JPH10192868A - 脱インク用プロセス水の清澄化のための親水性分散ポリマー - Google Patents
脱インク用プロセス水の清澄化のための親水性分散ポリマーInfo
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Abstract
を清澄化する改善された方法を提供する。 【解決手段】 上記インク含有水を従来の凝固剤で処理
し、次いで凝集剤である親水性分散重合体で処理する。
この親水性分散重合体はジメチルアミノエチル(メタ)
アクリレートメチルクロリド第4級塩(DMAEA・M
CQ)カチオンモノマーと(メタ)アクリルアミド(A
cAm)とのコポリマーである。この凝集剤を添加する
とフロックが形成される。このフロック含有インク及び
不純物を固/液分離により分離する。この固/液分離は
起泡分離を包含する。
Description
(paper stock)のリサイクルから得られる
脱インクプロセス水の清澄化に関する。より詳しくは、
本発明は、脱インク流入水用の水清澄化剤として、DM
AEA・MCQ及びアクリルアミドの親水性分散共重合
体を使用することに関する。
クル紙はパルプ源としての使用が増えている。1つの主
要なパルプ化工程は、どんな印刷されたリサイクル紙の
源であれそれからインクを除くことを含む。インク除去
プロセスのために大量の水が必要であり、その浄化は固
/液分離単位操作を用いて達成される。起泡分離(di
ssolved air flotation)(DA
F)が一般に使用される。リサイクル工場は非常に多く
の場合、工場の閉じた水サイクルを大いに重視する大都
市圏に位置している。結局、脱インク洗浄水の効果的な
浄化が重要となる。何故なら、例えばDAFから生じた
水の再使用は、明るさのような紙の質を低下させる原因
となり得るからである。また、これらの水が他の目的に
使用されるならば、BOD/COD及び懸濁された固体
の量を最小にすることが望ましいからである。
清澄化化学薬品は、一般には機械的清澄化材と共に使用
される。清澄化化学薬品は、懸濁された固体を凝固させ
及び/又は凝集させて大きな粒子とし、次いでこれを重
力による沈降又は浮選によりプロセス流から除去し得
る。個々の水の特性に依存して、異なった化学薬品のタ
イプ及びプログラムを利用することができる。
固、凝集及び沈降により除去することをいう。凝固は、
電荷の中和により不安定化するプロセスである。一旦中
和されると、粒子はもはや相互に反発せず、集合しう
る。コロイドサイズの懸濁物質の除去のためには凝固が
必要である。凝集は、不安定化された、「凝固された」
粒子を集合させて、より大きな集塊又はフロックを形成
するプロセスである。
澄化のための選択の取扱いは、二重のポリマープログラ
ムである。一般に、これは低分子量カチオン凝固剤及び
これに続く高分子量凝集剤を含む。本発明の好ましい凝
固剤は、ジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロ
ライド第4級塩、DMAEA・MCQとアクリルアミド
との親水性分散共重合体である。これらの凝集剤を使用
すると、従来のラテックスポリマー中に含まれる望まし
くない油及び界面活性剤なしに、粒状物質を除去でき
る。更に、これらの凝集剤はインバーターシステム(i
nvertersystem)を必要とせず、簡単な供
給装置を用いて紙プロセス流に導入できる。
前に、電荷中和を与えるために凝固剤を使用することが
通例である。これは有効な固体除去を与える。処理され
る特定の脱インク廃水如何によって、種々のポリマー凝
固剤を用い得る。
を凝固で処理し、その後親水性分散重合体で処理するこ
とによりペーパーストックをリサイクルすることによ
り、ペーパーストックのリサイクルから得られる前記イ
ンク含有水を清澄化する方法を含む。前記親水性分散重
合体は、(a)次の一般式で示されるカチオンモノマ
ー:
R2 及びR3 は炭素原子数1〜2のアルキル基であり;
R4 はH又は炭素原子数1〜2のアルキル基であり;
