KR100494217B1 - 종이,보드지및마분지제조에사용된충전제및코팅색소를재사용하는방법 - Google Patents

종이,보드지및마분지제조에사용된충전제및코팅색소를재사용하는방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코팅 설비 폐수, 잉크 제거 설비, 내수 처리 설비 또는 분리기에서 나오는 잔여수 슬러지에서 발견되는, 종이, 보드지 및 마분지의 제조에 사용된 충전제 및 코팅 색소를 재생하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 그리하여 수득된 색소 슬러리를 제지 산업용 코팅 화합물의 제조 또는 제지용 종이 재료에 사용하는 것에 관한 것이다.
코팅 설비 폐수, 잉크 제거 설비, 내수 처리 설비 또는 분리기에 사용된는 잔여수 슬러지에서 발견되는, 종이, 보드지 및 마분지의 제조에서 사용된 충전제 및 코팅 색소를 재생시키기 위한 본 발명의 방법은, 충전제 및 코팅 색소를 함유하는 잔여수 슬러지를 새로운 색소 또는 새로운 충전제와 함께, 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및/또는 새로운 충전제 함유 슬러리의 형태로 혼합 및 후속 제분하여, 새로운 색소 또는 새로운 충전제를 함유한 색소 슬러리를 수득하는 것을 특징으로 한다.

Description

종이, 보드지 및 마분지 제조에 사용된 충전제 및 코팅 색소를 재사용하는 방법 {METHOD OF REUSING FILLERS AND COATING PIGMENTS USED IN PAPER, PAPERBOARD AND CARDBOARD MANUFACTURE}
본 발명은 코팅 설비 폐수, 잉크 제거 설비, 내수 처리 설비 또는 분리기에서 나오는 잔여수 슬러지에서 발견되는, 종이, 보드지(paperboard) 및 마분지(cardboard) 제조용 충전제 및 코팅 색소를 재생하는 방법, 및 그리하여 수득된 색소 슬러리를 제지 산업에 있어 종이 제조용 충전제로서 또는 코팅 화합물 제조용 색소 슬러리로서 사용하는 것에 관한 것이다.
종이의 제조에서, 원료, 즉 목재 펄프, 목재, 미세한 밀짚 펄프 또는 천조각 펄프를, 밀폐된 표면을 이루어 종이의 성질, 특히 백색도, 불투명도 및 인쇄 능력을 개선시키기 위해 종이 펄프, 충전제 및 색소와 혼합한다.
거의 모든 종이, 특히 인쇄 용지 및 필기 용지는 균일한 외형, 개선된 부드러움, 백색도 및 촉감을 부여하는 충전제와 부가혼합된다. 연소 분석에서 재로서 남는 이유 때문에 "재" 라고 대부분 불리는 이 충전제는 섬유 현탁액에 첨가되거나 코팅 단계에 적용된다.
코팅되지 않은 종이는 35 중량 % 이하의 충전제를 함유하고, 코팅된 종이는 25 내지 50 중량 %의 충전제를 함유한다. 사용된 충전제의 양은 종이의 의도된 용도에 따라 높은 정도로 좌우된다. 고도로 충전된 종이는 더 낮은 강도 및 더 나쁜 크기 분류 성질을 갖는다.
종이 원료내 충전제 함유량은 통상적으로 5 내지 35 중량 % 이고, 1 차 색소, 또는 코팅 잔류물 또는 코팅된 폐기물로부터 유도될 수 있는 재생된 코팅 색소로 구성된다. 표백된 종이에 있어 중요한 충전제의 백색도 뿐만 아니라, 입도가 중요한 역할을 하는데, 이는 그것이 충전제 효율성 및 종이의 물리적 성질, 특히 유공성에 강한 영향력을 갖기 때문이다. 종이 내에 남은 충전제의 비율은 섬유 현탁액에 첨가된 양의 20 내지 80 % 이다. 효율성은 충전제의 성질 및 재료의 조성, 교반 (beating) 의 정도, 수지 및 알루미늄 술페이트에 의한 충전제 입자의 고정, 기재 중량, 종이 기계 속도, 물을 제거하는 방법 및 와이어(wire) 의 메시 (mesh) 에 좌우된다.
그들의 소비로 판단되듯이, 하기의 생성물은 오늘날 충전제 및 코팅 색소로서 다소 큰 중요성을 갖는다: 차이나 점토, 칼슘 카보네이트, 인공 알루미늄 실리케이트 및 산화 수화물 (알루미나 삼수화물), 티타늄 디옥시드, 새틴 화이트(satin white), 탈쿰(talcum) 및 칼슘 실리케이트.
폐지의 재생에 있어서, 특히 잉크 제거 설비에서 충전제 및 색소는 폐기물로서 얻어진다. 그러한 폐기물은 예를 들어, 50 중량 % 의 셀룰로오스, 25 중량 % 의 차이나 점토, 및 20 중량 % 의 칼슘 카보네이트로 구성된다; 그러나, 또한 소량의 칼슘 술페이트, 티타늄 디옥시드, 탈쿰 또는 다른 고체도 존재할 수 있고, 그러한 혼합물은 다양한 섬유 함유량을 가질 수 있다.
EP 0 492 121 B1 에서는, 공정에서 이러한 폐기물을 폐수 및 고체의 혼합물로서 분리하여, 약 50 % 의 고체를 함유하고 쓰레기장에서 폐기되는 순수한 부산물을 산출하는 것을 수반하는, 기간이 경과한 폐지의 가공을 기술하고 있다. 슬러지와 같은 물과 고체의 덩어리물을 잘 혼합하고 나서, 이 물 및 고체의 혼합물을 거칠게, 미세하게 또는 매우 미세하게 제분하고, 그후, 상응하는 집합체를 첨가하여 그것을 사용하는 것을 제안한다. 염료, 접착제, 충전제 및 수력 결합제용 출발 물질로서 이러한 물질을 사용하는 것을 제안한다.
