(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過硫酸塩51−94％；
pH調節剤４−43％；
銅、鉄、銀及びニッケルの各可溶性塩からなる群から選ばれた可溶性触媒0.05−６％；及び
Ｄ−マンニトールよりも該触媒を還元する能力が大きくないサッカライド０−10％の混合物からなることを特徴とする損紙のリパルピング及び／又は脱色用組成物。
【請求項２】
pH調節剤がアルカリ金属、アルカリ土類金属及びアンモニウムの各炭酸塩、重炭酸塩及びセスキ炭酸塩からなる群から選ばれた塩基であり；
触媒が銅塩であり；
サッカライドがアスコルビン酸、Ｄ−ソルビトール及びＤ−マンニトールからなる群から選ばれ；そして
組成物が過硫酸塩60−85％、
塩基14−39％、サッカライド０−４％及び銅塩0.05−3.0％を含有する請求項１記載の組成物。
【請求項３】
混合物が過硫酸塩70−80％、セスキ炭酸塩20−29％及び銅塩0.1−２％を含有する請求項２記載の組成物。
【請求項４】
損紙と請求項１記載の組成物少なくとも0.5％owfの混合物からなる水性スラリーを攪拌し；
水性スラリーを少なくとも50℃に加熱し、次いで
50℃以上の温度に、損紙が脱色するに十分な時間水性スラリーを維持することを特徴とする損紙の脱色方法。
【請求項５】
損紙と請求項２記載の組成物少なくとも0.5％owfの混合物からなる水性スラリーを攪拌し；
水性スラリーを少なくとも60℃に加熱し、次いで
60℃以上の温度に損紙が脱色するに十分な時間水性スラリーを維持することを特徴とする損紙の脱色方法。
【請求項６】
請求項２記載の組成物の１−12％owfが損紙の脱色用に用いられる請求項５記載の方法。
【請求項７】
損紙と請求項２記載の組成物少なくとも0.5％owfの混合物からなる水性スラリーを攪拌し；
水性スラリーを少なくとも50℃に加熱し、次いで
50℃以上の温度に、損紙が脱色するに十分な時間水性スラリーを維持することを特徴とする損紙の脱色方法。
【請求項８】
組成物の１−12％owfが用いられる請求項７記載の方法。
【請求項９】
損紙と請求項１記載の組成物少なくとも0.5％owfの混合物からなる水性スラリーを攪拌し；
水性スラリーを少なくとも50℃に加熱し、次いで
少なくとも段階５のパルプが得られるまで50℃以上の温度を維持することを特徴とする損失のリパルピング方法。
【請求項１０】
損紙と請求項２記載の組成物少なくとも0.5％owfの混合物からなる水性スラリーを攪拌し；
水性スラリーを少なくとも50℃に加熱し、次いで
少なくとも段階５のパルプが得られるまで50℃以上の温度を維持することを特徴とする損失のリパルピング方法。
【請求項１１】
請求項２記載の組成物の１−12％owfを損紙のリパルピング用に用いる請求項10記載の方法。
【請求項１２】
損紙と請求項２記載の組成物少なくとも0.5％owfの混合物からなる水性スラリーを攪拌し；
水性スラリーを少なくとも50℃に加熱し、次いで
少なくとも段階５のパルプが得られるまで50℃以上の温度を維持することを特徴とする損失のリパルピング方法。
【請求項１３】
組成物の１−12％owfを用いる請求項12記載の方法。
【請求項１４】
損紙、２−11の範囲にpHを調節するためのpH調節剤、及び過硫酸塩51−94％と銅、鉄、銀及びニッケルの各可溶性塩からなる群から選ばれた触媒0.05−６％を含有する混合物の少なくとも0.5％owfからなる水性スラリーを攪拌し；
水性スラリーをリパルピングを開始するに十分な温度に加熱し；そして少なくとも段階５のパルプが得られるまで該温度以上に維持することを特徴とする湿潤強度損紙のリパルピング方法。
【請求項１５】
pH調節剤がセスキ炭酸塩、炭酸塩及び重炭酸塩の少なくとも１つから選ばれ；
触媒が銅塩であり；そして
混合物が過炭酸塩61−85％、セスキ炭酸塩14−19％、及び銅塩0.1−２％を含有する請求項９記載の方法。
【請求項１６】
損紙、２−11の範囲にpHを調節するためのpH調節剤、及び過硫酸塩51−94％と銅、鉄、銀及びニッケルの各可溶性塩からなる群から選ばれた触媒0.05−６％を含有する混合物の少なくとも0.5％owfからなる水性スラリーを攪拌し；
水性スラリーを少なくとも60℃に加熱し；そして
少なくとも段階５のパルプが得られるまで該温度以上に維持することを特徴とする湿潤強度損紙の脱色方法。
【請求項１７】
pH調節剤がアルカリ金属の各セスキ炭酸塩、炭酸塩及び重炭酸塩から選ばれ；
触媒が銅塩であり、そして
混合物が過硫酸塩70−80％owf、pH調節剤20−29％owf、及び銅塩0.1−２％を含有する請求項15記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は紙の再処理に関し、特に湿潤強度損紙のリパルピング及び／又は脱色に関する。
損紙は再生されるべき故紙または規格外の紙である。一般的にいって損紙を故紙として単に廃棄するよりはリパルピングと称される方法で再利用することが望ましい。
リパルピング法では、損紙を構成しているセルロース繊維を損紙から分離して製紙用に利用される。この方法では紙の強度を高めるために用いた湿潤強度樹脂（ポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂等）を破壊する必要がある。その理由は湿潤強度樹脂がセルロース繊維に付着して水不透過性被膜を形成しセルロース繊維を分離するというリパルピング法の目的を妨害するからである。湿潤強度樹脂を含有する典型的な紙製品にはペーパータオル、ティッシュ及び食品包装材がある。典型的には、湿潤強度樹脂をもつ紙は湿った状態で紙の乾燥強度の少なくとも15％を保持する。湿潤強度樹脂をもたない紙は湿った状態でその乾燥強度の通常２−７％を保持するにすぎない。
