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Dokumentenidentifikation DE602005004542T2 29.01.2009
EP-Veröffentlichungsnummer 0001759053
Titel VERFAHREN ZUM ENTFÄRBEN VON ALTPAPIER
Anmelder Kemira Oyj, Helsinki, FI
Erfinder HORACEK, Bob, Monson, MA 01057, US;
JÄKÄRÄ, Jukka, FI-33410 Tampere, FI;
SVEDMAN, Mikael, FI-65100 Vaasa, FI
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80802 München
DE-Aktenzeichen 602005004542
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.06.2005
EP-Aktenzeichen 057563579
WO-Anmeldetag 16.06.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/FI2005/000283
WO-Veröffentlichungsnummer 2005124016
WO-Veröffentlichungsdatum 29.12.2005
EP-Offenlegungsdatum 07.03.2007
EP date of grant 23.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.01.2009
IPC-Hauptklasse D21C 5/02  (2006.01)  A,  F,  I,  20070206,  B,  H,  EP

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

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).

Kationische oberflächenaktive Stoffe, einschließlich quaternäre Ammoniumverbindungen (QAC).

Ampholytische oberflächenaktive Stoffe, einschließlich ampholytische oberflächenaktive Stoffe (AMPH).

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, g Feuchtes Polylacton in der Mischung, g Aktiver Ge-halt der Endmischung, % Viskosität bei 25°C, sofort, mPa·s Viskosität bei 25°C, nach 1 Woche, mPa·s 786 A1 30 200 22,2 35 > 5000 4020 786 A2 25 200 18,5 30 > 5000 1080 786 A3 22 200 16,3 26 1550 360 786 A4 20 200 14,8 24 1410 306 786 A5 17 200 12,6 21 279 83

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 System Visuelles Ergebnis Soda transparent PHAS transparent Ätznatron plus PHAS opak Ätznatron plus Seife milchig PHAS plus Ätznatron opak Ätznatron plus Silicat transparent Ätznatron, PHAS und Seife milchig mit einem Niederschlag Ätznatron, Seife und PHAS milchig mit einem Niederschlag PHAS, Ätznatron und Seife milchig mit einem Niederschlag Ätznatron, Silicat und Seife milchig

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 4 DEINKEN 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. Bedingungen Aufschlusschemikalie Bleichbehandlung Chemikalie nach der Flotation Rhoditec 1000 Silicat PHAS Polymer Seife R Seife R Seife R Eigenschaft Helligkeit, % ISO 71,7 71,6 76,0 76,7 77,2 76,7 ERIC 39 66 31 71 23 33 Tintenablösung, % 94,6 89,5 96,1 88,9 95,9 94,9 Gesamtausbeute, % 56,4 56,6 57,3 56,3 57,0 56,6

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. Bedingungen Aufschlusschemikalie Bleichbehandlung Chemikalie nach der Flotation Lionsurf 737 Silicat PHAS Polymer Seife L Seife L Seife L Eigenschaft Helligkeit, % ISO 73,5 72,4 74,2 73,7 74,7 74,5 ERIC 34 32 32 26 27 29 Tintenablösung, % 96,4 96,0 96,8 96,4 97,5 97,7 Gesamtausbeute, % 58,1 57,9 58,2 60,0 60,1 58,4

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 Peroxid Restliches % Bleichungssystem Aufschlusschemikalie R L Silicat 18% 36% PHAS 29% 37% Polymer 30% 52%

