废纸脱墨剂及其在废纸脱墨中的应用

摘要

本发明提供了一种废纸脱墨剂，属于造纸助剂技术领域。本发明提供的废纸脱墨剂包括以下重量份的组分：高级脂肪醇1～10份、高级脂肪酸1～10份、脂肪醇聚氧乙烯醚1～20份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1～20份、脂肪醇聚氧乙烯‑聚氧丙烯醚1～20份、聚氧乙烯‑聚氧丙烯无规聚醚1～20份、硅酸钠0～5份、氢氧化钠0～5份、过氧化氢0～5份、螯合剂0～5份和水1～20份，本发明提供的废纸脱墨剂在‑10℃以上粘度较低，具有良好的流动性，在低温下脱墨效果好，对纤维的损伤小，提高成浆强度和成纸品质，且成本低，可用于办公纸、文化纸、铜版纸、白板纸、新闻纸等纸种的再生。

说明书

技术领域

本发明涉及造纸助剂技术领域，尤其涉及一种废纸脱墨剂。

背景技术

由于上世纪八十年代资源不断减少，环境不断恶化，人们将目光转向废纸，如果能够利用废纸造纸，将节省大量的木材、水、电等能源，大大减少污水排放，降低环境污染程度。经过几十年发展，利用废纸造纸已经成为巨大的产业。废纸脱墨剂是一种具有渗透、洗涤、乳化、分散等多种作用的造纸专用化学品，主要用于利用废纸制取纸浆或者造纸的企业。我国是一个资源相对较为贫乏的国家，因此国家积极推广废纸造纸技术，但是由于缺乏性能优良的造纸专用化学品，许多引进装置不能发挥出应有的作用，这成为制约废纸造纸的瓶颈问题。

随着废纸回用量的迅速增长，废纸脱墨技术面临如下问题：由于当前印刷技术的不断改进，油墨的组成也不断变化，随着新的印刷技术和各种不同组成油墨的出现，使印刷产品的颜色、光泽度和牢固性能都有所提高，给油墨的脱除增加了困难，印刷过程中覆膜、表面涂漆等特殊处理在生产中加入了胶粘物和树脂障碍，詹怀宇在《制浆原理与工程》中公开了现有技术中工业皂类脱墨剂需要在90℃以上的高温下溶解并且需要保温处理才能够实现重施胶废纸的再生，黄书勇(《不同碎浆条件下胶粘物的状态分析》，黄书勇，中华纸业，2015，36(2):61-63)也公开了在80℃的高温下进行碎浆处理能够实现废纸中胶粘物的脱除，在80℃以上的高温下对废纸进行碎浆处理给废纸回用造成了困扰。

新型废纸脱墨剂的发展方向要求在低温、温和疏解的情况下仍有很好的脱墨效果，对脱墨剂的品质也提出了新的挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低温下脱墨效果好的废纸脱墨剂，用于办公纸、文化纸、铜版纸、白板纸、新闻纸等纸种的再生。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种废纸脱墨剂，包括以下重量份的组分：

高级脂肪醇1～10份、高级脂肪酸1～10份、脂肪醇聚氧乙烯醚1～20份、 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1～20份、脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚1～20份、聚氧乙烯-聚氧丙烯无规聚醚1～20份、硅酸钠0～5份、氢氧化钠0～5份、过氧化氢0～5份、螯合剂0～5份和水1～20份。

