Diese Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Entfärben
von Aufschlag- und Nichtaufschlag- bedrucktem Papier.
Insbesondere betrifft sie einen Prozess, der Aufschlag- und
Nichtaufschlag-bedrucktes Papier durch Agglomeration von
Farbstoffpartikeln durch Behandlung mit
Entfärbungszusammensetzungen entfärbt, die einen oder mehrere
nicht-ionische oberflächenaktive Stoffe und/oder Alkanole
enthalten. Größen- und Dichtetrennprozesse wurden verwendet,
um agglomerierte Farbstoffpartikel zu entfernen. Bevorzugt
umfassen die Entfärbungszusammensetzungen einen oder mehrere
C&sub5;- bis C&sub2;&sub0;-Alkoholethoxylate mit einem Ethoxylatgehalt, der
ausreicht, um für Reinigungskraft oder Benetzung zu sorgen.
Alternativ weisen die Entfärbungszusammensetzungen einen oder
mehrere C&sub5;- bis C&sub2;&sub0;-Alkanole oder Mischungen mit
Alkoholethoxylaten auf.
Technischer Hintergrund
In der Vergangenheit wurde Wasser mit primär auf Wasser oder
Öl basierenden Farbstoffen bedruckt, die durch herkömmliche
Entfärbungsprozesse zufriedenstellend entfernt wurden. In
herkömmlichen Entfärbungsprozessen wird das Papier mechanisch
aufgeschlossen bzw. gepulpt und mit einem wässrigen Medium in
Kontakt gebracht, das eine Entfärbungschemikalie enthält. Das
Aufschließen und die Gegenwart der Entfärbungschemikalie
führte zu einer Trennung des Farbstoffs von den Pulpfasern,
und der dispergierte Farbstoff wird dann von den Pulpfasern
durch Wasch- oder Flotationsprozesse abgetrennt.
Heute werden zunehmende Mengen an bedrucktem Papier aus
elektrofotografischen Prozessen erzeugt, wie etwa Xerographie,
sowie Nichtaufschlag-Druckprozessen, wie etwa Laser- und
Tintenstrahldruck. Die Entfärbungsprozesse, die in der Lage
sind, diese Typen von bedrucktem Papier zu entfärben, sind
sehr kompliziert und kapitalintensiv. Zusätzlich sind mehrere
Schritte erforderlich, um den Abfall zu entfernen und um den
vorliegenden Farbstoff zu entfernen. Allgemein beinhalten
Farbstoffentfernungsprozesse Waschen, Flotation,
Durchlaufreinigung und hochkonsistente Dispersion, um den Wert
der Fleckenentfernung und Helligkeit zu erreichen, der in der
entfärbten Pulpe erforderlich ist, um recyclebares Papier zu
erzeugen.
Das U.S. Patent Nr. 4,561,933 von Wood offenbart einen Prozess
zum Entfärben von xerographisch bedrucktem Altpapier. Das
neugepulpte bedruckte Altpapier wird dann mit einem
Entfärbungsmittel behandelt, das aus einem Gemisch von
Alkanolen und Alkoholethoxylaten besteht, um eine Suspension
von Farbstoffpartikeln herzustellen. Die suspendierten
Farbstoffpartikel werden aus dem sich ergebenden Pulpmedium
durch Wasch- und Flotationsprozessschritte abgetrennt. Die
Entfärbungschemikalie und der Entfärbungsprozess von Wood ist
jedoch auf das Entfärben allein von xerographischem Abfall
beschränkt und verwendet mehrere Prozessschritte, um den
Farbstoff abzutrennen.
Um diese Einschränkungen zu überwinden, und als Alternative zu
herkömmlichen Entfärbungsprozessen, hat der Stand der Technik
die Verwendung eines Agglomerations-Entfärbungsprozesses
aufgezeigt. Agglomerationschemikalien, die aus polymerischen
Systemen und oberflächenaktiven Systemen bestehen, werden
verwendet, um den Farbstoffagglomerationsprozess zu
unterstützen. Beim Entfärben von Papier durch Agglomeration
wird das Altpapier aufgeschlossen und wird dann durch
chemische Behandlung entfärbt, um eine Aufschlämmung von Pulpe
und Farbstoffagglomeraten zu erzeugen. Diese
Farbstoffagglomerate werden aus der Pulpe durch Sedimentation
oder Separation entfernt. Jedoch sind die bei diesen
Agglomerationsprozessen verwendeten polymerischen und
oberflächenaktiven Systeme für bestimmte Farbstofftypen
spezifisch. Siehe U.S. Patent Nr. 4,820,379 von Darlington
(polymerisches System) und U.S. Patent Nr. 5,141,598 von
Richman et al. (oberflächenaktives System), in denen die
Entfärbungszusammensetzungen für die Agglomeration von
elektrostatischen Farbstoffen spezifisch sind, und U.S. Patent
Nr. 4,076,578 von Puddington et al. (polymerisches System), in
dem die Entfärbungschemikalie für die Agglomeration von
Zeitungspapierfarbstoffen spezifisch ist.
Die EP-A-510954 offenbart die Verwendung von Gemischen von
aliphatischen Petroleumdestillaten und oberflächenaktiven
Stoffen und die Verwendung bestimmter individueller
oberflächenaktiver Stoffe als Zusammensetzungen zum Entfärben
von bedrucktem Altpapier.
Daher sind bekannte Entfärbungsprozesse nicht vollständig
zufriedenstellend darin, dass die verwendeten Chemikalien für
den Farbstofftyp selektiv sind. Auch sind hohe Konzentrationen
teurer Chemikalien erforderlich, um wirkungsvolle
Entfärbungsergebnisse zu erhalten. Solche Prozesse sind in den
Kosten ineffizient.
Somit hat die gegenwärtige Praxis, bekannte
Entfärbungsprozesse und Agglomerationschemikalien zu
verwenden, Probleme beim Entfärben einer großen Vielzahl von
Aufschlag- und Nichtaufschlag-bedrucktem Papier. Die
Erfindungen und die Praxis befassen sich bis heute mit
Entfärbungschemikalien, die auf bestimmte Farbstoffe und
Entfärbungsprozesse beschränkt sind, die komplizierte und
teure Prozeduren erfordern, um recyclebares Qualitätspapier zu
erhalten.
In der Technik besteht Bedarf an Entfärbungsprozessen, die die
Agglomeration von allen Farbstofftypen, sowohl Aufschlag- als
auch Nichtaufschlag-, für alle Papierqualitäten bewirkt. Diese
Erfindung ist auf das Vorsehen solcher Prozesse gerichtet, die
einen großen Anwendungsbereich bei der Herstellung von
recyclebarem Qualitätspapier haben. Man würde annehmen, dass
man einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Entfärbungsprozessen
dadurch erhalten würde, dass man ein effektives und
effizientes Entfärbungsverfahren angibt, das für alle Typen
von bedrucktem Papier anwendbar ist.
Demzufolge ist es ein breites Ziel der Erfindung, einen
Entfärbungsprozess anzugeben, der eine
Entfärbungszusammensetzung für die Agglomeration aller
Farbstofftypen, sowohl Aufschlag- als auch Nichtaufschlag-,
aus holzhaltigen und holzfreien Papierqualitäten verwendet.
