(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回収紙のパルプを生成し、パルプからインキを含む疎水性画分を分離し、そして、脱インキパルプを回収することから成る脱インキ方法において、下記単量体（ａ）乃至（ｄ）を含有するエチレン系不飽和単量体ブレンド：
（ａ）２０℃の水に対する溶解度が５ｇ／１００ｃｃ以下の疎水性単量体２０〜８０重量％、
（ｂ）実質的にイオン化していない場合に単量体ブレンドに優先的に溶解するが、イオン化した場合に水に優先的に溶解する親水性イオン化性単量体１０〜６０重量％、
（ｃ）２０℃の水に対する溶解度が５ｇ／１００ｃｃから２００ｇ／１００ｃｃの非イオン性親水性単量体０〜３０重量％、及び
（ｄ）ポリエチレン系不飽和架橋剤０．１〜１０重量％
から水中油乳化重合により生成した重合体の水中エマルションであって、該重合体の固形分濃度３重量％（乾燥重合体）の水中エマルションを酸又はアルカリと混合して単量体（ｂ）単位をイオン化することによって生成する水性組成物が、膨潤粒子の形で該重合体を含有する流動組成物となる、前記重合体の水中エマルションをパルプ中に含有させることによって、インクを含有する疎水性画分の分離を促進することを特徴とする脱インキ方法。
【請求項２】
前記重合体の固形分濃度３重量％（乾燥重合体）の水中エマルションを酸又はアルカリと混合して単量体（ｂ）単位をイオン化することによって生成される水性組成物が、膨潤粒子の形で重合体を含有し、かつｐＨ１０（該単量体（ｂ）がアニオン性である場合）又はｐＨ３（該単量体（ｂ）がカチオン性である場合）でブルックフィールドＲＶＴ粘度計で測定して５０，０００ｃｐｓ以下の粘度を有する流動組成物となる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記重合体の水中エマルションが、０．５μｍ以下の非イオン化粒径を有し、かつ脱インキ方法で広く用いられているｐＨにおいて、単量体（ｂ）単位がイオン化されて膨潤し、未膨潤粒径の少なくとも１．５倍の粒径を有する請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記重合体の水中エマルションが、脱インキ方法で広く用いられているｐＨにおいて、単量体（ｂ）単位がイオン化されて膨潤し、ブルックフィールドＲＶＴ粘度計で測定して１０，０００ｃｐｓ以下の粘度を示すものである請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記架橋剤の量が、０．５〜１重量％である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記の疎水性単量体（ａ）の量が２０〜６０重量％であり、親水性イオン化性単量体（ｂ）の量が３０〜６０重量％であり、及び非イオン性親水性単量体（ｃ）の量が０〜１０重量％である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記の疎水性単量体（ａ）が、アルキル（メタ）アクリレート類、スチレン類、ビニルエステル類、アクリロニトリル類、関連エチレン系不飽和単量体類及びビニルエーテル類から選択され、親水性イオン化性単量体（ｂ）が、エチレン系不飽和カルボン酸類及びアミン類から選択され、非イオン性親水性単量体（ｃ）が、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートであり、そしてポリエチレン系不飽和架橋剤（ｄ）が、油溶性ポリエチレン系不飽和単量体である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記重合体の水中エマルションが、ｐＨ６〜８．５でパルプ中に含有される請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記重合体の水中エマルションが、パルプ中に含有される、疎水性画分の分離を促進する実質的に唯一の脱インキ剤である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
疎水性画分の分離を、浮上処理または浮上処理と洗浄によって行う請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
回収紙が少なくとも１０重量％の水性フレキソインキで印刷された紙を含有する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
紙をパルプ化し、パルプを希釈し、そして、前記重合体の水中エマルションを希釈パルプに混合し、次に希釈パルプを浮上処理することによって行われる請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、高分子物質を利用して、パルプ状セルロース材からのインキの分離を促進する脱インキ方法に関する。
従来の脱インキ方法は、回収紙のパルプを生成し、パルプからインキを含有する疎水性画分を分離し、そして、得られた脱インキパルプを回収することから成る。疎水性画分の分離は、パルプ中に脱インキ剤を含有させることによって促進される。
効果的であり、再生される紙を劣化せず、原価効率が良く、操作するのに便利であり、かつ環境的に容認できる紙を脱インキする方法を提供することが、商業的に切望されている。