优选地，所述高级脂肪醇为十四醇、十六醇和十八醇中的一种或几种的混合物。

优选地，包括4～8份的高级脂肪醇。

优选地，所述高级脂肪酸为硬脂酸、油酸、棕搁酸、亚油酸中的一种或几种的混合物。

优选地，包括4～8份的高级脂肪酸。

优选地，所述螯合剂为乙二胺四乙酸或二乙撑三胺五乙酸。

本发明提供了上述技术方案所述废纸脱墨剂在废纸脱墨中的应用，所述脱墨过程具体为：

(1)将废旧纸浆与所述废纸脱墨剂混合后进行碎浆处理得到碎浆混合物；

(2)将步骤(1)得到的所述碎浆混合物进行浮选分离。

优选地，所述步骤(1)中废纸脱墨剂的用量为废旧纸浆质量的0.05～3.0％。

优选地，所述步骤(1)中碎浆处理的温度为40～50℃。

优选地，所述步骤(1)中碎浆处理的时间为10～20min。

本发明提供了一种废纸脱墨剂，有益效果如下：

1、本发明以高级脂肪醇增效，降低了废纸脱墨剂中化学品用量，节约了成本，大幅降低了污水的COD值，有利于环境保护，减少了环保处理费用；

2、本发明提供的废纸脱墨剂在-10℃以上粘度较低，具有良好的流动性，便于计量泵连续添加使用，满足了连续脱墨的生产要求，提高了生产效率，扩大了产能；

3、本发明提供的废纸脱墨剂低温使用效果好，碎浆温度从80-100℃左右降到40-60℃左右，碎浆时间由40分钟缩短为20分钟以下，在降低能源消耗的同时，减少了纤维损伤，提高成浆强度和成纸品质，将废纸脱墨剂应用于废纸脱墨得到再生纸，再生纸的白度为83％，纸浆得率高达90％，减少了对原生浆料的依赖，减少造纸产业对生态环境的破坏，促进行业的可持续发展，用于废纸再生时脱除纤维上吸附的印刷油墨，提高了纤维清洁度，且本发明提 供的废纸脱墨剂能够在彻底脱除油墨的同时防止油墨再沉积到纤维上，浮选时油墨能顺利吸附于气泡上与浆料分离，进一步降低成浆中残余油墨量，将废纸脱墨剂应用于废纸脱墨得到再生纸，再生纸的白度高达83％，提高成浆白度；

4、在脱墨过程中采取缓和的工艺，以减少纤维破坏，提高成浆强度和得率。

具体实施方式

本发明提供了一种废纸脱墨剂，包括以下重量份的组分：

高级脂肪醇1～10份、高级脂肪酸1～10份、脂肪醇聚氧乙烯醚1～20份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1～20份、脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚1～20份、聚氧乙烯-聚氧丙烯无规聚醚1～20份、硅酸钠0～5份、氢氧化钠0～5份、过氧化氢0～5份、螯合剂0～5份和水1～20份。

本发明中脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯无规聚醚能够乳化油墨中的树脂、化学品及分散颜料；高级脂肪醇、高级脂肪酸起到进一步提高脱墨效果的作用，使油墨中的树脂、化学品及颜料进一步脱除；过氧化氢是为了漂白纤维和调色，以及氧化、破坏油墨中的树脂，促使油墨解离，能进一步提高表面活性剂的性能，更好地分离油墨；硅酸钠能够抑制过氧化氢的过快分解，与重金属离子形成胶体结构，在脱墨时帮助油墨进行分散作用，阻止油墨粒子的重新吸附，同时能够起到漂白作用，防止纸浆泛黄；氢氧化钠的作用是调节浆料的pH值为碱性，皂化和/或水解油墨的树脂，使纤维润胀，纤维吸水而变得更加柔软，从而使油墨粒子附着在纤维表面的强度变弱，也有助于松动涂层和分裂油墨，使油墨颗粒通过机械作用变得更小，但对于含机械木浆的废纸将变黄发黑，所以加入的氢氧化钠的量要合适才好，过量会导致纸浆变黄或变黑；螯合剂的作用是与重金属离子形成可溶性的络合物，从而阻止重金属离子分解并可防止油墨粒子的再吸附。本发明中各组分之间具有协同作用，精确控制各组分的用量达到了低温下废纸脱墨脱墨效果好的效果，降低了碎浆温度和碎浆时间，同时提高了再生纸的白度、纸浆得率，可用于办公纸、文化纸、铜版纸、白板纸、新闻纸等纸种的再生。

本发明提供的废纸脱墨剂包括1～10重量份的高级脂肪醇，优选为4～8份， 更优选为5～6份。在本发明中，所述高级脂肪醇优选为十四醇、十六醇和十八醇中的一种或几种的醇混合物；在本发明中，所述醇混合物优选包括十四醇、十六醇和十八醇中的2种或3种，更优选为十六醇和十八醇、十四醇和十八醇。本发明对醇混合物中各高级脂肪醇的质量比没有限制，本领域技术人员可根据实际需要选择任意质量比的高级脂肪醇的醇混合物。

