KR880001122B1 - 이차 섬유 공급원의 건식 잉크 제거방법 - Google Patents

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KR880001122B1
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알.테리 바이톤
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킴버얼리-클라아크 코오포레이션
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Abstract

내용 없음.

Description

이차 섬유 공급원의 건식 잉크 제거방법
제1도는 본 발명에 사용되는 섬유화 장치의 예를 보인 사시도.
제2도는 임펠러 블레이드(impeller blades) 및 톱니모양 가공면을 노출시키기 위하여 전면 뚜껑이 개방된 제1도와 유사한 형태의 섬유화기의 사시도.
제3도는 가공된 섬유가 작업실로 부터 회수되는 오리피스를 노출시키기 위하여 임펠러가 제거된 개방형 섬유화기의 사시도.
제4도는 일부 작동 상태를 예시한 섬유화기의 측면도.
제5도는 연속식으로 작동하도록 변형시킨 섬유화기의 사시도.
제6도는 본 발명의 방법을 예시한 공정도.
제7도는 제지와 관련된 본 발명의 용도를 예시한 블록선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 섬유화기 2 : 구동장치
3 : 투입구 4 : 배출구
5 : 관형 망상 백 8 : 가공면
10 : 경첩붙힌 뚜껑 13 : 임펠러 블레이드
15 : 이차 섬유 공급원 18 : 이동 스크린
20 : 진공 상자 24 : 측정 장치
깨끗한 섬유 원료가 고가이기 때문에, 각종 지류의 상업적인 생산에는 제지용 섬유 원료로서 폐지의 사용이 요구되고 있다. 상업적인 제품을 생산하기 위한 그러한 이차 섬유 공급원을 사용하기 전에, 최종 종이 제품의 품질에 나쁜 영향을 끼치는 불필요한 화학 성분을 제거하기 위하여 그 섬유 공급원을 처리할 필요가 있다. 제거해야 되는 가장 현저한 오염 물질은 잉크 또는 염료인데, 이러한 오염 물질은 원료로서 사용된 이차섬유의 색택에 좋지 않은 영향을 끼친다. 종이에 침착된 잉크는 그 두께가 매우 얇고 대략 2.54×10-4㎝(0.0001인치)일 뿐이다. 화학적으로 볼 때, 잉크류는 통상 안료 또는 유기 염료, 전료(塡料) 및 용제의 혼합물로 구성되어 있다. 또한 어떤 종류의 잉크는 소기의 성질을 부여하기 위한 금속성 건조제, 가소제 및 왁스류를 함유한다. 이 때, 이들의 화학적 구성은 매우 복잡하다. 그러나, 잉크류는 잉크 제거 기술 분야의 숙련자들이 인식하는 바와 같이 화학적 또는 물리적으로 상이한 성질을 가진 바니스, 사이즈제 및 가소제와 같은 기타 첨가제 또는 오염 물질과 동일하게 보아서는 안된다.
종래의 기술은 일반적으로 이차 섬유 공급원을 다양한 처리에 부치는 이차 섬유 세정법을 설명하고 있다. 가장 일반적인 처리 방법은 화학적 습식 잉크 제거 방법이다. 예를 들면, 고맨(Gorman)의 미국 특허 제3,098,784호는 인쇄된 종이의 잉크 제거 방법에 관하여 기재하고 있는데, 이 방법은 인쇄된 종이를 약 32.3-82.2℃(약90-180°F)의 온도에서 수용성 비이온성 계면 활성제 0.2-5.0%(종이 무게를 기준하여)를 함유하는 물 중에서 슬러리를 형성하는 방법이다. 이 처리 방법은 종이 원료를 실질적으로 각개 섬유로 분해하는 표준 펄프섬유화 장치에서 수행한다. 크로델(Krodel)과 그의 공동 발명자의 미국 특허 제3,179,555호는 잉크 입자와 원료 입자들 간의 제타(Zeta) 전위의 변화를 유도시키는 일정의 염을 사용하는 습식 방법에 관하여 기재하고 있다. 분리된 잉크 입자를 현탁시키기 위한 세정제가 사용되는데, 이를 입자들은 세척에 의하여 펄프로 부터 제거될 수 있다. 일링워드(Illingworth)의 미국 특허 제3,377,234호는 알킬황산염, 알킬아릴술폰산염 및 폴리인산나트륨의 혼합물로 구성되는 수용액 중에서 사용하기 위한 잉크 제거제에 관하여 기재하고 있다. 빌링함(Billingham)의 미국 특허 제1,422,251호(1922년)는 습식 잉크 제거제로서 이차 섬유 공급원의 분해 방법에 관하여 기재하고 있다.
