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JP2962850B2 - 脱墨剤及び脱墨方法 - Google Patents
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JP2962850B2 - 脱墨剤及び脱墨方法 - Google Patents

脱墨剤及び脱墨方法

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JP2962850B2
JP2962850B2 JP7304891A JP7304891A JP2962850B2 JP 2962850 B2 JP2962850 B2 JP 2962850B2 JP 7304891 A JP7304891 A JP 7304891A JP 7304891 A JP7304891 A JP 7304891A JP 2962850 B2 JP2962850 B2 JP 2962850B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新聞、雑誌、OA古紙等
の古紙再生時に用いられる脱墨剤及び脱墨方法に関す
る。更に詳しくは新聞、雑誌、OA古紙等をフロテーシ
ョン法、洗浄法及びそれらの折衷法で脱墨処理を行うに
際し、高白色度で高b値のそして未剥離インキの少ない
脱墨パルプを得る事の出来る脱墨剤及び脱墨方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】新聞、
雑誌、OA古紙等の再生利用は古くから行われている
が、特に最近は森林資源保護、ごみ処理等の地球環境問
題とも連動し、古紙の有効利用は重要性を増してきてい
る。更に脱墨パルプの用途も新聞古紙から中質紙用への
例にも見られるように、ワンランク上のパルプへの高度
利用がなされて来ている。一方、最近の古紙は印刷技
術、印刷方式、印刷インキ成分等の変化により、脱墨と
いう観点からは、一層険しい状況になりつつある。この
ため、より以上に脱墨を促進するため、装置へも改良が
加えられて来ている。古紙からインキその他の不純物を
分離除去するため、従来から用いられてきた薬剤として
は、苛性ソーダ、珪酸ソーダ、炭酸ソーダ、リン酸ソー
ダ等のアルカリ剤、過酸化水素、次亜硫酸塩、次亜塩素
酸塩等の漂白剤、EDTA、DTPA等の金属イオン封
鎖剤と共に、脱墨剤として、アルキルベンゼンスルホン
酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、α−オレフィン
スルホン酸塩、ジアルキルスルホサクシネート等の陰イ
オン活性剤、高級アルコール、アルキルフェノール及び
脂肪酸のエチレンオキサイド付加物、アルカノールアマ
イド類等の非イオン活性剤が単独または2種以上配合さ
れて使用されて来た。しかし、これらの脱墨剤ではフロ
テーション処理における起泡性は大きいもののインキ捕
集能が小さく、また、洗浄法ではその洗浄力が弱いう
え、高起泡性のため排水処理での泡トラブルを引き起こ
し、結果として低グレードの脱墨パルプしか得られなか
った。特にPPC(プレーンペーパーコピー)、CPO
(コンピュータープリントアウトプット)に代表される
OA古紙は、その印刷インキ(トナー)が新聞用印刷イ
ンキバインダーとは異なるスチレン/アクリル系バイン
ダーやポリエステル系バインダーが使用されているた
め、通常の脱墨処理をした後、粒径30μm 以上の粗大イ
ンキが除去されず残存するため、剪断力エネルギーを多
量にかけたり、アルカリ類を多量に使用しなければなら
ない。ところが、この方法は、スティッキー(粘着物)
の増加、排水負荷の増大、パルプの脆化が生ずるという
欠点を有しており、OA古紙及びその配合品の脱墨には
有効な手段がなかった。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明者等はフロテーシ
ョン法、洗浄法及びそれらの折衷法において、優れたイ
