濃！」旦シロ＋２１−−−−−−−−− −−−−−一１）オリール（Ｏｌｉｎｏｒ　：登録商標）４０１０、ヘンケル社 （ＨｅｎｋｅＩＫＧａＡ）製 ２）　ジメチルアミノエチルアクリレート７０重量％およびアク１ノルアミド３ ０重量％からなる数平均分子量が５０００００を越えるコポリマー：ヘンケル社 製 国際調査報告 国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．式：▲数式、化学式、表等があります▼（Ｉ）〔式中、Ｒ１およびＲ２は水 素またはメチル、Ｒ３およびＲ４は水素、Ｃ１−４アルキル基、ピペラジン、ピ ペリジンまたはモルホリン基、Ｒ５は直鎖または分岐状Ｃ１〜２２アルキル基を 表し、アンモニウム基の対イオンがハロゲン、スルフェート、ホスフェート、ポ レートまたは有機酸アニオンであるかまたはＲ５が電子対であり、Ｚは０または ＮＨ、ｎは２〜５の数を表す。〕で示されるモノマーＡの重合により、または、 モノマーＡと、 式： ▲数式、化学式、表等があります▼（ＩＩ）〔式中、Ｒ５およびＲ６はそれぞれ 、水素原子またはメチル基を表す。〕で示される不飽和酸モノマーＢ１、 式： ▲数式、化学式、表等があります▼（ＩＩＩ）〔式中、Ｒ７およびＲ８はそれぞ れ、水素原子またはメチル基、Ｒ９は直鎖または分岐状Ｃ１〜２２アルキル基、 ｍは２〜４の数およびｐは０〜１８の数を表し、ｐ＝０の場合、コポリマー中の 不飽和カルボン酸エステル含量が３０重量％を越えない。〕で示される不飽和カ ルボン酸エステルモノマーＢ２、アミド窒素原子が直鎖及び／又は分岐状Ｃ１〜 ２２アルキル基で置換されてよいアクリルアミド及び／又はメタクリルアミドＢ ３、並びに／もしくは、 Ｎ−ビニルピロリドンＢ４ との共重合により調製され、数平均分子量が２０００〜５０００００である少な くとも部分的に水溶性のポリマー及び／又はコポリマーの存在下に故紙を精砕し 、次に印刷インク粒子を浮選または洗浄により繊維懸濁物から除去することを特 徴とする故紙を脱インクする方法。
2. ２．式（Ｉ）中、Ｒ１が水素、Ｒ２が水素またはメチル、Ｒ３およびＲ４がそれ ぞれメチルまたはエチル、Ｒ５が電子対またはＣ１〜４アルキル基を表し、対イ オンがハロゲンアニオンであり、式（ＩＩＩ）中、Ｒ９が直鎖または分岐状Ｃ１ 〜Ｃ８アルキル基を表す請求項１記載の方法。
3. ３．数平均分子量が５０００〜２０００００、好ましくは１００００〜１０００ ００である少なくとも部分的に水溶性のポリマー及び／又はコポリマーの存在下 に故紙を精砕する請求項１または２記載の方法。
4. ４．水希釈性印刷インクで印刷した紙の成分を含む故紙を精砕する請求項１〜３ のいずれかに記載の方法。
5. ５．式：▲数式、化学式、表等があります▼（Ｉ）〔式中、Ｒ１およびＲ２は水 素またはメチル、Ｒ３およびＲ４は水素、Ｃ１〜４アルキル基、ピペラジン、ピ ペリジンまたはモルホリン基、Ｒ５は直鎖または分岐状Ｃ１〜２２アルキル基を 表し、アンモニウム基の対イオンがハロゲン、スルフェート、ホスフェート、ボ レートまたは有機酸アニオンであるまたはＲ５が電子対であり、ＺはＯまたはＮ Ｈ、ｎは２〜５の数を表す。〕で示されるモノマーＡの重合により、または、モ ノマーＡと、 式： ▲数式、化学式、表等があります▼（ＩＩ）〔式中、Ｒ５およびＲ６はそれぞれ 、水素原子またはメチル基を表す。〕で示される不飽和酸モノマーＢ１、 式： ▲数式、化学式、表等があります▼（ＩＩＩ）〔式中、Ｒ７およびＲ８はそれぞ れ、水素原子またはメチル基、Ｒ９は直鎖または分岐状Ｃ１〜２２アルキル基、 ｍは２〜４の数およびｐは０〜１８の数を表し、ｐ＝０の場合、コポリマー中の 不飽和カルボン酸エステル含量が３０重量％を越えない。〕で示される不飽和カ ルボン酸エステルモノマーＢ２、アミド窒素原子が直鎖及び／又は分岐状Ｃ１〜 ２２アルキル基で置換されてよいアクリルアミド及び／又はメタクリルアミドＢ ３、並びに／もしくは、 Ｎ−ビニルピロリドンＢ４ との共重合により調製され、数平均分子量が２０００〜５０００００である少な くとも部分的に水溶性のポリマー及び／又はコポリマーの、故紙の脱インクにお ける使用。
6. ６．数平均分子量が５０００〜２０００００、好ましくは１００００〜１０００ ００である少なくとも部分的に水溶性のポリマー及び／又はコポリマーを用いる 請求項５記載の使用。
7. ７．水希釈性印刷インクで印刷した紙の成分を含む故紙の脱インクに少なくとも 部分的に水溶性のポリマー及び／又はコポリマーを用いる請求項５または６記載 の使用。