KR100579764B1

KR100579764B1 - 탈잉크 공정 용수 정화용 염화 디알릴디메틸암모늄 및 아크릴아미드의 친수성 분산 중합체

Info

Publication number: KR100579764B1
Application number: KR1020017006892A
Authority: KR
Inventors: 제인 베릴 옹 슁; 카렌 투베르겐
Original assignee: 날코 컴파니
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2006-05-15
Also published as: EP1137600A1; NO20012713D0; CA2351855A1; KR20010107999A; EP1137600A4; JP2002531248A; AU1622799A; AU764315B2; NO20012713L

Abstract

본 발명은 제지원료 재생에서 얻어지는 탈잉크 공정 용수를 친수성 분산 중합체로 처리하는 탈잉크 공정 용수의 정화 방법을 포함한다. 본 발명에 따른 친수성 분산 중합체는 염화 디알릴 N,N-2치환 모늄 양이온 단량체 및 (메트)아크릴아미드(AcAm)의 공중합체이다. 상기 중합체를 투입하면, 침전물이 형성된다. 침전물은 고체 액체 분리법으로 용수 과정으로부터 제거되는 잉크 및 불순물을 포함한다; 상기 고체 액체 분리법은 용존 공기 부양법을 포함한다. 바람직한 공중합체는 DADMAC 및 AcAm으로부터 형성된다.

Description

탈잉크 공정 용수 정화용 염화 디알릴디메틸암모늄 및 아크릴아미드의 친수성 분산 중합체{HYDROPHILIC DISPERSION POLYMERS OF DIALLYLDIMETHYL AMMONIUM CHLORIDE AND ACRYLAMIDE FOR CLARIFICATION OF DEINKING PROCESS WATERS}

본 발명은 종이제조 원료(paper stock)의 재생과정에서 얻어지는 탈잉크 공정 용수의 정화에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 탈잉크 유입수용 정수 작용제로서의 할로겐화 디알릴-N,N-2치환 암모늄 및 (메트)아크릴아미드의 친수성 분산 공중합체의 용도에 관한 것이다. 바람직한 공중합체는 염화 디알릴디메틸암모늄(DADMAC)과 아크릴아미드(AcAm)로부터 형성된다.

재생지가 펄프원으로 사용되는 것이 점차 늘고 있다. 주요한 펄프 제조 공정중의 하나는 인쇄된 재생지원으로부터 잉크를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 잉크 제거 공정에는 다량의 물이 필요하며 고체/액제 분리 장치를 사용하여 그것을 정화한다. 용존 공기 부양법(Dissolved air flotation, DAF)이 일반적으로 사용된다.

용존 공기 부양법은 고체 제거 공정으로서 미세한 기포가 부유 입자에 부착되어, 각 입자들의 밀도를 감소시켜 그 입자들을 표면으로 부양시키는 것이다. 분리된 고체는 고체와 기포가 혼합된 부유층을 형성한다. 포획된 공기로 인한 부력때문에 고체는 더욱 작은 체적을 가지게 된 후에 부유층이 제거된다.

공기는 가압 혼합 챔버에 의해 유입된 잉크수로 도입된다. 유입수가 가압되지 않은 부유 장치로 들어가게 되면, 과포화된 용액은 공기를 부유 입자에 부착된 매우 미세한 기포 형태로 방출한다. 부양 장치에서 최대치 결과를 얻으려면, 공기와 더불어 정화보조제가 첨가되어야 한다. 부양법은 부유 입자의 98%까지 제거할 수 있다.

재생 공장은 거의 모두 공장 용수의 순환 마무리가 강조되는 거대도시에 위치한다. 결과적으로, DAF로부터 생성되는 물의 재사용은 휘도와 같은 종이질을 감소시킬 수 있으므로 탈잉크 세정수의 효과적인 정화가 중요해지고 있다. 게다가, 이러한 물이 다른 용도로 사용된다면, BOD/COD 및 부유 고체물 양을 최소화하는 것이 바람직하다.

