Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein chemisches Deinkingverfahren,
das einen speziellen Peroxidstabilisator umfasst, der ein calciumbindendes Polymer
und ein Polymer umfasst, das ein Alkalisalz von Poly(&agr;-hydroxyacrylsäure)
oder das entsprechende Polylacton und zusätzlich einen nicht-ionischen oberflächenaktiven
Stoff anstelle von Natriumsilicat (Wasserglas) und eine oberflächenaktive Fettsäure
umfasst. Das Verfahren erzeugt eine entfärbte Pulpe mit niedrigem Aschegehalt,
die zum Herstellen von hochwertigem Seidenpapier und feinem Papier verwendet werden
kann.
Hintergrund der Erfindung
In der Vergangenheit wurde das Deinken von Abfallpapier hauptsächlich
durchgeführt, um billiges Ausgangsmaterial für die Zeitungsherstellung
zu erhalten. In Nordamerika wurde ein Waschsystem praktiziert. In Europa wurde ein
Flotationssystem verwendet, das Alkali, Natriumsilicat und Wasserstoffperoxid beim
Wiederaufbereiten von Abfallpapier verwendete. Diese Art des Deinkens umfasste normalerweise
keine Bleichstufe in dem Hauptdeinkingsystem, aber möglicherweise eine Nachbleichung
mit Natriumdithionit. Während der letzten Dekade fand entfärbte Pulpe
(DIP) mehr und mehr einen Platz als Ausgangsmaterial für höherwertige
Papiere, wie superkalanderte (SC) und leichtgewichtige beschichtete (LWC) Papiere,
die in Magazinen, Katalogen, usw. und bei der Herstellung von feinen Papieren, die
im Wesentlichen holzfrei sind, und bei der Seidenpapierherstellung verwendet wurden.
Dies hat auf eine höhere Helligkeit mit hohen Reinheitserfordernissen gezielt.
Das Flotationsdeinken und das Flotationsdeinken mit zwei Flotationsstufen, die auch
eine alkalische Wasserstoffperoxid-Bleichstufe umfassen, ist mehr und mehr populär
geworden.
Um die Tinte von dem wiederaufbereiteten Abfallpapier abzulösen,
wird Alkali zugesetzt, um die Fasern zu quellen, und Wasserstoffperoxid wird zugesetzt,
um ein Dunkelwerden durch Alkali zu verhindern. Natriumsilicat (Wasserglas) wird
zugesetzt, um das System abzupuffern, um Peroxid zu stabilisieren, um die Tinte
zu sammeln und um die Wiederablagerung von Tintenteilchen auf Fasern zu verhindern.
Beim Deinken von holzfreien (WF) Papieren, wie Büropapiere, wird Wasserstoffperoxid
und Natriumsilicat (Wasserglas) selten verwendet. Um die disintegrierte Tinte von
dem wiederaufbereiteten Abfallpapier zu sammeln, wurden Fettsäuren als ihre
Calciumseifen als Tintensammler verwendet. Das Calcium wurde in der Vergangenheit
getrennt zugesetzt, aber da die derzeitigen Abfallpapiere eine beträchtliche
Menge von calciumenthaltenden Pigmenten und Füllstoffen enthalten, wird eine
getrennte Zugabe von Calciumsalzen nur noch selten benötigt. Zusätzlich
haben hartes Wasser und das Verschließen von Wasserkreisläufen zu dem
Calciumgehalt beigetragen.
Zur Zeit ist das meist verwendete Verfahren zum Deinken von Abfallpapier
das Flotationsdeinken. Die Konfiguration des Systems hängt stark von dem Ausgangsmaterial
und von der Endverwendung der entfärbten Pulpe ab.
Das am meisten verwendete System umfasst die folgenden Einheiten.
Ein alkalisches Wiederaufbereiten von Abfallpapier in Gegenwart von Alkali und Silicat
zum Puffern und Dispergieren der Tinte und in Gegenwart von Wasserstoffperoxid zum
Verringern des Dunkelwerdens von Pulpe durch Alkali. Ein oberflächenaktives
Mittel wird ebenfalls gewöhnlich in die Aufschließausrüstung eingebracht.
Dies ist noch sehr häufig eine Fettsäure, die in Form eines Calciumsalzes
vorliegen muss, um die disintegrierten Tintenteilchen zu sammeln, obwohl nicht-ionische
synthetische oberflächenaktive Stoffe ebenfalls verwendet werden. Nach dem
Wiederaufbereiten sind die Reinigungs- und Siebungsabschnitte wie folgt. Nach dieser
Einheit folgt die erste Flotationseinheit, die Flotationseinheit I, worin der oberflächenaktive
Stoff ebenfalls zugesetzt werden kann. Nach dem Reinigen und Sieben wird ein Kneter
oder Dispergator verwendet, um weitere restliche Tinte abzulösen. Falls eine
höhere Helligkeit für die entfärbte Pulpe benötigt wird, z.
B. falls die entfärbte Pulpe nicht für Zeitungspapier, sondern z. B. als
Ausgangsmaterial für SC- oder LWC-Papier verwendet wird, oder falls gemischtes
Büropapier als Ausgangsmaterial verwendet wird, folgt eine alkalische Wasserstoffperoxid-Gleichungsstufe,
der die Flotation II folgt. Daran kann sich dann eine reduktive Natriumdithionit-Gleichungsstufe
anschließen, die häufig praktiziert wird, wenn entfärbte Pulpe für
die Zeitungspapierherstellung verwendet werden soll und das Verfahren keine Peroxid-Gleichungsstufe
umfasst. Das Deinken kann auch mit nur einer Flotationsstufe durchgeführt werden,
und das Verfahren kann auch Waschstufen umfassen, die sehr üblich sind, wenn
entfärbte Pulpe für die Seidenpapierherstellung verwendet wird, wenn der
niedrige Aschegehalt in dem Seidenpapier wichtig für die Seidenpapiereigenschaften
ist. Wenn gefärbte Papiere entfärbt werden, kann die letzte Gleichungsstufe
auch mittels einer reduktiven Natriumformamidinsulfonsäure (FAS) für eine
wirksame Farbverringerung durchgeführt werden. Falls die Produktion von DIP
mit einer Papiermühle verbunden ist, kommt das in das DIP-Verfahren
eingeführte Wasser als sogenanntes weißes Wasser als der Papiermühle.
Die DIP-Mühlen mit zwei Flotationseinheiten umfassen normalerweise zwei Recycling-Wasserkreisläufe,
die heutzutage am häufigsten eine Mikroflotationseinheit zum Reinigen des zu
recyclisierenden Wassers umfassen.
Das herkömmliche Deinkingverfahren kann auch ein solches sein,
dass das Wiederaufbereiten ohne Wasserstoffperoxid durchgeführt wird, dass
aber das Wiederaufbereiten des Abfallpapiers und der Reinigungs- und Siebungsabschnitt
ein Dispergator/Kneter oder ein Einweichturm ist. Das Bleichen der Pulpe wird entweder
in dem Dispergator oder in dem Einweichturm durchgeführt, an den sich nur eine
Flotationseinheit anschließt. Dieses System wird sehr häufig praktiziert,
wenn altes Zeitungspapier oder wenn alte Zeitungen und Magazine entfärbt werden,
um Pulpe für die Zeitungspapierherstellung herzustellen.
Für jede spezielle Anwendung hat die DIP ein bestimmtes Helligkeitsziel,
aber wichtige Parameter für das Deinken ist der restliche Tintengehalt, die
Fleckzahl oder -fläche und die Ausbeute. Für den Wirkungsgrad der Herstellung
sind so hohe Ausbeuten wie möglich mit erwünschten Pulpeeigenschaften
das Ziel, um eine gute Profitabilität zu erhalten. Dies bedeutet, dass so wenig
wie möglich Verlust von feinen Anteilen und Pigmenten und Füllstoffen,
die in dem Ausgangsabfallmaterial vorhanden sind, auftreten sollte. Dies ist nicht
immer der Fall, wenn Seidenpapier hergestellt wird, da die verschiedenen Seidenpapiere
spezielle niedrige Ascheerfordernisse haben. Ein Teil davon wird erreicht durch
Auswählen von Abfallpapieren, die einen niedrigen Aschegehalt haben, wie Büropapier
als Ausgangsmaterial, das einen niedrigen Aschegehalt hat. Da die Papiere variieren,
umfassen das DIP-Verfahren für die Seidenpapierherstellung immer eine oder
mehrere Waschstufen, welche die Ausbeute durch Entfernen von Füllstoffen und
Pigmenten erniedrigen.
Beim Deinken von Büropapieren, normalerweise der sogenannte gemischte
Büroabfall (MOW), der maximal 10 bis 15% Holz enthaltende Sorten und andere
Fasermaterialien, wie verschiedene Pappmaterialien, enthalten kann, ist auch der
niedrige Aschegehalt ein Ziel, da die mineralischen Füllstoffe und Pigmente
die hohen Helligkeitserfordernisse und andere Pulpeeigenschaften nachteilig beeinflussen
können. Beim Deinken von altem Zeitungspapier (ONP) und altem Magazinpapier
(OMP) als Ausgangsmaterialien zur Herstellung von entfärbter Pulpe für
die Herstellung von SC- und LWC-Papier kann der niedrige Aschegehalt auch ein Ziel
sein, da die Asche die Festigkeitseigenschaften nachteilig beeinflussen kann.
Viele verschiedene Ausrüstungen, die vorstehend nicht genannt
worden sind, können in den Deinkingverfahren verwendet werden.
Gewöhnlich werden folgende Chemikalien beim Deinken verwendet:
Alkali wird zum Wiederaufbereiten verwendet, um die Fasern zu quellen und so die
Ablösung von Tinte von den Fasern zu erleichtern.
Natriumsilicat (Wasserglas) wird zum Abpuffern des Systems, zur Tintendispersion
von den Fasern, zur Tintenagglomeration, zum Verhindern der Wiederablagerung von
Tinte und zum Verhindern der Zersetzung des verwendeten Peroxids verwendet.
Wasserstoffperoxid wird verwendet, um dem durch Alkali hervorgerufenen
Dunkelwerden entgegenzuwirken. Wasserstoffperoxid wird auch in einer getrennten
Bleichstufe verwendet.
Ein Flotationsmittel, d. h. ein oberflächenaktiver Stoff, wird
verwendet, um die Tinte zu sammeln.
Ein Schäumungsmittel, falls es benötigt wird, wird verwendet,
um die Funktion des Tintensammlers bei der Schaumabscheidung zu verbessern.
Calciumionen werden verwendet, um Sammlereigenschaften zu erhalten,
wenn Fettsäuren als Tintensammler verwendet werden.