DE 40 34 054 C1 은 제지 산업의 기계적인 잔여수 슬러지로부터의 원료 회수에 대한 방법을 제안한다. 이 방법에서, 거친 정크를 분리 제거한 후에, 잔여 폐수 슬러지를 먼저 원심분리함으로서 그의 검은 입자 함유물을 없애고, 그후 분별 스크린하여, 섬유, 충전제, 색소 및 집괴물을 분리한다. 집괴물을 전단하고 버리는 반면, 섬유, 충전제 및 색소는 경우에 따라서 추가의 처리를 한 후에 선택적으로 재사용한다.
EP 0 576 177 A1 에, 제지 산업의 잔여수 슬러지로부터 나온 원료를 재생하고 재사용하는 방법이 공지되어 있는데, 이는 하기로 특징지어진다: 제 1 공정 단계에서, 슬러지 현탁액을 첫 스크린/정제 공정에 적용시키고 (이때는 상대적으로 점도가 낮다), 그 다음 농축, 가열시키고 분산 장치를 통과시킨 후, 수득한 슬러지를 종이 생산에서 재사용한다.
EP 0 554 285 B1 은 종이 제조 방법에 대해 섬유 및 충전제로 구성되는 소위 폐물(stuff) 및 슬러시 펄프의 재생은 그의 높은 오물 함유량으로 인해 불가능하기 때문에, 모든 회수 방법은 그 자체로 오염이 덜 된 사이클로부터 원료를 분리하는 것에 관련되어 있다고 보고하고 있다. 따라서, 기계수 처리 시설로부터 나온 잔여 폐수 슬러지에 함유된 사용가능한 섬유 및 충전제를 회수하는 방법이 기술되어 있다.
이 방법은 소정의 고체 함유물을 조절하고, 거친 정크 함유물을 분리하고, 검은 입자 함유물을 분리하고, 사용가능한 함유물을 분별 미세 스크린하고, 섬유 함유물, 및 충전제 및 색소 함유물을 제지 공장 공정 원료로 재생하는 것으로 특징지어진다.
코팅 설비 폐수, 잉크 제거 설비, 내수 처리 설비 또는 분리기로부터 나온 잔여수 슬러지에서, 충전제 및 코팅 색소는 종종 집괴물 형태, 및 원료 공정, 특히 코팅에 있어서의 직접적인 재사용 가능성을 제한하는 낮은 백색도를 가지는 형태로 존재한다.
본 발명의 목적은 에너지 비용 및 원료 비용 뿐만 아니라 운송비도 절약하면서, 종이 제조에 있어 원료, 특히 충전제 및 코팅 색소를 재생하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기의 목적은 코팅 설비 폐수, 잉크 제거 설비, 내수 처리 설비 또는 분리기로부터 나온 잔여수 슬러지에서 발견되는 종이, 보드지 및 마분지 제조용 충전제 및 코팅 색소를 재생하는 방법에 의해 이루어지며, 하기의 특징을 갖는다: 충전제 및 코팅 색소를 함유하는 잔여수 슬러지를 새로운 색소 또는 새로운 충전제와 함께, 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및/또는 새로운 충전제 함유 슬러리의 형태로 혼합 및 후속 제분하여, 색소 슬러리를 수득한다.
본 발명에 따른 상기의 방법에 의해, 종이, 보드지 및 마분지의 제조에 사용할 수 있는 소정 농도의 색소 슬러리 또는 충전제 슬러리가 수득된다.
종이 제조에서, 충전제 및 코팅 색소를 분말로 또는 50 내지 80 중량 % 의 고체 함유량을 가진 농축 슬러리 형태로 사용하는 것이 통상적이다.
그러한 충전제 및 색소는 원하는 백색도 및 입도 분포로 제조자들에 의해 통상적으로 공급된다. 이제, 본 발명의 핵심은 일종의 "기본 등급" 내의 색소를 바람직하게는 고체로서, 또는 고체 함유량이 예를 들어 70 중량 % 내지 85 중량 % 이상이고 평균 입경이 예를 들어 2 ㎛ 내지 10 ㎛, 특히 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 의 50 % 미만인 고농축 슬러리로서 공급하고, 그 자리에서 종속 제분 설비의 수상 내에서 제분하여 원하는 백색도 및 입도를 수득하는데 있다. 그리하여, 상기 언급한 잔여수 슬러지를 이미 공급되었거나 이미 제공된 원료에 첨가하지는 않지만, 이들은 새로운 색소 또는 새로운 충전제와 함께, 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및/또는 새로운 충전제 함유 슬러리의 형태로, 혼합 및 후속 제분됨으로서 먼저 원하는 백색도 및 미세도를 부여받고, 그후 충전제 또는 코팅 색소로 사용된다. 언급된 무기 충전제 및 색소는 통상적으로 습식 또는 건식 제분 방법으로 제분되어 원하는 입도를 얻는다. 습식 제분에서는 원래 많은 양의 물이 필요하다. 본 발명에 따라서, 이제, 새로운 색소 또는 새로운 충전제를 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및/또는 새로운 충전제 함유 슬러리의 형태로, 혼합 및 제분하는데 필요한 물의 일부 또는 전체를 섬유를 함유할 수도 있는 잔여수 슬러지로 대체할 수 있음을 알아냈다. 잔여수 슬러지 내에 통상적으로 존재하는 충전제 또는 색소의 집괴물은 이들이 습식 제분 과정 중에 원하는 입도로 제분되기 때문에 방해하지 않는다. 본 발명의 다른 이점은 선행 기술과 비교했을 때, 그 자리에서 얻을 수 있는 유연성이 더욱 큰 목적 입도, 물이 통상의 슬러리에서 필요로하는 만큼 운송되지 않음으로 인한 낮은 운송비, 및 자체 제조된 색소 슬러리의 개선된 안정성을 들 수 있다.