従来の脱インキ方法は、高アルカリ性環境下に、回収紙をパルプ化することを含むが、この行程は、セルロース繊維の黄変を生じ、また、高アルカリ性及び過酸化物を提供することが必要であるが、これは望ましくない。低ｐＨ値で操作される方法が、例えばＷＯ９０／１０７４９及びＷＯ９３／２１３７６に提案されている。
１つ又はそれ以上の上記方法のための種々の添加剤が提案されている。例えばＧＢ ２１７８０７９には、促進剤を添加することが提案され、そこに挙げられた促進剤の中には、１，０００〜１０，０００の分子量を有し、酸対エステル基のモル比が１〜４９である（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリル酸エステルとの共重合体類が含まれる。その明細書の一実施例に、１モルのメタクリル酸カリウムと２モルのメタクリル酸メチルとから成る４０，０００の分子量を有する共重合体を用いると、１０，０００以下の分子量を有する種々の共重合体と比べて悪い結果となることが示されている。脱インキ用に提案された他の重合体類には、ＰＶＣ又はポリメタクリル酸メチルのエマルション［ツェリウル バム カートン（Tsellyul Bum. Karton）、１９７８年６月４日、及びケミカルアブストラクト８９：７８６５］、メラミン樹脂類（ＵＳ ５２８６３９０）、樹脂プレポリマー（ＵＳ ５０７３２３４）、及びポリオレフィンエマルション（ケミカルアブストラクト７９：１４７５８２、及びＪＰ−Ｂ−４７０４０８１１）がある。
使用することがかつて提案された他の添加剤は、ベントナイトである。
満足の行く脱インキを達成することができるためには、多くのグレードの紙を製造するために利用することができる回収紙の量又は種類に制限を加えねばならない。例えば、水性フレキソインキで印刷された新聞用紙を使用すると、公知の処理による脱インキ後に白色度が顕著に低下する。したがって、多くの脱インキ装置は、少量のフレキソ印刷紙でさえ効果的に利用することができない。フレキソ印刷紙の脱インキを含む改良脱インキ方法を至急に必要としている。本発明の第一の態様は、乳化重合体を使用して、疎水性画分の分離を促進する新規の脱インキ方法に関する。
アクリル酸エチル等の水不溶性疎水性単量体、及び重合ｐＨで実質的にイオン化せず、単量体ブレンドに優先的に溶解するが、イオン化した場合に水に優先的に溶解するある種の親水性単量体とから成る実質的に水不溶性の単量体ブレンドを、高又は低ｐＨで水中油乳化重合することによって重合体エマルションを製造することが、実施基準である。例えば、メタクリル酸は、酸性重合ｐＨ値で遊離酸として存在する場合に、アクリル酸エチルに溶解して、アクリル酸エチルとメタクリル酸との共重合体の生成を可能にするが、（この単量体がアルカリ可溶性塩にイオン化し、かつアルカリ水溶液に優先的に溶解するように）重合体をアルカリに浸漬すると、重合体中のメタクリル酸単位の対応するメタクリル酸可溶性塩へのイオン化によって、重合体が可溶性にされる。
そのエマルションは、低粘度であるが、アルカリ水溶液中の少量のエマルション（例えば、３重量％の乾燥重合体）でさえ、重合体の溶解の結果として非常に高い粘度を示すので、この種の重合体を増粘剤として製造することは周知である。
乳化重合体粒子の溶解を制限又は防止するために、少量の架橋剤を初期重合混合物中に含有させることも知られている。しかしながら、使用する架橋剤の量は、常に十分に低いので、実際に、エマルションは、ｐＨ調整後もなお水中で高い粘度を示す。代表的に、この種の満足の行く増粘性乳化重合体は、３重量％（乾燥重合体）水中エマルションを酸又はアルカリと混合して重合体を可溶化させることによって生成した水性組成物が、ブルックフィールドＲＶＴ粘度計で測定して１００，０００ｃｐｓ以上の粘度を有するようなものである。実際、３重量％水性組成物は、しばしばゲルである。
これらの可溶性又は高膨潤性の重合体は、脱インキ方法に有用ではない。
本発明の第二の態様は、脱インキ方法に使用することができる新規の乳化重合体に関する。
本発明の第一の態様に従う脱インキ方法は、回収紙のパルプを生成し、パルプからインキを含む疎水性画分を分離し、そして、脱インキパルプを回収することから成る。この方法において、下記単量体（ａ）乃至（ｄ）を含有するエチレン系不飽和単量体ブレンド：
（ａ）２０℃の水に対する溶解度が５ｇ／１００ｃｃ以下の疎水性単量体２０〜８０重量％、
（ｂ）実質的にイオン化していない場合に単量体ブレンドに優先的に溶解するが、イオン化した場合に水に優先的に溶解する親水性イオン化性単量体１０〜６０重量％、
（ｃ）２０℃の水に対する溶解度が５ｇ／１００ｃｃから２００ｇ／１００ｃｃの非イオン性親水性単量体０〜３０重量％、及び
（ｄ）ポリエチレン系不飽和架橋剤０．１〜１０重量％
から水中油乳化重合により生成した重合体の水中エマルションであって、該重合体の固形分濃度３重量％（乾燥重合体）の水中エマルションを酸又はアルカリと混合して単量体（ｂ）単位をイオン化することによって生成する水性組成物が、膨潤粒子の形で該重合体を含有する流動組成物となる、前記重合体の水中エマルションをパルプ中に含有させることによって、インクを含有する疎水性画分の分離を促進する。
重合体は、脱インキ工程中、実質的にその粒子形を保持すべきであり、したがって、単量体の割合は、これを達成するように選択すべきである。特に、粒状の性質を実質的に保持することを確実にするのに十分な架橋剤を含有すべきである。架橋剤の量が少な過ぎると、重合体が使用に際し完全に溶解するかもしれないので、これは望ましくない。
