DE69417089T2

DE69417089T2 - Verfahren zur Entfernung von bei der Verbrennung aschebildenden Bestandteilen sowie von öligen Rückständen bei der Papierwiedergewinnung

Info

Publication number: DE69417089T2
Application number: DE69417089T
Authority: DE
Inventors: Charles A. Cody; Edward D. Magauran
Original assignee: Rheox International Inc
Current assignee: Rheox International Inc
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1999-08-19
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JPH07310295A; EP0622490A2; DE69417089D1; EP0622490A3; EP0622490B1; US5389200A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von Kaolin und Papierfüllstoff und anderen anorganischen Bestandteilen, die beim Verbrennen Asche bilden, sowie ölige Rückstände aus Faserstoffbrei aus Altpapier in einem wässrigen System, der dann verwendet werden kann, um neue Papiererzeugnisse herzustellen. Die Erfindung ist besonders auf ein Verfahren zum Sammeln solcher anorganischer Bestandteile und öligen Rückstände mittels eines neuen Behandlungsmittels gerichtet, das ein Organopolysilikat ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf Forschung, die in US-A- 5,151,155 beschrieben ist.
Altpapier ist in der Vergangenheit als eine Materialquelle für neues Papier von meist niederer Güte und Qualität benutzt worden. Im Lichte wachsender Umweltbedenken einschließlich des wachsenden Umfanges der vorschreibenden Gesetze und Regelungen stehen die Papierhersteller gegenwärtig unter Druck, die Verwendung von Recycling- und Altpapier für alle Arten neuen Papiers zu verstärken. Zusätzlich ist die Qualität solchen Papiers in steigendem Maße insbesondere für Papiere und Kartonageerzeugnisse hoher Güte wichtig geworden.
Während viele Forscher ihr Augenmerk auf das Entfernen von Tinte aus zuvor genutztem Papier als Teil des Kreislaufverfahrens gerichtet haben, ist das Entfernen des vielen anderen im Papier enthaltenen Chemikalien ein anderer wichtiger Gesichtspunkt. Kaoline aus Beschichtungen und Papierfüllstoff sind zwei der üblichsten Inhaltsstoffe, die in vielen Papieren hoher Güte verwendet werden.
Nicht-Zellulosebeschichtungen, Papierfüllstoffkaolin und andere Erzeugnisse werden während der Papierherstellung zugesetzt oder während der Bearbeitung auf Papieroberflächen abgelagert oder auf Papier bei Umwandlungs- oder Druckverfahren aufgebracht, um eine Anzahl verschiedener Eigenschaften des Aussehens zu verbessern. Diese Eigenschaften schließen Glattheit, Bedruckbarkeit, Glanz, Haltbarkeit und Papierschutz ein. Der Bereich der Formulierung der verschiedenen Werkstoffe variiert abhängig von der beabsichtigten Funktion des Papiers in großem Maße, was zu einer Variation dessen wird, was dann in herkömmlichen Kreislaufverfahren für Abfallpapier zu Verunreinigungen wird. Diese können von einfachen Artikeln von Papierfüllstoffkaolin zu hartnäckigen Chemikalien und Pigmenten reichen. Die Menge dieses Werkstoffes kann von 1% bis so hoch wie 50% des Gesamtgewichtes des Abfallpapiers variieren. Sogar innerhalb einer gegebenen Typklasse von Altpapier kann eine bedeutsame Variation der Art und Menge der Kaoline und anderer Werkstoffe auftreten. Diese Nichttintenbestandteile werden nach Verbrennen des Papiers üblicherweise als Aschegehalt bezeichnet. Zum Beispiel beträgt der Aschegehalt von Zeitungsdruckpapier weniger als 1% und es gibt keine absichtliche Zugabe von Kaolinen, um die gewünschten Eigenschaften zu verstärken. Bei einigen Papierarten kann eine kleine Menge Talg bei der Herstellung verwendet werden, um die Beherrschung von Harzablagerungen zu unterstützen. Titandioxid kann zur Verbesserung von Glanz und Farbe zugesetzt werden. Bei Zeitungsdruckpapier höherer Qualität ist Zusatz von 5% Kaolin und anderen Werkstoffen am Gesamtgewicht üblich und in einigen Fällen viel mehr. Der Ausdruck Asche hat, wenn er mit Bezug auf Papier verwendet wird, eine besondere Bedeutung und bezieht sich auf den anorganischen Rückstand, der zurückbleibt, nachdem eine Probe von Papierzellstoff bei erhöhter Temperatur verbrannt ist. Die ausgewählte Temperatur hängt von der Art der auf Aschegehalt zu testenden Probe ab. Zum Beispiel schreibt das Tappi-Verfahren T-211 om - 85 für Holz- und Faserstoffbreiproben 575ºC vor. Für Papier und Kartonage schreibt das Tappi-Verfahren T-413 om - 85 900ºC vor. Die anorganischen Bestandteile in Papier und Karton bestehen im allgemeinen aus (a) Mineralstoffen im Faserstoffbrei, aus dem das Papier hergestellt wurde, (b) Rückständen von Chemikalien, die bei seiner Herstellung verwendet wurden, (c) Zuschlag- und Beschichtungsstoffen und (d) einer großen Anzahl von mineralischen und anderen anorganischen Stoffen, die während der Herstellung, Behandlung und/oder Verwendung aufgenommen wurden.
Wenn das Papier oder der Karton Stoffe enthält, die nur einer zu vernachlässigenden Gewichtsveränderung beim Verbrennen unterliegen (z. B. Titandioxid), kann der Aschegehalt auch als ein annäherndes Maß für die Menge unerwünschten Materials dienen, das im Altpapier oder der Altkartonage vorliegt, wenn bekannt ist, daß andere anorganische Stoffe, die bei 900ºC stabil sind, nicht vorliegen. In der Praxis kann der Aschegehalt in Papier oder Kartonage anorganische Rückstände aus dem Faserstoffbrei, anorganische Rückstände vom Alaun, das mit hartem Wasser verwendet wurde, und so fort beinhalten. Bei zum Beispiel Calciumcarbonat wird ein beträchtlicher Gewichtsverlust bei Verbrennen bei 900 + 25ºC auftreten. Die Art und Menge des Materials, das tatsächlich im Abfallpapier ist, kann in diesem Fall nur abgeschätzt werden.
Zusätzlich zu anorganischen Bestandteilen kann Altpapier andere Verunreinigungen als Tinte enthalten. So kann zum Beispiel Papier, das zum Einwickeln neu hergestellter Erzeugnisse auf Eisen- und Stahlbasis verwendet wurde, mit verschiedenen Ölen vorbehandelt sein, um das Metall vor Korrosion zu schützen. Solche organischen Verunreinigungen werden als öliges Rückstand bezeichnet. Die vorliegende Erfindung entfernt solche öligen Altpapierverunreinigungen aus dem Altpapierfaserstoffbrei und kann auch unabhängig anorganische Bestandteile entfernen. Das Laborverfahren, das zum Bestimmen der Aschemenge verwendet wird, hat die Wirkung, solche verschiedenen organischen Verschmutzungen beim Bestimmen der Aschewerte mit abzubrennen.
Die folgende Tabelle I zeigt einige Arten anorganischer Bestandteile, die als Papierzuschlagstoffe verwendet werden, die vom Altpapier durch die vorliegende Erfindung entfernt werden.