잔여수 슬러지의 과정에서, 물론 파편, 모래 알갱이 및 다른 불순물로 구성되는 거친 오물 함유물을 분리하고 제거하는 것이 필요하다. 그리하여 수득된 스크리닝물은 섬유, 충전제, 색소, 미세한 모래, 검은 입자, 및 충전제 및 색소의 집괴물, 또는 색소, 섬유 및 충전제의 집괴물로 이루어 진다. "충전제" 는 통상 종이 재료에 사용되는 미세한 입자를 의미하고; "색소" 는 코팅에 사용되는 미세한 입자를 의미한다. 일반적으로 사용할 수 없는 검은 입자는 입도의 큰 다양성을 나타낸다. 이들은 주로 회색 내지 검은색의 모래, 토양 분쇄물, 기계 분쇄물, 탄소화된 윤활제, 산 공격된(acid-attacked) 유기 입자, 녹 및 집괴화된 먼지 또는 그의 혼합물로 이루어진다. 만일 폐수 슬러지를 원료 공정에 적용시킬 의도라면 통상적으로 원심분리 또는 부유 선광에 의한 상기 검은 입자의 분리가 필요하다. 그러나, 본 발명에 따라서, 그러한 검은 입자의 분리가 반드시 필요한 것은 아닌데, 그 이유는 통상적으로 새로운 충전제 및 새로운 색소의 제분에 있어서 백색도가 검은 입자에 의해 영향을 덜 받을 정도가 되도록 상기 입자가 제분되기 때문이다.
그럼에도 불구하고 물론, 예를 들어 EP 0 554 285 B1 에서 기술한 바와 같은, 특히 원심 분리에 의한 검은 입자의 분리가 또한 본 발명에 따른 충전제 또는 색소의 매우 높은 질을 수득하기 위해 본 발명에 따라 가능하다.
유사하게, 특히 잉크 제거 설비, 수처리 설비 및 분리기로부터 나온 잔여수 슬러지의 공정에서 섬유 분리 공정을 수행하는 것이 편리할 수 있다. 제안되는 공지의 방법에는 응집 및 침강, 여과, 스크리닝, 원심분리 및 다른 방법, 산화와 같은 화학적 처리 방법이 있다. 이러한 경우에 있어서, 상이한 색소의 혼합물이 통상적으로 차이나 점토, 칼슘 카보네이트 및 탈쿰을 종종 함유하여 존재한다. 분리 공정 중에 응집 및 전하 반전에 기인한 집괴물이 종종 생성된다. 따라서, 그러한 고체 함유량이 낮은 잔여수 슬러지는 좀처럼 원료로서 적합하게 사용될 수 없다.
그러므로, 코팅물의 제조에 있어, 색소 혼합물의 고체 함유량을 증가시키고 그 자체로 공지된 방법에 의해 백색도를 통상적으로 높이는 것이 필요하다. 닥터 (doctor) 줄무늬를 형성함으로써 블레이드에서 코팅물의 유동성에 악영향을 나타내고 수득한 코팅물의 성질에 악영향을 나타내는 집괴물을 분쇄하는 것이 특히 바람직하다. 충전제 또는 색소로 사용되도록 고안된 잔여수 슬러지의 색소 및 충전제 입자는 제분 과정에서 집괴물을 분쇄하기 위한 제분 보조제 및 분산 보조제로 작용한다. 동시에, 부하된 입자를 포함하는 잔여수 슬러지는 제분 과정에서 충전제 및 색소용 분산 보조제 및 제분 보조제로서 작용하여, 다른 경우의 분산 보조제 및 제분 보조제의 통상적인 양을 본 발명에 따라 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라 새로운 색소 또는 새로운 충전제를 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및/또는 새로운 충전제 함유 슬러리의 형태로 혼합 및 후속 제분하는데 있어, 잔여수 슬러지를 0.02 중량 % 내지 50 중량 %, 특히 1 중량 % 내지 30 중량 % 의 고체 농도로 조절하는 것이 특히 바람직하다. 농도가 너무 낮으면, 재생 과정이 비경제적이다.
잔여수 슬러지 내에서 섬유에 대한 충전제 및/또는 색소의 비는 광범위하게 다양할 수 있다. 본 발명에 따라, 잔여수 슬러지를 고체 함유량을 기준으로 2 중량 % 내지 80 중량 %, 특히 20 중량 % 내지 60 중량 % 범위의, 임의 증가된 농도의 충전제 및/또는 색소와 함께 사용하는 것이 특히 바람직하다. 그리하여, 섬유 함유량 및 충전제 및/또는 색소 함유량 모두, 예를 들면 2 내지 98 중량 %, 또는 98 내지 2 중량 % 로 다양할 수 있다. 물론, 섬유가 없는 잔여수 슬러지 또한 본 발명에 따라 사용될 수 있다.
실례로서, 다양한 폐수 슬러지의 바람직한 조성물을 하기에서 설명한다. 바람직하게는, 10 내지 100 ℓ/㎏, 특히 20 ℓ/㎏ 의 특수한 생수 필요량에서, 제조로부터 나온 폐수는 0.5 내지 5 중량 %, 특히 2.5 중량 % 의 소실물질을 함유한다. 고체 함유량은 바람직하게는 0.02 내지 0.5, 특히 0.125 중량 % 이다. 본 발명에 따라 제조에서 나온 폐수 내에서 섬유 함유량 대 충전제 및/또는 색소 함유량의 비가 20 중량 % : 80 중량 % 또는 80 중량 % : 20 중량 %, 특히 섬유 대 색소의 비가 40 중량 % : 60 중량 % 인 것이 특히 바람직하다.