정화 약품은 전형적으로 공정 용수 스트림으로부터 고체를 제거하는데 기계적 정화기와 함께 사용된다. 정화 약품은 부유 고체물을 더 큰 입자로 응고 및/또는 응집시켜, 중력 침강이나 부양에 의해 공정 스트림으로부터 제거될 수 있다.

정화라는 것은 일반적으로 비침전성 물질을 응고, 응집 및 침강에 의해 제거시키는 것을 의미한다. 응고(coagulation)은 전하 중성화에 의한 불안정화 과정이다. 일단 입자가 중성화되면, 그 입자는 더 이상 서로 밀치지 못하며 끌어 당기지도 못한다. 응고는 콜로이드 크기의 부유 물질을 제거하는데 필요하다. 응집(flocculation)은 불안정화된 "응고된" 입자를 모아 더 큰 덩어리 즉 침전물을 형성하는 것이다.

개개의 물이 가진 특성에 의존하여, 다른 화합물 유형과 프로그램이 이용된다. 용존 공기 부양법에 의한 탈잉크 공정 용수 정화에는 이중 중합체 프로그램이 이용되는 것이 전통적이다. 전형적으로, 이것은 고분자량 응집제가 뒤따르는 저분자량 양이온 응집제를 포함한다.

전하 중성화를 제공하기 위하여 탈잉크 공정 용수에 응집제를 사용하기 전에 응고제를 사용하는 것이 통례이다. 이것은 효과적인 고체 제거를 제공한다. 전형적으로 전통적인 양이온 응고제는 폴리(염화 디알릴디메틸암모늄), 양쪽성 염화 디알릴디메틸암모늄/아크릴산 함유 공중합체, 에틸렌 2염화물/암모니아 또는 디메틸아민/에피클로로하이드린의 축합 중합체이다. 전통적인 아크릴아미드계 응집제는 고체/액체 분리를 돕기 위하여 이용되어 왔다. 예를 들면, 탈잉크 공정 용수의 정화에 쓰이는 응고제로서 폴리(염화 디알릴디메틸암모늄/3-아크릴아미도-3-메틸부탄산)의 공중합체가 미합중국 특허 제5,207,924호에 개시되어 있으며 비닐아민으로부터 형성된 중합체가 미합중국 특허 제5,573,675호에 개시되어 있다. 더욱이, 탈잉크 공정 용수의 정화에 쓰이는 친수성 분산 중합체의 용도가 미합중국 특허출원 제 08/743,437호에 개시되어 있으며, 본원에는 참고문헌으로 인용된다. 상기 참고문헌에서, 이중 중합체 프로그램에서 최적의 활성을 위해서는 분산 중합체가 이용되어야 한다고 한다.

대조적으로, 본원에 기술된 중합체의 일반적인 부류내에서, 본 발명의 바람직한 중합체는 단일 처리제로서 염화 디알릴디메틸암모늄(DADMAC) 및 (메트)아크릴아미드의 친수성 분산 공중합체이다. 본원에 개시된 본 발명의 이점은 단독의 처리 약품인 분산 중합체를 사용하는 방법이다. 비록 다른 처리 약품이 부가물로서 첨가될 수 있지만, 이들이 활성화를 위해 필요로 되는 것은 아니다. 본 발명의 또 다른 이점은 이러한 분산 중합체를 사용하는 것이 전통적인 라텍스 중합체에 포함된 계면 활성제와 오일의 원치않는 첨가없이 미립자 물질을 제거하도록 한다는 점이다. 더욱이, 이러한 중합체는 인버터 시스템을 필요로 하지 않으며 간단한 급전 설비를 이용한 종이제조 공정 스트림에 도입될 수 있다.

본 발명은 종이제조 원료의 재생과정에서 얻어지는 잉크 함유 용수를 친수성 분산 중합체로 처리하여 정화하는 방법을 포함한다. 상기 친수성 분산 중합체는: (a) 양이온 단량체인 할로겐화 디알릴-N,N-2치환 암모늄 및 (b) (메트)아크릴아미드(다가 음이온 염의 수용액 중의)로 표시되는 제 2 단량체를 포함하고, 여기서, 중합반응은 분산제 존재하에 일어난다. 상기 중합체의 부가로 얻어지는 결과는 정화된 공정 용수 스트림 및 고도로 응집된 고체물이며, 후자는 용존 공기 부양법과 같은 보통의 고체/액체 분리 공정에 의해 용이하게 처리된다.