酸化は湿潤強度樹脂の破壊を促進してセルロース繊維の分離を可能にする。伝統的に、次亜塩素酸塩、特に次亜塩素酸ナトリウムが酸化剤として製紙工場で使用され、通常狭い注意深く維持されたpHの範囲内で約122゜F（50℃）〜151゜F（66℃）の温度範囲で使用されている。損紙が首尾よくリパルプされた後に、試薬を加えて残っている塩素を中和させる。
リパルピングに使う次亜塩素酸塩に対しては環境上の問題が提出されている。これらの懸念はパルプに吸着する発癌性が疑われている有機ハロゲン化物の形成の問題からクロロホルム放出の問題及び毒性の塩素化炭化水素を排出する問題にまで及んでいる。これらの理由により、過硫酸塩の如き、非ハロゲン含有化合物がリパルピング法で湿潤強度樹脂を酸化するために使用されている。
損紙を再生する時に、時々損紙を脱色する必要がある。これは損紙を着色するために使用された着色料を分解することによって行われる。着色料は光と互いに影響しあって、可視波長域（400〜700nm）に選択的波長の吸収を生ずる化学薬品である。波長はヒトの目で知覚できる産出着色に反射（吸収ではない）する。着色料は顔料及び染料の両者を含み、着色紙を製造するために製紙工程中に加えることができる。顔料は水不溶性化合物であり、通常漂白できない。染料は水溶性であり、着色紙を製造するために、顔料よりもより普通に使用されている。
染料分子には二つの官能部分、即ち発色団と助色団とがある。発色団は染料に色を添える部分である。助色団はセルロース繊維に染料を固定する部分である。
発色団は共役している。即ち、発色団は交互単結合及び二重結合の網状組織を持つ。光は共役網状組織と相互に作用し、網状組織内の電子に吸収される。網状組織で吸収されない波長は反射して繊維中に色を生ずる。
共役網状組織は長さを変化させ、この長さは一般に染料着色に一致する。網状組織中の共役結合の数が増加するとき、色は黄色からオレンジ、赤、紫、青、褐色、黒へと変化し、網状組織は酸化又は遊離ラジカル攻撃をより受けやすくなる。それ故に、黄、オレンジ及び赤の色素を脱色することは共役の程度が低いので困難になる。
多くの異なる染料構造があるが、製紙工業で使用される主な二つの染料系、即ちアゾ染料及びスチルベン染料がある。スチルベン染料はアゾ染料ほど一般的ではないが、塩素を含む多くの酸化剤に対してより安定である。
アゾ染料は少なくとも一つの窒素−窒素二重結合（アゾ官能基）を含有する化合物であり、その二重結合は酸化攻撃を受けやすい。スチルベン染料は一連の炭素二重結合を含有する芳香族系であり、この二重結合はアゾ染料で知られている窒素対窒素の二重結合よりも酸化攻撃に対してより大きい抵抗性を持つ。
リパルプ及び／又は脱色並びに環境上の要求に効果的に応ずるために、セルロースを破壊することなしに繊維の分離を可能に且つその上に脱色するために発色団を変えることを可能にする適当な組成物を見出すことが緊急の課題である。塩素はリパルプ及び／又は脱色する作用があるが、望ましくない環境上の問題を生じる。過硫酸塩をリパルピング用に使用することができるが、脱色剤として通常効果がない。
本発明は過硫酸塩と共に使用される銅、鉄、銀又はニッケルを用いて、広い範囲のpH域で、損紙の脱色及び／又はリパルピングを高める大きな技術的進歩を提供する。
さらに、本発明は、サッカライド、例えばモノサッカライド、ポリサッカライド又はシス−アルファ−ヒドロキシサッカライド、を可溶性銅、鉄、銀又はニッケル塩及び過硫酸塩と共に使用して広い範囲のpH域で損紙の脱色及び／又はリパルピングを高める、技術を提供する。
これらの成分は、その場で混合物を形成するように別々に加えられるか又は組成物として加えられ、損紙特に湿潤強度損紙をリパルピング及び／又は脱色する方法で使用できる。
可溶性銅、鉄、銀又はニッケル塩は過硫酸塩を活性化させ、過硫酸塩を、製紙で使用される着色料又は湿潤強度樹脂に対して過硫酸塩のみよりもさらに反応性にする。酸又は塩基のようなpH調節剤の金属塩及び過硫酸塩との使用は２〜11の範囲内のpHを提供することによって過硫酸塩のリパルピング及び／又は脱色効力をさらに高めることができる。上記混合物へのサッカライドの添加は時にはこの過硫酸塩の脱色及び／又はリパルピング効力をさらに高めることができる。
過硫酸塩は特に塩基の存在下でたとえ金属塩の不存在下でも損紙をリパルプすることができる。しかしながら、上記の金属塩はリパルピングを高め且つ脱色を可能にする。これらの塩はそれらの効果が接触作用であると思われるほど低い濃度で使用され得る。ほんとうの触媒作用が生ずるのかどうかは知られていないけれども、この記載の目的のために、用語「触媒」又は「触媒量」が、リパルピング及び／又は脱色のために必要な金属塩の量が極めて低いので、低濃度を表わすときに使用されるであろう。
リパルピングに関するこれらの金属塩の効果はポリサッカライド又はモノサッカライドの存在によってさらに高めることができる。リパルピング又は脱色のいずれかに対して最も好ましいサッカライドはシス−アルファ−ヒドロキシサッカライド、例えばアスコルビン酸、Ｄ−マンニトール及びＤ−ソルビトールである。
リパルピング及び／又は脱色に対する好ましいpH調節剤は、単独で又は組合せて、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、及びセスキ炭酸ナトリウムの一種又は二種を包含する。
