TW201009163A - Deinking a cellulosic substrate using magnesium silicate - Google Patents

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201009163 六、發明說明： 【技術領域】 本發明關於用於使纖維素基質脫墨的組成物及方法 【發明背景】 曰 狀a π於詈纖难口’員是在紙

的再生的主要挑戰之一。目冑，自二次纖維移除墨最普遍 的方法是驗法，其使用氫氧化納、料納、過氧化氣、界 面活性劑及螯合劑1來提升再漿機中阳的苛性引起纖維 膨脹’其幫助墨的脫離，但也由於與木質素的機械級交互 作：黃化了纖維造成亮度的損失。添加過氧化物以減少纖 維黃化及添加螯合劑以預防過氧化物被金屬％解。界面活 1"生劑用來控制經脫離的墨及預防再沉積至纖維上。 雖然習知的脫墨方法對於墨的移除是有效的，但其具 有缺點。當考慮為了克服苛性中不要的功效所需的化學^ 的成本時，鹼法係相當昂貴。除了所用的化學品的高成2 之外，處理苛性將是危險的，及維持苛性、過氧化物及碎 酸鹽的適當平衡以製造具有所欲光學性質的纖維是报關鍵 的。再者，任何殘餘的纖維黃化或發色產生（其由苛性引起 且無法被漂白劑移除）對纖維而言是平衡藍染料。雖然這對 達成中性顏色平衡是有效的，但其減少IS〇亮度，使其難 以達成壳度目標。此外，最近的研究顯示對二次纖維在鹼 性條件下脫墨而言，纖維強度及抗拉指數減少。最後，在 打漿機中較高的pH使黏合劑皂化，藉此引入更多黏性到製 3 201009163 紙系統中，這引起製紙機器運轉性能的問題。 因此需要一個改善的方法。 【發明摘述】 本發明提供一種組成物’其包含（a)活化矽酸鎂；（1))視 需要用於該活化矽酸鎂的懸浮劑；（c)水；（d)視需要乳化劑； 〇)視需要排除苛性鈉；及（f)視需要排除過氧化氫。 本發明亦提供一種組成物，其包含（a)矽酸鎂；（b)用於 該矽酸鎂的懸浮劑；（c)水；（d)視需要乳化劑；視需要排 除苛性鈉；及（f)視需要排除過氧化氫。 本發明亦提供一種自含纖維素物質移除墨之方法，其 包括：（a)將包括下列之組成物添加到該物質：（1)活化矽酸 鎮、（2)水、（3)視需要用於該活化矽酸鎂的懸浮劑及（句視需 要乳化劑；（b)視需要排除添加苛性鈉到含纖維素物質；及 (c)視需要排除添加過氧化氫到含纖維素物質。 本發明亦提供一種自含纖維素物質移除墨之方法，其 包括：（a)將包括下列之組成物添加到該物質：（丨）石夕酸鎂、 (2)用於該碎酸鎂的懸浮劑、（3)水及（4)視需要乳化劑；（b) 視需要排除添加苛性鈉到含纖維素物質；及（c)視需要排除 添加過氧化氫到含纖維素物質。 【圖式簡單說明】 圖1顯示在施用活化矽酸鎂及乳化TOF A調配物到纖 維之後的殘餘的墨數據。 201009163 圖2顯示在施用活化矽酸鎂及乳化TOF A調配物到纖 維之後的ISO亮度。 圖3顯示在施用活化矽酸鎂及乳化t〇F A調配物到纖 維之後的紙片的黃度。 圖4顯示在施用活化矽酸鎂及乳化TOFA調配物到纖 維之後的纖維白度。 【發明詳述】 ❹ A.定義 “懸浮劑”意指一或多種預防在溶液中穩定懸浮之膠 體粒子沉澱的試劑。 ‘活化矽酸鎂”意指一種調配物，其包含矽酸鎂以及 一或多種提供超過單獨的矽酸鎂之額外地脫墨表現之成 份，例如，添加油與矽酸鎂作為調配物。舉例而言，如果 石夕酸鎂與油混和且該油符合提供額外的脫墨表現之要求， 則該矽酸鎂為活化矽酸鎂。 