改性无机颗粒在脱墨中的应用制造技术

本发明专利技术提供印刷废纸的脱墨方法，特别是使用如下脱墨组合物的方法，该脱墨组合物包括疏水改性的无机颗粒（“MIP”）以改善传统碱性、减少的碱性、及真正中性脱墨条件下的油墨收集效率。本发明专利技术提供的脱墨组合物包括疏水MIP基材、非离子表面活性剂和脂肪酸或它们的混合物。本发明专利技术改善的油墨收集能够产生高质量和/或产率的脱墨纸浆，该脱墨纸浆具有优异的亮度和有效残余油墨浓度（“ERIC”）值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及印刷废纸的脱墨方法。更具体地，本专利技术涉及使用疏水改性无机基材作为油墨采集体以在脱墨过程中产生高质量和高产率的脱墨纸浆(deinked pulp)。相关的专利分类号可包括162 (造纸和纤维分离)、510 (用于固体表面的清洁组合物、其辅助组合物、或制备该组合物的方法)、106 (组合物:涂料或塑料)和/或210 (液体提纯或分离)。
技术介绍
造纸工业近几十年来已经实践了废纸回收以再生造纸中可用的纤维素纤维。在这些方法中，使用合适的脱墨组合物从废纸浆中去除油墨。通过控制脱墨过程，再生工厂能够影响纸的特性，例如亮度，并能够改善用于造纸的纤维素纤维的可用性。脱墨由一系列复杂的化学和物理工序组成。这些工序包括但不限于油墨脱离、油墨分散、油墨采集、油墨转移以及从废纸浆去除油墨。在回收操作中，上述各微工序对表面和界面都有不同的要求，使废纸得以高效地和有效地脱墨并产生高质量纸。通常，应用两种不同的方法分离油墨和与油墨相关的实体，以便在再浆化后产生脱墨纤维。这两种方法是浮选法脱墨(flotation deinking)和洗漆法脱墨(washdeinking)。通常，方法包括浮选法和洗涤法脱墨这两者，并可以称为组合脱墨方法。对于洗涤法、浮选法和组合脱墨方法，成功脱墨背后所需的化学和物理要求不同。更具体地，浮选/洗涤组合脱墨是指如下脱墨方法，其中，在纸浆经过洗涤阶段之前由脱墨组合物释放的油墨首先经过回收工序中的浮选装置或浮选机使与纤维素纤维分离。或者，洗涤/浮选组合脱墨是指如下脱墨方法，其中，在纸浆经过浮选阶段之前由脱墨组合物释放的油墨首先经过回收工序中的洗涤装置使与纤维素纤维分离。另一方面，洗涤法脱墨是指如下脱墨方法，其中，由脱墨组合物释放的油墨在洗涤阶段与纤维素纤维分离。浮选法与洗涤法从根本上不同。此区别部分在于油墨尺寸和疏水性对于有利的分离是重要的。去除油墨的浮选法一般涉及使气泡经过含有分散的纤维素纤维的水性体系，该纤维素纤维往往通过再浆化方法产生。在所得的再浆化纤维素纤维浆中含有在再浆化之前、期间或之后加入的添加剂。当气泡在纤维浆中升起并由此带有油墨颗粒时，它们产生富含油墨的泡沫，该油墨随后在浮选机中被去除。通常有利于浮选脱墨体系的泡沫量是能够通过撇沫、倾析或其它方式控制的量，且该量传递高浓度的油墨，同时使其它固体(例如废弃的纤维)的量最小化。浮选法脱墨通常使用与洗涤法不同的表面活性剂，因为对浮选法脱墨有利的表面性质和油墨颗粒尺寸与洗涤法脱墨所需的不同。可以用于浮选脱墨方法的传统的非离子表面活性剂的例子包括，脂肪醇、烷基酚、脂肪酸和链烷醇酰胺的烯化氧加合物。这些非离子表面活性剂脱墨剂可以单独使用，或彼此组合使用，还可以掺合非烷氧基化脂肪酸和非烷氧基化脂肪醇。浮选法脱墨传统上依赖于高PH纸浆液使得以从纤维去除油墨并促进打浆机漂白添加剂的有效利用。洗涤法脱墨通常要求细分散的油墨。油墨和纤维在整个浆液中均匀分布，尽管形成泡沫或气泡，然而形成泡沫或气泡都不是特别需要的。洗涤法的目的是将油墨从纤维中释放到水性介质中，然后将纤维与水性介质分离。因此，洗涤方法包括使油墨去除水性介质中的次级纤维的再浆化(优选在低泡沫条件下进行)，由此理想地机械地和/或化学地从纤维中去除油墨(和其它非纤维素污染物，如果存在的话)。