DE69325098T2 - Verfahren zur behandlung von altpapier und wiedergewonnenes papier - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von Altpapierstoffen, besonders ein Verfahren zur Behandlung von Altpapierstoffen in einem Wiederaufbereitungsschritt und zu einem Recyclingpapier.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
• Aufgrund der zunehmenden öffentlichen Nachfrage hat die Verwendung von Recyclingpapier ständig zugenommen. Zur Rückgewinnung der zur Papierherstellung aus Altpapier verwendeten Fasern muß an dem Altpapier im allgemeinen ein Deinking-Vorgang (Entfärbungsvorgang) vorgenommen werden, um die beim Drucken verwendeten Tinten zu entfernen und auf diese Weise ein Altpapier mit geeignetem Aussehen zur Wiederverwendung zu schaffen. Herkömmlicherweise wurde das Entfärben (Deinking) entweder anhand von Wasch- oder Flotations-Deinking durchgeführt.
• Altpapier kann ein Gemisch aus Zeitungen, Zeitschriften, Telefonbüchern, Werbedrucksachen, Wellpappenbehältnissen und dergleichen enthalten. Bei den zur Herstellung dieser Materialien verwendeten Papierfasern kann es sich um chemisch aufgeschlossene Materialien, wie zum Beispiel Kraftzellstoffe handeln oder es können mechanisch hergestellte Stoffe, wie zum Beispiel Holzschliff sein. Ein großer Teil dieses Altpapiers war in irgendeiner Form einem Druckvorgang ausgesetzt gewesen, welcher Druckvorgang eine Ablagerung von Tinte auf dem Papier zurückläßt. Bisher hat sich das Recycling von Altpapier vor der Wiederverwendung des rezyklierten Altpapiers zur weiteren Bedruckung auf die Entfernung der Tinte konzentriert.
• Bei den grundlegenden Schritten bei einem typischen Wasch- oder Flotations-Deinkingvorgang handelt es sich um folgende: Wiederaufbereitung des Altpapiers in einer Wiederaufbereitungsvorrichtung; grobe Reinigung und Sieben des wiederaufbereiteten Materials; Entfärben (Deinking); feine Reinigung und Sieben; danach Bleichen und letztendlich Lagerung.
• Eine Hauptkomponente in einem typischen Deinkingvorgang alter Zeitungen ist die Behandlung des Altpapiers in der Wiederaufbereitungsvorrichtung. In der Wiederaufbereitungsvorrichtung wird das Altpapier, wie hierin nachstehend beschrieben, typischerweise in Wasser mit Chemikalien, wie zum Beispiel Ätznatron, Natriumsilikat und Wasserstoffperoxid behandelt. Ein Metallchelatbildner kann auch eingeschlossen werden.
• Der Wiederaufbereitungsschritt kann das die Tintenteilchen umgebende Harz abbauen, während die physikalische Wirkung der Wiederaufbereitungsvorrichtung bei der Trennung der Tinte von den Fasern hilft.
• Der Wiederaufbereitung schließt sich eine Reihe grober Reiniger und Siebe zur Entfernung großer Teilchen, wie zum Beispiel Heftklammern und Kunststoffe aus dem Stoff ein. Der gereinigte Stoff wird entweder einem Wasch- oder Flotations-Deinkingschritt zugeführt.
• Beim Wasch-Deinking wird ein großes Wasservolumen durch das wiederaufbereitete Altpapier geleitet, wobei das Altpapier auf einem Maschensieb gehalten wird. Die Tinte und andere Teilchen werden durch den Stoff gewaschen und aus dem Stoff weggewaschen.
• Beim Flotations-Deinking werden Chemikalien eingesetzt, die zum Sammeln der Tintenteilchen vorgesehen sind, während in das wiederaufbereitete Altpapier Luftbläschen eingeleitet werden. Die hydrophobe Beschaffenheit der mit Sammlern behandelten Tintenteilchen fördert die Haftung der Tinte an den Luftbläschen, damit die Tinte an die Oberfläche des wiederaufbereiteten Altpapiers getrieben werden kann, wo sie entfernt werden kann.
• Typischerweise wird nur ein Deinkingtyp benutzt. Einige Altpapierbehandlungsmühlen können jedoch sowohl Wasch- als auch Flotations-Deinkingverfahren einsetzen.
• Nach einem dieser beiden Verfahren wird das entfärbte, wiederaufbereitete Altpapier anschließend durch eine Reihe feiner Reiniger und Siebe geleitet, wo die kleinen Teilchen, wie zum Beispiel Sand und Grieß entfernt werden.
• Zusätzliche Verarbeitungsschritte können erforderlich sein, wie zum Beispiel Dispersion zur Reduktion der Teilchengröße jedweder Kontaminanten oder eine spezielle Reinigungsstufe mit Spezialreinigern, die zur Entfernung spezifischer Kontaminanten vorgesehen sind. Darüber hinaus kann das wiederaufbereitete Altpapier auch mit Bleichchemikalien zur Steigerung des Weißegrades und der Helligkeit des Stoffes behandelt werden.