Ein spezifischeres Ziel der Erfindung ist es, ein
Entfärbungsverfahren anzugeben, das Agglomerations-
Entfärbungszusammensetzüngen verwendet, die einen oder mehrere
nicht-ionische oberflächenaktive Stoffe und/oder Alkanole
aufweist, um alle Farbstofftypen, sowohl Aufschlag- als auch
Nichtaufschlag-, aus holzhaltigen und holzfreien
Papierqualitäten zu agglomerieren.
Ein weiteres spezifisches Ziel der Erfindung ist es,
Entfärbungszusammensetzungen anzugeben, die einen oder mehrere
C&sub5;- bis C&sub2;&sub0;-Alkoholethoxylate mit einem Ethoxylatgehalt
aufweisen, der ausreicht, um für Reinigungskraft oder
Benetzung zu sorgen.
Ein anderes spezifischeres Ziel der Erfindung ist es,
Entfärbungszusammensetzüngen anzugeben, die einen oder mehrere
C&sub5;- bis C&sub2;&sub0;-Alkanole aufweisen, oder eine Zusammensetzung, die
ein Gemisch mit Alkoholethoxylaten aufweist.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen kostengünstigen
Agglomerationsentfärbungsprozess anzugeben, der Farbstoff
effizient und wirkungsvoll entfernt, ohne hochkonzentrierte
und teure Agglomerationschemikalien zu verwenden.
Ein weiteres spezifisches Ziel der Erfindung ist es, ein
Agglomerationsentfärbungsverfahren anzugeben, das weniger
kompliziert als die herkömmlichen Farbstoffentfernungsprozesse
ist.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein recyceltes
Papierprodukt anzugeben, das durch das
Agglomerationsentfärbungsverfahren der Erfindung aus
Aufschlag- und/oder Nichtaufschlag-bedrucktem Papier
hergestellt ist.
Ein weiteres spezifisches Objekt der Erfindung ist es, eine
Vorrichtung zum Entfärben von Aufschlag- und/oder
Nichtaufschlag-bedrucktem Papier anzugeben, die ein
Aufschlussmittel, ein Agglomerationsmittel, ein Trennmittel
und ein Produktionsmittel verwendet, um recyclebares
Qualitätspapier herzustellen.
Offenbarung der Erfindung
In der vorliegenden Erfindung werden diese Ziele sowie andere,
wie ersichtlich wird, allgemein durch Vorsehen eines
Entfärbungsprozesses erreicht, der Aufschlag- und
Nichtaufschlag-bedrucktes Papier durch Agglomeration und
Dichtetrennung von Farbstoffpartikeln entfärbt. Der
Entfärbungsprozess umfasst die Schritte, das bedruckte Papier
in einem eine Entfärbungszusammensetzung enthaltenden
alkalischen wässrigen Medium aufzuschließen, was bewirkt, dass
die Farbstoffpartikel agglomerieren, um ein
Farbstoffpulpmedium zu erzeugen, und Entfernen der
Farbstoffpartikel aus dem Farbstoffpulpmedium durch Größe- und
Dichtetrennung, um ein im Wesentlichen farbstofffreies
Pulpmedium zu erzeugen. Das im Wesentlichen farbstofffreie
Pulpmedium kann dann durch herkömmliche
Papierherstellungsprozesse zu einem recycelten Papierprodukt
gemacht werden.
Nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum
Entfärben von Aufschlag- oder Nichtaufschlag-bedrucktem Papier
die Schritte:
Aufschließen des bedruckten Papiers in einem alkalischen
wässrigen Medium, das eine Entfärbungszusammensetzung enthält,
mit hydrophob-hydrophil-Balancewerten im Bereich von 0,5 bis
12, enthaltend ein oder mehrere nicht-ionische
oberflächenaktive Stoffe und/oder C&sub5;-C&sub2;&sub0;-Alkanole, um ein
pulpenhaltiges Medium zu bilden; und ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Entfärbungszusammensetzung ein
Gemisch aus C&sub5;-C&sub2;&sub0;-Alkoholethoxylat nicht-ionischem
oberflächenaktivem Stoff mit einem Ethoxylatgehalt, der
ausreicht, um für Reinigungskraft oder Benetzung zu sorgen,
und C&sub5;-C&sub2;&sub0;-Alkanol ist; und dass das Alkanol und das
Alkoholethoxylat in einem Verhältnis von zumindest 1 : 1
vorliegen, worin die vorhandene Menge des Alkanols zumindest
gleich oder größer als die vorhandene Menge des
Alkoholethoxylats ist; worin die Gegenwart der
Entfärbungszusammensetzung für eine Wasserstoffbindung
und/oder Flüssigkeitsbrückenbildung zwischen
Farbstoffpartikeln sorgt, wodurch die Farbstoffpartikel auf
eine Größe und Dichte zur Entfernung durch Siebung und
Durchlaufreinigung agglomerieren, um ein Farbstoffpulpenmedium
herzustellen; und Abtrennen der agglomerierten
Farbstoffpartikel aus dem Farbstoffpulpenmedium durch
Entfernungsprozesse, die aus Siebung und/oder
Durchlaufreinigung bestehen, um ein im Wesentlichen
farbstofffreies Pulpenmedium herzustellen.
Das Agglomerationsverfahren und die
Entfärbungszusammensetzungen in der vorliegenden Erfindung
beziehen sich auf den Agglomerationsprozess und die
Entfärbungszusammensetzungen, die in der mitanhängigen
Anmeldung, Serial Nr. 07/720,336, eingereicht am 25. Juni
1991, offenbart sind.
Bevorzugt erfolgt das Aufschließen des bedruckten Papiers bei
Konsistenzen im Bereich von 3 bis 30%.
Bevorzugt wird das alkalische wässrige Medium bei einem pH im
Bereich von 6 bis 11,5 gehalten.
Bevorzugt ist die Entfärbungszusammensetzung in einer
Dosierung vorhanden, die von 0,1 bis 2,0 Gew.-% reicht,
berechnet auf dem Trockengewicht der verwendeten Pulpe.
Bevorzugt wird das alkalische wässrige Medium während des
Aufschließens bei Temperaturen im Bereich von 40 bis 80ºC
gehalten.
Das Verfahren umfasst bevorzugt auch den Durchtritt des
Farbstoffpulpmediums durch ein Sieb, um grobe Verunreinigungen
zu entfernen. Eine bevorzugte Form des Verfahrens umfasst den
Durchtritt des Farbstoffpulpmediums bei Konsistenzen im
Bereich von 0,3 bis 3,0% und Temperaturen von 25 bis 55ºC,
gehalten bei einem pH-Bereich von 6,0 bis 9,0, durch
geschlitzte und unter Druck gesetzte Siebe, um grobe
Verunreinigungen zu entfernen.
Das Verfahren umfasst bevorzugt den Durchtritt des
Farbstoffpulpmediums durch eine Anzahl von Passagen von
Durchlaufreinigern, um Farbstoffpartikel dichter als Wasser zu
entfernen, um das im Wesentlichen farbstofffreie Pulpmedium
herzustellen. Die Durchlaufreiniger können in einer Primär-
Primär-, Primär-Sekundär-, Tertiär- oder Quaternär-Anordnung
angeordnet sein.