웰스(Wells)의 미국 특허 제2,018,938호 (1935)는 로드 밀을 사용하여 비누 용액 중에서 폐지를 붕해하는 습식 잉크 제거법에 관하여 기재하고 있다. 울트만(Altmann)과 그의 공동 발명자의 미국 특허 제2,916,412호(1959)는 슬러리화된 폐지(농도 3.25%)를 조해시킨 다음, 44.4℃(112°F)이하의 온도에서 정련시킴으로써 섬유로 부터 잉크를 제거시키기 위한 습식 잉크 제거 방법에 관하여 기재하고 있다. 독일 특허 제2,836,805호(1979)는 섬유를 팽창시키는 전해질의 존재하에 펄퍼내에서 폐지를 3-5%의 농도로 슬러리화시킴으로써 잉크를 분해시키는 방법에 관하여 기재하고 있다. 그러나, 이들 및 기타 습식 잉크 제거방법은 비용이 많이 소요되고, 폐기 처분 문제를 야기시키는 다량의 슬러지를 생성시킨다. 그 밖에, 어떤 종류의 종이는 잉크 제거제와 화학적으로 반응성이 없기 때문에, 종래의 습식 방법에 의해서 성공적으로 잉크를 제거할 수 없는 것들이 있다.
이차 섬유에 대한 기타 처리법은 이차 섬유로 부터 플라스틱 피막 및 잡다한 기타 입자들과 같은 잉크 이외의 불순물들을 분리하는 방법에 관하여 기재하고 있다. 예를 들면, 프랑스 특허 제1,295,608호(1961)에서는 폐지를 함습 처리하고 그 슬러리를 고해기 중에서 분쇄시킴으로써 합성 재료 또는 플라스틱 필름으로 피복된 폐지의 회수법에 관하여 관하여 기재하고 있다. 소수성 플라스틱 입자들은 친수성 섬유 재료로부터 분리될 수 있는데, 이 섬유 재료는 플라스틱 입자보다 작은 입자(섬유)로 분쇄시킴으로써 분해된다. 영구 특허 제940,250호(1963)는 경질(硬質)필름 형태의 합성 수지로 피복시킨 폐지로 부터 섬유 재료를 회수하는 방법에 관하여 기재하고 있다. 폐기 물질은 70%이상의 수분 존재하에 격렬한 기계적 처리에 노출시켜 그 물질을 섬유화시키는 한편, 합성 수지 성분을 비교적 큰 단편으로 하여 잔류시킨다. 영국특허 제1,228,276호(1971)는 플라스틱으로 피복된 폐지 또는 플라스틱 함유 폐지로 부터 섬유 재료를 회수하는 방법에 관하여 기재하고 있다. 폐지를 물 속에서 섬유화시키면, 플라스틱은 섬유로 부터 작은 입자 형태로 분리된다. 이 때 플라스틱 입자들이 섬유로 부터 분리되는 것이다.