• Das entfärbte Altpapier wird dann auf Lager gehalten, bis es schließlich in eine Papierherstellungsmaschine eingespeist wird. Das entfärbte Altpapier sieht folglich einen Stoffeintrag vor, welcher Eintrag mit anderen Papierrohstoffen zur Herstellung des verkäuflichen Papierproduktes kombiniert werden kann.
• Die an dem traditionellen Deinking (Entfärben) beteiligte Chemie ist überall bekannt, Ätznatron wird in der Wiederaufbereitungsvorrichtung zur Erhöhung des pH und in einigen Fällen zur Verseifung des die Tintenteilchen umgebenden Harzes verwendet. Die Erhöhung des pH über 7,0 ruft jedoch Vergilbung und Dunkelwerden des Altpapierfaserstoffes hervor, der Papier aus Holzschliff oder mechanischen Stoffen enthält. Um dem unerwünschten Effekt des Dunkelwerdens entgegenzuwirken, wird ein Bleichmittel zugefügt. Herkömmlicherweise handelt es sich bei dem gewählten Bleichmittel um Wasserstoffperoxid. Zusätzliche Chemikalien werden zur Maximierung der Leistung des Bleichmittels zugefügt. So werden zum Beispiel oft Natriumsilikat und ein Metallchelatbildner zur Stabilisierung des Peroxids zugefügt.
• Demgemäß wird die Wiederaufbereitung in einer Deinking- Anlage herkömmlicherweise bei einer Konsistenz von 8 bis 15% (hierbei handelt es sich um einen in der Papierindustrie gebräuchlichen Begriff zur Beschreibung der Konzentration (W/V) eines wäßrigen Breies aus Stoffasern), bei einem pH von 9,5 bis 11, 5 bis 30 Minuten lang und bei einer Temperatur von 40ºC bis 60ºC durchgeführt. Eine typische Wiederaufbereitungslauge könnte 1,5% Natriumhydroxid, 3% Natriumsilikat und 1% Wasserstoffperoxid umfassen.
• Der die Wiederaufbereitungsvorrichtung verlassende behandelte Stoff weist gewöhnlich eine dunkle Farbe auf und wird daran anschließend zum Wasch- und/oder Flotations- Deinkingschritt zur Trennung der Tinte von dem Stoff weitergeleitet.
• Während der Wasch-Deinkingsschritt im allgemeinen für die Tintenentfernung wirksam ist, erzeugt das Verfahren ein erhebliches Abwasservolumen, das vor dem Entsorgen behandelt werden muß. Die Behandlung des Abwassers zur Entsorgung kann teuer sein. Überdies kann Wasch-Deinking häufig in niedriger Ausbeute und unvollständiger Tintenentfernung resultieren, was zu geringer Helligkeit führt.
• Das Flotations-Deinking wird schnell zum vorherrschenden Verfahren bei der Entfernung von Tinte. Das Flotations- Deinking ist jedoch ein empfindliches Verfahren, das durch Variationen der einfließenden Rohmateralien, Tintentypen und dergleichen entstabilisiert werden kann.
• Überdies ist die für das Flotations- oder Wasch-Deinking erforderliche Ausrüstung nicht nur sehr groß, sondern auch teuer. Demgemäß müssen Stoff- und Papiermühlen, die entfärbte Fasern in ihren Papierfaserstoff einzubauen wünschen, Kapital investieren und Raum für die zum Wasch- oder Flotations-Deinking bestimmte Spezialausrüstung schaffen.
• Ein weiterer Nachteil des Deinking ist das Trennen, Sammeln und Entsorgen des resultierenden Tintenschlammes aus dem Prozeßwasser. Umweltsichere Entsorgungsverfahren dieses Tintenschlammes können die wirtschaftliche Durchführbarkeit des Verfahrens verringern.
• Es wurde nunmehr gefunden, daß ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von Altpapier in der Abwesenheit von herkömmlichen Wiederaufbereitungschemikalien durch die Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels zu der Lauge während der Wiederaufbereitung bewirkt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
• Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Behandlung von Altpapier vorgesehen, das folgendes umfaßt:
• (i) Mischen eines Altpapiers, das eine Vielzahl anhaftender Tintenteilchen aufweist, mit Wasser zur Bildung eines wäßrigen Altpapierbreies;
• (ii) Behandeln genannten Altpapierbreies mit einem oberflächenaktiven Mittel, während genannter Brei dergestalt gerührt wird, um genannte Tintenteilchen von genanntem Papier zu lösen und
• (iii) Entfernen des Wassers aus genanntem Brei und Sammeln des genannten Stoffes zur Herstellung eines rezyklierten Stoffes,
• dadurch gekennzeichnet, daß während Schritt (ii) eine ausreichende Menge von genanntem oberflächenaktivem Mittel zugefügt wird, um genannte Tintenteilchen zu veranlassen, zu Tintenagglomeraten mit einem größeren Durchmesser dergestalt zu agglomerieren, damit mehr als 50% genannter Tintenteilchen, die in genanntem Altpapier vorliegen, mit genanntem rezykliertem Stoff als im wesentlichen nicht sichtbare Agglomerate zurückgehalten werden.