Tabelle I

Werkstoff Beschreibung

Pigmente Titandioxid
Talg Magnesiumsilikat
Zeolithe Ausgefällte amorphe Natriumaluminosilikate
Künstliche Zeolithe Synthetische amorphe Calciumsilikate
CaCO&sub3; Calciumcarbonat
Füllstoffkaolin Kaolin
Beschichtungskaolin Hectorit
Schichtentrennungskaolin Bentonit
Gebranntes Kaolin Trübungsmittel
Im Papierregenerierungsverfahren wird das Enttinten dadurch ausgeführt, daß das Altpapier in einen Faserstoffbrei überführt und der Faserstoffbrei mit einem alkalischen wässrigen Enttintungsmedium zusammengebracht wird, das ein chemisches Enttintungsmittel enthält, um die Tinte von der Zellstoffaser zu entfernen und einen Suspension oder Dispersion der Tinte in dem wässrigen Medium herzustellen. Das Medium enthält zusätzlich zu der Tinte anorganische Bestandteile und ölige Rückstände der oben beschriebenen Art. Die erhaltene Mischung wird anschließend behandelt, um die suspendierte Tinte, anorganische Bestandteile und ölige Rückstände von dem Faserstoffbrei abzutrennen, durch zum Beispiel Einsprühen von Luft und Flotation, gefolgt von Abschöpfen, um die Tinte und andere Partikel vom Behandlungsbad zu entfernen, oder durch Filtrieren und nachfolgende Wäsche mit Wasser. Es gab vielzählige Versuche, die Wirksamkeit herkömmlicher Verfahren zur Altpapierbehandlung zu verbessern. US-A-4,618,400 offenbart ein Verfahren zum Enttinten von Altpapier, das Umwandeln des Altpapiers in einen Faserstoffbrei; Inkontaktbringen des Faserstoffbreis mit einem wässrigen Medium mit alkalischem pH, das etwa 0,2 bis 2 Gew.-% eines Enttintungsmittels, das eine Thiolethoxylatverbindung ist, enthält; und Entfernen der suspendierten oder dispergierten Tinte von dem Faserstoffbrei enthaltenden Medium mit sich bringt.
US-A-4,710,267 offenbart die Verwendung einer quartären Ammoniumverbindung, um die Verfärbung und Klebrigkeit wiederaufbereiteten Papiers herabzusetzen. US-A-5,094,716 zeigt die Verwendung eines Ammoniumsalzes, das als ein Netzmittel arbeitet, um Tintenpartikel in einem Verfahren zur Wiederaufbereitung von Abfallzeitungspapier zu benetzen.
US-A-4,666,558 stellt ein Enttintungsverfahren dar, das Rühren aufgeschlossenen Zeitungsdruckpapiers in einem wässrigen Medium mit sich bringt, das ein Mittel enthält, das eine besondere Mischung eines wässerlöslichen C&sub9;- bis C&sub1;&sub6;-Alkanols umfaßt. US- A-4,935,0% beschreibt ein Waschverfahren für Zellulosefasern unter Verwendung ionischer Tenside mit nachfolgendem Zusatz von Schlichtemitteln wie Alkylketendimeren oder Alkylsuccinsäureanhydriden.
Die PCT-Patentanmeldung WO-A-91/14821 beschreibt eine Sammelchemikalie zur Tintenentfernung aus Altpapier, die durch die Reaktion von Tallöl mit einem Amin hergestellt wurde. Die JP- A-59-150191 beschreibt Enttinten von Altpapier, Aufschließen des Papiers in Gegenwart eines Fettsäuresalzes und dann Aussetzen des Papiers gegenüber einem quartären Ammoniumtensid. SU-A 926129 stellt eine Zusammensetzung zum Entfernen von Druckertinte aus Altpapier zur Verfügung, die quartäre Ammonium- und Phosphonium-Tenside, Isoamylalkohol, Phosphinoxid, Butylzanthogenat und Lösungsmittel enthält.
Die JP-A-3119189 offenbart ein Verfahren zum Entfernen fasriger Verunreinigungen aus Siebabwasser, das aus der Papierherstellung stammt durch separate Zugabe von Kaolin und einem kationischen oberflächenaktiven Bindemittel. Das offenbarte Bindemittel ist Stearyltrimethylammoniumchlorid. US-A- 4,867,844 offenbart ein Verfahren zur Behandlung fasriger Werkstoffe durch Anwenden eines organophilen Komplexes, der aus einem Kaolin (vorzugsweise Bentonit) und einem organischen Radikal, abgeleitet von einer Onium-Verbindung, vorzugsweise quartären Ammoniumverbindung, gebildet wird. US-A-4, 650,590 und 4,470,912 beschreiben Verfahren zum Brechen von Emulsionen unter Verwendung von Organopolysilikaten und auch Entfernen organischer Verunreingungen durch Absorption an eine Organopolysilikat-Matrix.
Die meisten Enttintungsverfahren berücksichtigen nicht das Entfernen anorganischer Verbindungen oder öliger Rückstände. Man stimmt im allgemeinen überein, daß gegenwärtig kein vollständig annehmbares Verfahren zur Behandlung von Altpapier existiert. Das Entfernen von Tinten auf Wasserbasis (flexographische) aus Altpapier stellte sich als ein besonders schwieriges Problem im Zusammenhang mit bekannten Enttintungsverfahren per Flotation heraus. Das Entfernen von Tinten auf Wasserbasis aus Altpapier unter Verwendung waschender Enttintungs verfahren stellt auch Probleme wegen der Verwendung großer Volumina an Wasser dar und der Notwendigkeit, das Wasser zu behandeln, so daß das Wasser rückgeführt werden kann. In dieser Hinsicht sind erhebliche Kosten mit der Behandlung von Altpapiermaterialien verbunden, um Tinten auf Wasserbasis einschließlich anorganischer Bestandteile von denen abzutrennen, die Tinten auf Ölbasis und damit in Verbindung stehende anorganische Bestandteile enthalten.
Die erste Überlegung bei jedem anorganischen Bestandteil ist wie bei jeder Art von Verschmutzung die Wirksamkeit des Entfernens, so daß das behandelte Erzeugnis sauber, einheitlich, von hoher Qualität ist und neue Herstellungserfordernisse erfüllt. Eine zweite Überlegung ist der negative Einfluß auf die Faserstoffausbeute, Volumina und Kosten der Schlammbeseitigung. Abfallbehandlung kann daher von einer Anwendung zur anderen beträchtlich verschieden sein oder sogar von einer Fabrik zu einer sehr ähnlichen Fabrik, die ähnliche Erzeugnisse herstellt. Verwendetes Altpapier (und besondere Anteile) wird im allgemeinen ausgewählt, um möglichst niedrige Kosten, höchste Ausbeute und offensichtlich das Entfernen von Tinten, Beschichtungen und anderen Zuschlagstoffen durch ein besonderes System im Gleichgewicht zu halten.
Entfernen anorganischer Bestandteile einschließlich Beschichtungswerkstoffen, hängt wie bei Tinten in großem Maße von der Art und Konstruktion des Altpapier-Behandlungssystems, der besonderen enthaltenen Ausrüstung und damit in Verbindung stehenden Betriebseigenschaften und - leistungsfähigkeiten ab. Zum Beispiel war bisher der erste Mechanismus zum Entfernen von Füllstoffkaolin von einigen Beschichtungswerkstoffen durch Waschen. Die Leistungsfähigkeit des Waschens steht in erster Linie mit der Partikelgröße und auch der Öffnung der Siebmaschen in der Vorrichtung in Zusammenhang.
US-A-5,151,155 bezieht sich auf ein Verfahren zur Enttintung von Altpapier, das das Kontaktieren von Altpapier mit einem wässrigen System umfaßt, das ein Enttintungsmittel enthält und Wiedergewinnen des tintenfreien Papierzellstoffs aus dem wässrigen System. Die zu entfernende Tinte kann auf Wasser- oder Ölbasis sein. US-A-5,151,155 offenbart nicht, daß das Verfahren zum Enttinten von Altpapier auch auf andere Rückstandsbestandteile als Tinte angewendet werden kann.
Behandlungsmittel zum Enttinten durch Flotation, die bis heute verwendet werden, waren unwirksam, bestimmte Nichttintenverunreinigungen aus Altpapier befriedigend zu entfernen. Wie oben dargestellt, werden diese Verunreinigungen häufig bei Enttintungsverfahren von Altpapier angetroffen und neigen dazu, die Qualität des endgültigen wiedergewonnenen Papiererzeugnisses zu begrenzen.
Es wäre daher sehr wünschenswert, ein Verfahren zur Behandlung verschiedener Arten von Altpapier zur Verfügung zu stellen, um anorganische Bestandteile und ölige Rückstandsstoffe zu entfernen. Zusätzlich wäre es vorteilhaft, wenn ein solches Verfahren auch solche Verunreinigungen aus dem behandelten Altpapier entfernen könnte, um die Qualität des Papierzellstoffs, der aus dem Verfahren hervorgeht, zu verbessern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stützt sich auf die Entdeckung, daß Organopolysilikate als hochwirksame Behandlungsmittel für Altpapier arbeiten, um anorganische Bestandteile und ölige Rückstandsverunreinigungen aus Altpapier zu entfernen und weiter, daß solche Organopolysilikatmittel zusätzlich zur direkten Zugabe auch auf bequeme Weise in situ in einem wässrigen System während der Rückstandsbehandlung gebildet werden können.