ンキ除去能を示し、発泡トラブルもなく、しかも各種古
紙を用いた場合、高白色度脱墨パルプを得る事ができ、
特にOA古紙及びその配合品を用いた場合には多量の剪
断エネルギーを要することなく、またアルカリ類を多量
に使用することなく粒径30μm 以上の粗大インキの低減
効果を有する脱墨剤及び脱墨方法を開発すべく鋭意研究
を行った結果、驚くべき事にある特定の非イオン活性剤
を必須成分として含有する脱墨剤、並びにこの脱墨剤を
パルピング工程とそれ以降の工程に分割添加する脱墨方
法が、上記欠点を克服できる事を見出し、本発明に到達
した。
【0004】すなわち本発明は、炭素数1〜10の多官能
アルコール又は多官能脂肪酸にアルキレンオキサイドを
1官能基あたり1〜4モル(ただしトータル付加モル数
は22モル以下)付加して得られる化合物と炭素数2〜8
の脂肪酸との部分エステル化物で、溶解度パラメーター
値が 8.9〜9.8 の範囲にある化合物を必須成分として含
有する脱墨剤、並びに前記の脱墨剤をパルピング工程
(前工程)とパルピング工程以降の工程(後工程)へ分
割添加することを特徴とする脱墨方法を提供するもので
ある。
【0005】本発明は、炭素数1〜10の多官能アルコー
ル又は多官能脂肪酸のアルキレンオキサイド付加物と炭
素数2〜8の脂肪酸との部分エステル化物を必須成分と
して含有する脱墨剤を提供するものである。ここで言う
多官能とは活性水素をもつ官能基の数が2以上であるこ
とをいう。原料として用いられる炭素数1〜10の多官能
アルコールの具体例としては、エチレングリコール、ト
リメチレングリコール、1,4 −ブタンジオール、1,5 −
ペンタンジオール、1,6 −ヘキサンジオール、1,7 −ヘ
プタンジオール、1,8 −オクタンジオール、1,9 −ノナ
ンジオール、1,10−デカンジオール、1,2 −オクタンジ
オール、1,2 −デカンジオール、ブタノイル−α−グリ
コール、1,3 −ブタンジオール、trans −2−ブテン−
1,4 −ジオール、2−ブチン−1,4 −ジオール、2,4 −
ペンタンジオール、2,5 −ヘキサンジオール、2−メチ
ル−1,3 −ペンタンジオール、2−メチル−2,4 −ペン
タンジオール、2,3 −ジメチル−2,3−ブタンジオー
ル、2,4 −ヘプタンジオール、2,2 −ジエチル−1,3 −
プロパンジオール、2−エチル−1,3 −ヘキサンジオー
ル、2−エチル−2−ブチル−1,3 −プロパンジオー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、
1,2 −シクロノナンジオール、1,2 −シクロデカンジオ
ール、グリセリン、エリトリット、ペンタエリトリッ
ト、アラビット、ソルビット、ソルビタン、マンニッ
ト、マンニタン、1,2,3 −ブタントリオール、2−メチ
ルプロパン−1,2,3 −ブタントリオール、2−メチルプ
ロパン−1,2,3 −トリオール、2,3,4 −ペンタントリオ
ール、2−メチルブタン−1,2,3 −トリオール、2,3,4
−ヘキサントリオール、2−エチルブタン−1,2,3 −ト
リオール、2,3,4 −トリメチルペンタン−2,3,4 −トリ
オール、D −グリセロ−D −ガラヘプトース、D −グリ
セロ−D −グルコヘプトース、D −グリセロ−D −マン
ノヘプトース、D −グリセロ−L −マンノヘプトース、
D −グリセロ−D −ガラヘプチトール、D −アルトロヘ
プツロース、D −アルトロ−3−ヘプツロース、D −マ
ンノヘプツロース、D −エリスロ−D −ガラオクチトー
ル、D −グリセロ−D −マンノオクツロース、D −エリ
スロ−L −グロノヌロース等を挙げることができる。
【0006】また、本発明に用いられる炭素数1〜10の
多官能脂肪酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク
酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、エチルマロン酸、2−
