JPH11504992A - 故紙の脱インク方法及びそのための組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 故紙の脱インクのための方法及びそれに用いる組成物を開示する。方法は、アルコールをアルキレンオキシドの混合物によりランダムにアルコキシ化して生成する界面活性剤を、処理しようとする故紙原料へ配合することを含んでなる。界面活性剤は、静電トナー粒子を凝集及び濃縮させる一方で、水性スラリー中での泡立ちを促進させる。

Description

【発明の詳細な説明】 故紙の脱インク方法及びそのための組成物発明の属する技術分野 本発明は、故紙の脱インク方法及びそのための組成物に関する。処理により、 静電トナー粒子の凝集及び濃縮が進む一方で、水性スラリーにおける泡立ちが促 進される。発明の背景 静電方式印字装置に用いられる乾式トナーのインクは、レーザー方式のもの及 びゼログラフィー方式のものを含めて、故紙のリサイクルの分野において重要で あり、混入量が増加しつつある。伝統的に、紙への印字は、常套の脱インク処理 によって適切に除去される水系又は油系のインクによって行われてきた。これら の方法では、２次繊維を機械的にパルプ化して、界面活性剤を含有する水性媒体 に接触させている。機械的パルプ化及び界面活性剤の作用の結果として、インク はパルプ繊維から分離する。分散されたインクは、例えば洗浄又はフローテーシ ョン等の手段によってパルプ繊維から分離する。 常套の脱インク方法では、静電方式印字装置に用いられる乾式トナーインクの 処理は、必要な化学的及び機械的処理を用いて処理しても、時間がかかることが 判っており、多くの用途に受け入れられないようになることもしばしばあって、 あまり成功しているようではない。静電方式により印字されたコピー類が混入し ているオフィスからの廃棄物についての脱インクプログラムが改善されると、こ の処理はリサイクルプロセスに一層受け入れられやすくなる可能性がある。 オフィスからの廃棄物（故紙原料）をリサイクルできることは、産業的に利点 があることが見出されており、未使用の（紙）繊維資源の保護に関して大きく影 響することにもなる。静電方式により印字された故紙は、産業界において通常見 受けられるインパクト方式印字装置により印字された故紙の量には達していない が、静電方式印字を使用する割合は着実に増大しており、リサイクル産業に利用 することができる故紙の類も増大するということが示唆される。 或る種の脱インクシステムでは、化学的凝集／濃縮剤を使用した後、非インパ クト方式のインクを除去するための清浄化処理、並びにインパクト方式(例えば 、オフセット(offset))のインク及び他の汚染物質を除去するためのフローテー ション脱インク処理を行う。これらの脱インク製品の多くは、それらの化学的性 質のために、製紙における水系では消泡剤として機能する。従って、従来の化学 薬品の消泡作用を解消するために、別のフローテーション助剤をフローテーショ ン槽に加えることが多い。 更に、多くの凝集／濃縮系では、処理を効果的に行うために、比較的高い適用 量が採用されている。既存のオフィス廃棄物の脱インク技術では、トナー粒子を 凝集及び濃厚化させるため、繊維物質基準で０.６０〜０.７５％の処理剤適用量 が用いられている。図面の簡単な説明 図１は、標準的な脱インク・シーケンスを示している。発明の開示 本発明は、静電方式印字によるインク、インパクト方式印字によるインク、又 はそれらの組合せを含む紙廃棄物（故紙原料）の脱インクをする方法であって、 故紙の水性スラリーに、静電方式印字のトナー粒子の凝集及び濃縮を促進させる 一方で、該水性スラリーの泡立ちを促進させる化合物を添加することを含む方法 を提供するものである。好ましい種類の化合物は、ランダムアルコールアルコキ シレートであって、ランダムな直鎖アルコールアルコキシレート系界面活性剤が 特に好ましいが、これらの化合物の分枝型のものも有効であると考えられる。