本明細書において、そして特許請求の範囲において：
ａ）ここでの用語「約」は、他の指示がなければ、範囲、適用量、重量パーセント又は他の数値的明示が記載される時に推測される。
ｂ）用語「過硫酸塩」は他の指示がなければ過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム及び過硫酸アンモニウムを含む全ての過硫酸塩を包含する。用語「過硫酸塩」は活性部としてSO5対イオンを特徴とするペルオキソ一硫酸塩を含まない。
ｃ）用語「炭酸塩」、「セスキ炭酸塩」及び「重炭酸塩」は炭酸塩、セスキ炭酸塩、重炭酸塩のアルカリ金属、アルカリ土金属及びアンモニウム塩を包含する。
ｄ）用語「乾燥（ドライ）」は触れたときに湿気を感じない組成物又は物質を意味する。
ｅ）用語「owf」は繊維の乾燥重量を基準にすることを意味する適用量の用語である。
ｆ）用語「濃度（コンシステンシー）」はリパルピングに使用する水の重量を基準にした損紙の重量パーセントである。
ｇ）用語「パーセント（％）」は、他に特定されなければ、重量パーセントである。
ｈ）用語「可溶」は塩に関して使用される時、その溶解度製品定数を基準にして水性媒質中で0.5ppm以上の溶解金属イオンを与えることができる塩を意味する。
ｉ）用語「BT−100」は75％過硫酸ナトリウム及び25％炭酸ナトリウムを含有する組成物を意味する。
ｊ）用語「％owf」は処理される損紙繊維の重量を基準にした使用される脱色及び／又はリパルピング処理剤のパーセントを意味する。この用語は「パーセント供給量」に等しい。
ｋ）用語「pHi」は初期pHを意味する。
ｌ）用語「pHf」は最終pHを意味する。
本発明の組成物は湿潤強度損紙のリパルピングを高め且つその損紙中の染料の脱色に特に効果がある。本発明の一つの態様は過硫酸塩、及び銅、鉄、銀又はニッケルの一種以上の金属塩がリパルピング用に、脱色用に、又はその両者に使用できることにある。これらの成分は別々に又は組成物として、pH調節剤と一緒に又は調節剤なしに損紙に加えることができる。
通常、本発明の組成物は過硫酸塩51〜94％;pH調節剤４〜43％；シス−アルファ−ヒドロキシサッカライド０〜10％；及び金属塩の触媒量を含有する。さらに好ましくは、組成物は過硫酸塩61〜85％；炭酸塩、重炭酸塩及びセスキ炭酸塩からなる群から選ばれる塩基14〜19％；及び金属塩0.05〜３％を含有する。さらに好ましくは、組成物は過硫酸塩70〜80％；炭酸塩20〜29％；及び銅塩0.1〜２％を含有する。さらに好ましくは、組成物はシス−アルファ−ヒドロキシサッカライド１〜６％を含有し、最も好ましくは、シス−アルファ−ヒドロキシサッカライド１〜３％含有する。
リパルピング又は脱色に対して効果的な組成物として要求される過硫酸塩、サッカライド、pH調節剤及び金属塩の正確な量は、pH、酸化され得る物質のタイプ又は量及び温度のような使用条件に依存するであろう。そしてこれらの条件に依存して上記の値と異なることができる。
典型的なpH調節剤は塩基及び酸を含む。典型的な塩基は炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸カリウム、炭酸カルシウム、セスキ炭酸ナトリウム、セスキ炭酸カリウム等の一種以上を包含する。これらは特に乾燥組成物中で有用であるが、別々に加えることもできる。水酸化ナトリウムのような他の塩基は、特に本発明の成分が別々に加えられる場合にまた使用できる。
pH調節剤として使用され得る酸は塩酸及び硫酸のような鉱酸、酢酸のような有機酸、又は当業者に周知の全ての他の酸を包含する。
好ましいサッカライドはアルコルビン酸、Ｄ−ソルビトール、及びＤ−マンニトールを包含する。他のサッカライドは、これらが好ましくはＤ−マンニトール、さらに好ましくはＤ−ソルビトール又は最も好ましくはアスコルビン酸よりも触媒作用を減少させるより大きな傾向を持たない限り使用することができる。
触媒金属塩は溶解金属イオンの1ppmを与えるように水に十分に溶解する金属塩を包含する。適当な金属は銅、鉄、銀及びニッケルを包含する。代表的な対イオンは硫酸塩、塩化物、硝酸塩、及び適度の水溶解度を可能にする他の対イオンを包含する。これらの金属塩はリガンドを包含する。
本発明の組成物は損紙をリパルプ及び／又は脱色するために使用できる。リパルピング法に際して、水及び損紙を容器中に入れ攪拌する。攪拌には損紙、水及び化学物質をリパルピング操作で混ぜ同時にその損紙を粉砕するために産業界で一般に使用されているミキサー／剪断機を使用する。ミキサー／剪断機の使用は別々の混合装置及び剪断装置を使用することと同じである。本発明の化学物質は攪拌前又は攪拌中に加えることができる。
位置添加の異なるタイプを使用することができる。成分を乾燥形態での位置で混合し、乾燥混合物として供給することができる。各成分を乾燥粉末、スラリー、溶液として又は他の適当な手段でリパルピング混合物に同時に加えることができる。通常各成分はいずれの順序でも加えることができる。
さらに、リパルプされた損紙は製紙工程にスラリーとしてさらに変更を加えることなしに直接に導入できる。紙はセルロース繊維をスラリーから分離し、この繊維を製紙用の長網抄紙機に導入することによってリパルプされた損紙から作ることができる。
本発明の実施態様はもしこの系の温度が50℃より高ければ最も良く作用する。40℃〜75℃の範囲内の温度は過硫酸塩及び／又は銅イオンを活性化してリパルピングを通して着色剤及び湿潤強度樹脂の酸化を助けるために通常十分である。さらに高い温度を使用できるが、一般に必要とされない。