Das Aufschließen erfolgt bevorzugt für eine Zeit von 10 bis 90
Minuten bei Konsistenzen im Bereich von 3 bis 30%.
Typischerweise ist das Ethoxy (EO)-Gruppe zu Alkohol, Mol/Mol
Durchschnittsverhältnis der bevorzugten
Entfärbungszusammensetzung größer als 0,001 und reicht
bevorzugt von 0,0001 bis 12. Der Trübungspunkt der
Zusammensetzung beträgt bevorzugt weniger als 93ºC (200ºF),
und Hydroxylwerte (ausgedrückt als eq./100 g) und bevorzugt
größer als 0,0001. Das spezifische Gewicht der bevorzugten
Entfärbungszusammensetzung ist ähnlich wie Wasser.
Weiter bevorzugte Ausführungen der
Entfärbungszusammensetzungen haben HLB-Werte im Bereich von
0,5 bis 6, ein Ethoxygruppe zu Alkohol Mol/Mol-
Durchschnittsverhältnis im Bereich von 0,1 bis 5,
Trübungspunkte im Bereich von 115 bis 30ºC (5 bis 100ºC) und
einen Hydroxylwert zwischen 0,1 und 1.
Die Entfärbungszusammensetzungen der Erfindung sorgen für
Wasserstoffbindung, Oberflächenbenetzung und Emulsifizierung-
Funktionalitäten, um Farbstoffpartikel auf Größen zum
Entfernen durch Siebe und Durchlaufreinigung zu agglomerieren.
Das im Wesentlichen farbstofffreie Pulpmedium hat bevorzugt
einen Fleckenentfernungs- und Helligkeitswert, der ausreicht,
um hochwertiges recyclebares Papier herzustellen.
Die Entfärbungszusammensetzung bewirkt bevorzugt, dass
Farbstoffpartikel auf Größen agglomerieren, die so groß sind
wie 6000 Mikrometer (1/4") oder größer.
Die Prozess- und Reaktionsbedingungen werden während des
Kontakts mit der Entfärbungszusammensetzung derart geregelt,
dass eine effektive Agglomeration der Farbstoffpartikel
erreicht wird. Konzentrationen der Entfärbungszusammensetzung
sowie des pH und der Temperatur des wässrigen Mediums werden
justiert, um eine maximale Agglomeration der Farbstoffpartikel
zu gewinnen. Nach der Agglomeration wird das pulpenhaltige
Medium durch Schlitzsiebe und eine Anzahl von
Durchlaufreinigern geleitet, um grobe Verunreinigungen und
agglomerierte Farbstoffpartikel durch Größen- und
Dichtetrennung zu entfernen. Die resultierende
Pulpenaufschlämmung hat einen Fleckenentfernungs- und
Helligkeitswert, der ausreicht, um hochwertiges recycelbares
Papier herzustellen.
Bevorzugte Anwendungen des Verfahrens der Erfindung beinhalten
die Verwendung beim Entfärben von Aufschlag- und
Nichtaufschlag-bedrucktem Papier, um hochwertiges recyclebares
Papier herzustellen. Bevorzugt sieht die Erfindung
Agglomerationsentfärbungs-Zusammensetzungen und diesbezügliche
Prozesse vor, die effektiver und weniger kompliziert und teuer
sind als bekannte Agglomerationszusammensetzungen und
Prozesse.
Die anderen Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden ersichtlich, wenn die detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung in
Verbindung mit den Zeichnungen berücksichtigt wird, die im
illustrativen und nicht einschränkenden Sinne ausgelegt werden
sollte, wie folgt:
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist eine diagrammartige Ansicht des Prozesses zum
Entfärben von Aufschlag- und Nichtaufschlag-bedrucktem Papier.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung zum
Entfärben von Aufschlag- und Nichtaufschlag-bedrucktem Papier.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Die Verwendung der Begriffe Aufschlag- und
Nichtaufschlagbedrucktes Papier in dieser Beschreibung betrifft Papier, das
mit Aufschlagprozessen, wie etwa im Offset-Druck oder anderem
mechanischen Druck, bedruckt ist, und Nichtaufschlag-Prozesse
als Laserdruck, Fotokopier- oder andere Prozesse, wo der
Farbstoff auf das Papier geschmolzen wird.
Im weiteren Bezug auf die Zeichnungen ist Fig. 1 eine
diagrammartige Ansicht der Prozessschritte zum Entfärben von
Aufschlag- und Nichtaufschlag-bedrucktem Papier.
In der Station 1 erfolgt das Aufschließen des bedruckten
Papiers in der Gegenwart einer Entfärbungszusammensetzung der
Erfindung, die bewirkt, dass die Farbstoffpartikel
agglomerieren, um ein Farbstoffpulpmedium herzustellen. Das
Farbstoffpulpmedium wird dann an der Station 2 durch
Schlitzsiebe hindurchgeleitet, um grobe Verunreinigungen, wie
etwa Klammern, Schmutz und anderen Abfall, zu beseitigen. Die
agglomerierten Farbstoffpartikel werden in den
Durchlaufreinigungsstationen 3 und 4, und falls erforderlich 5
und 6, durch Größe- und Dichtetrennung entfernt, um ein im
Wesentlichen farbstofffreies Pulpmedium zu gewinnen, das
ausreicht, um hochwertiges recyclebares Papier herzustellen.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung,
allgemein 10, für den Entfärbungsprozess der Erfindung. Der
Prozess der Erfindung beinhaltet das Aufschließen des
Altpapiers mit der Entfärbungszusammensetzung in einem
wässrigen Medium oberhalb der Umgebungstemperatur, Abtrennen
des Farbstoffs aus der Faser sowie Agglomerieren des
Farbstoffs auf eine Größe und Dichte zur Entfernung durch
Sieben und Durchlaufreinigung.
Das bedruckte Papier wird in einem alkalischen wässrigen
Medium in einem Hydrapulper 14 auf schlossen. In einer
bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das bedruckte Papier
Cellulosematerial, das sowohl holzhaltige als auch holzfreie
Papierqualitäten enthält. Die Tabelle I zeigt verschiedene
Typen von bedrucktem Papier, die in dieser Erfindung verwendet
werden können. Diese Tabelle repräsentiert verschiedene Typen
von bedrucktem Papier und ist nicht so zu verstehen, dass sie
alle möglichen Typen von bedrucktem Papier enthält, die in der
Erfindung verwendet werden können.
TABELLE ITYPEN VON BEDRUCKTEM PAPIER
COMPUTERAUSDRUCKPAPIER
SCHREIBPAPIER
FEINPAPIER
BESCHICHTETES MAGAZINPAPIER
UNBESCHICHTETES MAGAZINPAPIER
BESCHICHTETE PUBLIKATIONS-QUALITÄTEN
MANILA-AKTENMAPPEN
ZEITUNGSPAPIER
PAPPKARTON
Entfärbungszusammensetzungen 12 der Erfindung werden zu dem
pulpenhaltigen Medium hinzugefügt, um die Agglomeration der
Farbstoffpartikel zu bewirken, um ein Farbstoffpulpmedium
herzustellen. Bevorzugt erfolgt das Pulpen des bedruckten
Papiers bei Konsistenzbereichen zwischen 3 bis 30%, bei einem
pH-Bereich zwischen 6 bis 11,5, gehalten bei einer Temperatur
zwischen 30 bis 80ºC für 10 bis 90 Minuten.