Ein Chelatbildungsmittel wird verwendet, um die Zersetzung von Wasserstoffperoxid
durch Übergangsmetallionen zu verhindern.
Ein Biozid oder ein Antikatalasemittel wird verwendet, um die Zersetzung
von Wasserstoffperoxid durch das Katalaseenzym zu hemmen.
Die normalen verwendeten Ausdrücke, wenn Deinking-Leistungsstudien
durchgeführt werden, sind:
ERIC (wirksame restliche Tintenkonzentration) in ppm. Hyperwash, ein spezielles wirksames Waschen, in welchem locker
gebundene Tinte eliminiert werden kann, und die für die Pulpe durchgeführten
Messungen beschreiben die reine entfärbte Pulpe.
Schmutz- oder Fleckzählung und -fläche oder Bildanalyse zeigen die Kontamination
durch restliche Tinte usw. an.
Helligkeit oder R 457-Wert.
Ausbeute der Pulpe auf der Grundlage der verwendeten Menge von Abfallpapier.
Mit der Verwendung von Natriumsilicat verbundene Probleme und derzeitiger
Status der Technologie.
Wie früher beschrieben, wird Wasserglas reichlich beim Deinken
von Abfallpapieren aufgrund der zahlreichen vorteilhaften Eigenschaften verwendet.
Wasserglas ruft auch zahlreiche Probleme hervor, da es sehr leicht Abscheidungen
ergibt, insbesondere in Gegenwart von Calcium in der Faseranlage, und das Überschleppen
von Silicat mit der Wasser enthaltenden Pulpe aus der Faseranlage kann Lauffähigkeitsprobleme
in der Papiermaschine hervorrufen. Daher wäre es vorteilhaft, das Silicat zu
ersetzen, aber dies war bis jetzt nicht erfolgreich.
Die als Tintensammler verwendeten oberflächenaktiven Stoffe können
in die folgenden Klassen eingeteilt werden:
Anionische oberflächenaktive Stoffe, einschließlich Seifen, lineare Alkylbenzolsulfonate
(LAS), Fettalkoholsulfate (FAS) und Fettalkoholethersulfate (FEAS).
Nicht-ionische oberflächenaktive Stoffe, einschließlich
Fettalkoholethoxylate (FAEO) und -propoxylate (FAPO) und Kombinationen davon (FAEPO),
Nonylphenolethoxylate (NPEO) und andere oberflächenaktive Stoffe, wie alkoxylierte
Polyester, Fettsäureethoxylate und -propoxylate, ethoxylierte pflanzliche Öle
usw.
Seife ist noch der vorherrschende oberflächenaktive Stoff, wenigstens
wenn altes Zeitungspapier (ONP) und alte Magazine (OMG) entfärbt werden, aber
es erfordert Calciumionen, um als Tintensammler zu wirken; die Calciumseife hat
aber u. a. den Nachteil, dass sie Abscheidungsprobleme hervorruft und die Blatteigenschaften
nachteilig beeinflusst, wenn entfärbte Pulpe bei der Papierherstellung verwendet
wird. Sämtliche andere oberflächenaktive Stoffe haben ebenfalls einige
Nachteile, aber sie werden in Spezialanwendungen verwendet, z. B. beim Deinken von
gemischtem Büroabfall (MOW), bei der Seidenpapierherstellung usw. und in einigen
Ländern und kombiniert mit einer bestimmten Art von Ausrüstung, wenn die
bestimmten Vorteile erhalten werden können und die normalen Nachteile, wie
die verringerte Ausbeute von Füllstoffen, nicht von Bedeutung sind.
Die Verwendung von Natriumsalz der Poly(&agr;-hydroxyacrylsäure)
(PHAS) und des entsprechenden Polylactons beim Deinken einer Mischung von ONP und
OMG ist in der US-Patentschrift 4,347,099
(Solvay, 1976) beschrieben. Das Deinken ist in Gegenwart einer Fettsäure bei
einer bestimmten Härte und auch in Gegenwart eines Schäumungsmittels durchgeführt
worden.
In der US-Patentschrift 4,347,099
ist auch angegeben, dass die PHAS und der Tintensammler vollständig weggelassen
werden können und eine Polyacrylsäure anstelle von PHAS verwendet werden
kann. Die einzigen Eigenschaften, die gemessen worden sind, sind die Helligkeit
und der Wasserstoffperoxidverbrauch zusätzlich zu dem pH. Das Deinken ist ein
komplexes Verfahren, und auch andere Parameter, wie die Ausbeute, die Menge von
restlicher Tinte und der Fleckbereich, sollten gemessen werden, um die Leistung
des Deinkingverfahrens zu bewerten. Es kann auch darauf hingewiesen werden, dass
verschiedene Deinkingsysteme spezifisch für die verwendeten Abfallpapiere sind
und manchmal auch für Tinten, die beim Bedrucken des Papiers verwendet werden.
Zusätzlich zu den erforderlichen Pulpeeigenschaften ist die Ausbeute in einem
Deinkingverfahren ein sehr wichtiger Faktor, da die Ausbeute einen Teil der Kosteneffektivität
des Verfahrens definiert. Wenn ONP lediglich auf der Grundlage von altem Zeitungspapier
entfärbt wird, kann eine Ausbeute von 90 bis 95% erhalten werden. Wenn Abfallpapiere,
die Füllstoffe und mineralische Pigmente, d. h. OMG, enthalten, zusammen mit
ONP verwendet werden, wird eine mittlere Ausbeute von 85% erhalten, wobei bei der
Herstellung entfärbter Pulpe zur Seidenpapierherstellung aus dieser Art von
Rohmaterialien die Ausbeute so niedrig wie 50% sein kann. Beim Deinken von holzfreien
Sorten ist die Ausbeute nicht immer sehr wichtig, z. B. wenn die entfärbte
Pulpe zum Herstellen von unbeschichtetem feinem Papier verwendet wird. Man versucht,
gute Eigenschaften des Endproduktpapiers zu garantieren, und daher sollte der Füllstoff-
und Pigmentgehalt, gemessen als Aschegehalt, relativ niedrig sein. Dies bedeutet,
dass die Ausbeute unter 80% liegen kann, abhängig von dem ursprünglichen
Füllstoff- und Pigmentgehalt des als Ausgangsmaterials verwendeten Abfallpapiers.
Die vorstehend diskutierte US-Patentschrift
4,347,099 A beschreibt Mischungen von PHAS und einem carboxylierten Polymer,
und eine besonders geeignete Mischung ist die Mischung von PHAS und Polyacrylsäure.
Beispiel 3 beschreibt die Mischung des Polylactons (PHAL) entsprechend zu PHAS und
Polyacrylsäure. Dieses Dokument beschreibt, dass die wässrigen alkalischen
Lösungen ebenfalls Schäumungsmittel enthalten können, die anionische
oder nicht-ionische oberflächenaktive Mittel sind.
EP 0 708 199 A beschreibt eine flüssige
Deinkingzusammensetzung zum Recyceln von Abfallpapieren, umfassend (a) eine Fettsäure
und (b) einen nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoff, die in Kombination
mit bekannten Deinkingmitteln, wie höhere Alkoholsulfate, höhere Polyoxyalkylenalkoholsulfate
oder Alkylbenzolsulfonate, verwendet werden kann. In den Beispielen wurde das Deinken
in Gegenwart von Natriumsilicat durchgeführt.
Die US-Patentschrift 5,660,684
A und die internationale Patentveröffentlichung WO
96/08598 A beschreiben beide eine Deinkingzusammensetzung zur Verwendung
beim Flotationsdeinken von Abfallpapier. Die Zusammensetzung umfasst (a) eine Dispergier-Sammler-Deinkingchemikalie
und (b) einen nicht-ionischen oberflächenaktiven Deinkingzusatz.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist nun überraschenderweise festgestellt worden, dass eine
Kombination von PHAS plus einem calciumbindenden Polymer als Peroxidstabilisator
und einem speziellen oberflächenaktiven Stoff beim Deinken von Büroabfallpapier
und beim Bleichen von entfärbter Pulpe ohne Natriumsilicat und beim Deinken
von Abfallpapier, das mechanische Pulpen für die Seidenpapierproduktion enthält,
wirksam verwendet werden kann. Die Verwendung von PHAS und einem calciumbindenden
Polymer ist in den internationalen Patentanmeldungen PCT/FI2004/000009 und PCT/FI2004/000010
des Anmelders beschrieben worden.
Wenn ein oberflächenaktiver Stoff auf der Grundlage einer Fettsäure
beim Deinken verwendet wird, muss er als Calciumsalz vorliegen, um ein wirksamer
Tintensammler zu sein. PHAS bindet Calcium und wird gleichzeitig ein unwirksamerer
Stabilisator für Wasserstoffperoxid. Diese Funktion kann verbessert werden,
indem ein Polymer eingeführt wird, das Calcium wirksamer bindet als PHAS. Der
Grund hierfür ist unbekannt, da, obwohl ein Polymer mit höherer Calciumbindungsfähigkeit
zugesetzt werden würde, die Menge davon nicht hoch genug ist, um das gesamte
Calcium zu binden und daher genug Calcium vorhanden wäre, um durch PHAS gebunden
zu werden und sie unwirksam zu machen. Es ist jedoch festgestellt worden, dass in
Gegenwart von Fettsäuren PHAS und PHAS enthaltende Polymerzusammensetzungen
kein solch milchiges Produkt, wie Wasserglas, sondern ein System ergeben, das ebenfalls
Niederschläge enthält.
Wenn ein Kollektor auf der Grundlage einer Fettsäure in dem Deinkingverfahren
verwendet werden würde, würde irgendwie PHAS oder eine Kombination von
PHAS und einem calciumbindenden Polymer die oberflächenaktive Fettsäure
zu einem weniger wirksamen Tintensammler und zu einem weniger wirksamen Flotationsmittel
machen, wenn kein Natriumsilicat verwendet wird. Der Grund hierfür ist nicht
bekannt, da wenigstens ein Deinking von OMG reichlich Calcium zum Bilden von Fettsäurecalciumseife
vorhanden ist. Es ist festgestellt worden, dass in alkalischem Milieu PHAS und die
Kombination von PHAS und einem Polycarboxylatpolymer wenigstens teilweise in Gegenwart
von Fettsäure auszufallen beginnt. Dies kann der Grund für die Unwirksamkeit
von PHAS und der Polymerkombination in einem System mit hohem Calciumgehalt sein,
der in der ersten Flotationsstufe beim Deinken einer Mischung von ONP und OMG und
beim Deinken von holzfreien Abfallpapieren, die Füllstoffe enthalten, vorherrscht.
