KR20220035484A - 물품의 표면에서 잉크 또는 기타 이물질을 제거하는 방법 - Google Patents
물품의 표면에서 잉크 또는 기타 이물질을 제거하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 물품의 표면에서 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질을 제거하는 방법에 관한 것으로, 물품의 표면의 적어도 일부는 폴리올레핀, 폴리스티렌, 멜라민 중합체, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하며, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다: i) 잉크 임프린트 물품(ink imprinted article) 및/또는 표면이 잉크와 다른 이물질에 의해 적어도 부분적으로 덮인 물품을 제공하는 단계; ii) 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물이 산에 용해되도록, 단계 i)에서 제공된 물품을 1 중량%의 최소 농도를 갖는 -10 내지 7 범위의 pKa를 갖는 산과 접촉시키는 단계; iii) 탈잉크 물품 및/또는 표면에 이물질이 없는 물품을 수득하도록 물품으로부터 산 및 여기에 용해된 잉크- 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물을 분리하는 단계. 나아가, 본 발명은 중합체의 재활용을 위한 상기 방법의 용도에 관한 것이다.
Description
본 발명은 물품의 표면에서 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질을 제거하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 중합체의 재활용을 위한 상기 방법의 용도에 관한 것이다.
종래 기술로부터 플라스틱 물질에서 잉크를 제거하는 몇 가지 방법이 이미 알려져 있다.
EP 2 832 459 A1은 다양한 물리적/화학적 처리를 포함하는 플라스틱 필름에 인쇄된 잉크를 제거하는 방법에 관한 것이다. 이 방법의 주요 단계는: 물질의 컨디셔닝, 분쇄, 필름에서 잉크의 제거, 필름 세척, 세척액 회수, 안료 회수 및 필름 건조이다. 이 방법의 결과, 한편으로는 잉크가 없는 플라스틱 필름을 얻을 수 있고, 다른 한편으로는 안료를 얻을 수 있다.
WO 2012/151291 A2는 플라스틱 기판, 특히 컵과 같은 플라스틱 용기에서 잉크 이미지를 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 잉크 이미지를 용매화(solvating)할 수 있는 용매가, 물품을 탈-잉크(de-ink)하여 물품을 재활용 및 재-임프린트하여 인쇄 라인 시작과 관련된 폐기물이 감소되도록 하는데 사용된다.
기재로부터 잉크를 제거하기 위한 종래 기술에 공지된 방법은 알코올, 음이온성 및 양이온성 계면활성제 및 용매를 포함하는 여러 성분의 조합의 사용을 언급한다.
이러한 방법에는 몇 가지 단점이 있다. 탈잉크 효율(deinking efficiency)은 탈잉크 혼합물에 사용된 성분의 농도의 직접적인 결과이며 혼합물의 편차는 탈잉크 효율에 영향을 미친다. 나아가, 특정한 성분의 조합의 요구 사항으로 인해, 이러한 용액이 세척 후 공정에서 재사용되도록 의도된 경우 공정의 복잡성이 증가한다. 또한, 종래 기술에 공지된 탈잉크 혼합물은 상당히 고가이고 공정은 상승된 온도에서 수행되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 물품의 표면에서 잉크를 제거하기 위한 단일 성분의 사용을 허용하는 방법을 제공하는 것이다. 단일 성분 용액을 사용하는 이점은 복잡성의 감소로 인한 농도 측정 및 적절한 보충(top-up)을 필요로 하지 않는 탈잉크 용액 믹스의 더 낮은 가격 및 재사용성 증가를 포함한다. 또한, 본 발명의 목적은 물품의 표면에서 잉크를 제거하는데 적합할 뿐만 아니라 잉크와 다른 이물질도 제거할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 냄새를 중화시키는 방법을 제공하는 것이며, 이는 물품이 폐기물인 경우에 특히 바람직하다. 또한, 본 발명의 목적은 사용된 물품에 대해 제한되지 않는 방법을 제공하는 것으로, 이는 예를 들어 플레이크, 필름 및 칩뿐만 아니라 보다 복잡한 패키징 구조에 기능한다. 본 발명의 다른 목적은 예를 들어 색상 또는 중합체 타입 별로 최종 생산물을 효율적으로 분류하도록 하는 방법을 제공하는 것이다.