再浆化步骤通常在稀释和/或筛选之后进行。本领域技术人员已知一些在洗涤法脱墨中能成功改变界面特性的表面活性齐U。然而，这些表面活性剂也将油墨改性为利于洗涤性为利于洗涤方法的亲水分散状态。洗涤和浮选方法均依赖于表面活性剂的适当应用。依赖于表面活性剂分子的亲水和疏水部分的相对贡献和特征，表面活性剂与油墨的相互作用将随着油墨颗粒为洗涤目的而呈现亲水性或为浮选而呈现更疏水性而改变。洗涤表面活性剂和浮选表面活性剂的相反性质可导致组合脱墨体系的不足。用于洗涤的脱墨机理与用于浮选的完全不同，因此它们需要使用具有不同特性的脱墨组合物。典型地，在特定的脱墨体系中使用起源于浮选或起源于洗涤的脱墨化学。在各个方法的某阶段，脱墨的、再浆化的废纸一般经过一系列的细微清除器和/或筛，藉此去除小颗粒污染物(例如沙和粗砂)。可能需要附加的处理阶段，例如分散，以减少任何污染物的粒径，或者使用特别的清除器去除特定的污染物的特别清除阶段。传统脱墨中涉及的化学常常涉及在再浆化机中加入苛性钠使提高pH，使经常高于9且有时高于10。然而，提高的pH经常导致废纸供料变黄和变暗，特别是在废纸含有磨木浆或机械浆的情况下。为了消除该不理想的变暗效果，通常加入漂白添加剂以提高纸浆的洁白度和亮度。随后将脱墨的废纸保持在储器中，直到其最终被供料给造纸机。表面活性剂类脱墨助剂，特别是非离子表面活性剂，可以优异的油墨分离剂。一些非离子表面活性剂有助于油墨采集。然而，如果选择不当，这些添加剂实际上可以阻碍含有浮选的方法中的油墨采集。已知传统的脂肪酸皂在碱性体系(pH高于9)中是有效的油墨采集体，尽管这些皂被证实会降低油墨分离特征并导致方法的后续阶段中的沉淀问题。由于相对低的脱墨采集效率和各种脱墨助剂的高成本，许多造纸工厂已经从技术上和/或经济上被促使开发新的脱墨程序。用于改善脱墨性能的一个解决方案是通过使用脂肪酸皂和非离子表面活性剂的掺合物而实现的。经常发现这些掺合物在废纸浆液脱墨中具有优异的性能。这些掺合物经常导致脂肪酸皂的较低消耗，并可用于在技术上和/或经济上被促使使用更少或不使用皂的工厂。Rheox Inc.在一系列专利中，描述了在废纸脱墨中使用阳离子物质对各种粘土进行改性。参见，例如，美国专利第 5，151，155,5, 389, 200,5, 336, 372,5, 759, 938,5, 696, 292和5，634，969号。这些专利主要致力于使用含有大量硅物质的改性的蒙脱石。作者报导了在将改性粘土引入到脱墨体系之前，通过使四级(quaternary)物种吸附到蒙脱石表面对这些蒙脱石进行改性。然而，改善采集效率的策略依赖于脱墨化学以外的因素。具体地，回收的纸原料的类型和印刷方法对采集效率有很大的影响。在含有旧报纸(“0ΝΡ”)的体系中，脱墨化学对确定采集效率和最终的油墨去除和最后的脱墨纸浆质量是有决定性的。目前需要更有效的和更经济的方法以在废纸脱墨过程中采集油墨。目前也需要能够产生具有优异亮度和低有效残余油墨浓度(effectiveresidualink concentration, “ERIC”)的纸衆的方法。目前还需要能够在浮选/洗涤组合以及洗涤脱墨方法中改善最终纸浆质量和纸浆产率的方法。目前还需要在减少的碱性和/或中性条件下改善油墨采集和去除。专利技术概述本专利技术提供印刷废纸的脱墨方法，其在传统碱性、减少的碱性、及真正中性脱墨条件下改善油墨采集效率。本专利技术改善的油墨采集能够产生高质量和/或产率的脱墨纸浆，该脱墨纸浆具有优异的亮度和ERIC值。本专利技术包括含有油墨和纸浆的印刷废纸的脱墨方法，该方法包括如下步骤:在打浆机中将印刷废纸转化为水性浆液；使所述水性浆液与无机基材接触；使所述水性浆液与包括非离子表面活性剂、脂肪酸或它们的混合物的脱墨组合物接触；从水性浆液中分离所述油墨；以及从水性浆液中回收脱墨纸浆；其中所述脱墨组合物任选在与所述水性浆液接本文档来自技高网...