本发明提供的废纸脱墨剂包括1～10份的高级脂肪酸，优选为4～8份，更优选为5～6份。在本发明中，所述高级脂肪酸优选为硬脂酸、油酸、棕搁酸和亚油酸中的一种或几种的酸混合物，所述酸混合物优选包括硬脂酸、油酸、棕搁酸、和亚油酸中的2种或3种，更优选为硬脂酸和亚油酸、硬脂酸和棕搁酸、油酸和棕搁酸、棕搁酸和亚油酸。在本发明中，对酸混合物中各高级脂肪酸的质量比没有限制，本领域技术人员可根据实际需要选择任意质量比的高级脂肪酸的酸混合物。

本发明提供的废纸脱墨剂优选包括5～15份的脂肪醇聚氧乙烯醚，更优选为8～12份。

本发明提供的废纸脱墨剂优选包括5～15份的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，更优选8～12份。

本发明提供的废纸脱墨剂优选包括8～15份的脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚，更优选为10～12份。

本发明提供的废纸脱墨剂优选包括8～15份的聚氧乙烯-聚氧丙烯无规聚醚，更优选包括10～12份。

本发明提供的废纸脱墨剂优选包括2～4份的硅酸钠。

本发明提供的废纸脱墨剂优选包括2～4份的氢氧化钠。对于过氧化氢，一般是采用双氧水的形式添加，在本发明中，双氧水的质量百分数为1～15％，优选为3～10％。

本发明提供的废纸脱墨剂优选包括2～4份的螯合剂。在本发明中，所述螯合剂为乙二胺四乙酸或二乙撑三胺五乙酸。

本发明提供的废纸脱墨剂优选包括1～15份的水，更优选为8～12份。

本发明对所述废纸脱墨剂的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的组合物制备的技术方案即可。在本发明中，所述废纸脱墨剂的制 备方法优选包括以下步骤：

将上述技术方案所述各组分混合均质，得到废纸脱墨剂。

在本发明中，所述均质的温度优选为50～60℃，所述均质的时间优选为30～50min。本发明对所述均质的设备没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的匀质机即可。

本发明还提供了上述技术方案所述废纸脱墨剂在废纸脱墨中的应用，所述脱墨过程具体为：

(1)将废旧纸浆与所述废纸脱墨剂混合后进行碎浆处理，得到碎浆混合物；

(2)将步骤(1)得到的所述碎浆混合物进行浮选分离。

本发明对所述废旧纸浆的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的在造纸领域采用的废旧原料得到的纸浆即可；具体的，在本发明中，所述废旧纸浆为废旧办公纸、废旧文化纸、废旧铜版纸、废旧白板纸、废旧新闻纸等废旧纸种中的一种或几种的混合物得到的纸浆。

本发明对所述废旧纸浆与所述废纸脱墨剂混合采用的方式没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可；在本发明的实施例中，优选采用机械搅拌方式混合，对搅拌方式没有特殊要求，按照本领域人员所熟知的技术手段进行搅拌。在本发明中，对步骤(1)中所述废旧纸浆与所述废纸脱墨剂的加料顺序没有任何限定。

在本发明中，所述步骤(1)中废纸脱墨剂的质量优选为废旧纸浆质量的0.05～3.0％，更优选为2.00～2.50％。

在本发明中，所述步骤(1)中碎浆处理的温度优选为40～50℃，更优选为44～46℃。在本发明中，所述步骤(1)中碎浆处理的时间优选为10～20min，更优选为13～16min。

得到碎浆混合物后，本发明将所述碎浆混合物进行浮选分离。本发明对步骤(2)中所述浮选分离的采用的方式没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的浮选分离方式即可，浮选分离即完成脱墨处理。

