KR100276678B1 - 반응계 내에서 형성된 유기 점토를 사용한 폐지의 탈잉크화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 수성 시스템 중에서 유기 점토 탈잉크제를 형성시키는 단계; (b) 수성 시스템 중의 폐지의 잉크를 폐지의 탈잉크화에 유효한 양의 유기 점토 탈잉크제와 접촉시키는 단계; (c) 수성 시스템으로부터 탈잉크화된 종이 펄프를 회수하는 단계로 이루어지는 폐지의 탈잉크화 방법을 제공한다.

Description

반응계 내에서 형성된 유기 점토를 사용한 폐지의 탈잉크화 방법
본 발명은 새로운 종이제 제품을 제조하는 데 재사용될 수 있는 종이 펄프를 제공하기 위하여 폐지로부터 잉크를 제거하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 신규한 종류의 탈잉크제를 사용하여 폐지로부터 수성 및 유성 잉크 모두를 제거하는 방법에 관한 것이다.
재생된 폐지는 전통적으로 제지 산업에서 필요한 섬유 원재료의 공급원이 되어 왔다. 종래에는 폐지로부터의 섬유는 저등급지 및 판지 제품의 생산에만 사용되었다. 그러나, 오늘날 재생 섬유가 종이를 제조하는 데 사용된 총 섬유의 약 25 %를 차지하므로 재생 종이 펄프 재료의 유용성을 개선시키기고자 하는 동기를 부여한다. 특히, 최근에는 고품질 종이를 제조하는 데 사용할 수 있도록 하기 위해 폐 섬유로부터 잉크를 효과적으로 제거하기 위한 기술을 개발하려는 노력이 기울여지고 있다.
종래의 종이 재생 방법에서는 폐지를 펄프로 전환시키고, 잉크 및 다른 불순물을 펄프 섬유로부터 제거하여 수성 매질 중에 잉크 및 다른 입자의 현탁액 또는 분산액을 제조하기 위하여 화학적 탈잉크제를 함유한 알칼리성 탈잉크화 수성 매질과 펄프를 접촉시켜서 탈잉크화를 수행한다. 생성된 혼합물은 현탁된 잉크와 다른 입자들을 펄프로부터 분리시키기 위하여, 예를 들면 잉크/탈잉크제 혼합물의 에어 스파징 및 부유화에 이어서, 처리조로부터 잉크와 다른 입자들을 제거하기 위하여 위에 뜬 찌끼를 걷어내거나, 또는 분산된 잉크 입자를 제거하기 위하여 섬유 매트를 여과 및 후속 수세하여 순차적으로 처리된다.
종래의 탈잉크화 방법의 효능을 개선하고자 하는 시도가 많이 있었다. 예를 들면, 미합중국 특허 제4,618,400호에는 폐지를 펄프로 전환시키는 단계; 특정 티올 에톡실레이트 화합물 1종 또는 이들의 혼합물인 탈잉크제 약 0.2 내지 2 중량%를 함유하는 알칼리 pH의 수성 매질을 펄프와 접촉시키는 단계; 및 현탁된 또는 분산된 잉크를 펄프 함유 매질로부터 제거하는 단계로 이루어지는, 폐지를 탈잉크화시키는 방법이 개시되어 있다.
미합중국 특허 제4,666,558호에는 수용성인 C9-C16알칸올 에톡실레이트 성분과 유용성인 C9-C16알칸올 에톡실레이트 성분의 특정 혼합물을 함유하는 탈잉크제를 함유한 수성 매질 중에서, 펄프화된 신문을 접촉 및 진탕시키고, 수성 매질로부터 탈잉크화된 펄프를 회수하는 것으로 이루어지는, 신문 폐지의 탈잉크화 방법이 예시되어 있다.
미합증국 특허 제3,932,206호는 수생 생물에 무독성인 것으로 알려진 탈잉크제가 기재되어 있고, 개시된 화합물은 에톡실화 지방족 모노- 또는 디올로 이루어진다.
일본 특허 공고 제59-150191호에는 지방산염 존재 하에 종이를 펄프화시키고, 이 종이를 4급 암모늄 계면 활성제 처리하는 폐지의 탈잉크화 방법이 개시되어 있다.
소련 연방 공화국 특허 제926129호에는 폐지로부터 인쇄 잉크를 제거하기 위한 조성물이 기재되어 있으며, 이 조성물은 4급 암모늄 및 포스포늄 게면 활성제, 이소아밀알콜, 산화포스핀, 부틸 크산토지네이트, 및 용매를 함유한다.
미합중국 특허 제4,867,844호에는 점토(바람직하기로는 벤토나이트) 및 오늄 화합물(바람직하기로는 4급 암모늄 화합물)로부터 유도된 유기기로부터 형성된 오르가노필릭 화합물을 도포하는, 섬유 재료의 처리 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 공고 제3119189호에는 점토와 양이온 계면 활성화 결합제를 따로 첨가하여, 종이 제조로부터 얻어지는 백색의 물로부터 섬유 오염물을 제거하는 방법이 개시된다. 결합제는 스테아릴-트리메틸염화암모늄이다.
전기한 노력에도 불구하고, 현재로서는 완전히 허용되는 폐지의 탈잉크화 방법이 존재하지 않는다는 것이 일반적인 중론이다. 다수의 탈잉크화 선행 기술에 따른 결점 중 하나는 이들 방법에 의해서는 폐지로부터 수성 및 유성 잉크 모두를 동시에 제거할 수 없다는 점이다. 폐지로부터 수성(플렉소그래피용) 잉크를 제거하는 데에는 공지된 부유 탈잉크화법과 관련된 특히 곤란한 문제가 있는 것이 증명되었다. 예를 들면, 표준 지방산 비누 화학으로는 고도로 분산된 수성 잉크 폐기물을 수집할 수 없다. 또한, 폐지로부터 세척 탈잉크화법을 이용하여 수성 잉크를 제거하는 방법은 대량의 물을 사용해야 하고 이 물을 순환시킬 수 있도록 처리해야 하므로 어려움이 있다. 이러한 점에서, 실질적인 비용은 유성 잉크를 함유하는 재료로부터 수성 잉크를 함유하는 재료를 분리하는 폐지 가공법과 관련이 있다.
또한, 오늘날까지 사용되고 있는 탈잉크제는 폐지로부터 점착성의 오염물을 제거하는 데에는 비효율적이다. 이들 점착성 오염물(감압 레이블, 접착제 및 아교로부터 유래)은 폐지 탈잉크화 공정에서 흔히 나타나며, 최종 재생품의 품질을 제한하는 경향이 있다.
따라서, 수성 및(또는) 유성 잉크를 함유하는 각종 폐지의 탈잉크화 방법을 제공하는 것이 대단히 요망되고 있다. 또한, 이러한 탈잉크화 가공이 처리된 폐지로부터 점착성 오염물을 제거하여 이 가공에 의해서 얻어진 탈잉크화된 종이 펄프의 품질을 향상시킬 수도 있다면 유익할 것이다.
본 발명은 유기 점토가 고효율의 탈잉크제로서 기능하며, 또한 이러한 유기 점토 탈잉크제가 탈잉크화 조작시에 수성 시스템 반응계 내에서 편리하게 형성될 수 있다는 발견에 기초하여 이루어졌다. 또한, 유기 점토는 감압 레이블 및 제본시에 사용된 접착제와 관련된 점착성의 성분들을 제거하는 데 효과적이다.
따라서, 본 발명은
(a) 수성 시스템 중에서 유기 점토 탈잉크제를 형성시키는 단계;
(b) 수성 시스템 중에서 폐지의 잉크를, 폐지의 탈잉크화에 유효한 양의 유기 점토 탈잉크제와 접촉시키는 단계;
(c) 수성 시스템으로부터 탈잉크화된 종이 펄프를 회수하는 단계
로 이루어지는 폐지의 탈잉크화 방법을 제공한다.
본 발명은 수성 시스템 반응계 내에서 유기 점토 탈잉크제를 형성시키기 위한 5가지 방법에 관한 것이다. 첫째, 유기 점토는 1종 이상의 암모늄염 및 1종 이상의 양이온 교환 점토를 수성 시스템에 첨가함으로써 형성될 수 있으며, 여기서 이들 재료가 반응하여 유기 점토 탈잉크제를 형성한다.
또한, 처리하고자 하는 폐지의 일부 또는 전부가 양이온 교환 점토를 함유하는 경우, 유기 점토 탈잉크제는 (a) 양이온 교환 점토를 함유한 폐지 일부 또는 전부를 펄프화시키고, (b) 1종 이상의 암모늄염을 수성 시스템과 혼합하여 탈잉크제를 형성시킴으로써 수성 시스템 중에 형성될 수 있다.
세번째 기술에는 1종 이상의 암모늄염과 혼합된 1종 이상의 양이온 교환 점토로 이루어진 무수 블렌드를 수성 시스템에 첨가하는 것이 포함된다. 물의 부재시에는 점토가 암모늄염과 반응하지 않는다. 블렌드를 수성 시스템에 첨가하면, 점토는 염과 반응하여 유기 점토 탈잉크제를 형성한다. 또한, 암모늄염은 폐지에 함유된 모든 점토와 반응할 수도 있다.
네번째 방법은 양이온 교환 점토와 1종 이상의 암모늄염 모두가 탈잉크화시키고자 하는 폐지에 존재하는 것이다. 암모늄염(들)은 종이를 인쇄하기 전에 잉크, 종이 싸이징(sizing), 또는 종이 자체에 첨가할 수도 있다. 이어서, 펄프화 단계에 의해서 폐지에 함유된 암모늄염(들)과 점토 모두가 제거되어서 반응계 내에서 반응하여 유기 점토를 형성한다.
다섯번째 기술에는 종이를 인쇄하기 전에 암모늄염(들)을 잉크, 종이 싸이징 또는 종이 자체에 첨가하는 단계, 폐지를 펄프화시켜서 암모늄염(들)을 유리시키는 단계, 및 별도로 점토를 첨가하여 점토와 암모늄염(들)을 반응시켜서 탈잉크제를 형성시키는 단계가 포함된다.
유기 점토 탈잉크제를 반응계 내에서 형성시키는 다섯 가지 방법에 있어서, 추가량의 점토 또는 염을 수성 시스템에 첨가하여 폐지를 효과적으로 탈잉크화시키기에 충분한 양의 유기 점토를 형성시킬 수 있다.
본 발명의 탈잉크화 방법에 따르면 수성(플렉소그래피용) 및 유성 잉크 모두를 성공적으로 제거할 수 있다. 종래의 탈잉크화 기술에 비하여 플렉소그래피 잉크를 수집·부유시키고, 점착성 성분을 제거하는 능력은 본 발명의 현저한 장점이다.