이들 목적은 물품의 표면에서 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질을 제거하는 제1항에 따른 방법에 의해 해결되며, 여기서 물품의 표면의 적어도 일부는 폴리올레핀, 폴리스티렌, 멜라민 중합체, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하며, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:
i) 잉크 임프린트 물품(ink imprinted article) 및/또는 표면이 잉크와 다른 이물질에 의해 적어도 부분적으로 덮인 물품을 제공하는 단계;
ii) 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물이 산에 용해되도록, 단계 i)에서 제공된 물품을 1 중량%의 최소 농도를 갖는 -10 내지 7 범위의 pKa를 갖는 산과 접촉시키는 단계;
iii) 탈잉크 물품 및/또는 표면에 이물질이 없는 물품을 수득하도록 물품으로부터 산 및 여기에 용해된 잉크- 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물을 분리하는 단계.
본 발명에 따른 방법의 유리한 구현예는 종속항인 제2항 내지 제13항에 구체적으로 명시되어 있다.
본 발명은 또한 제14항에 따른 중합체를 재활용하는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법의 용도에 관한 것이고, 제15항은 본 발명에 따른 용도의 바람직한 구현예를 언급한다.
정의
본 설명 및 후속 청구범위의 목적에서, 용어 "산"은 "산"의 수용액 또는 순수한 "산"을 의미한다. 이는 "산"이 물을 함유할 수 있으며 바람직하게는 물을 함유하는 것을 의미한다. "산"은 수용액에서 양성자 공여체(donor)로 작용하는 물질이다.
산은 일양성자성(monoprotic) 또는 다양성자성(multiprotic) 또는 이의 혼합물일 수 있다. 다양성자성 산에 대한 본 발명의 요지에서 "pKa"(로그 산 해리 상수)는 산의 첫 번째 해리 단계를 지칭한다.
본 발명의 사상에서 잉크는 무기 또는 유기 안료 또는 염료 및 용매를 포함하는 액체 또는 페이스트이다. 잉크는 수지, 윤활제, 가용화제, 계면활성제, 미립자 물질, 형광체 및 기타 물질을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 "물품"은 플레이크, 필름 및 칩을 비롯한 임의의 형태일 수 있지만 더 복잡한 패키징 구조도 포함한다.
용어, "포함하는(comprising)"이 본 설명 및 청구범위에서 사용되는 경우, 주요 또는 사소한 기능적 중요성이 있는 구체적으로 명시되지 않은 다른 요소가 배제되지 않는다. 본 발명의 목적에서, 용어 "구성된(consisting of)"은 용어 " 포함하는(comprising of)"의 바람직한 구현예로 간주된다. 이하에서 그룹이 적어도 특정 수의 구현예를 포함하는 것으로 정의되면, 이는 또한 바람직하게는 이들 구현예로만 구성되는 그룹을 개시하는 것으로 이해되어야 한다.
용어 "포함하는(including)" 또는 "갖는(having)"이 사용될 때마다, 이러한 용어는 상기 정의한 "포함하는(comprising)"과 등가인 것으로 의미된다.
단수 명사를 언급할 때 부정관사나 정관사가 사용되는 경우, 예를 들어, "a", "an" 또는 "the", 이는 다른 것이 구체적으로 명시되지 않는 한 해당 명사의 복수를 포함한다.
방법
다음에 본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현예가 논의될 것이다.