粒子がそれらの粒子形を実質的に保持しているかどうかは、粘度を観察することによって評価することができる。
重合体エマルションは、水と混合して３重量％水性組成物とし、そして、脱インキ方法で広く用いられているｐＨに調節した場合に、その水性組成物がブルックフィールドＲＶＴ粘度計で測定して、５０，０００ｃｐｓ以下、好ましくは１０，０００ｃｐｓ以下、最も好ましくは２，０００ｃｐｓ以下の粘度を示すようなものであることが好ましい。一般に、粘度は、５０〜１０００ｃｐｓである。しかし、ある方法において、重合体を当該方法に便利に利用できるような濃度の水性組成物として添加する場合、１００，０００ｃｐｓ以上の粘度を示す重合体を使用することが可能である。
重合体は、脱インキ方法で広く用いられているｐＨで、１５μｍ以下、最も好ましくは１０μｍ以下の粒径を有するようなものであるのが好ましく、粒径が５μｍ以下、特に３μｍ以下である場合に、最高の結果が一般に得られる。通常、粒径は、０．１μｍ以上、好ましくは０．３μｍ以上である。
単量体（ｂ）の単位がイオン化するにつれて、重合体粒子は、膨潤する。エマルションは、単量体（ｂ）の単位が実施的にイオン化されないｐＨで乳化重合することによって一般に製造され、そして、この状態で、重合体は、０．５μｍ以下、最も好ましくは０．３μｍ以下の粒径を有しているのが好ましい。粒径は、通常０．０２μｍ以上、一般に０．０５μｍ以上である。脱インキ方法で広く用いられているｐＨでは、粒径が、一般に未膨潤粒径の少なくとも約１．５倍、多くの場合少なくとも２．５倍であるのが一般に好ましい。標準的に、粒径は、未膨潤粒径の約５又は８倍以下であるが、より高い膨潤度、例えば、１５又は２０倍まで、有利な結果をなお得ることができる。ここで定義した粒径は、全て、９５重量％の粒子のレーザ光散乱法によって測定した粒径（即ち、直径）である。例えば、代表的に、粒子は、５０〜３００ｎｍの大きさから３００〜１５００ｎｍにまで膨潤する。
粒子の全可溶化を防止し、特に使用に際しての粒径を所望の大きさに調節し、かつ粘度上昇をできるだけ抑えるのに十分な架橋剤を含有させることが必要である。一般に、架橋剤の量は、少なくとも０．１重量％、通常少なくとも０．２重量％（２，０００ｐｐｍ）である。そのような重合体は、単量体（ｂ）だけが部分的にイオン化するようになる実質的に中性のｐＨで脱インキ工程を行う場合に特に有用である。例えば、これらの条件下で所望の粒径を有するが、ｐＨがより高い（例えば、ｐＨ１０）又はより低い（例えば、ｐＨ３）場合にさらに膨潤する重合体を用いて、約６．５〜８のｐＨで脱インキを行うことができる。
しかしながら、完全にイオン化した場合に、その未膨潤径の１５又は２０倍まで、好ましくは、その未膨潤径の８倍までしか膨潤しないような割合の架橋剤と、他の単量体とを使用して重合体を製造するのが好ましい。次に、そのような重合体は、操作ｐＨが特に高いか又は特に低い場合に、重合体が溶解するかあるいは高過ぎる粘度を与える危険性なしに、脱インキ方法に使用することができる。
好ましい重合体は、より高い量、通常少なくとも０．５重量％、代表的に１又は２重量％から５重量％の架橋剤を使用して得ることができる。架橋剤の量及び他の単量体の割合は、重合体の最大潜在膨潤を達成するのに十分なアルカリ又は酸（例えば、ｐＨ３又はｐＨ１０）に浸漬した場合に、重合体が、３重量％水性組成物として必須の比較的低い膨潤速度及び必須の比較的低い粘度を有するように選択される。
好ましい重合体は、新規のものであり、本発明の第二の態様を構成する。これらは、特に、膨潤及び溶解を制限するのに十分架橋されている結果として、イオン化した場合に、従来の増粘性重合体エマルションより低い粘度を示すことを特徴としている。特に、単量体（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の割合は、重合体の濃度３重量％（乾燥重合体）の水中エマルションを酸又はアルカリと混合して、単量体（ｂ）単位をイオン化することによって生成される水性組成物が、膨潤粒子の形で重合体を含有し、かつｐＨ１０（（ｂ）がアニオン性である場合）又はｐＨ３（（ｂ）がカチオン性である場合）でブルックフィールドＲＶＴ粘度計で測定して５０，０００ｃｐｓ以下の粘度を有する流動組成物となるようなものである。
新規の重合体は、本発明の脱インキ方法に、及び水性環境において疎水性物質を吸引するのにそれらを必要とする他の方法、例えばセルロース懸濁液中のコロイド粘着物によって汚染を低減するために使用することができる。
重合体エマルションは、単量体（ｂ）が実質的にイオン化されず、また、得られた重合体が実質的にイオン化かつ膨潤されないｐＨであって、単量体（ｂ）が、このｐＨで単量体ブレンドに優先的に溶解するｐＨにおいて、単量体ブレンドを通常の水中油乳化重合することによって製造するのが好ましい。しかしながら、最終組成物のｐＨを、単量体がイオン化するｐＨに調整すると、重合体は、膨潤する。
単量体類は、全てエチレン系不飽和単量体である。
単量体類が単量体ブレンドに優先的に溶解することとは、単量体類が、水相中での単量体の重合が実質的に生じない程に、十分に水相より優先性がある水中油エマルション重合混合物の油相に溶解することを意味する。
水中油乳化重合は、親水性イオン化性単量体が、イオン化されないで、単量体ブレンドに優先的に溶解するｐＨである、代表的には２〜１１の範囲にある重合ｐＨで行う。