Die Erfindung umfaßt die Verwendung von Organopolysilikaten als Behandlungsmittel für Altpapier, um anorganische Bestandteile und ölige Rückstände aus wiedergewonnenem Altpapier zu entfernen, wobei das Altpapier keine Tinte im Verfahren zur Entfernung anorganischer Bestandteile enthält, der ölige Rückstand keine Tinte auf Ölbasis in dem Verfahren zum Entfernen öliger Rückstände ist. Daher stellt die Erfindung weiterhin ein Verfahren zur Behandlung von Altpapier zur Verfügung, das umfaßt: (a) Bilden eines Organopolysilikatmittels in einem wässrigen Altpapiersystem; (b) Inkontaktbringen des Altpapiers in dem wässrigen System mit einer wirksamen Menge des Organopolysilikatmittels, um anorganische Bestandteile und ölige Rückstände aus dem Altpapier zu entfernen; und (c) Wiedergewinnen von Papierzellstoff aus dem wässrigen System, wobei das Altpapier keine Tinte enthält. Die Zusammensetzungen, die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, können eingesetzt werden, um Kaolin, Füllstoff, andere anorganische Bestandteile und ölige Rückstände, die in der wässrigen Aufschlämmung oder der Altpapier enthaltenen wässrigen Aufschlämmung durch Luftflotation zu sammeln und zu entfernen, um Papierzellstoff herzustellen, der zur Wiederverwendung geeignet ist oder die Bestandteile, die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, können eingesetzt werden, um ölige Rückstände, die in der wässrigen Aufschlämmung oder der wässrigen Aufschlämmung, die Altpapier enthält, gefunden werden, durch Waschen zu entfernen.
Ammoniumsalze, die organisch modifizierte Kaoline bilden, oder organisch modifizierte Kaoline selbst, können bei Altpapier, das anorganische Bestandteile enthält, verwendet werden, um einen beträchtlichen Anteil der anorganischen Bestandteile sowie die darin enthaltenen Druckertinten auf Öl- und Wasserbasis zu sammeln. Solche Ammoniumsalze und organisch modifizierte Kaoline können auch gegenüber Altpapier verwendet werden, das mit verschiedenen Arten von Öl verunreinigt ist, um den öligen Rückstand einzusammeln und zu entfernen und wiederverwertbaren Papierzellstoff herzustellen.
Die Zusätze des erfindungsgemäßen Verfahrens können in ein alkalisches wässriges Bad, das das Altpapier enthält, eingeführt werden. Die Aufschlämmung kann einer Scherzerkleinerung unterworfen werden, um das Papier aufzuschließen oder zu zerfasern und den öligen Rückstand, Kaolin und anorganische Bestandteile in das wässrige System freizusetzen. Die Zusätze des erfindungsgemäßen Verfahrens sammeln dann die freigesetzten Verunreinigungen ein. Die Aufschlämmung wird einer Luftflotation unterzogen, um die gesammelten Rückstände zur Oberfläche aufzuschwemmen, wo die Rückstände durch Abschöpfen oder Absaugverfahren entfernt werden. Nach Entfernen der Verunreinigungen wird der Faserstoffbrei verwendet, um wiedergewonnenes Papier herzustellen. Als eine Abwandlung des Obigen kann der Faserstoffbrei aus der wässrigen Aufschlämmung filtriert werden, dann können die Zusätze des erfindungsgemäßen Verfahrens zu der wässrigen Aufschlämmung zugesetzt werden, um die anorganischen Bestandteile und öligen Rückstände einzusammeln, gefolgt von Entfernen der Verunreinigungen von der wässrigen Flüssigkeit.
Die Zusätze des erfindungsgemäßen Verfahrens können zu der wässrigen Aufschlämmung oder wässrigen Aufschlämmung, die Altpapier enthält, zu jedem Zeitpunkt des Verfahrens vor dem Flotationsschritt zugesetzt werden. Idealerweise werden die Zusätze des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Zeitpunkt zugegeben, zu dem etwas Mischen oder Rühren des Faserstoffbreis auftritt, um den Kontakt des Organopolysilikat-Behandlungsmittels mit den anorganischen Bestandteilen und den Verunreinigungen öliger Rückstände zu verbessern.
Die Zusätze des erfindungsgemäßen Verfahrens sind mit Chemikalien wie Natriumhydroxid, Natriumsilikat, Wasserstoffperoxid und Komplexbildnern verträglich, die üblicherweise beim Altpapierstofflöser zugegeben werden, um das Zerfasern des Altpapiers und Loslösen der Tinte von den Fasern zu verstärken. Die Zusätze des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auch mit verschiedenen Tensiden verträglich, die zugesetzt werden, um Schäumen zu verstärken oder abzuschwächen und Zusätzen zum Behandeln klebriger Bestandteile.
Die Zusätze des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in vielzähligen Gebieten der Papierwiederaufbereitungsindustrie Anwendbarkeit finden, wo es wünschenswert ist, ölige Rückstände und anorganische Bestandteile durch Luftflotation zu entfernen. Die Fähigkeit der Zusätze des erfindungsgemäßen Verfahrens, verschiedene Arten von Öl zu sammeln würde es erlauben, öliges Altpapier, das zum Beispiel in der Stahl- und Lebensmittelindustrie erzeugt wird, wiederzuverwerten.
Die Verwendung von Organopolysilikaten allein kann in dieser Erfindung direkt eingesetzt werden. Die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung berücksichtigen jedoch mehrere Arten und Weisen, das Organopolysilikat in situ in dem wässrigen Faserstoffbrei-System zu bilden. Zunächst kann das Organopolysilikat in dem wässrigen System durch Zusetzen eines oder mehrer Ammoniumsalze und eines oder mehrerer kationenaustauschbarer Kaoline zu dem wässrigen System gebildet werden, wenn diese Werkstoffe reagieren, um das Organopolysilikatmittel zu bilden.
Auf einer andere Weise kann das Organopolysilikatmittel in dem System gebildet werden durch (a) Aufschließen von Altpapier, von dem etwas oder alles kationenaustauschbares Kaolin enthält, um das Kaolin aus dem Altpapier freizusetzen; und (b) Mischen wenigstens eines Ammoniumsalzes, um das Organopolysilikatbehandlungsmittel durch eine Kationenaustauschreaktion zu bilden, wenn etwas oder das ganze zu behandelnde Altpapier kationenaustauschbare Kaoline wie Bentonit, Kaolinit, Attapulgit, Vermiculit oder Hectorit enthält.
Eine dritte Art und Weise liegt vor, wenn sowohl ein kationenaustauschbares Kaolin und eines oder mehrere Ammoniumsalze in dem zu behandelnden Altpapier vorliegen. Das/die Ammoniumsalz e) können zu der Tinte, Papierversiegelung oder dem Papier selbst zugegeben werden, bevor das Papier bedruckt wird. Dann setzt ein Aufschlußschritt sowohl die Ammoniumsalze als auch das in dem Altpapier enthaltene Kaolin frei, so daß sie in situ reagieren können, um ein Organopolysilikat zu bilden.
Ein anderes Verfahren betrifft Zusetzen einer wasserfreien Mischung oder eines Gemisches, was eines oder mehrere kationenaustauschbare Kaoline umfaßt, gemischt mit einem oder mehreren Ammoniumsalzen, zu dem wässrigen System. Ohne Gegenwart von Wasser reagiert das Kaolin nicht mit dem Ammoniumsalz. Nach Zugabe des Gemisches zu dem wässrigen System reagiert das Kaolin mit dem Salz, um das Organopolysilikatmittel zu bilden. Zusätzlich kann das Ammoniumsalz auch mit jedem Kaolin, das in dem Altpapier enthalten ist, reagieren.
Ein weiteres Verfahren betrifft die Zugabe des/der Ammoniumsalz(e) zur Tinte, Papierversiegelung oder dem Papier selbst, bevor das Papier bedruckt wird, Aufschließen des Altpapiers, um die Ammoniumsalze freizusetzen und getrennt ein Kaolin zuzugeben, so daß das Kaolin und die Ammoniumsalze reagieren, um das Behandlungsmittel zu bilden.
In allen der obigen Arten und Weisen zur Bildung des Organopolysilikat-Behandlungsmittels in situ, können zusätzliche Mengen von Kaolinen oder Ammoniumsalzen dem wässrigen System zugegeben werden, um die Bildung von ausreichendem Organopolysilikat zu verstärken, um das Altpapier wirksam zu behandeln.
Die erforderliche Menge Ammoniumsalz, um Organopolysilikatmittel herzustellen, die in einem Flotationsvorgang verwendet werden, wird diejenige Menge sein, die eine ausreichende Hydrophobizität einbringt, um das Organopolysilikat flotationsfähig zu machen. Die erforderliche Menge Ammoniumsalz, um die in einem Waschvorgang eingesetzten Organopolysilikatmittel herzustellen wird diejenige Menge sein, die Organopolysilikat hervorbringt, das eine ausreichende Hydrophobizität hat, um die öligen Abstoffe anzuziehen, jedoch ausreichend Hydrophilizität, um in einem feinverteilten Zustand zu bleiben. Für kationenaustauschbares Kaolin werden die erforderlichen Milliequivalente Ammoniumsalz annähernd 20% oder mehr der Kationenaustauschkapazität des Kaolins betragen.
Diejenigen, die während des Lesens ein Journal handhabten, werden sich wahrscheinlich der Menge der Kaolinbeschichtung als auch der Abweichung der Art und Menge solchen Kaolins, das bei der Herstellung des Journals verwendet wurde, bewußt sein. Der Aschegehalt kann beträchtlich von leicht beschichtet (8- 12%) Veröffentlichungen bis zu hochqualitativen, stark beschichteten (25-30%) Veröffentlichungen variieren. Die Art und Qualität der Beschichtungen kann auch zwischen billigeren Journalen und hochqualitativen Journalen wie dem The National Review, Scientific American, Playboy und dem Smithsonian abweichen. Farbige Finanzqualitäten, wie die typischen Scheck- und Geschäftsformulare und die vielen verschiedenen Arten von gebräuchlichen Büro- und Schreibpapieren enthalten im allgemeinen etwa 10% Asche. Dies schließt Füllstoffkaolin ein, der zugesetzt wurde, um ein glatteres Blatt höherer Opazität herzustellen und solche eingeschlossenen Aschepartikel sind üblicherweise ziemlich klein. Eine andere Qualität Altpapier sind beschichtete Kunstbücher, die oft auf Kaffeetafeln ausgestellt werden, die leicht 20-30% Asche enthalten können, sowohl in Form von Kaolin für Beschichtungen als auch Pigmenten wie Titandioxid.