この方法では、生成した混合物は、満足のいくパルプを製造するために損紙をリパルプするのに十分な時間かきまぜられる。この時間は、過硫酸塩の濃度、塩基又は酸、活性化剤、濃度、酸化物質の量、pH及び濃度のような因子に依存して変化し得る。サッカライドと一緒の又はサッカライドなしの、過硫酸塩/pH調節剤／金属塩の使用は、乾燥ブレンドとして組成化されるかどうかにかかわりなく、過硫酸塩単独又は塩基単独の使用に比べて有意な時間的利益を与える。
リパルピング時間は損紙の性質に依存する。湿潤強度損紙の高いパーセンテージを含む損紙はより少ない湿潤強度樹脂を含有する損紙よりもさらに長い処理時間を必要とする。
脱色に対する要求及びリパルピングに対する要求は同じである必要はない。しかしながら、リパルピングは一般に脱色が仕上がる前に仕上げられる。
広いpH範囲がこの方法では一般に使用できるけれども、リパルプ又は脱色時間は最終システムのpHに影響を受ける。一般に、２〜11のpH範囲がリパルピング又は脱色のいずれに対しても使用できる。しかしながら、７〜10のpH範囲がリパルピング及び／又は脱色に対して好ましい。異なる発色団は異なったpHで最も良く酸化されるように思われるので、この方法を通して変化するpHが最も好ましい。
本発明の好ましい態様では、７〜8.5の範囲内で変化し得るpHは、炭酸塩、セスキ炭酸塩又は重炭酸塩のアルカリ金属、アルカリ土金属又はアンモニウム塩のような塩基を脱色混合物又は組成物の成分として用いることにより達成され、酸化が生ずる時にそのpHを減少させることを可能にする。単独の又は脱色組成物の成分としてのこれらの塩基の一つの添加は8.5又はそれより高い初期pHを与える。脱色が進行するとき、そのpHを除々に下げる酸生成物が形成される。
他のpH調節剤も使用できる。これは水酸化ナトリウム、硫酸及び当業者に周知の他の酸又は塩基を包含する。
工程プラントシステムと両立する最終及び初期pHが好ましい。リパルピング法、脱色法又はこの両者を最も効果的にするpH範囲を選択することが望ましい。しかし、多くの場合、pH制御は製紙の他の段階と両立するこの系最終pHに依存することが望ましい。例えば、満足し得るパルプが製造される時には、処理水は酸性、中性又は塩基性である他からの加工パルプと定型的に混合される。あるいは他の工程からの水は損紙リパルピング法のための調節水として使用し得る。
他の段階に適合させるための追加のpH調節剤の使用は本発明の組成物を下記の如く使用することによって避けられる。
過硫酸塩対塩基の比は中性pH効果を与えるように選択できる。すなわち、過硫酸塩が酸化工程を経る間に消費される時、重硫酸塩が製造される。中性pH効果は、リパルピング中に製造される酸生成に伴うpHの減少を相殺するために使用される塩基の量を調節することによって達成される。通常過硫酸塩から製造されるこの重硫酸塩が考慮されるべきただ一つの酸である。しかしながら、もし多量の他の酸が繊維又は樹脂の分解から製造されるならば、これらの酸も考慮されなければならない。
別法として、他の工程、例えば、製紙工程のpHがリパルピング及び／又は脱色工程のpHと異なるならば、pHの調節を、以後のpH調節を行う全ての要求を避けるために過硫酸塩：（酸又は塩基）の比を変化させることにより、リパルピング及び／又は脱色工程のために行うことができる。従って、酸、中性又はアルカリ製紙工程を追加のpH調節工程を必要とすることなしに適応することができる。そのような調節は本明細書に記載されている内容に沿って慣用的に達成し得ることは明らかであろう。この系のための基準の化学方程式及び計質のために、この系の実際のpH及びアルカリ度に対して、発生が予想される酸に対して、その組成された過硫酸塩生成物の添加によって与えられる追加のアルカリ度に対して考察が加えられるであろう。
pHに加えて、組成物の効果的な適用量が望ましい。0.5owf又はそれより多い適用量が一般に効果的である。効果的適用量はシステム条件に依存し、本明細書に記載されている情報を用いて決定することができる。好ましい適用量は１％〜５％owfである。より好ましい適用量は２％〜12％owfである。ここに特定されたものよりもより多い又はより少ない適用量はこの系のパラメーターの変化に準じて効果的である。上記のパラメーターは湿潤強度損紙のリパルピングに有用である。
以下の実施例は本発明をさらに説明するためのものである。
実施例
脱色の程度の測定
処理するろ紙のブライトネス（brightness）、ライトネス（lightness）、赤／緑（アルファ）、又は黄／青（ベータ）の読みを与える本明細書の全ての脱色例では、エルレホ  データカラー  200  リフレクタンス  メータ（Elrepho  Datacolor  2000  Reflectance  meter）をセッティングＲ−457で使用した。全ての読みは処理前に入手し得るハンドシートから取られ又は処理された損紙から調製された。報告される結果は３回の読みの平均を取った。
赤／緑及び黄／青の読みは、正の値を持つ赤及び黄及び負の値を持つ緑及び青によって各々の処理の脱色能力を定量化した。例えば、本明細書に示される表において、いずれかの欄のゼロ値は完全な脱色を意味する。従って、正の数は赤又は黄の優位性を意味し、これに対して負の数は緑及び青の優位性を意味する。赤／緑又は黄／青のいずれかに対する３以下の絶対値は、これらの着色値を持つ紙がヒトの肉眼で見られる時に白であると知覚されるので、ほとんどの製紙操作に適合し受容し得る脱色の程度を意味する。より高い絶対着色値でも最終の使用者の要求に従って受容し得る。
リパルピング法及び／又は湿潤強度損紙の脱色法