単量体（ｂ）がアニオン性（一般に、カルボン酸系単量体）である場合、重合ｐＨは、標準的に酸性であり、代表的には約２〜５又は６である。そして、得られた重合体は、その後、ｐＨがアルカリ性、代表的には７より高く、例えば、７．５又は８〜１０に調整されると、膨潤する。
単量体（ｂ）がカチオン性（一般に、アミン系単量体）である場合、重合ｐＨは、標準的にアルカリ性であり、代表的には８〜１０、多くの場合約９である。そして、重合体は、その後、酸性媒体中、代表的にはｐＨ４〜６で、完全に膨潤した状態にすることができる。
疎水性単量体（ａ）の量は、一般に２０〜８０重量％である。標準的に、その量は４０重量％以上である。その量は、一般に７０重量％以下、多くの場合６０重量％以下である。約５０重量％の量が好ましいことが多い。
親水性イオン化性単量体（ｂ）の量は、一般に１０〜６０重量％である。その量は、代表的に少なくとも２０重量％、通常は少なくとも３０重量％、多くの場合少なくとも４０重量％である。その含有量が多過ぎると、単量体（ｂ）を水性相に溶解しないようにする単量体（ａ）を選択するのが困難になるので、単量体（ｂ）の量は、一般に６０重量％以下である。約５０重量％の量が、好ましいことが多い。
単量体（ｃ）は、任意であり、もし所望ならば、ｐＨ感度を増大させることなく、親水性の特性を改良するために、含ませることができる。一般に、その量は、３０重量％以下であり、通常は１０重量％以下であり、通常、この単量体は省略される。
架橋剤の量は、一般に、０．１重量％以上である。その量は、単量体（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の相対比に依存する。単量体（ｂ）の量が増大すると、過剰の膨潤を防ぐために必要な架橋剤（ｄ）の量が増大する傾向にある。逆に、単量体（ａ）の量が増大すると、必要な架橋剤（ｄ）の量が低減する傾向にある。その量は、実質的になんらの重合体も重合体粒子から溶解できない程に十分高いのが好ましい。例えば、可溶性画分は、ゲル含量によって測定して１重量％以下であるのが好ましい。
疎水性単量体（ａ）は、水に対する溶解度が２０℃で５ｇ／１００ｃｃ以下である必要がある。この溶解度は、普通、重合ｐＨに実質的に無関係であるので、疎水性単量体は、一般にあまねく、例えば、２〜１０のｐＨ範囲で、この低い溶解度を有している。疎水性単量体（ａ）の水に対する溶解度は、なお一層低い、例えば、１．５ｇ／１００ｃｃ以下であるのが好ましい。
非イオン化性親水性単量体（ｃ）の溶解度は、疎水性単量体の最高規定溶解度より一般に高い値であり、代表的に２０℃で約１０ｇ／１００ｃｃ以上であるが、通常は２０℃で２００ｇ／１００ｃｃ以下である。これらの溶解度は、普通、ｐＨに実質的に無関係である。
重合は、エチレン系不飽和単量体が関与する付加重合である。重合は、架橋剤を存在させない場合に、分子量がゲル透過クロマトグラフィーによって測定して１００，０００〜５００，０００の範囲となるように、一般に行われる。
疎水性単量体（ａ）は、水中油乳化重合において、エチレン系不飽和カルボン酸系単量体との共重合に従来利用された単量体のいずれでもよい。単量体（ａ）は、例えば、アルキル（メタ）アクリレート類、スチレン類、ビニルエステル類、アクリロニトリル類、関連単量体類（例えば、脂肪アルキル又はアルカリル若しくはアラルキル等の疎水基を末端基とする側鎖ポリエトキシ鎖を有するアクリル酸エステル類若しくはアリルエーテル類）又はビニルエーテル類から選択することができる。好ましい単量体（ａ）は、スチレン、及びアルキル基が一般にＣ１〜Ｃ８であるが、脂肪アルキルでもよい、アルキル（メタ）アクリレートから選択される。好ましい単量体（ａ）は、エチルアクリレートであるが、他の適切な単量体には、スチレン、メチルアクリレート、ブチルアクリレートがある。単量体（ａ）のブレンドを使用することもできる。
イオン化性単量体（ｂ）は、通常、エチレン系不飽和カルボン酸又はアミンである。適切なエチレン系不飽和カルボン酸は、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸（又は無水物）である。好ましいエチレン系不飽和カルボン酸は、メタクリル酸である。適切なイオン化性エチレン系不飽和アミンは、モノアルキル及びジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート類、並びにジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド類である。代表的な物質は、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートである。
非イオン化性親水性単量体（ｃ）は、例えば、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、代表的にはヒドロキシエチル（メタ）アクリレートである。
架橋剤（ｄ）は、油溶性ポリエチレン系不飽和架橋剤である。代表的な物質は、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、及び二、三及び四官能性（メタ）アクリレート類である。好ましい物質は、ジアリルフタレート（ＤＡＰ）である。
水中油乳化重合は、乳化重合によって生成した重合体粒子が、０．５μｍ以下、一般に０．３μｍ以下、好ましくは０．０２μｍ以上、代表的には０．０５〜０．２μｍの乾燥粒径（レーザ光散乱法によって測定して）を有するように行うのが好ましい。例えば、少なくとも９０重量％、多くの場合少なくとも９５重量％、好ましくは１００重量％の粒子が、そのような粒径を有する。