R
= 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. Bedingungen Aufschlusschemikalie Gleichungsbehandlung Chemikalie nach der Flotation Rhoditec 1000 Silicatseife PHAS-Seife Polymerseife Eigenschaft Helligkeit, % ISO 72,1 77,0 76,8 ERIC 68 61 57 Tintenablösung, % 88,6 90,0 89,3 Gesamtausbeute, % 57,1 57,1 57,0
Tabelle 7. Die Gesamtergebnisse nach dem Nachwaschen, wenn eine alkoxylierte Fettsäure beim Aufschluss und ein Kneter-Retentionssystem beim Bleichen verwendet wurden. Bedingungen Aufschlusschemikalie Gleichungsbehandlung Chemikalie nach der Flotation Lionsurf 737 Silicatseife PHAS-Seife Polymerseife Eigenschaft Helligkeit, % ISO 72,0 72,9 72,9 ERIC 41 35 31 Tintenablösung, % 95,2 95,6 97,1 Gesamtausbeute, % 55,7 59,3 59,8

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 5 SIMULATION 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 Pulpe Eigenschaft Eigenschaft Einheit Industrielle Pulpeprobe Toner Pulpe Behälter Gesamte Pulpe Helligkeit

Restliche Tinte
% ISO

ERIC (ppm)
72,4

66
59,7

726
70,2

136
Hypergewaschene Pulpe Helligkeit

Restliche Tinte
% ISO

ERIC (ppm)
77,1

24
72,2

239
77

48
Gesamte Fleck Anzahl (nb/m2) 6280 607

890
86045
Pulpe Kontamination Fläche (mm2/m2) 137 12160 1656

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 Versuchs In das Bleichen eingeführte Chemikalien pH Silicat Silicat 11,6 kg/odt Pulpe, d. h. 1,16%

Ätznatron 0,221%

Wasserstoffperoxid 1,04% (als 100%)
10,2
Polymer 5 kg Polymer 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%)
9,1
Polymer 2,5 kg Ätznatron 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/Versuch Silicat Polymer 5 Polymer 2,5 Helligkeit, % ISO 78,6 78,0 78,8 Helligkeit, % ISO, hypergewaschene Pulpe 80,3 80,7 81,1 Helligkeit, % ISO mit UV eingeschaltet 95,9 95,6 94,7 Helligkeit, % ISO UV eingeschaltet, hypergewaschene Pulpe 97,8 98,6 98,1 ERIC, ppm 31 23 22 ERIC, ppm, hypergewaschene Pulpe 26 12 17 Flecken, mm2/m2 25 22 14 Flecken, nb/m2 1147 870 614 Mittlerer Fleckdurchmesser, &mgr;m 167 179 170 Verfahrensausbeute, % 91,8 91,7 90,1 Aschegehalt, % 1,7 1,1 1,1 Ascheentfernung, % 63 76 76 Restliches Peroxid, in der Pilotanlage für 20 Minuten 88 67 81 Tintenentfernung auf der Grundlage von ERIC 78,5 84,2 84,2 Fleckentfernung auf der Grundlage der Fläche 98,6 98,7 99,2 Fleckentfernung auf der Grundlage der Anzahl 98,7 99,0 99,3

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 6 DEINKEN 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 System/Eigenschaft K1 Silicat + Seife K2 PHAS + Lionsurf 737 K3 PHAS + Lionsurf 5140 K4 Polymer + Seife K5 Polymer + Lionsurf 737 K6 Polymer + Lionsurf 5140 Nach dem Aufschluss und der 1. Flotation Tintenenifernungsindex, % 71,8 82,4 73,9 76,0 73,9 78,8 Flecken, nb/ m2 7108 5747 6396 6609 5859 5987 Flecken, mm2/m2 510 369 424 441 408 397 Aschegehalt, % 18 12,3 13,3 16,6 14,5 14,5 Schaumvolumen 0,717 1,321 1,355 0,87 1,456 1,226 Nach dem Bleichen Mit Silicat – Helligkeit, % ISO 65,6 – ERIC, ppm 260 – Restliches Peroxid 0,41 Mit PHAS – Helligkeit, % ISO 65,5 65,1 – ERIC, ppm 217 275 – Restliches Peroxid 0,21 0,44 Mit Polymer – Helligkeit, % ISO 64,0 63,8 63,3 – ERIC, ppm 328 265 248 – Restliches Peroxid 0,38 0,13 0,13

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.






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