φ ‘再生方法”意指任何牽涉到處理二次纖維的方法。 TOFA 意指妥爾油（tall oil)脂肪酸。 % 意指組成物的重量百分比。 g.組成物 如上所述，本發明提供一種組成物，其包括：（a)活化 夕凌鎮’（b)水’（c)視需要用於該活化梦酸鎮之懸浮劑；（d) 視需要乳化劑；⑷視需要排除苛性鈉；及（f)視需要排除過 氧化氫。本發明亦提供一種組成物，其包括：（a)矽酸鎂； 5 201009163 (b)用於該矽酸鎂之懸浮劑；（c)水；（d)視需要乳化劑； 視需要排除苛性鈉；及（f)視需要排除過氧化氣。 在一具體實例中，懸浮劑是增稠劑。 在另一具體實例中’增稠劑係選自由下列組成之群 組：半乳甘露聚糖；瓜爾膠；刺槐豆膠；三仙膠；沛拉膠（para gum);纖維素；羥丙基曱基纖維素；羥丙基纖維素；角叉 菜膠；藻酸鹽；藻酸納；藻酸卸；藻酸錢鹽；及其組合。 在另一具體實例中，基於組成物的重量，組成物含有 從約5%至約70%的該活化矽酸鎂/矽酸鎂。 在另一具體實例中，基於組成物的重量，組成物含有 約1 8 %的該活化矽酸鎂/矽酸鎂。 在另一具體實例中’基於組成物的重量，組成物含有 從約0.05%至約20%的該懸浮劑。 在另一具體實例中，基於組成物的重量，組成物含有 約0.3%的該懸浮劑。 在另一具體實例中，組成物包括油。 在另一具體實例中’基於組成物的重量’組成物含有 從約2%至約55%的該油。 在另一具體實例中，基於組成物的重量，組成物含有 約22%的該油。 在另一具體實例中，油含有脂肪酸。 在另一具體實例中，油係用來形成油及水乳液。 在另一具體實例中，組成物含有從約0.5%至約20%的 該乳化劑。 201009163 在另一具體實例中，組成物含有約2 %的該乳化劑。 在另一具體實例中，乳化劑是界面活性劑。 在另一具體實例中，脂肪酸含有妥爾油脂肪酸。 在另一具體實例中，乳化劑係選自由下列組成之群 組：山梨醇衍生物；聚山梨醇酯80;去水山梨醇單月桂酸 酯；聚山梨醇酯20;乙氧基化醇；月桂醚硫酸納；聚乙二 醇，硫酸S旨；月桂硫酸納；及其組合。 在另一具體實例中，組成物包括：（a)活化矽酸鎂/矽酸 ❹ 鎂；（b)三仙膠；（c)妥爾油脂肪酸；（d)月桂硫酸鈉；及⑷ 水。 在進一步的具體實例中，組成物包括約18%的該活化 矽酸鎂/矽酸鎂；約0.288%三仙膠；約22%妥爾油脂肪酸； 及約2%月桂硫酸鈉。 在另一具體實例中’組成物排除苛性鈉，視需要包括 松香，其中基於脂肪酸的重量，松香於組成物中的含量從 大於0%至約30%。 這些組成物可應用於自含纖維素物質/基質移除墨之方 法。在下一段討論這些應用的各種具體實例。 c ·方法 如上所述’本發明提供一種自含纖維素物質移除墨的 方法’包括：（a)將包括下列之組成物添加到該物質：（1)活 化矽酸鎂、（2)水、（3)視需要用於該活化矽酸鎂的懸浮劑及 (4)視需要乳化劑，（b)視需要排除添加苛性納到含纖維素物 質；及（c)視需要排除添加過氧化氫到含纖維素物質。本發 7 201009163 月亦提供一種自含纖維素物質移除墨之方法其包括： 才古·**"ρ** 石|| ^ y 彳之組成物添加到該物質：（1)矽酸鎂、（2)用於該 碎酸^料劑、（3)水及⑷視需要乳化劑；（b)視需要排除 添加可性鈉到含纖維素物f;及⑷視需要排除添加過氧化 氫到含纖維素物質。 脫墨方法的表現可以.各種方式被量測。典型地，諸如 儿度（B)、白度（L)、紅/綠顏色平衡（a)及黃/藍顏色平衡卬*) 光予丨生質係在自產生的脫墨纖維所形成的板上量測。除 光學1±質之外，墨的斑點計數量測係用來評估墨移除的 效率。