こ の物質は、式： ＣＨ₃-(ＣＨ₂)_x-Ｏ-(ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ)_y-(ＣＨ₂ＣＨ(ＣＨ₃)Ｏ)₂Ｈ ［式中、ｘは１１〜１４の範囲の数値である。］ で示されるものであって、分子量８００程度のものが特に好ましい。 本発明の方法には、静電方式印字によるインク、インパクト方式印字によるイ ンク、又はそれらの組合せを含む故紙原料をパルプ化する処理工程が含まれる。 パルプは、続いて、エチレンオキシド基及びプロピレンオキシド基等を用いたラ ンダムアルコールアルコキシレート界面活性剤並びにチオールエトキシレート界 面活性剤を含んでなる処理剤を含む水性媒体に接触させる。チオールエトキシレ ート界面活性剤はエチレンオキシド３モルまでのエトキシ化度を有するものが好 ましい。得られるパルプ含有媒体は、続いて機械的に処理して、処理したインク を除去する。 ランダム直鎖アルコールアルコキシレート界面活性剤の分子量は好ましくは６ ００〜１０００の範囲であり、処理の温度は１３０〜１８０°Ｆであってよく、 ｐＨは５.０〜１２.０であることが好ましい。更に、ランダムアルコールアルコ キシレート界面活性剤は、１５〜２５℃の水系曇点を有する。 ランダムアルコールアルコキシレートとは、以下説明するように、アルキレン オキシド（例えば、エチレンオキシド及びプロピレンオキシド）の混合物により ランダムにアルコキシ化されたアルコールを意味する。 常套のブロック型アルコキシレートは、鎖上のオキシエチレンモノマーのすべ てが相互に一致する構造を有している。オキシプロピレンモノマーのすべても同 様であり、末端部を形成している。オフィス廃棄物の脱インクに有効なこのよう な種類の分子は、一般に水に不溶性であり、消泡剤として作用する。ランダムア ルコキシレートは、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとを同時にアルコー ル疎水部と反応させる。従って、オキシエチレン及びオキシプロピレンモノマー のランダムな分布が形成される。これらの化合物は、水溶性を保持したまま、非 インパクト方式印字によるインクを凝集及び濃厚化させるのに効果的な薬剤であ ることが見出されている。 従来の処理方法から改善された重要な点は処方の泡立ち性が向上したことであ り、これによって別に加えていたフローテーション脱インク剤を完全に排除でき るようになった。その結果、静電方式印字インク用の効果的な凝集／濃厚化剤は フローテーション助剤としても作用し得る。 更に、従来の処理に比べると、より低い適用量にて、より高い処理効率が得ら れる。故紙原料の脱インクは、（パルパー内における乾燥繊維物質基準の重量％ で）従来の処理では繊維物質あたり０.６０〜０.７５％であったのに対し、本発 明では繊維物質基準で０.３０重量％の適用量で行われる。実施例 実施例１ 仕分けされたオフィス廃棄物２００ポンド及び水２００ガロンが入れてあり、 １５０°Ｆに加熱して、水酸化ナトリウムによってｐＨ１１に調節してあるパイ ロットスケールのハイドラパルパー（hydrapulper）に、ランダム直鎖アルコー ルアルコキシレート、チオールエトキシレート及び（ＨＬＢが１０以下の）第２ 級アルコールエトキシレートを含む処方を、繊維物質基準で０.３０％の適用量 で加えた。混合物のパルプ化処理を４５分間行った。パルプ化の後、希釈し、図 １に示すような標準的脱インク・シーケンスにより処理した。 非インパクト方式印字インクの除去における脱インクシステムの性能を、ダー ト・カウント(dirt count)によって評価した。結果を表Ｉに示す。これらの結果 は、ハイドラパルパーに加える既存のオフィス廃棄物脱インク化学薬品に対して 、５０％の化学薬品適用量にて得られたものである。比較のために、常套のオフ ィス廃棄物脱インク化学薬品により得られた結果も表Ｉに示している。また、イ ンパクト方式印字によるインクを除去するための十分な泡立ちを形成するために フローテーションの前に一般的に添加する、繊維物質基準のフローテーション助 剤適用量の０.