• Das oberflächenaktive Mittel ist bevorzugt ein Copolymer aus Ethylenoxid und Propylenoxid und ist bevorzugter ein Blockcopolyer und/oder ein statistisches Copolymer aus Ethylenoxid und/oder Propylenoxid. Die Menge des oberflächenaktiven Mittels beträgt bevorzugt von 0,01 bis 1,0 Gew.-% bezogen auf ofengetrockneten Stoff, bevorzugter von 0,2 bis 0,5 Gew.-% und kann dem Wasser vor dem Mischen mit dem Altpapier zugefügt werden.
• Dem vorliegenden Verfahren kann sich ein herkömmlicherer Wasch- oder Flotations-Deinkingschritt anschließen.
• Recyclingpapier wird jedoch bevorzugt ohne die Verwendung dieser Schritte oder ohne die Verwendung der normalerweise in diesen Schritten gefundenen Chemikalien erzeugt.
• Die vorliegende Erfindung sieht auch eine kurze Verfahrenssequenz zur Wiederaufbereitung von Altpapier zum Herstellen eines Altpapierstoffes vor, das folgendes umfaßt:
• Mischen eines Altpapiers mit einer Vielzahl anhaftender Tintenteilchen mit Wasser zur Bildung eines wäßrigen Altpapierbreies;
• Behandeln genannten Altpapierbreies mit einem oberflächenaktiven Mittel, während genannter Brei gerührt wird, um auf diese Weise genannte Tintenteilchen aus genanntem Papier zu lösen und Agglomerieren genannter Tintenteilchen zu Tintenagglomeraten mit einem größeren Durchmesser und folglich Bilden eines Stoff- und Tintenagglomeratgemisches, worin genannter Brei im wesentlichen frei von zugefügtem Silikat, Ätzmittel und/oder Wasserstoffperoxid ist und
• Weiterleiten von genanntem mit oberflächenaktivem Mittel behandeltem Gemisch an eine Papierherstellungsmaschine ohne die Verwendung eines Wasch- oder Flotations- Deinkingschrittes, um das Wasser aus genanntem Gemisch zu entfernen und folglich einen rezyklierten Stoff zu bilden, worin ein überwiegender Teil genannter Tintenagglomerate mit genanntem rezykliertem Stoff zurückgehalten wird und als im wesentlichen nicht sichtbare Agglomerate vorliegt.
• Am bevorzugtesten wird kein Silikat, Ätzmittel oder Peroxid zugefügt, damit die Konzentration von Silikat, Ätzmittel und Wasserstoffperoxid Null ist. Die Konzentration von Silikat, Ätzmittel und Wasserstoffperoxid, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden könnten, ist jedoch im allgemeinen signifikant geringer als die Konzentrationen, die herkömmlicherweise bei Wiederaufbereitungsvorgängen verwendet werden, wie hierin vorstehend dargelegt wird. Demgemäß sollte die Konzentration von Silikat, Ätzmittel und Wasserstoffperoxid unter 0,5 Gew.-% und bevorzugter unter 0,1 Gew.-% bezogen auf ofengetrockneten Stoff liegen.
• In einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung auch behandeltes Recyclingpapier vor, das lignocellulosehaltige Fasern und eine Vielzahl von Tintenagglomeraten umfaßt, die durch genannte Fasern hindurch dispergiert sind, welche Tintenagglomerate im wesentlichen nicht sichtbar sind und durch Agglomeration von Tintenteilchen zu Tintenagglomeraten gebildet wurden, die mehr als 50% der Tintenteilchen umfassen, die ursprünglich auf genanntem Papier zum Recycling gefunden wurden.
• Während einer typischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden einem geeigneten Reaktionsgefäß, das als eine Wiederaufbereitungsvorrichtung bezeichnet werden kann, Altpapier und Wasser zugefügt, um einen wäßrigen Altpapierbrei mit einem gewünschten Feststoffgehalt zu erzeugen. Dem Brei wird ein oberflächenaktives Mittel zugefügt, und der Brei wird gemischt, um die auf dem Altpapier vorliegenden Tintenteilchen zu veranlassen, sich aus dem Altpapierstoff zu lösen.
• Es wurde festgestellt, daß in der Wiederaufbereitungsvorrichtung durch Zufügen von lediglich einem oberflächenaktiven Mittel akzeptierbare Helligkeitsgewinne erreicht werden können und daß die in einer Wiederaufbereitungsvorrichtung verwendeten herkömmlichen Chemikalien, wie zum Beispiel Ätzmittel, Silikat und Peroxid ausgeschaltet werden können. Folglich kann der mit einem oberflächenaktiven Mittel behandelte Stoff, ohne in einer Wasch- oder Flotations- Deinkingvorrichtung entfärbt werden zu müssen, direkt an die Papierherstellungsmaschine weitergeleitet werden. Es ist zu beachten, daß der Stoff, bevor er an die Papierherstellungsmaschine geleitet wird, zuerst einem Bleichschritt, Lagerung, Entwässerung und/oder einem anderen Behandlungsschritt, von dem Deinking abgesehen, zugeführt werden kann. Der Stoff kann darüber hinausgehend vor der Weiterleitung an die Papierherstellungsmaschine auch mindestens einem anderen Stoffeintrag zugefügt werden.
• Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die zugefügten oberflächenaktiven Mittel bei der Bildung von Tintenagglomeraten helfen, welche Agglomerate im wesentlichen nicht sichtbar sind und mit dem Stoff zurückgehalten werden. Während der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung können jedoch einige Tintenteilchen und/oder Agglomerate aus dem Altpapier entfernt werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung erlaubt jedoch, daß der größte Teil der Tinte, bevorzugt mehr als 50% der initial vorliegenden Tinte, die auf dem Altpapier enthalten ist, mit dem behandelten Papier als im wesentlichen nicht sichtbare (das heißt nicht mit dem bloßen Auge sichtbare) Tintenagglomerate zurückgehalten werden kann.
• Typische Beispiele von Copolymeren in dem Rahmen der vorliegenden Erfindung sind gewerblich erhältlich, wie zum Beispiel als Synperonic PE, Synperonic T oder Synperonic LF.
• Andere Typen oberflächenaktiver Mittel, einschließlich kationischer und anionischer oberflächenaktiver Mittel können auch verwendet werden. In dieser Ausführungsform kann jedoch jedes verwendete oberflächenaktive Mittel Agglomeration der Tintenteilchen verursachen und bevorzugt die Haftung der Tintenagglomerate an dem Stoff erleichtern. Haftung ist wie folgt zu interpretieren: Als eine Tendenz der Tintenagglomerate, mit dem Stoff zurückzubleiben, anstelle durch ihn hindurch dispergiert und anschließend mit der Wiederaufbereitungslauge entfernt zu werden.
• Die Dosierungsmenge von oberflächenaktivem Mittel ist zur Unterstützung bei der Bildung von Tintenagglomeraten einer geeigneten Größe von Bedeutung. Es wurde festgestellt, daß das überschüssige oberflächenaktive Mittel die Dispersion der Tinte als kleine Agglomerate durch den Stoff hindurch veranlassen wird. Demzufolge ist es notwendig, die richtige Menge an oberflächenaktivem Mittel zu ermitteln, die verwendet werden muß, um die Bildung von Agglomeraten geeigneter Größe zu veranlassen.
• Demgemäß kann die Menge an oberflächenaktivem Mittel abhängig von dem Typ des oberflächenaktiven Mittels, Leistung, Altpapierquelle, Tintentypen und -volumen, Temperatur des Wiederaufbereitungsvorgangs und dergleichen variieren. Im allgemeinen werden jedoch während der Wiederaufbereitung die erfindungsgemäßen Copolymere bevorzugt in Konzentrationen von 0,01 bis 1,0%, bevorzugter 0,1 bis 0,7% und noch bevorzugter bei Konzentrationen von 0,2 bis 0,5% verwendet, ausgedrückt auf einer 100%- Gewichtsbasis, als ein gewichtsprozentiger Anteil des ofengetrockneten Gewichtes des Stoffes. Überdies kann die zugefügte Konzentration des oberflächenaktiven Mittels unter Berücksichtigung des Rezyklierens von oberflächenaktivem Mittel in dem während der Stoffbehandlung verwendeten Prozeßwasser angepaßt werden, damit die in der Wiederaufbereitungsvorrichtung vorliegende Konzentration in den oben bevorzugten Konzentrationen aufrechterhalten wird.
• Die Wiederaufbereitungslauge kann zusätzlich zu anderen Wiederaufbereitungsadditiven auch ein Gemisch aus kompatiblen oberflächenaktiven Mitteln umfassen.
• Der Begriff oberflächenaktives Mittel wird überall in diesem Antrag im allgemeinen Sinne verwendet und schließt die Chemikalien ein, die in der Industrie als Dispergiermittel, Sammler, Netzmittel, "Displectors", Antiablagerungshilfsmittel und dergleichen bezeichnet werden.
• In der vorliegenden Erfindung umfaßt "Wiederaufbereitung" bevorzugt lediglich das Mischen und Rühren des Altpapiers mit dem oberflächenaktiven Mittel der vorliegenden Erfindung unter den Bedingungen wie sie hierin nachstehend dargelegt werden.