본 발명은 제지원료 재생에서 얻어지는 잉크 함유 용수를 친수성 분산 중합체로 처리하여 정화하는 방법을 포함한다.

본 발명에 따른 친수성 분산 중합체는 할로겐화 디알릴-N,N-2치환 암모늄 양이온 단량체 및 (메트)아크릴아미드의 공중합체이다. 위에 기술된 중합체는 제지공정에서 사용하는 경우 이점을 제공한다는 것이 발견되었다. 특별히, 본 발명에 따른 친수성 분산 중합체는 전형적인 공장 처리 프로그램과 비교해서 탈잉크 공정 용수의 정화에 관하여 개선되거나 동일한 활성을 나타낸다. 이러한 중합체의 사용은 전통적인 라텍스 중합체에 포함된 계면 활성제와 오일의 원치않는 첨가없이 미립자 물질 제거를 제공한다. 부가적으로, 이러한 응집제는 인버터 시스템을 필요로 하지 않으며 간단한 급전 설비를 이용한 종이제조 공정 스트림에 도입될 수 있다.

다른 이점은 상기 분산 중합체의 부가 형태에 관한 것이다. 거의 모든 경우, 전통적인 수용성 중합체는 현재 분말 형태로 상업적으로 이용할 수 있다. 중합체 분말은 사용하기 전에 수성 매질에 용해되어야만 했다. 수성 매질내에서 중합체는 팽창하여, 분산 입자들이 응집된다. 통상적인 중합체는 수성 매질내에서 용해되기가 심히 곤란하다. 이와 대조적으로, 본 발명에 따른 분산 중합체는 이들의 성질에 의해 용해에 관련된 문제점이 없다.

그러나, 가장 중요한 점은, 상기 DADMAC 및 아크릴아미드로부터 형성된 분산 공중합체가, 전통적인 응고제와 응집제 모두를 필요로 하는 전통적인 이중 중합체 프로그램을 대신하여, 단독의 중합 처리제로서 이용될 수 있다는 점에서 더 이로운 유연성을 가지고 있다는 것이다.

본 발명에 따른 수성 분산액은, 경우에 따라 물로 희석된 수성 용액 형태로 많은 가운데서, 응집 작용제, 농축제, 토양 조절제, 접착제, 식품 첨가물, 분산제, 세제, 의약품 또는 화장품 첨가물과 같은 다양한 과학 기술 분야에서 이롭게 이용될 수 있다.

(단량체)

실시예 1은 아크릴아미드형 단량체 대 할로겐화 디알릴-N,N-2치환 암모늄 비율이 약 1:99에서 99:1 범위에 이르는 단량체 성분의 다양한 비율에서 공중합체를 제조하는 공정에 대해 개설한다. 본 발명에 따른 분산 중합체를 형성하기 위하여 이용되는 단량체의 두가지 형태 각각은 더 자세하게 기술된다. 할로겐화 디알릴-N,N-2치환 암모늄에 있어서, 상기 단량체의 2치환체는 C₁-C₂₀ 알킬기, 아릴기, 알킬아릴기 또는 아릴알킬기이다. 더욱이, 각 2치환체는 서로 다른 기일 수도 있다. 예를 들어, 염화 N-메틸-N-에틸-N,N-디알릴암모늄이 하나의 의도된 할로겐화물일 수 있다.

하나의 적용가능한 할로겐화물의 특정한 예는 DADMAC이다. 공중합체내에 존재하는 염화 디알릴디메틸암모늄 양은, 바람직하게, 약 5몰%에서 약 30몰%이다. 할로겐화 디알릴-N,N-2치환 암모늄, 특히 염화 디알릴디메틸암모늄이 여러 다양한 소스로부터 알려져 있고 상업적으로 사용된다. 염화물외에, 카운터이온으로는 여러 가운데서 브롬화물, 황산염, 인산염, 일수소 인산염, 및 질산염일 수도 있다. DADMAC 제조를 위한 하나의 방법이 미합중국 특허 제 4,151,202호에 상술되어 있는바, 이 명세서에 개시된 바가 본원에 참고적으로 결합되어 있다.