A’は酸素又はNHであり;B’は炭素原子数2〜4の
アルキレン基又はヒドロキシプロピレン基であり;X-
はアニオン性対イオンである);並びに(b)(メタ)
アクリルアミド(多価アニオン塩の水溶液中)で示され
る第2のモノマー、(ここに、重合は少なくとも1つの
式(I)で示されるモノマーを含む水溶性ポリマーを含
む有機高分子量多価カチオン及び/又はポリジアリルメ
チルアンモニウムクロリド(DADMAC)の存在下で
実施される)を含む。前記ポリマーの添加の結果、清澄
化されたプロセス水流及び高度に凝固した固体が得ら
れ、後者は通常の固/液分離プロセス、例えば起泡分離
法で容易に処理される。
サイクルから得られるインク含有水を従来の凝固剤で処
理した後、親水性分散重合体で処理することにより、前
記水を清澄化する方法を含む。
体は、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートメチ
ルクロリド第4級塩(DMAEA・MCQ)カチオンモ
ノマーと(メタ)アクリルアミド(AcAm)とのコポ
リマーである。上記のポリマーは製紙プロセスにおいて
使用するのに利益を与えることが見いだされた。特に、
前記本発明の親水性分散重合体は、同じ電荷の商業的に
標準のDMAEAメチルクロリド第4級ラテックスと比
較して、脱インクプロセス水清澄化に関して改善された
又は同じ活性を示す。これらの凝集剤を使用すると、通
常のラテックスポリマー中に含まれている油及び界面活
性剤の望ましくない添加なしに粒状物質を除去する。更
に、これらの凝集剤はインバーターシステムを必要とせ
ず、簡単な供給装置を用いて紙プロセス流に導入でき
る。ラテックスは、この明細書において、逆のw/oエ
マルジョンポリマーと定義される。
成分の割合のコポリマーを調製するための方法を概説す
る。好ましくは、ポリマー中に存在するジメチルアミノ
エチルアクリレートメチルクロリドクオータナリー(q
uaternary)の量は、約3モル%〜約30モル
%である。好ましくは、この親水性分散重合体はカチオ
ン添加(cationic charge)が約1モル
%〜約30モル%である。更に、本発明の親水性分散重
合体の固有粘度は、好ましくは約11.9〜約21.2
dl/gである。本発明の好ましい方法によれば、この
分散重合体は、生成物ベースで約0.1〜約100ppm
の量で加えられる。
処理されて凝固された流出液を製造する。この工程は一
般に流出液中のインク不純物を相互に凝結させるように
機能する。しかしながら、この不純物の凝結は、それら
を機械的固/液分離プロセスによる分離になじむ粒子に
形成しない。上述のように、脱インク用プロセス水に凝
集剤を使用する前に、電荷を中和するために凝固剤を使
用するのが通例である。処理される特定の脱インク廃水
如何によって、種々のポリマー状凝固剤が用いられる。
従来のポリマー状凝固剤のより詳細な記述については、
Nalco Water Handbook,Seco
nd Edition,1988,McGrow−Hi
ll,Inc.(この記載内容をここに援用してこの明
細書の記載に含める)を参照のこと。凝固剤の使用は、
通例のことであり、本発明の一部を構成しない。
体、又はフロックが凝集剤の助けで形成されなければな
らない。本発明の好ましい凝集剤は、ジメチルアミノエ
チル(メタ)アクリレートメチルクロリドクオート(q
uat)(DMAEA・MCQ)カチオンモノマーと
(メタ)アクリルアミド(AcAm)とのコポリマーで
ある。好ましくは、前記凝集剤は固有粘度が約10.0
〜約22.0デシリットル/グラム(dl/g)であ
る。
れた中和されたコロイド状粒子の凝結を引き起こすもの
と考えられる。凝結は、中和された粒子を集合させる捕
捉剤(即ち、無機凝集剤)又は結合剤(即ち、有機凝集
剤)の作用の結果である。
オン凝固剤と高分子量凝集剤との組み合わせを含む。一
般的なカチオン凝固剤は、ポリ(ジアリルジメチルアン
モニウムクロリド)、両性ジアリルジメチルアンモニウ
ムクロリド/アクリル酸含有コポリマー、二塩化エチレ