殘餘的墨可以斑點/單位區域（在一區域的墨斑點的 百分覆蓋率）之術語表達，或有效殘餘墨濃度（eric)，其— 般以ppm表達。 在一具體實例中，纖維素物質位於再生方法到一戍多 個浮選合格物中的任何一處。 在另—具體實例中，將乳化劑分開添加到含纖維素 質中。 ' ^ 在另一具體實例中，懸浮劑是增稠劑。 在另—具體實例中，增稠劑係選自由下列組成之群 組：半乳甘露聚糖；瓜爾膠；刺槐豆膠；三仙膠；沛拉膠； 纖維素；羥丙基甲基纖維素；羥丙基纖維素；角又菜勝； 滿酸鹽；藻酸鈉；藻酸鉀；藻酸銨鹽；及其組合。 在另—具體實例中，基於組成物的重量，組成物含有 從約5%至約70%的該活化矽酸鎂/矽酸鎂。 在另—具體實例中，基於組成物的重量，組成物含有 201009163 約1 8%的該活化矽酸鎂/矽酸鎂。 在另一具體實例中，基於組成物的重量’組成物含有 從約0.05%至約20%的該懸浮劑。 在另一具體實例中，基於組成物的重量，組成物含有 約0.3%的該懸浮劑。 在另一具體實例中，組成物進一步包括··油。 在另一具體實例中，基於組成物的重量’組成物含有 從約2 %至約5 5 %的該油。 • 在另一具體實例中，基於組成物的重量，組成物含有 約22%的該油。 在另一具體實例中，組成物含有從約0.5%至約20%的 ， 該乳化劑。 在另一具體實例中，組成物含有約2%的該乳化劑。 在另一具體實例中，油含有脂肪酸。 在另一具體實例中，油係用來形成油及水乳液。 在另' 一具體實例中’乳化劑是界面活性劑。 ® 在另一具體實例中，脂肪酸含有妥爾油脂肪酸。 在另一具體實例中’乳化劑係選自由下列組成之群 組：山梨醇衍生物；聚山梨醇酯80 ;去水山梨醇單月桂酸 酯；聚山梨醇酯20;乙氧基化醇；月桂醚硫酸鈉；聚乙二 醇；硫酸酯；月桂硫酸鈉；及其組合。 在另一具體實例中’組成物排除苛性納。 在另一具體實例中，組成物進-步包括松香，視需要 其中基於脂肪酸的重量，松香於組成物中的含量從大於〇 9 201009163 %至約30%。 在另一具體實例中，自含纖維素物質移除墨之方法包 括.（a)將包括下列之組成物添加到該物質：（1)活化矽酸鎂/ 石夕酸鎮（2)一仙膠、（3)妥爾油脂肪酸、⑷月桂硫酸納及⑺ 水’⑻視需要排除添加苛性納到含纖維素物質；及⑷視需 要排除添加過氧化氫到含纖維素物質。 在進-步的具體實例中，組成物包括約18%的該活化 石夕酸鎮/石夕酸錢；約 .^二仙膠；約22%妥爾油脂肪酸； 及約2%月桂硫酸鈉。 法 當脫墨是所欲的時 本發明之方法可應用於紙再生方 在一具體實例中，在至少 加到紙再生方法中：打漿機； 段；及捏合機。 一個下列位置，將組成物添 稀釋階段；浮選室；增稠階 在紙再生方法的打漿機中加入組 在紙再生方法的稀釋階段加入組 在另一具體實例中 成物。 在另一具體實例中 成物0 在 另- -具體實 例 中 ’在 成物 〇 在 另- -具體實 例 中 ，在 物。 在 另- -具體實 例 中 ’在 物0 紙再生方法的增稠階段加入組 紙再生方法的浮選室加入組成 '我再生方法的捏合機加入組成 201009163 維 在另一具體實例中 在另一具體實例中 初買含有一或多種紙纖維。 ，紙纖維在紙再生方法中為二次纖 下列實施例是示意性的而非限制性的 實施例 -種用於在中性pH條件下自二