本发明提供了一种废纸脱墨剂，以聚醚为主剂，以高级脂肪酸、高级脂肪醇增效，降低了废纸脱墨剂中化学品用量，节约了成本，大幅降低了污水的COD值，有利于环境保护，减少了环保处理费用；在-10℃以上粘度较低， 具有良好的流动性，便于计量泵连续添加使用，满足了连续脱墨的生产要求，提高了生产效率，扩大了产能；本发明提供的废纸脱墨剂低温使用效果好，碎浆温度从80-100℃左右降到40-60℃左右，碎浆时间由40分钟缩短为20分钟以下，在降低能源消耗的同时，减少了纤维损伤，提高成浆强度和成纸品质，，将废纸脱墨剂应用于废纸脱墨得到再生纸，再生纸的白度为83％，纸浆得率高达90％，减少了对原生浆料的依赖，减少造纸产业对生态环境的破坏，促进行业的可持续发展，用于废纸再生时脱除纤维上吸附的印刷油墨，提高了纤维清洁度，且本发明提供的废纸脱墨剂中能够在彻底脱除油墨的同时防止油墨再沉积到纤维上，浮选时油墨能顺利吸附于气泡上与浆料分离，进一步降低成浆中残余油墨量，提高成浆白度，将废纸脱墨剂应用于废纸脱墨得到再生纸，再生纸的白度高达83％；在脱墨过程中采取缓和的工艺，以减少纤维破坏，提高成浆强度和得率。

下面结合实施例对本发明提供的废纸脱墨剂及应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

按十六醇5kg、硬脂酸6kg、脂肪醇聚氧乙烯醚1kg、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1kg、脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚1kg、聚氧乙烯-聚氧丙烯无规聚醚1kg、水5kg称取所需原料，将各原料混合加入到匀质机中搅拌均匀后出料，即得到废纸脱墨剂。

将得到的废纸脱墨剂应用于废纸脱墨，废旧纸浆质量浓度为50g/L，将废旧纸浆质量0.5％的废纸脱墨剂加入到废旧纸浆中混合均匀，在40℃下碎浆处理10min，得到碎浆混合物，然后再进行浮选分离，得到再生纸。

本发明对得到的再生纸的白度和纸浆得率进行分析，再生纸的白度为58％，纸浆得率为77％。

实施例2

按十四醇5kg、亚油酸6kg、脂肪醇聚氧乙烯醚1kg、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1kg、脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚1kg、聚氧乙烯-聚氧丙烯无规聚醚1kg、硅酸钠2kg、氢氧化钠3kg、过氧化氢2kg、乙二胺四乙酸2kg、水8kg称取所需原料，将各原料混合加入到匀质机中搅拌均匀后出料，即得到废纸脱墨剂。

将得到的废纸脱墨剂应用于废纸脱墨，废旧纸浆质量浓度为50g/L，将废 旧纸浆质量0.5％的废纸脱墨剂加入到废旧纸浆中混合均匀，在40℃下碎浆处理12min，得到碎浆混合物，然后再进行浮选分离，得到再生纸，对得到的再生纸的白度和纸浆得率进行分析，再生纸的白度为61％，纸浆得率为79％。

实施例3

按十四醇3kg、十八醇3kg、硬脂酸3kg、棕榈酸3kg、脂肪醇聚氧乙烯醚12kg、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠8kg、脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚12kg、聚氧乙烯-聚氧丙烯无规聚醚12kg、硅酸钠2kg、氢氧化钠3kg、过氧化氢2kg、乙二胺四乙酸2kg、水12kg称取所需原料，将各原料混合加入到匀质机中搅拌均匀后出料，即得到废纸脱墨剂。

将得到的废纸脱墨剂应用于废纸脱墨，废旧纸浆质量浓度为50g/L，将废旧纸浆质量1.0％的废纸脱墨剂加入到废旧纸浆中混合均匀，进行碎浆处理，在44℃下碎浆处理13min，得到碎浆混合物，然后再进行浮选分离，得到再生纸，对得到的再生纸的白度和纸浆得率进行分析，再生纸的白度为68％，纸浆得率为81％。

实施例4

按十六醇4kg、十八醇4kg、棕搁酸4kg、亚油酸5kg、脂肪醇聚氧乙烯醚8kg、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠12kg、脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚10kg、聚氧乙烯-聚氧丙烯无规聚醚10kg、硅酸钠4kg、氢氧化钠4kg、过氧化氢4kg、二乙撑三胺五乙酸2kg、水15kg称取所需原料，将各原料混合加入到匀质机中搅拌均匀后出料，即得到废纸脱墨剂。

将得到的废纸脱墨剂应用于废纸脱墨，废旧纸浆质量浓度为50g/L，将废旧纸浆质量0.05％的废纸脱墨剂加入到废旧纸浆中混合均匀，在46℃下碎浆处理16min，得到碎浆混合物，然后再进行浮选分离，得到再生纸，对得到的再生纸的白度和纸浆得率进行分析，再生纸的白度为73％，纸浆得率为84％。