別段の指示がなければ、下記に記載する湿潤強度及び非湿潤強度損紙のリパルピング及び／又は脱色用の標準方法で、発色団の酸化、又は湿潤強度損紙の使用される樹脂の酸化又は損紙の他の成分の酸化を行い、任意の変更を含む湿潤強度損紙用のTAPPI（ザ・テクニカル  アソシエーション  オブ  ザ・パルプ  エンド  ペパー  インダストリーとしてまた知られている）法Ｔ−205−om81によって測定した。
70℃（158゜F）の水の150mLを２リットルのパイレックスビーカー中に注いだ。このpHを調節し、目的のリパルピング組成物を加えた。次いで、生じたスラリーを70℃（158゜F）の保持温度に調節された予熱打解機容器に注いだ。予め１インチの四角にカットした損紙の20gを加え、打解機を始動させて2800rpmで連続的にサンプルをかきまぜた。５分ごとに温度の読みを行いそして10mLの部分標本を取り出した。これらの10mLの部分標本を水導水で200mLに希釈し、次いで段階１〜６（下記に記載）の基準サンプルと比較した。段階６のサンプルを得るまでサンプリングを続けた。しかし、もし段階６のサンプルがリパルピング用に得られなければ、又はもし３以下の絶対着色値が脱色用に得られなければ、又はもし脱色の要求された程度が得られなければその時には60分の終りにそのサンプリングを終了させた。次にこのpH、温度及び残留酸化剤及び／又は最終サンプルの着色測定を記録した。
一般に、紙をリパルプした時、もし着色されたならば、それをまた脱色した。同様に、もし紙が脱色されていたならば、それをまたリパルプした。リパルピングの効力を測定するために使用する基準は脱色の効力を決定するために使用する基準と異なる。これらを本明細書に記載する。
リパルプ段階１〜６の基準サンプル
TAPPIリパルピング操作の間に、パルプ特性が切り刻まれた樹脂被覆紙の水中の塊りから遊離のセルロース繊維及び水の比較的均一の混合物（段階６）に変った。
リパルプ段階を上記TAPPIリパルピング法に従って作られた予め作成された基準と直接に比較することによって決定した。これらの基準は、下記の如く、段階１で始まりそして段階６で終わる「複数の段階」として識別され、表示された。
段階１は多数の大きな繊維状フレークを主として持つ損紙として識別された。
段階２は大きなフレーク及び小さなフレークを持つ損紙として識別された。
段階３は多数の小さな繊維状フレークを主として持つ損紙として識別された。
段階４はわずかな小さなフレーク及び多数の結合繊維を主として持つ損紙として識別された。
段階５は微細に分けられた繊維及び多少の結合繊維を主として持つ損紙として識別された。
段階６は微細に分けられた繊維にリパルプされている損紙として識別された。
上記記載のリパルピング段階のより十分な理解は本方法の下記の総説により提供される。初めの損紙は１インチ平方からなる紙に切り刻むことができる。あるいはそれは鋭い剪断回転翼のような刃によって細かに砕かれ多数の大きなフレークから主になる古紙であることができる。この損紙がリパルプされる時、その損紙はますます小さくなる。典型的に、リパルピングは完全に分離された繊維からなる段階６のパルプを製造する。しかし、実際には分離された繊維及び若干の結合繊維から主としてなる段階５の製品が一般に受け入れられている。
リパルプ損紙から製造された紙はより品質が良く、パルプ中で繊維がより完全に分離している。一般に、あまり完全には分離されていない繊維はより大きな塊となり、完成した紙製品の表面を不規則にする。
実施例１
組成された損紙処理剤の１％溶液のpH
75％過硫酸ナトリウム及び25％炭酸ナトリウムを含有する組成された生成物の１％溶液のpHを下記の表１に記載する如く決定した。
試験方法では、組成された生成物の１グラムサンプルを評価する水の99グラムに加えた。混合の５分後に、この系のpHを測定した。その結果を下記に示し且つ表１に総括する。
0003629033.tif 000002
上記表１は、75％過硫酸塩及び25％塩基で組成された過硫酸塩が水溶液に加えられた時にpHが急速に増加することを示している。
実施例２
湿潤強度損紙をリパルピングする前後のpHに関する組成された過硫酸ナトリウムの影響
リパルピング実験を水導水中で実施した。これらの実験では、リパルピング組成物を前記のTAPPIに従って調製したリパルピング混合物に加えた。このリパルピング組成物は、下記の表２に示す如く、75％過硫酸ナトリウム（「SP」）とセスキ炭酸ナトリウム又は炭酸ナトリウムのいずれかの25％との乾燥ブレンドであった。
0003629033.tif 000003
表２に記載された実験は、75％過硫酸塩、25％塩基リパルピング組成物は使用した水導水に対してそれ自体中性であった。炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム又は他の塩基の非存在下では、過硫酸塩が湿潤強度樹脂を酸化するときに生ずる酸性重硫酸塩がpHを７よりも下げることが予測される。
実施例３
種々の銅塩による脱色
この実験では、第一銅ならびに第二銅の塩を包含するいくつかの銅源の効力を試験した。湿潤強度樹脂を含有するばら色に着色された薄葉紙を使用した。組成物を調製し、１時間ローラーミル（以下「ローラーミル法」とする）でかきまぜ、本明細書に記載する標準的リパルピング法を用いた。組成物は５％owfで適用した。その結果を表３に示す。
0003629033.tif 000004