Um verschiedene Papierqualitätsstufen herzustellen, ist das vollständige Entfernen anorganischer Bestandteile nicht notwendig und tatsächlich kann ein Rest für höhere Ausbeute und Qualität wünschenswert sein. Die Art des Gehaltes anorganischer Bestandteile ist für diese Anwendungen sehr wichtig, wobei Füllstoffkaolin am besten ist und feines Beschichtungskaolin annehmbar ist. Bestimmte niedere Altpapierqualitäten, die billige Beschichtungen haben, sind im allgemeinen nicht wirtschaftlich in hochqualitatives Recyclingpapier zu bringen, können jedoch mit der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in Recyclingpapier niederer Qualität verbessert werden. Sichtbare schwarze oder farbige Beschichtungsflecken sind nicht annehmbar. Ohne die durch diese Erfindung aufgezeigte Verbesserung könnte ein großer Teil stark beschichteten Altpapiers nicht ohne ernsthafte Probleme bei der durchgängigen Herstellung von Papier guter Qualität wiederverwertet werden.
Bei der Herstellung von Seidenpapier und bestimmtem Papier von Handtuchqualität werden üblicherweise hochgefüllte und beschichtete Beschickungen verwendet, die der Wiedergewinnbarkeit der anorganischen Bestandteilpartikel unterliegen. Bei hohen Geschwindigkeiten betriebene Seidenpapiermaschinen erfordern Naßfestigkeit, um dünne Blätter zu bilden und zu befördern. Das Endprodukt muß auch weich und absorptionsfähig sein. Hochwirksames Entfernen anorganischer Bestandteile ist daher erwünscht, um einen sehr herabgesetzten Aschegehalt im Endprodukt zu erzielen und eine solche Wirksamkeit wird durch die oben beschriebenen Verbesserungen zur Verfügung gestellt.
Die Anmelder haben entdeckt, daß der anorganische Bestandteil Organopolysilicat und das Entfernungsmittel für ölige Rückstände in situ in dem wässrigen System durch Zusetzen eines oder mehrerer Ammoniumsalze und eines oder mehrerer kationenaustauschbarer Kaoline zu dem wässrigen System gebildet werden können. Kationenaustauschbare Kaoline, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind Kaoline, die mindestens etwa 5 m. e. q. austauschbarer monovalenter oder divalenter Kationen wie Na&spplus;, Li&spplus;, H&spplus;, Ca²&spplus;, Mg²&spplus; oder Fe²&spplus; pro 100 Gramm Kaolin enthalten. Beispiele kationenaustauschbarer Kaoline schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf Hectorit, Bentonit, Attapulgit, Vermiculit und Kaolinit. Einige Kaoline vom Smectit- Typ, der Art, die besonders in dieser Erfindung geeignet ist, werden in US-A-4,695,402 beschrieben.
Kationenaustauschbare Kaoline werden üblicherweise in neuen Papierzusammensetzungen verwendet, um eine glattere Oberfläche, Beherrschen der Tintendurchdringung zur Verfügung zu stellen und die Widerstandsfähigkeit, Erscheinungsbild, Helligkeit und Opazität des Papiers zu verbessern. Kationenaustauschbare Kaoline werden auch als funktionelle Beschichtungen aufgebracht, um solche Eigenschaften wir Wasserfestigkeit und Druckempfindlichkeit zur Verfügung zu stellen. Daher wurde mit Bezug auf Altpapiere, die solche kationenaustauschbaren Kaoline enthalten, entdeckt, daß ein Altpapierbehandlungsmittel Organopolysilicat in situ in einem wässrigen System gebildet werden kann durch (a) Aufschließen eines Altpapiers, das ein kationenaustauschbares Kaolin enthält, in dem wässrigen System, um das kationenaustauschbare Kaolin aus dem Altpapier freizusetzen; und (b) Mischen mindestens eines Ammoniumsalzes mit dem wässrigen System, um ein Organopolysilicatbehandlungsmittel zum Entfernen anorganischer Bestandteile und öliger Rückstände von dem Altpapier zu bilden.
Für Zwecke des Erfindungsgegenstandes geeignete Ammoniumsalze schließen diejenigen ein, die die Formel haben:
wobei R&sub1; eine lineare oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen umfaßt; R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unabhängig aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus (a) linearen oder verzweigten aliphatischen Ketten mit 1 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen; (b) aromatischen und substituierten aromatischen Gruppen; (c) ethoxylierten Gruppen, die etwa 1 bis 80 Mol Ethylenoxid enthalten; und (d) Wasserstoff besteht. Das Anion x, das das Ammoniumsalz begleitet, ist typischerweise eines, das die Fähigkeit zum Kationenaustausch des Kaolins mit dem Ammoniumsalz nicht nachteilig beeinflußt. Solche Anionen schließen zum Beispiel Chlorid, Bromid, Jodid, Hydroxyl, Nitrit und Acetat ein, die in einer ausreichenden Menge verwendet werden, um die Ladung des Kations abzusättigen.
Die aliphatischen Gruppen in der obigen Formel können von natürlich auftretenden Ölen abgeleitet sein, einschließlich verschiedenen Pflanzenölen wie Maisöl, Kokosnußöl, Sojabohnenöl, Palmöl, Baumwollöl, Rhizinusöl und dergleichen, sowie verschiedenen tierischen Ölen oder Fetten wie Härteöl. Die aliphatischen Gruppen können gleichermaßen petrochemisch zum Beispiel von alpha-Olefinen abgeleitet sein.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignete Ammoniumsalze schließen hydrophobe Ammoniumsalze wie Monoethyltrialylquartäre und Dimethyldialkylquartäre als auch hydrophile Ammoniumsalze wie in Wasser dispergierbare ethoxylierte Ammoniumverbindungen und Mischungen dieser ein. Quartäre Ammoniumpolymere sind auch für die Zwecke der vorliegenden Erfindung zweckmäßig.
Die Auswahl eines hydrophoben organischen Kations wird zu einem Organopolysilicat führen, das nach der Ionenaustauschreaktion hydrophob wird. Durch Auswählen eines hydrophilen organischen Kations ergibt sich ein hydrophiles Organopolysilicat. Ein hydrophobes Organopolysilicat ist ein Organopolysilicat, das aus Wasser durch Einsprühen von Luft in die Organopolysilicat/Wasser-Mischung und dann Abstreifen oder Vakuum-Absaugen des Organopolysilicats von der Oberfläche entfernt werden kann, ein hydrophiles Organopolysilicat kann durch dieses Verfahren nicht aus Wasser entfernt werden.
Insbesondere umfaßt ein bevorzugtes hydrophiles Ammoniumsalz zur Verwendung in den Behandlungsformulierungen der Erfindung zur Verwendung in Wasserwaschverfahren ein ethoxyliertes quartäres Ammoniumsalz, das enthält:
(a) mindestens eine Kohlenwasserstoffkette, die etwa 8 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthält; und
(b) mindestens eine hydrophile Kohlenstoffkette, die mehr als etwa 9 Mol Ethylenoxid enthält.
Beispiele geeigneter ethoxylierter quartärer Ammoniumverbindungen schließen die folgenden ein: dihydriertes Talg- Methyl-[ethoxyliertes(33)]-ammoniumchlorid; hydriertes Talk- Methyl-[ethoxyliertes(15)]-ammoniumchlorid; hydriertes Talg- Methyl-[ethoxyliertes(30)]-ammoniumchlorid; und hydiertes Talg-Methyl-[ethoxyliertes(50)]-ammoniumchlorid.
Ein zur Verwendung in den Behandlungsformulierungen der Erfindung bevorzugtes hydrophobes Ammoniumsalz zur Verwendung in Flotationsverfahren umfaßt ein quartäres Ammoniumsalz, das enthält:
(a) mindestens eine, vorzugsweise zwei oder drei Kohlenwasserstoffketten, die etwa 8 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthalten; und
(b) entweder keine hydrophilen Kohlenstoffketten oder hydrophile Kohlenstoffketten enthält, die einen Gesamtgehalt von etwa 9 Mol Ethylenoxid oder weniger aufweisen.
Beispiele geeigneter hydrophober Amoniomsalze schließen die folgenden ein: Methyl-trihydriertes-Talg-Ammoniumchlorid:
Dihydriertes Talg-Methyl-[ethoxyliertes(2)]-Ammoniumchlorid:
Dimethyl-dihydriertes-Talg-Ammoniumchlorid:
wobei HT = hydrierter Talg.
Es ist so zu verstehen, daß entweder eine Mischung hydrophoben Organopolysilicates und hydrophilen Organopolysilicates oder ein Organopolysilicat, in dem das Ammoniumsalz das sich ergebende Organopolysilicat mit dem richtigen hydrophilen/hydrophoben Gleichgewicht zur Verfügung stellt, in den Behandlungsverfahren zur Entfernung verwendet werden könnten, die eine Kombination von Flotations- und Wasserwaschverfahren einsetzen, um behandelten Faserstoffbrei herzustellen. Daher wäre ein Organopolysilicat, das aus zwei verschiedenen Ammoniumsalzen, die in ihren hydrophoben Eigenschaften voneinander abweichen, hergestellt ist, innerhalb der Lehre der Erfindung. In dieser Hinsicht können Ammoniumsalze, die sowohl hydrophobe als auch hydrophile Gruppen enthalten, verwendet werden. Weiterhin kann auch eine Mischung aus kationenaustauschbaren Kaolinen, die verschiedene Kationenaustauschkapazitäten haben, verwendet werden, um das Organopolysilicat zur Rückstandsbehandlung herzustellen. Die Herstellung der Ammoniumverbindungen, die in den erfinderischen Formulierungen eingesetzt werden, kann nach im Stand der Technik gut bekannten Verfahren durchgeführt werden. Zum Beispiel würde der Fachmann zum Herstellen eines quartären Ammoniumsalzes ein sekundäres Dialkylamin herstellen, durch zum Beispiel Hydrieren von Nitrilen (siehe US-A-2,355,356) und dann das Methyldialkyl-tertiäre Amin durch reduktive Alkylierungen unter Verwenden von Formaldehyd als Quelle des Methylradikals bilden. Entsprechend den in US-A-3,136,819 und US-A-2,775,617 dargelegten Verfahren kann ein quartäres Aminhalid dann durch Zugeben von Benzylchlorid oder Benzylbromid zu dem tertiären Amin gebildet werden.