가장 넓은 의미에서, 본 발명은 물품의 표면에서 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질을 제거하는 방법에 관한 것으로, 물품의 표면의 적어도 일부는 폴리올레핀, 폴리스티렌, 멜라민 중합체, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하며, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:
i) 잉크 임프린트 물품(ink imprinted article) 및/또는 표면이 잉크와 다른 이물질에 의해 적어도 부분적으로 덮인 물품을 제공하는 단계;
ii) 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물이 산 및/또는 양쪽성 물질(amphoter)에 용해되도록, 단계 i)에서 제공된 물품을 1 중량%의 최소 농도를 갖는 -10 내지 7 범위의 pKa를 갖는 산 및/또는 양쪽성 물질과 접촉시키는 단계;
iii) 탈잉크 물품 및/또는 표면에 이물질이 없는 물품을 수득하도록 물품으로부터 산 및/또는 양쪽성 물질 그리고 여기에 용해된 잉크- 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물을 분리하는 단계.
물품의 표면에서 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질을 제거하는 방법으로서, 물품의 표면의 적어도 일부는 폴리올레핀, 폴리스티렌, 멜라민 중합체, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하며, 상기 방법은 다음 단계를 포함하는 것이 바람직하다:
i) 잉크 임프린트 물품 및/또는 표면이 잉크와 다른 이물질에 의해 적어도 부분적으로 덮인 물품을 제공하는 단계;
ii) 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물이 산에 용해되도록, 단계 i)에서 제공된 물품을 1 중량%의 최소 농도를 갖는 -10 내지 7 범위의 pKa를 갖는 산과 접촉시키는 단계;
iii) 탈잉크 물품 및/또는 표면에 이물질이 없는 물품을 수득하도록 물품으로부터 산 그리고 여기에 용해된 잉크- 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물을 분리하는 단계.
대안적인 구현예에서, 물품의 표면에서 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질을 제거하는 방법으로서, 물품의 표면의 적어도 일부는 폴리올레핀, 폴리스티렌, 멜라민 중합체, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하는 방법은 다음 단계를 포함한다:
i) 잉크 임프린트 물품 및/또는 표면이 잉크와 다른 이물질에 의해 적어도 부분적으로 덮인 물품을 제공하는 단계;
ii) 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물이 양쪽성 물질에 용해되도록, 단계 i)에서 제공된 물품을 양쪽성 물질과 접촉시키는 단계;
iii) 탈잉크 물품 및/또는 표면에 이물질이 없는 물품을 수득하도록 물품으로부터 양쪽성 물질 그리고 여기에 용해된 잉크- 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물을 분리하는 단계.
원칙적으로, 본 발명은 본 발명에 따른 방법의 단계 ii)에서 적용된 바와 같이 산 또는 양쪽성 물질에 가용성인 임의의 이물질에 대해 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 일 구현예에 따르면, 잉크와 다른 이물질은 라벨, 바람직하게는 종이로 제조된 라벨, 단층- 또는 다층 필름, 유기 코팅(organic coatings), 무기 코팅(inorganic coatings), 바람직하게는 증착된 금속 물질(vapour deposed metallic materials) 및 비-금속 물질, 또는 알루미늄, 접착제, 글루(glues), 금속, 유기 폐기물, 비-유기 폐기물(non-organic waste), 냄새가 나는 물질 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 상기 방법은 또한 물품의 표면이 잉크 및 잉크와 다른 이물질을 포함하는 경우에 작동한다.
상기 방법은 또한 다층 물품(multi-layered article)에 대해 수행될 수 있고 이물질은 별도의 층을 형성할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 상기 방법은 다층 물품의 분리에 사용된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예는 산이 올레움(oleum), 황산, 인산, 질산, 염산, 불화수소산, 붕산, 아디프산, 포름산, 아세트산 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되며, 바람직하게는 황산인 것으로 규정한다.
원칙적으로, 본 발명은 본 발명에 따른 방법의 단계 ii)에서 적용된 산에 대해 내성이 있는 물품에 대해 수행될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 물품의 표면은 중합체로 구성되고, 그리고 바람직하게는 전체 물품이 중합체로 구성되며/구성되거나; 중합체는 폴리올레핀, 바람직하게는 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌 또는 폴리아미드, 바람직하게는 PA 6 및/또는 PA 66 또는 이의 혼합물이다.