Durch Verwenden eines neutraleren Tintensammler-Flotationsmittels
kann das erfindungsgemäße System zu guter entfärbter Pulpe bezüglich
der Pulpeeigenschaften mit der ins Auge gefassten Ausbeute und zum Vermeiden der
Nachteile von Natriumsilicat führen.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung als Tintensammler zu
verwendenden oberflächenaktiven Stoffe sind nicht-ionische oberflächenaktive
Stoffe, bevorzugt Fettalkoholethoxylate und -propoxylate und Fettsäureethoxylate
und -propoxylate, die durch Umsetzen der Substrate mit entweder Ethylenoxid oder
Propylenoxid oder mit sowohl Ethylenoxid als auch Propylenoxid erhalten worden sind,
aber auch Mischungen der vorstehend genannten Substanzen mit Fettsäuren
in bestimmtem Verhältnis können verwendet werden, insbesondere wenn der
Calciumgehalt in dem System nicht sehr hoch ist, z. B. nicht über 1000 ppm
liegt.
Das System kann auch vorteilhafterweise zum Deinken von Abfallbüropapieren,
die nicht viel mechanische Papiere enthalten, verwendet werden, wenn ein niedriger
Aschegehalt erforderlich ist. Die Erfindung kann auch vorteilhafterweise beim Deinken
von Abfallpapieren verwendet werden, die mechanische Fasern mit hohen Füllstoff-
und Pigmentgehalten enthalten, wie Zeitungspapier, Magazinpapiere und die Mischungen
davon zum Herstellen von Rohmaterialpulpe für Seidenpapier, da das erfindungsgemäße
System die Eigenschaft hat, Füllstoffe und mineralische Pigmente gut zu flotieren,
wenn Abfallpapiere, die mechanische Fasern enthalten, verwendet werden. Daher wird
die entfärbte Pulpe einen niedrigen Aschegehalt haben, der für die Weichheit
bei der Seidenpapierherstellung erforderlich ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1a zeigt ein Deinkingsystem für gemischtes Büroabfallpapier,
das zwei Wasch- und zwei Flotationsstufen einschließt, wobei das System zum
Durchführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
1b zeigt ein Deinkingsystem für gemischtes Büroabfallpapier,
das zwei Waschstufen und eine Flotationsstufe einschließt, wobei das System
zum Durchführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann;
2 zeigt ein Deinkingsystem für gemischtes Büroabfallpapier,
das in den Versuchen in Beispiel 4 verwendet wird; und
3 zeigt ein Deinkingsystem für gemischtes Büroabfallpapier,
das in den Versuchen in Beispiel 5 verwendet wird.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Deinken von Abfallpapier bereitgestellt, umfassend das Behandeln des Abfallpapiers
mit einer Peroxidverbindung in einem wässrigen alkalischen Medium in Gegenwart
von Polymeren, wobei das Verfahren umfasst das Einführen der Polymere in Form
einer Polymerlösung mit einem pH von höchstens 7 und enthaltend ein erstes
Polymer (A), umfassend ein Ca-bindendes Polymer in Form eines Polycarboxylatpolymers,
das ein Copolymer von Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit Maleinsäure
oder Itaconsäure ist, und ein zweites Polymer (B), umfassend eine Poly-&agr;-hydroxyacrylsäure
oder ein Salz davon oder das entsprechende Polylacton, wobei das Verfahren zusätzlich
umfasst das Behandeln des Abfallpapiers mit wenigstens einem nicht-ionischen oberflächenaktiven
Stoff oder mit wenigstens einer Kombination eines nicht-ionischen oberflächenaktiven
Stoffs und einer Fettsäure oder eines Salzes davon, um die Tintenablösung
und/oder Tintenentfernung zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird in dem Deinkingverfahren eine Kombination von PHAS und einem Ausgangspolycarbonatpolymer
oder eine Polymerzusammensetzung, hergestellt aus dem Polylacton entsprechend PHAS
und einem Ausgangspolycarboxylatpolymer, hergestellt gemäß den Patentanmeldungen
PCT/FI2004/000009 und PCT/FI2004/000010
des Anmelders, verwendet. Es wurde festgestellt, dass eine so gute Leistung wie
mit PHAS allein mit der Kombination von PHAS und einem Ausgangspolycarboxylatpolymer
und einer Polymerzusammensetzung, hergestellt aus dem Polylacton entsprechend PHAS
und einem Ausgangspolycarboxylatpolymer, erhalten werden kann. Dies ist vorteilhaft,
da PHAS oder das entsprechende Polylacton sehr viel teurer ist als die Ausgangspolycarboxylatpolymere,
die in den erfindungsgemäßen Systemen verwendet werden. Das Polymersystem
wird im Folgenden im Einzelnen beschrieben.
Das Ca-bindende Polymer liegt bevorzugt in Form eines Ausgangspolycarboxylatpolymers
(A) vor. Die üblichen Polycarbonsäurepolymere (Polymer A) können
durch übliche Radikalcopolymerisation von Acryl- und/oder Methacrylsäure
mit Maleinsäure oder Itaconsäure hergestellt werden. Das erhaltene Ausgangspolymer
hat bevorzugt einen pH unter 7, bevorzugter unter 6 und am bevorzugtesten unter
5.
Die Polymere (A) und (B) werden in Form einer Lösung eingeführt,
die beide Polymere enthält. Die Polymerlösung hat einen pH von höchstens
7, bevorzugt höchstens 6 und bevorzugter höchstens 5.
Das Verhältnis von Acryl- und/oder Methacrylsäure zu Maleinsäure
und/oder Itaconsäure beträgt bevorzugt 80:20 bis 20:80 und bevorzugter
70:30 bis 30:70 mol%. Es können auch höhere Gehalte der olefinischen Dicarbonsäureverbindungen
Maleinsäure und/oder Itaconsäure verwendet werden, aber die Polymerisation
wird mehr und mehr schwierig, wenn der Anteil der olefinischen Dicarbonsäure
erhöht wird.
Die Molekulargewichte des ersten Polymers (A) können in weiten
Bereichen variieren, sollten aber wenigstens 3000 g/mol, bevorzugt wenigstens 4000
g/mol, bevorzugter wenigstens 10000 g/mol und am bevorzugtesten wenigstens 30000
g/mol betragen. Das zweite Polymer (B) hat ein Molekulargewicht von bevorzugt wenigstens
5000 g/mol, bevorzugter wenigstens 10000 g/mol und am bevorzugtesten wenigstens
15000 g/mol. Das Molekulargewicht kann noch höher sein, obwohl sehr hohe Molekulargewichte
die Viskosität des Produkts bei hohen Konzentrationen beträchtlich erhöhen.
Das Salz des zweiten Polymers (B) ist bevorzugt ein Alkalimetallsalz, insbesondere
ein Natriumsalz.
Das Verhältnis zwischen den Polymeren (A) und (B) kann in weitem
Umfang variieren, aber der Anteil des zweiten Polymers (B) sollte 1 bis 50 Gew.-%,
bevorzugt 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugter 10 bis 40 Gew.-% und am bevorzugtesten 10
bis 30 Gew.-% der Gesamtmenge der Polymere in der Mischung betragen.
Die Menge der Polymere (A) und (B), berechnet als Produkt gemäß
der Erfindung, die als Stabilisator anstelle von Silicat zugesetzt werden soll,
beträgt bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-% (0,1 bis 5 kg/t Pulpe), bevorzugter 0,01
bis 0,2 Gew.-% (0,1 bis 2 kg/t Pulpe) und am bevorzugtesten 0,02 bis 0,1 Gew.-%
(0,2 bis 1 kg/t Pulpe) des Trockengewichts der Abfallpapierpulpe. Die Polymere können
in all den Stellen zugesetzt werden, wo Silicat verwendet worden ist.
Der Zugabepunkt der Lösung der Polymere (A) und (B) liegt bevorzugt
nahe zu den Zugabepunkten der Peroxidverbindung und der alkalischen Verbindung.
Gemäß der Erfindung kann die Behandlung mit der Peroxidverbindung
in einem wässrigen Medium in Anwesenheit der Polymere (A) und (B) in einem
Pulper und/oder in einem Bleichschritt durchgeführt werden.
Gemäß der Erfindung kann die Behandlung mit dem nicht-ionischen
oberflächenaktiven Stoff oder mit der Kombination eines nicht-ionischen oberflächenaktiven
Stoffs und einer Fettsäure oder eines Salzes davon in einem Pulper durchgeführt
werden, gefolgt von einem oder mehreren Flotations- und/oder Waschschritten.
Gemäß der Erfindung kann die Behandlung mit dem nicht-ionischen
oberflächenaktiven Stoff oder mit der Kombination eines nicht-ionischen oberflächenaktiven
Stoffs und einer Fettsäure oder eines Salzes davon in einem oder mehreren Flotations-
und/oder Waschschritten durchgeführt werden.
Gemäß der Erfindung kann die Behandlung mit dem nicht-ionischen
oberflächenaktiven Stoff oder mit der Kombination eines nicht-ionischen oberflächenaktiven
Stoffs und einer Fettsäure oder eines Salzes davon sowohl in einem Pulper und
in einem oder mehreren Flotations- und/oder Waschschritten durchgeführt werden,
worin der nicht-ionische oberflächenaktive Stoff oder die Kombination eines
nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs und einer Fettsäure oder eines
Salzes davon, der bzw. die in dem Pulper und in dem bzw. den Flotations- und/oder
Waschschritt(en) verwendet wird, gleich oder verschieden sein kann.
Die Kombination eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs
und einer Fettsäure oder eines Salzes davon umfasst bevorzugt höchstens
50 Gew.-% der Fettsäure oder eines Salzes davon.
Eine Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung umfasst wenigstens
einen Peroxid-Bleichungsschritt, gefolgt von einem oder mehreren Flotations- und/oder
Waschschritten, die in Gegenwart einer Fettsäure oder eines Salzes davon oder
des nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs oder der Kombination eines nicht-ionischen
oberflächenaktiven Stoffs und einer Fettsäure oder eines Salzes davon
durchgeführt werden. Bevorzugt wird bzw. werden solche Flotations- und/oder
Waschschritt(e) in Gegenwart einer Fettsäure oder eines Salzes davon in einer
Menge durchgeführt, die etwa 90 Gew.-% der Gesamtmenge der in dem Deinkingverfahren
verwendeten oberflächenaktiven Stoffe nicht übersteigt.