ン/アンモニア又はジメチルアミン/エピクロロヒドリ
ンの凝集ポリマーである。従来のアクリルアミドベース
の凝集剤は、固/液分離を助けるために利用されてき
た。
ニットに先立って溶液の形の系に加えられ、一方で前記
凝集剤はDAFユニットに加えられた後起泡分離が行わ
れる。この起泡分離は、有効量、一般に約0.5〜10
ppm を加えられる。
し、特許請求の範囲で特に述べない限り本発明を限定す
る意図はない。
MAEA・MCQとの分散重合体を合成する方法) 攪拌機、温度調節器、及び水冷コンデンサーを備えた2
リットル樹脂製反応器に、アクリルアミドの48.1%
溶液287.59g(1.9461モル)、DMAEA
・MCQの80.6%溶液7.24g(0.0301モ
ル)、250gの硫酸アンモニウム、225.59gの
脱イオン水、27gのグリセロール、DADMAC(ポ
リジアリルジメチルアンモニウムクロリド)(IV=
1.5dl/g)の16%溶液56.25g、ポリDM
AEA・MCQ(IV=2.0dl/g)の20%溶液
18g及び0.3gのEDTAを加えた。この混合物を
48℃に加熱し、2,2’−アゾビス(2−アミノプロ
パン)ジヒドロクロリドの4%溶液0.50gを加え
た。得られた溶液を1000cc/分の窒素で分散(s
parge)した。15分後に、重合は始まり、前記溶
液は粘稠になった。その後4時間に亘って温度を48℃
に維持し、95.86g(0.6487モル)の48.
1%アクリルアミド、12.07g(0.0502モ
ル)のDMAEA・MCQの80.6%溶液、9gのグ
リセロール及び0.1gのEDTAをこの反応器にシリ
ンジポンプを用いてポンプ供給した。得られたポリマー
分散液に2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)
ジハイドロクロライドの4%溶液0.50gを加えた。
次いで、この分散液を48℃〜55℃の温度で更に2.
5時間反応させた。得られたポリマー分散液はブルック
フィールド粘度が5600cpsであった。上記分散液
に、10gの99%酢酸及び20gの硫酸ナトリウムを
加えた。得られた分散液はブルックフィールド粘度が1
525cpsであり、0.125M NaNO3 中で1
2.1dl/gの固有粘度を有するアクリルアミドとD
MAEA・MCQの97/3コポリマー20%を含んで
いた。
DMAEA・MCQとの分散共重合体の合成方法) 攪拌機、温度調節器、及び水冷コンデンサーを備えた2
リットル樹脂製反応器に、アクリルアミドの48.1%
溶液239.38g(1.6199モル)、DMAEA
・MCQの80.6%溶液21.63g(0.0900
1モル)、260gの硫酸アンモニウム、258.01
gの脱イオン水、18gのグリセロール、DADMAC
(IV=1.5dl/g)の16%溶液33.75g、
ポリDMAEA・MCQ(IV=2.0dl/g)の2
0%溶液36g及び0.3gのEDTAを加えた。この
混合物を48℃に加熱し、2,2’−アゾビス(2−ア
ミノプロパン)ジヒドロクロリドの4%溶液0.50g
を加えた。得られた溶液を1000cc/分の窒素で分
散(sparge)した。15分後に、重合は始まり、
前記溶液は粘稠になった。その後4時間に亘って温度を
48℃に維持し、79.79g(0.5399モル)の
48.1%アクリルアミド、36.04g(0.150
0モル)のDMAEA・MCQの80.6%溶液、6g
のグリセロール及び0.1gのEDTAをこの反応器に
シリンジポンプを用いてポンプ供給した。得られたポリ
マー分散液に2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパ
ン)ジハイドロクロライドの4%溶液0.50gを加え
た。次いで、この分散液を48℃〜55℃の温度で更に
2.5時間反応させた。得られたポリマー分散液はブル
ックフィールド粘度が7600cpsであった。上記分
散液に、10gの99%酢酸及び20gの硫酸ナトリウ
ムを加えた。得られた分散液はブルックフィールド粘度