Die in der Erfindung verwendete Entfärbungszusammensetzung
enthält ein oder mehrere nicht-ionische oberflächenaktive
Stoffe und/oder Alkanole, worin die Zusammensetzung eine
Wasserstoffbindung, Oberflächenbenetzung und
Emulsifizierungsfunktionalitäten vorsieht, um Agglomeration
der Farbstoffpartikel zu bewirken. Das Agglomerationsverfahren
und die Entfärbungszusammensetzungen in der vorliegenden
Erfindung beziehen sich auf den Agglomerationsprozess und die
Entfärbungszusammensetzungen, die in der mitanhängigen
Anmeldung Serial Nr. 07/720,336, eingereicht am 25. Juni 1991,
offenbart sind.
Alle nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffe enthalten
sowohl hydrophobe als auch hydrophile Gruppen, wobei das
Verhältnis der jeweiligen prozentualen Gewichtsanteile dieser
Gruppe das Emulsifizierungsverhalten des jeweiligen
oberflächenaktiven Stoffes beeinflusst. Die
Löslichkeitscharakteristika der nicht-ionischen
oberflächenaktiven Stoffe in Wasser werden anhand ihrer
Hydrophil-Lipophil-Balance(HLB)-Werte charakterisiert. Ein
hoher HLB gibt an, dass der hydrophile Teil des
oberflächenaktiven Stoffes dominant ist, während ein niedriger
HLB angibt, dass der hydrophobe Abschnitt des Moleküls
dominant ist. Die Wasserlöslichkeit des oberflächenaktiven
Stoffes nimmt mit zunehmenden HLB-Werten zu. HLB-Werte sind
allgemeines Indiz des Emulsionstyps, wobei aber die Effizienz
der Emulsifizierung in Abhängigkeit von der Temperatur, dem pH
und anderen Prozessvariablen abhängig ist.
Kritisch für den Prozess der vorliegenden Erfindung ist die
Hydrophobizität, die Oberflächenbenetzung und die
Emulsifizierungseigenschaften der vorliegenden
Zusammensetzungen, die eine Flüssigkeitsbrückenfunktionalität
erzeugen, die zu der Agglomeration der Farbstoffpartikel
führt. Die meisten Farbstoffpartikel sind natürlich hydrophob.
Die Entfärbungszusammensetzungen der Erfindung bilden eine
Wechselwirkung zwischen [Farbstoff - Entfärbungschemikalie -
Farbstoff - Wasser], worin das Entfärbungsmittel als
"Flüssigkeitsbrückenbildungsmittel" wirkt, das die
Farbstoffpartikel von dem Papier trennt und bewirkt, dass
diese in dem Pulpenmedium agglomerieren. Farbstoffpartikel,
die dichter als Wasser sind und typischerweise so groß sind
wie 1/4" (6000 u) oder größer, werden gebildet, die durch
Absieben und Durchlaufreinigungsprozesse wirkungsvoll entfernt
werden.
Der erfindungsgemäße Zusammensetzungs- und
Agglomerationsprozess unterscheidet sich von Wasch- und
Flotationsprozessen. In Waschprozessen bleiben die
Farbstoffpartikel in der Wasserphase dispergiert und lassen
die Faser zurück. Die Farbstoffpartikel werden chemisch
verändert, sodass sie "gerne" im Wasser verbleiben, was sie
hydrophil macht. Waschprozesse entfernen allgemein
Farbstoffpartikel von weniger als 15 u. In Flotationsprozessen
wird der Farbstoff selektiv an Luftblasen adsorbiert, was sie
hydrophob macht. Farbstoffpartikel haften an den Luftblasen an
und schwimmen zur Oberfläche unter Bildung eines Schaums, der
abgestrichen werden kann. Flotationsprozesse sind allgemein
auf die Entfernung nur partikulärer Typen von Druckfarbstoffen
und insbesondere auf Farbstoffpartikel im Bereich von 10 bis
100 Mikrometer beschränkt. Siehe McCool und Silveri, TAPPI
1987, Pulping Conference, insbesondere Fig. 16.
Die Zusammensetzungen können aus Alkoholethoxylaten, Gemischen
von Alkoholethoxylaten und Alkanolen bestehen, oder sogar in
bestimmten Fällen Alkanolen, mit HLB-Werten der
Zusammensetzungen im Bereich von 0,5 bis 12 und
Trübungspunkten von weniger als 200ºF. Die hydrophobe
Eigenschaft, die Oberflächenbenetzung und die
Emulsifizierungseigenschaften der Zusammensetzungen sorgen für
wasserstoffbindungsfunktionalitäten, die Brückenbildungen
zwischen den Farbstoffpartikeln erleichtern, wodurch sie zu
größeren Farbstoffpartikeln koaleszieren oder agglomerieren.
Die Eigenschaft der Zusammensetzungen wird durch die
Konzentration der Zusammensetzungskomponenten beeinflusst, pH,
Temperatur und Pulpfaserkonsistenz, wobei diese Variablen
entsprechend den Zusammensetzungskomponenten eingestellt
werden, die benutzt werden, um die Agglomeration der
Farbstoffpartikel aus verschiedenen Typen von Altpapier zu
maximieren.
Eine bevorzugte Entfärbungszusammensetzung, die in der
Erfindung benutzt wird, enthält ein oder mehrere C&sub5;- bis C&sub2;&sub0;-
Alkoholethoxylate mit einem Ethoxylatgehalt, der ausreicht, um
für Reinigungskraft oder Benetzung zu sorgen. Typischerweise
reicht das Ethoxy (EO)-Gruppe zu Alkohol Mol/Mol-
Durchschnittsverhältnis der bevorzugten
Entfärbungszusammensetzung von 0,001 bisb 12. Die
Hydrophobizität der Zusammensetzung, gemessen als Hydrophob-
Hydrophil-Balance(HLB)-Werte reicht von 0,5 bis 12. Der
Trübungspunkt der Zusammensetzung ist kleiner als 200ºF, und
Hydroxylwerte (ausgedrückt als eq./100 g) sind größer als
0,0001. Das spezifische Gewicht der bevorzugten
Entfärbungszusammensetzung ist ähnlich wie Wasser.
Ferner haben die bevorzugten Ausführungen der
Entfärbungszusammensetzung HLB-Werte im Bereich von 0,5 bis 6,
Ethoxygruppe zu Alkohol Mol/Mol-Durchschnittsverhältnis im
Bereich von 0,1 bis 5, Trübungspunkte im Bereich von 5 bis
100ºF und einen Hydroxylwert zwischen 0,1 und 1.
Alternativ enthält die Entfärbungszusammensetzung ein oder
mehrere C&sub5;- bis C&sub2;&sub0;-Alkanole oder ein Gemisch mit
Alkoholethoxylaten, worin für je 10 Teile des
Zusammensetzungsgemisches zwischen 8 und 3 Teile Alkanole und
zwischen 2 und 7 Teile Alkoholethoxylat vorliegen. Die
Zusammensetzungen haben die gleiche Chemie wie die bevorzugte
Entfärbungszusammensetzung.