Der nicht-ionische oberflächenaktive Stoff, der in Kombination
mit dem vorstehend genannten Polymersystem verwendet wird, kann ein Fettsäurederivat
der allgemeinen Formel
sein, worin R eine Fettsäurealkylgruppe mit C5- bis C21-Kohlenstoffatomen,
bevorzugt C13- bis C19-Kohlenstoffatomen und bevorzugter C15-
bis C18-Kohlenstoffatomen ist,
n die mittlere Zahl von Ethylenoxideinheiten ist und etwa 5 bis 100, bevorzugt etwa
7 bis 75 und bevorzugter etwa 10 bis 30 beträgt und
m die mittlere Zahl von Propylenoxideinheiten ist und etwa 0 bis 30, bevorzugt etwa
3 bis 25 und bevorzugter etwa 4 bis 20 beträgt.
Es können auch andere Arten von nicht-ionischen oberflächenaktiven
Stoffen verwendet werden, z. B. ethoxylierte oder sowohl ethoxylierte als auch propoxylierte
Fettalkoholderivate der allgemeinen Formel
worin R eine Fettalkoholalkylgruppe mit C5- bis C21-Kohlenstoffatomen,
bevorzugt C13- bis C19-Kohlenstoffatomen und bevorzugter C15-
bis C18-Kohlenstoffatomen ist,
n die mittlere Zahl von Ethylenoxideinheiten ist und etwa 5 bis 100, bevorzugt etwa
7 bis 75 und bevorzugter etwa 10 bis 30 beträgt und
m die mittlere Zahl von Propylenoxideinheiten ist und etwa 0 bis 30, bevorzugt etwa
3 bis 25 und bevorzugter etwa 4 bis 20 beträgt.
Gemäß der Erfindung kann eine Kombination des nicht-ionischen
oberflächenaktiven Stoffs und einer Fettsäure oder eines Salzes davon
verwendet werden. Die Fettsäure hat die folgende allgemeine Formel
R-OOOH,
worin R eine Fettsäurealkylgruppe mit C5- bis C21-Kohlenstoffatomen,
bevorzugt C13- bis C19-Kohlenstoffatomen und bevorzugter C15-
bis C18-Kohlenstoffatomen ist. Das Salz der Fettsäure kann ein Alkalimetallsalz,
wie Natrium oder Kalium, oder ein Erdalkalimetallsalz, wie Calcium oder Magnesium,
sein.
Das Gewichtsverhältnis des nicht-ionischen oberflächenaktiven
Stoffs zu der Fettsäure oder einem Salz davon beträgt bevorzugt 1:20 bis
20:1, bevorzugter 1:10 bis 10:1 und am bevorzugtesten 1:3 bis 3:1.
Der nicht-ionische oberflächenaktive Stoff kann mit der Fettsäure
oder einem Salz davon entweder vor der Zugabe zu einer Verarbeitungseinheit von
wiedergewonnenem Papier oder in Verbindung mit der Zugabe zu einer Verarbeitungseinheit
von wiedergewonnenem Papier vermischt werden.
Die Gesamtmenge des nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs
oder der Kombination des nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs und der
Fettsäure oder eines Salzes davon beträgt bevorzugt 0,001 bis 1,5 Gew.-%,
bevorzugter 0,01 bis 0,75 Gew.-% und am bevorzugtesten 0,15 bis 0,5 Gew.-% des trockenen
Abfallpapiers.
Der nicht-ionische oberflächenaktive Stoff oder die Kombination
können nicht nur bei der Wiederaufbereitung von Abfallpapier verwendet werden,
sondern können auch in einigen Stellen der Deinkinganlage verwendet werden,
um ein optimales Ergebnis zu erhalten. So kann z. B. ein Teil des nicht-ionischen
oberflächenaktiven Stoffs oder der Kombination in die Wiederaufbereitung von
Abfallpapier und ein Teil in die erste Flotationsstufe und/oder in die möglichen
folgenden Flotationsstufen zugesetzt werden.
Das durch das Verfahren der Erfindung zu entfärbende Abfallpapier
kann recyceltes Papier sein, das im Wesentlichen holzfreies gemischtes Büroabfallpapier
(MOW) und/oder Holz enthaltendes altes Zeitungspapier (ONP) und/oder altes Magazinpapier
(OMG) umfasst.
Wenn das Abfallpapier recyceltes Papier ist, das im Wesentlichen holzfreies
gemischtes Büroabfallpapier (MOW) umfasst, umfasst das Verfahren bevorzugt
das Behandeln des MOW in einem Pulper in Gegenwart des nicht-ionischen oberflächenaktiven
Stoffs oder der Kombination eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs
und einer Fettsäure oder eines Salzes davon, gefolgt von Flotation und/oder
Waschen zur Tintenentfernung, und danach das Bleichen mit einer
Peroxidverbindung in einem wässrigen alkalischen Medium in Gegenwart des ersten
Polymers (A) und des zweiten Polymers (B).
Wenn das Abfallpapier recyceltes Papier ist, das im Wesentlichen holzfreies
gemischtes Büroabfallpapier (MOW) umfasst, kann das Verfahren eine entfärbte
Pulpe mit einem niedrigen Aschegehalt, bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, bevorzugter
weniger als 5 Gew.-% und am bevorzugtesten weniger als 3 Gew.-% der trockenen Pulpe,
herstellen.
Wenn das Abfallpapier recyceltes Papier ist, das Holz enthaltendes
altes Zeitungspapier (ONP) und/oder altes Magazinpapier (OMG) umfasst, umfasst das
Verfahren bevorzugt das Behandeln des ONP und/oder OMG in einem Pulper mit einer
Peroxidverbindung in einem wässrigen alkalischen Medium in Gegenwart des ersten
Polymers (A), des zweiten Polymers (B) und des nicht-ionischen oberflächenaktiven
Stoffs oder der Kombination eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs
und einer Fettsäure oder eines Salzes davon, gefolgt von einem oder mehreren
Flotations- und/oder Waschschritten zur Tintenentfernung, und optional das Bleichen
mit einer Peroxidverbindung in einem wässrigen alkalischen Medium, optional
in Gegenwart des ersten Polymers (A) und des zweiten Polymers (B) und/oder mit Dithionit.
Das Verfahren der Erfindung kann einen ersten Peroxid-Gleichungsschritt,
gefolgt von einem oder mehreren Flotations- und/oder Waschschritten und einem zweiten
Gleichungsschritt, der bevorzugt einen reduktiven Gleichungsschritt, wie einen Natriumdithionit-Bleichungsschritt
oder einen Natriumformamidinsulfinsäureschritt, umfasst.
Beim Deinken von gemischten Büroabfall, wo Silicat nur beim Bleichen
der entfärbten Ausgangspulpe verwendet wird, kann das Polymersystem anstelle
von Silicat verwendet werden. Der gleiche oberflächenaktive Stoff kann in der
Wiederaufarbeitung von Abfallpapier, wie in der bzw. den Flotationsstufe(n), verwendet
werden. Abhängig von den Ausgangsmaterialien und den Tinten kann ein nicht-ionischer
oberflächenaktiver Stoff bei der Wiederaufbereitung und ein anderer in der
Flotation nach der Wasserstoffperoxid-Gleichungsstufe verwendet werden, um eine
optimale Leistung, d. h. die Endpulpeneigenschaften und die Ausbeute, zu erzielen.
Nach der Peroxidstufe kann auch Seife als oberflächenaktiver Stoff in den Flotationsstufen
verwendet werden, wenn der Calciumgehalt niedrig genug ist, niedriger als 1000 mg
Ca2+/l, bevorzugter niedriger als 500 mg Ca2+/l, am bevorzugtesten
niedriger als 300 mg Ca2+/l.
Der optimale pH-Bereich beim Bleichen in Gegenwart des Polymersystems
beträgt 7 bis 13, bevorzugt 7 bis 12 und am bevorzugtesten 7 bis 11. Natriumcarbonat
kann zu dem System zugesetzt werden, um eine Pufferwirkung, wie mit Natriumsilicat,
zu erzielen. Die Menge der Natriumcarbonatzugabe als Produkt beträgt weniger
als 50%, bevorzugt weniger als 30% und am bevorzugtesten weniger als 20% der Zugabe
des alkalischen Produkts. Die Menge sollte bevorzugt so groß wie in dem Natriumsilicatsystem
sein, um die gleiche Alkalinität zu erhalten. Die Alkalibeladung sollte niedriger
als normal sein, um sicherzustellen, dass der pH nicht zu hoch wird und eine Zersetzung
des Peroxids verursacht. In einem Silicatsystem ist die Gefahr viel kleiner, da
Silicat das System Puffern kann.
Die Temperatur beim Bleichen kann 30 bis 90°C, bevorzugt 50 bis
90°C und am bevorzugtesten 60 bis 90°C betragen. Die Verweilzeit in der
Gleichungsstufe kann in einem weiten Bereich von 30 bis 240 Minuten, bevorzugt von
45 bis 180 Minuten und am bevorzugtesten von 60 bis 120 Minuten variieren. Die Verweilzeit
hängt auch von der beim Bleichen verwendeten Temperatur ab.
In der Gleichungsstufe kann jede Konsistenz verwendet werden, aber
es ist am bevorzugtesten, eine hohe Konsistenz zu verwenden, es kann jedoch auch
eine mittlere Konsistenz verwendet werden.
Beim Deinken von Abfallpapieren, die mechanische Fasern, wie ONP (altes
Zeitungspapier) und OMG (altes Magazinpapier) umfasst, enthalten, das bevorzugteste
System wenigstens folgende Schritte: Wiederaufbereiten, Tintenentfernung durch Flotation
und/oder Waschen, Peroxid-Bleichen und Tintenentfernung durch Flotation und/oder
Waschen.
Die Systeme gemäß der Erfindung ergeben Pulpe mit einem
viel niedrigeren Mineralgehalt, gemessen als Aschegehalt. Daher ist die Pulpe als
Ausgangsmaterial für weitere Verarbeitung in einer vollständigen Deinkinganlage
zur Herstellung von Pulpe für die Seidenpapierproduktion geeignet, wo ein niedriger
Aschegehalt benötigt wird. Zusammenfassend ist dieses festgestellte Attribut
eine bevorzugte Abnahme der Ascheentfernung relativ zu anderen Beschickungsfeststoffen,
wie Fasern und Faserfeinanteile, in dem Deinkingverfahren.
Daher ist das Verfahren der Erfindung insbesondere vorteilhaft zum
Herstellen entfärbter Pulpe für die Seidenpapierherstellung mit niedrigem
Aschegehalt. Der Aschegehalt ist bevorzugt kleiner als 10 Gew.-%, bevorzugter kleiner
als 5 Gew.-% und am bevorzugtesten kleiner als 3 Gew.-%.