可藉由以2·。…的三仙膠在溫和地挽掉:増:::: ⑼)水的樣品而最佳地被實現。以25重量％的組合 性劑對三仙膠添加聚山梨醇西旨8〇及聚山梨醇酯1 ; 混合物使得能夠乳化以5.15重量％的與溶液混合的由 脂肪酸。在混合的同時，將具有丨微米粒子大小 錄 粒子以重量％的濃度添加到乳液。為了在維持能夠被 泵送之流體黏度的同時，達成穩定的調配物，於調配物 總體固體在15%的範圍，但可增加到較高的固體百分比j 舉例而言，在溫和地撲拌下’將。·4克的三仙二：到 20毫升的DI水幫助溶解粉末。將〇 25克的聚山梨醇酯 及0.25克的聚山梨醇酯80添加到三仙膠溶液。將】2克 TOFA加入及在溫和地攪拌下連同12克的矽酸鎂經乳化的 產生活化矽酸鎂及TOFA的穩定乳化漿體。所製備的樣品 適合自120克的二次纖維移除墨。 脫墨處理可然後在於高稠度纖維及高溫（〜25·ι〇〇γ)下 之再漿程序被添加到二次纖維，其中紙片被崩解成纖維。 當添加所揭露的調配物時，為了幫助製造具有較高亮度的 紙片，可將過氧化物添加到打漿機。傳統上，在苛性脫栗 201009163 中將過氧化氳以0.6·· 1之苛性對過氧化氫之比例添加到打漿 機中。在沒有驗度時，過氡化氫不會被中性脫墨調配物活 化，及因此並未從將其添加到再漿機中觀察到優勢。 當再漿完成時，經崩解的二次纖維被稀釋及被放入浮 選室’其中使用授拌器及自室的底部至頂部通過的空氣泡 使脫離的墨自纖維分開，收集被釋放的墨粒子。這創造載 有墨的泡沫及其自浮選室的頂部被移除。典型地，浮選溫 度範圍從〜25-100。〇當完成浮選階段時，收集脫墨的纖維 及產生殘餘的墨及進行光學量測。 ❹ 量測方法： 對於下列提及的研究而言，脫墨纖維的光學性質係使 用 Technidyne Colortouch 2 在根據 TAPPI 方法 T218 所製備 的手抄紙上量測。在樣品製備的減少功效的關注下，使用 .

Op-Test的PAPRICAN Ink Scanner在與用於光學特性化相 同之紙片上執行墨的斑點計數。 樣品結果： 如圖1所示，在自脫墨纖維所製造之手抄紙上量測在 0 脫墨方法後仍然殘餘的墨。當相較於調配物上的變體及習 知的苛性脫墨基準時，活化矽酸鎂及乳化T〇FA調配物的 功效是很清楚的。 如圖2所示’ iso亮度係在自在各種條件下脫墨的二次 纖維所製造的手抄紙上量測。數據顯示當漂白劑添加到再 漿機時’所揭露的脫墨調配物在獲得的亮度上能夠匹配習 知的苛性脫墨處理。 12 201009163 如圃3所示，對 沾立Λ， 构露的中性脫墨調配物而言’紙片 的《度較低，如在拙盼里 ^ m , 疋脱墨纖維所製備之手抄紙上所量測 、’為在中性條件下較少的發色產生。 下纖維白度係在以實驗的中性調配物脫墨 的纖維上I ^ , 白 ® 類似於在亮度量測所觀察到的趨勢，當漂 、齊丨添加到再漿機時，所提出的發明接近匹配習知的苛性 脫墨處理。 【主要元件符號說明】 無

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Claims (1)

1. 201009163 七、申請專利範圍： 1 · 一種組成物，其包括： а. 活化矽酸鎂； b·視需要用於該活化矽酸鎂的懸浮劑； c. 水； d·視需要乳化劑； e.視需要排除苛性納；及 f·視需要排除過氧化氫。 2·如申請專利範圍第i項之組成物，其中該懸浮劑是拗 稠劑。 s U 3.如申請專利範圍第2項之組成物，其中該增稠劑係選 自由下列組成之群組：半乳甘露聚糖；瓜爾膠；刺槐豆膠； 三仙膠；沛拉膠（para gum);纖維素；羥丙基甲基纖維素； . 羥丙基纖維素；角又菜膠；藻酸鹽；藻酸鈉；藻酸鉀；藻 . 酸録鹽；及其組合。 