乳化重合体は、所望の粒径にするのに適した広範な通常の水中油乳化重合技術によって製造することができる。例えば、代表的に、単量体ブレンドを生成し、そして、適切な乳化剤の存在下に、重合ｐＨで水に乳化させる。乳化剤は、代表的にアニオン性のもの、好ましくは脂肪アルコールエトキシレートサルフェートである。乳化剤の量は、代表的に約３重量％である。乳化は、通常のように乳化剤を含有する水中で、単量体ブレンドを均質化することによって達成することができる。
重合は、代表的には、過硫酸アンモニウム等の水溶性開始剤を含有させることによって開始することができる。
重合は、少なくとも７０℃、通常は９０℃以下の温度で行うのが好ましい。重合は、標準的に１〜３時間継続する。所望ならば、単量体を重合中の重合混合物中に供給することができる。
最終重合体エマルション中の重合体の全量は、一般に２０〜４０重量％の範囲内である。したがって、単量体の全てが、重合前にエマルション中にある場合には、その量は、前記範囲内にあるのが好ましい。
脱インキ操作に前記エマルションを使用する場合、エマルションを回収紙の予備生成したパルプに添加することができるが、回収紙の初期パルプ化中又は前にパルパー中に含有させて、パルプを生成するか、あるいはパルプ化後又は浮上処理前に添加するのが好ましい。パルプ化を行って、いかなる都合のよい値、代表的に２〜１５又は２０重量％のパルプのセルロール含量を得ることができる。例えば、本発明を、代表的に約４重量％のセルロース濃度を有する低固形分パルプ化法、又は代表的に約１２〜１５重量％のセルロース濃度を有する高固形分パルプ化法に適用することができる。エマルションをパルパーに添加する代わりに、代表的に３〜１５重量％の固形分を有するパルプを、代表的に０．２〜２．５重量％の直に浮上処理に使用できる濃度に希釈し、そして、エマルションを浮上処理前にこの希釈パルプに添加することができる。添加するエマルションの量は、パルプの性質及びパルプ中のインキ汚染量に依存するが、一般に繊維の重量に基づいて０．０１〜２重量％（乾燥重合体）の範囲内である。最高の結果を得るためには、その量を繊維に対して乾燥重合体で少なくとも約０．０５重量％にすることが一般に必要である。しかしながら、繊維に対して乾燥重合体で約０．５又は１重量％より多く使用する必要は通常ない。エマルションの重量で表わして、代表的な量は、一般に繊維の重量に基づいて０．１〜２重量％の範囲内である。
本発明は、パルプのｐＨに殆ど関わりなく適用することができる。例えば、本発明は、酸性パルプ化条件下に行うことができる。その場合、イオン化性単量体（ｂ）は、エチレン系不飽和アミンであるのが好ましいが、エチレン系不飽和カルボン酸系単量体であってもよい。あるいはまた、パルプ化は、イオン化性単量体基のイオン化が実質的に起こらず、また、重合体が実質的に膨潤されないような実質的に中性の条件下とすることができる。しかしながら、好ましくは、イオン化性単量体は、エチレン系不飽和カルボン酸であるのが好ましく、また、パルプ化を、その単量体単位が部分的又は完全にイオン化されるようなｐＨで行う。例えば、パルプ化をｐＨ７．５〜８．５で行うことができる。しかしながら、本発明の方法は、ｐＨ９〜１１．５のような通常の高アルカリ条件下に行うこともできる。
したがって、本発明の利点は、例えば、ｐＨ４からｐＨ１２までの全範囲のパルプ化ｐＨ条件にわたって、本発明を適用することができることである。特に、本発明は、ｐＨ６．５〜８．５のような実質的に中性の脱インキ条件で非常に満足に実施することができる。
乳化重合体は、パルパー中に含有させるか、あるいは後添させる実質的に唯一の脱インキ剤（ｐＨ調整剤を除く）であるのが好ましいが、この重合体を上述のいずれか等の他の脱インキ剤と組合せて使用することも可能である。例えば、本発明を、水酸化ナトリウム及び／又はケイ酸ナトリウム、及び必要に応じて過酸化水素を用いて行うもののような、高アルカリ脱インキ操作の存在で、あるいは主脱インキ成分を、ＷＯ９３／２１３７６に記載されているように、ポリアクリル酸ナトリウムに溶解する実質的に中性の方法で行うことができる。本発明は、ＷＯ９５／１２０２６に記載されているように、カチオン界面活性剤と組合せて行うこともできる。ポリアクリル酸ナトリウム又は他の水溶性ポリカルボン酸塩を使用する場合、そのポリカルボン酸塩は、２，０００〜２０，０００の範囲の分子量を有することができ、また、それは、それ以上、例えば１５０，０００まででありうる。
その後、重合体とインキは、多くはパルプの希釈後に、パルプから分離される。分離は、浮上処理及び／又は洗浄及び濾過によるのが好ましい。
例えば、好ましい方法において、重合体エマルションで処理されたパルプを、インキ及び重合体が浮遊してリジェクト画分となる浮上処理する。この工程から回収されるアクセプト画分は、インキ及び重合体が濾液中に除去される加圧又は他の濾過に処する。浮上処理操作は、粗大粒子（例えば１０〜１００μｍ）を除去するのに役立ち、一方、洗浄は、微細粒子を除去するのに役立つ。本発明の好ましい方法は、浮上処理及び洗浄の両方を使用する。
所望ならば、脱インキしたパルプに、脱インキ工程中あるいはその後のいずれかに、通常の漂白処理を行うことができる。しかしながら、本発明の利点は、漂白を必要としないので、それを避けることができるような条件下に脱インキを実施することができることである。脱インキしたパルプを回収して、通常のように製紙に使用することができる。