소련인의 논문, "페지의 건식 분배법[(Dry Comminution of Waste Paper), M.V.반카코프, V.N. 에로킨, M.N. 아누로프(1981.1.14)]"은 파스너, 포(布), 폴리에틸렌 필름 등의 대량의 오염 물질을 분리시키기 위하여, 하이드로펄퍼에 투입하기 전에 예비 처리로서 햄머 밀 내에서 폐지를 건식 분쇄시키는 방법에 관하여 기재하고 있다. 이 분쇄된 물질은 직경이 4㎜ 및 8㎜인 기공을 가진 분리 스크린을 통과시키고, 스크린 통과분을 하이드로펄퍼에서 해섬시킨다. 그러나, 앞에서 제시한 바와 같이, 이들 중의 어느 방법도 잉크제조 방법에 관한 것이 아니다. 이들 방법은 모두가 플라스틱 필름 및 피복 물질들을 비교적 큰 입자로 분리하여 제거하는 방법에 관한 것들이다. 또한, 상기 소련인의 논문을 제외하고는, 모든 방법들은 물을 사용하며 따라서 건식 방법에 관하여는 어떠한 제시도 없다. 한편, 소련인의 논문은 잉크 제조 방법을 제안하지 않고 있으나, 미세 입자들보다 큰 불순물을 제거하는 방법에 관한 것이다.
폐지를 처리하는 기타의 종전 방법들은 상이한 접근 방법을 채택하고 있다. 예를 들면, 에버스(Evers)와 그의 공동 발명자의 미국 특허 제3,736,221호(1973)는 햄머 밀 내에서 폐지를 섬유화시키고, 이 섬유를 수용성 전료로 피복하고 압착하여 소성시키는 폐지로 부터 성형체를 제조하는 방법에 관하여 기재하고 있다. 폐지로 부터 잉크를 제거하기 위한 어떠한 노력도 하지 않았다. 바이알스키(Bialski)와 그의 공동 발명자의 미국 특허 제4,124,168호(1978)는 원료를 파쇄하고, 그의 파쇄성에 따라 여러 성분으로 분리함으로써 혼합된 섬유 원료로 부터 상이한 형태의 폐지를 회수하는 방법에 관하여 기재하고 있다. 다만, 이 방법은 혼합 시료 중에 존재하는 각종 형태의 폐지를 분류하는데 쓰이며, 폐지로 부터 잉크를 제거하기 위한 어떠한 시도도 행하지 않았다. 독일 특허 제1,097,802호(1961)는 폐지를 찢어서 세척하고, 그 찢어진 폐지를 실질적으로 건조 상태로 권측하고 권취하여, 임의로 건조 증기의 존재하에 건조 상태로 해석함으로써 폐지를 재생하는 방법에 관하여 기재하고 있다. 이 방법은 습식 방법에 대하여 양호하게 응답하지 않는 소수성 재료로 피복된 폐지를 섬유화시킴에 있어서의 난점들을 극복하기 위한 방법을 모색하고 있다. 그러나, 잉크가 그러한 건식 처리법에 의해서 제거될 수 있다는 아무런 가르침도 없다.
따라서, 슬러지 형성을 피하거나 최소한으로 하고 화학 약품 비용을 최소화시키는 잉크 제거 방법의 필요성이 상존하고 있다. 이 필요성을 충족시키기 위한 여러 가지 종전의 폐지 처리 방법이 시도되었으나, 성공에 이른 방법은 하나도 없다.