• Ein bedeutender Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Wiederaufbereitung unter Bedingungen durchgeführt werden kann, die zur Verwendung in einer Stoffmühle geeigneter sind. So wird das Verfahren bevorzugt bei einer Konsistenz von 1 bis 15%, bevorzugt einer Konsistenz von 3 bis 9%, bei einem pH unter 8 und bevorzugt zwischen 4 und 7,0, 1 bis 60 Minuten lang und bevorzugt 5 bis 30 Minuten lang, bei einer Temperatur von 10 bis 70ºC und bevorzugt 40 bis 60ºC durchgeführt. Überdies läßt das vorliegende Verfahren auch die Eliminierung der Verwendung von Ätzmittel, Wasserstoffperoxid und Silikat zu und ersetzt sie durch die definierten oberflächenaktiven Mittel. Nur eine kleine Menge einer geeigneten Säure, wie zum Beispiel Schwefelsäure oder selbst eine kleine Menge Ätzmittel können wahlweise zur Einstellung des pH der Wiederaufbereitungslauge auf einen gewünschten Wert zugefügt werden.
• Wie hierin vorstehend beschrieben wurde, können die erfindungsgemäßen Verfahren vor der Weiterleitung des Stoffes an eine Papierherstellungsmaschine auch das Zuleiten des genannten rezyklierten Stoffes an einen Bleichschritt umfassen. Jeder geeignete Bleichschritt, der typischerweise für entfärbten Stoff und besonders für entfärbten mechanischen Stoff verwendet wird, wie zum Beispiel Bleichen mit Wasserstoffperoxid, kann anschließend zur Steigerung der Helligkeit des Recyclingpapiers benutzt werden.
• Ein signifikanter Vorteil des Zürückhaltens der Tintenagglomerate mit dem Stoff besteht in der Verringerung der Menge des Tintenbreies, die in der Regel während der Deinkingvorgänge erzeugt wird.
• Die gebildeten Tintenagglomerate weisen bevorzugt einen Durchmesser zwischen 2 und 80 um (oder Mikrometer), bevorzugter zwischen 2 und 60 um und noch bevorzugter zwischen 2 und 20 um auf. Die Agglomerate sind auch bevorzugt glatt und im wesentlichen sphärisch und besitzen folglich eine kleine Oberfläche. Die Agglomerate sind bevorzugt klein genug, daß sie nicht sichtbar sind, aber groß und zahlreich genug, damit sie einen relativ großen Anteil der aus dem Stoff entfernten Tintenteilchen enthalten.
• Nicht alle Tintenagglomerate befinden sich in diesem Bereich, aber bevorzugt sind mehr als 50% der Tinte und bevorzugter mehr als 80% in den Tintenagglomeraten in den spezifizierten Bereichen enthalten.
• Die vorliegende Erfindung kann mit den meisten Altpapierquellen verwendet werden. Die Erfindung ist jedoch am wirksamsten mit Papiersorten, die mittels Offset- oder Hochdruckverfahren bedruckt wurden. Besonders Altpapier, das im wesentlichen aus alten Zeitungen oder einer Kombination aus alten Zeitungen mit verbesserten Holzschliff enthaltenden Gütegraden, einschließlich verbesserten Zeitungsdruckpapiers und Füllstoff enthaltender Spezialholzschliffpapiere besteht, wird besonders bevorzugt. Beschichtete Papiersorten, zum Beispiel von Zeitschriften, können in einem begrenzten Ausmaß verwendet werden. Darüber hinaus kann auch Recyclingpapier von Kontokartengütegrad verwendet werden, vorausgesetzt, daß der Gehalt an mit Toner bedrucktem Papier niedrig ist.
• Die Qualität des Altpapierrohstoffes kann sich auf die Endqualität des behandelten Stoffes auswirken. Mit alten Zeitungen, die im wesentlichen keine Kontaminanten enthalten, wie zum Beispiel Remittenden, kann der behandelte Stoff ohne weitere Behandlung in einer Höhe von beispielsweise 30% des Eintrags in einer Papiermaschine verwendet werden. Altpapier nach Gebrauch durch den Konsumenten ist jedoch häufig mit störenden Substanzen kontaminiert, wie zum Beispiel Klebstoffen an Adressenaufklebern und dergleichen, die lästige Kontaminanten bilden können, auf die im allgemeinen auf die "Stickies" verwiesen wird. Diese Materialien kontaminieren verschiedene Teile der Papierherstellungsmaschine und Zubehörausrüstungen und können qualitätsmindernde Löcher oder dünne Stellen in dem hergestellten Papier hervorrufen.
• Obwohl diese Probleme durch periodisches Reinigen der Maschine und mit Maschinensiebsprühmitteln, welche die Haftung von Stickies an dem Drainagesieb hemmen, minimiert werden können, kann der maximal zulässige Anteil der rezyklierten alten Zeitungen durch die Menge der Kontaminanten begrenzt sein.
• Ein begrenzter Grad einer Behandlung nach der Wiederaufbereitung ermöglicht die Verwendung eines größeren Anteils kontaminierter, rezyklierter Fasern. So kann der Stoff zum Beispiel durch einen In-line-Entstipper zum Zerkleinern einiger der größeren Kontaminanten, zusammen mit nicht perfekt wiederaufbereiteten Faserbündeln, geleitet werden. Als Alternative kann der Stoff zur Verbesserung der Qualität des kontaminierten Altpapiers durch ein Stoffsieb oder durch ein Stoffreinigungsgerät geleitet werden.