본 발명에 따르면,
(a) 수성 시스템 중에서 유기 점토 탈잉크제를 형성시키는 단계;
(b) 수성 시스템 중의 폐지의 잉크를 폐지의 탈잉크화에 유효한 양의 유기 점토 탈잉크제와 접촉시키는 단계;
(c) 탈잉크화된 종이 펄프를 수성 시스템으로부터 회수하는 단계
로 이루어지는 폐지의 탈잉크화 방법이 제공된다.
본 발명자들은 1종 이상의 암모늄염 및 1종 이상의 양이온 교환 점토를 수성시스템에 첨가함으로써 수성 시스템 반응계 내에서 유기 점토 탈잉크제가 형성될 수 있음을 발견하였다. 양이온 교환 점토는 Na+, Li+, H+, Ca2+, Mg2+또는 Fe2+와 같은 1가 또는 2가의 교환 양이온을 점토 100 g 당 5 밀리당량 이상 함유하는 점토이다. 임의로, 일가 또는 이가 양이온은 암모늄염과 같은 유기 양이온으로 대체될 수 있다. 양이온 교환 점토의 예로서는 헥토라이트, 벤토나이트, 사포나이트, 에타펄자이트 및 카올리나이트가 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 소수성 유기 양이온을 선택하면 이온 교환 반응 후에 소수성이 되는 유기점토가 얻어질 것이다. 친수성 유기 양이온을 선택하면 점토를 유기 양이온과 이온 교환한 후에, 친수성 유기 점토가 얻어질 것이다. 소수성 유기 점토는 유기 점토/물 혼합물을 에어 스파징시키고 이어서 스위핑시키거나 또는 표면으로부터 유기 점토를 진공 흡인하여 물로부터 제거할 수 있는 유기 점토이다.
양이온 교환 점토는 일반적으로 종이 조성물 중에 사용되어 평활 표면을 제공하고, 잉크의 침투를 조절하고, 종이의 피크 내성, 외관, 휘도 및 불투명도를 향상시킨다. 또한, 양이온 교환 점토는 또한 기능성 도포물로서 도포되어 무탄소 복사시 내수성 및 감압성과 같은 특성을 제공한다. 따라서, 양이온 교환 점토를 함유하는 폐지에 있어서, 유기 점토 탈잉크제는 (a) 양이온 교환 점토를 함유하는 폐지를 수성 시스템 중에서 펄프화시켜서 폐지로부터 양이온 교환 점토를 방출시키는 단계; 및 (b) 1종 이상의 암모늄염을 수성 시스템과 혼합하여 유기 점토 탈잉크제를 형성하는 단계에 의해서 수성 시스템 반응계 내에서 형성될 수도 있다.
이 두번째 방법에서는 폐지의 효과적인 탈잉크화에 필요하다면 추가량의 양이온 교환 점토를 수성 시스템에 첨가할 수도 있다.
세번째 내지 다섯번째 방법에서, 잉크, 종이, 무수 블렌드 또는 종이 자체에 존재하는 1종 이상의 암모늄염이 펄프화 동안에 유리되어 반응계 내에서 폐지로부터 유리되거나 또는 따로 첨가된 양이온 교환 점토와 반응하여 유기 점토 탈잉크화 첨가제를 형성한다.
본 발명의 탈잉크화 공정은, 특히 탈잉크화된 종이가 부유법으로 회수되는 경우에 계면 활성제 존재 하에 수행되는 것이 바람직하다. 폴리옥시에틸렌 유형의 계면 활성제는 특히 유기 점토 탈잉크제의 발포 특성을 변형시키고 수집된 폐잉크가 부유 용기의 표면으로 부유되는 것을 향상시키는 데 유용한 것으로 밝혀졌다. 브리쥐(Brij) 700[아이씨아이 아메리카스, 인크(ICI Americas, Inc.)제]와 같은 폴리옥시에틸렌 100 스테아릴 에테르형 계면 활성제가 특히 바람직하다.
본 발명의 목적에 부합되는 유용한 암모늄염에는 하기 일반식의 화합물이 포함된다.
식 중, R1은 1 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 지방족 탄화수소기이고; R2, R3및 R4는 독립적으로 (a) 1 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 지방족기; (b)방향족 및 치환된 방향족기; (c) 1 내지 약 80 몰의 산화에틸렌을 함유하는 에톡실화기; 및 (d) 수소로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
암모늄염의 음이온 X-는 전형적으로 점토를 암모늄염과 양이온 교환시키는 능력에 악영향을 미치지 않는 것이다. 이러한 음이온의 예로서는 클로라이드, 브로마이드, 요오다이드, 히드록실, 니트라이트 및 아세테이트가 있으며 암모늄의 양이온 전하를 상쇄시키기에 충분한 양으로 사용된다.
상기 식에서 지방족기들은 옥수수유, 코코넛유, 대두유, 면실유, 피마자유 등과 같은 식물성유 및 수지유와 같은 각종 동물성 유지를 포함한 천연 오일로부터 유도될 수도 있다. 지방족기는, 예를 들면 알파올레핀으로부터 석유 화학적으로 유사하게 유도될 수도 있다.
유용한 분지쇄 포화기의 대표적인 예로서는 12-메틸스테아릴 및 12-에틸스테아릴이 있다. 유용한 분지쇄 불포화기의 대표적인 예로서는 12-메틸올레일 및 12-에틸올레일이 있다. 분지쇄 포화기의 대표적인 예로서는 라우릴; 스테아릴; 트리데실; 미리스틸(테트라데실); 펜타데실: 헥사데실; 수소화 수지, 도코사닐이 있다. 무분지쇄 불포화 및 비치환기의 대표적인 예로서는 올레일, 리놀레일, 리놀레닐 대두 및 수지가 있다.
유용한 방향족기, 즉, 벤질 및 치환 벤질 잔기의 다른 예로는 벤질 할라이드, 벤즈히드릴 할라이드, 트리틸할라이드, α-할로 - α - 페닐알칸(여기서, 알킬 사슬은 1 내지 22개의 탄소 원자를 가짐), 예를 들면 1 - 할로 - 1 - 페닐에탄, 1 - 할로 - 1 - 페닐프로판 및 1 - 할로 - 1 - 페닐옥타데칸으로부터 유도된 물질; 치환 벤질 잔기, 예를 들면 오르토-, 메타- 및 파라-클로로벤질 할라이드, 파라-메톡시벤질 할라이드, 오르토-, 메타- 및 파라-니트릴로벤질 할라이드 및 오르토-, 메타- 및 파라- 알킬벤질 할라이드(여기서, 알킬 사슬은 1 내지 22개의 탄소 원자를 가짐)로부터 유도된 물질; 및 융합 고리 벤질형 잔기, 예를 들면 2-할로메틸나프탈렌, 9-할로메틸안트라센 및 9-할로메틸페난트렌(여기서, 할로기는 클로로, 브로모, 요오도 또는 기타 벤질형 잔기의 친핵체 공격시 이탈기로서 작용함으로써 벤질형 잔기 상의 이탈기가 친핵체로 치환되도록 작용하는 기)으로부터 유도된 물질로 이루어져 있다.
다른 유용한 방향족형 치환체의 예로는 페닐 및 치환된 페닐, N-알킬 및 N,N-디알킬아닐린(여기서, 알킬기는 1 내지 22개의 탄소 원자를 가짐); 오르토-, 메타- 및 파라-니트로페닐, 오르토-, 메타- 및 파라-알킬 페닐(여기서, 알킬기는 1 내지 22개의 탄소 원자를 가짐), 2-, 3- 및 4-할로페닐(여기서, 할로기는 클로로, 브로모 또는 요오도로서 정의됨), 및 2-, 3- 및 4-카르복시페닐 및 그의 에스테르{여기서, 에스테르의 알콜은 알킬알콜로부터 유도됨(여기서, 알킬기는 1 내지 22개의 탄소 원자를 가짐)}, 페놀 등의 아릴, 또는 벤질 알콜 등의 아랄킬: 및 융합 고리 아릴 잔기, 예를 들면 나프탈렌, 안트라센 및 페난트렌을 들 수 있다.
본 발명에 목적에 적합한 암모늄염으로는 모노메틸 트리알킬 4급염 및 디메틸 디알킬 4급염 등의 소수성 암모늄염 뿐만 아니라 수분산성 에톡실화 암모늄 화합물들 및 이들의 혼합물과 같은 친수성 암모늄염을 들 수 있다.
특히, 수세 탈잉크화 공정에 사용하기 위한 본 발명의 탈잉크화 배합물에 사용되는 바람직한 친수성 암모늄염은,
(a) 약 8 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 사슬 1개 이상; 및
(b) 약 9몰 초과의 산화에틸렌을 갖는 친수성 탄소 사슬 1개 이상을 함유하는 에톡실화 4급 암모늄염으로 이루어져 있다.
적합한 에톡실화 4급 암모늄 화합물의 예는 다음과 같다.
이수소화 수지 - 메틸 - [에톡실화(33)]염화암모늄:
수소화 수지 - 메틸 - [에톡실화(15)]염화암모늄:
수소화 수지 - 메틸 - [에톡실화(30)]염화암모늄:
수소화 수지-메틸-[에톡실화(50)]염화암모늄:
(여기서, HT는 수소화 수지임)
본 발명의 탈잉크화 배합물에, 특히 부유 탈잉크화 공정에 사용하기 바람직한 소수성 암모늄염은
(a) 약 8 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 사슬 1개 이상, 바람직하기로는 2 또는 3개; 및
(b) 친수성 탄소 사슬을 갖지 않거나 또는 총 약 9몰 이하의 산화에틸렌을 갖는 친수성 탄소 사슬을 함유하는 4급 암모늄염으로 이루어져 있다.
적절한 소수성 암모늄염의 예는 다음과 같다.
메틸 삼수소화 수지 염화암모늄:
이수소화 수지 - 메틸 - [에톡실화(2)]염화암모늄:
디메틸 이수소화 수지 염화암모늄:
디메틸 디베헤닐 염화암모늄:
(여기서, HT는 수소화 수지임)
본 발명에 사용하기 바람직한 다른 암모늄염으로는 벤질 메틸 이수소화 수지염화암모늄, 디히드록시에틸이소아르키달록시프로필 염화암모늄(TOMAH) 및 디메틸 디코코 염화암모늄을 들 수 있다.
소수성 유기 점토 및 친수성 유기 점토의 혼합물, 또는 암모늄염이 적합한 친수성/소수성 밸런스로 유기 점토를 생성하는 유기 점토가 부유 및 수세 기술을 병용하여 탈잉크화된 펄프를 제조하는 탈잉크화 공정에 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 소수성이 다른 2가지 상이한 암모늄염으로부터 제조된 유기 점토는 본 발명의 범위에 포함될 것이다. 이러한 점에서, 소수성기 및 친수성기 모두를 갖는 암모늄염을 사용할 수 있다. 또한, 상이한 양이온 교환 능력을 갖는 양이온 교환 점토의 혼합물을 사용하여 탈잉크용 유기 점토를 형성할 수 있다.