아크릴아미드형 단량체에 있어서, 치환된 (메트)아크릴아미드 단량체는 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 가질 수 있다. 적용가능한 단량체로는, 에틸헥실(메트)아크릴아미드, 디에틸아미노프로필(메트)아크릴아미드, 디메틸아미노하이드록시프로필(메트)아크릴아미드, N-이소프로필(메트)아크릴아미드, N-제3부틸(메트)아크릴아미드, C₁-C₁₀ N-알킬아크릴아미드, C₁-C₁₀ N-알킬메타크릴아미드, N-아릴아크릴아미드, N-아릴메타크릴아미드, N-아릴알킬아크릴아미드, N-이소프로필(메트)아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드(메트)아크릴아미드, C₁-C₁₀ N,N-디알킬아크릴아미드, C₁-C₁₀ N,N-디알킬메타크릴아미드, N,N-디아릴아크릴아미드, N,N-디아릴메타크릴아미드, N,N-디알릴알킬아크릴아미드, 및 N,N-디아릴알킬메타크릴아미드가 있으며, 이들로 제한되는 것은 아니다.

(다가 음이온 염)

본 발명에 따른 수용액에 혼합되는 다가 음이온 염은 황산염, 인산염, 또는 이들의 혼합물이 적절하다. 바람직한 염은 황산암모늄, 황산나트륨, 황산마그네슘, 황산알루미늄, 인산수소암모늄, 인산수소나트륨, 및 인산수소칼륨이다. 본 발명에 있어서, 이러한 염들은 15% 또는 그 이상의 농도를 지닌 수용액으로 각각 이용될 수 있다.

(분산제)

분산제 중합체는 상기 단량체의 중합반응이 일어나는 음이온 염 수용액에 존재한다. 상기 분산제 중합체는 수용성의 고분자량 양이온 중합체이다. 바람직하게는 상기 분산제 중합체는 상기 수용성 염용액에 용해된다. 상기 분산제 중합체는 단량체의 총중량을 기준으로 1 내지 10중량%의 양으로 이용되는 것이 바람직하다. 상기 분산제 중합체는 할로겐화 디알릴 2치환 암모늄 또는 N,N-디알킬아미노에틸(메트)아크릴레이트 및 이의 4급염인 양이온 단량체 단위 20몰% 이상으로 구성되어 있다. 바람직하게는, 나머지 몰%는 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드가 차지한다. 상기 분산제 중합체의 성능은 분자량에 의해 크게 좌우되지는 않는다. 그러나, 상기 분산제의 분자량은 10,000 내지 10,000,000인 것이 바람직하다. 바람직한 분산제는 염화 디알릴디메틸암모늄의 단독중합체, 디메틸아미노에틸아크릴레이트 메틸 클로라이드 4급염 및 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 메틸 클로라이드 4급염이다. 본 발명에 따른 일실시예에 있어서, 글리세린 또는 폴리에틸렌 글리콜과 같은 다가 알콜이 중합반응 시스템내에 공존한다. 이러한 알콜의 존재하에 미세입자의 침전이 원할하게 이루어진다. 게다가, 많은 것 가운데, 전분, 덱스트란, 카르보메톡시 셀룰로오스 및 풀룰란 등의 폴리사카라이드는 단독으로 또는 다른 유기 양이온 응집제와 같이 안정화제로 이용될 수 있다.