In einer noch anderen Ausführung der Erfindung enthält die
Entfärbungszusammensetzung ferner ein oder mehrere C&sub5;-C&sub2;&sub0;-
Alkanole, und der nicht-ionische oberflächenaktive Stoff ist
aus der Gruppe gewählt, bestehend aus Polyalkylenoxyether,
Polyoxyalkylether, Poloxyethylen-phenolether,
Oxyethylenoxypropylen-Blockcopolymer, Polyoxyethylenethylamin,
Sorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester,
Polyethylen-glykolester und -diester oder irgendwelchen
anderen nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln mit
Benetzungskraft, um die Oberflächenspannung der Wassermoleküle
zu senken.
Die Entfärbungszusammensetzungen der Erfindung sorgen für
starke Wasserstoffbindungsfunktionalitäten zur Bildung oder
Erleichterung von Brücken zwischen den Farbstoffpartikeln, und
um diese zu agglomerieren oder koaleszieren. Die
Entfärbungszusammensetzungen bewirken, dass die
Farbstoffpartikel auf Größen agglomerieren, die so groß sind
wie 1/4" (6000 u) oder größer, zur anschließenden leichten
Entfernung durch Größe- und Dichtetrennprozesse.
Das Aufschließen erfolgt typischerweise in dem
Konsistenzbereich von 3 bis 30% mit 0,1 bis 2%
Entfärbungschemikalie bei einem pH zwischen 6 bis 11,5,
gehalten bei einer Temperatur zwischen 40 bis 80ºC für 10 bis
90 Minuten, um Farbstoffagglomerate verschiedener Größen zu
bilden. Während des Aufschlussschritts erfolgt die Zugabe von
Altpapier, Alkali und Entfärbungschemikalie gleichzeitig. Eine
bevorzugte Aufeinanderfolge ist es jedoch, das Wasser auf eine
Aufschlusstemperatur zwischen 50 bis 70ºC zu erhitzen, die
Entfärbungschemikalie in einer Menge zwischen 0,1 und 1 Gew.-%
Papier hinzuzufügen und das wässrige Medium auf einen pH
zwischen 6,5 und 10,5 durch die Zugabe von Alkali
einzustellen, gefolgt durch die Zugabe von Altpapier in einer
Konsistenz zwischen 5 bis 20%.
Das Aufschließen erfolgt mit einem Hydrapulper, einem Knetwerk
oder einer anderen ähnlichen Vorrichtung. Die Aufschlusszeit
des Altpapiers reicht von 10 bis 60 Minuten; bevorzugt
zwischen 20 bis 40 Minuten. Der optimale Aufschlussvorgang ist
ein vorsichtiger mechanischer Vorgang, der ausreicht, um das
Altpapier zu entfasern, wie in einem Knetwerk.
Nach dem Aufschließen wird das Farbstoffpulpmedium zu einem
Kippbehälter 16 und durch Schlitzsiebe 18 geleitet, um große
agglomerierte Farbstoffkugeln, etwaigen Kunststoff,
Klebstoffe, Flocken, Klammern oder andere grobe
Verunreinigungen zu entfernen.
Die Farbstoffpulpmasse wird durch grobe Siebe mit großen
Löchern geleitet, um großen Abfall und Farbstoff zu entfernen,
gefolgt durch feine Siebe, um kleinere Farbstoffpartikel und
Verunreinigungen zu entfernen. Das Sieben erfolgt
typischerweise bei Konsistenzen im Bereich von 0,3 bis 3,0%,
Temperaturen zwischen 25 bis 55ºC, und wird auf einem pH-
Bereich zwischen 6,0 und 9,0 gehalten. Die verwendeten Siebe
können auch unter Druck gesetzt werden, um die Entfernung
grober Verunreinigungen zu unterstützen. Alternativ kann ein
Umkehrreinigungsschritt nach diesem Siebschritt verwendet
werden, um leichtgewichtige Verunreinigungen und leichteren
Farbstoff zu entfernen.
Nach der Entfernung der groben Verunreinigungen wird das
Farbstoffpulpmedium durch eine Serie von
Durchlaufreinigungsstationen 20 geleitet, wo agglomerierte
Farbstoffpartikel durch Dichtetrennung entfernt werden, um ein
im Wesentlichen farbstofffreies Pulpmedium herzustellen. Die
Durchlaufreinigungsstationen entfernen die agglomerierten
Farbstoffpartikel, die dichter sind als Wasser. Nach dem
Durchlaufreinigungsschritt wird das im Wesentlichen
farbstofffreie Pulpmedium eingedickt, unter Verwendung von
Verdickungsmitteln, wie etwa in einem Einseiten- oder
Schwerkrafteindicker, um eine Pulpenaufschlämmung zu gewinnen,
die ausreicht, um hochwertiges recyclebares Papier
herzustellen.
Dieser Durchlaufreinigungsschritt erfolgt bei Konsistenzen im
Bereich von 0,3 bis 3,0% unter Verwendung mehrerer primärer
Durchlaufreiniger, die in Serie angeordnet sind. Alternativ
könnten diese Durchlaufreiniger in einer Primär-Primär-,
Primär-Sekundär-, Tertiär- oder Quaternär-Anordnung angeordnet
sein. In einer Primär-Primär-Anordnung wird die behandelte
aufgeschlossene Masse durch zwei Sätze der Durchlaufreiniger
hindurchgeleitet. Die in der Erfindung verwendeten
Durchlaufreiniger sind Standard-Industriedurchlaufreiniger und
entfernen die Farbstoffagglomerate durch Dichtetrennung. In
einer Primär-Sekundär-Anordnung wird die Farbstoffpulpmasse
durch einen Durchlaufreiniger geleitet, und das
zurückgehaltene Material wird durch einen sekundären Reiniger
geleitet. Das zurückgehaltene Material von dem sekundären
Reiniger wird durch einen tertiären Reiniger geleitet, dessen
Rückhalte dann durch einen quaternären Reiniger geleitet
werden. Eine quaternäre Anordnung sorgt für die höchste
Faserausbeute.
In den folgenden Beispielen wurde das Entfärben von Aufschlag-
und Nichtaufschlag-bedrucktem Papier durch die in Fig. 2
gezeigte Prozesslinie erhalten. Das bedruckte Altpapier wurde
in der Gegenwart einer Entfärbungszusammensetzung
aufgeschlossen, die bewirkte, dass die Farbstoffpartikel
agglomerieren, um ein Farbstoffpulpmedium herzustellen. Das
Entfernen der Farbstoffpartikel aus dem Farbstoffpulpmedium
wurde durch Größen- und Dichtetrennung erreicht, durch
Durchtritt durch Siebe, Trenntrichter und/oder
Durchlaufreinigungsstationen, um ein im Wesentlichen
farbstofffreies Pulpmedium herzustellen.