제조에서 나온 폐수로서 수득되는 잔여수 슬러지의 pH 값은 넓은 범위에서 다양할 수 있다. 특히, pH 값을 4.5 내지 8.5 의 범위 내, 특히 pH 7 의 중성 범위 내로 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 코팅 설비에서 나온 폐수는 고체 함유량이 예를 들어 침전 전에는 0.1 내지 20 중량 %, 특히 1 중량 %, 침전 후에는 1 내지 30 중량 %, 특히 5 중량 % 근처일 수 있다. pH 값은 예를 들어 침전 전에는 6.5 내지 10, 바람직하게는 7.5, 침전 후에는 6.0 내지 10.0, 바람직하게는 7.0 의 범위 일 수 있다. 특히, 재의 함유량은 60 내지 95 중량 %, 특히 90 중량 % 근처의 범위이어야 한다. 전형적인 조성물은 1 내지 90 중량 %, 특히 20 중량 % 의 차이나 점토, 1 내지 90 중량 %, 특히 60 중량 % 의 칼슘 카보네이트, 0.5 내지 50 중량 %, 특히 15 중량 % 의 탈쿰, 및 0.1 내지 40 중량 %, 특히 5 중량 % 의 다른 재료를 함유한다.
본 발명에 따라, 차이나 점토, 천연 또는 침전 칼슘 카보네이트, 인공 또는 천연 알루미늄 실리케이트 및 산화 수화물, 티타늄 디옥시드, 새틴 화이트, 돌로마이트, 운모, 금속 플레이크, 특히 알루미늄 플레이크, 벤토나이트, 금홍석, 마그네슘 히드록시드, 석고, 실리케이트 시트, 탈쿰, 칼슘 실리케이트 및 다른 바위 및 토양이 바람직하게는 새로운 색소 및/또는 새로운 충전제로 사용된다.
새로운 색소 또는 새로운 충전제를 바람직하게는, 잔여수 슬러지 및 임의 통상적인 제분 보조제 및/또는 분산 보조제의 존재 하에서 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및/또는 새로운 충전제 함유 슬러리로서 혼합 및 제분하여, 고체 함유량이 30 내지 85 중량 %, 특히 40 내지 75 중량 % 인 슬러리를 수득한다.
분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및/또는 새로운 충전제 함유 슬러리로서 존재하는 새로운 색소 또는 새로운 충전제는 바람직하게는 각각 등가 직경을 기준으로 하기의 입도 분포로 제분된다:
〈 1 ㎛ 인 입자가 10 내지 99 중량 %, 특히
〈 1 ㎛ 인 입자가 10 내지 95 중량 %.
EP 0 625 611 A1 으로부터, 본 발명에 따라 또한 바람직하게 수득되는 코팅 색소에 대한 입도 분포가 공지되어 있다. 그리하여, 본 발명에 따라 색소는 각각 입자의 등가 직경을 기준으로 하여 하기의 입도 분포를 갖는 것이 특히 바람직하다:
a)〈 10 ㎛ 인 입자가 95 내지 100 중량 %;
b)〈 2 ㎛ 인 입자가 50 내지 100 중량 %, 특히〈 2 ㎛ 인 입자가 50 내지 95 중량 %;
c) 〈 1 ㎛ 인 입자가 27 내지 95 중량 %, 특히 〈 1 ㎛ 인 입자가 27 내지 75 중량 %; 및
d) 〈 0.2 ㎛ 인 입자가 0.1 내지 55 중량 %, 특히 〈 0.2 ㎛ 인 입자가 0.1 내지 35 중량 %.
본 발명에 따라, 특히 제분하는 방법 및 지속시간에 의해 조절될 수 있는 것에 추가하여 백색도 및 입도 분포의 광범위한 다양성이 가능하다. 그리하여, 상대적으로 거친 새로운 충전제를 그 자리에서 많은 양의 잔여수 슬러지와 혼합하여 제분 후 종이 재료 중에 혼입되는 슬러리를 수득하는 것이 가능하다. 동일한 방법으로, 더 적은 양의 잔여수 슬러지를 사용하고 코팅 색소 및/또는 충전제로 이후 사용되는 새로운 색소와 그 자리에서 더 미세한 제분을 수행하는 것이 가능하다. 그리하여, 종이 제조자들은 더 이상 원료의 공급자로부터 수득할 수 있는 새로운 색소 및/또는 새로운 충전제 및 색소 슬러리의 미리 정해진 입자 크기에 구애받지 않는다. 원료 공급자로부터 수득할 수 있는 색소 슬러리는 예를 들어, 유형 95, 90, 75, 60, 50 등으로서, 통상적으로 입자의 중량 백분율이 2 ㎛ 미만인 특징이 있다. 그리하여, 종이 제조자들은 통상적인 필요에 따라 종속 설비 그 자리에서 자체적으로 색소 슬러리를 제조할 수 있다. 이는 질 및 제조 요구의 변화, 예를 들면 종이 재료용 상이한 제지 원료, 예비 코팅용 색소 또는 슬러리, 상부 코팅 및 단일 코팅 또는 단독 착색, 및 다른 색소와의 혼합에 대해 유연성 있고 빠른 반응을 할 수 있게 한다. 무엇보다, 높은 수분 함유량을 갖는 준비된 슬러리를 먼 거리에 걸쳐 반드시 운송할 필요가 없으므로, 이는 명백하게 운송비의 상당한 감소를 의미한다.