Das Verfahren der Erfindung kann ein Verfahren mit niedriger Ausbeute
sein. Für holzfreie Qualitäten liegt die Ausbeute typischerweise unter
85 Gew.-%, bevorzugt unter 80 Gew.-% und bevorzugter unter 75 Gew.-%. Mit Bezug
auf Holz enthaltende Qualitäten für die Seidenpapierherstellung können
die Ausbeuten viel niedriger als 75 Gew.-% sein.
Das Deinkingverfahren der vorliegenden Erfindung kann mehrere Kreisläufe
haben. Solche Systeme für gemischtes Büroabfallpapier (Donald Dick, Sequence
of unit operations in deinking plant design, TAPPT Pulping Conference 1992, Seite
775, 9 und 10) sind im Prinzip in den
1a und 1b wiedergegeben.
Die Systeme umfassen typischerweise drei, zwei oder eine Flotationsstufe und zwei
Waschstufen.
Das System von 1a umfasst zwei Flotationsstufen
und zwei Waschstufen, um die Mengen von Füllstoffen und Pigmenten zu verringern.
Ein oxidatives Bleichen mit Peroxid wird in einem Kneter oder Dispergator nach dem
Waschen und vor der ersten Flotation I durchgeführt. Der ersten Flotation folgt
eine weitere Reinigung und ein Waschen. Danach wird ein reduktives Bleichen mit
FAS (Natriumformamidinsulfinsäure) durchgeführt, gefolgt von der zweiten
Flotation II.
Das System von 1b umfasst eine Flotationsstufe
und zwei Waschstufen, um die Mengen von Füllstoffen und Pigmenten zu verringern.
Ein oxidatives Bleichen mit Peroxid wird in einem Kneter oder Dispergator nach dem
Waschen und vor der Flotation I durchgeführt. Der Flotation folgt eine weitere
Reinigung und ein Waschen. Danach wird ein reduktives Bleichen mit Dithionit oder
FAS (Natriumformamidinsulfinsäure) durchgeführt.
Die Wasserkreisläufe sind ebenfalls in den 1a
und 1b gezeigt. Heutzutage ist es auch üblich,
ein Peroxidbleichen mit hoher Konsistenz zu verwenden. Da die Bleichflüssigkeit
immer erhebliche Mengen von Peroxid trägt, wird die Flüssigkeit recycelt,
normalerweise zur Pulpenbildung, um das restliche Peroxid auszunutzen. Da das Peroxid-Bleichen
gemäß dem Stand der Technik in Gegenwart von Wasserglas durchgeführt
wird, wird Silicat auch in die Pulpenbildung eingeführt. Dieses System wird
häufig verwendet, wenn mechanische Fasern enthaltendes Abfallpapier zur Herstellung
höherwertiger entfärbter Pulpe für Magazinpapiere, wie z. B. LWC,
verwendet wird. Das Rohmaterial-Abfallpapier kann dann auch gemischte Büroabfallpapiere
enthalten, wenn eine hohe Helligkeit das Ziel ist.
Die 1a und 1b
sind lediglich Beispiele von Deinkingsystemen/Deinkingverfahren, worin verschiedene
Ausrüstungsteile verwendet werden können, und worin die Reihenfolge der
verschiedenen Unit-Operations geändert werden kann.
Der Wasserkreislauf ist normalerweise im Gegenstrom in Richtung auf
stärkere Verschmutzung in den Anfangsstufen des Verfahrens gerichtet. So wird
z. B. Wasser von der Verdickung nach der zweiten Flotation nach der Reinigung, normalerweise
durch Mikroflotation, von dem Ende der Verdickungsstufe zu dem Anfang der zweiten
Flotation zurückgeführt, und das Filtrat von der Peroxid-Gleichungsstufe
wird auf die Nachflotation und/oder rückläufig (in die Verfahrenskette)
zu Flotations- oder Pulpenbildungsstufen vor der Peroxid-Bleichungsstufe übertragen.
Das Wiederaufbereiten und die ersten Flotationsstufen umfassen auch eine getrennte
Wasserreinigungsstufe, normalerweise durch Mikroflotation zu der Wiederaufbereitung.
Die industriellen Systeme sind natürlich komplizierter und enthalten mehr Recycling-Kreisläufe,
Frischwasserzufuhr und Reinigen einiger Teile der Wässer zu dem Wasserabflusssystem.
Falls die Deinkinganlage mit einer Papiermühle verbunden ist, ist das Zufuhrwasser
zum Transportieren von Pulpe von dem Lagerbehälter normalerweise gereinigtes
Wasser, sog. weißes Wasser aus der Papiermühle. Ein Teil davon wird auch
in das Wasser, das von dem Verdickungsvorgang herkommt, und das, nachdem es recycelt
ist, am Anfang der zweiten Flotation eingespeist.
Beim Deinken von Büroabfallpapier ist es ganz normal, dass Wasserglas
und Peroxid nicht in die Pulpenbildung eingeführt werden, aber da die Waschflüssigkeit,
nachdem das Peroxid-Bleichen in üblicher Weise in Gegenwart von Wasserglas
durchgeführt wurde, zu der Wiederaufbereitung von Abfallpapier oder zu Flotationsstufen
recycelt wird, sind sowohl Peroxid als restliches Peroxid in dem zurückgeführten
Waschwasser als auch Silicat in dem Deinkingvorgang vorhanden.
1a und 1b zeigen auch
sehr gut das Deinkingsystem von Abfallpapieren, die mechanische Fasern
enthalten, solche Papiere, wie Zeitungen, Magazinpapiere usw., worin das erfindungsgemäße
System verwendet werden kann. Normalerweise wird die Wiederaufbereitung in Gegenwart
von Wasserstoffperoxid und Natriumsilicat durchgeführt, aber dies braucht nicht
notwendigerweise der Fall zu sein, da das Deinken ohne Wasserstoffperoxid durchgeführt
werden kann, aber das Peroxid wird in einem Dispergator/Kneter oder in einem Einweichturm
vor der ersten und häufig der einzigen Flotationsstufe verwendet. Die speziellen
Waschstufen, die zur Entfernung von Pigmenten und Füllstoffen in dem ursprünglichen
Abfallpapier beabsichtigt sind, werden jedoch normalerweise nicht verwendet, können
aber bei der Herstellung von Seidenpapier, feinem Papier und LWC-Papier verwendet
werden, da eine hohe Ausbeute erwünscht ist.
Das erfindungsgemäße System ist auch insbesondere vorteilhaft
zum Herstellen von entfärbter Pulpe für die Seidenpapierproduktion mit
niedrigem Aschegehalt.
Bei der Seidenpapierherstellung kann das Deinken auch nur einen Flotationskreislauf
umfassen, dem ein oder mehrere der Waschkreisläufe folgen können, um den
erforderlichen niedrigen Aschegehalt zu erzielen.
In dieser Beschreibung sind die Prozentangaben Gew.-%, falls nicht
anders angegeben.
Beispiel 1
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines Stabilisators gemäß
der Erfindung aus PHAS und aus Polymer A.
Ein Acrylsäurecopolymer (Copolymer A) wurde unter Verwendung
einer üblichen Radikalcopolymerisationstechnik aus Acrylsäure und Maleinsäure
in einem molaren Verhältnis von 60:40 hergestellt. Das Molekulargewicht-Gewichtsmittel
des Copolymers betrug etwa 44000 g/mol. Die Copolymerlösung wurde auf einen
aktiven Gehalt von 24 Gew.-% verdünnt. Der pH der Lösung betrug etwa 4.
Die Copolymerlösung wurde mit einem PHAA-Polymer (als ein alkalisches
Natriumsalz = PHAS) mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von etwa 30000 und
einem aktiven Gehalt von 30 Gew.-% vermischt. Das Verhältnis des aktiven Gehalts
von PHAS:Copolymer A betrug 1:4. Die Mischung war ein klares Produkt mit einem pH
von 4,8, einem Trockengehalt von 24 Gew.-% und einer Viskosität von etwa 50
mPa·s bei 25°C. Die Lösung blieb für einige Tage klar.
Durch Erhöhen oder Erniedrigen der Menge von PHAS können
verschiedene Polymerzusammensetzungen hergestellt werden.
Verschiedene Arten von Copolymeren A mit verschiedenen Verhältnissen
zwischen Acryl- oder Methacrylsäure und Maleinsäure oder Itaconsäure
können in ähnlicher Weise, wie vorstehend beschrieben, hergestellt werden,
was erlaubt, verschiedene Copolymer A-PHAS-Kombinationen herzustellen.
Beispiel 2
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines Stabilisators gemäß
der Erfindung aus dem Polylacton und dem Polymer A.
Ein Polyacrylatcopolymer (Copolymer A) wurde unter Verwendung einer
üblichen Radikalcopolymerisationstechnik aus Acrylsäure und Maleinsäure
in einem molaren Verhältnis von 60:40 hergestellt. Das Molekulargewicht-Gewichtsmittel
des Copolymers betrug etwa 44000 g/mol. Die Copolymerlösung wurde auf die in
der Tabelle 1 angegebenen aktiven Gehalte verdünnt, und ihr pH betrug etwa
4. Ein feuchtes Polylactonpulver mit einem Molekulargewicht von etwa 30000 g/mol
und einem aktiven Gehalt von 67,6 Gew.-% wurde zu den in der Tabelle 1 aufgeführten
Copolymer A-Lösungen unter heftigem Rühren bei Raumtemperatur zugesetzt.
Das Verhältnis des aktiven Gehalts von Polylacton:Copolymer A betrug 1:4. Nach
der Zugabe des gesamten Polylactons wurde das Mischen 1,5 h unter sanftem Rühren
fortgesetzt, während welcher Zeit sämtliche zurückgebliebenen unlöslichen
Feststoffe nach einer heftigen Rührstufe aufgelöst wurden. Die Endproduktmischungen
hatten ein klares Aussehen, pH 3,9 und andere in der Tabelle 1 aufgeführte
Eigenschaften. Proben wurden bei Raumtemperatur gelagert. Tabelle 1
Versuch Nr.Aktiver Gehalt der Copolymer A-Lösung, %Copolymer A-Lösung in Mischung, gFeuchtes Polylacton in der Mischung, gAktiver Ge-halt der Endmischung, %Viskosität bei 25°C, sofort, mPa·sViskosität bei 25°C, nach 1 Woche, mPa·s786 A13020022,235> 50004020786 A22520018,530> 50001080786 A32220016,3261550360786 A42020014,8241410306786 A51720012,62127983
Wie ersichtlich ist, zeigen die Produkte mit Feststoffgehalten unter
30% niedrige Viskositäten, die genug sind, um sie in einfacher Weise mit normaler
Pumpenausrüstung einzuspeisen. Durch Erhöhen oder Erniedrigen der Menge
des Polylactons können verschiedene Polymerzusammensetzungen hergestellt werden.