• Im allgemeinen kann die Wirksamkeit eines Verfahrens zur Behandlung von Altpapier durch Messen der Helligkeit des Stoffes gemäß den in der Industrie verwendeten Standardhelligkeitstests angezeigt werden. Herkömmlicherweise hat eine größere Helligkeit für entfärbtes Papier im allgemeinen darauf hingewiesen, daß mehr Tinte aus dem Stoff entfernt wurde. In der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß die Zugabe von oberflächenaktivem Mittel zu der Wiederaufbereitungsvorrichtung eine verbesserte Helligkeit gegenüber einem Kontrollverfahren lediglich durch Mischen des Stoffes in Abwesenheit von jedweden anderen Chemikalien vorsieht. Die Tintenteilchen werden jedoch bevorzugt zu Tintenagglomeraten geformt, und die Tintenagglomerate sind von ausreichender Größe, um eine relativ große Anzahl an Tintenteilchen aufnehmen zu können. Demzufolge wird die Helligkeit des behandelten Stoffes nicht signifikant durch Tintenteilchen reduziert, die durch das gesamte Papier hindurch ausgebreitet sind. Wenn darüber hinaus die Tintenagglomerate klein genug sind, um im wesentlichen für das bloße Auge nicht sichtbar zu sein, dann sind wenige, falls überhaupt irgendwelche, "Tintenschmutzpunkte" in den Papierendprodukten vorhanden.
• Da die Tintenagglomerate eine relativ kleine Oberfläche aufweisen und klein genug sind, um unter dem sichtbaren Bereich zu liegen und dennoch groß genug sind, daß sie einen großen Anteil der Tinte enthalten, die ursprünglich in dem Altpapier vorhanden war, wies der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugte Stoff im Vergleich zu der Helligkeit, die normalerweise in einer Wiederaufbereitungsvorrichtung erzielt würde, eine verbesserte Helligkeit auf und ist mit der gewöhnlich mit herkömmlichen Deinkingvorgängen erreichten Helligkeit vergleichbar. Dies wird trotz der Retention der aus dem Altpapier entfernten Tinte erreicht, da die zürückgehaltene Tinte in dem Papier auf eine Weise festgehalten wird, damit sie einen minimalen Effekt auf die Helligkeit oder das allgemeine Aussehen des entfärbten Papiers ausübt.
• Selbst in Situationen, in denen die Helligkeit des behandelten Stoffes geringer ist als die, die durch Standard-Deinkingvorgänge erreicht werden können, berücksichtigt die vorliegende Erfindung die Eliminierung der Kapitalauslagen für herkömmliche Deinking-Maschinen, und kann folglich einen akzeptierbaren Kompromiß gegenüber den niedrigeren Helligkeitsgraden darstellen.
• Der behandelte Stoff der vorliegenden Erfindung weist jedoch bevorzugt eine ISO-Helligkeit von mindestens 48% und bevorzugter eine ISO-Hellligkeit von mindestens 54% auf, nachdem er den Wiederaufbereitungsschritt verläßt.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Abwasser von dem Behandlungsverfahren weniger gefärbt ist als bei herkömmlichen Deinkingvorgängen, da ein großer Anteil der Tinte aus dem Altpapier in dem Stoff bleibt, anstelle aus dem System entfernt zu werden. Darüber hinaus wird jedwede aus dem Stoff entfernte Tinte zu nicht sichtbaren Tintenagglomeraten agglomeriert, und folglich ist das Aussehen des Abwassers aus dem Behandlungsverfahren signifikant heller als das dunkle Aussehen der herkömmlicheren Deinkingvorgänge.
• Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der folgenden nicht einschränkenden Beispiele veranschaulicht. In allen Beispielen wurde eine aus alten Zeitungen bestehende übliche Altpapierquelle verwendet. Alle Konzentrationen sind auf Gewichtsbasis als ein prozentualer Anteil bezogen auf ofengetrocknetes Stoffgewicht ausgedrückt.
Beispiel 1
• Eine Altpapierprobe wurde in einer mit einem Helico-Messer ausgerüsteten Lamort-Wiederaufbereitungsvorrichtung im Halbpilotmaßstab wiederaufbereitet. Die Wiederaufbereitungslauge enthielt nur Wasser und ist folglich nicht erfindungsgemäß. Die Wiederaufbereitung wurde 1 Stunde lang bei 45ºC bei einer Konsistenz von 5% durchgeführt, bis der Stoff entfasert war. Der anfängliche pH des wäßrigen Breies betrug 7,0 und sank nach abgeschlossener Behandlung auf pH 6,5 ab.
• Die Stoffasern und die Lauge wurden getrennt und wurden jeweils visuell und mikroskopisch auf das Vorliegen von Tintenteilchen untersucht. Die Helligkeit eines aus dem entfärbten Papier hergestellten Papierblattes wurde auch unter Verwendung eines Ultrascan*-Spektrophotometers gemessen.