Die Kaoline, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind kationenaustauschbare Kaoline, die eine Kationenaustauschkapazität von mindestens etwa 5 Milliequivalenten pro 100 Gramm Kaolin haben, wie mit den gut bekannten Methylenblau- und Ammoniumacetat-Verfahren bestimmt wird.
Kationenaustauschbare Kaoline sind im Stand der Technik gut bekannt und kommerziell von einer Vielzahl Quellen erhältlich. Sie können in rohem Zustand, Gangmineral und Nicht-Kaolinspezies enthaltend, verwendet werden oder in einem der gut bekannten Verfahren gereinigt werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stellvertretende kationenaustauschbare Kaoline schließen Bentonit, Kaolinit, Attapulgit, Vermiculit und Hectorit ein. Es ist verständlich, daß sowohl scherzerkleinerte als auch nicht-scherzerkleinerte Formen der oben aufgeführten kationenaustauschbaren Kaoline verwendet werden können. Überdies kann das eingesetzte kationenaustauschbare Kaolin entweder roh (Ganggestein oder Nicht-Kaolinmaterial enthaltend), oder aufbereitet (Ganggestein entfernt) sein. Die Fähigkeit, rohes Kaolin in den kationenaustauschbaren Kaolinzusammensetzungen dieser Erfindung zu verwenden, stellt deutliche Kosteneinsparungen dar, weil das Kaolinaufbereitungsverfahren und die Umsetzung in die Natriumform nicht ausgeführt werden müssen.
Das von der Erfindung zur Verfügung gestellte Behandlungsverfahren kann jeweils eines oder sowohl hydrophile als auch hydrophobe Organopolysilicate als Altpapierbehandlungsmittel einsetzen. Üblicherweise werden hydrophile Organopolysilicate ihre größere Einsetzbarkeit in Systemen finden, die Wasserwaschen zum Entfernen öliger Rückstände verwenden. Verhältnismäßig hydrophobe Organopolysilicate werden ihre größte Einsetzbarkeit in Systemen finden, die Flotation zum Entfernen anorganischer Bestandteile und öliger Rückstände verwenden.
Ein Vorteil der in situ-Bildung der Entfernungsmittel für anorganische Bestandteile und ölige Rückstände gegenüber Verwendung vorgefertigten Organopolysilicates ist, daß es vor Zugabe nicht filtriert, gewaschen, getrocknet oder gemahlen werden muß. Auch wird das Organopolysilicat in einem hochfeinverteilten Zustand gebildet, was die Wirksamkeit der Behandlung unterstützt und die Verwendung von Ammoniumsalz-/kationenaustauschbaren Kaolinzusammensetzungen zuläßt, die in der Aufschlußeinheit nicht einfach dispergiert werden könnte, wenn sie eingesetzt würde, um vorgefertigte Organopolysilicate herzustellen. Daher läßt das in situ-Verfahren einen größeren Bereich von Ammoniumsalzen und zu verwendenden kationenaustauschbaren Kaolinen zu, bei gleichzeitigen Kostenersparnissen wegen niedrigerer Rohstoffpreise.
Wenn Kaolin dem zu behandelnden System zugegeben wird, kann das Kaolin in trockenem oder vordispergiertem Zustand zugeführt werden. Wahlweise kann die wässrige Kaolinaufschlämmung vor Zugabe zentrifugiert werden, um Verunreinigungen zu entfernen. Die Aufschlämmung kann auch vor Zugabe scherzerkleinert werden, um die Feinverteilung des Kaolins vor in situ gebildeter Organopolysilicatbildung zu verstärken.
Die Wiedergewinnung von Papierzellstoff nach dem Verfahren der Erfindung wird vorzugsweise entweder durch Flotations- und/- oder Wasserwäschverfahren nach dem Stand der Technik erzielt. Wenn das erfinderische Verfahren als Flotationsverfahren durchgeführt wird, sammelt das Behandlungsmittel die Verunreinigungen, die aus dem Altpapier freigesetzt werden, ein, gefolgt von Luftflotation und Abschöpfen der Verunreinigungen, um diese von der wässrigen Aufschlämmung zu entfernen. Der Vorgang wird vorzugsweise unter alkalischen Bedingungen ausgeführt. Das wässrige System kann einen oder mehrere Schaumbildner wie Seifen oder Detergenzien und Tenside enthalten, um erhöhte Leistung zu ergeben.
Wenn das erfinderische Verfahren als ein Wasserwaschverfahren ausgeführt wird, wird die Aufschlämmung wahlweise behandelt, um die relativ kleine Schaummenge, die sich auf der Oberfläche ansammeln kann, zu entfernen, dann filtriert und die sich ergebende Fasermatte mehreren Wasserwaschgängen unterworfen, so daß dispergierte Partikel durch die Matte hindurchdringen. Das Behandlungsmittel bewirkt auch, Partikel auf eine ausreichend kleine Größe zu dispergieren, so daß bei Filtrieren ölige Rückstände durch Spülen durch die Fasermatte entfernt werden können. Das Verfahren wird wieder vorzugsweise unter alkalischen Bedingungen durchgeführt.
Beispielhafte Altpapierarten, die entsprechend der Erfindung behandelt werden können, sind Zeitungen, Journale, Bücherpapier, Computerpapier, Buchpapierrohstoff und Mischungen dieser Werkstoffe. Lebensmittelkartons, halbgebleichtes Sulfitpapier, bedrucktes gebleichtes Kraftpapier, Zigarettenkartonpapier und ähnliche Qualitäten werden auch gelegentlich beim Altpapierrückgewinnen verwendet. Rückstände enthalten üblicherweise hochweiße Fasern, die stark beschichtet sind, um die Ausrüstungen, die in vielen Verpackungen in Supermärkten verwendet werden, zur Verfügung zu stellen. Diese Beschichtungen brechen zu einem bestimmten Anteil unter mechanischer Kraft in einem Altpapierverfahren auf und liegen als sichtbare und kleiner als sichtbare Partikel in dem Zellstoffbrei vor. Aufgrund ihrer Größe geschieht die Entfernung in erster Linie durch Flotation. Es sollte beachtet werden, daß Tintenentfernung von der Entfernung dieser Beschichtungen abhängen kann. Da Tinte auf die Beschichtung gedruckt wird, wird sie nicht entfernt, bis daß die Beschichtungspartikel entfernt werden.
Das Altpapier wird aufgeschlossen, um das Oberflächengebiet des Altpapiers in Kontakt mit dem Behandlungsmittel der Erfindung zu vergrößern. Wie oben beschrieben stellte sich heraus, daß Aufschließen von Altpapier, das kationenaustauschbare Kaoline enthält, weiterhin die Kaoline in das wässrige System freisetzt, wo die Kaoline dann mit einem Ammoniumsalz reagieren können, um ein Behandlungsmittel Organopolysilicat zu bil den. In ähnlicher Weise kann das Mittel in situ durch Aufschließen von Altpapier hergestellt werden, das sowohl ein kationenaustauschbares Kaolin als auch ein Ammoniumsalz enthält, oder durch Aufschließen eines Altpapiers, das ein Ammoniumsalz enthält und getrennte Zugabe eines kationenaustauschbaren Kaolins zu dem wässrigen System. Verfahren und Vorrichtungen zum Aufschließen von Altpapier sind dem Fachmann gut bekannt. Zum Beispiel kann das Altpapier nach Zugabe zu dem wässrigen System durch Unterwerfen des Systems unter Scherkräfte aufgeschlossen werden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt eine wirksame Art und Weise zur Behandlung von Altpapier zur Verfügung, um anorganische Bestandteile und ölige Rückstände zu entfernen, wobei das Altpapier im Verfahren zum Entfernen anorganischer Bestandteile keine Tinte enthält und der ölige Rückstand keine Tinte auf Ölbasis im Verfahren zum Entfernen öliger Rückstände ist. Das erfinderische Verfahren führt zu einem Papierzellstoff, der zur Herstellung hochqualitativer recyclierter Papiererzeugnisse geeignet sein kann. Überdies enthält der behandelte Papierzellstoff, der durch die vorliegende Erfindung erzeugt wurde, weniger Verunreinigungen als die Erzeugnisse herkömmlicher Verfahren.
Das hier beschriebene erfinderische Verfahren, ausgeführt durch das Flotationsverfahren, ist für das Ausgangsmaterial Altpapier einsetzbar, das nur anorganische Bestandteile enthält oder das Ausgangsmaterial Altpapier, das nur ölige Rückstände enthält oder das Ausgangsmaterial Altpapier, das anorganische Bestandteile und ölige Rückstände enthält.
Die folgenden Beispiele werden gegeben, um die Erfindung zu erläutern, jedoch wird von ihnen nicht angenommen, daß sie diese beschränken. Alle angegebenen Prozentgehalte in der Beschreibung basieren auf Gewicht, 100% Gewichtsgrundlage, außer wenn anders angegeben.