본 발명의 탈잉크 배합물에 이용되는 암모늄 화합물의 제조는 당업계에 공지된 기술에 의해 수행할 수 있다. 예를 들면, 당업자들은 4급 암모늄염을 제조할 경우, 예를 들면 니트릴을 수소 첨가 반응시켜(미합중국 특허 제2,355,356호 참조) 디알킬 2급 아민을 제조한 후, 메틸 라디칼의 제공원으로서 포름알데히드를 사용하여 환원 알킬화시킴으로써 메틸 디알킬 3급 아민을 형성한다. 미합중국 특허 제3,136,819호 및 동 제2,775,617호에 기재된 방법에 따라, 염화벤질 또는 브롬화벤질을 3급 아민에 첨가함으로써 4급 아민 할라이드를 형성할 수 있다. 상기 3가지 특허 문헌을 선행 기술 문헌으로서 본 발명에 기재한다.
당업계에 잘 알려진 바와 같이, 3급 아민과 염화벤질 또는 브롬화벤질의 반응은 소량의 염화메틸렌을 반응 혼합물에 첨가하여 벤질 치환이 우세한 생성물들의 혼합물을 얻음으로써 완결된다. 이어서, 이 혼합물은 추가의 성분 분리 없이 사용할 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 점토는 공지된 메틸렌 블루 및 아세트산 암모늄법으로 측정한 양이온 교환능이 점토 100 g 당 약 5 밀리당량 이상인 양이온 교환 점토이다.
양이온 교환 점토는 당업계에 공지되어 있으며, 여러 제공원에 의해 시판되고 있다. 이들 점토는 맥석 및 점토 이외의 성분을 함유하는 조야한 형태로 사용될 수 있으며, 공지된 방법으로 정제할 수 있다. 또한, 이들 점토는 본 발명의 탈잉크화 배합물에 사용되기 전에 나트륨 형태로 전환될 수도 있다. 이러한 전환은 수성 점토 슬러리를 제조하고, 이 슬러리를 나트륨 형태의 양이온 교환 수지층을 통해 통과시킴으로써 편리하게 수행된다. 별법으로, 이 점토는 물 및 가용성 나트륨 화합물, 예를 들면 탄산나트륨, 수산화나트륨 등과 혼합하고, 이 혼합물을 혼화기(pugmill) 또는 압출기를 사용하여 전단시킬 수 있다. 점토를 나트륨 형태로 전환시키는 것은 유기 점토 탈잉크제가 형성되기 전의 어느 시점에서도 이루어질 수 있다.
공기압식 합성법, 또는 바람직하기로는 열수 합성법에 의해 합성한 양이온 교환 점토도 본 발명의 신규 탈잉크제를 제조하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에 유용한 대표적인 양이온 교환 점토는 다음과 같다.
[몬토모리로나이트]
[Al4-xMgxSi8O20(OH)4-fFf]xR+
식 중, 0.55 ≤ x ≤ 1.10, f ≤ 4, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
[벤토나이트]
[Al4-xMgx(Si8-yAly)O20(OH)4-fFf](x+y)R+
식 중, 0 < x < 1.10, 0 < y < 1.10, 0.55 ≤ (x+y) ≤ 1.10, f ≤ 4, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
[카올리나이트]
Al2O3· 2SiO2· 2H2O
[애타펄자이트]
(OH2)4(OH)2Mg8SiO20· 4H2O
[비이델라이트]
[Al4+y(Si8-x-yAlx+y)O20(OH)4-fFf]xR+
식 중, 0.55 ≤ x ≤ 1.10, 0 ≤ y ≤ 0.44, 8 ≤ 4, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
[헥토라이트]
[Mg6-xLixSi8O20(OH)4-fFf]xR+
식 중, 0.57 ≤ x ≤ 1.15, f ≤ 4, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
[사포나이트]
[Mg6-yAlySi8-x-yAlO20(OH)4-fFf]xR+
식 중, 0.58 ≤ x ≤ 1.18, 0 ≤ y ≤ 0.66, f ≤ 4, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
[스테벤사이트]
[Mg6-xSi8O20(OH)4-fFf]2xR+
식 중, 0.28 ≤ x ≤ 0.57, f=4, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명에 이용되는 바람직한 점토는 벤토나이트 및 헥토라이트이다. 상기 양이온 교환 점토의 전단 및 비전단 형태 모두가 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 사용된 양이온 교환 점토는(맥석 또는 비점토 물질을 함유하는) 조야한 형태 또는(맥석이 제거된) 정제된 형태일 수 있다. 본 발명의 양이온 교환 점토 함유 탈잉크화 조성물을 사용하면, 점토의 정제 및 나트륨 형태로의 전환을 수행할 필요가 없기 때문에 실질적으로 비용 절감을 가져온다.
양이온 교환 점토는 나트륨(또는 별개의 교환 양이온 또는 그의 혼합물)의 존재 또는 부재하에 목적하는 금속의 혼합된 수성 산화물 또는 수산화물을 목적하는 특정 합성 양이온 교환 점토를 얻기 위해 상기 식과 x, y 및 f에 대한 소정값으로서 한정되는 비율로 함유하는 슬러리 형태의 수성 반응 혼합물을 형성함으로써 열수로 합성할 수 있다. 이어서, 이 슬러리를 오토클레이브에 넣고 자생압하에 약 100℃ 내지 325℃, 바람직하게는 275℃ 내지 300℃ 범위의 온도까지, 목적하는 생성물을 얻기에 충분한 시간 동안 가열하였다. 배합 시간은 300℃에서 3 내지 48시간이 전형적이며, 이 수치는 합성되는 특정 양이온 교환 점토에 따라 다르며, 최적 시간은 예비 시험에 의해 용이하게 측정할 수 있다.
본 발명에 따라 제공되는 탈잉크화 공정은 폐지 탈잉크제로서 친수성 및 소수성 유기 점토 중 어느 하나 또는 모두를 이용할 수 있다. 전형적으로, 비교적 친수성의 유기 점토는 잉크를 제거하기 위해 수세를 이용하는 탈잉크화 시스템에서 널리 사용되는 것으로 알려져 있다. 비교적 소수성의 유기 점토는 부유를 이용하는 시스템에서 널리 사용되는 것으로 알려져 있다.
탈잉크제는, 예를 들면 양이온 교환 점토, 암모늄염(들), 및 물을 수성 시스템 중에서 바람직하기로는 0.01℃ 내지 100℃ 범위의 온도에서 반응을 위하여 혼합함으로써 제조할 수 있다. 이 반응에 의해 폐지를 탈잉크화시키는 유기 점토 탈잉크제가 생성된다. 유기 점토는 폐지의 잉크와 접촉함으로써, 또는 펄프화의 결과로서 또는 다른 시약, 예를 틀면 수산화나트륨에 의해 시스템에 방출되는 잉크와 접촉함으로써 폐지를 탈잉크화시킨다.
미리 형성된 유기 점토의 사용에 비해 반응계 내에서 형성된 탈잉크제의 장점은 이 탈잉크제를 첨가하기 전에 여과, 세척 건조 또는 분쇄하지 않아도 된다는 것이다. 또한, 유기 점토는 고도로 분산된 상태로 형성되므로 탈잉크화 효율을 보조하고 펄프화 단위에서 용이하게 분산될 수 없는 암모늄염/양이온 교환 점토 혼합물을 사용할 수 있게 한다. 따라서, 이 반응계 내 형성 방법은 암모늄염 및 양이온 교환 점토를 광범위한 범위로 사용될 수 있게 하며, 단가가 낮은 원료 물질을 사용함으로써 비용 절감의 효과를 가져온다.
탈잉크화시키고자하는 시스템에 점토를 첨가할 때, 이 점토는 건조 또는 미리 분산된 형태로 첨가할 수 있다. 임의로 물/점토 슬러리를 첨가하기 전에 원심분리시켜 불순물을 제거할 수 있다. 또한, 이 슬러리는 첨가하기 전에 전단시켜 반응계 내에서 형성된 유기 점토의 효능을 증가시킬 수 있다.
바람직한 유기 점토 탈잉크제는
(a) 양이온 교환능이 점토 100 g 당 약 5 밀리당량인 양이온 교환 점토; 및
(b) 양이온 교환 점토의 양이온 교환능의 약 20 내지 약 350 % 양의 암모늄염 1종 이상의 반응 생성물로 이루어져 있다.
본 발명의 방법에 사용되는 탈잉크제는 처리하려는 폐지의 건조 중량을 기준으로 약 0.05% 내지 약 50 중량%의 양으로 사용된다.
본 발명의 방법에 의해 탈잉크화된 종이 펄프의 회수는 당업계에 공지된 부유 및(또는) 수세 기술에 의해 달성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 방법이 부유 공정에 의해 수행되는 경우, 탈잉크제는 폐지로부터 방출된 잉크를 응집시킨 후, 잉크, 탈잉크제 및 점착성 불순물의 공기 부유에 의해서, 그리고 위에 뜬 찌끼를 걷어내어 수성 슬러리로부터 제거하였다. 이러한 조작은 알칼리 조건하에 수행되는 것이 바람직하다. 이 수성 시스템은 탈잉크화 성능을 증진시키기 위해 비누, 세제 및 계면 활성제 등의 발포제를 1종 이상 함유할 수 있다.
본 발명의 방법이 수세 공정으로서 수행되는 경우, 슬러리를 임의로 처리하여 표면 상에서 수집할 수 있는 비교적 소량의 발포성 폐잉크를 물리적으로 제거한 후, 여과하고, 생성된 섬유 매트를 수 회 수세하여 분산된 잉크 입자들을 매트를 통해 통과시켰다. 잉크 입자, 탈잉크제, 및 점착성 불순물을 여과시키기에 충분히 작은 크기로 잉크 입자들을 분산시키는 작용을 하는 탈잉크제는 섬유 매트를 헹굼으로써 제거할 수 있다. 이 조작은 알칼리 조건하에 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은 수성 및 유성 잉크를 모두 함유하는 폐지를 탈잉크화시키는 데 효과적이다. 본 발명에 의해 처리할 수 있는 폐지의 예로는 신문, 잡지, 컴퓨터 용지, 법률 문서, 재고 서적 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
본 발명의 탈잉크제와 접촉하는 폐지의 표면적을 증가시키기 위해 폐지를 펄프화시킨다. 또한, 상술한 바와 같이, 양이온 교환 점토를 함유하는 폐지를 펄프화시킴으로써 점토를 수성 시스템에 방출한 후, 여기서 이 점토가 암모늄염과 반응하여 유기 점토 탈잉크제를 형성하는 것으로 밝혀졌다. 마찬가지로, 탈잉크제는 양이온 교환 점토 및 암모늄염을 모두 함유하는 폐지를 펄프화시키거나 또는 암모늄염을 함유하는 폐지를 펄프화시키고 개별적으로 양이온 교환 점토를 수성시스템에 첨가함으로써 반응계 내에서 형성될 수 있다. 폐지를 펄프화하는 기술 및 장치는 당업자들에게 잘 알려져 있다. 예를 들면, 폐지는 수성 시스템에 첨가한 후 이 시스템을 전단시킴으로써 펄프화할 수 있다.