본 발명의 추가의 바람직한 구현예에 따르면, 물품의 표면의 적어도 일부는 유리, 세라믹, 강철 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 물질을 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예는 산이 10 내지 100 중량%(황산에 대해 1.8 M 내지 18.65 M의 몰농도에 해당) 범위, 바람직하게는 45 내지 98 중량% (황산에 대해 6.2 M 내지 18.4 M의 몰농도에 해당) 범위의 농도를 가지며, 그리고 보다 바람직하게는 94 내지 98 중량%의 농도(17.8 M 내지 18.4 M의 몰 농도에 해당), 보다 바람직하게는 96 중량%의 농도(18.4 M의 몰농도에 해당)를 갖는 황산인 것으로 규정한다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에서, 산의 pKa는 -5 내지 5, 그리고 바람직하게는 -5 내지 0의 범위이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 산의 최소 농도는 10 중량%, 그리고 바람직하게는 25 중량%이다.
본 발명은 단계 ii)에 한 종류보다 많은 산을 적용함으로써 수행될 수 있다. 상기 언급된 농도 및 pKa 값은 각각의 개별 산에 대한 것을 지칭한다.
본 발명의 추가 구현예는 황산이 단계 ii) 동안 유일한 산으로서, 바람직하게는 94 내지 98 중량% 농도로 사용되는 것으로 규정한다. 상기 설명한 바와 같이 산은 수용액일 수 있으며, 이는 산이 물을 함유할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 물품은 단계 ii) 동안 유기 용매, 계면활성제, 알코올 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 화합물과 접촉되지 않는다. 다시 말해서, 물품은 산과만 접촉되며, 산은 수용액일 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예는 상기 방법이 단계 ii) 후에 수행되는 물품으로부터 잔류 잉크- 및/또는 이물질 잔류물 및/또는 이의 분해 생성물을 헹구는(rinsing) 추가 단계 iv)를 포함하는 것으로 규정한다.
본 발명의 추가의 바람직한 구현예에서, 상기 방법은 연속적으로 수행되고 분리하는 단계 (iii) 후에 수득된 산은 접촉시키는 단계 (ii)로 재도입된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 단계 ii) 동안 산 및 물품의 표면의 혼합물에는 기계적 혼합, 바람직하게는 교반, 펌프-어라운드 루프(pump-around loop), 기계적 분쇄, 압출, 연마제의 첨가 및/또는 초음파 처리에 의해 유도되는 시어 포스(sheer force)가 가해진다.
본 발명의 추가의 바람직한 구현예는 단계 iii)이 분리될 물질 사이의 밀도차를 이용하는 방법, 중력을 이용하는 방법 및 기계적 방법으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 분리 방법에 의해 수행되는 것을 규정한다.
본 발명의 추가의 바람직한 구현예에 따르면, 단계 ii)는 -86℃ 내지 500℃범위, 바람직하게는 20 내지 100℃ 범위, 그리고 보다 바람직하게는 20 내지 70℃의 범위, 그리고 보다 바람직하게는 40℃의 온도에서 수행된다. 순수한 황산의 어는점은 10℃이지만, 황산과 물의 혼합물은 어는점은 -86℃까지 낮아질 수 있다. 따라서, 기본적으로 매우 낮은 온도에서 공정을 수행하는 것이 가능하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예는 단계 ii)가 1 내지 600분, 바람직하게는 1 내지 15분 범위, 그리고 보다 바람직하게는 1 내지 10분 범위의 기간 동안 수행되는 것으로 규정한다.
본 발명의 추가의 바람직한 구현예에서, 단계 ii)는 20 내지 70℃, 바람직하게는 20 내지 40℃ 범위의 온도에서, 그리고 보다 바람직하게는 1 내지 600분, 1 내지 15분, 가장 바람직하게는 1 내지 10분 범위의 기간 동안 96 중량% 황산으로 수행된다.