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung bevorzugter Organopolysilicatzusammensetzungen, einschließlich extern synthetisierter und in situ erzeugter Organopolysilicate, um ölige Rückstände aus Papier unter Verwendung eines Flotationsverfahrens zu entfernen.
Ein Organopolysilicat wurde extern durch Umsetzen von 130 m. e. M3HT mit einer wässrigen Aufschlämmung rohen Hectoritkaolins hergestellt. Die Organopolysilicataufschlämmung wurde 30 Minuten bei 65ºC umgesetzt, danach eine Beschickung von 1,5% Brij 700 Tensid (Prozenzgehalt auf Basis des Gewichtes der Organopolysilicatfeststoffe) zugegeben, das verwendet wurde, um die Schaumbildung zu verstärken.
Ein zweites Organopolysilicat wurde extern durch Umsetzen von 75 m. e. M3HT mit einer wässrigen Aufschlämmung rohen Hectoritkaolins hergestellt. Die Organopolysilicataufschlämmung wurde 30 Minuten bei 65ºC umgesetzt.
Ein drittes Organopolysilicat wurde durch Umsetzen von 120 m. e. M3HT mit einer wässrigen Aufschlämmung rohen Hectoritkaolins hergestellt. Die Organopolysilicataufschlämmung wurde 30 Minuten bei 65ºC umgesetzt.
Zwei Organopolysilicate wurden in situ hergestellt durch (1) einzeln Zugeben von M3HT und rohem Hectoritkaolin zu dem wässrigem System und (2) Zugeben von M3HT zu dem wässrigen System und Umsetzen des M3HT mit kationenaustauschbarem Kaolin, das aus dem Altpapier beim Aufschließen freigesetzt wurde.
Alle Organopolysilicate wurden in Verbindung mit 1,5% Brij 700 Tensid eingesetzt (Prozentgehalt auf Basis Organopolycilicat), um die Schaumbildungseigenschaften zu verstärken.
Das verwendete Altpapier schloß (1) öliges Kraftpapier eines Stahlwerkes ein, das 19,4% eines langkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffes enthält, (2) Packpapier mit 15% Sojaöl und (3) Packpapier mit 15% Rhizinusöl ein.
Beim Testen wurde das ölverschmutze Altpapier in warmes Wasser eingebracht, das 3% Natriumsilicatlösung, 1% Natriumhydroxid, 1% Wasserstoffperoxid und die erfinderischen Zusammensetzungen enthielt (Prozentgehalt auf Basis des Ölpapiergewichts). Die Proben wurden unter Verwendung eines Waring- Mischers aufgeschlossen, Luftflotation unterzogen und jeder ölige Rückstands-Schwimmschlamm, der die Oberfläche erreichte, wurde durch Vakuumabsaugen entfernt. Nach der Flotation wurde der behandelte Papierzellstoff filtriert und getrocknet. Proben des getrockneten Faserstoffbreis wurden mit Methylenchlorid extrahiert, um das restliche Öl zu quantifizieren. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2
wobei:
G = 3% 130 m. e. M3HT/roher Hectorit, extern hergestelltes Organopolysilicat mit 1,5% Tensid.
H = 1% 75 m. e. M3HT/roher Hectorit, extern hergestelltes Organopolysilicat mit Tensid.
I = 1% 120 m. e. M3HT/roher Hectorit, extern hergestelltes Organopolysilicat mit Tensid.
J = 1,5% M3HT und 1,5% roher Hectorit, einzeln zugegeben, um Organopolysilicat in situ zu bilden, mit Tensid.
K = 1,5% M3HT umgesetzt mit aus Altpapier freigesetztem Kaolin, um Organopolysilicat in situ zu bilden, mit Tensid.
Das Obige erläutert, daß extern hergestellte Organopolysilicate und in situ hergestellte Organopolysilicate verwendet werden können, um einen beträchtlichen Anteil öliger Verunreinigungen, die auf Altpapier enthalten sind, einzusammeln und durch Luftflotation zu entfernen. Die Organopolysilicate sind wirksame Sammler verschiedener Öltypen.