본 발명의 방법은 수성 및(또는) 유성 잉크를 함유하는 폐지를 탈잉크화하는 효과적인 수단을 제공한다. 본 발명의 방법에 의해 양질의 재생 종이 제품을 제조하는 데 적합한 탈잉크화된 종이 펄프가 생성된다. 또한, 본 발명에 의해 얻어진 탈잉크화된 종이 펄프는 종래의 탈잉크화 방법에 의한 제품에 비해 점착성 불순물을 거의 함유하지 않는다.
하기 실시예로써 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 여기에만 한정되는 것은 아니다. 명세서 전반에 걸쳐 기재된 모든 백분율은 달리 지적하지 않는 한 100 중량%를 기준으로 한 중량 단위이다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 양이온 교환 점토와 암모늄염과의 반응 생성물 기재의, 부유 탈잉크화 공정에 사용되기 위한 본 발명에 따른 바람직한 유기 점토 탈잉크화 조성물을 제조한다.
테크마(Tekmar) SD-45 분산기론 사용하여 전단시킨 5.46% 고체 조 헥토라이트 점토(양이온 교환능 = 55 밀리당량/100 g 조 점토 고상물) 슬러리 366.3 g(20 g의 조 점토 고상물)을 1.2 ℓ의 스테인레스 스틸제 반응 용기에 평량하여 투입하고, 150.0 g의 물로 희석하여 65℃로 가열하였다. 70 밀리당량(8.82 g)의 91.7% 활성 디메틸 이수소화 수지 염화암모늄을 용융시켜서 점토 슬러리에 부었다. 65.1 g의 고온수를 사용하여 암모늄염을 점토 슬러리 중으로 헹구어 내었다 생성 혼합물을 57℃에서 30분 동안 교반하여 냉각시키고, 10초 동안 전단하여 응집물을 분쇄하고, 고체 성분의 %를분석하였다. 고체 성분의 %는 5.1%인 것으로 나타났다.
[실시예 2]
본 실시예에서는 부유 탈잉크화 공정을 실시하여 실시예 1에서 제조한 탈잉크제 및 이하의 실시예 3 내지 7에서 제조하는 탈잉크제가 신문 폐지에서 잉크를 제거하여 향상된 휘도를 지닌 재생지를 생산하는 효과를 평가한다.
작은 조각(1.61 cm2(약 1/2 평방 인치))으로 절단한 신문지 5.6 g(트렌토니언)을 45℃로 가열된 500 ml의 물에 가하고, 1.0 ml의 10% 수산화나트륨 용액으로 pH를 7.5로 조정하였다. 수성 슬러리 형태의 신문지를 낮은 교반력하에서 10분 동안 혼합시켰다. 이어서, 카우레스(Cowles) 고속 분산기를 사용하여 2500rpm에서 3분 동안 혼합하여 신문 폐지를 섬유 분해시켰다. 1.5 g의 유기 점토 고상물을 함유하는 실시예 1에서 제조한 유기 점토 슬러리 탈잉크제 중 일부를 섬유분해된 신문지에 가하여 완전 혼합하였다. 이어서, 섬유 분해된 신문지/유기 점토 혼합물을 에어 스파징(air sparging)시켜서 응집된 잉크 폐기물을 부유시켰다. 부유 잉크 응집괴를 생성시키고, 흡인 여과에 의하여 그것을 제거하였다.
10분간의 에어 스파징 및 부유 응집괴의 제거 후, 탈잉크화된 종이 펄프를 회수하여 황산으로 pH 4.5로 산성화시켰다. 이어서, 탈잉크화된 종이 펄프를 진공 여과하여 플라스틱 시트에 침착시키고, 2개의 필터 페이퍼 블로터로 덮은 후, 그 위에 다른 플라스틱 시트를 놓았다. 종이 펄프에 1톤의 압력을 가하여 90초 동안 압착하였다. 압착된 시트를 프레스로부터 분리하여 필터 페이퍼 블로터를 제거하고, 압착된 시트를 하룻밤 동안 공기 건조시켰다. 건조 후, 헌터랩 모델 D-25 광 센서(Hunterlab Model D-25 Optical Sensor)를 사용하여 압착된 시트의 청색광 반사율을 측정하고, 이것을 종이 휘도의 지시 기준으로 이용하였다.
[실시예 3]
실시예 1에서 기재한 유기 점토 탈잉크제를 실시예 2에 기재한 부유 탈잉크화 공정에 따라 평가하였다. 비교용으로서, 비처리물(Blank)을 또한 시험하였다.
비처리물에 대해서는, 유기 점토 탈잉크제를 가하지 않은 것 외에는 실시예 2의 공정을 수행하였다. 시험 결과를 이하에 기재한다.
샘플 휘도치 Δ
비처리물 - 탈잉크제 무첨가 52.75 --
실시예 1 60.13 7.38
상기 시험 결과로부터, 부유 탈잉크화 공정에 있어서 탈잉크제로서 본 발명의 유기 점토를 채용하면 비처리물에서 얻어지는 휘도보다 두드러지게 큰 휘도를 지닌 재생지를 생성할 수 있음을 알 수 있다.
[실시예 4]
본 실시예에서는 양이온 교환 점토와 반응된 에톡시화 암모늄염으로 구성된 바람직한 유기 점토 부유 탈잉크제를 제조한다.
테크마 SD-45 분산기를 사용하여 전단시킨 5.46% 고체 조 헥토라이트 점토 슬러리 366.3 g(20 g의 조 점토 고상물)을 1.2 ℓ의 스테인레스 스틸제 반응 용기에 평량하여 투입하고, 150.0 g의 물로 희석하여 65℃로 가열하였다. 55 밀리당량(12.33 g)의 76.5% 활성 메틸 이수소화 수지[에톡실화(7)]염화암모늄을 용융시켜서 점토 슬러리에 부었다. 65.1 g의 고온수를 사용하여 암모늄염을 점토 슬러리 중으로 헹구어 내었다. 혼합물을 65℃에서 30분 동안 교반하여 냉각시키고, 10초 동안 전단하여 응집물을 분쇄하고, 고체 성분의 %를 분석하였다. 고체 성분의 %는 5.40%인 것으로 측정되었다.
[실시예 5]
실시예 4에서 제조한 유기 점토 탈잉크제를 실시예 2에 기재한 부유 탈잉크화 공정에 따라 평가하였다. 비처리물에 대한 휘도 시험 결과를 이하에 기재한다.
샘플 휘도치 Δ
비처리물 - 탈잉크제 무첨가 52.80 --
실시예 4 59.40 6.60
상기 시험 결과로부터, 부유 탈잉크화 공정에 있어서 탈잉크제로서 본 발명의 유기 점토를 채용하면 비처리물에서 얻어지는 휘도보다 두드러지게 큰 휘도를 지닌 재생지를 생성할 수 있음을 알 수 있다.
[실시예 6]
본 실시예에서는 양이온 교환 점토와 암모늄염과의 반응 생성물 기재의, 바람직한 유기 점토 부유 탈잉크화 조성물을 제조한다.
만톤-가울린(canton-Gaulin) 모델 15 MR 호모지나이저를 사용하여 306 기압(4500 psi)에서 1회 통과 전단시킨 2.70% 고체 정제 벤토나이트 점토 슬러리 740.7 g(20 g의 점토 고상물)을 3 ℓ의 스테인레스 스틸제 용기에 평량하여 투입하고, 65℃로 가열하였다. 150 밀리당량(18.90 g)의 91.7% 활성 디메틸 이수소화 수지 염화암모늄을 용융시켜서 점토 슬러리에 부었다. 50 g의 고온수를 사용하여 암모늄염을 점토 슬러리 중으로 헹구어 내었다. 혼합물을 65℃에서 30분 동안 교반하여 냉각시키고, 10초 동안 전단하여 응집물을 분쇄하고, 고체 성분의 %를 분석하였다. 고체 성분의 %는 4.77%인 것으로 나타났다.
[실시예 7]
실시예 6에 기재한 유기 점토를 실시예 2에 기재한 부유 탈잉크화 공정에 따라 평가하였다. 비처리물에 대한 휘도 시험 결과를 이하에 기재한다.
샘플 휘도치 Δ
비처리물 - 탈잉크제 무첨가 53.59 --
실시예 6 62.25 8.39
본 실시예로부터, 신문 폐지를 전단시킨 양이온성 점토 기재의 본 발명에 따른 유기 점토 부유 탈잉크제로 처리하면 향상된 종이 휘도를 성취할 수 있음을 알 수 있다.
[실시예 8]
본 실시예에서는 암모늄염의 밀리당량을 다르게 한, 조 헥토라이트 점토(∼55% 점토, 45% 맥석)와 반응시킨 옥타데실 - 메틸 - [에톡실화(15)]염화암모늄으로 이루어진 일련의 수분산성 유기 점토 탈잉크제를 제조한다.
테크마 SD-45 분산기를 사용하여 전단시킨 5.61% 고체 조 헥토라이트 점토 슬러리 356.5 g(20 g의 조 점토 고상물)을 1.2 ℓ의 스테인레스 스틸제 반응 용기에 평량하여 투입하고, 164.5 g의 물로 희석시켜 65℃로 가열하였다. (a) 40 밀리당량(8.19 g), (b) 55 밀리당량(11.26 g), (c) 70 밀리당량(14.34 g), (d) 85 밀리당량(17.41 g) 및 (e) 100 밀리당량(20.45 g)의 97% 할성 옥타데실 - 메틸 - [에톡실화(15)]염화암모늄을 가열하여 조 점토 슬러리에 부었다. 50 ml의 고온수를 사용하여 각각의 암모늄염을 점토 슬러리 중으로 헹구어 내었다. 혼합물을 65℃에서 30분 동안 교반하여 냉각시키고, 10초 동안 전단하여 응집물을 분쇄하고, 고체 성분의 %를 분석하였다. 상기 탈잉크제 각각의 고체 성분의 %는 (a) 5.16%, (b) 5.40%, (c) 6.14%, (d) 6.37% 및 (e) 7.19%인 것으로 나타났다.