(분산 중합체)

중합반응에 있어서, 보통의 수용성 라디칼-형성 작용제가 이용될 수 있지만, 바람직하게는 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)염산염 및 2,2'-아조비스(N,N'-디메틸렌이소부틸아민)염산염과 같은 수용성 질소 화합물이 이용된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 미세한 분산을 얻을 목적으로 상기 단량체의 중합반응이 일어나기 이전에 씨드 중합체(seed polymer)가 첨가된다. 씨드 중합체는 다가 음이온 염 수용액에 용해되지 않는 수용성 양이온 중합체이다. 바람직하게 상기 씨드 중합체는 본원에 기술된 공정에 의해 상기 단량체 혼합물로부터 제조된 중합체이다. 그렇지만, 상기 씨드 중합체의 단량체 조성은 중합반응으로 형성된 수용성 양이온 중합체의 단량체 조성과 항상 일치할 필요는 없다. 그러나, 중합반응동안 형성된 수용성 중합체와 같이, 상기 씨드 중합체는 적어도 5몰%의 할로겐화 디알릴디메틸암모늄 양이온 단량체 단위를 함유하여야 한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 하나의 중합반응에 사용되는 씨드 중합체는 동일한 단량체 혼합물이 사용되는 이전 반응에서 제조된 수용성 중합체이다.

본 발명의 일 측면은 잉크 및 다른 불순물을 함유하는 종이제조 공정 용수의 정화 방법에 있어서, 하기 단계들을 포함하는 방법이다:

a) 상기 공정 용수를, 분산제 존재 하에 다가 음이온 염 수용액 중에서 하기 i) 및 ii)를 중합하여 수득한 친수성 분산 중합체의 유효한 탁도 감소량으로 처리하는 단계:

ⅰ) 할로겐화 디알릴-N,N-2치환 암모늄의 치환체가 C₁-C₂₀ 알킬기, 아릴기, 알킬아릴기 및 아릴알킬기로 구성된 군에서 선택되는 할로겐화 디알릴-N,N-2치환 암모늄 양이온 단량체, 및

ⅱ) 하기 화학식 1의 제2 단량체:

(식 중, R₁ 및 R₂는 수소, C₁-C₁₀ 알킬기, 아릴기 및 알킬아릴기로 구성된 군에서 선택되며; R₃은 수소 및 메틸기로 구성된 군에서 선택되고; R₄및 R₅ 는 C₁-C₁₀ 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기 및 수소로 구성된 군에서 선택됨);

삭제

b) 상기 a)단계의 처리된 공정 용수를 고체 잉크와 기타 불순물 함유층과 정화된 액체층으로 분리하는 단계; 및

c) 상기 분리된 층을 용존 공기 부양법으로 회수하는 단계.

상기 양이온 단량체는 염화 디알릴디메틸암모늄일 수 있고 상기 제 2 단량체는 아크릴아미드일 수 있다. 친수성 분산 중합체는 약 1몰% 에서 약 30몰%의 양이온 전하를 가질 수 있다.

본 발명의 분산 중합체는 활성화의 최적화를 위하여 그 어떤 첨가제를 필요로 하지 않는다는 것을 강조하지만, 부가적으로 전통적인 응고제, 전통적인 응집제, 명반, 또는 이들의 혼합물이 상기 분산 중합체에 첨가제로서 이용될 수도 있다.

게다가, 본 발명에 따른 친수성 분산 중합체의 고유 점도 범위는 약 0.5 내지 약 10 dl/g 이며, 바람직하게는 1.5 내지 약 8.5 dl/g이며 더욱 바람직하게는 약 2.5 내지 7.5 dl/g이다. 특정의 공장 조건에 의존하여, 바람직한 투입량은 약 0.5 내지 500 ppm이다.

(정화 방법)

명확한 고체/액체 분리체, 즉 침전물을 달성하기 위하여는 응집제의 도움으로 형성되어야 한다. 본 발명의 바람직한 중합체는 종이제조 시스템에서 응고제 또는 응집제로 작용하는 고유의 능력이 있는 염화 디알릴디메틸암모늄 양이온 단량체와 (메트)아크릴아미드(AcAm)와의 공중합체이다. 상기 중합체는 그램당 약 0.5 내지 10 데시리터(dl/g)의 고유 점도를 가지고 있으며, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 7.5 dl/g이다.