잉크 및/또는 이물질의 제거는 아레니우스(Arrhenius) 방정식을 따르는 것으로 여겨지며, 이는 온도의 증가가 단계 ii)의 공정 시간을 단축시키고 온도의 감소는 단계 ii)의 공정 시간을 연장시킨다는 것을 의미한다. 또한 단계 ii)의 공정 시간은 산의 농도에 크게 의존하며, 농도가 낮은 산을 사용할 때보다 농도가 높은 산을 적용할 때 잉크 및/또는 이물질의 제거가 더 빨리 발생하는 것으로 또한 추정된다.
이 공정은 더 높은 온도, 즉 표준 압력(1013mbar) 하에서 산의 끓는점보다 높은 온도에서 작동할 수 있도록 하는 증가된 압력 하에서 수행될 수 있다.
단계 ii)의 기간을 결정하는 파라미터에 대한 일부 바람직한 조합을 아래에 열거한다.
제거할 물질: 잉크 및/또는 이물질
온도: 25 내지 40℃
산: 황산
산의 농도: 70 내지 100 중량%, 바람직하게는 70 내지 98 중량%
ii) 단계의 기간: 1 내지 10분
제거할 물질: 잉크 및/또는 이물질
온도: 40 내지 100℃
산: 황산
산의 농도: 70 내지 100 중량%, 바람직하게는 70 내지 98 중량%
ii) 단계의 기간: 1 내지 10분
제거할 물질: 잉크 및/또는 이물질
온도: 25 내지 40℃
산: 황산
산의 농도: 45 내지 70 중량%
ii) 단계의 기간: 1 내지 60분
제거할 물질: 잉크 및/또는 이물질
온도: 40 내지 100℃
산: 황산
산의 농도: 45 내지 70 중량%
ii) 단계의 기간: 1 내지 60분
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 단계 ii) 동안 물품은 분해되거나 공격받지 않는다. 이와 관련하여, "분해되지 않음"은 산 처리가 물품의 재사용에, 바람직하게는 후속 재활용 공정에서 물품의 재사용에 영향을 미치지 않음을 의미한다.
용도
본 발명은 또한 중합체의 재활용을 위한 상기 규정된 방법의 용도에 관한 것이다.
바람직한 구현예에서, 중합체는 포스트-컨슈머 폐기물(post-consumer waste) 또는 포스트-산업 폐기물(post-industrial waste), 포스트-상업 폐기물(post-commercial waste)로부터 유래하고 바람직하게는 강성(rigid) 또는 가요성(flexible) 물질이다.
이러한 포스트-컨슈머, 포스트-상업 및/또는 포스트-산업 폐기물은 특히 폐 전기 및 전자 장비(WEEE, waste electrical and electronic equipment) 또는 폐차(ELV, end-of-life vehicles)에서 또는 독일 DSD 시스템, 오스트리아 ARA 시스템 또는 이탈리아 "Raccolta Differenziata" 시스템과 같은 차별화된 폐기물 수집 계획에서 유래될 수 있다.
재활용 물질은 예를 들어, Corpela(패키징 플라스틱 폐기물의 수집, 회수, 재활용을 위한 이탈리아 컨소시엄), Resource Plastics Corp.(Brampton, ON), Kruschitz GmbH, Plastics and Recycling(AT), Ecoplast(AT), Vogt Plastik GmbH(DE), mtm plastics GmbH(DE) 등에서 상업적으로 이용 가능하다.
본 발명은 이제 하기 비제한적인 실시예를 참조하여 설명될 것이다.
실험 파트
A. 측정 방법
적외선 분광법
IR 분석은 제조업체 Specac의 "Golden Gate"로 지칭되는 Diamond-ATR에서 수행되었다. 샘플은 압력 플레이트에 의해 스프링 압력 3으로 결정(crystal) 상에서 프레스되었다. HATR(수평 감쇠 총 반사율, horizontal attenuated total reflectance) 스펙트럼은 하기 표 1에 요약된 바와 같이, 하기 기기 조건 하에서 획득되어야 한다.