４０％を削減することによって、プロセスの簡略化を達成した。 いずれの方法も非インパクト方式印字のインクによる目に見える汚れ物質（ダー ト）の９９％以上を除去したということは、特記するに値する。しかしながら、 本発明は、これを、追加のフローテーション助剤を使用することなく、実質的に より低い処理剤適用量にて達成したのである。 分散されたインパクト方式印字インクの本発明による除去の評価は、パルプパ ッド(pulp pads)上の白色度を測定することによって行った。処理が正しく行わ れる限り、大部分の分散インクはフローテーション及び洗浄によって除去される 。フローテーションのフィード原料の白色度は５５.０％であって、フローテー ショ ン脱インクによって白色度は５６.８％に上昇した。フローテーションの泡除去 物(flotation froth rejects)は４７.１％の白色度であって、別のフローテーシ ョン助剤を添加することなく、フローテーション槽において分散インクがかなり 除去されることを示している。高速ベルト洗浄装置(high speed belt washer)を 用いて洗浄することによって、物質の白色度は６３.８％へ上昇した。 実施例２ 種々の濃度のチオールエトキシレート及びランダムアルコールアルコキシレー トを含む種々の処方について試験した。これらは、仕分けされたオフィス廃棄物 が入れてある１８ｇベンチトップ・ハイドラパルパーへ、それぞれ乾燥繊維物質 基準で０.２％及び０.４％の適用量にて適用した。これを同じレベルで適用した 常套の処理剤と比較した。パルパーは、１５０°Ｆ、ｐＨ１１及び６％の稠度（ パルパー内の繊維の濃度、即ち、６ポンドの繊維／１００ポンドのパルプスラリ ー）にて４５分間運転した。 結果を表IIに示す。表に示されているように、本発明の処方によって、向上し たインク粒子の凝集（小さなインク粒子の割合がより低下していること）及び同 等の適用量の常套の処理剤よりも高いインク粒子密度の値が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．静電方式印字によるインク、インパクト方式印字によるインク、又はそれ らの組合せを含む故紙原料の脱インク方法であって、 （ａ）故紙をパルプ化すること、 （ｂ）アルコールをアルキレンオキシドの混合物によりランダムにアルコキシル 化して得られる界面活性剤を含んでなる処理剤を含有する水性媒体に、パルプを 接触させる処理により、静電方式印字のトナー粒子の凝集及び濃縮を進める一方 で、水性媒体における泡立ちを促進させること；並びに （ｃ）得られるパルプ含有媒体を機械的に処理することによって、処理したイン クを除去すること を含んでなる方法。 ２．界面活性剤がエチレンオキシド及びプロピレンオキシドサブユニットを含 む請求の範囲１記載の方法。 ３．界面活性剤が６００〜１０００の分子量を有する請求の範囲２記載の方法 。 ４．処理に用いる温度が１３０〜１８０°Ｆである請求の範囲１記載の方法。 ５．処理に用いるｐＨが５.０〜１２.０である請求の範囲１記載の方法。 ６．処理剤が、エチレンオキシド３モルまでのエトキシ化度を有するチオール エトキシレート界面活性剤を更に含む請求の範囲１記載の方法。 ７．乾燥繊維物質基準で０.２〜０.４重量％の処理剤をパルプに接触させる請 求の範囲１記載の方法。 ８．静電方式印字によるインク、インパクト方式印字によるインク、又はそれ らの組合せを含む故紙の脱インク用組成物であって、 （ａ）アルコールをアルキレンオキシドの混合物によりランダムにアルコキシル 化して得られる界面活性剤、及び （ｂ）エチレンオキシド３モルまでのエトキシ化度を有するチオールエトキシレ ート界面活性剤 の組合せを含んでなる組成物。 ９．(ａ)の界面活性剤が６００〜１０００の分子量を有する請求の範囲８記載 の組成物。 １０．ＨＬＢが１０までである第２級アルコールアルコキシレートを更に含ん でなる請求の範囲８記載の組成物。