Die folgenden Beispiele I bis XVII zeigen verschiedene Typen
von Aufschlag- oder Nichtaufschlag-bedrucktem Altpapier, das
mit der Entfärbungszusammensetzung behandelt wurde, und die
Prozessschritte der Erfindung. Allgemein enthalten die in den
Beispielen verwendeten Entfärbungszusammensetzungen einen oder
mehrere nicht-ionische oberflächenaktive Stoffe. Insbesondere
enthält die Entfärbungszusammensetzung der Beispiele I bis X
und XV ein oder mehrere C&sub5;-C&sub2;&sub0;-Alkanole und nicht-ionische
oberflächenaktive Stoffe; die Beispiele XI bis XIV enthalten
ein oder mehrere C&sub5;-C&sub2;&sub0;-Alkoholethoxylate mit einem
Ethoxylatgehalt, der ausreicht, um für Reinigungswirkung oder
Benetzen zu sorgen; und Beispiel XVI enthält ein Gemisch von
C&sub8;-C&sub1;&sub0;-Alkanolen. Diese Beispiele sind lediglich
repräsentativ und schließen nicht alle Ausführungen der
Erfindung ein.
BEISPIEL I
180 Pfund (trocken) von bedrucktem Papier, bestehend aus
angenähert 60% Nichtaufschlag-Farbstoff, 35% Aufschlag-
Farbstoff und einem kleinen Gemisch von flexographischen und
UV-Farbstoffen, wurden in der Gegenwart einer
Entfärbungschemikalie in einem Hochkonsistenz-Hydrapulper für
30 Minuten bei 5,9% Konsistenz, bei einem pH von 10,0,
gehalten bei 70ºC aufgeschlossen. Das Farbstoffpulpmedium
wurde durch ein vibrierendes 0,01" Flachschlitzsieb bei 1%
Konsistenz, 45ºC geleitet, und dann durch insgesamt vier
Passagen von Durchlaufreinigungsstationen. Der verwendete
Durchlaufreiniger war ein 5" Hymac, lief bei einer Konsistenz
von 0, 8% und 45ºC mit einer Rückhaltrate von 20% bei der
ersten Passage der Durchlaufreinigung und 10% bei
anschließenden Passagen der Durchlaufreinigung.
Die in diesem Beispiel verwendete Entfärbungszusammensetzung
war ein Gemisch von ein oder mehreren C&sub8;-C&sub1;&sub6;-Alkanolen und
Akoholethoxylaten, wobei für jede 10 Gewichtsteile des
Alkanols und der Alkoholethoxylate zwischen 3,3 und 6,0 Teilen
Alkanol und zwischen 4,0 und 6,7 Teile Alkoholethoxylate
vorhanden waren. Das Verhältnis von Alkanolen zu
Alkoholethoxylaten ist angenähert 1 : 1 bei der
Entfärbungszusammensetzung, die einen HLB-Wert von angenähert
10 hat.
Nach den folgenden Prozessschritten wurden Proben gesammelt:
nach dem Aufschließen (zur Verwendung als Kontrolle); nach dem
Sieben (Siebrückhalt und Siebdurchlass); und nach jedem
Durchlaufreinigungsprozess (Reinigerdurchlass und -rückhalt).
Tabelle II listet die Agglomerationsentfärbungsergebnisse der
obigen Proben, die mittels der Entfärbungszusammensetzung von
Beispiel I gesammelt wurden. Die Schmutzzahl und die %
Schmutzentfernung bezieht sich auf die Farbstoffzahl und
-entfernung und ist in Tabelle II nach jedem Schritt des
Agglomerationsprozesses fortgeführt. Es wurden Standard
Technical Association der Pulp and Paper Industry ("TAPPI")
Prozessnummern T437 (Papier und Pappkarton) und T213 (Pulpe)
verwendet, um die Schmutzzahl und -entfernung zu messen. Der
TAPPI-Prozess bezeichnet jeden sichtbaren Fleck oberhalb
0,04 mm² als Schmutz.
TABELLE IIBEISPIEL IAGGLOMERATIONS-ENTFÄRBUNGSERGEBNISSE
Eine Kontrolle lief ohne Entfärbungszusammensetzung und
erzielte eine gesamte Schmutzentfernung von 65% am Ende des
zweiten Durchlaufs der Durchlaufreinigung. Die meiste
Farbstoffentfernung erfolgte nach der ersten Passage der
Durchlaufreinigung (57%), wobei der Siebschritt scheinbar
keinen Farbstoff entfernte. Der Siebschritt entfernte grobe
Verunreinigungen und einige Aufkleber auf der Basis visueller
Prüfung der Rückhalte.
Die Ergebnisse in Tabelle II zeigen, dass eine Behandlung mit
der Entfärbungszusammensetzung eine Durchlassschmutzzahl von
350 ppm nach der ersten Passage der Durchlaufreinigung und
296 ppm nach der zweiten Passage der Durchlaufreinigung
erzielte. Die Schmutzentfernungseffizienz nach dem Siebschritt
betrug 62%, 80% nach der ersten Passage der
Durchlaufreinigung und 15% nach der zweiten Passage der
Durchlaufreinigung. Die gesamte Schmutzentfernung nach der
zweiten Passage der Durchlaufreinigung betrug angenähert 93%.
BEISPIEL II
Es wurde offset-bedrucktes Papier separat bei einer 5 und 15%
Konsistenz, der 1 Gew.-% der Entfärbungszusammensetzung von
Beispiel I hinzugefügt war, bei 70 0C und einem pH von 10,5
aufgeschlossen. Der Farbstoff trennte sich leicht von dem
Papier und agglomerierte auf Größen so groß wie 1/4"
(6000 u), die dann durch Dichtetrennung in einem Trenntrichter
entfernt wurden.
BEISPIEL III
Es wurde laserbedrucktes Papier separat bei 5 und 15%
Konsistenz, mit 1 Gew.-% der Entfärbungszusammensetzung von
Beispiel I bei 70ºC und einem pH von 10,5 aufgeschlossen. Der
Farbstoff trennte sich leicht von dem Papier und agglomerierte
auf Größen, so groß wie 1/4" (6000 u), die dann durch
Dichtetrennung in einem Trenntrichter entfernt wurden.
BEISPIEL IV
Altpapier, das 25% offset-bedrucktes Papier und 75%
laserbedrucktes Papier enthielt, wurde bei 5 und 15%
Konsistenz mit 1 Gew.-% der Entfärbungszusammensetzung von
Beispiel I bei 60ºC und einem pH von 10,0 aufgeschlossen. Der
Farbstoff trennte sich leicht von dem Papier und agglomerierte
auf Größen so groß wie 1/4" (6000 u), die dann durch
Dichtetrennung in einem Trenntrichter entfernt wurden.
BEISPIEL V
Altpapier, das 75% offset-bedrucktes Papier und 25%
laserbedrucktes Papier enthielt, wurde bei 5 und 15%
Konsistenz mit 1 Gew.-% der Entfärbungszusammensetzung von
Beispiel I bei 60ºC und einem pH von 10,5 aufgeschlossen. Der
Farbstoff trennte sich leicht von dem Papier und agglomerierte
auf Größen so groß wie 1/4" (6000 u), die dann durch
Dichtetrennung in einem Trenntrichter entfernt wurden.