本発明の脱インキ方法は、いかなる通常のインキで印刷されたいかなる通常の紙の脱インキにも適用することができる。しかしながら、本発明の特別な利点は、脱インキされる紙が、水性フレキソインキで印刷された紙を含んでいる場合に有効であることである。
脱インキされる紙に印刷する有意含有量の水性フレキソインキが存在していると、公知の脱インキ方法では劣った白色度を与える傾向にあることは、現在の脱インキ産業で十分認識されている。したがって、そうでなければ回収されるある種の紙を使用することができないので、脱インキされる紙から有意量のそのような紙を慎重に排除することが一般に望まれている。しかしながら、水性フレキソインキを有する紙は、脱インキされるブレンド中に含まれていることが多いので、存在する量が多くなると、これが通常のように劣った白色度を与えることになる。したがって、代表的には、脱インキ工程に含まれる、かつ水性フレキソインキを有する紙の量をできるだけ少なく、通常、脱インキする全紙の８重量％以下、好ましくは５重量％以下に保持する。そして、好ましくは、できるだけゼロ近くにする。しかしながら、本発明の方法は、脱インキされる紙が有意量の水性フレキソインキを有する紙を含んでいるとしても、良好な脱インキを可能とする。
したがって、紙は、水性フレキソ印刷インキを有する紙を少なくとも５重量％含むブレンドでありうる。一般に、その量は、ブレンドの少なくとも１０重量％、多くの場合少なくとも２０重量％である。本発明の方法は、そのような紙だけの脱インキにも適用することができるが、最高の結果を得るには、本発明の方法を、一般に５０重量％以下、多くの場合３０重量％以下の水性フレキソインキを有する紙を含有するブレンドの脱インキに適用する。これらの大量の紙の存在にもかかわらず、得られた脱インキパルプの白色度は、十分満足の行くものものであり、実際、ずっと少ない量の水性フレキソインキを有する紙での従来の方法を用いて得られるパルプの白色度よりずっと良好である。
そのようなインキを有する紙を用いるパルプ化法の他の従来の問題点は、インキで汚れた廃水の清浄化問題があることである。本発明の脱インキ方法は、これらを低減する。したがって、本発明は、水性フレキソインキを有する紙を少なくとも１０重量％含有する故紙を脱インキして良好な白色度を得、かつ従来の清浄化手順によって満足に浄化することができる廃水を生じる能力を初めて提供する。
水性フレキソインキで印刷された紙を含む紙ブレンドを、多くの場合唯一のパルプ化助剤として、また、必要に応じて石けん又は他のパルプ化剤と共に、エマルションをパルプに添加することによって、本発明により脱インキすることができる。したがって、脱インキを漂白剤の非存在下に行って、適切な白色度の結果を得ることができる。
これらの紙ブレンドを用いて（又は実際に本発明で脱インキされるいかなる紙を用いて）、多くの場合約１０重量％の比較的濃縮されたパルプ（例えば、５〜１５重量％の固形分）としてパルプ化し、次に希釈紙料チェスト中又は他の適切な装置中で約０．５〜２．５重量％の固形分（多くの場合約１．２重量％）に希釈し、引き続きフォイト（Voith）又は他の浮上処理セル中で（好ましくはセルを介して再循環して）浮上処理し、次に洗浄することによって、最高の結果が一般に得られる。代表的に、洗浄は、液をクロフタ（Krofta）又は他のＤＡＦクラリファイヤーに送り、また、固形分をベルトシックナーに送って、サイド・ヒル・スクリーン（Side Hill Screen）又は他の適切な装置によって行う。このような操作において、エマルションを希釈紙料チェスト段階で添加するのが好ましく、そして、パルプ化は、漂白剤として過酸化物を含むアルカリ系等の通常のパルプ化化学作用を用いて行うことができる。
このアルカリ漂白パルプ化又は他のパルプ化若しくは他の希釈を伴うパルプ化、及びエマルションの添加並びにその後の浮上処理を用いることによって、漂白することなく、パルパーに対してエマルションを添加するよりも良好な白色度を得やすい。しかしながら、漂白及び高アルカリ系の使用を避けたい場合は、後者の方法が受け入れられる。
エマルションが存在することによって、良好な白色度及び清浄化を与えることはもちろん、浮上処理効果を大いに促進するように思われる。改良の一部は、エマルションに導入される乳化剤の存在に帰することができるが、イオン化、膨潤、両親媒性の重合体粒子の存在が、脱インキ効果には明らかに必要である。
水性フレキソインキを有する紙の良好な脱インキを可能とすること以外に、本発明は、いくつかの他の利点を有する。本発明の利点の一つは、追加の脱インキ剤を使用することなく、実質的に中性のｐＨで非常に効果的な脱インキを達成することができることである。本発明の他の利点は、工場が既存の脱インキ技術の使用を継続しかつエマルションを既存の工程に添加して改良した結果を得ることを可能とすることである。
本発明の他の利点は、達成可能な改良結果が、最終紙の白色度を一定に保持しながら、またさらに改善して、大量の回収紙の使用を可能にすることである。
本発明の他の利点は、達成可能な改良結果が、脱インキに機械及び非機械繊維の混合物中に、より高率の機械繊維の使用を可能とし、例えば、脱インキ用故紙組成中７０：３０の重量比率の新聞用紙対マガジン（雑誌）用紙を使用して新聞用紙用パルプを製造する代わりに、この比率を、例えば８０：２０、さらには９０：１０に上げることができることである。これによって費用節約を生じる。
以下に本発明の実施例を挙げる。
実施例１