が2100cpsであり、0.125M NaNO3 中
で15.5dl/gの固有粘度を有するアクリルアミド
とDMAEA・MCQの90/10コポリマー20%を
含んでいた。
実験室で合成サンプルを調製した。油ベースの新聞印刷
用紙(70wt%)及び雑誌(30wt%)を、水酸化
ナトリウム(紙ベースで0.5%)、ケイ酸ナトリウム
(2.0%)、界面活性剤(0.5%、エトキシル化線
状アルコール、HLB14.5)、キレート(0.25
%、DTPA、ジエチレントリアミン五酢酸)、及び過
酸化水素(1.0%)を用いて、再パルプ化した(コン
システンシー4.5%、45℃、30分)。この脱イン
ク用水は機械的に抽出し、集め、そして約3倍に希釈し
た。
物である、米国中西部のティッシュペーパー製造業者か
ら、DAF流入液のサンプルを得た。この流入液の全固
体は4500ppm で、溶液のpHは7であった。全サンプ
ルを4℃で貯蔵し、5日以内に試験した。
マー及びそれらのそれぞれの説明を表1にまとめる。
性能を観察した。標準的な凝固剤は、脱イオン水中の1
%(活性体(actives))溶液として調製し、ま
た凝集剤は0.1%(生成物(product))の溶
液として調製した。報告された投与量は凝固剤について
は活性体について、凝集剤については生成物に基づいて
いる。脱インク用流入剤のサンプルを200rpm(速
い混合)で3分間攪拌し、ここに凝固剤はこの速い混合
の始めで加え、この速い混合の最後の40秒の間に凝集
剤を加えた。その後、25rpmで2分間混合した。サ
ンプルを5分間沈降させ、上部液層を除き、必要なとき
に適当に希釈した。濁りの測定は、HACH DR−2
000を用いて450nmで得た。
・MCQ/AcAm凝集剤の当初の選別を、上記のよう
にして調製された合成水サンプルについて実施した。表
2はその後の凝集剤の調査のための最適凝固剤を決定す
るために使用したデータをまとめたものである。選別し
た凝固剤、組成物A(線状Epi/DMA)、組成物B
(ポリDADMAC)、及び組成物C(90/10 D
ADMAC/AA)をDAF系に共通に使用する。カチ
オン性凝集剤組成物D(ラテックス10%DMAEA・
MCQ/AcAm)についての最適凝固剤性能は、組成
物Aについて15ppm 、組成物Bについて10ppm 、及
び組成物Cについて15ppm で得られた。その後、凝集
剤の分散液の選別の間に、各凝固剤について15ppm の
投与量を用いた。
成物C、それぞれについてのDMAEA・MCQ分散ポ
リマー選別調査の結果をまとめたものである。各凝固剤
について、凝集剤の装填は濁りにおける減少に影響され
るところが最小であったことが明らかである。また、与
えられた凝固剤について、凝集剤5ppm 対3ppm で得ら
れる濁り値には殆ど差はなかった。広い見地から、分散
液凝集剤は、それらの同様に装填されたラテックス対と
同様な機能を発揮した。
Amコポリマーも、リサイクル工場サンプル中で選別し
た。表6は、凝集剤の調査を確保するための最適凝固剤
濃度を決定するために使用されるデータをまとめたもの
である。合成水に較べてこの工場水を清澄化するのに、
より多くの量の凝固剤が必要であったことは驚くに当た
らない。その後の調査で、各凝固剤について、濃度を3
0ppm に保持した。
mコポリマー及び前記工場水の清澄化を助けるそれらの
能力についての結果を示す。前記親水性分散凝集剤が、
組成物A(表7)又は組成物B(表8)と共同して使用
されると、コポリマー中に存在するDMAEA・MCQ
の量が増えると、濁りが少し減った。しかしながら、ポ
リ両性組成物Cの場合はそうでなく、この場合は、凝集
剤のカチオン電荷の関数としての濁りの減少についての
差異は最小であった。各シリーズにおいて、凝集剤の濃
度を3ppm から5ppm に増しても濁りは減少しなかっ
た。
MCQラテックス並びに分散重合体(5ppm で)の比較
を図1〜3に示す。この工場サンプルについて、前記分
散凝集剤は、それらのラテックス対と同じ、又はやや良
好であった。
と範囲から離れることなく、ここに記載した本発明の方