ヒドロキシ吉草酸、2−ヒドロキシカプロン酸、2−ヒ
ドロキシカプリル酸、2−ヒドロキシペラルゴン酸、2
−ヒドロキシウンデカン酸、3−ヒドロキシカプリル
酸、3−ヒドロキシペラルゴン酸、3−ヒドロキシカプ
リン酸、6−ヒドロキシカプロン酸、7−ヒドロキシエ
ナント酸、8−ヒドロキシカプリル酸、9−ヒドロキシ
ペラルゴン酸、10−ヒドロキシカプリン酸、2−メチル
−ヒドロキシエナント酸、2−ヒドロキシ−3−ペンテ
ン酸、5−ヒドロキシ−2,4 −ペンタジエン酸、2,3 −
ジヒドロキシカプロン酸、2,3 −ジヒドロキシエナント
酸、2,3 −ジヒドロキシカプリル酸、2,3 −ジヒドロキ
シペラルゴン酸、2,3 −ジヒドロキシカプリン酸、1−
ノネン−1,9 −ジカルボン酸、2−ノネン−1,9 −ジカ
ルボン酸、1−デセン−1,10−ジカルボン酸、2−デセ
ン−1,10−ジカルボン酸等を挙げることができる。
【0007】これらの中でも特に好ましくは炭素数1〜
6の多官能アルコール及び多官能脂肪酸であるが、更に
好ましくは、飽和型で炭素数1〜3の多官能アルコール
及び多官能脂肪酸である。
【0008】多官能アルコール又は多官能脂肪酸に付加
するアルキレンオキサイドはエチレンオキサイド(以下
EOと略す)、プロピレンオキサイド(以下POと略す)、
ブチレンオキサイド(以下BOと略す)を単独或いは混合
して用いることができる。特に好ましくはEO、PO及びこ
れらの混合物である。アルキレンオキサイドの付加方法
は、ランダム付加、ブロック付加のいずれの付加方法で
も構わないが、特に抄紙工程、排水処理工程での発泡ト
ラブルを考慮するとランダム付加が好ましい。
【0009】かかる部分エステル化物を製造するために
用いられる炭素数2〜8の脂肪酸としては、酢酸、プロ
ピオン酸、プロピン酸、ブチル酸、イソ酪酸、テトロル
酸、バレリアン酸、α−メチル酪酸、イソ吉草酸、トリ
メチルプロパン酸、2−ペンチン酸、アリル酢酸、2,4
−ペンタジエン酸、カプロン酸、2−メチルペンタン
酸、3−メチルペンタン酸、4−イソカプロン酸、2−
ヘキシン酸、ソルビン酸、2−ヘキセン酸、3−ヘキセ
ン酸、4−ヘキシン酸、5−ヘキセン酸、ヘプタン酸、
2−ヘプテン酸、3−ヘプテン酸、5−ヘプテン酸、6
−ヘプテン酸、2−ヘプチン酸、6−ヘプチン酸、カプ
リル酸、2−エチルヘキサン酸、2−オクテン酸、3−
オクテン酸、2−オクチン酸、7−オクチン酸、2−メ
チル−2−ヘプテン酸、安息香酸、メチル安息香酸、シ
クロヘキシル酢酸、2−フルオロ吉草酸、2−フルオロ
カプロン酸、2−フルオロエナント酸、2−クロロカプ
リル酸、2−ブロモ吉草酸、2−ブロモカプロン酸、2
−ブロモエナント酸、2−ブロモカプリル酸、5−クロ
ロ吉草酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、エチルマロ
ン酸、2−ヒドロキシ吉草酸、2−ヒドロキシカプロン
酸、2−ヒドロキシカプリル酸、2−ヒドロキシペラル
ゴン酸、2−ヒドロキシウンデカン酸、3−ヒドロキシ
カプリル酸、6−ヒドロキシカプロン酸、7−ヒドロキ
シエナント酸、8−ヒドロキシカプリル酸、2−メチル
−ヒドロキシエナント酸、2−ヒドロキシ−3−ペンテ
ン酸、4−ヒドロキシ−3−ペンテン酸、4−ヒドロキ
シ−4−ペンテン酸、5−ヒドロキシ−2,4 −ペンタジ
エン酸、2,3 −ジヒドロキシカプロン酸、2,3 −ジヒド
ロキシエナント酸、2,3 −ジヒドロキシカプリル酸、及
びこれらの酸無水物等を挙げることができる。特に好ま
しくは炭素数2〜4の脂肪酸であり、更に好ましくは飽
和型のものである。
【0010】本発明に係わる化合物の炭素数の限定、物
理化学定数の限定は極めて重要であり、これに類似する
化合物であっても、本発明の規定に該当しないものは本
発明の顕著な効果は得られない。後述の実施例より明ら
かにされるが、多官能アルコール又は多官能脂肪酸の炭
素数が10を越えると高起泡性のため排水処理工程で泡ト
ラブルを引き起こし、脱墨パルプの生産性が著しく低下