Beispiel 3
Prüfungen von PHAS in Gegenwart von Fettsäure und Alkali.
Die verschiedenen Kombinationen von Ätznatron plus PHAS und Seife
wurden verglichen mit dem Standardsystem von Soda plus Silicat plus Seife in entionisiertem
Wasser, das 500 mg Ca2+/l enthielt. Die Chemikalien wurden in den gleichen
Mengen zugesetzt, wie wenn die Versuche bei einer 16%igen Konsistenz in dem Pulper
durchgeführt wurden, d. h. Ätznatron 0,7%, Natriumsilicat 2,0%, Seife
0,7% und das Natriumsalz von Poly(&agr;-hydroxyacrylsäure) = PHAS 0,25%.
Die visuelle Untersuchung ergab die folgenden Endergebnisse.
Tabelle 2
SystemVisuelles ErgebnisSodatransparentPHAStransparentÄtznatron plus PHASopakÄtznatron plus SeifemilchigPHAS plus ÄtznatronopakÄtznatron plus SilicattransparentÄtznatron, PHAS und Seifemilchig mit einem NiederschlagÄtznatron, Seife und PHASmilchig mit einem NiederschlagPHAS, Ätznatron und Seifemilchig mit einem NiederschlagÄtznatron, Silicat und Seifemilchig
Es ist ersichtlich, dass in hartem Wasser, d. h. bei relativ hoher
Calciumkonzentration, das PHAS-System einen Niederschlag unabhängig von der
Reihenfolge der Zugabe erfährt, während ein Silicatsystem ein milchiges
System ergibt. Dies gibt einen Hinweis, dass PHAS nicht kompatibel ist mit einem
alkalischen Seifensystem bei hoher Calciumkonzentration, was bei der Pulpenbildung
und in der Flotationsstufe vorherrscht, wenn Magazinpapiere mit hohem Calciumgehalt
oder holzfreie Papiere mit hohem Füllstoffgehalt verwendet werden oder wenn
das recycelte oder verwendete Frischwasser einen hohen Calciumgehalt enthält.
Das Mischen von nicht-ionischem oberflächenaktivem Stoff mit
alkalischer Seifenlösung zusammen mit PHAS verursachte keinen Niederschlag.
Beispiel 4DEINKEN VON BÜROPAPIER IN EINER PILOTANLAGE/LABORANLAGE
Allgemeine Merkmale für das Deinken in einer Pilotanlage/Laboranlage.
Etwa 30 kg einer Mischung von 70% beschichtetem holzfreiem (WF) Abfallpapier
(europäische Standardqualität 2,08, ohne mögliche schwer bedruckte
Zirkulare) und 30% WF-Papier, bedruckt mit Toner, wurden in den Versuchen verwendet.
Die Rohmaterialmischung wurde ohne Alkalizugabe mit zwei Arten von
nicht-ionischem oberflächenaktivem Stoff in einem Helico-Batch-Pulper bei 16
bis 17% Konsistenz (Cs) bei 45°C 15 Minuten aufgeschlossen. 0,1% Rhoditec 1000
(Rhodia S. A, Frankreich), ein alkoxylierter Fettalkohol, wurde dem Aufschluss zugesetzt.
Der andere war ein oberflächenaktiver Stoff auf der Grundlage eines Fettsäurealkoxylats,
Lionsurf 737 (Kemira Chemicals Inc., USA). Die Dosierung betrug 0,075% als industrielles
Produkt. Die Pulpe wurde in einem Klassierer bei einem Einlass von 1% Cs und einem
Auslass von 6% Cs gewaschen. Die Pulpe wurde dann in einer Schraubenpresse auf etwa
36 bis 40% Cs verdickt. Die Pulpe wurde auf 70°C erwärmt, und die Bleichchemikalien
wurden zugesetzt. Aufgrund dieser Verdünnung fiel die Konsistenz auf etwa 30%.
Das Bleichen wurde in einer isolierten Retentionsschraube durchgeführt, die
eine Retentionszeit von 20 Minuten entweder nach einem Kneten mit niedriger Geschwindigkeit
oder vor einem Hochgeschwindigkeitsdispergator hatte. In dem Fall des Kneters wurden
die Bleichchemikalien in den Kneter zugesetzt. Die Dosierung des Wasserstoffperoxids
betrug 1% der Pulpe.
Das System simulierte den ersten Deinkingkreislauf (2).
Das Bleichen wurde mit drei verschiedenen Systemen durchgeführt:
– Silicatbleichen: 2,5% im Handel erhältliche Natriumsilicatlösung
(Konzentration 36,5% und Na2O/SiO2-Verhältnis 1:3,4),
1% NaOH und 0,15% einer im Handel erhältlichen 40%igen Natriumsalzlösung
von DTPA
– 0,25% 30%ige PHAS, im Handel erhältliche PHAS-Lösung, MW
etwa 30000, 1% NaOH und 0,15% DTPA
– 0,5% einer 25%igen Lösung einer 1:4-Mischung von PHAS und einem
Maleinsäure-Acryl-Copolymer, hergestellt gemäß Beispiel 1, 1% NaOH
und 0,15% DTPA.
Sämtliche Prozentangaben werden berechnet auf der Grundlage des
Gewichts von ofengetrockneter (od) Pulpe.
Der zweite Deinkingkreislauf wurde in dem Laboratoriumsmaßstab
simuliert unter Verwendung einer 25 Liter-Voith-Flotationszelle bei einer Konsistenz
von 10 g/l und einer Verweilzeit von 7 Minuten. Das Luftverhältnis betrug 170%.
0,7% Seife oder 0,1% Rhoditec 1000 oder 0,075% Lionsurf 737 wurde als Flotationsmittel
verwendet. Das Nachwaschen wurde in einer Degussa-Zelle durchgeführt.
In sämtlichen Versuchen wurde 75 mg Ca2+/l enthaltendes
Leitungswasser verwendet. Tabelle 3. Die Gesamtergebnisse nach dem Nachwaschen, wenn ein alkoxylierter
Fettalkohol beim Aufschluss und ein Retentions-Dispergator-System beim Bleichen
verwendet wurden.
BedingungenAufschlusschemikalie Bleichbehandlung Chemikalie
nach der FlotationRhoditec 1000SilicatPHASPolymerSeifeRSeifeRSeifeREigenschaftHelligkeit, % ISO71,771,676,076,777,276,7ERIC396631712333Tintenablösung, %94,689,596,188,995,994,9Gesamtausbeute, %56,456,657,356,357,056,6
R
= Rhoditec 1000, ein alkoxylierter Fettalkohol, Rhodia S. A., Frankreich
Seife
= Serfax MT 90, Stephenson Group Ltd., Großbritannien
Polymer
= die 1:4-PHAS:Polymer-Mischung gemäß Beispiel 1.
Ein ähnlicher Versuch wurde mit einer alkoxylierten Fettsäure
als Aufschlusschemikalie durchgeführt.
Tabelle 4. Die Gesamtergebnisse nach dem Nachwaschen, wenn eine alkoxylierte
Fettsäure beim Aufschluss und ein Retentions-Dispergator-System beim Bleichen
verwendet wurden.
BedingungenAufschlusschemikalie Bleichbehandlung Chemikalie
nach der FlotationLionsurf 737SilicatPHASPolymerSeifeLSeifeLSeifeLEigenschaftHelligkeit, % ISO73,572,474,273,774,774,5ERIC343232262729Tintenablösung, %96,496,096,896,497,597,7Gesamtausbeute, %58,157,958,260,060,158,4
L
= Lionsurf 737, ein alkoxylierte Fettsäure, Kemira Chemicals Inc., USA
Seife
= Serfax MT 90, Stephenson Group Ltd., Großbritannien
Polymer
= die 1:4-PHAS:Polymer-Mischung gemäß Beispiel 1.
Wenn die Ergebnisse bewertet werden, sollten die Ergebnisse nur mit
einander und nicht in Absolutwerten verglichen werden, da das System das Reject-Recycling,
den Wasserkreislauf usw. nicht enthielt. Dies bedeutet, dass z.
B. niedrigere Ausbeuten als in einer industriellen Deinkinganlage erhalten wurden.
Es ist ersichtlich, dass sowohl PHAS als auch das nur 20% der PHAS-Menge
enthaltende Polymer vergleichbare Ergebnisse, wie Silicat, in dem vollständigen
Deinken ergeben können, wenn die Haupteigenschaften der entfärbten Pulpe
betrachtet werden. Die Helligkeit mit PHAS oder mit dem Polymersystem war immer
höher als wenn Silicat beim Bleichen verwendet wurde.
Es ist auch ersichtlich, dass Seife in der Flotation verwendet werden
kann, wenn die größte Menge des Calciums aus dem System entfernt worden
ist, was der Fall bei der Nachflotation ist, wenn der Calciumgehalt der ursprünglichen
Pulpe erniedrigt ist, aber die Endergebnisse im Allgemeinen niedriger sind als wenn
die nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffe verwendet worden sind.
Beide Arten von nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffen können
sowohl in dem Aufschluss-Wasch-System als auch in der Flotation verwendet werden.
Da die verschiedenen Arten von nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffen ein
geringes verschiedenes Verhalten haben, können die oberflächenaktiven
Stoffe auch kombiniert werden, d. h. es kann ein oberflächenaktiver Stoff in
dem Aufschluss und der andere in der Flotation verwendet werden. Es ist auch ersichtlich,
dass durch Verwendung der billigeren Polymerzusammensetzung gemäß der
Erfindung die Endprodukte keine schlechteren Ergebnisse im Vergleich mit der Verwendung
von PHAS ergeben.
Tabelle 5. Die Menge von restlichem Peroxid nach einem Retentions-Dispergator-
Bleichungs-System
= Rhoditec 1000, ein alkoxylierter Fettalkohol, Rhodia S. A., Frankreich
L
= Lionsurf 737, ein alkoxylierte Fettsäure, Kemira Chemicals Inc., USA
Polymer
= die 1:4-PHAS:Polymer-Mischung gemäß Beispiel 1.
Es ist ersichtlich, dass insbesondere das Polymer gemäß
der Erfindung einen höheren Peroxidrest ergab, wobei die Helligkeit der Pulpe
höher war.
Tabelle 6. Die Gesamtergebnisse nach dem Nachwaschen, wenn ein alkoxylierter
Fettalkohol beim Aufschluss und ein Kneter-Retentionssystem beim Bleichen verwendet
wurden.