표 1: IR 분석 조건
얻어진 스펙트럼은 밴드의 위치와 밴드의 강도(intensity)를 확인하여, 표준 스펙트럼과 비교한다. 알 수 없는 스펙트럼과 관련된 경우, 라이브러리 소프트웨어가 사용된다.
분석된 샘플과 이의 각각의 스펙트럼의 예는 도 1에 나타낸다. 도 1에서, 아래쪽 스펙트럼은 샘플을 나타내고 위쪽 스펙트럼은 세척된 샘플을 나타낸다. 위쪽 스펙트럼은 잉크가 없는 LDPE의 스펙트럼에 해당한다.
색측정법(colorimetry)
색측정 데이터는 광범위한 적용에 적합한 색상-측정 기기인 Spectrophotometer ColorLite sph850 및 ColorData 소프트웨어로 캡처되었다. 사용된 레퍼런스는 임의의 잉크가 없는 플라스틱 백이었다. 검출기를 필름 위에 놓고 측정을 3회 반복하였다. 값은 컴퓨터에 직접 기록되었다. 도 2는 CIELAB 색 공간(color space)에 나타내어진 잉크를 칠한 샘플(inked sample)에 대한 몇 가지 세척 및 효과의 예를 나타낸다. 도 2에, 빨간색, 파란색, 녹색 및 흰색 레퍼런스에 대한 CIELAB 색상 코드가 표시되어 있다. 흰색 레퍼런스는 세척 단계 후 샘플을 비교하는 데 사용된다. 세척된 샘플은 흰색 레퍼런스와 동일한 색상 코드를 나타내야 한다. 화살표는 잉크 샘플에 적용된 다양한 세척 조건을 나타낸다: 80℃에서 1시간 동안 70중량% H2SO4인 경우에 대하여는 어둡고(dark), 실온에서 몇 분 동안 96중량% H2SO4인 경우에 대하여는 회색(grey)이다. 도 2에서, 모든 회색 화살표는 흰색 레퍼런스로 이어지는(lead to) 반면, 녹색 잉크만 어두운 화살표 조건으로 완전히 세척되지 않았음을 알 수 있다.
B. 사용된 물질
LDPE-백
파란색, 녹색, 빨간색 잉크가 임프린트된 LDPE 백과 글루(glue)로 고정된 종이 라벨은 Borealis에서 상업적으로 이용 가능하다(도 3 참조).
H
2
SO
4
H 2 SO 4 (96%, Sigma Aldrich Corporation에서 상업적으로 이용 가능), 더 낮은 농도의 H2SO4는 증류수로 희석하여 얻었다.
상업용 잉크
8가지 다른 안료를 함유하고 니트로셀룰로오스로 결합된 잉크, Siegwerk에서 상업적으로 이용 가능.
PE-필름
30 μm 두께의 PE 필름, Mondi에서 상업적으로 이용 가능.
PP-필름
30 μm 두께의 배향 PP 필름, Mondi에서 상업적으로 이용 가능.
식품-패키징 및 접착지
슈퍼마켓에서 구입한 가요성 PE/PA 다층 플라스틱 패키징 및 접착지(도 7 참조).
다층 패키지
Elopak(Roll Feed)에서 이용 가능한 우유에 사용되는 다층 패키지.
C. 탈잉크(deinking) 시험
잉크로 인쇄된 상기 설명된 바와 같은 LDPE-백을 조각으로 자르고 다양한 농도와 온도의 황산으로 처리하였다. 원하는 농도의 황산을 마그네틱 교반기가 구비된 바이알에 첨가하고 백 조각을 바이알에 담갔다. 매체(medium)를 원하는 시간 동안 교반(및 필요한 경우 원하는 온도에서 가열)하였다. 표 2는 결과를 요약한 것이다.