[실시예 9]
본 실시예에서는 수세 탈잉크화 공정을 실시하여, 실시예 8에서 제조한 탈잉크제 및 이하의 실시예 10 내지 14에서 제조하는 탈잉크제가 신문 폐지에서 잉크를 제거하여 향상된 휘도를 지닌 재생지를 생산하는 효과를 평가한다.
0.04 g의 유기 점토 고상물을 함유하는 양의 유기 점토 슬러리를 50℃~55℃로 가열된 375 ml의 물에 가하고, 1.0 ml의 10% 수산화나트륨 용액으로 pH 9.5로 조정하였다. 전단한 신문지 4.0 g을 욕에 가하여 낮은 교반력하에서 10분 동안 혼합시켰다. 이어서, 카우레스 고속 분산기를 사용하여 2500 rpm에서 3분 동안 혼합하여 신문 폐지를 섬유 분해시켰다. 이어서, 물로 슬러리를 희석시켜서 1000 ml의 부피로 만들고, 표면상에 부유하는 소량의 탈잉크화된 거품상 응집괴를 흡기 제거한 후 200 메시의 체로 배수하여 펄프를 탈수시켰다. 펄프를 1000 ml의 순수에 넣어 교반하고, 200 메시의 체로 다시 탈수시킨 후, 이 공정을 1회 더 반복하였다. 펄프를 1000 ml의 물로 희석하고 진공 여과하였다.
생성된 종이 펄프 매트를 플라스틱 시트에 침착시키고, 2개의 필터 페이퍼 블로터로 덮은 후, 그위에 다른 플라스틱 시트를 놓았다. 종이 펄프에 1톤의 압력을 가하여 70초 동안 압착하였다. 압착된 시트를 프레스로부터 분리하여 필터 페이퍼 블로터를 제거하고, 압착된 시트를 반으로 접어서 하룻밤 동안 공기 건조시켰다. 건조 후, 헌터랩 모델 D-25 광 센서를 사용하여 압착된 시트의 청색광 반사율을 측정하고, 이것을 종이 휘도의 지시 기준으로 이용하였다.
[실시예 10]
실시예 8에 기재한 수분산성 유기 점토 탈잉크제를 실시예 9에 기재한 수세탈잉크화 공정에 따라 평가하였다. 시험 결과를 이하에 도시한다.
상기 결과로부터, 모든 유기 점토 탈잉크제가 비처리물보다 높은 종이 휘도를 제공함을 알 수 있다. 55 내지 100 밀리당량의 옥타데실-메틸-[에톡실화(15)]염화암모늄을 함유하는 유기 점토는 비슷한 수준의 종이 휘도를 제공한다. 55 밀리당량 미만의 암모늄염을 함유하는 유기 점토 탈잉크제는 효과적으로 작용하지 못하는 것으로 나타났다.
[실시예 11]
본 실시예에서는 (1) 산화에틸렌의 몰 수 및 (2) 수소화 수지 사슬 수를 다르게 한 여러 유형의 염화암모늄 70 밀리당량과 반응시킨 조 헥토라이트 점토로 이루어진 일련의 수분산성 유기 점토 탈잉크제를 제조한다.
전단시킨 5.30% 고체 조 헥토라이트 점토 슬러리 283.0 g(15 g의 조 점토 고상물)을 1.2 ℓ의 스테인레스 스틸제 반응 용기에 평량하여 투입하고, 120 ml의 물로 희석시켜 65℃로 가열하였다. (a) 76.0% 활성 이수소화 수지-메틸-[에톡실화(2)]염화암모늄 70 밀리당량(8.39 g), (b) 76.5% 활성 이수소화 수지-메틸-[에톡실화(2)]염화암모늄 70 밀리당량(11.77 g), (c) 77.1% 활성 이수소화 수지-메틸-[에톡실화(16)]염화암모늄 70 밀리당량(17.20 g), (d) 78.7% 활성 이수소화 수지-메틸-[에톡실화(33)]염화암모늄 70 밀리당량(26.93 g), (e) 75.4% 활성 이수소화 수지-메틸-[에톡실화(50)]영화암모늄 70 밀리당량(41.58 g) 및 (f) 75.1% 활성 수소화 수지-메틸-[에톡실화(15)]염화암모늄 70 밀리당량(13.75 g)을 가열하여 조 점토 슬러리에 부었다.
또한, 전단시킨 5.15% 고체 조 헥토라이트 점토 슬러리 291.3 g(15 g의 조 토 고상물)을 1.2 ℓ의 스테인레스 스틸제 반응 용기에 평량하여 투입하고, 110 ml의 물로 희석시키고, 65℃로 가열하였다. (g) 75.8% 활성 수소화 수지-메틸-[에톡실화(7)]염화암모늄 70 밀리당량(8.57 g), (h) 75.3% 활성 수소화 수지-메틸-[에톡실화(30)]염화암모늄 70 밀리당량(22.72 g) 및 (i) 74.9% 활성 수소화 수지-메틸-[에톡실화(50)]염화암모늄 70 밀리당량(35.70 g)을 가열하여 조 점토 슬러리에 부었다. 모든 유기 점토를 65℃에서 30분 동안 반응시켜서 냉각시키고, 10초 동안 전단하여 각 샘플의 고체 성분의 %를 측정하였다.
[실시예 12]
실시예 11에서 제조한 수분산성 유기 점토 탈잉크제를 실시예 9에 기재한 수세 탈잉크화 공정에 따라 평가하였다. 시험 결과를 이하에 도시한다.
상기 결과로부터, 1개의 수소화 수지 사슬 및 15∼50 몰의 산화에틸렌을 지닌 암모늄염을 함유하는 유기 점토 수세 탈잉크제로 처리된 신문지의 휘도가 향상된 수준으로 나타남을 알 수 있다. 또한, 2개의 수소화 수지 사슬 및 33 몰의 산화에틸렌을 지닌 암모늄염을 함유하는 유기 점토 수세 탈잉크제에 대하여 두드러지게 높은 휘도 향상이 나타났다.
[실시예 13]
본 실시예에서는 본 발명에 따른 수분산성 유기 점토 탈잉크제를 제조한다.
만톤-가올린제 장치로 전단시킨 2.75% 고체 벤토나이트 점토 슬러리 1388.9g(40 g의 점토 고상물)온 3 ℓ의 스테인레스 스틸제 반응 용기에 평량하여 투입하고, 150 ml의 물로 희석하고, 65℃로 가열하였다. 135 밀리당량(55.29 g)의 97% 활성 옥타데실-메틸-[에톡실화(15)]염화암모늄을 가열하여서 점토 슬러리에 부었다. 유기 점토를 65℃에서 30분 동안 반응시켜서 냉각시키고, 10초 동안 전단하였다. 조정물 중의 고체 성분 %를 측정하였다.
[실시예 14]
실시예 13에서 제조한 유기 점토 탈잉크제를 실시예 9에 기재한 수세 탈잉크화 공정에 따라 평가하였다. 시험 결과를 이하에 도시한다.
샘플 휘도치 Δ
실시예 13 53.51 +1.62
비처리물 51.39 --
본 실시예로부터, 신문 폐지를 양이온 교환 점토와 암모늄염과의 반응 생성물 기재의 수분산성 유기 점토 탈잉크제로 처리하면 향상된 종이 휘도를 성취할 수 있음을 알 수 있다.
[실시예 15]
본 실시예는 자가 접착 레이블을 사용하는 강한 점착성 접착 물질에 대한 유기 점토 탈잉크화 조성물의 효과를 평가하기 위한 것이다.
1.25 g의 자가 접착 레이블을 대략 6.5 cm2(1 평방인치) 크기로 절단하여 이하의 샘플 1 및 2에 별도로 투입하였다.
[샘플 1]
물 125 g, 10%수산화나트륨 용액 0.25 g, 및 150 밀리당량의 메틸 삼수소화 수지 염화암모늄과 벤토나이트 점토(5.30%고체 - 0.5 g와 고상물)와의 반응 생성물을 함유하는 탈잉크제 9.4 g.
[샘플 2]
물 125 g 및 10%수산화나트륨 용액 0.25 g(비처리물).
카우레스 분산기를 사용하여 생성 슬러리를 1500∼2000 rpm에서 10분 동안 혼합하였다. 다음과 같은 관찰 결과가 나타났다;
유기 점토를 첨가한 샘플(1)은 레이블의 점착성을 제거하였다. 레이블이 서로 달라 붙지 않아서 종이 레이블의 분해가 쉽게 일어났다.
샘플(2) (비처리물)의 레이블은 점착성이 보유되어서 서로 달라 붙음으로써, 분해가 곤란한 단일의 덩어리를 형성하였다.
상기의 실시예로부터 본 발명의 조성물이 펄프화 폐지에 존재하는 점착성 오염물의 점착도를 제거할 수 있음을 알 수 있다.
[실시예 16]
본 실시예에서는 양이온 교환 점토와 암모늄염과의 반응 생성물 기재의, 부유 탈잉크화 공정에 사용되기 위한 본 발명에 따른 가장 바람직한 유기 점토 탈잉크화 조성물을 제조한다.
테크마 SD-45 분산기를 사용하여 전단시킨 10.76% 고체 조 헥토라이트 점토 슬러리 185.9 g(20 g의 조 점토 고상물)을 1.2 ℓ의 스테인레스 스틸제 반응 용기에 평량하여 투입하고, 75 ml의 물로 희석하고, 65℃로 가열하였다. 85 밀리당량(17.32 g)의 77.5% 활성 메틸 삼수소화 수지 염화암모늄을 용융시켜서 점토 슬러리에 부었다. 25 ml의 고온수를 사용하여 암모늄염을 점토 슬러리 중으로 헹구어 내었다. 생성 혼합물을 65℃에서 30분 동안 교반하여 냉각시키고, 15초 동안 전단하여 응집물을 분쇄하고, 고체 성분의 %를 분석하였다. 고체 성분의 %는 14.37%인 것으로 나타났다.
[실시예 17]
본 실시예에서는 부유 탈잉크화 공정을 실시하여 실시예 16에서 제조한 탈잉크제가 신문 폐지에서 잉크를 제거하여 향상된 휘도를 지닌 재생지를 생산하는 효과를 평가한다.
0.5 g의 유기 점토 고상물을 함유하는 실시예 16에서 제조한 유기 점토 슬러리 탈잉크제 중 일부를 45℃로 가열된 500 ml의 물에 가하여 1.0 ml의 10%수산화나트륨 용액으로 pH를 9.5로 조정하였다. 작은 조각(1.61 cm2(약 1/2 평방 인치))으로 절단한 신문지 5.6 g(트렌토니언)을 수성 슬러리에 가하여 낮은 교반력 하에서 10분 동안 혼합시켰다. 이어서, 카우레스 고속 분산기를 사용하여 2500rpm에서 3분 동안 혼합하여 신문 폐지를 섬유 분해시켰다. 섬유 분해된 신문지/유기 점토 혼합물을 에어 스파징시켜서 응집된 폐잉크를 부유시켰다. 부유 잉크 응집괴를 생성시키고 흡인 여과에 의하여 이것을 제거하였다.
