KR19980701977A - 폐지의 잉크 제거 방법 및 조성물 - Google Patents

Abstract

폐지의 잉크를 제거하기 위한 방법 및 조성물이 개시되어 있다. 이 방법은 알킬렌 옥시드의 혼합물과 랜덤하게 알콕실화된 알콜을, 처리가 요구되는 폐지 샘플에 공급하여 계면활성제를 형성하는 단계를 포함한다. 계면활성제는 수성 슬러리내에서 발포를 촉진하면서 정전식 토너 입자의 응집 및 압축을 증가시킨다.

Description

폐지의 잉크 제거 방법 및 조성물

레이저 및 전자사진 잉크를 포함하는 건조한 토너 정전식 인쇄 잉크는 폐지 재순환 분야에서의 오염을 증가시키는 중요한 요인이다. 전통적으로, 종이는 통상적인 잉크제거 방법에 의하여 충분히 제거되는 수성잉크 또는 유성 잉크로 인쇄되어 왔다. 이러한 방법에서, 이차 섬유는 기계적으로 펄프화되고 계면활성제를 함유하는 수성 매질과 접촉하게 된다. 기계적 펄프화 및 계면활성제의 작용화 결과로서 잉크는 펄프 섬유로부터 분리된다. 분산된 잉크는 세척 또는 부유화와 같은 방법에 의하여 펄프 섬유로 부터 분리된다.

통상적인 잉크제거 방법은 많은 적용에서 종종 받아들일 수 없으며 시간이 소비되는 화학적 및 기계적 처리가 필요한 건조한 토너 정전식 인쇄 잉크를 다루는데 최소한의 성과를 얻어왔었다. 정전식 인쇄된 복사물로 오염된 사무실 폐기물을 위한 잉크 제거 프로그램의 개발은 재순환 공정에서 더 받아들일 수 있도록 할 것이다.

사무실 폐기물의 재순환능은 통상적으로 유리한 점을 제공할 것이며 순수한 섬유원의 보존에 중요한 영향을 줄 것이다. 정전식 인쇄된 폐기물이 산업분야에서 통상적으로 볼 수 있는 충격식 인쇄된 폐기물의 부피에는 도달되지 않지만, 정전식 인쇄의 사용은 꾸준히 증가되며 재순환 산업에서 유용한 폐기 복사물도 또한 증가될 것임을 암시한다.

몇몇 잉크제거 시스템은 화학적 응집/압축을 수행한후 전진 세정하여 비충격식 잉크를 제거하고, 제거된 잉크를 부유시켜 충격식 잉크 (즉, 오프셋) 및 기타 오염물질을 제거한다. 이러한 잉크 제거용 제품의 다수의 화학적 성질은 수성 종이 제조 시스템에서 탈포제로서 작용하도록 야기되어 왔다. 그러므로 초기 화학물질의 탈포 효과를 극복하기 위하여 별개의 부유화 보조물이 종종 부유화 셀에 가해진다.

더욱이, 만은 응집/압축 시스템은 효과적인 처리를 제공하기 위하여 비교적 높은 적용량을 사용한다. 현존하는 사무실 폐기물의 잉크제거 기술은 토너 입자를 응집 및 압축화하기 위하여 섬유에 대하여 0.60 % - 0.75 % 의 제품양을 이용한다.

본 발명은 폐지의 잉크를 제거하기 위한 방법 및 조성물에 관한 것이다. 이 처리제는 수성 슬러리내에서 발포를 촉진하면서 정전식 토너 입자의 응집 및 압축을 향상시킨다.

도 1 은 표준 잉크제거 순서를 나타낸다.

본 발명은 정전식 인쇄 잉크, 충격식 인쇄 잉크, 또는 이들의 화합물을 함유하는 폐지의 잉크를 제거하는 방법을 제공하는 것이며, 이러한 방법은 정전식 토너 입자의 응집 및 압축을 향상시키는 화합물을, 수성 슬러리 내에서 발포를 촉진시키면서 폐지의 수성 슬러리에 가하는 것을 포함한다. 바람직한 부류의 화합물은 랜덤 알콜 알콕실레이트이며, 특히 랜덤 직쇄 알콜 알콕실레이트 계면활성제가 바람직하며, 이러한 화합물의 측쇄형도 효과적인 것으로 예상된다. 이러한 물질은 하기 구조를 갖는다:

CH₃-(CH₂)_x-O-(CH₂CH₂O)_y-(CH₂CH(CH₃)O)_zH

11 ≤ x ≤ 14

분자량은 800 정도가 특히 바람직하다.

본 발명의 방법은 하기 단계를 포함한다:

정전식 인쇄 잉크, 충격식 인쇄 잉크, 또는 이들의 화합물을 함유하는 폐지 더미를 펄프로 전환한다. 펄프는 그후 랜덤 알콜 알콕실레이트 계면활성제를 함유하는 처리제를 포함하는 수성 매질, 예를들어 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드기 및 티올 에톡실레이트된 계면활성제와 접촉시킨다, 티올 에톡실레이트 계면활성제는 바람직하게는 3 몰 이하의 에틸렌 옥시드의 에톡시화도를 갖는 것이다. 생성된 펄프 함유 매질은 이어서 기계적으로 진행하여 처리된 잉크를 그로부터 제거한다.