する。また、アルキレンオキサイドの付加モル数は1官
能基当り1〜4であることが重要である。アルキレンオ
キサイドの付加モル数が1より小さいと粒径30μm 以上
の粗大インキの残存が著しく、また4を越えると高起泡
性のため排水処理工程での泡トラブルが多発する。
【0011】また、多官能アルコール又は多官能脂肪酸
のアルキレンオキサイド付加物の部分エステル化物を構
成する脂肪酸の炭素数が2より小さいと粗大インキの残
存が多くなるまた、炭素数が8を越えると高起泡性のた
め排水処理工程での発泡トラブルといった問題を生ず
る。更に、部分エステル化物のエステル化率は15〜75モ
ル%の範囲にあることが重要である。エステル化率が15
モル%より小さいと粒径30μm 以上の粗大インキが多量
に残存するため用途が制限される(炭素数、板紙表下へ
の配合量減少)傾向にある。また、エステル化率が75モ
ル%を越えるとインキが微細化しすぎ高い白色度の脱墨
パルプを得ることが難しくなる。
【0012】本発明で規定する数値範囲にある化合物を
用いることによって操業トラブルを誘発せず、高白色度
でなおかつ粒径30μm 以上の粗大インキの残存の少ない
良質な脱墨パルプを得ることができる。
【0013】本発明者らはまた、OA古紙及びその配合
品の印刷インキの脱墨性を更に向上させるために鋭意検
討したところ、驚くべきことに、ある特定範囲の溶解度
パラメーター値を有する化合物が粒径30μm 以上の粗大
インキの低減に優れていることを見出した。
【0014】本発明において、部分エステル化物の溶解
度パラメーター値は 8.9〜9.8 、好ましくは 9.1〜9.7
、更に好ましくは 9.2〜9.5 の範囲にあることが重要
である。溶解度パラメーター値が上記範囲の下限より小
さい場合、粗大インキが多い脱墨パルプしか得られな
い。また上記範囲の上限より大きい場合、インキが微細
化しすぎフロテーション工程で十分インキが除去でき
ず、その結果、低白色度の脱墨パルプしか得られず、な
おかつフロテーションリジェクトの泡切れ性不良や排水
処理工程での発泡トラブルといった問題も発生する。
【0015】ここでいう溶解度パラメーター値とはHild
ebrandによって確立された正則溶液論から定義される物
理化学定数である。二つの物質が溶解しあうか否かは次
式で定義される混合自由エネルギーΔ Gによって決定さ
れる。 ΔG=ΔH−TΔS このΔ Gが負であれば溶解するということを示すが、こ
のΔ Gは溶解度パラメーター値の関数で表される。正則
溶液論からいえば、モル混合自由エネルギーΔG は、 ΔG=RT(X1lnX1+X2lnX2)+V1X1φ2 21−δ2)2+V2X2φ1 21−δ2)2 で与えられ、ここでX1, X2はそれぞれ成分1,2のモル
分率、 Vi はモル容積、φi は容積分率、δi は溶解度
パラメーター値を表す。
【0016】本発明において、アルキレンオキサイドの
付加反応方法は特に限定されるものではなく、一般に行
われている活性水素を有する化合物へのアルキレンオキ
サイド付加反応の条件で行うことができる。即ち、本発
明に係わる多官能アルコール又は多官能脂肪酸に触媒量
のアルカリ物質を加え、これに約100 〜200 ℃、1〜3
kg/cm2 (ゲージ)でアルキレンオキサイドを数時間反
応させることによってなし得る。
【0017】従来技術として、特開昭52−81107 号公
報、特開昭55−51891 号公報、特開昭55−51892 号公
報、特開昭56−79795 号公報、特開昭58−109696号公
報、特開平1−266292号公報に記載の化合物は本発明で
いう多官能化合物ではなく、単官能化合物(活性水素が
1個)であり、本発明でうたう効果はない。また、特開
昭59−137588号公報、特開昭64−40690 号公報には特殊
な多官能アルコールのアルキレンオキサイド付加物が例
示されているが、化合物の化学構造が全てアリール基も
しくは芳香族化合物であり、明らかに本発明の化合物と
は異なる。更に特開平1−266292号公報では、エーテル