15분간의 에어 스파징 및 부유 응집괴의 제거 후, 탈잉크화된 종이 펄프를 회수하여 황산으로 pH 4.5로 산성화시켰다. 이어서, 탈잉크화된 종이 펄프를 진공 여과하여 플라스틱 시트에 침착시키고, 2개의 필터 페이퍼 블로터로 덮은 후, 그위에 다른 플라스틱 시트를 놓았다. 종이 펄프에 1톤의 압력을 가하여 90초 동안 압착하였다. 압착된 시트를 프레스로부터 분리하여 필터 페이퍼 블로터를 제거하고, 압착된 시트를 하룻밤 동안 공기 건조시켰다. 건조 후, 헌터랩 모델 D-25 광 센서를 사용하여 압착된 시트의 청색광 반사율을 측정하고, 그를 종이 휘도의 지시 기준으로 이용하였다.
비교용으로서, 비처리물을 또한 시험하였다. 비처리물에 대해서는, 유기 점토 탈잉크제를 가하지 않은 것 외에는 상기의 공정을 수행하였다. 시험 결과를 이하에 기재한다.
샘플 휘도치 Δ
비처리물 - 탈잉크제 무첨가 51.40 --
실시예 16 57.06 5.66
상기 시험 결과로부터, 부유 탈잉크화 공정에 있어서 본 발명의 유기 점토 탈잉크제를 사용하면 비처리물에서 얻어지는 휘도보다 큰 위도를 지닌 재생지를 생성할 수 있음을 알 수 있다.
[실시예 18]
하기 실시예에서는 수성 시스템에서 유기 점토 탈잉크제를 반응계 내에서 생성하는 것에 대해 예시하였으며, 또한 반응계 내에서 생성된 유기 점토를 사용했을 때 얻은 여러가지 형태의 폐지의 탈잉크화를 기타 다른 탈잉크제를 사용했을 때와 비교하여 나타내었다.
조 헥토라이트 및 암모늄염(메틸 삼수소화 수지 염화암모늄-M3HT)을 사용하여 미리 제조한 유기 점토, 추가의 M3HT 및 조 헥토라이트 점토를 개별적으로 부유 탈잉크화 공정에서 탈잉크제로서 사용하였다. 미리 제조한 유기 점토는 암모늄염 약 50 % 및 조 헥토라이트 점토 50 %로 이루어졌기 때문에, 메틸 삼수소화 수지 염화암노늄 및 조 헥토라이트를 각각 개별적으로 미리 제조된 유기 점토 첨가량의 50 %에 대응하는 첨가량으로 사용하였다. 이들 시약은 각각 브리쥐(BriJ) 700 계면 활성제 0.0225 g과 혼합해서 사용하였다.
비교하기 위해, (1) 탈잉크제를 함유하지 않으며(비처리물), (2) 1 % 올레산/2 % Ca(OH)2(지방산 비누 대조군)를 함유하는 부유 탈잉크화 시험도 행하였다.
이 실시예의 실험에 사용되는 폐지 혼합물로 (1) 유성 잉크로 인쇄된 신문지 100 %; (2) 플렉소그래피(수성 잉크) 인쇄된 신문지 100 %; (3) 플렉소그래피 인쇄된 신문/유성 인쇄된 신문지/잡지 35 %/35 %/30 %; 및 (4) 플렉소그래피 인쇄된 신문지/잡지 70 7/30 %이 있다. 신문 폐지는 매우 낮은 함량(= 0.7 % 이하)의 회분을 함유하므로, 점토를 거의 함유하지 않았다. 이와는 대조적으로, 잡지는 회분 함량이 약 24 %이었다.
탈잉크화 시험에서는, 디에틸렌트리아민펜타아세트산 0.16 %, 규산나트륨 용액 3 %, 수산화나트륨 1 %, 과산화수소 1 % 및 탈잉크제를 함유하는 온수 중의 4%농도로 폐지를 펄프화시켰다(여기서, %는 폐지 중량을 기준으로 함). 폐지는 마엘스트롬 실험실용 펄프 제조기예서 10분 동안 펄프화시켰다. 펄프화시킨 후, 온수를 사용하여 폐지를 1 %가 되도록 희석시키고, 5 리터 짜리 실험실용 부유 용기에 옮기고, 공기 부유시켰다. 흡인법을 이용하여 펄프 표면으로부터 부유된 폐잉크를 제거하였다.
펄프 샘플들을 0분, 9분 및 18분이 되는 시점에서 부유 단계에 도입시켰다.
펄프 샘플들을 pH 4.5가 되도록 산성화시키고, 여과시키고, 가압하여, 건조시켜서, 시험 시트의 청색 반사율을 헌터랩 장치를 이용하여 측정하였다. 청색 반사율 값은 종이의 휘도 측정치로서 이용하였다. 0분 및 8분이 되는 시점에서 취한 휘도 패드에 대해서 추가로 회분 함량을 측정하였다. 이와 같이 하여 얻은 데이타를 표 I 및 II에 나타내었다.
표 I에 나타낸 데이타로부터, 100 % 신문 인쇄로 이루어진 폐지의 경우에는 미리 제조된 유기 점토만이 폐잉크를 효과적으로 수집하여 부유시킬 수 있다는 점을 알 수 있다. 암모늄염(메틸 삼수소화 수지 염화암모늄)만을 이용하는 경우 또는 조 헥토라이트 점토를 이용하는 경우에는 비처리물의 경우에 얻어진 결과에 비해 재생 신문 휘도를 개선시키지 못했다. 그러나, 신문 인쇄지 및 잡지의 혼합물로 이루어진 폐지의 경우에는, 미리 제조된 유기 점토 및 메틸 삼수소화 수지 염화암모늄 모두가 효과적으로 잉크를 수집하여 제거하였다. 암모늄염(메틸 삼수소화 수지 염화암모늄)은 펄프화시킬 때 잡지로부터 방출되는 점토와 반응하여 반응계 내에서 유기 점토를 생성함으로써 그 기능을 하는데, 이 생성물은 성공적인 잉크 수집제이다.
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 미리 제조된 유기 점토 및 메틸 삼수소화 수지 염화암모늄 첨가제를 사용하는 부유 탈잉크화는 신문 인쇄지/잡지 혼합물로 이루어진 폐지의 경우에 부유시 펄프 회분 함량을 대폭 감소시켰다. 회분은 대부분 코팅된 잡지로부터 펄프로 도입되는 점토로 주로 이루어진다. 따라서, 회분 함량의 감소는 수성 시스템의 반응계 내에서 생성된 유기 점토가 폐잉크 수집의 원인이 된다는 사실을 한층 더 뒷받침해준다.
[표 I]
[표 II]
상기 표에서,
A = 메틸 삼수소화 수지 염화암모늄 1.5 % + 브리쥐 700 계면 활성제 0.0225 g
B = 조 헥토라이트 1.5 % + 브리쥐 700 계면 활성제 0.0225 g
C = 미리 제조된 유기 점토 3.0 %
D = 메틸 삼수소화 수지 염화암모늄 3.0 % + 브리쥐 700 계면 활성제 0.0225 g
E = 조 헥토라이트 3.0 % + 브리쥐 700 계면 활성제 0.0225 g
F = 미리 제조된 유기 점토 6.0 %
G = 올레산 1.0 % + Ca(OH)22.0 %
[실시예 19]
하기 실시예에서는 수성 시스템에서 몇가지 바람직한 유기 점토 탈잉크제를 반응계 내에서 생성하는 것에 대해서 예시하며 또한 반응계 내에서 생성된 유기 점토 조성물을 사용하였을 때 얻어지는 폐지의 부유 탈잉크화 결과를 나타내었다.
암모늄염으로는 메틸 삼수소화 수지 염화암모늄(M3HT), 디메틸 이수소화 수지 염화암모늄(2M2HT), 디메틸 디코코 염화암모늄(2M2COCO), 벤질 메틸 이수소화 수지 염화암모늄(BM2HT), 이수소화 수지-메틸[에톡실화(2)]염화암모늄(M2HT-2, E.O.) 및 디히드록시에틸이소아르키달옥시프로필 염화암모늄(TOMAH Q-24-2)가 있다. M2HT, 2M2HT, 2M2COCO 및 BM2HT는 브리쥐 700 계면 활성제 0.0225 g(암모늄염 중량의 4.5 %)와 혼합하여 사용하였다. 이 실시예의 실험에 사용된 폐지 혼합물은 플렉소그래피(수성) 인쇄 신문지/유성 잉크 인쇄 신문지/잡지 35 %/35%/30 %로 이루어졌다.
탈잉크화 시험에서, 폐지를, 디에틸렌트리아민펜타아세트산 0.16 중량%, 규산나트륨 용액 3 중량%, 수산화나트륨 1 중량%, 과산화수소 1 중량% 및 탈잉크제를 함유하는 온수 중의 4 % 농도로 펄프화시켰다. 폐지는 마엘스트롬 실험실용 펄프 제조기에서 10분 동안 펄프화시켰다. 펄프화시킨 후, 온수를 사용하여 폐지를 1 %가 되도록 희석시키고, 5 리터 짜리 실험실용 부유 용기에 옮기고, 공기부유시켰다. 흡인법을 이용하여 펄프 표면으로부터 부유된 폐잉크를 제거하였다.
펄프 샘플들을 0분, 9분 및 18분이 되는 시점에서 부유 단계에 도입시켰다. 펄프 샘플들을 pH 4.5가 되도록 산성화시키고, 여과시키고, 가압하여, 건조시켜서, 시험 시트의 청색 반사율을 헌터랩 장치를 이용하여 측정하였다. 청색 반사율 값은 종이의 휘도 측정치로서 이용하였다. 이와 같이 하여 얻은 데이타를 표 III에 나타내었다.
이 데이타로부터, 35/35/30 혼합물로 이루어진 폐지의 경우, 6개의 바람직한 암모늄염이 잉크를 효과적으로 수집하여 제거시킬 수 있다는 점을 알 수 있다. 암모늄염은 펄프화시킬 때 잡지로부터 방출되는 점토와 반응하여 반응계 내에서 유기 점토를 생성함으로써 그 기능을 하는데, 이 생성물은 성공적인 잉크 수집제이다.