表３はアルカリ条件下でばら色に着色された薄葉紙を脱色する種々の銅化合物の有効性を例示している。薄葉紙はばら色であったので、赤色の減少が最も重要であった。不溶性酸化銅は脱色剤としてあまり効果的ではなかった。より高い可溶性の塩化銅及び硫酸銅は1ppmより低い量であってもより低い可溶性の銅塩よりもより効果的である。1ppmの硫酸銅は、この実験で試験された最も効果のある銅であり、最も低い赤色値を与えた。
実施例４
実験脱色組成物Ｉ
表４に記載した８つの組成物を調製し、ばら色に着色した湿潤強度紙を脱色するこれらの組成物の能力について評価した。アスコルビン酸（AscOH）／鉄塩、又はAscOH/銅塩をアルカリ性又は中性過硫酸ナトリウム混合物に下記の方法を使用して加えた。250mLエルレンマイヤーフラスコに200mL水導水を加え、電子レンジで70℃に加熱した。次いで、ばら色着色薄葉紙の2gサンプルを各フラスコに加えた。各組成物の1gづつを８つのフラスコの各々に加えた。75％過硫酸塩及び25％炭酸塩のみを含有する組成物の1.0gを９番目のフラスコに加えた。２時間にわったって観測を記録した。
使用した組成物を下記の表４に記載する。
0003629033.tif 000005
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上記の表の中で、75％過硫酸塩/25％炭酸塩／アスコルビン酸／金属塩を含有する組成物１及び２が急速な脱色をもたらし、最も良く作用する。銅の増加したレベルを含有する組成物４がその次に良く作用した。40〜70％の着色減少を示す組成物３及び５−８がその次に良く作用した。75％過硫酸塩/25％炭酸塩を含有する組成物９が最も低い作用効果を示した。
75％過硫酸塩/25％炭酸塩組成物は75％過硫酸塩/25％硫酸塩を含有する組成物よりもより優れていた。この改良は硫酸塩によって提供される低いpHに比べて、炭酸塩によって提供されるより高いpH（９−10）に主として基づくものと信じられる。
75％過硫酸塩/25％炭酸塩組成物については、少ない量の銅が良く作用し、一般的に銅塩のより少ない量がより優れた結果を与える。残留鉄がパルプにわずかであるが黄褐色を与えるので銅塩が鉄塩よりも優れているが、両者の塩は紙の脱色を高める。
実施例５
実験脱色組成物II
この実験では、銅を含む75％過硫酸塩/25％炭酸塩と銅を含まないこの組成物とは、湿潤強度樹脂を含有しない６つの紙サンプル（灰色、黄色がかった薄緑（シャルトルーズ）、サクランボ色、緑、象牙色、及び青）の脱色作用について下記の方法によって評価された。
サンプルを１インチ平方に切断した。６つのサンプル色の各々について、3.0gのサンプル紙を、一列に置かれ、６つの異なる色ごとに別個の列を持つフラスコの６つのカラムを提供する三個のエリエンマイヤーフラスコ（erienmeyer  flasks）の各々に加えた。
化学薬品を損紙サンプルの第１列目のフラスコには加えなかった。第２列目の各々のフラスコを75％過硫酸塩/25％炭酸塩組成物の0.50gで処理した。第３列目のサンプルを0.50g75％過硫酸塩/25％炭酸塩/0.01gアスコルビン酸（AscOH）及び0.001gCuSO4組成物で処理した。
各フラスコに次で70℃に予熱した水導水100mLを加えた。全てのフラスコを穏やかにかきまぜて化学薬品を混ぜた。処理後16時間後に観測を記録した。得られた実験結果を下記の表５に示す。
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上記の表５において、第１列目の未処理の着色紙は色の変化を受けなかった。過硫酸塩／炭酸塩のみによって処理された第２列目の着色紙はある程度の脱色を示した。青色染料は完全に除去され、緑色着色紙は黄色に変わり、そしてその他の着色紙はわずかに色あせた。第３列目の組成物、即ち過硫酸塩／アスコルビン酸／銅は改良された脱色作用を示した。青色染料は除去され、緑色着色紙は黄色に変わり、そして他の着色は著しく減少した。
75％過硫酸塩/25％炭酸塩のみによって完全に除去された青色染料が銅−基材染料であったことは注目すべきである。従って、たとえ銅が加えられなくても、その染料によって与えられるその場の銅が脱色法において重要な役割を果した。この銅/AscOH強化過硫酸塩／炭酸塩は過硫酸塩／炭酸塩のみよりも染料のより広い範囲に対して効果的であった。
実施例６
実験脱色組成物III
この試験例は、Ｄ−ソルビトール、Ｌ−ソルボース、Ｄ−リボース、Ｄ−マンニトール、Ｄ−グルコース及びＤ−ガラクトースを包含するシス−ヒドロキシサッカライドを使用する75％過硫酸塩/25％炭酸塩／銅／サッカライド組成物の脱色効力を説明するものである。
標準ローラーミル法及びリパルピング法を使用した。湿潤強度樹脂を含有するばら色着色薄葉紙をBT−100の97.99％、2.00％サッカライド及び0.01％硫酸鉄を含有する組成物によって５％owfの適用比で処理した。その結果を下記の表６に例示する。
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表６は過硫酸塩／炭酸塩単独が、pH10処理に比べて、ISOブライトネス（53.24対43.48）及びライトネス（79.44対73.10）を効果的に改良したことを例示している。この着色紙は赤色は薄くなったが、黄色がわずかに増加した。各々の範疇の改良はＤ−ソルビトール/Cu及びＤ−マンニトール/Cuによる捕捉的処理によって与えられた。各々について、高いブライトネス及びライトネスの組合せ並びに低い赤／緑色値及び黄／青色値が注目された。このばら色着色紙の赤色値の減少は容易に理解できた。Ｄ−ソルビトールが最もよい色減少（5.1）を与えた。Ｄ−マンニトールが次に良い減少（8.9）を与えた。