【技术保护点】
印刷废纸的脱墨方法，所述印刷废纸包含油墨和纸浆，所述方法包括以下步骤：a）在打浆机中将印刷废纸转化为水性浆液；b）使所述水性浆液与预混合的脱墨添加剂接触，所述预混合的脱墨添加剂包含水分散疏水改性无机颗粒，所述水分散疏水改性无机颗粒包含混合碳酸钙的接触产物，其中所述碳酸钙与脱墨组合物以大约1：1至大约40：1的比例混合，其中所述脱墨组合物包含脂肪酸和非离子表面活性剂；c）从水性浆液中分离所述油墨；以及d）从水性浆液中回收脱墨纸浆。

【技术特征摘要】
2006.01.09 US 11/328,4851.印刷废纸的脱墨方法，所述印刷废纸包含油墨和纸浆，所述方法包括以下步骤: a)在打浆机中将印刷废纸转化为水性浆液； b)使所述水性浆液与预混合的脱墨添加剂接触，所述预混合的脱墨添加剂包含水分散疏水改性无机颗粒，所述水分散疏水改性无机颗粒包含混合碳酸钙的接触产物，其中所述碳酸钙与脱墨组合物以大约1:1至大约40:1的比例混合，其中所述脱墨组合物包含脂肪酸和非离子表面活性剂； c)从水性浆液中分离所述油墨；以及 d)从水性浆液中回收脱墨纸浆。2.如权利要求1所述的方法，其中所述碳酸钙包括沉淀的碳酸钙。3.如权利要求1所述的方法，其中所述碳酸钙包括磨碎的碳酸钙。4.如权利要求1所述的方法，其中所述碳酸钙包括平均颗粒直径为大约0.1微米至大约10微米的颗粒。5.如权利要求1所述的方法，其中所述碳酸钙作为水性浆液提供。6.如权利要求1所述的方法，其中所述碳酸钙在基本不存在任何分散剂的情况下提供。7.如权利要 求1所述的方法，其中所述脂肪酸具有长度为大约6至大约22的碳链。8.如权利要求1所述的方法，其中所述脂肪酸是饱和脂肪酸。9.如权利要求1所述的方法，其中所述脂肪酸包括I至5的双键不饱和度。10.如权利要求1所述的方法，其中所述脂肪酸衍生自棕榈油、妥尔油、蔬菜油或动物油。11.如权利要求1所述的方法，其中所述非离子表面活性剂包括烷氧基化脂肪酸或蓖麻油。12.如权利要求1所述的方法，其中所述非离子表面活性剂包括丙氧基化烃和乙氧基化烃。13.如权利要求1所述的方法，其中所述非离子表面活性剂包括乙氧氧基化烃。14.如权利要求1所述的方法，其中所述非离子表面活性剂包括乙氧基化的第一非离子表面活性剂以及乙氧基化和丙氧基化的第二非离子表面活性剂。15.如权利要求1所述的方法，其中所述碳酸钙基于所述印刷废纸的重量，以大约I磅/吨至大约75磅/吨的量提供。16.如权利要求1所述的方法，其中所述碳酸钙基于所述印刷废纸的重量，以大约5磅/吨至大约40磅/吨的量提供。17.如权利要求1所述的方法，其中所述回收步骤(d)包括浮选步骤、洗涤步骤或它们的组合。18.如权利要求1所述的方法，其中所述水性浆液进一步包括以下的一种或多种: a)每吨印刷废纸大约O至大约40磅的苛性碱或纯碱； b)每吨印刷废纸大约0.5至大约20磅的非离子表面活性剂和/或脂肪酸； c)每吨印刷废纸大约O至大约6磅的螯合剂； d)每吨印刷废纸大约O至大约40磅的过氧化物；或 e)每吨印刷废纸大约O至大约45磅的硅酸盐。19.如权利要求1所述的方法，其中所述水性浆液不含分散剂。20...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·罗森克兰斯，查尔斯·M·恩戈梅，凯文·M·黑尔，
申请(专利权)人：凯米拉化学品公司，
类型：发明
国别省市：