상기 중합체는 종이제조 공정 스트림에 부유하는 중성화된 콜로이드 입자의 응집을 야기한다고 믿어지고 있다. 응고란 결합제(즉, 유기 응고제) 또는 포획제(즉, 무기 응집제)가 중성화된 입자를 모이게 한 결과이다.

전통적으로, 응고제는 용존 공기 주입 후에 DAF 장치에 응집제가 첨가되는 동안 DAF 장치 앞에 용액 형태로 시스템에 첨가되는 것이 바람직하다. 본 발명의 중합체는 유효한 양으로 첨가될 수 있는데, 일반적으로 약 0.5 내지 100ppm이 첨가된다. 그러나, 당업자에게 이해되듯이, 필요한 중합체의 양은 처리되는 구체적인 공장에서의 DAF 유입액 성질에 의존할 것이다.

이하에는 본 발명의 바람직한 실시예와 응용이 나타나 있으며 이에 관하여 첨부된 청구범위에서 다르게 언급되지 않는 한 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다.

(실시예 1)

30%몰의 염화 디알릴디메틸암모늄 및 아크릴아미드의 분산 공중합체는 하기 방법으로 합성된다. 교반기, 온도 조절기, 및 물 냉각 콘덴서를 구비한 2 리터 수지 반응기에 아크릴아미드 40.0% 용액 25.667그램(0.1769몰), DADMAC 62.0% 용액 161.29그램(0.6192몰), 황산암모늄 200그램, 황산나트륨 40그램, 탈이온화된 물 303.85그램, 포름산나트륨 0.38그램, 폴리(DMAEAoMCQ)(디메틸아미노에틸아크릴레이트 메틸 클로라이드 4급염, IV=2.0 dl/gm) 20% 용액 45g, 및 EDTA 0.2그램을 첨가한다. 상기 혼합물을 48℃로 가열하고 2,2-아조비스(2-아미디노프로판) 2염산염 4% 용액 2.50그램 및 2,2'-아조비스(N,N-디메틸렌 이소부티르아미딘) 2염산염 4% 용액 2.50그램을 첨가한다. 생성된 용액에 1분당 질소 1000cc를 살포한다. 15분이 지나면, 중합반응이 개시되고 그 용액은 점성이 된다. 4시간을 초과하여 온도를 50℃로 유지하고 49.0% 아크릴아미드(1.230몰) 178.42그램 및 EDTA 0.2그램을 함유하는 용액을 시린지 펌프를 사용하여 반응기에 주입한다. 생성된 중합체 분산액은 4200cps 브룩필드 점도를 가진다. 그런 다음 상기 분산액을 55℃에서 2.5시간동안 더 반응시킨다. 생성된 중합체 분산액은 3300cps 브룩필드 점도를 가진다. 상기 분산액에 99% 아디프산 10그램, 황산암모늄 10그램, 및 60% 티오황산암모늄 수용액 12.5그램을 첨가한다. 이 결과로 생성된 분산액(조성물 M)은 1312.5cps 브룩필드 점도를 가지며 1.0몰 NaNO₃ 중에서 6.32 dl/gm 고유 점도를 가진 DADMAC 및 아크릴아미드의 50중량 퍼센트 공중합체 20%를 함유한다. 본 발명에 이용되는 중합체 및 그 각각의 설명이 표 1에 요약되어 있다.

	중합체 설명
조성물	설명	고유 점도(dl/g)
A¹	용액내 에피클로로하이드린/디메틸아민 축합 중합체	0.11
L²	폴리(DADMAC), 용액 중합체	0.75
M³	DADMAC 및 AcAm의 분산 중합체, 30/70 몰비 DADMAC/AcAm	4.7
N⁴	폴리(NaAc/AcAm) 라텍스 중합체, 7/93 몰비 NaAc/AcAm	21.7
명반⁵	제지 명반, 50중량% 용액
1 = 전통적인 처리, 네퍼빌,Ⅱ 날코 케미칼 컴파니사에서 입수 2 = 전통적인 처리, 네퍼빌,Ⅱ 날코 케미칼 컴파니사에서 입수 3 = 실시예 1에 따라 합성 4 = 전통적인 처리, 네퍼빌,Ⅱ 날코 케미칼 컴파니사에서 입수 5 = 전통적인 처리, CT, 스템포드 CYTEC 인더스트리사에서 입수

삭제

(실시예 2)

실시예 1의 과정에 따라 합성된 분산 중합체의 활성을 측정하기 위하여, 하기 과정이 이용된다. DAF 유입액 샘플은 서던 뉴스프린트 탈잉크 밀에서 얻어진다. 모든 샘플을 4℃에서 저장하고 5일내에 테스트하였다.

