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Die Rotfärbung von aufbereitetem Altpapierstoff (Deinkingstoff)

Müller-Mederer, Christoph :
Die Rotfärbung von aufbereitetem Altpapierstoff (Deinkingstoff).
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2002)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Die Rotfärbung von aufbereitetem Altpapierstoff (Deinkingstoff)
Language: German
Abstract:

Im Bereich höherwertiger graphischer Papiere (ungestrichene und gestrichene holzhaltige Papiere als SC- und LWC-Papiere) befindet sich das Potenzial für eine Steigerung des Altpa-piereinsatzes. Für den Einsatz von aufbereitetem Altpapierstoff (Deinkingstoff) in höherwer-tigen graphischen Papieren sind die optischen Eigenschaften von entscheidender Bedeutung. Dem entgegen steht die phasenweise auftretende Rotfärbung von Deinkingstoff. Eine Rotfär-bung liegt vor, wenn die Maßzahl a* des CIELAB-Farbraums den Wert von +1 überschreitet. Um die Ursachen der Rotfärbung und Gegenmaßnahmen untersuchen zu können, wurden verschiedene chemische Analysegänge entwickelt. Der Einsatz von Dünnschicht- und Hoch-leistungsflüssigkeitschromatographie ermöglichte die Identifikation der ursächlichen Substan-zen. Die kolorimetrische Bestimmung der Konzentration der Substanzen fand unter Verwen-dung einer Molekülabsorptionsspektroskopie statt. Die Beurteilung der Rotfärbung berück-sichtigte gleichermaßen die Konzentration und den optischen Effekt - ausgedrückt durch die Maßzahlen des CIELAB-Farbraums - eines Farbmittels. Ursache der Rotfärbung sind verlackte BONS- und ?-Naphthol-Pigmente sowie Farbmittel auf Rhodaminbasis. Die genannten Farbmittel gelangen über Illustrationstiefdruck- und Off-setdruckfarben in die aufzubereitende Altpapiermischung. Als Ergebnis einer Modellierung des Zerfaserungsprozesses anhand eines Probedrucks offenbart sich die Zugabe an Natronlau-ge als der wichtigste Prozessparameter, der die Deinkbarkeit der verlackten Azopigmente negativ beeinflusst. Farbstoffe auf Rhodamin B-Basis werden häufig zur Nuancierung von Illustrationstiefdruckfarben verwendet. Im Rahmen der Modellierung zeigte sich keine signi-fikante Abhängigkeit der Deinkbarkeit eines Rhodaminfarbstoffs von den Prozessparametern. Aufgrund einer schlechteren Ablösung von der Faser fällt die Deinkbarkeit des Farbstoffs in Relation zu einem verlackten Azopigment niedriger aus. Der Unterschied zu anderen bunten Druckfarben (Cyan, Gelb) resultiert weniger aus einem niedrigeren Wirkungsgrad der Druckfarbenentfernung, sondern aus dem generellen Einfluss roter Druckfarbenpartikel auf das Reflexionsvermögen. Verbleibende Konzentrationen im deinkten Altpapierstoff besitzen keine positive Wirkung auf den Weißgrad oder den Hellbe-zugswert, sondern werden visuell als störend wahrgenommen. Im Rahmen der Altpapieraufbereitung kann eine Rotfärbung, verursacht durch verlackte Azo-pigmente, neben einer Druckfarbenflotation wirkungsvoll mittels reduktiver Dithionitbleiche, Umstellung auf pseudoneutrale Fahrweise und Druckentspannungsflotation verringert wer-den. Eine Modifikation der Zerfaserungsbedingungen und die Entfärbung mit konventionellen Bleichstufen erlauben dagegen keine Verringerung der Konzentration von Rhodaminfarbmit-teln. Im Sinne eines präventiven Handelns ist langfristig die Verbesserung der Deinkbarkeit von Druckprodukten anzustreben, die eine Rotfärbung verursachen. Neben dem Bedruckstoff spielt die Zusammensetzung der Druckfarbe eine wichtige Rolle. Die Deinkbarkeit von Dru-cken lässt sich durch den Herstellungsprozess eines verlackten Azopigments, die Verwendung von alkalistabilen Pigmenten und einen höheren Bindemittelanteil nicht entscheidend verbes-sern. Vor dem Hintergrund, dass verlackte Azopigmente die wichtigsten Rotpigmente dar-stellen und die o.g. prozesstechnologischen Optionen bestehen, liegt kein akuter Optimie-rungsbedarf vor. Rhodaminfarbmittel lassen sich schlechter als verlackte Azopigmente flotie-ren und sind mit konventionellen Bleichstufen nicht zu entfärben. Die Verringerung, die Sub-stitution oder der Verzicht von Rhodaminfarbmitteln in Druckfarben sind deshalb in Erwä-gung zu ziehen. Aus Sicht des Deinkingprozesses sollte ein Substitut gut flotierbar und irre-versibel entfärbbar sein.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