[표 III]
상기 표에서,
H = M3HT 1.0 % + 브리쥐 700 0.0225 g
I = 2M2HT 1.0 % + 브리쥐 700 0.2225 g
J = BM2HT 1.0 % + 브리쥐 700 0.0225 g
K = M2HT-2 E.O. 1.0 %
O = TOMAH Q-24-2 E.O. 1.0 %
P = 2M2COCO 1.0 % + 브리쥐 700 0.0225 g
[실시예 20]
하기 실시예에서는 수성 시스템에서 양이온 교환 점토 기재 유기 점토 탈잉크제를 반응계 내에서 생성하는 것에 대해 예시하였으며 또한 반응계 내에서 생성된 유기 점토를 사용했을 때 얻은 폐지의 탈잉크화를 기타 다른 탈잉크제를 사용했을 때와 비교하여 나타내었다.
양이온 교환 점토는 6-타일(Tile) 카올린 점토 및 오패시텍스(카올린 기재 하소시킨 불투명화제)를 함유하였다. 암모늄염으로는 메틸 삼수소화 수지 염화암모늄이 사용되었다. M3HT 4급 암모늄염은 브리쥐 700 계면 활성제 0.0725 g과 혼합하여 사용하였다. 이 실시예의 실험에 사용된 폐지 혼합물은 플렉소그래피 인쇄 신문지/유성 인쇄 신문지의 35 %/65 %로 이루어 겼다. 폐지의 회분 함량은 약 0.7 %이었다.
탈잉크화 시험에서는, 폐지를, 디에틸렌트리아민펜타아세트산 0.16 %, 규산나트륨 용액 3 %, 수산화나트륨 1 %, 과산화수소 1 % 및 탈잉크제를 함유하는 온수 중의 4 %농도로 펄프화시켰다(여기서, %는 폐지 중량을 기준으로 함). 폐지는 마엘스트롬 실험실용 펄프 제조기에서 10분 동안 펄프화시켰다. 펄프화시킨 후, 온수를 사용하여 폐지를 1 %가 되도록 희석시키고, 5 리터 짜리 실험실용 부유 용기에 옮기고, 공기 부유시켰다. 흡인법을 이용하여 펄프 표면으로부터 부유된 폐잉크를 제거하였다.
펄프 샘플들을 0분, 9분 및 15분이 되는 시점에서 부유 단계에 도입시켰다. 펄프 샘플들을 pH 4.5가 되도록 산성화시키고, 여과시키고, 가압하여, 건조시켜서, 시험 시트의 청색 반사율을 헌터랩 장치를 이용하여 측정하였다. 청색 반사율 값은 종이의 휘도측정치로서 이용하였다. 이와 같이 하여 얻은 데이타를 표 IV에 나타내었다.
100 % 신문지로 이루어진 폐지에 대해 얻은 데이타로부터, 카올린 또는 하소된 카올린 점토를 기재로 하는, 반응계 내에서 생성된 유기 점토가 비처리물 또는 암모늄염만을 이용하는 경우에 대해서 얻어진 결과에 비해 상당히 개선된 부유 탈잉크화 성능을 나타낸다는 사실을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 반응계 내에서 생성된 유기 점토 탈잉크제 첨가제는 여러가지 다양한 양이온 교환 점토를 기재로 할 수 있다.
[표 IV]
상기 표에서,
L = M3HT 1.5 % + 브리쥐 700 0.0225 g
M = M3HT 1.5 % + 6-타일 카올린 점토 1.5 % + 브리쥐 700 0.0225 g
N = M3HT 1.5 % + 오패시텍스 하소 카올린 점토 1.5 % + 브리쥐 700 0.0225 g
[실시예 21]
하기 실시예는 수성 시스템에서 여러가지 상이한 양이온 교환 점토를 기재로 하는 몇가지 유기 점토 탈잉크제를 반음계 내에서 생성하는 것에 대해 예시하며, 반응계 내에서 생성된 유기 점토 조성물을 이용하여 플렉소그래피(수성) 잉크를 응집 및 수집하는 것에 대해 예시하였다.
이 실시예에서 사용된 암모늄염은 디메틸 이수소화 수지 염화암모늄(2M2HT)이었다. 양이온 교환 점토로 조 헥토라이트 점토(양이온 교환능 = 55 밀리당량/100 g), 사포나이트(양이온 교환능 = 77 밀리당량/100 g), 에타펄자이트(양이온 교환능 = 24 밀리당량/170 g) 및 카올리나이트(양이온 교환능 = 13 밀리당량/100 g)가 있다.
이 시험에서, 암청색 수성 잉크 0.025 g을 함유하며 수산화나트륨을 이용하여 pH 9.0으로 조정한 물 100 g을 4온스 짜리 병에 옮겼다. 이어서 85.5 % 활성 2M2HT 0.17 g을 첨가하고, 온수조에 병을 놓아서 온도를 약 50 내지 55℃까지 증가시켰다. 상기 2M2HT를 함유하는 암청색 수성 잉크 용액을 총 5개 제조하였다. 2M2HT를 첨가하는 것이 잉크 용액에 변화를 주지 못했다. 즉 잉크가 응집되지 않는다는 점을 알 수 있었다.
잉크/2M2HT 용액 5개 중 4개를 각각 (1) 조 헥토라이트 0.04 g, (2) 사포나이트 0.1 g, (3) 에타펄자이트 0.1 g 및 (4) 카올리나이트 0.22 g을 첨가하여 개별적으로 처리하였다. 병에 마개를 덮고, 진탕시키고, 5분 동안 방치시켜서, 관찰하였다. 2M2HT만을 함유하는 잉크 용액은 잉크의 응집이 나타나지 않는 암청색이었다. 이와는 대조적으로, 양이온 교환 점토가 첨가된 잉크/2M2HT 용액 4개 모두가 암청색 유기 점토/잉크 플록을 함유하며, 이 플록은 표면 상에서 거의 부유하여 투명하거나 또는 매우 옅은 수성상을 나타낸다. 따라서, 이 실시예는 폐잉크의 응집 및 수집은 암모늄염을 단독으로 사용한 경우에는 달성되지 못하며 오히려 반응계 내에서 생성된 유기 점토에 의해 달성된다는 점을 입증하였다.
[실시예 22]
하기 실시예는 몇가지 미리 제조된 유기 점토의 경우에 얻어진 탈잉크화 성능을 미리 제조된 유기 점토에 함유된 양과 동일한 양의 양이온 교환 점토 및 암모늄염을 개별적으로 수성 시스템에 첨가하여 유기 점토를 반응계 내에서 생성하는 경우에 얻어지는 결과와 비교하였다.
2가지 미리 제조된 유기 점토는 다음과 같이 제조하였다. 고상물 함량 7.78 %의 조 헥토라이트 점토 슬러리(39 g의 조 점토 고상물) 355.6 g을 칭량해서 1.2 리터 짜리 스테인레스 스틸제 반응 용기에 넣고, 65℃로 가열시켰다. 다음과 같은 쿼트(quat) (1) 87.5 % 활성 2M2HT 120 밀리당량(23.87 g) 및 (2)80.86 % 활성 M3HT 120 밀리당량(35.17 g)을 용융시키고, 점토 슬러리에 부었다. 고온수 50 ml를 사용해서 암모늄염을 점토 슬러리에 흘려 넣었다. 이 결과 얻은 혼합물을 65℃에서 30분 동안 교반시키고, 냉각시키고, 고상물의 %를 분석하였다. 이와 같이 하여 얻어진 고상물의 %는 (1) 11.24 % 및 (2) 12.63 %이었다.
2가지 미리 제조된 유기 점토를 부유 탈잉크제로서 플렉소 인쇄 신문지/유성 인쇄 신문지/잡지 35 %/35 %/30 %로 이루어진 폐지 50 g에 대해 2 %(%는 폐지 중량을 기준으로 함)의 양으로 첨가하였다. 비교하기 위해, 각각(1) 조 헥토라이트 점토와는 개별적으로 사용된 2M2HT 및 (2) 조 헥토라이트 점토와는 개별적으로 사용된 M3HT로 이루어진 반응계 내에서 생성된 유기 점토 2가지를 동일한 35 %/35 %/30 % 폐지 혼합물 50 g에 대해 평가하였다. 각 경우에서 개별적으로 사용된 쿼트 및 조 점토의 양은 미리 제조된 유기 점토 2 % 첨가량에 함유된 각 성분의 양과 동일하였다.
탈잉크화 시험에서는, 디에틸렌트리아민펜타아세트산 0.16 %, 규산나트륨 용액 3 %, 수산화나트륨 1 %, 과산화수소 1 % 및 탈잉크제를 함유하는 온수 중의 4% 농도로 폐지를 펄프화시켰다(여기서, %는 중량을 기준으로 함). 또한, 각 시험에서, 발포 및 부유 특성을 증진시키기 위해 브리쥐 700 0.015 g을 첨가하였다.
마엘스트롬 실험실용 펄프 제조기에서 10분 동안 펄프화시켰다. 펄프화시킨 후, 온수를 사용하여 폐지론 1 % 컨시스턴시가 되도록 희석시키고, 5 리터 짜리 실험실용 부유 용기에 옮기고, 공기 부유시켰다. 흡인법을 이용하여 펄프 표면으로부터 부유된 폐잉크를 제거하였다.
펄프 샘플들을 0분, 9분 및 18분이 되는 시점에서 부유 단계에 도입시켰다. 펄프 샘플들을 pH 4.5가 되도록 산성화시키고, 여과시키고, 가압하여, 건조시켜서, 시험 시트의 청색 반사율을 헌터랩 장치를 이용하여 측정하였다. 청색 반사율 값은 종이의 휘도 측정치로서 이용하였다.
[표 V]
상기 표에서,
Q = 2 % M3HT/조 헥토라이트로 이루어진 미리 제조된 유기 점토 고상물 함량 12.63 %의 슬러리 7.92 g → 유기 점토 1.0 g + 브리쥐 700 0.015 g
R = 고상물 함량 7.78 %의 조 헥토라이트 점토 6.60 g을 첨가하여 고상물 0.5133 g을 얻고, 80.86 % 활성 M3HT 0.602 g을 첨가하여 고상물 0.4867 g을 얻었으며, 각각에 브리쥐 700 0.015 g을 첨가함.
S = 2% 2M2HT/조 헥토라이트로 이루어진 미리 제조된 유기 점토 고상물 함량 11.24 %의 슬러리 8.90 g → 유기 점토 1.0 g + 브리쥐 700 0.015 g
T = 고상물 함량 7.78 %의 조 헥토라이트 점토 7.58 g을 첨가하여 고상물 0.5896 g을 얻고, 87.5 % 활성 2M2HT 0.469 g을 첨가하여 고상물 0.4104 g을 얻었으며, 각각에 브리쥐 700 0.015 g을 첨가함.