예를 들어 EP 0 625 611 A1에서 알려진 바와 같이, 새로운 색소 또는 새로운 충전제를 잔여수 슬러지와 함께, 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및/또는 새로운 충전제 함유 슬러리의 형태로 혼합하고 제분하는 동안 그 자체로 공지된 습윤제, 안정제, 제분 보조제 및 분산 보조제를 본 발명에 따라 사용할 수 있다 할지라도, 그의 필요량은 선행 기술에 비하여 본 발명에 따라 확실히 감소되었다. 한편으로, 잔여수 슬러지는 이미 상기 제제를 특정양 함유하고 있다. 또 다른 한편으로, 습윤제, 안정제, 제분 보조제 및 분산 보조제를 통상적인 양으로 함유할 필요는 없는데 이는 그 자리에서의 직접적인 제분이 가능하고, 그리하여 슬러리 제조와 그의 사용 사이의 경과 시간의 기간이 확실히 단축될 수 있기 때문이다. 더 많은 양의 보조제는 보존력에 해로운 영향을 주기 때문에 더 적은 양의 보조제를 사용하는 것의 또다른 이점은 종이 제조에 있어 색소의 보존력이 개선된다는 것이다.
본 발명에 따른 방법은 폐지를 재생하여 사용하고 그리하여 에너지 및 투자 가치에서 이익을 얻기 위하여, 폐지 공정 제지 산업에서의 충전제 및 섬유로 이루어진 폐수 슬러지 또는 섬유 현탁액 하부 스트림의 가공에 또는 종이 폐기물의 재생, 특히 충전제 및 색소의 형특이적이고 입도 특이적인 분리에 매우 중요한 재 제거 단계로부터 폐지의 가공시에 특히 적합하다.
본 발명에 따라 수득가능한 코팅 색소 슬러리를 제지 산업, 특히 종이 코팅에서의 코팅물 제조 또는 종이 재료에 있어서 특수한 이득을 위해 사용할 수 있다. 오프셋(offset) 종이용 코팅 색소 슬러리의 제조에 이를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 슬러리는 경량 코팅지용 코팅 화합물의 제조, 특히, 높은 코팅 속도로의 제조, 및 회전식 오프셋 종이의 제조, 특히 경량 코팅된 회전식 오프셋 종이의 제조, 마분지, 및 라벨, 벽지, 실리콘 기재 종이, 자가 복사지와 같은 특수한 종이의 코팅, 및 음각 프린트지와의 부가혼합물에도 적합하다. 그리하여, 본 발명에 따라 수득할 수 있는 코팅 색소 슬러리는 특히 시트 주입 오프셋 종이, 특히 시트 주입 오프셋 단일 코팅, 시트 주입 오프셋 이중 코팅: 시트 주입 오프셋 예비 코팅 및 시트 주입 오프셋 상부 코팅; 회전식 오프셋 종이, 특히 LWC 회전식 오프셋 단일 코팅, 회전식 오프셋 이중 코팅: 회전식 오프셋 예비 코팅 및 회전식 오프셋 상부 코팅; 음각 프린트지, 특히 LWC 음각 단일 코팅, 음각 이중 코팅: 음각 예비 코팅 및 음각 상부 코팅; 마분지 제조, 특히 마분지 이중 코팅: 마분지 예비 코팅 및 마분지 상부 코팅; 및 특수지, 특히 라벨 및 유연성 포장에 사용될 수 있다.
상기 방법은 기재 종이, 코팅의 질 및 특히 이로 제조된 최종 질에 있어 손실 없이, 본 발명에 따라 제조된 색소 슬러리를 사용할 기회를 제공한다.
하기에, 설명할 목적으로 본 발명에 따라 수득할 수 있는 몇가지 코팅 제제를 제공한다 (모든 수치는 고체의 중량부 (아트로 (atro) / 활성 성분)) 로 전환됨).
1. 시트 주입 오프셋 종이
1.1 시트 주입 오프셋 단일 코팅
상업적으로 이용가능한 CaCO3 (유형 90) 70 중량부
상업적으로 이용가능한 점토 (미세, 예를 들면 U.S. No. 1) 30 중량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (아크릴레이트) 11 중량부
상업적으로 이용가능한 카르복시메틸셀룰로오스 (CMC) 0.6 중량부
상업적으로 이용가능한 경화제 (우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 에폭시 수지) 0.8 중량부
상업적으로 이용가능한 증백제 (opt.) 0.5 중량부
상업적으로 이용가능한 Ca 스테아레이트 0.5 중량부
고체 함유량: 64 %
브루크필드 (Brookfield) 점도 (100/분): 1,200 mPa
pH 값: 8.5
1.2 시트 주입 오프셋 이중 코팅
1.2.1 시트 주입 오프셋 예비 코팅
상업적으로 이용가능한 CaCO3 (유형 60 또는 75) 100 중량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 10 중량부
상업적으로 이용가능한 전분 (천연의, 산화된 옥수수 또는 감자 전분) 4 중 량부
상업적으로 이용가능한 경화제 (우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 에폭시 수지) 0.8 중량부
상업적으로 이용가능한 증백제 (opt.) 0.5 중량부
고체 함유량: 66 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,100 mPa
pH 값: 9.0
1.2.2 시트 주입 오프셋 상부 코팅
상업적으로 이용가능한 CaCO3 (유형 90) 70 중량부
상업적으로 이용가능한 점토 (미세, 예를 들면 U.S. No. 1) 30 중량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (아크릴레이트) 10 중량부
상업적으로 이용가능한 CMC 0.6 중량부
상업적으로 이용가능한 경화제 (우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 에폭시 수지) 0.8 중량부
상업적으로 이용가능한 증백제 (opt.) 0.5 중량부
상업적으로 이용가능한 Ca 스테아레이트 0.7 중량부
고체 함유량: 64 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,200 mPa
pH 값: 8.5
2. 회전식 오프셋 종이
2.1 LWC 회전식 오프셋 단일 코팅
상업적으로 이용가능한 CaCO3 (유형 90) 50 중량부