There is a potential to increase the share of recovered fiber stock in higher-quality graphic paper grades (uncoated and coated wood-containing papers as SC and LWC papers). The optical properties are of decisive importance for the use of recycled recovered fiber material (deinked pulp) in higher-quality graphic paper grades. However, any such intentions are opposed by the occasionally experienced red discolouration of deinked stock. Red discolouration is considered to have occurred if the measured value a* of the CIELAB colour space exceeds the value of +1. Various chemical analysis processes were developed to enable investigation of the causes of red discolouration and explore countermeasures. The use of thin-layer and liquid chromatography permitted identification of the causal substances. The colorimetric determination of the concentration of the substances was done by means of a molecular absorption spectroscopy. The evaluation of the red discolouration took equal account of the concentration and the optical effect ¡V expressed by the measured values of the CIELAB colour space ¡V of a colorant. The cause of the red discolouration are laked BONA and Ò-naphthol pigments as well as rhodamine-based colorants. The aforementioned colorants enter the recovered paper mixture via rotogravure and offset inks. As the result of a modelling of the pulping process based on a print sample, the addition of sodium hydroxide proves to be the most important process parameter that negatively influences the deinkability of the laked azo pigments. Colorants based on rhodamine B are often used to nuance rotogravure inks. Within the framework of this modelling, no significant dependence of the deinkability of rhodamine colorants on the process parameters was apparent. The deinkability of the colorant in relation to a laked azo pigment proved less effective due to a poorer detachment from the fibers. The difference to other coloured inks (cyan, yellow) is not so much the result of a poorer level of effective ink removal, but rather the general influence of red ink particles on the reflectivity. Any remaining concentrations in the deinked recovered fiber pulp have no positive influence on the brightness or luminance, but have a visually disturbing effect. Besides by ink flotation, red discolouration during recovered paper processing, due to laked azo pigments, can be effectively reduced by means of reductive dithionite bleaching, switching to a pseudoneutral operation, and dissolved air flotation of the corresponding process water. As opposed to this, a modification of the pulping conditions and colour stripping by conventional bleaching steps do not achieve any reduction of rhodamine colorants. As a preventive measure, in the long term every effort should be made to improve the deinkability of printed products that cause a red discolouration. Besides the substrate, the ink composition is also of major importance. The deinkability of prints cannot be decisively improved by the production process of a laked azo pigment, the use of alkali-stable pigments, nor a higher share of binding agent. Bearing in mind that laked azo pigments are the most important red pigments and that the aforementioned technical process options exist, there is no urgent need for optimisation. Flotation of rhodamine colorants cannot be carried out as efficiently as laked azo pigments, nor can colour stripping be done by conventional bleaching steps. For this reason, consideration should be given to reducing, substituting or eliminating rhodamine colorants in inks. From the point of view of the deinking process, a substitute should allow efficient flotation and irreversible colour stripping.English
Uncontrolled Keywords: Rotfärbung; verlackte Azopigmente; Illustrationstiefdruck
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Rotfärbung; verlackte Azopigmente; IllustrationstiefdruckGerman
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 660 Technische Chemie
Divisions: Fachbereich Maschinenbau
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 07 Dec 2012 11:48
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000247
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-2473
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Göttsching, Dr.h.c. Lothar; Prof.Dr.-Ing. and Gruber, Prof.Dr.ph Erich
Advisors: Göttsching, Dr.h.c. Lothar; Prof.Dr.-Ing.
Refereed: 3 July 2002
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/247
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