BedingungenAufschlusschemikalie Gleichungsbehandlung Chemikalie
nach der FlotationRhoditec 1000SilicatseifePHAS-SeifePolymerseifeEigenschaftHelligkeit, % ISO72,177,076,8ERIC686157Tintenablösung, %88,690,089,3Gesamtausbeute, %57,157,157,0
Tabelle 7. Die Gesamtergebnisse nach dem Nachwaschen, wenn eine alkoxylierte
Fettsäure beim Aufschluss und ein Kneter-Retentionssystem beim Bleichen verwendet
wurden.
BedingungenAufschlusschemikalie Gleichungsbehandlung Chemikalie
nach der FlotationLionsurf 737SilicatseifePHAS-SeifePolymerseifeEigenschaftHelligkeit, % ISO72,072,972,9ERIC413531Tintenablösung, %95,295,697,1Gesamtausbeute, %55,759,359,8
Es ist ersichtlich, dass vergleichbare Ergebnisse mit dem Retentions-Dispergator-Bleichungssystem
und Seife in der Flotation erzielt werden können, und dass die PHAS und das
Polymersystem höhere Helligkeit ergeben.
Beispiel 5SIMULATION EINER INDUSTRIELLEN BÜROABFALLPAPIER-DEINKINGANLAGE.
Es wurde eine Pulpeprobe aus einer industriellen Deinkinganlage für
gemischtes Büroabfallpapier nach dem ersten Deinkingkreislauf genommen. Der
pH der industriellen Probe betrug etwa 8,4. Da angenommen wurde, dass die Probe
nicht genügend Flecken enthielt, wurde ein Büropapier auf Tonergrundlage
aufgeschlossen und angesäuert, wonach der mögliche Calciumcarbonatfüllstoff
durch Ansäuerung zersetzt, filtriert und der pH auf etwa 8,4 eingestellt wurde.
12% dieser Pulpe wurden mit der Probe aus einem industriellen Verfahren
vermischt.
Die Eigenschaften der Pulpen sind im Folgenden beschrieben.
Tabelle 8. Pulpecharakteristiken
PulpeEigenschaftEigenschaft EinheitIndustrielle PulpeprobeToner PulpeBehälterGesamte PulpeHelligkeit
Restliche Tinte% ISO
ERIC (ppm)72,4
6659,7
72670,2
136Hypergewaschene PulpeHelligkeit
Restliche Tinte% ISO
ERIC (ppm)77,1
2472,2
23977
48GesamteFleckAnzahl (nb/m2)6280607
89086045PulpeKontaminationFläche (mm2/m2)137121601656
Der pH der in den Prüfungen verwendeten Pulpen (gemessen im Behälter)
betrug etwa 7,2 bis 7,9. Das Deinkingsystem ist in 3
gezeigt.
In sämtlichen Versuchen wurde das eingeführte Wasser künstlich
auf 300 mg Ca2+/l gehärtet.
Etwa 30 kg/h der künstlich kontaminierten Büroabfallpapierpulpe
wurde unter ähnlichen Bedingungen, wie in Beispiel 4 beschrieben, in die Flotation
eingeführt. 0,075% Lionsurf 737 wurde als Flotationschemikalie zugesetzt. Der
pH am Flotationseinlass nach Verdünnung betrug in den drei Versuchen 7,4, 7,9
bzw. 7,7. Nach der Flotation wurde die Pulpe unter vermindertem Druck filtriert
und dann auf eine Konsistenz von 24% gepresst, bevor die Pulpe in eine Pilot-Gleichungsstufe
eingeführt wurde.
Die Gleichungsbedingungen sind im Folgenden beschrieben.
Tabelle 9
Bezeichnung des VersuchsIn das Bleichen eingeführte ChemikalienpHSilicatSilicat 11,6 kg/odt Pulpe, d. h. 1,16%
Ätznatron 0,221%
Wasserstoffperoxid 1,04% (als 100%)10,2Polymer 5 kgPolymer 5 kg/odt Pulpe, d. h. 0,5%
Ätznatron 0,354%
Polymer 5 kg/odt Pulpe, d. h. 0,5%
Wasserstoffperoxid 1,04% (als 100%)9,1Polymer 2,5 kgÄtznatron 0,354%
Polymer 2,55 kg/odt Pulpe, d. h. 0,25%
Wasserstoffperoxid 1,04% (als 100%)9,0
Polymer gemäß Beispiel 1
Das Bleichen in einem Pilotsystem konnte nur eine Retentionszeit von
20 Minuten haben, und daher konnte nur diese Gleichungszeit geprüft werden.
Wenn Silicat beim Bleichen verwendet wurde, waren die Helligkeitsergebnisse in dem
Pilotsystem und dem Laboratoriumssystem die gleichen, während unter Verwendung
des Polymers gemäß der Erfindung die geregelteren Laboratoriumsbedingungen
eine bessere Bleichwirksamkeit ergaben. Bei Verwendung eines Laboratoriumsbleichens
konnte eine 90minütige Gleichungszeit das Bleichergebnis nicht sehr ändern,
wenn das Polymer anstelle von Silicat verwendet wurde.
Es wird darauf hingewiesen, dass die in den Versuchen verwendete Ätznatronmenge
nicht ausreichend war, um den pH auf den gleichen Wert wie in dem Versuch zu erhöhen.
Die Bleichwirksamkeit wäre daher noch besser gewesen, falls eine bestimmte
Menge von überschüssigem Alkali in den Versuchen mit den Polymeren gemäß
der Erfindung verwendet worden wäre.
Die Pulpe wurde in einen Hochgeschwindigkeits-Dispergator und dann
in die Flotation 3 im Laboratorium eingeführt, in welche 0,3% (300 ml/tp) Lionsurf
737 zugesetzt wurden. Der pH in der Flotation betrug 9,2, wenn Silicat verwendet
worden war, und 8,9 bis 8,8, wenn die Polymere in dem Bleichen verwendet worden
waren. Die Pulpe wurde unter vermindertem Druck filtriert und in einer Schraubenpresse
gepresst und die Endeigenschaften gemessen. Tabelle 10. Prüfergebnisse
Eigenschaft/VersuchSilicatPolymer 5Polymer 2,5Helligkeit, % ISO78,678,078,8Helligkeit, % ISO, hypergewaschene Pulpe80,380,781,1Helligkeit, % ISO mit UV eingeschaltet95,995,694,7Helligkeit, % ISO UV eingeschaltet, hypergewaschene Pulpe97,898,698,1ERIC, ppm312322ERIC, ppm, hypergewaschene Pulpe261217Flecken, mm2/m2252214Flecken, nb/m21147870614Mittlerer Fleckdurchmesser, &mgr;m167179170Verfahrensausbeute, %91,891,790,1Aschegehalt, %1,71,11,1Ascheentfernung, %637676Restliches Peroxid,in der Pilotanlage für 20 Minuten886781Tintenentfernung auf der Grundlage von ERIC78,584,284,2Fleckentfernung auf der Grundlage der Fläche98,698,799,2Fleckentfernung auf der Grundlage der Anzahl98,799,099,3
Der Helligkeitsunterschied mit ausgeschaltetem UV und eingeschaltetem
UV gibt ein Maß für den Gehalt von optischen Aufhellern in der Pulpe.
Es ist ersichtlich, dass wenigstens so gute Endergebnisse beim Deinken
erhalten werden konnten, wenn die Polymere gemäß der Erfindung anstelle
des Silicats in der Gleichungsstufe verwendet wurden.
Der erzielte Aschegehalt mit dem Polymer gemäß der Erfindung
war jedoch viel niedriger als wenn ein System auf Silicatgrundlage verwendet wurde.
Dies ermöglicht, das System zum Deinken von Büroabfallpapier zur Herstellung
von Pulpe für qualitativ hochwertige Druck- und Schreibpapiere zu verwenden,
wo die Pulpe einen niedrigen Aschegehalt haben sollte, um gute und gleichmäßige
Eigenschaften für die Papierherstellung zu bekommen.
Es ist zu erwähnen, dass die restliche Gleichungsflüssigkeit
nicht in den zweiten Deinkingkreislauf zurückgeführt wurde, siehe
3.
Beispiel 6DEINKEN VON HOLZ ENTHALTENDEM ABFALLPAPIER
In den Versuchen wurde die folgende Mischung von Holz enthaltenden
Abfallpapieren verwendet:
– 40% Offset ONP (altes Zeitungspapier)
– 20% Offset-Heatset auf SC-Papier
– 20% Offset OMG (altes Magazinpapier)
– 20% Rotationstiefdruck SC
Die Aufschlüsse wurden in einem Helico-Pulper bei einer Konsistenz
von 16% und einer Temperatur von etwa 45°C durchgeführt, und 70 g Ca2+/l
enthaltendes Leitungswasser wurde als Einspeiswasser verwendet. Die Aufschlüsse
wurden in den folgenden Systemen durchgeführt:
K1 = 2% handelsübliche Natriumsilicatlösung und 0,7% Seife
K2 = 0,25% PHAS und 0,3% Lionsurf 737
K3 = 0,25% PHAS und 0,3% Lionsurf 5140
K4 = 0,5% des Polymers und 0,7% Seife
K5 = 0,5% des Polymers und 0,3% Lionsurf 737
K6 = 0,5% des Polymers und 0,3% Lionsurf 5140
Seife = Serfax MT 90
Lionsurf 737 = eine alkoxylierte Fettsäure
Lionsurf 5140 = eine Mischung von alkoxylierter Fettsäure und Fettsäuren,
etwa 50:50 Gew.-%
Polymer = die 1:4-PHAS:Polymer-Mischung gemäß Beispiel 1.
K5 und K6 geben die vorliegende Erfindung wieder.
Die Aufschlusszeit wurde von 3 bis 20 Minuten variiert; es sind jedoch
nur die Angaben für 10 Minuten angegeben.
Nach den Aufschlüssen wurden die Pulpen filtriert und gepresst
und dann mit Leitungswasser auf eine Konsistenz von 1% verdünnt. Die Flotation
wurde in einer Voith-Laboratoriumsflotationszelle 7 Minuten bei 45°C mit einem
Luftverhältnis von 170% durchgeführt.
Nach dem Filtern, Waschen und Pressen wurden die Pulpen in Kunststoffsäcken
1 Stunde bei 80°C und bei einer Konsistenz von 15% gebleicht. Die gewöhnlichen
Zusätze waren 1% Natriumhydroxid auf ofengetrocknete Pulpe, 1% Wasserstoffperoxid
(als 100%) und 0,3% im Handel erhältliche DTPA-Pentanatriumsalzlösung.
Bei dem Bleichversuch wurden entweder 2,5% Natriumsilicatlösung oder 0,25%
PHAS-Lösung oder 0,5% der 25%igen Polymerlösung gemäß der Erfindung
verwendet. Tabelle 11: Versuche und Ergebnisse nach 10minütigem Aufschluss
und nach dem Bleichen
Es ist ersichtlich, dass mit PHAS und dem Polymersystem so gute Ergebnisse
wie mit einem System auf vollständiger Silicatgrundlage erhalten werden können.