实施例5

按十六醇2kg、十八醇3kg、硬脂酸4kg、亚油酸4kg、脂肪醇聚氧乙烯醚5kg、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠5kg、脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚5kg、聚氧乙烯-聚氧丙烯无规聚醚5kg、硅酸钠5kg、氢氧化钠5kg、过氧化氢5kg、二乙撑三胺五乙酸5kg、水18kg称取所需原料，将各原料混合加入到匀质机中搅拌均匀后出料，即得到废纸脱墨剂。

将得到的废纸脱墨剂应用于废纸脱墨，废旧纸浆质量浓度为50g/L，将废 旧纸浆质量3.0％的废纸脱墨剂加入到废旧纸浆中混合均匀，在48℃下碎浆处理18min，得到碎浆混合物，然后再进行浮选分离，得到再生纸，对得到的再生纸的白度和纸浆得率进行分析，再生纸的白度为76％，纸浆得率为87％。

实施例6

按十四醇2kg、十八醇3kg、硬脂酸3kg、亚油酸3kg、脂肪醇聚氧乙烯醚8kg、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠12kg、脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚15kg、聚氧乙烯-聚氧丙烯无规聚醚15kg、硅酸钠5kg、氢氧化钠5kg、过氧化氢5kg、乙二胺四乙酸5kg、水20kg称取所需原料，将各原料混合加入到匀质机中搅拌均匀后出料，即得到废纸脱墨剂。

将得到的废纸脱墨剂应用于废纸脱墨，废旧纸浆质量浓度为50g/L，将废旧纸浆质量5.0％的废纸脱墨剂加入到废旧纸浆中混合均匀，在50℃下碎浆处理20min，得到碎浆混合物，然后再进行浮选分离，得到再生纸，对得到的再生纸的白度和纸浆得率进行分析，再生纸的白度为83％，纸浆得率为90％。

对比例1

采用市售的巴克曼高效脱墨助剂-BRD进行应用于废纸脱墨，废旧纸浆质量浓度为50g/L，将废旧纸浆质量5.0％的废纸脱墨剂加入到废旧纸浆中混合均匀，在80℃下碎浆处理60min，得到碎浆混合物，然后再进行浮选分离，得到再生纸，对得到的再生纸的白度和纸浆得率进行分析，再生纸的白度为64％，纸浆得率为70％。

通过对实施例6与对比例1的再生纸的白度和纸浆得率进行比较，在使用相同质量的脱墨剂的情况下，本发明提供的脱墨剂不仅降低了碎浆温度和碎浆时间，在降低能源消耗的同时，减少了纤维损伤，提高了成浆强度和成纸品质，提高了纤维清洁度，在彻底脱除油墨的同时防止油墨再沉积到纤维上，浮选时油墨能顺利吸附于气泡上与浆料分离，进一步降低成浆中残余油墨量，提高成浆白度，而且降低了脱墨剂的生产成本，本发明提供的脱墨剂成本仅为市售的巴克曼高效脱墨助剂-BRD成本的二分之一。

对比例2

采用市售的巴克曼高效脱墨助剂-BRD进行应用于废纸脱墨，废旧纸浆质量浓度为50g/L，将废旧纸浆质量0.5％的废纸脱墨剂加入到废旧纸浆中混合均匀，在50℃下碎浆处理20min，得到碎浆混合物，然后再进行浮选分离，得到再生纸，对得到的再生纸的白度和纸浆得率进行分析，再生纸的白度为 45％，纸浆得率为56％。

通过对实施例1与对比例2的再生纸的白度和纸浆得率进行比较，在使用相同质量的脱墨剂的情况下，本发明提供的脱墨剂不仅降低了碎浆温度和碎浆时间，在降低能源消耗的同时，减少了纤维损伤，提高了成浆强度和成纸品质，提高了纤维清洁度，在彻底脱除油墨的同时防止油墨再沉积到纤维上，浮选时油墨能顺利吸附于气泡上与浆料分离，进一步降低成浆中残余油墨量，提高成浆白度，而且降低了脱墨剂的生产成本，本发明提供的脱墨剂成本仅为市售的巴克曼高效脱墨助剂-BRD成本的二分之一。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。