実施例７
ばら色着色紙のリパルピング
実施例７はばら色着色湿潤強度紙のリパルピングを説明し、そして銅を含む（処理Ｂ）及び銅を含まない（処理Ａ）過硫酸ナトリウム及び炭酸塩の作用効果を比較するものである。
前述のローラーミル法及びリパルピング法を使用し、その結果を表７に記載する。水源「水導水」が表７に示されている場合には1ppmCuを含有する水導水を使用した。脱イオン水はCuを含有していない。表７が示す如く、銅はアルカリ性過硫酸ナトリウムのリパルピング効力を高める。これは1ppm銅によるリパルプ時間のほぼ40％の減少によって証明される。
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実施例８
脱色効力についての染料の銅含有量の影響Ｉ
実施例８は銅含有染料によって青色に染色された湿潤強度薄葉紙の脱色を説明する。前述のローラーミル法及びリパルピング法を使用した。その結果を表８に記載する。15分のリパルピング時間を用いた。
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表８に示されている如く、試験された３つの組成物の各々はこの銅含有染料の脱色に良く作用した。各々の場合に黄／青色値は３より小さく、残留染料が視覚し得なかったことを意味している。
実施例９
脱色効力についての染料の銅含有量の影響II
実施例９は銅含有緑色染料によって着色された湿潤強度紙の脱色を説明する。前述のローラーミル法及びリパルピング法を使用した。その結果を表９に記載する。15分のリパルピング時間を用いた。
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表８及び９に表示したデータは銅イオンの添加が過硫酸塩の脱色作用を効果的に高めることを説明している。
実施例10
脱色効力についての染料の銅含有の影響III
実施例10は銅含有染料を使用しなかったばら色着色湿潤強度紙の脱色を説明する。前述のローラーミル法及びリパルピング法を使用した。その結果を表10に示す。15分のリパルピング時間を用いた。
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実施例11
脱色効力についての染料の銅含有の影響IV
銅含有染料を用いなかった黄色着色湿潤強度薄葉紙の脱色を説明する。前述のローラーミル法及びリパルピング法を使用した。その結果を表11に記載する。15分のリパルピング時間を用いた。
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実施例11はこの例で使用した黄色染料の効果的な脱色のために銅が必要であったことを示している。
実施例12
脱色効力についてのpHの影響
実施例12は銅含有染料を用いなかったばら色着色湿潤強度紙の脱色を説明している。前述のローラーミル法及びリパルピング／脱色法を使用した。その結果を表12に記載する。15分の脱色時間を使用した。処理剤「対照」又は「Ｂ」をこの系に加えた時に初期pHを記録した。
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表12は過硫酸塩及び銅が脱色剤としてpHの広い範囲（約pH2〜約10.5）にわたって効果的であることを表示している。そして最高の脱色は約２〜約9.5の範囲で生ずることを表示している。
実施例13
リパルピング効力についてのpHの影響
実施例13は銅含有染料を用いなかったばら色着色湿潤強度紙のリパルピングを説明している。前述のローラーミル法及びリパルピング法を使用した。その結果を表13に表示する。
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表13は2.1〜10.5のpH範囲内でのリパルピングにおける過硫酸塩及び銅塩の作用効果を表示している。リパルピング効果は試験された全てのpHにわたって良好であった。しかしpHがわずかに酸性（＞４）から塩基性に増加する時にさらに改良された。この実験はpHi＞７のとき効力がさらに改良されたこと及び最も大きなリパルピング効力がpHi＞８で生ずることを表示している。
実施例14
脱色効力についての温度の影響
実施例14は銅含有染料を用いなかったばら色着色湿潤強度紙の脱色を説明する。前述のローラーミル法及びリパルピング／脱色法を使用した。その結果を表14に記載する。15分のリパルピング時間を用いた。脱色が指示した時間で生じた。
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表14は着色紙が過硫酸ナトリウム及び硫酸銅で処理された時脱色が約50℃以上で始まることを表示している。銅塩が使用されない場合には脱色は70℃で始まるが、満足できるレベルではないことを表示している。
実施例15
リパルピング効果についての温度の影響
実施例15は銅含有染料を用いなかったばら色着色湿潤強度紙のリパルピングを説明している。前述のローラーミル法及びリパルピング／脱色法を使用した。その結果を表15に記載する。リパルピングは指示した温度で生じた。
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表15はリパルピングが40℃で生じて、温度が増加する時にリパルピング効力を改良することを表示している。また、銅の存在が銅の非存在に比べてリパルピング効力を改良した。
実施例16
脱色効力についてのアルカリ性源の影響