랜덤 직쇄 알콜 알콕실레이트 계면활성제의 분자량 범위는 바람직하게는 600 - 1000 이고; 처리 온도는 130 ℉ - 180 ℉ 일 수 있고, 5.0 내지 12.0 의 pH 가 바람직하다. 또한, 랜덤 알콜 알콕실레이트 계면활성제는 15 - 25 ℃ 의 수성 담점 (cloud point) 을 갖는다.

랜덤 알콜 알콕실레이트란, 하기 기술된 바와 같이 알킬렌 옥시드 (예컨대, 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드) 의 혼합물과 랜덤하게 알콕실레이트된 알콜을 의미한다.

통상의 블록 알콕실레이트는 사슬상에서 서로 일치하는 옥시에틸렌 단량체 모두를 갖는다. 잇따라 오는 옥시프로필렌 단량체 모두는 캡을 형성한다. 사무실 폐기물의 잉크를 제거하기 위하여 효과적인 이러한 형태의 분자는 전형적으로 수-불용성이며 탈포제로서 작용한다. 랜덤 알콕실레이트는 알콜 히드로포브와 함께 동시에 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드와 반응한다. 그러므로 옥시에틸렌 및 옥시프로필렌 단량체의 랜덤화 분포가 얻어진다. 이러한 화합물은 수용성으로 남아있으면서 비충격식 잉크의 응집 및 압축에 효과적인 처리제인 것을 알아 내었다.

사전 처리 접근에 대하여 중요한 개선점은 별개의 부유화 잉크 제거제를 완전히 제거하도록 허용하는 제제의 발포형성 포텐셜이다. 그결과 정전식 인쇄 잉크를 위한 효과적인 응집/압축제도 또한 부유화 보조제로서 작용한다.

그밖에, 향상된 처리제 효율은 사전 처리와 비교시 낮은 생성물 사용량에서 얻어진다. 원료는 섬유에 대하여 0.30 중량 % 의 제품 사용량에서 잉크가 제거되고, 이와 비교하여 미리 처리된 섬유는 섬유에 대하여 0.60 - 0.75 % (펄퍼내의 건조 섬유를 기준으로한 중량 백분율) 이다.

실시예 1

랜덤 직쇄 알콜 알콕실레이트, 티올 에톡실레이트 및 이차 알콜 에톡실레이트 (후자는 HLB ≤ 10) 을 함유하는 제제를 섬유에 대하여 0.30 % 의 양으로 수산화 나트륨으로 pH 11 로 조절하고 150 ℉ 까지 가열된, 200 갈론의 물 및 200 파운드의 분류된 사무실 폐기물을 함유하는 파일롯 - 스케일 히드라펄퍼에 가한다. 혼합물은 45 분간 펄프화한다. 펄프화한후, 도 1 에 나타낸 바와 같이 표준 잉크제거 순서를 통하여 희석 및 진행을 수행한다.

비충격식 잉크의 제거에서 잉크제거 시스템의 수행능은 오염물 수치로 평가된다. 결과를 표 I 에 나타낸다. 이러한 결과는 히드라 펄퍼에 가해진 사무실 폐기물의 잉크 제거용 화학약품에 존재하는 것과 비교된 것을 근거로 50 % 화학약품의 용량에서 얻어진다. 비교를 위하여, 통상의 사무실 폐기물 잉크제거용 화학약품으로 수득된 결과도 표 I 에 나타낸다. 또한, 추가의 단순화한 방법은 섬유에 대하여 0.40 % 제거하는 부유화 보조물의 사용량으로 실현되며, 전형적으로 충격식 잉크 제거를 위한 충분한 거품화를 이룩하기 위하여 부유화전에 가해진다. 비충격식 잉크로 인한 99 % 초과의 눈으로 볼 수 있는 오염물은 양 방법에서 제거된다는 점이 가치가 있다. 그러나, 본 발명은 추가의 부유화 보조제의 사용없이 실질적으로 낮은 처리제 사용량에서 수행되었다.

본발명에서 분산된 충격식 잉크의 제거는 펄프 패드상에서 백색도 측정에 의하여 평가된다. 대부분의 분산된 잉크는 정확한 처리가 수행되는한 부유화 및 세척으로 제거할 수 있다. 공급 원료의 부유화는 55.0 % 의 백색도; 잉크제거 부유화는 56.8 % 의 백색도까지 상승된다. 부유화 거품 폐기물은 47.1 % 의 백색도를 가지며, 개별 부유화 보조제의 첨가 없이 부유화 셀에서 분산된 잉크의 유의 제거를 나타낸다. 고속 벨트 세척기를 통과하는 세척은 63.8 % 까지 원료의 백색도를 증가시킨다.