4·如申請專利範圍第1項之組成物，其中基於組成物的 重量’該組成物含有從約5 %至約70%的該活化矽酸鎂。 ❹ 5.如申請專利範圍第1項之組成物，其中基於組成物的 重量’該組成物含有從約〇 〇5%至約2〇%的該懸浮劑。 б. 如申睛專利範圍第1項之組成物，其進一步包括油。 7.如申請專利範圍第6項之組成物，其中基於組成物的 重量’該組成物含有從約2%至約55%的該油。 8·如申請專利範圍第1項之組成物，其中該組成物含有 從約0.5%至約20%的該乳化劑。 14 201009163 9·如申請專利範圍第 酸，視需要還包括松香， 松香於組成物中的含量從 10.如申請專利範圍第 形成油及水乳液。 6項之組成物，其中該油含有脂肪 視需要其中基於脂肪酸的重量， 大於0%至約30%。 9項之組成物，其中該油係用來 11.如申請專利範圍第 界面活性劑。 項之組成物’其中該乳化劑是 /2·如申請專利範圍第9項之組成物，纟中該脂肪酸含 響有妥爾油（tall oil)脂肪酸。 士申》月專利範圍帛1項之組成物，其中乳化劑係選 自由下列組成之群組：山梨醇衍生物；聚山梨醇酯8〇 ·，去 ，水山梨醇單月桂酸醋；聚山梨醇醋2〇;乙氧基化醇；月桂 , 醚硫酸鈉，聚乙二醇；硫酸酯；月桂硫酸鈉；及其組合。 14. 一種組成物，其包括： a ·活化梦酸鎂；

   b. 水； c. 三仙膠； d. 妥爾油脂肪酸；及 e.月桂硫酸納。 15. 如申請專利範圍第14項之組成物，其中組成物包括 約18%的該活化矽酸鎂；約0.288%三仙膠；約22%妥爾 油脂肪酸；及約2%月桂硫酸鈉。 16. —種自含纖維素物質移除墨的方法，其包括： (a)將包括下列之組成物添加到該物質：（1)活化石夕酸 15 201009163 鎮、（2)水、（3)視需要用於該活化矽酸鎂之懸浮 劑、及（4)視需要乳化劑； (b) 視需要排除添加苛性鈉到含纖維素物質；及 (c) 視需要排除添加過氧化氫到含纖維素物質。 17. 如申請專利範圍第丨項之方法，其中該纖維素物質 位於再生方法到一或多個浮選合格物中的任何一處。 18. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在至少一個下 列位置，將組成物添加到紙再生方法中：打漿機；稀釋階 段；浮選室；增稠階段；及捏合機。 19. 一種自含纖維素物質移除墨之方法，其包括： (a) 將包括下列之組成物添加到該物質：（1)活化矽酸 鎂、（2)水、（3)三仙膠、妥爾油脂肪酸及（5) 月桂硫酸納； (b) 視需要排除添加苛性鈉到含纖維素物質；及 (c) 視需要排除添加過氧化氫到含纖維素物質。 20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該組成物包括 約18%的該活化矽酸鎂；約0.288%三仙膠；約22%妥爾 油脂肪酸；及約2%月桂硫酸鈉。 21. —種組成物，其包括： a. 矽酸鎂； b. 用於該矽酸鎂的懸浮劑； c. 水； d. 視需要乳化劑； e. 視需要排除苛性納；及 201009163 f_視需要排除過氧化氫。 22.—種自含纖維素物質移除墨的方法，其包括： (a) 將包括下列之組成物添加到該物質：（1 )矽酸鎂、 (2)用於該矽酸鎂之懸浮劑、（3)水、及（4)視需要 乳化劑； (b) 視需要排除添加苛性納到含纖維素物質；及 ⑷視需要排除添加過氧化氫到含纖維素物質。 0 八、圖式· (如次頁）

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