Das System mit dem Polymer gemäß der Erfindung ergibt eine geringfügig
niedrigere Helligkeit, aber der Grund hierfür ist, dass der Alkaligehalt zu
hoch war, was ersichtlich ist, da der restliche Peroxidgehalt sehr niedrig ist,
was bedeutet, dass Wasserstoffperoxid bei der Zersetzung aufgrund des zu hohen pH
im Vergleich mit dem Silicatsystem verbraucht wurde. Silicat kann den pH puffern,
aber das Polymer hat nicht die gleiche starke Wirkung.
Es kann auch ersehen werden, dass der Aschegehalt der entfärbten
Pulpe bereits nach der ersten Flotation viel niedriger ist als in einem üblichen
System mit Silicat. Da die Deinkinganlage wenigstens eine weitere Flotationsstufe
und eine oder mehrere Waschstufen enthalten kann, wenn die Pulpe für die Seidenpapierherstellung
bestimmt ist, ist das erfindungsgemäße System in der gesamten Deinkinganlage
zur Herstellung von entfärbter Pulpe für die Seidenpapierherstellung vorteilhaft.
Anspruch[de]
Verfahren zum Deinken von Abfallpapier, umfassend das Behandeln des
Abfallpapiers mit einer Peroxidverbindung in einem wässrigen alkalischen Medium
in Gegenwart von Polymeren, wobei das Verfahren umfasst das Einführen der Polymere
in Form einer Polymerlösung mit einem pH von höchstens 7 und enthaltend
ein erstes Polymer (A), das ein Ca-bindendes Polymer in Form eines Polycarboxylatpolymers
umfasst, das ein Copolymer von Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit
Maleinsäure oder Itaconsäure ist, und ein zweites Polymer (B), das eine
Poly-&agr;-hydroxyacrylsäure oder ein Salz davon oder das entsprechende Polylacton
umfasst, wobei das Verfahren zusätzlich umfasst das Behandeln des Abfallpapiers
mit wenigstens einem nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoff oder mit wenigstens
einer Kombination eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs und einer
Fettsäure oder einem Salz davon, um die Tintenablösung und/oder Tintenentfernung
zu fördern.Verfahren nach Anspruch 1, worin das Ca-bindende Polymer in Form eines
rohen Polycarboxylatpolymers (A) vorliegt.Verfahren nach Anspruch 2, worin das Ca-bindende rohe Polycarboxylatpolymer
(A) ein rohes Copolymer umfasst, erhalten aus der Copolymersation von Acrylsäure
und/oder Methacrylsäure mit Maleinsäure oder Itaconsäure, wobei das
rohe Polymer einen pH unter 7, bevorzugt unter 6 und bevorzugter unter 5 hat.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Polymerlösung
einen pH von höchstens 6 und bevorzugt höchstens 5 hat.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das erste Polymer
(A) ein Molekulargewicht von wenigstens 4000, bevorzugt wenigstens 10000 und bevorzugter
wenigstens 30000 hat und das zweite Polymer (B) ein Molekulargewicht von wenigstens
5000, bevorzugt wenigstens 10000 und bevorzugter wenigstens 15000 hat.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin in dem ersten
Polymer (A) das molare Verhältnis von Acrylsäure und/oder Methacrylsäure
zu Maleinsäure und/oder Itaconsäure 80:20 bis 20:80 und bevorzugt 70:30
bis 30:70 beträgt.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Anteil des
zweiten Polymers (B) 1 bis 50 Gew.-% der Gesamtmenge des ersten Polymers (A) und
des zweiten Polymers (B) beträgt.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Menge der
Polymere (A) und (B) 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,2 Gew.-% und bevorzugter
0,02 bis 0,1 Gew.-% der trockenen Abfallpapierpulpe beträgt.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der Zugabepunkt
der Lösung der Polymere (A) und (B) nahe zu den Zugabepunkten der Peroxidverbindung
und der alkalischen Verbindung liegt.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die Behandlung
mit der Peroxidverbindung in einem wässrigen Medium in Gegenwart der Polymere
(A) und (B) in einem Pulper und/oder in einem Bleichschritt durchgeführt wird.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die Behandlung
mit dem nichtionischen oberflächenaktiven Stoff oder mit der Kombination eines
nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs und einer Fettsäure oder einem
Salz davon in einem Pulper durchgeführt wird, gefolgt von einem oder mehreren
Flotations- und/oder Waschschritten.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin die Behandlung
mit dem nichtionischen oberflächenaktiven Stoff oder mit der Kombination eines
nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs und einer Fettsäure oder einem
Salz davon in einem oder mehreren Flotations- und/oder Waschschritten durchgeführt
wird.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Behandlung
mit dem nichtionischen oberflächenaktiven Stoff oder mit der Kombination eines
nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs und einer Fettsäure oder einem
Salz davon sowohl in einem Pulver als auch in einem oder mehreren Flotations- und/oder
Waschschritten durchgeführt wird, worin der nicht-ionische oberflächenaktive
Stoff oder die Kombination eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs
und einer Fettsäure oder eines Salzes davon, der bzw. die in dem Pulper
und in dem bzw. den Flotations- und/oder Waschschritt(en) verwendet wird, gleich
oder verschieden sein kann.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin die Kombination
eines nichtionischen oberflächenaktiven Stoffs und einer Fettsäure oder
eines Salzes davon höchstens 50 Gew.-% der Fettsäure. oder eines Salzes
davon umfasst.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin das Verfahren
wenigstens einen Peroxid-Bleichschritt umfasst, gefolgt von einem oder mehreren
Flotations- und/oder Waschschritten, die in Gegenwart einer Fettsäure oder
eines Salzes davon oder des nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs oder
der Kombination eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs und einer Fettsäure
oder eines Salzes davon durchgeführt werden.Verfahren nach Anspruch 15, worin der bzw. die Flotations- und/oder
Waschschritt(e) in Gegenwart einer Fettsäure oder eines Salzes davon in einer
Menge durchgeführt werden, die etwa 90 Gew.-% der Gesamtmenge von in dem Deinking-Verfahren
verwendeten oberflächenaktiven Stoffen nicht übersteigt.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, worin der nicht-ionische
oberflächenaktive Stoff ein Fettsäurederivat der allgemeinen Formel
umfasst, worin R eine Fettsäurealkylgruppe mit C5- bis C21-Kohlenstoffatomen,
bevorzugt C13- bis C19-Kohlenstoffatomen und bevorzugter C15-
bis C18-Kohlenstoffatomen ist,
n die mittlere Zahl von Ethylenoxideinheiten ist und etwa 5 bis 100, bevorzugt etwa
7 bis 75 und bevorzugter etwa 10 bis 30 beträgt und
m die mittlere Zahl von Propylenoxideinheiten ist und etwa 0 bis 30, bevorzugt etwa
3 bis 25 und bevorzugter etwa 4 bis 20 beträgt.Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, worin der
nicht-ionische oberflächenaktive Stoff ein Fettalkoholderivat der allgemeinen
Formel
umfasst, worin R eine Fettalkoholalkylgruppe mit C5- bis C21-Kohlenstoffatomen,
bevorzugt C13- bis C19-Kohlenstoffatomen und bevorzugter C15-
bis C18-Kohlenstoffatomen ist,
n die mittlere Zahl von Ethylenoxideinheiten ist und etwa 5 bis 100, bevorzugt etwa
7 bis 75 und bevorzugter etwa 10 bis 30 beträgt und
m die mittlere Zahl von Propylenoxideinheiten ist und etwa 0 bis 30, bevorzugt etwa
3 bis 25 und bevorzugter etwa 4 bis 20 beträgt.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, worin die Gesamtmenge
des nichtionischen oberflächenaktiven Stoffs oder der Kombination des nicht-ionischen
oberflächenaktiven Stoffs und der Fettsäure oder eines Salzes davon 0,001
bis 1,5 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,75 Gew.-% und bevorzugter 0,15 bis 0,5 Gew.-%
des trockenen Abfallpapiers beträgt.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, worin das Abfallpapier
recyceltes Papier ist, das im Wesentlichen holzfreies gemischtes Büroabfallpapier
(MOW) und/oder Holz enthaltendes altes Zeitungspapier (ONP) und/oder altes Magazinpapier
(OMG) umfasst.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, worin das Abfallpapier
recyceltes Papier ist, das im Wesentlichen holzfreies gemischtes Büroabfallpapier
(MOW) umfasst, wobei das Verfahren umfasst das Behandeln des MOW in einem Pulper
in Gegenwart des nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs oder der Kombination
eines nichtionischen oberflächenaktiven Stoffs und einer Fettsäure oder
eines Salzes davon, gefolgt von Flotation und/oder Waschen zur Tintenentfernung
und danach Bleichen mit einer Peroxidverbindung in einem wässrigen alkalischen
Medium in Gegenwart des ersten Polymers (A) und des zweiten Polymers (B).Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, worin das Abfallpapier
recyceltes Papier ist, das im Wesentlichen holzfreies gemischtes Büroabfallpapier
(MOW) umfasst, und worin das Verfahren eine entfärbte Pulpe mit einem niedrigen
Aschegehalt, bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, bevorzugter weniger als 5 Gew.-% und
am bevorzugtesten weniger als 3 Gew.-% der trockenen Pulpe ergibt.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, worin das Abfallpapier
recyceltes Papier ist, das Holz enthaltendes altes Zeitungspapier (ONP) und/oder
altes Magazinpapier (OMG) umfasst, wobei das Verfahren umfasst das Behandeln des
ONP und/oder OMG in einem Pulper mit einer Peroxidverbindung in einem wässrigen
alkalischen Medium in Gegenwart des ersten Polymers (A), des zweiten Polymers (B)
und des nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs oder der Kombination eines
nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs und einer Fettsäure oder eines
Salzes davon, gefolgt von einem oder mehreren Flotations- und/oder Waschschritten
zur Tintenentfernung und optional Bleichen mit einer Peroxidverbindung in einem
wässrigen alkalischen Medium, optional in Gegenwart des ersten Polymers (A)
und des zweiten Polymers (B) und/oder mit Dithionit.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, worin das Verfahren
einen ersten Peroxid-Bleichschritt umfasst, gefolgt von einem oder mehreren Flotations-
und/oder Waschschritten und einem zweiten Bleichschritt, der bevorzugt einen reduktiven
Bleichschritt, wie einen Natriumdithionit-Bleichschritt oder einen Natriumformamidinsulfinsäure-Schritt
umfasst.