BEISPIEL VI
Altpapier, das ein Gemisch von 50% Aufschlagfarbstoff, 45%
Nichtaufschlag-Farbstoff und einem kleinen Gemisch von UV- und
flexographischem Farbstoff enthielt, wurde bei einer 5,0%igen
Konsistenz mit 1 Gew.-% der Entfärbungszusammensetzung von
Beispiel I bei 70ºC und einem pH von 10 aufgeschlossen. Das
pulpenhaltige Medium wurde dann gesiebt und durch zwei
Passagen der Durchlaufreinigung geschickt. Die
Farbstoffentfernung am Ende dieser Aufeinanderfolge betrug
99,6%.
BEISPIEL VII
Altpapier, das Zeitungen und Magazine in einem 1 : 1-Gemisch
enthielt, wurde bei 15% Konsistenz mit 1 Gew.-% der
Entfärbungszusammensetzung von Beispiel I bei 70ºC und einem
pH von 10,5 aufgeschlossen. Der Farbstoff trennte sich leicht
von dem Papier und agglomerierte auf Größen so groß wie 1/4"
(6000 u), die dann durch Dichtetrennung in einem Trenntrichtet
entfernt wurden.
BEISPIEL VIII
Altpapier, das ein Gemisch von 50% Aufschlagfarbstoff, 45%
Nichtaufschlag-Farbstoff und ein geringes Gemisch von UV- und
flexographischer Tinte enthielt, wurde bei 5,0% Konsistenz
mit 1 Gew.-% der Entfärbungszusammensetzung von Beispiel I bei
55ºC und einem pH von 10 aufgeschlossen. Das pulpenhaltige
Medium wurde dann gesiebt und durch zwei Passagen der
Durchlaufreinigung geschickt. Die Farbstoffentfernung am Ende
dieser Aufeinanderfolge betrug 92,7%.
BEISPIEL IX
Altpapier, das ein Gemisch von 25% Aufschlagfarbstoff, 70%
Nichtaufschlag-Farbstoff und ein kleines Gemisch von UV- und
flexographischem Farbstoff enthielt, wurde bei einer 7,0%igen
Konsistenz mit 1 Gew.-% der Entfärbungszusammensetzung von
Beispiel 1 bei 45ºC und einem pH von 11,5 aufgeschlossen.
Nach dem Aufschließen des pulpenhaltigen Mediums fand sich,
dass es 77% weniger Schmutz enthielt. Die kleinen
Farbstoffpartikel agglomerierten auf Größen so groß wie 1/4"
(6000 u) und wurden aus dem Pulpenmedium abgetrennt.
BEISPIEL X
Laserbedrucktes Papier wurde separat bei 5 und 15% Konsistenz
mit 1 Gew.-% der Entfärbungszusammensetzung von Beispiel I bei
65ºC und einem pH von 8,0 aufgeschlossen. Der Farbstoff
trennte sich leicht von dem Papier und agglomerierte auf
Größen so groß wie 1/4" (6000 u), die dann durch
Dichtetrennung in einem Trenntrichter entfernt wurden.
BEISPIEL XI
Die in diesem Beispiel verwendete Entfärbungszusammensetzung
enthielt ein Gemisch von C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub6;-Alkoholethoxylaten und C&sub1;&sub0;-
C&sub1;&sub2;-Alkanolen in einem Verhältnis von 1 : 2 Alkoholethoxylate
zu Alkanolen.
Zwanzig (20) Pfund von Lasercomputerausdruckpapier wurden in
30 Gallonen Wasser bei 70ºC in der Gegenwart von 30 ml der
Entfärbungszusammensetzung für 30 Minuten aufgeschlossen. Die
Entfärbungszusammensetzung enthielt 10 ml von Alfonic 1216-
22, C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub6;-Alkoholethoxylate von Vista Chemicals, Houston,
Texas, und 20 ml Alfol 1012, Gemisch von C&sub1;&sub0;-C&sub1;&sub2;-Alkanolen
von Vista Chemikals, Houston, Texas.
Es lief eine Kontrollprobe ohne die
Entfärbungszusammensetzung. Die mit der
Entfärbungszusammensetzung behandelte Probe zeigte, dass die
Farbstoffpartikel leicht agglomerierten. Zusätzlich wurde eine
45%ige Fleckenzahlminderung mit 1,9 Punkten G. E. Helligkeit
im Vergleich zur Kontrollprobe erreicht.
Der Alkohol könnte bis zu einer Dosierung hinzugefügt werden,
bei der er in der oberflächenaktiven Stoff-Wasserphase
vermischt bleibt. Die Gegenwart von Alkohol verbessert die
Hydrophobizität des Systems und verbessert die
Flüssigkeitsbrückenfunktionalität, indem er die
Wasserstoffbindung begünstigt.
BEISPIEL XII
Die in diesem Beispiel verwendete Entfärbungszusammensetzung
enthielt ein Gemisch von C&sub8;-C&sub1;&sub0;-Alkanolen. Alfol
810, ein Gemisch von C&sub8;-C&sub1;&sub0;-Alkanolen von Vista Chemicals,
Houston, Texas wurde zu altem Zeitungspapier bei 0,3 Gew.-%
von ofentrockenem Altpapier hinzugefügt und bei 3%
Konsistenz, 50ºC für 45 Minuten aufgeschlossen.
Es lief eine Kontrollprobe ohne die
Entfärbungszusammensetzung. Die mit der
Entfärbungszusammensetzung behandelte Probe zeigte eine
Helligkeitszunahme von 4 Punkten G. E. mit weniger
Schmutzflecken im Vergleich zur Kontrollprobe.
Bestimmte Aufschlagfarbstoffe, einschließlich Zeitungsdruck,
können ohne Alkoholethoxylat oder oberflächenaktive
Funktionalität agglomeriert werden. Der unter diesen Umständen
erforderliche minimale Alkohol wäre 0,01 Gew.-% des
ofentrockenen Altpapiers, wobei jedoch Alkohol (C&sub5;-C&sub2;&sub0;) bis
zu einer Dosierung hinzugefügt werden könnte, bei der er in
der Wasserphase mischbar bleibt.
BEISPIEL XIII
Die Entfärbungszusammensetzung von Beispiel 1 wurde zu einem
Lasercomputerausdruck in einer Menge von 0,8 Gew.-% von
ofentrockenem Altpapier hinzugefügt. Dieses Beispiel wurde in
zwei separaten Läufen bei 55ºC und bei 70ºC aufgeschlossen.
Die aufgeschlossene Probe wurde mit Sieben (Feinschlitz)
behandelt, und zwei Stufen der Durchlaufreinigung. Die
Schmutzentfernung bei 55ºC betrug 92,8% und betrug bei 70ºC
99,6%. Die hohe Temperatur trägt dazu bei, den Farbstoff
weich zu machen und verbessert den mizellaren Effekt des
oberflächenaktiven Systems.
Wie in den Beispielen I bis XIII gezeigt, wurde eine Vielzahl
von Aufschlag- und Nichtaufschlag-bedrucktem Altpapier mit
entfärbenden Agglomerationszusammensetzungen und den
Prozessschritten der Erfindung unter verschiedenen
Prozessreaktionsbedingungen behandelt. Allgemein zeigten alle
diese Beispiele eine wirkungsvolle Agglomeration der
Farbstoffpartikel, die durch Größe- und Dichtetrennverfahren
leicht aus dem Farbstoffpulpmedium entfernt wurden, um ein im
Wesentlichen farbstofffreies Pulpmedium herzustellen. Das im
Wesentlichen farbstofffreie Pulpmedium hat Fleckentfernungs-
und Helligkeitswerte, die ausreichend sind, um durch
herkömmliche Papierherstellungsprozesse hochwertiges
recyclebares Papier herzustellen.