実施例16は銅含有染料を使用しなかったばら色着色湿潤強度紙の脱色を説明する。前述のローラーミル法及びリパルピング／脱色法を用いた。その結果を表16に記載する。15分のリパルピング時間を用いた。脱色が指示されたpH条件下で生じた。
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表16はpH調節剤として水酸化ナトリウム又は硫酸ナトリウムを用いる着色減少に対する銅イオンを持つ過硫酸ナトリウムの効力を示す。塩基として水酸化ナトリウムを使用することによってその赤色が3.3の受容し得る値にまで減少した。同様に塩基として硫酸ナトリウムを使用することによってその赤色値が4.5まで著しく減少した。その赤色値は処理時間のわずかな増加でさらに減少することが予測される。黄色値の増加は、Na2SO4がpHを調節するために使用される時に用いられる硫酸の高濃度によって与えられているのかもしれない。通常、十分な接触時間によって、黄色値がさらに減少するであろうと信じられる。しかしながら、ある場合には、異なったpH調節剤を選択すること、あるいは多量に用いると着色の問題を惹起すかも知れない特定のpH調節剤はもっと少量で使用することが必要であるかも知れない。
実施例17
リパルピング効力についてのアルカリ性源の影響
実施例17は銅含有染料を使用しなかったばら色着色湿潤強度紙のリパルピングを説明する。前述のローラーミル法及びリパルピング／脱色法を使用した。その結果を表17に記載する。15分のリパルピング時間を用いた。リパルピングは指示されたpH条件下で生じた。
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表17は8.3の初期pHを生ずるセスキ炭酸塩がリパルピング時間を最短にするための最良のアルカリ性源であることを表示している。しかし、使用した各々のpHで試験した処理剤は良好な結果を与えた。
実施例18
銅活性化過硫酸塩によるリパルピングタオリング等級
実施例18は過硫酸ナトリウムを銅及び塩基、例えば炭酸ナトリウム又はセスキ炭酸ナトリウム、と一緒に使用する、タオリング（toweling）の種々な等級のリパルピングを説明する。前述のローラーミル法及びリピルピング／脱色法を使用した。その結果を表18に記載する。
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表18は、段階６を達成するために報告された時間によって明らかにされている如く、リパルピング時間が平均で約50％まで短縮されていることによって、リパルピング組成物中の銅がリピルピング効果を高めることを表示している。
実施例19
リパルピング比較：過硫酸塩／銅及びペルオキソ−硫酸塩
実施例19は種々の湿潤強度紙を示し、そしてカロン酸塩（caroate）含有組成物の効力を本発明の具体例と比較する。前述のローラーミル法及びリパルピング法を使用した。その結果を表19に記載する。
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表19に表示されている如く、過硫酸ナトリウム及び炭酸ナトリウムと一緒に使用される場合に銅はカロン酸塩基材過酸素に比べてリパルピングを高める。
実施例20
ソルビトール/Cu及びアスコルビン酸/Cuによる脱色
この実験例はばら色着色紙に対する種々の組成物の脱色効力を説明する。現在の工業的規準である次亜塩素酸塩を規準として使用した。オキソンが脱色及びリパルピングの両方で産業上使用されているので、オキソンを使用した。前述のローラーミル法及びリパルピング法を使用した。組成物は５％owfで適用した。Ｄ−ソルビトールと同様にアスコルビン酸はシス−ヒドロキシル基を持つ。
この試験の結果を下記の表20に記載する。
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75％過硫酸ナトリウム及び25％炭酸ナトリウムの混合物は６％OWFの量でpH10の処理剤に比べてISOブライトネス（53.21対43.48）及びライトネス（80.53対73.10）を効果的に改良した。この紙はまた赤色を減少させたが、黄色をわずかに増加させた。
過硫酸塩／炭酸塩組成物は増加レベルで多少効果的であった。脱色において重要な改良は、アスコルビン酸／銅又はＤ−ソルビトール／銅のいずれかが過硫酸塩及び炭酸塩と共に加えられる時に達成された。両者の処理剤はばら色着色紙ナプキンの赤色値の低下に関してオキソン処理剤よりもより優れたパルプを与えた。しかしながら、次亜塩素酸塩（OC1-）は赤色減少用の非塩素処理剤のいずれよりもわずかに優れていた。
この試験において、過硫酸塩系はペルオキソ−硫酸塩よりもより効果的であったが、次亜塩素酸塩ほど効果的ではなかった。
実施例21
サッカライド／銅混合物による脱色
実施例21はＤ−ソルビトール/Cu、Ｄ−マンニトール/Cu、又は銅と一緒の三つの過硫酸塩／炭酸塩の使用の脱色効力を説明する。ばら色着色紙を含有する湿潤強度樹脂由来の損紙を紙サンプルとして使用した。本明細書に記載するリパルピング法及びローラーミル法を使用した。その結果を表21に記載し、その組成物を表21Aに表示する。
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表21において三つの銅添加組成物はばら色着色紙ナプキンに関連する赤色値を下げる効果において本質的に等しい。他の全ての値（ブライトネス、ライトネス、赤／緑及び黄／青）もまた本質的に等しい。これらは銅を含有しない組成物１より著しく優れている。