Beispiel 2

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung bevorzugter in situ hergestellter Organopolysilicate, die aus verschiedenen Ammoniumsalzen und kationenaustauschbaren Kaolinen zusammengesetzt sind, um ölige Rückstände aus Papier unter Verwendung eines Flotationsverfahrens zu entfernen.
Die Ammoniumsalze, die zum Herstellen in situ hergestellter Organopolysilicate verwendet wurden, schlossen 2M2HT, M3HT, Trimethylcocoammoniumchlorid (3MC) und Dimethyldicocoammoniumchlorid (2M2C) ein. Die kationenaustauschbaren Kaoline schlossen rohen Hectorit, Kaolinit, Attapulgit und Bentonit ein. Das in diesem Beispiel verwendete Altpapier war öliges Kraftpapier eines Stahlwerkes, das 19,4% eines langkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffes enthielt.
Beim Testen wurde öliges Altpapier in warmes Wasser gegeben, das 3% Natriumsilicatlösung, 1% Natriumhydroxid, 1% Wasserstoffperoxid und die Ammoniumsalz- und kationenaustauschbare Organopolysilicat-Bestandteile enthielt (Prozentgehalte auf Basis des Altpapiergewichtes). Zum Vergleich wurde auch eine Leerprobe, in die kein Ammoniumsalz oder kationenaustauschbares Kaolin eingebracht wurde, bewertet. Ein 1,5% Eintrag von Brij 700 Tensid (Prozentgehalt auf Basis des Gewichtes des in situ hergestellten Organopolysilicates) wurde zugegeben, um die Schäumungseigenschaften zu verbessern. Die Proben wurden unter Verwendung des Waring-Mischers aufgeschlossen, Luftflo tation unterworfen und jeder ölige Rückstands-Schwimmschaum, der die Oberfläche erreichte, wurde durch Vakuumabsaugen entfernt. Nach Flotation wurde der behandelte Faserstoffbrei filtriert und getrocknet. Proben des getrockneten Faserstoffbreis wurden mit Methylenchlorid extrahiert, um das restliche Öl zu quantifizieren. Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
wobei:
L = 1,5% 3MC und 1,5% roher Hectorit einzeln zugegeben, um Organopolysilicat in situ zu bilden.
M = 1,5 2M2C und 1,5% roher Hectorit einzeln zugegeben, um Organopolysilicat in situ zu bilden.
N = 1,5% 2M2HT und 1,5% roher Hectorit einzeln zugegeben, um Organopolysilicat in situ zu bilden.
O = 1,5% M3HT und 1,5% roher Hectorit einzeln zugegeben, um Organopolysilicat in situ zu bilden.
P = 1,5% M3HT und 1,5 Kaolinit einzeln zugegeben, um Organopolysilicat in situ zu bilden.
Q = 1,5% M3HT und 1,5 Attapulgit einzeln zugegeben, um Organopolysilicat in situ zu bilden.
R = 1,5% M3HT und 0,75% Bentonit einzeln zugegeben, um Organopolysilicat in situ zu bilden.
S = Leerprobe, kein Ammoniumsalz oder kationenaustauschbarer Kaolin.
(L-R mit Tensid)
Das erfolgreiche Sammeln und Entfernen durch Luftflotation eines beträchtlichen Anteils öliger Rückstandsverunreinigungen, die auf Altpapier enthalten sind unter Verwendung von in situ hergestellten Organopolysilicaten, die aus verschiedenen Ammoniumsalzen und kationenaustauschbaren Kaolinen bestehen, wird von diesem Ergebnis gezeigt. Ohne Vorliegen eines in situ hergestellten Organopolysilicates wird nur eine verhältnismäßig kleine Menge öligen Rückstandes entfernt.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von Altpapier, um ölige Rückstände zu entfernen, das umfaßt:

(a) Bilden eines Organopolysilicates in einem wässrigen Altpapiersystem;

(b) Kontaktieren des wässrigen Altpapiersystems mit einer Menge des Organopolysilicates, die wirksam ist, um ölige Rückstände aus dem Altpapier zu entfernen und