本実施例は、重合体エマルションの製造を説明するものである。単量体供給材料を、１５５重量部のエチルアクリレート、１５５重量部のメタクリル酸、及び５．９重量部（約２重量％）のジアリルフタレートから生成する。この単量体供給材料を、３１０重量部の水、５．７重量部の硫酸化エトキシル化Ｃ12-14脂肪アルコール界面活性剤の２７重量％溶液、及び０．１重量部の金属イオン封鎖剤と共に均質化する。得られたエマルションを、３０重量部の水と０．５５重量部の過硫酸アンモニウムとの溶液と共に、重合混合物を約８５℃に保持しながら、３６０重量部の水、５．７５重量部の上記界面活性剤、０．１重量部の金属イオン封鎖剤及び０．３８重量部の過硫酸アンモニウムの溶液に、約９０分かけて徐々に添加する。重合混合物を、その温度に約１時間保持した後、冷却する。
生成エマルションの重量体含有量は、約３０重量％である。必要ならば、エマルションを濾過して、粗大粒子を除去する。製造したままのエマルションは、粒子の９５重量％が約１００ｎｍ（０．１μｍ）の粒径範囲（レーザ光散乱法で測定）を有している。
エマルションを、ｐＨ８において水で３重量％の固形分に希釈すると、その粒径は、少なくとも９５重量％が約０．３μｍとなり、粘度は、ブルックフィールドＲＶＴ粘度計で測定して約１５０ｃｐｓである。この工程を、異なる量の架橋剤を用いて繰り返したところ、未中和エマルションの粒径は、一定（平均約０．１μｍ）のままであるが、中和、膨潤エマルションの粒径は、次表に示すように、架橋剤の量によって変動する。次表は、約ｐＨ８に中和後、異なる量の架橋剤での概算平均粒径を示す。
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アルカリ中で高い膨潤度を有する（０．２５重量％以下の架橋剤量で、一般に製造される）実施例１に示した重合体は、増粘剤として市販されている。より多い量の架橋剤を有する重合体は、新規の物質である。それらの低い膨潤性のために、これらの重合体は、増粘剤として有用ではない。
実施例２
主として機械繊維から成り、大量の新聞用紙を含む回収故紙を、パルプ中に４．５重量％のセルロース分を得るように、脱インキ成分を選択して実験室用離解機でパルプ化した。これを１重量％に希釈し、そして希釈紙料の一部から１００ｇｓｍの手すきシートを作成した。
紙料の残りをフォイト実験室用浮上処理セルで１０分間浮上処理し、得られた紙料の一部から１００ｇｓｍの手すきシートを作成した。
次に、残部紙料に、７１０μｍの篩いを通して１０重量％の濃度の紙料を生成する濃縮工程を行った。これを再度１重量％の濃度に希釈し、１００ｇｓｍの手すきシートを作成した。
これらの手すきシートをリング及びプレート上で１１０℃で乾燥し、それらの白色度をテクニブライトミクロ（Technibrite Micro）ＴＢ１Ｃで測定した。プロセスを変更して、最初のパルプ化工程においてセルロース分を１１．１重量％と高い濃度にしたことを除いてこれを繰り返した。
使用した製品は、次の通り製品Ａ及びＢであった。製品Ａは、低分子量ポリアクリル酸ナトリウム−炭酸ナトリウム５０：５０混合物（有効成分５０重量％）であり、また、製品Ｂは、実施例１で製造したエマルション（有効成分２５重量％）である。結果を次表に示す。本発明のエマルションを使用すると、製品Ａ（それ自体は良好な脱インキを示す）と比べて、脱インキが非常に有意に改善され、そして、この改善が、高濃度のパルプ化工程で特に顕著であることが明らかである。
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実施例３
パルプを種々の割合の新聞用紙と雑誌用紙とから生成させ、過酸化水素、ケイ酸ナトリウム、水酸化ナトリウム及び石けんから成る脱インキ系の存在下にパルプ化した。そして、希釈後、パルプを浮上処理し、次に洗浄し、それからハイドロサルファイトを用いて後漂白した。
手すきシートを、パルプ化後（シート１）、浮上処理後（シート２）、洗浄後（シート３）及び後漂白後（シート４）に作成した。方法Ｃにおいて、上記脱インキ及び漂白工程を上述のように行った。方法Ｄにおいて、０．５重量％（繊維重量に基づいて）の実施例１からのエマルション（２重量％架橋剤）をパルパーの後、しかし浮上処理セルの前で添加した。方法Ｅにおいて、石けんを省略し、実施例１からのエマルションを使用し続けた。
結果を表３に示す。これらの結果は、本発明の方法Ｄが従来の脱インキ法Ｃと比べて優れていることを再度実証している。結果は、従来の方法から石けんを排除しても、なお十分な又は良好な結果を得ることができることも示している。
結果は、この新規の方法を用いれば、白色度によって測定したパルプの品質をなお保持しながら又は改善して、使用する新聞用紙対雑誌用紙の比率を上げることができ、よって費用の節約になることも示している。結果は、石けんを従来の組成物から除去してもさらに恩恵を得られうることも示している。
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実施例４
パルプを新聞用紙（７０重量％）と雑誌用紙（３０重量％）とから生成させ、異なる量のＤＡＰ架橋剤と共に本発明のエマルション（繊維に基づいて０．５重量％）の存在下で、４．５重量％の濃度で実験室用離解機でパルプ化した。これを１重量％に希釈し、そして希釈紙料の一部から１００ｇｓｍの手すきシートを作成した。
各紙料の残りをフォイト実験室用浮上処理セルで１０分間浮上処理し、得られた紙料の一部から１００ｇｓｍの手すきシートを作成した。