상업적으로 이용가능한 점토 (미세, Engl. 점토) 50 중량부
상업적으로 이용가능한 전분 (천연의, 산화된 옥수수 또는 감자 전분) 2 중 량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (XSB) 12 중량부
상업적으로 이용가능한 경화제 (우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 에폭시 수지) 0.8 중량부
상업적으로 이용가능한 증백제 (opt.) 0.7 중량부
상업적으로 이용가능한 Ca 스테아레이트 0.5 중량부
고체 함유량: 62 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,400 mPa
pH 값: 8.5
2.2 회전식 오프셋 이중 코팅
2.2.1 회전식 오프셋 예비 코팅
상업적으로 이용가능한 CaCO3 (유형 60 또는 75) 100 중량부
상업적으로 이용가능한 전분 (천연의, 산화된 옥수수 또는 감자 전분) 4 중 량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (XSB) 12 중량부
상업적으로 이용가능한 경화제 (우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 에폭시 수지) 0.8 중량부
상업적으로 이용가능한 증백제 (opt.) 0.5 중량부
고체 함유량: 66 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,200 mPa
pH 값: 9.0
2.2.2 회전식 오프셋 상부 코팅
상업적으로 이용가능한 CaCO3 (유형 95) 60 중량부
상업적으로 이용가능한 점토 (미세, Engl. 점토) 40 중량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (XSB) 10 중량부
상업적으로 이용가능한 CMC 0.6 중량부
상업적으로 이용가능한 경화제 (우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 에폭시 수지) 0.8 중량부
상업적으로 이용가능한 증백제 (opt.) 0.5 중량부
상업적으로 이용가능한 Ca 스테아레이트 0.5 중량부
고체 함유량: 64 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,200 mPa
pH 값: 8.5
3. 음각 프린트지
3.1 LWC 음각 단일 코팅
상업적으로 이용가능한 점토 (표준, Engl. 점토) 70 중량부
상업적으로 이용가능한 탈쿰 30 중량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (아크릴레이트 단일 결합제) 5.0 중량부
상업적으로 이용가능한 증점제 (합성) 0.2 중량부
상업적으로 이용가능한 Ca 스테아레이트 1.0 중량부
고체 함유량: 58 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,200 mPa
pH 값: 8.5
3.2 음각 이중 코팅
3.2.1 음각 예비 코팅
상업적으로 이용가능한 CaCO3 (유형 75) 100 중량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (아크릴레이트 단일 결합제) 6.0 중량부
상업적으로 이용가능한 증점제 (합성) 0.3 중량부
상업적으로 이용가능한 Ca 스테아레이트 0.5 중량부
고체 함유량: 66 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,200 mPa
pH 값: 9.0
3.2.2 음각 상부 코팅
상업적으로 이용가능한 점토 (Engl. 점토) 85 중량부
상업적으로 이용가능한 점토 (소성 점토) 15 중량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (아크릴레이트 단일 결합제) 5.0 중량부
상업적으로 이용가능한 증점제 (합성) 0.2 중량부
상업적으로 이용가능한 Ca 스테아레이트 0.8 중량부
고체 함유량: 57 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,300 mPa
pH 값: 8.5
4. 마분지
4.1 마분지 이중 코팅
4.1.1 마분지 예비 코팅
상업적으로 이용가능한 CaCO3 (유형 75) 100 중량부
상업적으로 이용가능한 전분 (천연의, 산화된 옥수수 또는 감자 전분) 3 중량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (XSB) 14 중량부
상업적으로 이용가능한 경화제 (우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 에폭시 수지) 0.8 중량부
상업적으로 이용가능한 증백제 (opt.) 0.5 중량부
고체 함유량: 66 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,000 mPa
pH 값: 9.0
4.1.2 마분지 상부 코팅
상업적으로 이용가능한 CaCO3 (유형 90) 50 중량부
상업적으로 이용가능한 점토 (미세/Engl. 점토) 50 중량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (아크릴레이트) 13 중량부
상업적으로 이용가능한 조결합제 (아크릴레이트) 2 중량부
상업적으로 이용가능한 경화제 (우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 에폭시 수지) 0.8 중량부
상업적으로 이용가능한 Ca 스테아레이트 0.6 중량부
고체 함유량: 60 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,200 mPa
pH 값: 8.5
5. 특수지
5.1 라벨
상업적으로 이용가능한 점토 (표준/Engl. 점토) 70 중량부
상업적으로 이용가능한 TiO2 (금홍석) 10 중량부