(c) Wiedergewinnen von Papierzellstoff aus dem wässrigen System, wobei der ölige Rückstand keine Tinte auf Ölbasis ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat in dem wässrigen System durch Zugeben eines oder mehrerer kationenaustauschbarer Kaoline und eines oder mehrerer Ammoniumsalze in das wässrige System gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat in dem wässrigen System gebildet wird durch (a) Aufschließen von Altpapier, das mindestens ein kationenaustauschbares Kaolin enthält; und (b) Mischen mindestens eines Ammoniumsalzes mit dem wässrigen System, um das Organopolysilicat zu bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat in dem wässrigen System aus einer wasserfreien Mischung gebildet wird, die aus einem oder mehreren kationenaustauschbaren Kaolinen und einem oder mehreren Ammoniumsalzen besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat in dem wässrigen System durch Aufschließen von Altpapier gebildet wird, das mindestens ein kationenaustauschbares Kaolin und mindestens ein Ammoniumsalz enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat in dem wässrigen System gebildet wird durch (a) Aufschließen von Altpapier, das mindestens ein Ammoniumsalz enthält; und

(b) Mischen wenigstens eines kationenaustauschbaren Kaolins mit dem wässrigen System, um ein Organopolysilicat zu bilden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat vorgefertigt und dem wässrigen Altpapiersystem zugegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Rückgewinnungsschritt Lufteinsprühen, um ölige Rückstandsverunreinigungen, die aus dem Altpapier entfernt sind, an die Oberfläche des wässrigen Systems zu flotieren, dann Sammeln des Papierzellstoffs einschließt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt aufweist:

(a) eines kationenaustauschbaren Kaolins, das eine kationenaustauschkapazität von mindestens etwa 5 Milliequivalenten pro 100 Gramm Kaolin hat; und

(b) eines oder mehrerer Ammoniumsalze in einer Menge ab etwa 20% oder mehr der Kationenaustauschkapazität des kationenaustauschbaren Kaolins.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat eine Mischung von mindestens einem hydrophoben Organopolysilicat mit mindestens einem hydrophilen Organopolysilicat umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt (a) einer Mischung von wenigstens zwei verschiedenen kationenaustauschbaren Kaolinen; und (b) eines oder mehrerer Ammoniumsalze umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt (a) wenigstens eines kationenaustauschbaren Kaolins; und (b) eines oder mehrerer Ammoniumsalze, die sowohl hydrophobe als auch hydrophile Gruppen enthalten, umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, bei das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt eines oder mehrerer kationenaustauschbarer Kaoline und Methyl-trihydriertem Talg-Ammoniumchlorid umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Rückgewinnungsschritt Wasserwaschen des Papierzellstoffs einschließt.

15. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt aus dihydriertem Talg-Methyl[ethoxyliertem(2)]-Ammoniumchlorid und einem oder mehreren kationenaustauschbaren Kaolinen umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt (a) eines oder mehrerer kationenaustauschbarer Kaoline, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus rohem Hectorit, rohem Bentonit, aufgearbeitetem Hectorit, aufgearbeitetem Bentonit, sprühgetrocknetem Hectorit, Saponit, Attapulgit, Kaolinit, Vermiculit und Mischungen dieser besteht; und (b) eines oder mehrerer Ammoniumsalze ist.

17. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt (a) eines oder mehrerer kationaustauschbarer Kaoline; und (b) eines oder mehrerer Ammoniumsalze ist, die die Formel haben:

wobei R&sub1; eine lineare oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffkette umfaßt, die 1 bis etwa 30 Kohlenstoffatome hat; R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus (a) linearen oder verzweigten aliphatischen Gruppen mit 1 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen; (b) aromatischen und substituierten aromatischen Gruppen; (c) ethoxylierten Gruppen, die 1 bis etwa 80 Mol Ethylenoxid enthalten; und (d) Wasserstoff umfaßt.

18. Verfahren nach Anspruch 1, das den zusätzlichen Schritt des Entfernens von Druckertinte aus Altpapier durch Kontaktieren des wässrigen Altpapiersystems mit einer wirksamen Menge Organopolysilicat umfaßt, um derartige Druckertinte zu entfernen.

19. Verfahren zur Behandlung von Altpapier um anorganische Bestandteile zu entfernen, das umfaßt:

(a) Bilden eines Organopolysilicates in einem wässrigen Altpapiersystem;

(b) Kontaktieren des wässrigen Altpapiersystems mit einer Menge des Organopolysilicates, die wirksam ist, um anorganische Bestandteile aus dem Altpapier zu entfernen; und

(c) Rückgewinnen von Papierzellstoff aus dem wässrigen System, wobei das Altpapier keine Tinte enthält.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat in dem wässrigen System durch Zugeben eines oder mehrerer kationenaustauschbarer Kaoline und eines oder mehrerer Ammoniumsalze in das wässrige System gebildet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat in dem wässrigen System durch (a) Aufschließen des Altpapiers, das mindestens ein kationenaustauschbares Kaolin enthält; und (b) Mischen mindestens eines Ammoniumsalzes mit dem wässrigen System, um das Organopolysilicat zu bilden, gebildet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat in dem wässrigen System aus einem wasserfreien Gemisch, das aus einem oder mehreren kationenaustauschbaren Kaolinen und einem oder mehreren Ammoniumsalzen besteht, gebildet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat in dem wässrigen System durch Aufschließen von Altpapier, das ein kationenaustauschbares Kaolin und mindestens ein Ammoniumsalz enthält, gebildet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat im dem wässrigen System durch (a) Aufschließen von Altpapier, das mindestens ein Ammoniumsalz enthält; und (b) Mischen wenigstens eines kationenaustauschbaren Kaolins mit dem wässrigen System, um ein Organopolysilicat zu bilden, gebildet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der Rückgewinnungsschritt Lufteinsprühen, um anorganische Bestandteile, die aus dem Altpapier entfernt wurden, an die Oberfläche des wässrigen Systems zu flotieren und dann Rückgewinnen des Papierzellstoffs einschließt.

26. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt umfaßt aus:

(a) einem kationenaustauschbaren Kaolin, das eine Kationenaustauschkapazität von wenigstens 5 Milliequivalenten pro 100 Gramm Kaolin hat; und

(b) einem oder mehreren Ammoniumsalzen in einer Menge ab etwa 20% oder mehr der Kationenaustauschkapazität des kationenaustauschbaren Kaolins.

27. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt (a) einer Mischung von wenigstens zwei verschiedenen kationenaustauschbaren Kaolinen; und (b) eines oder mehrerer Ammoniumsalze umfaßt.

28. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt eines oder mehrerer kationenaustauschbarer Kaoline und Methyl-trihydriertem Talg-Ammoniumchlorid umfaßt.

29. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt eines oder mehrerer kationenaustauschbarer Kaoline und Dimethyldihydrogenammoniumchlorid umfaßt.

30. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt eines oder mehrerer kationenaustauschbarer Kaoline und Dimethyl-dihydriertem Talg-Ammoniumchlorid umfaßt.

31. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt (a) eines oder mehrerer kationenaustauschbarer Kaoline, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus rohem Hectorit, rohem Bentonit, aufgearbeitetem Hectorit, aufgearbeitetem Bentonit, sprühgetrocknetem Hectorit, Saponit, Attapulgit, Kaolinit, Vermiculit und Mischungen dieser besteht; und (b) eines oder mehrerer Ammoniumsalze ist.

32. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat ein Reaktionsprodukt (a) eines oder mehrerer Kation-austauschbarer Kaoline; und (b) eines oder mehrerer Ammoniumsalze ist, die die Formel haben:

wobei R&sub1; eine lineare oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen umfaßt; R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus (a) linearen oder (b) aromatischen und substituierten aromatischen Gruppen; (c) ethoxylierten Gruppen, die 1 bis etwa 80 Mol Ethylenoxid enthalten, und (d) Wasserstoff besteht.

33. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Organopolysilicat vorgefertigt und dem Altpapiersystem zugegeben wird.