次に、残部紙料に、７１０μｍの篩いを通して１０重量％の濃度の紙料を生成する濃縮工程を行った。これを再度１重量％の濃度に希釈し、１００ｇｓｍの手すきシートを作成した。
これらの手すきシートをリング及びプレート上で１１０℃で乾燥し、それらの白色度をテクニブライトミクロＴＢＩＣで測定した。粒径をマルバーン(Malvern)ＰＣＳ ４７００で測定した。
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表４の結果は、このパルプが、他のファクターは一定のままで、即ち、同じｐＨで同じ比率（５０：５０）の同じ化学共重合体（ＥＡ：ＭＡＡ）が同じ実験を受けて、０．５〜１重量％のＤＡＰで白色度が最高に達しているように、発明の機構が作用するのに粒径が重量であることを実証している。
実施例５
パルプ（４．５重量％のセルロース濃度）を新聞用紙（８０又は９０重量％）及び雑誌用紙（２０又は１０重量％）を用いて生成し、実施例４の手順及び表５に示した異なる量の架橋剤を用いて試験した。重合体は、全て実施例１に記載した通りであり、また、パルパー中に０．５重量％（繊維に基づいて）添加した。
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１及び０．６μｍの膨潤粒径を有する重合体を用いた場合の白色度の向上は、新聞用紙含有量を８０〜９０重量％に上げた場合でさえ、７０：３０の新聞用紙対雑誌用紙に関する標準薬剤（表３の第１行）より大きな白色度の向上を示すことが理解できる。
実施例６
故紙をブラック・クローソン・ヘリコパルパー中でパルプ化することによって高濃度のパルプ（名目１０重量％固形分を有する）を生成させ、次に、この高濃度パルプを紙料チェストで名目１．２重量％の固形分に希釈し、引き続き希釈パルプをセルの回りを再循環させてフォイト浮上処理セルに通すことによって、インキを含む疎水性リジェクト画分を分離し、脱インキされたアクセプト画分を残すことによって脱インキ操作を行う。
例えば、液及び固形分、及びリジェクト画分を回収し、アクセプト画分を洗浄し、そして、通常のように白色度（値が大きいほど白色度が高いことを示す）を測定することを含むその後の処理は、通常の通りであった。
全ての操作において、パルプ化された紙ブレンドは、７０重量％の新聞用紙及び３０重量％の雑誌用紙とから成るものであった。操作のあるものにおいて、いずれの紙も水性フレキソインキで印刷されていなかったが、操作のあるものにおいては、十分な量の新聞用紙成分を水性フレキソインキで印刷された新聞用紙に交換して、ブレンドが２０重量％のそのような新聞用紙を含むようにした。
一連の工程において、パルプ化を、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム及び過酸化水素を含有する通常のアルカリ漂白脱インキ組成物の存在下に行った。水性フレキソ印刷新聞インキの量が０の場合、白色度値は５２であった。しかしながら、その量が２０重量％の場合は、白色度は４８であった。
また、２０重量％のフレキソインキで印刷された新聞用紙を用いる操作を、実施例１のエマルションと同様の重合体エマルションを懸濁液の固形分に基づいて乾燥重合体で約０．３重量％の量で希釈紙料チェストに添加しても行った。この場合は、５３の白色度値を示した。このことは、パルプ中にかなりの量の水性フレキソインキで印刷された新聞用紙が存在しているにもかかわらず、優れた脱インキが本発明で達成できることを明らかに実証している。最初に操作をエマルションなしで一定期間行った場合、エマルションを希釈紙料チェストに添加すると、浮上処理操作の様子が非常に急激に変化し、かつ、おそらくはセルの回りの再循環と関連して、浮上処理操作から得られたアクセプト画分の白色度が徐々に増大することを見出した。
他の操作において、高濃度のパルプを通常のアルカリ過酸化水素パルプ化系を添加することなしに生成させ、その代わりに、同エマルションを０．５重量％乾燥重合体の量でパルパーに添加した。得られた白色度は、４７であった。このことは、ブレンド中に２０重量％の水性フレキソインキで印刷された新聞用紙が存在する場合、アルカリ過酸化物パルプ化系を用いて（その後のエマルションの添加なしに）得られた白色度は、パルパー中でエマルションを使用して得られた白色度とほぼ同じであることを示している。しかしながら、そのような系を使用する際に認識されている潜在的不利にもかかわらず、アルカリ過酸化物パルプ化系の省略は、白色度をかなり向上するものでなければならないので、同様な結果を得ることができることは驚くべきことである。しかしながら、本実施例は、エマルションがアルカリ過酸化物系の非存在下に同様な結果を与えることができることを示している。
これらの操作において、クラリファイヤーに進んだ液を２５ｐｐｍのベントナイト及び１ｐｐｍの塩化ジアリルジメチルアンモニウムの低分子量重合体で処理した。フレキソインキで印刷した紙を省略し、かつエマルションを使用しなかった場合より２０重量％のフレキソインキで印刷した紙を希釈紙料チェスト中のエマルションと一緒に使用した場合の方が、固形分がクラリファイヤーの入口で高く、かつ出口で低いことを見出した。さらに、２０重量％のフレキソインキで印刷した紙を使用する方法の濁りは、希釈紙料チェストでエマルションを使用してもしなくても石けんをパルパー中で使用する場合とほぼ同じであるが、エマルションをパルパー中で唯一の添加剤として使用する場合は、濁りが著しく低減されることを見出した。