상업적으로 이용가능한 CaCO3 (유형 90) 20 중량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (XSB) 16 중량부
상업적으로 이용가능한 경화제 (EH) (우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 에폭시 수지) 0.5 중량부
상업적으로 이용가능한 Ca 스테아레이트 0.6 중량부
고체 함유량: 60 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,200 mPa
pH 값: 8.5
5.2. 유연성 포장
상업적으로 이용가능한 점토 (표준, Engl. 점토) 80 중량부
상업적으로 이용가능한 CaCO3 (유형 90) 20 중량부
상업적으로 이용가능한 라텍스 (아크릴레이트) 14 중량부
상업적으로 이용가능한 CMC 0.8 중량부
상업적으로 이용가능한 경화제 (우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 에폭시 수지) 0.5 중량부
상업적으로 이용가능한 증백제 (opt.) 0.6 중량부
상업적으로 이용가능한 Ca 스테아레이트 1.0 중량부
고체 함유량: 58 %
브루크필드 점도 (100/분): 1,200 mPa
pH 값: 8.5
통상의 종이 공장에서 본 발명에 따른 방법의 조작은 하기와 같이 기술할 수 있다:
원하는 임의의 크기, 예를 들면 50 내지 1000 m3 의 사일로(silo) 는 균일하거나 선택적으로 상이한 기본 입도 분포를 갖는 건조 충전제 및 색소, 예를 들면 칼슘 카보네이트를 함유하고 저장하는 역할을 한다. 계량 장치는 충전제 및/또는 색소 분말을 배출하고, 그 후 선택적으로 일일 서비스 탱크 (경우에 따라 정제 장치를 갖는다) 로 수송하는 것을 보장한다. 분말 또는 분말들에 대한 계량 장치 (전자적으로 통합된 공식으로, 내장 프로그램 제어 (SPC) 에 의해 선택적으로 조절된다) 는 물, 신선한 물 또는 종이 공장에서 나온 백색수와 혼합될 성분의 필요량을 비중계 및/또는 용적계에 의해 측정한다. 본 발명에 따라, 고체 함유량이 특히 0.02 내지 50 중량 % 인 잔여수 슬러지는 신선한 물 또는 백색수의 일부 또는 전체 (선택적으로 잔여수 슬러지의 농도가 높은 경우 물을 첨가하여) 를 대체하여 사용된다. 따라서, 또한 잔여수 슬러지를 저장하기 위한 저장기, 비중계 또는 용적계에 의해 사용될 양을 결정하는 잔여수 슬러지에 대한 계량 장치가 필요하다. 또한, 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및/또는 새로운 충전제 함유 슬러리 형태로의 새로운 색소 또는 새로운 충전제의 혼합물 및 잔여수 슬러지/물, 경우에 따라서는 제분 보조제 및 분산 보조제 또는 다른 보조제를 수용하기 위한 저장기가 필요하다. 분산 및 안정성 조절을 위해, 분산 수단 (용해기) 또는 다른 교반기가 필요하다.
잔여수 슬러지와 함께 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및/또는 새로운 충전제 함유 슬러리 형태로 새로운 색소 및/또는 새로운 충전제를 제분하는 것은 예를 들어 700 내지 5000 ℓ 이상의 함유량을 가지는 통상적인 교반기 볼 밀 (ball mill) 에서 본 발명에 따라 연속적으로 수행될 수 있다. 제분 배지, 바람직하게는 특히 1 내지 4 mm 의 직경을 가지는 제분 볼을 사용한다.
잔여수 슬러지의 공정에 대해서 불순물 (볼 분쇄물, 분리 물질, 녹 등)을 분리하기 위해 스크린, 바람직하게는 체 벤드 (sieve bend)를 일반적으로 사용한다. 레이저 측정 장치는 제분 과정 중 제분 미세도를 측정 및 조절하고 교반기 볼 밀 설비의 컴퓨터를 기준으로 하는 제어의 역할을 한다. 또한, 교반기 볼 밀에 분산 보조제 및 제분 보조제를 후투여하기 위해 다른 용량-주입 수단이 필요할 수도 있다. 색소 슬러리를 배출한 후, 20 ㎛ 를 초과하는 크기의 오염 물질을 다시 분리 제거하기 위한 스크린이 필요할 수 있다. 전형적으로, 사용된 새로운 색소 및/또는 충전제 재료, 특히 칼슘 카보네이트 분말은 d97 ≤ 25 ㎛ 의 미세도, d97 ≤ 100 ㎛ 이하의 미세도와 함께 건조 형태로 DIN 53163 에 따른 90 % 를 초과하는 백색도, 특히 95 % 를 초과하는 백색도, ≥ 98 % 의 카보네이트 순도, ≤ 1.0 %, 특히 ≤ 0.2 % 의 SiO2 함유량을 갖는다.
예를 들어, 잔여수 슬러지와 혼합된 다양한 양의 카보네이트는, 예를 들어 바로 사용할 수 있는 코팅물의 함유량으로 조절될 수 있는 고체 함유량을 가지는 슬러리로 분쇄된다. 선택적으로, 고체 함유량은 또한 색소 슬러리가 연장된 기간 동안 일시적으로 저장된다면, 더 높은 수치로 조절될 수도 있다. 슬러리의 미세도는 주로, 머무르는 시간 및/또는 교반기 볼 밀에서 제조하는 동안의 에너지 주입에 의해 결정된다.
색소 슬러리의 백색도는 무엇보다도 새로운 색소 대 잔여수 슬러지의 혼합비, 및 특히 사용된 새로운 색소의 유형에 좌우된다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 잔여수 슬러지 조성의 한 구현예를 하기 표 1 에서 언급한다:
표 1 에서 설명된 조성으로의 폐수 슬러지를 건조시키고, 그의 미세도 및 색상도를 측정한다.
얻어진 수치는 하기이다:
미세도: (Cilas 850)
D50 수치 = 15.0 ㎛
D3.2 수치 = 1.0 ㎛
백색도:
(밝기 Ry, C/2°DIN 53163)
Ry 수치 = 84.1
황색도 지수: (C/2°) = - 5.6
폐수 슬러지의 물 함유량은 19.5 % 이다. pH 값은 10 % 용액 내에서 측정하여 6.8 인 것으로 나타났다. 건조된 폐수 슬러지의 일부를 450 ℃ 에서 두 시간 동안 가열하였다. 강열감량 (유기 함유물) 은 13.4 % 이다.