• Es wurde festgestellt, daß Tinte sowohl in dem Stoff als auch in der Abwasserlauge als verwischte Teilchen vorhanden war. Der Stoff wies bei Messung eine ISO-Helligkeit von 41% auf.
Beispiel 2
• Eine zweite Altpapierprobe wurde in einer Wiederaufbereitungsvorrichtung unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wiederaufbereitet. Die Wiederaufbereitungslauge enthielt jedoch ein gewerblich erhältliches Nonylphenolethoxylat-Dispergiermittel, welches die Entfernung der Tintenteilchen aus dem Stoff, aber nicht die Agglomeration der Tintenteilchen zu Tintenagglomeraten förderte, die an den Stoffasern hafteten.
• Das oberflächenaktive Mittel wurde in einer Konzentration von 0,5 Gew.-% bezogen auf den ofengetrockneten Stoff zugefügt. Der Wiederaufbereitungsvorrichtung wurde kein Ätzmittel, Silikat oder Peroxid zugefügt, und die anfänglichen und abschließenden pH-Werte lagen für den wäßrigen Brei bei 7,0 bzw. 6,5. Nach der Wiederaufbereitung wies der behandelte Stoff eine ISO-Helligkeit von 51% auf, und die gesammelte Lauge war geringfügig dunkler als die in Beispiel 1 gesammelte Lauge.
Beispiel 3
• Das Experiment von Beispielen 1 und 2 wurde mit der Zugabe von einem gewerblich verfügbaren oberflächenaktiven Mittel aus 0,5 gew.-%igem Fettalkoholalkoxylat (einem Ethylenoxid/Propylen-Copolymer auf einer Fettalkoholbasis) mit einem Molekulargewicht von circa 1100 wiederholt.
• Nach der Wiederaufbereitung wies das gesammelte Papier eine ISO-Helligkeit von 54,0% auf. Außerdem war die gesammelte Lauge fast wasserklar und wies nicht das tintenfarbige/schwarze Aussehen auf, das in den in Beispiel 1 gesammelten Laugen üblich war. Nur eine relativ kleine Anzahl an Tintenteilchen wurde in der gesammelten Lauge beobachtet.
• Eine Analyse des Papiers ließ das Vorliegen einer Anzahl von Tintenagglomeraten mit einem Durchmesser von 2 bis 80 um, einschließlich einer Vielzahl glatter, im allgemeinen sphärischer Tintenagglomerate mit einem Durchmesser von 30-55 um erkennen.
Beispiel 4
• Eine weitere Altpapierprobe wurde in einer Wiederaufbereitungsvorrichtung unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wiederaufbereitet. Die Wiederaufbereitungslauge enthielt jedoch ein gewerblich erhältliches oberflächenaktives Mittel aus einem Polyoxyethylensorbitollanolin-Derivat, welches die Entfernung der Tintenteilchen aus dem Stoff, aber nicht die Agglomeration der Tintenteilchen zu Tintenagglomeraten förderte, die in dem gleichen Ausmaß an den Stoffasern hafteten wie die in Beispiel 3 beobachteten.
• Das oberflächenaktive Mittel wurde in einer Konzentration von 0,5 Gew.-% bezogen auf den ofengetrockneten Stoff zugefügt. Der Wiederaufbereitungsvorrichtung wurde kein Ätzmittel, Silikat oder Peroxid zugefügt, und die anfänglichen und endgültigen pH-Werte lagen für den wäßrigen Brei bei 7,0 bzw. 6,5. Nach der Wiederaufbereitung wies der behandelte Stoff eine ISO-Helligkeit von 51% auf, und die gesammelte Lauge war geringfügig heller als die in Beispiel 1 gesammelte Lauge.
• Demzufolge lassen die obigen Beispiele erkennen, daß die Verfahren der vorliegenden Erfindung dazu in der Lage sind, eine Behandlung von Altpapier während des Wiederaufbereitungsschrittes eines Verfahrens zur Behandlung von Altpapier zu bewirken. Es wird ferner nachgewiesen, daß die anfänglich auf dem Altpapier vorhandenen Tintenteilchen während der Wiederaufbereitung in größere Tintenagglomerate umgewandelt und anschließend als größere Tintenagglomerate entfernt werden können. Diese Tintenagglomerate werden darüber hinaus in dem gesamten behandelten Stoff dispergiert und folglich darin zurückgehalten. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung sieht folglich eine Verbesserung der Helligkeit des Recyclingpapiers vor und erlaubt in einer bevorzugten Ausführungsform eine Reduktion der Menge an Tintenschlamm, der aus dem Abwasser eines Verfahrens zur Behandlung von Altpapier auf dem Stand der Technik gesammelt werden muß.
• Nachdem die spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wird daraus hervorgehen, daß sich den Fachleuten Modifikationen dazu anbieten, und es wird beabsichtigt, alle diese Modifikationen als in den Rahmen der anhängenden Patentansprüche fallend abzudecken.