型活性剤がOA古紙用脱墨剤として効果があるとうたっ
ているが、本発明の化合物とは明らかにその化学構造が
異なる。
【0018】本発明の脱墨剤には公知の脱墨剤、例えば
高級アルコール硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸
塩、高級アルコール及びアルキルフェノールのエチレン
オキサイド付加物、脂肪酸及びその塩、脂肪酸アルキレ
ンオキサイド付加物、油脂アルキレンオキサイド付加物
等と併用した場合も優れた脱墨性能を発現する。本発明
の脱墨剤と従来公知の脱墨剤との併用比率は、前者/後
者=90/10〜10/90(重量比)、特に好ましくは20/80
〜60/40である。
【0019】一般に、脱墨剤は、パルピング工程、ニー
ディング工程、ディスパージング工程、ケミカルミキシ
ング工程及びリファイニング工程からなるミキシング工
程、或いはフローテション工程の何れか、又は両方に添
加される。
【0020】これに対して本発明の脱墨方法は、本発明
に係わる前述の脱墨剤を、ミキシング工程の中のパルピ
ング工程(前工程)とパルピング工程以降の工程(後工
程)に分割添加することを特徴とする脱墨方法である。
【0021】脱墨剤を分割添加する時の比率は、パルピ
ング工程(前工程)とパルピング工程以降の工程(後工
程)で前工程/後工程=10/90〜90/10(重量比)が好
ましく、特に好ましくは40/60〜60/40である。尚、本
発明の脱墨剤は一括添加したり、或いは後工程内で分割
して添加したりすることもできる。
【0022】本発明の脱墨剤の添加量は、操業性を損な
わず、かつ経済的な範囲が望ましいが、原料古紙に対し
0.03〜1.0 重量%が好ましい。
【0023】
【実施例】以下、製造例及び実施例により本発明を具体
的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。
【0024】製造例1 1.5 リットルのオートクレーブにエチレングリコール 2
60.1gと 100% KOHを4.7g仕込み、約600rpmの攪拌速
度の条件下で 150℃になるまで昇温した。次いで、プロ
ピレンオキサイド 730.2gを温度 120℃〜130 ℃、圧力
1〜3kg/cm2(ゲージ)下で反応させた。付加反応終
了後、80℃に冷却し、酢酸にてpHを約6に調整した。反
応生成物の収率は99%であった。1.5 リットルのオート
クレーブに、得られた化合物 804.2gと2−エチルヘキ
サン酸 194.5g及び触媒として 100%NaOHを 1.2g仕込
み、約500rpmの攪拌速度の条件下で 230℃で窒素雰囲気
下で反応させた。反応生成物(本発明品、表3中 No.2
7)の収率は99%であった。
【0025】実施例1 本実施例は脱墨剤のパルピング工程とディスパージング
工程分割添加の例である。印刷インキのバインダーがポ
リエステル系であり、印刷インキ量が 3.0g/m2のCP
O古紙(100 %)を2×5cmに細断後、その一定量を卓
上離解機に入れ、その中に水及び苛性ソーダ(対原料)
0.3 %、表1に示す脱墨剤(対原料)0.1%を加え、パ
ルプ濃度15%、45℃で20分離解した後、55℃にて 120分
間熟成処理を行った。その後、高速脱水機で22%まで脱
水し、苛性ソーダ(対原料)0.7 %、珪酸ソーダ3号
(対原料)1.0 %、30%過酸化水素(対原料)1.5 %、
表1に示す脱墨剤(対原料)0.1 %を添加した後、回転
速度300rpmのラボデスパーザーでデスパージング処理を
行った。その後、水を加えて4%まで希釈し、卓上離解
機で再度30秒離解する。そのスラリーを水で1%に希釈
した後、30℃にて10分間フロテーション処理を施した。
フロテーション後のパルプスラリーを80メッシュワイヤ
ーで4%濃度まで濃縮後、水を加えて1%濃度に希釈
し、タッピースタンダード抄紙機にてパルプシートを作
製した。得られたパルプシートを測色色差計にて白色度
を測定し、画像解析装置(×100 倍)にて粒径30μm 以