法の組成物、操作及び配列を変化させることができる。
び30モル%のDMAEA・MCQラテックスと分散重
合体との濁り度減少を比較するグラフである。
び30モル%のDMAEA・MCQラテックスと分散重
合体との濁り度減少を比較するグラフである。
び30モル%のDMAEA・MCQラテックスと分散重
合体との濁り度減少を比較するグラフである。
Claims (8)
- 【請求項1】 次の工程を含む、インク含有紙プロセス
水を清澄化する方法:前記水に凝固剤を投与して凝固し
たプロセス流を作る工程;前記凝固したプロセス流から
の固体に親水性分散ポリマーを投与して、インク及び他
の不純物を含むフロックを形成する工程;及び前記プロ
セス流からフロックの固液分離を行う工程、但しここに
前記固液分離は起泡分離によって実施する。 - 【請求項2】 前記親水性分散ポリマーが次のものを含
む、請求項1の方法: (a)次の一般式(I)で示されるカチオンポリマー: 【化1】 (ここに、R1 はH又はCH3 であり;各R2 及びR3
は炭素原子数1〜2のアルキル基であり;R4 はH又は
炭素原子数1〜2のアルキル基であり;A’は酸素原子
又はNHであり;B’は炭素原子数2〜4のアルキレン
基又はヒドロキシプロピレン基であり;そしてX- はア
ニオン対イオンである);及び(b)多価アニオン塩の
水溶液中の(メタ)アクリルアミドを含む第2のモノマ
ー、 但しここに、重合は、式(I)で示される少なくとも1
つのモノマー及びポリジアリルジメチルアンモニウムク
ロリドを含む有機高分子量多価カチオン水溶性ポリマー
からなる群から選ばれるポリマーの存在下に実施され
る。 - 【請求項3】 前記親水性分散ポリマーが、アクリルア
ミドとジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロリ
ド第4級塩のコポリマーである、請求項2の方法。 - 【請求項4】 前記親水性分散ポリマーが約1モル%〜
約30モル%のカチオン電荷を有する、請求項2の方
法。 - 【請求項5】 前記凝集剤の固有粘度が約10.0〜2
2.0デシリットル/グラムである、請求項2の方法。 - 【請求項6】 前記親水性分散ポリマーの投与量が、生
成物ベースで約0.1〜約100ppm である、請求項1
の方法。 - 【請求項7】 前記親水性分散ポリマーの投与量が、活
性体ベースで約0.5〜約10ppm である、請求項6の
方法。 - 【請求項8】 前記凝固剤が、ポリ(ジアリルジメチル
アンモニウムクロライド)、両性のジアリルジメチルア
ンモニウムクロライド含有コポリマー、及びジメチルア
ミン/エピクロロヒドリンの縮合ポリマーからなる群か
ら選ばれる、請求項1の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US08/743437 | 1996-11-01 | ||
US08/743,437 US5750034A (en) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | Hydrophilic dispersion polymers for the clarification of deinking process waters |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP9301876A Pending JPH10192868A (ja) | 1996-11-01 | 1997-11-04 | 脱インク用プロセス水の清澄化のための親水性分散ポリマー |
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EP (1) | EP0839767B1 (ja) |
JP (1) | JPH10192868A (ja) |
KR (1) | KR100468554B1 (ja) |
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