Claims (14)

1. Verfahren zur Behandlung von Altpapier, das folgendes umfaßt:

(i) Mischen eines Altpapiers, das eine Vielzahl anhaftender Tintenteilchen aufweist, mit Wasser zur Bildung eines wäßrigen Altpapierbreies;

(ii) Behandeln genannten Altpapierbreies mit einem oberflächenaktiven Mittel, während genannter Brei dergestalt gerührt wird, um genannte Tintenteilchen von genanntem Papier zu lösen und

(iii) Entfernen des Wassers aus genanntem Brei und Sammeln des genannten Stoffes zur Herstellung eines rezyklierten Stoffes,

dadurch gekennzeichnet, daß während Schritt (ii) eine ausreichende Menge von genanntem oberflächenaktivem Mittel zugefügt wird, um genannte Tintenteilchen zu veranlassen, zu Tintenagglomeraten mit einem größeren Durchmesser dergestalt zu agglomerieren, damit mehr als 50% genannter Tintenteilchen, die in genanntem Altpapier vorliegen, mit genanntem rezyklierten Stoff als im wesentlichen nicht sichtbare Agglomerate zurückgehalten werden.

2. Verfahren zur Behandlung von Altpapier nach Anspruch 1, worin genanntes oberflächenaktives Mittel ein Blockcopolymer und/oder statistisches Copolymer aus Ethylenoxid und/oder Propylenoxid ist.

3. Verfahren zur Behandlung von Altpapier nach Anspruch i oder 2, worin die Konzentration des oberflächenaktiven Mittels von 0,01 bis 1,0 Gew.-% bezogen auf ofengetrockneten Stoff beträgt.

4. Verfahren zur Behandlung von Altpapier nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin genanntes Wiederaufbereiten bei einer Konsistenz von 3 bis 9%, bei einem pH von 4 bis 7, für eine Dauer von 5 bis 30 Minuten bei einer Temperatur von 10 bis 70ºC durchgeführt wird.

5. Verfahren zur Behandlung von Altpapier nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin genannter wiederaufbereiteter Stoff eine ISO-Helligkeit von mindestens 48% aufweist.

6. Verfahren zur Behandlung von Altpapier nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin genannte Tintenagglomerate einen Durchmesser von zwischen 2 und 20 um aufweisen.

7. Verfahren zur Behandlung von Altpapier nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin genannte Tintenagglomerate glatt und im wesentlichen sphärisch sind.

8. Verfahren zur Behandlung von Altpapier nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin genanntes Altpapier im wesentlichen aus alten Zeitungen besteht.

9. Kurze Verfahrenssequenz zum Wiederaufbereiten von Altpapier zum Erzeugen eines Altpapierstoffes, die ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche umfaßt, darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, daß genannter Brei frei von zugefügtem Silikat, Ätzmittel und/oder Wasserstoffperoxid ist.

10. Kurze Verfahrenssequenz zum Wiederaufbereiten von Altpapier nach Anspruch 9, worin die Konzentration von Silikat, Ätzmittel und Wasserstoffperoxid jeweils unter 0,5 Gew.-% bezogen auf ofengetrockneten Stoff liegt.

11. Kurze Verfahrenssequenz zum Wiederaufbereiten von Altpapier nach Anspruch 9 oder 10, worin die Konzentration von Silikat, Ätzmittel und Wasserstoffperoxid jeweils unter 0,1 Gew.-% bezogen auf ofengetrockneten Stoff liegt.

12. Kurze Verfahrenssequenz zum Wiederaufbereiten von Altpapier nach Anspruch 9, 10 oder 11, worin der pH des wäßrigen Altpapierbreies zwischen 4 und 7 liegt.

13. Verfahren zur Rückgewinnung von Altpapier, das ein Verfahren zum Behandeln von Altpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einen sich daran anschließenden Wasch- oder Flotationsschritt zum Entfärben (Deinking) umfaßt.

14. Behandeltes rezykliertes Papier, das lignocellulosehaltige Fasern und eine Vielzahl von Tintenagglomeraten umfaßt, die durch die gesamten genannten Fasern hindurch dispergiert sind, welche Tintenagglomerate im wesentlichen nicht sichtbar sind und durch Agglomeration von Tintenteilchen zu Tintenagglomeraten gebildet wurden, welche mehr als 50% der Tintenteilchen umfassen, die ursprünglich auf genanntem Papier gefunden wurden, das rezykliert werden soll.