전형적인 자(jar) 테스트 방법이 중합체 성능을 모니터하기 위하여 이용되었다. 일반적으로, 전통적인 응고제는 1%(활성물/생성물) 용액으로 제조되고 응집제는 탈이온수 중의 ~0.1%(생성물) 용액으로 제조된다. 보고된 투입량은 응고제는 활성물/생성물에 기초하며 응집제는 생성물에 기초한다. 상기 분산 중합체를 테스트하기 위하여, 0.1% 용액이 이용된다. 탈잉크 유입액 샘플을 3분동안 200rpm(빠른 혼합)으로 교반하는데, 여기서 빠른 혼합 초기에 응고제가 첨가되며 빠른 혼합 말기 40초동안 응집제가 첨가된다. 이후에는 2분 동안 25rpm으로 느린 혼합이 뒤따른다. 상기 샘플을 5분동안 침강시키고 상부 액층의 분획을 제거하여 필요한 경우 적절하게 희석시킨다. 탁도는 450nm에서 HACH DR-2000으로 측정한다.

일련의 실험을 친수성 분산 공중합체 DADMAC/AcAm(조성물 M)을 이용하여 수행하였다. 그 결과가 표 Ⅱ 내지 Ⅴ에 요약되어 있다. 표 Ⅱ 내지 Ⅴ에서, 낮은 탁도는 큰 고체-액체 분리가 수행되었음을 의미한다. 따라서, 탁도 감소가 클수록 처리가 더 효과적인 것이다. 이러한 데이타는 조성물 M이 탈잉크수 정화에서 응고제(표 Ⅲ) 또는 응집제(표 Ⅱ,Ⅳ)로 사용될 수 있음을 나타낸다. 여러 가지 프로그램에서 조성물 M으로 DAF 유입액의 탁도 감소는 현재 서던 뉴스프린트 탈잉크 밀의 경우와 동일하거나 이보다 뛰어난 것이다.

표 Ⅱ의 결과는 단독의 조성물 M(명반없이)이 전통적인 처리법보다 우수함을 나타내며, 명반과 같이 조성물 M을 사용하면 효율을 위해 필요한 명반의 양을 감소시키면서 더 큰 탁도 감소가 얻어짐을 나타낸다.

DAF 유입액 정화를 위한 명반의 존재 또는 부존재하에 DADMAC 및 AcAm으로부터 형성되는 분산 중합체의 스크리닝 (서던 뉴스프린트 밀 DAF수)

프로그램	투입량(ppm)	탁도(NTU)	탁도 감소(%)
없음		486
명반/조성물A/조성물 N¹	300/3/4	138	71.6
조성물 M	8	127	73.9
조성물 M	12	110	77.4
명반/조성물 M	20/4	150	69.1
명반/조성물 M	20/8	123	74.7
명반/조성물 M	20/12	106	78.2
명반/조성물 M	20/16	103	78.8
명반/조성물 M	30/4	163	66.5
명반/조성물 M	300/4	158	67.5
명반/조성물 M	300/8	72	85.2
명반/조성물 M	300/12	46	90.5
1 = 전통적인 프로그램

표 Ⅲ의 결과는 전통적인 처리법(두 번째 줄)과 응고제의 전통적인 처리 약품(3-11번째 줄)과 결합한 분산 중합체를 포함한 것을 비교하여 볼 때, 분산 중합체를 포함한 프로그램이 더 뛰어난 결과를 제공한다는 것을 나타낸다.