上のインキ個数を測定した。また、フロテーションリジ
ェクトの消泡性を排水処理工程での泡トラブルの目安と
した。各種脱墨剤の脱墨性能を表2に示す。この消泡性
の数値が大きければ排水処理工程で泡トラブルを発生さ
せる可能性が大きいことを示す。ここでいうフロテーシ
ョンリジェクトの消泡性は次式で表される。
【0026】
【数1】
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】実施例2 本実施例は脱墨剤のパルピング工程とニーディング工程
分割添加の例である。印刷インキのバインダーがスチレ
ンアクリル系であり、印刷インキ量が 3.2g/m2のPP
C古紙(100 %)を2×5cmに細断後、その一定量を卓
上離解機に入れ、その中に水及び苛性ソーダ(対原料)
0.3 %、表3に示す脱墨剤を所定量加え、パルプ濃度5
%、45℃で20分離解した後、45℃にて60分間熟成処理を
行った。その後、高速脱水機で22%まで脱水し、苛性ソ
ーダ(対原料)0.2 %、珪酸ソーダ3号(対原料)1.0
%、30%過酸化水素(対原料)1.0 %、表3に示す脱墨
剤を所定量添加し、回転速度200rpmの2軸型ラボニーダ
ーでニーディング処理を行った。その後、水を加えて4
%まで希釈し、卓上離解機で再度30秒離解する。そのス
ラリーを水で1%に希釈した後、30℃にて10分間フロテ
ーション処理を施した。フロテーション後のパルプスラ
リーを80メッシュワイヤーで4%濃度まで濃縮後、水を
加えて1%濃度に希釈し、タッピースタンダード抄紙機
にてパルプシートを作製した。得られたパルプシートを
測色色差計にて白色度を測定し、画像解析装置(×100
倍)にて粒径30μm 以上のインキ個数を測定した。ま
た、フロテーションリジェクトの消泡性を実施例1と同
様に求め、排水処理工程での泡トラブルの目安とした。
各種脱墨剤の脱墨性能を表4に示す。
【0031】
【表4】
【0032】
【表5】
【0033】上記に示した如く、本発明の炭素数1〜10
の多官能アルコール又は多官能脂肪酸にアルキレンオキ
サイドを1官能基あたり1〜4モル(ただしトータル付
加モル数は22モル以下)付加して得られる化合物と炭素
数2〜8の脂肪酸との部分エステル化物で、溶解度パラ
メーター値が 8.9〜9.8 の範囲にある化合物を必須成分
として含有する脱墨剤を、OA古紙又はその配合品を脱
墨する際に使用することにより、白色度向上、粗大イン
キ低減、フロテーションリジェクトの消泡性において、
優れた効果を発揮する。
【0034】更に、本発明の脱墨剤をパルピング工程と
それ以降の工程へ分割添加することにより、より高品質
の脱墨パルプを得ることが可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) D21C 5/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素数1〜10の多官能アルコール又は多官
    能脂肪酸にアルキレンオキサイドを1官能基あたり1〜
    4モル(ただしトータル付加モル数は22モル以下)付加
    して得られる化合物と炭素数2〜8の脂肪酸との部分エ
    ステル化物で、溶解度パラメーター値が 8.9〜9.8 の範
    囲にある化合物を必須成分として含有する脱墨剤。
  2. 【請求項2】部分エステル化物の部分エステル化率が15
    〜75モル%である請求項1記載の脱墨剤。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載の脱墨剤をパルピング
    工程(前工程)とパルピング工程以降の工程(後工程)
    へ分割添加することを特徴とする脱墨方法。
  4. 【請求項4】脱墨剤の添加比率が前工程/後工程=10/
    90〜90/10(重量比)である請求項3記載の脱墨方法。
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