상기 데이타로부터, M3HT 퀴트 및 조 헥토라이트를 개별적으로 첨가하여 유기 점토를 반응계 내에서 생성하는 경우가 M3HT/조 헥토라이트 점토로 이루어진 미리 제조된 유기 점토에 대해 얻어진 결과와 유사한 탈잉크지 휘도를 제공한다는 점을 알 수 있다. 2M2HT 및 조 헥토라이트를 개별적으로 첨가하여 유기 점토를 반응계 내에서 생성하는 경우는 2M2HT/조 헥토라이트 점토로 이루어진 미리 제조된 유기 점토에 대해 얻어진 결과에 비해 더 높은 탈잉크지 휘도 및 더 투명한 펄프 여백을 제공한다. 펄프화 용기에는 미리 제조된 M3HT 유기 점토를 분산시키기에 충분한 전단력이 존재하므로, M3HT 및 양이온 교환 점토를 개별적으로 첨가하는 경우에는 성능에 있어서 상당한 증가를 나타내지 못한다. 그러나, 2M2HT 유기 점토를 분산시키는 하더(harder)의 경우에는 반응계 내에서의 생성 결과 성능에 있어서 상당한 증가를 나타내었다.
위와 같이 본 발명을 기술하였으므로, 상기 시한을 여러가지 방식으로 변화시킬 수 있다는 점이 명백해지리라 믿는다. 이러한 변형법은 본 발명의 취지 및 범위로부터 이탈되지 않는 것이며, 이러한 모든 변경은 특허 청구의 범위의 범위에 포함시키고자 한다.

Claims (40)

  1. (a) 수성 시스템 중에서 유기 점토 탈잉크제를 형성시키는 단계; (b) 수성 시스템 중의 폐지의 잉크를 폐지의 탈잉크화에 유효한 양의 유기 점토 탈잉크제와 접촉시키는 단계; (c) 수성 시스템으로부터 탈잉크화된 종이 펄프를 회수하는 단계로 이루어지는 폐지의 탈잉크화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가, 수성 시스템에 1종 이상의 암모늄염 및 1종 이상의 양이온 교환 점토를 첨가함으로써 수성 시스템 중에 형성되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가, (a) 양이온 교환 점토를 함유한 폐지를 펄프화시키고, (b) 1종 이상의 암모늄염을 수성 시스템과 혼합하여 유기 점토 탈잉크제를 형성시킴으로써 수성 시스템 중에 형성되는 방법.
  4. 제1항에 있어서 유기 점토 탈잉크제가 1종 이상의 양이온 교환 점토 및 1종 이상의 암모늄염으로 이루어진 무수 블렌드로부터 수성 시스템 중에 형성되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 양이온 교환 점토 및 암모늄염을 함유하는 폐지를 펄프화시킴으로써 수성 시스템 중에 형성되는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가, (a) 1종 이상의 암모늄염을 함유한 폐지를 펄프화시키고, (b) 양이온 교환 점토를 수성 시스템과 혼합하여 유기 점토 탈잉크제를 형성시킴으로써 수성 시스템 중에 형성되는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 폐지의 건조 중량을 기준으로 약 0.05 내지 약 50 중량%의 양으로 존재하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 폐지가 신문, 잡지, 컴퓨터 용지, 법률 문서, 재고 책자, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 잉크가 수성 잉크인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 잉크가 유성 잉크인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 회수 단계가 폐지로부터 제거된 잉크를 수성 시스템의 표면에 부유시키기 위하여 에어 스파징하는 것을 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가, (a) 점토 100 g 당 5 밀리당량 이상의 양이온 교환능을 갖는 양이온 교환 점토와 (b) 양이온 교환 점토의 양이온 교환능의 약 20 내지 약 350 % 양의 1종 이상의 암모늄염의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 수성 시스템이 폴리옥시에틸렌 계면 활성제를 더 함유하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 1종 이상의 소수성 유기 점토와 1종 이상의 친수성 유기 점토의 혼합물로 이루어진 것인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 (a) 2종 이상의 상이한 양이온 교환 점토와 (b) 1종 이상의 암모늄염의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 (a) 1종 이상의 양이온 교환 점토와 (b) 소수성 및 친수성기 모두를 갖는 1종 이상의 암모늄염의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  17. 제1항에 있어서, 회수 단계가 폐지로부터 제거된 잉크를 수성 시스템 표면으로 부유시키는 것을 포함하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가, (a) 점토 100 g 당 5 밀리당량 이상의 양이온 교환능을 갖는 양이온 교환 점토와 (b) i) 약 8 내지 약 30개의 탄소 원자론 갖는 탄화수소 사슬 1개 이상; 및 ii) 친수성 탄소 사슬을 갖지 않거나 또는 총 약 9몰 이하의 산화에틸렌을 갖는 친수성 탄소 사슬을 갖는 1종 이상의 암모늄염의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  19. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 조 헥토라이트 점토와 메틸 삼수소화 수지 염화암모늄의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  20. 제1항에 있어서, 회수 단계가 탈잉크화된 종이 펄프를 수세하는 것을 포함하는 방법.
  21. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 (a) 점토 100 g 당 5밀리당량 이상의 양이온 교환능을 갖는 양이온 교환 점토와 (b) i) 약 8 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 사슬 1개 이상; 및 ii) 약 9몰 초과의 산화에틸렌을 갖는 친수성 탄소 사슬 1개 이상을 갖는 1종 이상의 암모늄염의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  22. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 조 헥토라이트와 옥타데실-메틸-[에톡실화(15)]염화암모늄의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  23. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 메틸 삼수소화 수지 염화암모늄과 1종 이상의 양이온 교환 점토의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  24. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 디메틸 이수소화 수지 염화암모늄과 1종 이상의 양이온 교환 점토의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  25. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 디메틸 디코코 영화암모늄과 1종 이상의 양이온 교환 점토의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  26. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 벤질 메틸 이수소화 수지 염화암모늄과 1종 이상의 양이온 교환 점토의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  27. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 이수소화 수지-메틸[에톡실화(2)] 염화 암모늄과 1종 이상의 양이온 교환 점토의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  28. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 디히드록시-에틸이소시아르키달옥시프로필 염화암모늄과 1종 이상의 양이온 교환 점토의 반응 생성물로 이루어진 것인 방법.
  29. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 (a) 조 헥토라이트, 조 벤토나이트, 정제된 헥토라이트, 정제된 벤토나이트, 분무 건조된 헥토라이트, 카올리나이트, 사포나이트, 에타펄자이트, 및 이들 의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 양이온 교환 점토와 (b) 1종 이상의 암모늄염의 반응 생성물인 방법.
  30. 제1항에 있어서, 유기 점토 탈잉크제가 (a) 1종 이상의 양이온 교환 수지와 (b) 하기 일반식을 갖는 1종 이상의 암모늄염의 반응 생성물인 방법.
    식 중, R1은 1 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 지방족 탄화수소기이고; R2, R3및 R4는 독립적으로 (a) 1 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 지방족기; (b) 방향족 및 치환된 방향족기; (c) 1 내지 약 80 몰의 산화에틸렌을 함유하는 에톡실화기; 및 (d) 수소로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
  31. (a) 1종 이상의 암모늄염 및 1종 이상의 양이온 교환 점토를 수성 시스템에 첨가함으로써 수성 시스템 중에 유기 점토 탈잉크제를 형성시키는 단계; (b) 폐지로부터의 잉크론 수성 시스템 중에서 계면 활성제 존재 하에 폐지의 탈잉크화에 유효한 양의 유기 점토 탈잉크제와 접촉시키는 단계; 및 (c) 수성 시스템으로부터 탈잉크화된 종이 펄프를 회수하는 단계로 이루어지는 페지의 탈잉크화 방법.
  32. 제31항에 있어서, 잉크가 수성 잉크인 방법.
  33. (a) 1종 이상의 양이온 교환 점토를 함유하는 폐지를 수성 시스템 중에서 펄프화시켜서 폐지로부터 양이온 교환 점토(들)을 방출시키는 단계; (b) 1종 이상의 암모늄염을 수성 시스템과 혼합하여 유기 점토 탈잉크제를 형성하고, 펄프화된 폐지로부터의 잉크를 수성 시스템 중에서 계면 활성제 존재하에 폐지의 탈잉크화에 유효한 양의 유기 점토 탈잉크제와 접촉시키는 단계; 및 (c) 수성 시스템으로부터 탈잉크화된 종이 펄프를 회수하는 단계로 이루어지는 폐지의 탈잉크화 방법.
  34. 제33항에 있어서, 잉크가 수성 잉크인 방법.
  35. (a) 폐지를 펄프화시켜서 1종 이상의 암모늄염 및 1종 이상의 양이온 교환 점토를 함유하는 유기 점토 탈잉크제를 수성 시스템 중에 형성시키는 단계; (b) 폐지로부터의 잉크를 수성 시스템 중에 계면 활성제 존재하에 폐지의 탈잉크화에 유효한 양의 유기 점토 탈잉크제와 접촉시키는 단계; 및 (c) 수성 시스템으로부터 탈잉크화된 종이 펄프를 회수하는 단계로 이루어지는 폐지의 탈잉크화 방법.
  36. 제35항에 있어서, 잉크가 수성 잉크인 방법.
  37. (a) 1종 이상의 암모늄염을 함유하는 폐지를 수성 시스템 중에서 펄프화시켜서 폐지로부터 1종 이상의 암모늄염을 방출시키는 단계; (b) 1종 이상의 양이온 교환 점토를 수성 시스템과 혼합하여 유기 점토 탈잉크제를 형성하고 펄프화된 폐지로부터의 잉크를 수성 시스템 중에서 계면 활성제 존재하에 펄프화된 폐지의 탈잉크화에 유효한 양의 유기 점토 탈잉크제와 접촉시키는 단계; 및 (c) 수성 시스템으로부터 탈잉크화된 종이 펄프를 회수하는 단계로 이루어지는 폐지의 탈잉크화 방법.
  38. 제37항에 있어서, 잉크가 수성 잉크인 방법.
  39. (a) 양이온 교환 점토와 메틸 삼수소화 수지 염화암모늄의 반응 생성물로 이루어진 유기 점토 탈잉크제를 수성 시스템 중에 형성시키는 단계; (b) 폐지로부터의 수성 잉크를 수성 시스템 중에서 폐지의 탈잉크화에 유효한 양의 유기 점토 탈잉크제와 접촉시키는 단계; 및 (c) 수성 시스템으로부터 탈잉크화된 종이 펄프를 회수하는 단계로 이루어지는 폐지의 탈잉크화 방법.
  40. 양이온 교환 점토 1종 이상과 암모늄염 1종 이상의 무수 혼합물로 이루어진 수성 시스템용 탈잉크화 조성물.
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