	처 리
펄퍼 화학 약품	A	B
펄퍼 용량 (% 섬유)	0.30	0.75
개별 부유화 보조제 (지방산 에톡실레이트)	없음	있음
부유화 용량 (% 섬유)	0	0.40
펄퍼 오염물 수치 (ppm)	873	578
잉크가 제거된 오염물 수치 (ppm)	4	5
오염물 환원-세척기에 대한 펄퍼 (%)	99.5 %	99.1 %
펄퍼 스펙 수치 (없음/sq.m.)	12,155	7,555
잉크제거된 스펙 수치 (없음/sq.m)	100	100
스펙 환원- 세척기에 대한 펄퍼 (%)	99.2 %	98.7 %
A: (a) 랜덤 직쇄 알콜 알콕실레이트, (b) 티올 에톡실레이트 및 (c) 이 차 알콜 에톡실레이트의 혼합비 (a) : (b) : (c) 는 7 : 1 : 2 티올 에톡실레이트는 2 - 6 의 친수 - 친유 밸런스 (HLB) 를 가질 수 있다.
B: 시판의 잉크제거용 제품 - 미국 특허 제 5,141,598 호 참조.

실시예 2

여러 가지 농도의 티올 에톡실레이트 및 랜덤 알콜 알콕실레이트를 함유하는 수개의 제제가 시험된다. 이들은 각기 건조 섬유에 대하여 0.2 % 및 0.4 % 의 사용량으로 분류된 사무실 폐기물을 함유하는 18 g 벤치탑 히드라펄퍼에 사용된다. 이것은 동일한 수준에서 사용된 통상의 처리제와 비교한다. 펄퍼는 150 ℉, pH 11, 및 6 % 조도에서 45 분간 수행한다 (펄퍼에서의 섬유의 농도, 즉 6 lbs. 섬유/100 lbs 의 펄프 슬러리).

결과를 표 II 에 나타낸다. 표 II 에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제제는 동일한 사용량의 통상적인 처리제보다 향상된 잉크 입자 응집화 (작은 잉크 입자의 더 낮은 백분율) 및 더 높은 잉크 입자 밀도값을 갖는다.

제제	용량% 섬유	응집% 면적≤0.03 sq.mm.	평균 밀도(g/cc)
A	0.2	23.6	1.022
B	0.2	14.4	1.035
C	0.2	7.4	1.046
D	0.2	10.1	1.048
E	0.2	20.2	1.040
A	0.4	18.0	1.028
B	0.4	10.7	1.132
C	0.4	7.0	1.126
D	0.4	8.5	1.060
E	0.4	6.6	1.164
A: 시판의 잉크제거용 제품 - 미국 특허 제 5,141,598 호 참조B - E: 하기 비를 갖는 (a) 랜덤 직쇄 알콜 알콕실레이트,(b) 티올 에톡실레이트 및(c) 이차 알콜 에톡실레이트의 혼합물B: 4 : 0 : 3, 트리에틸렌 글리콜로서의 잔류물C: 2 : 2 : 3, 트리에틸렌 글리콜로서의 잔류물D: 3 : 3 : 1, 트리에틸렌 글리콜로서의 잔류물E: 7 : 1.5 : 1.5(티올 에톡실레이트는 2 - 6 의 HLB 를 가질 수 있으며; 이차 알콜 에톡실레이트 HLB ≤ 10 이다.)

Claims (10)

1. (a) 폐지를 펄프로 전환하는 단계;

   (b) 알킬렌 옥시드의 혼합물로 랜덤하게 알콕실화된 알콜을 함유하는 처리제를 포함하는 수성 매질과 펄프를 접촉하여 계면활성제를 형성하는 단계, 이 처리는 수성 매질내에서 발포를 촉진하면서 정전식 토너 입자의 응집 및 압축을 향상시킨다; 및

   (c) 생성된 펄프 함유 매질을 기계적으로 가공하여, 처리된 잉크를 그것으로 부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전식 인쇄 잉크, 충격식 인쇄 잉크, 또는 이들의 화합물을 함유하는 폐지 원료의 잉크 제거 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 계면활성제가 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드 서브유닛을 함유하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 계면활성제가 600 - 1000 의 분자량을 갖는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 온도가 130 ℉ - 180 ℉ 인 방법.
5. 제 1 항에 있어서, pH 가 5.0 내지 12.0 인 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 처리제가 3 몰 이하의 에틸렌 옥시드의 에톡시화도를 갖는 티올 에톡실레이트 계면활성제를 더 함유하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 건조 섬유를 기준으로 0.2 - 0.4 중량 % 의 처리제가 펄프와 접촉되는 방법.
8. (a) 계면활성제를 형성하는 알킬렌 옥시드의 혼합물과 랜덤하게 알콕실화된 알콜 및 (b) 3 몰 이하의 에틸렌 옥시드의 에톡시화도를 갖는 티올 에톡실레이트 계면활성제의 화합물을 함유하는 정전식 인쇄 잉크, 충격식 인쇄 잉크 또는 이들의 화합물을 함유하는 폐지의 잉크 제거용 조성물.
9. 제 8 항에 있어서, (a) 가 600 - 1000 의 분자량을 갖는 조성물.
10. 제 8 항에 있어서, 10 이하의 HLB 를 갖는 이차 알콜 알콕실레이트를 더 함유하는 조성물.