DAF 유입액 정화를 위한 응고제와 결합한 DADMAC 및 AcAm으로부터 형성되는 분산 중합체의 스크리닝 (서던 뉴스프린트 밀 DAF수)

프로그램	투입량(ppm)	탁도(NTU)	탁도 감소(%)
없음		486
명반/조성물 A/조성물 N¹	300/3/4	138	71.6
조성물 A/조성물 M	3/4	118	75.7
조성물 A/조성물 M	2/8	101	79.2
조성물 A/조성물 M	3/8	91	81.3
조성물 A/조성물 M	6/8	77	84.2
조성물 A/조성물 M	3/12	85	82.5
조성물 L/조성물 M	3/8	130	73.3
명반/조성물 L/조성물 M	300/3/8	44	90.9
명반/조성물 A/조성물 M	300/2/8	37	92.4
명반/조성물 A/조성물 M	300/3/8	40	91.8
1= 전통적인 프로그램

표 Ⅳ는 전통적인 프로그램과 비교하여 분산 중합체 및 응집제를 포함하는 프로그램의 이점을 나타낸다.

프로그램	투입량(ppm)	탁도(NTU)	탁도 감소(%)
없음		486
명반/조성물 A/조성물 N¹	300/3/4	138	71.6
명반/조성물 M/조성물 N	300/3/4	135	72.2
명반/조성물 M/조성물 N	300/6/4	125	74.3
명반/조성물 M/조성물 N	300/8/4	131	73.0
1 = 전통적인 처리

표 Ⅴ는 이러한 DAF 유입액에서 가장 효율적인 프로그램을 비교한 것으로, DADMAC 및 AcAm으로부터 형성되는 분산 중합체의 뛰어난 성능을 나타낸다.

DAF 유입액의 정화를 위해 가장 활성인 프로그램의 비교 (서던 뉴스프린트 밀 DAF수)

프로그램	투입량(ppm)	탁도(NTU)	탁도 감소(%)
없음		486	0
명반/조성물 A/조성물 N¹	300/3/4	138	71.6
명반/조성물 M/조성물 N	300/3/4	135	72.2
명반 없음/조성물 M	0/8	127	73.9
명반/조성물 M	300/8	72	85.2
조성물 A/조성물 M	3/8	91	81.3
명반/조성물 A/조성물 M	300/3/8	40	91.8
1 = 전통적인 처리

본원에 기술된 본 발명 방법의 조성물, 작용 및 배열은 하기 청구범위에 규정된 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있다.

Claims

잉크 및 다른 불순물을 함유하는 종이제조 공정 용수의 정화 방법에 있어서,

상기 공정 용수에, 분산제 존재 하에 다가 음이온 염 수용액 중에서 하기 i) 및 ii)를 중합하여 수득한 친수성 분산 중합체의 유효 정화량을 첨가하는 단계를 포함하는 방법:

ⅰ) 할로겐화 디알릴-N,N-2치환 암모늄의 치환체가 C₁-C₂₀ 알킬기, 아릴기, 알킬아릴기 및 아릴알킬기로 구성된 군에서 선택되는 할로겐화 디알릴-N,N-2치환 암모늄 양이온 단량체, 및

ⅱ) 하기 화학식 1의 제2 단량체:

[화학식 1]

(식 중, R₁ 및 R₂는 수소, C₁-C₁₀ 알킬기, 아릴기 및 알킬아릴기로 구성된 군에서 선택되며; R₃은 수소 및 메틸기로 구성된 군에서 선택되고; R₄및 R₅ 는 C₁-C₁₀ 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기 및 수소로 구성된 군에서 선택됨).
제 1 항에 있어서, 상기 양이온 단량체는 염화 디알릴디메틸암모늄이며 상기 제2 단량체는 아크릴아미드인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 친수성 분산 중합체는 1몰% 내지 30몰%의 양이온 전하를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 중합체는 그램당 0.5 내지 10 데시리터/g의 고유 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 응고제의 첨가를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 응집제의 첨가를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서, 응집제의 첨가를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 명반의 첨가를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서, 응고제의 첨가를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 정화는 용존 산소 부양에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.