표 2: LDPE-백에 대한 탈잉크 테스트 요약.
표 1에 따른 육안 평가는 적외선 분광법 및 색측정법을 사용하여 확인되었다(도 1 및 도 2 참조). 탈잉크 물질(deinked material)은 산 영향(acid effect) 또는 잉크 분해 생성물을 함유하지 않았으며, 따라서 임의의 잉크 잔류물이 없는 고품질의 세척된 물질을 얻을 수 있다. 잉크 잔류물은 산 용액에 남아 있으며 증류 또는 흡착 매체(adsorbent media)로 제거할 수 있다.
PP(도 4, 왼쪽) 및 PE(도 4, 오른쪽)에 인쇄된 상업용 잉크에 대한 시험도 수행되었다. 필름을 조각으로 자르고 다양한 농도와 온도의 황산으로 처리하였다. 원하는 농도의 황산을 마그네틱 교반기가 구비된 바이알에 첨가하고 필름 조각을 바이알에 담갔다. 매체를 원하는 시간 동안 교반(및 필요한 경우 원하는 온도에서 가열)하였다. 결과를 하기 표 3에 요약하였다.
표 3: PP 및 PE 필름에 대한 탈잉크 테스트 요약.
D. 페이퍼 제거 테스트
접착지(adhesive paper)가 있는 LDPE 백에 대한 시험을 또한 수행하였다. 백을 조각으로 자르고 다양한 농도와 온도의 황산으로 처리하였다. 원하는 농도의 황산을 마그네틱 교반기가 구비된 바이알에 첨가하고 LDPE 백의 조각을 바이알에 담갔다. 매체를 원하는 시간 동안 교반(및 필요한 경우 원하는 온도에서 가열)하였다. 결과를 하기 표 4에 요약하였다.
표 4: LDPE-백에 대한 접착지 제거 테스트 요약.
식품 패키징 샘플(도 5)을 또한 테스트하였다. 샘플은 PP 필름이며 다양한 색상으로 잉크가 칠해져 있다. 샘플을 조각으로 자르고 원하는 진한 황산 용액에 담그고 원하는 온도에서 원하는 시간 동안 교반하였다. 표 5는 결과를 요약한 것이다.
표 5: 식품 패키징의 PP 필름에 대한 탈잉크 테스트 요약.
또한 다층 패키징, 예를 들어 우유 패키지 브릭(brick)과 같은 무균 패키징에 대한 타당성 테스트를 수행하였다(도 6). 상업적으로 이용 가능한 우유 패키지를 사용하였다. 이전 시험에서와 같이, 샘플을 조각으로 자르고 원하는 진한 황산 용액에 담그고 원하는 온도에서 원하는 시간 동안 교반하였다. 표 6은 결과를 요약한 것이다.
표 6: 우유 패키지 브릭에 대한 층제거 테스트(delayering test) 요약.