그 후에, 실험실 규모에서, 폐수 슬러지 40 중량 % 를 60 중량 % 의 새로운 색소인 칼시셀(Calcicell)(등록상표), 천연 결정성 칼슘 카보네이트 (입도 범위는 0 ~ 20 ㎛, D50 값 = 5.5 ㎛, 백색도 C/2°DIN 53163 = 95 ± 1) 와 함께 슬러리화하고, 제분기에서 간단하게 제분한다.
그리고 난후, 제분 및 건조된 생성물의 미세도 및 색상도를 측정한다.
얻어진 수치는 하기이다:
미세도: (Cilas 850)
D50 수치 = 9.2 ㎛
D9 수치 = 1.0 ㎛
제분 후 백색도 (밝기 Ry, C/2°DIN 53163) 는 하기이다:
Ry 값 = 92.0
황색도 지수: (C/2°) = - 2.6
(상기의 모든 미세도 특성은 프랑스, 실라스(Cilas) 의 실라스 850 분석기로 저장 침강 분석법에 의해 측정한다. 알코올 내 샘플의 분산은 초음파를 사용한 고속 혼합기에 의해 수행된다.)

Claims (15)

  1. 충전제 및 코팅 색소를 함유하는 잔여수 슬러지를 새로운 색소 또는 새로운 충전제와 함께, 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및 새로운 충전제 함유 슬러리로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 형태로 혼합 및 후속 제분하여 색소 슬러리를 수득하는 것을 특징으로 하는, 코팅 설비 폐수, 잉크 제거 설비, 내수 처리 설비 또는 분리기에서 나온 잔여수 슬러지에서 얻어지는 종이, 보드지(paperboard) 및 마분지(cardboard) 제조용 충전제 및 코팅 색소의 재생 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 섬유 함유량 대 충전제, 색소, 또는 충전제 및 색소 함유량의 비가 2 내지 98 중량 % 대 98 내지 2 중량 % 인 잔여수 슬러지를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 잉크 제거 설비, 내수 처리 설비 및 분리기에서 유도된 잔여수 슬러지를 섬유 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 섬유 분리가 응집 및 침강, 여과, 스크리닝, 원심분리, 및 화학적 처리로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 고체의 농도가 0.02 중량 % 내지 50 중량 % 인 잔여수 슬러지를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 충전제, 코팅 색소, 또는 충전제 및 코팅 색소의 농도가 고체 함유량을 기준으로 2 내지 80 중량 % 인 잔여수 슬러지를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 차이나 점토, 천연 또는 침전 칼슘 카보네이트, 인공 또는 천연 알루미늄 실리케이트 및 산화 수화물, 티타늄 디옥시드, 새틴 화이트(satin white), 돌로마이트, 운모, 금속 플레이크, 벤토나이트, 금홍석, 마그네슘 히드록시드, 석고, 실리케이트 시트, 탈쿰(talcum), 칼슘 실리케이트 및 다른 바위 및 토양을 상기의 새로운 색소, 새로운 충전제, 또는 새로운 색소 및 새로운 충전제로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기의 새로운 색소, 새로운 충전제, 또는 새로운 색소 및 새로운 충전제를, 통상적인 제분 보조제, 분산 보조제, 또는 제분 보조제 및 분산 보조제를 갖거나 갖지 않는 상기의 잔여수 슬러지의 존재 하에서, 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및 새로운 충전제 함유 슬러리로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 형태로 혼합 및 제분하여 고체 함유량이 30 내지 85 중량 % 인 슬러리를 수득하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 새로운 색소, 새로운 충전제, 또는 새로운 색소 및 새로운 충전제를, 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및 새로운 충전제 함유 슬러리로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 형태로 제분하여, 등가 직경을 기준으로 〈 1 ㎛ 인 입자가 10 내지 99 중량 %인 입도 분포를 수득하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 새로운 색소, 새로운 충전제, 또는 새로운 색소 및 새로운 충전제를, 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및 새로운 충전제 함유 슬러리로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 형태로 제분하여 입자의 등가 직경을 기준으로 각각 하기의 입도 분포를 수득하는 것을 특징으로 하는 방법:
    a)〈 10 ㎛ 인 입자는 95 내지 100 중량 %;
    b)〈 2 ㎛ 인 입자는 50 내지 100 중량 %;
    c)〈 1 ㎛ 인 입자는 27 내지 95 중량 %; 및
    d)〈 0.2 ㎛ 인 입자는 0.1 내지 55 중량 %.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 색소 슬러리의 백색도를 잔여수 슬러지에 대한, 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및 새로운 충전제 함유 슬러리로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 형태로 제분된 또는 제분되지 않은 새로운 색소 또는 새로운 충전제의 비를 통해 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 색소 슬러리의 백색도를 분말, 새로운 색소 함유 슬러리 및 새로운 충전제 함유 슬러리로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 형태의 상기의 새로운 색소 또는 새로운 충전제의 화학적 순도를 선택함으로써 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 시트 주입 오프셋(offset) 종이, 회전식 오프셋 종이, 음각 프린트지, 마분지 및 특수지와 같은 제지 산업용 코팅 화합물의 제조에 사용되는, 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 따른 색소 슬러리.
  14. 제 13 항에 있어서, 코팅 색소의 일부 또는 전체를 대체하기 위해, 통상적인 코팅 화합물의 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는 색소 슬러리.
  15. 제지용 종이 재료에 사용되는 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 따른 색소 슬러리.
KR10-1998-0710790A 1996-07-09 1997-03-19 종이,보드지및마분지제조에사용된충전제및코팅색소를재사용하는방법 KR100494217B1 (ko)

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