Die Einfachheit der verwendeten Ausstattung und der hohe
Schmutzentfernungswert, angenähert 93%, macht den
Agglomerationsentfärbungsprozess der Erfindung vorteilhaft
gegenüber herkömmlicher Praxis. Es können Modifikationen an
dem Agglomerationsprozess durchgeführt werden, der eine
feinere Siebvorrichtung enthält, um die Endschmutzzahl weiter
zu senken.
Bevorzugt ist das Verfahren dieser Erfindung zum Entfärben
sowohl von Aufschlag- als auch Nichtaufschlag-bedrucktem
Papier weniger kompliziert als herkömmliche
Entfärbungsprozesse, die Wasch- und Flotationsprozesse
beinhalten. Die Verwendung der relativ einfachen
Behandlungsprozessschritte und der
Entfärbungszusammensetzungen, die die Agglomeration von sowohl
Aufschlag- als auch Nichtaufschlag-bedrucktem Papier bewirken,
sorgen für einen einfachen und billigen Entfärbungsprozess für
alle Papierqualitäten.
Es versteht sich, dass die Erfindung für den Fachmann eine
weite Anwendung bei der Entfärbung einer Vielzahl von
Aufschlag- und Nichtaufschlag-bedrucktem Papier hat, um
recyclebares Qualitätspapier herzustellen.
Zusätzlich können alternative Prozessparameter in der
Erfindung angewendet werden, die beinhalten: Anwenden der
Entfärbungszusammensetzung ohne pH-Einstellung auf das
Altpapier; Anwenden der Entfärbungszusammensetzung in einem
alkalischen pH-Bereich; oder Anwenden der
Entfärbungszusammensetzung in der Gegenwart von anderen
Chemikalien, die beim Entfärben und/oder
Papierherstellungsprozess geeignet angewendet werden, wie etwa
u. a. Bleichmittel, Schaumverhinderer, Größensortierungsmittel,
Aufheller, Wasserqualitäts-Bearbeitungsmittel.
Obwohl daher die Erfindung in Bezug auf bestimmte bevorzugte
Ausführungen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass
andere Zusammensetzungsstrukturen und Prozesse für ihre
Herstellung in Betracht gezogen werden können, die
nichtsdestoweniger im Umfang der Erfindung liegen, der in den
beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Anspruch[de]
1. Verfahren zum Entfärben von Aufschlag- oder
Nichtaufschlag-bedrucktem Papier, das die Schritte aufweist:
Aufschließen des bedruckten Papiers in einem alkalischen
wässrigen Medium, das eine Entfärbungszusammensetzung enthält,
mit hydrophob-hydrophil-Balancewerten im Bereich von 0,5 bis
12, enthaltend ein oder mehrere nicht-ionische
oberflächenaktive Stoffe und/oder C&sub5;-C&sub2;&sub0;-Alkanole, um ein
pulpenhaltiges Medium zu bilden;
dadurch gekennzeichnet, dass die Entfärbungszusammensetzung
ein Gemisch aus C&sub5;-C&sub2;&sub0;-Alkoholethoxylat nicht-ionischem
oberflächenaktivem Stoff mit einem Ethoxylatgehalt, der
ausreicht, um für Reinigungskraft oder Benetzung zu sorgen,
und C&sub5;-C&sub2;&sub0;-Alkanol ist; und dass das Alkanol und das
Alkoholethoxylat in einem Verhältnis von zumindest 1 : 1
vorliegen, worin die vorhandene Menge des Alkanols zumindest
gleich oder größer als die vorhandene Menge des
Alkoholethoxylats ist; worin die Gegenwart der
Entfärbungszusammensetzung für eine Wasserstoffbindung
und/oder Flüssigkeitsbrückenbildung zwischen
Farbstoffpartikeln sorgt, wodurch die Farbstoffpartikel auf
eine Größe und Dichte zur Entfernung durch Siebung und
Durchlaufreinigung agglomerieren, um ein Farbstoffpulpenmedium
herzustellen; und Abtrennen der agglomerierten
Farbstoffpartikel aus dem Farbstoffpulpenmedium durch
Entfernungsprozesse, die aus Siebung und/oder
Durchlaufreinigung bestehen, um ein im Wesentlichen
farbstofffreies Pulpenmedium herzustellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Aufschließen des bedruckten Papiers bei Konsistenzen im
Bereich von 3 bis 30% erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das alkalische wässrige Medium bei einem
pH im Bereich von 6 bis 11,5 gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Entfärbungszusammensetzung bei einer
Dosierung vorliegt, die von zwischen 0,1 bis 2,0 Gew.-%
reicht, berechnet auf dem Trockengewicht der verwendeten
Pulpe.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das alkaliwässrige Medium während
des Aufschließens bei Temperaturen im Bereich von 40 bis 80ºC
gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst, das
Farbstoffpulpenmedium durch ein Sieb zu leiten, um grobe
Verunreinigungen zu entfernen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
es umfasst, das Farbstoffpulpenmedium bei Konsistenzen im
Bereich von 0,3 bis 3,0% und Temperaturen von 25 bis 55ºC,
gehalten bei einem pH-Bereich von 6,0 bis 9,0, durch
geschlitzte und unter Druck gesetzte Siebe zu leiten, um grobe
Verunreinigungen zu entfernen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
es umfasst, das Farbstoffpulpenmedium durch eine Anzahl von
Passagen von Durchlaufreinigern zu leiten, um Farbpartikel zu
entfernen, die dichter als Wasser sind, um das im Wesentlichen
farbstofffreie Pulpmedium herzustellen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchlaufreiniger in einer Primär-Primär-, Primär-
Sekundär-, Tertiär- oder Quaternär-Anordnung angeordnet sind.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschließen für eine Zeit
zwischen 10 bis 90 Minuten bei Konsistenzen im Bereich von 3
bis 30% erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Entfärbungszusammensetzung
für Wasserstoffbindung, Oberflächenbenetzung und
Emulsifizierungsfunktionalitäten sorgt, um die
Farbstoffpartikel auf Größen zur Entfernung durch Siebung und
Durchlaufreinigung zu agglomerieren.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
der nicht-ionische oberflächenaktive Stoff aus der Gruppe
ausgewählt ist, die C&sub5;-C&sub2;&sub0;-Alkoholethoxylate enthält, mit
einem Hydroxylwert von größer als 0,0001.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
die Alkoholethoxylate Ethoxygruppen zu Alkohol Mol/Mol
Durchschnittsverhältnisse haben, die von 0,001 bis 12 reichen.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen
farbstofffreie Pulpenmedium einen Fleckenentfernungs- und
Helligkeitswert hat, der ausreicht, um hochwertiges
recyclebares Papier herzustellen.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Entfärbungszusammensetzung
bewirkt, dass die Farbstoffpartikel auf Größen agglomerieren,
die so groß sind wie 6000 Mikrometer (1/4") oder größer.