Claims (15)
- 물품의 표면에서 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질의 제거 방법으로서,
물품의 표면의 적어도 일부는 폴리올레핀, 폴리스티렌, 멜라민 중합체, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하며, 상기 방법은:
i) 잉크 임프린트 물품(ink imprinted article) 및/또는 표면이 잉크와 다른 이물질에 의해 적어도 부분적으로 덮인 물품을 제공하는 단계;
ii) 잉크 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물이 산에 용해되도록, 단계 i)에서 제공된 물품을 1 중량%의 최소 농도를 갖는 -10 내지 7 범위의 pKa를 갖는 산과 접촉시키는 단계;
iii) 탈잉크 물품 및/또는 표면에 이물질이 없는 물품을 수득하도록 물품으로부터 산 및 여기에 용해된 잉크- 및/또는 잉크와 다른 이물질 또는 이의 분해 생성물을 분리하는 단계를 포함하는, 제거 방법. - 제1항에 있어서,
잉크와 다른 이물질은 라벨, 바람직하게는 종이로 제조된 라벨, 단층- 또는 다층 필름, 유기 코팅, 무기 코팅, 바람직하게는 증착된 금속 물질(vapour deposed metallic materials) 및 비금속 물질 또는 알루미늄, 접착제, 글루(glue), 금속, 유기 폐기물, 비-유기 폐기물, 냄새가 나는 물질 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 제거 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
산은 올레움(oleum), 황산, 인산, 질산, 염산, 불화수소산, 붕산, 아디프산, 포름산, 아세트산, 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 바람직하게는 황산인 것을 특징으로 하는, 제거 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
물품의 표면은 중합체로 구성되며, 바람직하게는 전체 물품이 중합체로 구성되며/되거나;
중합체는 폴리올레핀, 바람직하게는 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌 또는 폴리아미드, 바람직하게는 PA 6 및/또는 PA 66 또는 이의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 제거 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
산은 10 내지 100 중량%, 바람직하게는 45 내지 98 중량% 범위의 농도를 가지며, 그리고 보다 바람직하게는 94 내지 98 중량%의 농도, 보다 바람직하게는 96중량%의 농도를 갖는 황산이며/이거나;
산의 pKa는 -5 내지 5, 그리고 바람직하게는 -5 내지 0의 범위이며/이거나;
산의 최소 농도는 10중량%, 그리고 바람직하게는 25중량%인 것을 특징으로 하는 제거 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
황산이 단계 ii) 동안 유일한 산으로, 바람직하게는 94 내지 100중량%, 바람직하게는 94 내지 98중량%의 농도로 사용되는 것을 특징으로 하는, 제거 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
물품은 단계 ii) 동안 유기 용매, 계면활성제, 알코올 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 화합물과 접촉되지 않는 것을 특징으로 하는, 제거 방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 단계 ii) 후에 수행되는, 물품으로부터 잔류 잉크- 및/또는 이물질 잔류물 및/또는 이의 분해 생성물을 헹구는 추가 단계 iv)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제거 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 연속적으로 수행되고 분리하는 단계(iii) 후에 수득된 산은 접촉시키는 단계(ii)로 재도입되는 것을 특징으로 하는, 제거 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
산과 물품의 표면의 혼합물에 단계 ii) 동안 기계적 혼합, 바람직하게는 교반, 펌프-어라운드 루프(pump-around loop), 기계적 분쇄, 압출, 연마제의 첨가 및/또는 초음파 처리에 의해 유도되는 시어 포스(sheer force)가 가해지고/가해지거나;
단계 iii)은 분리될 물질 사이의 밀도차를 이용하는 방법, 중력을 이용하는 방법 및 기계적 방법으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 분리 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 제거 방법. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 ii) 및/또는 단계 iii)은 -86 내지 500℃ 범위, 바람직하게는 20 내지 100℃ 범위, 그리고 보다 바람직하게는 20 내지 70℃ 범위, 그리고 보다 바람직하게는 40℃의 온도에서 수행되며/되거나;
단계 ii) 및/또는 단계 iii)은 1 내지 600분, 바람직하게는 1 내지 15분 범위, 그리고 보다 바람직하게는 1 내지 10분 범위의 기간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 제거 방법. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 ii)는 20 내지 70℃, 바람직하게는 20 내지 40℃ 범위의 온도에서, 그리고 보다 바람직하게는 1 내지 600분, 1 내지 15분, 가장 바람직하게는 1 내지 10분 범위의 기간 동안 96중량% 황산으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 제거 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
물품은 ii) 단계 동안 분해되거나 공격받지 않는 것을 특징으로 하는, 제거 방법. - 중합체의 재활용을 위한 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법의 용도.
- 제14항에 있어서,
중합체는 포스트-컨슈머(post-consumer) 폐기물 또는 포스트-산업(post-industrial) 폐기물, 포스트-상업(post-commercial) 폐기물로부터 유래하며, 바람직하게는 강성(rigid) 또는 가요성(flexible) 물질인 것을 특징으로 하는, 용도.
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