통상적으로 사용되는 습식 잉크 제거 방법보다 더 간단하고 더 경제적인 잉크 제거 방법이 발견되기에 이르렀다. 일반적으로, 이 방법은 (a) 실질적으로 건조 상태, 바람직하게는 공기 건조 상태의 잉크가 침착된 이차 섬유 공급원을 기계적으로 섬유화하여 실질적인 불연속 섬유 및 극미 물질(fines)을 얻는 공정과 (b) 이 섬유로 부터 그 극미 물질을 분리해내는 공정으로 이루어진다. 섬유화는 생선된 섬유 및 극미 물질의 접착을 방지하기 위하여 이차 섬유를 공기 건조 또는 충분히 건조할 때 수행된다. 잉크가 침착된 극미 물질을 포함하는 미세 섬유는 예를 들어 섬유를 보유하는데 충분한 작은 망목을 가졌으나, 극미 물질이 통과하기에는 충분히 큰 망목을 가진 스크린을 통하여 체질함으로써 섬유로 부터 제거하거나 분리시킬 수 있다. 이 극미 물질은 잉크 입자, 잉크 침착 섬유 쇄설물, 중량제 또는 전료와 같은 기타 미세 입자를 함유하는 잉크, 섬유화 공정중에 생성된 섬유 쇄설물, 이차 섬유 공급원에 존재하는 섬유 쇄설물 및 이차 섬유 공급원에 존재하는 미세 입자 또는 전료들로 구성되어 있다. 그러나, 이것은 그 극미 물질의 적어도 일부분은 잉크가 침착된 극미 물질 또는 잉크 입자들을 함유하는 것으로 이해된다.
본 명세서와 특허 청구의 범위에 사용된 용어는 다음과 같은 의미를 가진다.
"이차 섬유 공급원"란 말은 제지용 섬유 공급원으로 사용하기 위하여 재생된 인쇄된 폐지와 같은 잉크를 침착 또는 함유하는 셀룰로오즈질 제품을 의미한다.
"공기 건조"란 말은 이차 섬유 공급원의 수분 함량이 대기에 노출된 상태와 동등한 조건으로 되는 것을 의미한다.
"실질적인 불연속 섬유"란 말은 이들의 지름보다 몇 배 더 긴 수 개의 섬유 집합체를 형성하게 하는 각개 섬유들을 의미한다.
일반적으로, 이차 섬유 공급원은 본 발명의 목적을 위한 거의 공기 건조 종이 범위에 있는 약 3-9중량 %의 수분을 함유한다. 그러므로, 섬유화 처리할 이차 섬유 공급원에 추가의 수분이 존재하지 않거나 첨가하지 않는 것이 본 발명을 수행하는데 바람직하다. 종이의 수분 함량이 증가하는 만큼 섬유화 기계의 에너지 요구량이 급격히 증가한다는 사실이 밝혀졌다. 이와 같은 에너지의 증가는 불필요한 섬유 분해 작용을 하여 섬유를 파괴할 우려가 있다. 또한, 수분 함량의 증가로 섬유화 과정에 생성된 섬유 또는 극미 물질은 서로 응집되거나 또는 접착되는 경향이 있고, 이것이 장치를 막히게 하여 분리를 방해하고 가용(可用)섬유의 수율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 이차 섬유 공급원은 섬유화가 진행될 때 실질적으로 건조 상태이며, 물이 존재하거나 또는 물을 첨가시킬 수 있더라도, 불필요하거나 비경제적인 양의 섬유의 분해 또는 에너지 소비, 또는 섬유화기의 막힘 현상이 일어나지 않도록 하여야 한다. 수분 함량의 특정한 수치 한정은 이차 섬유 공급원의 특성과 그 공정에 사용된 섬유화 장치의 운전 상태 및 경제성에 주로 좌우되게 된다. 이 한정은 이 기술 분야의 숙련자들에 의한 실험에 의하여 결정될 수 있다. 그러나, 일반적으로 고형분을 기준으로 하여 약 20중량%의 수분 함량이 대부분의 경우에 실질적인 것으로 믿어진다.
본 발명의 방법은 표면 사이즈에 또는 보호 피막으로 처리하거나 피복시킨 이차 섬유 공급원으로 부터 잉크를 제거하는데 특히 유용하다. 사이즈제는 이차 섬유 공급원에 도포된 후에 잉크의 퍼짐 저항을 방지하기 위한 방편으로 잉크에 대한 차단제로 작용한다. 이와 같은 경우, 섬유화 도중에 적어도 약간의 사이즈제 또는 피막들이 잉크 미립자와 함께 제거되어 섬유로 부터 분리된다. 보호 피복제 또는 표면 사이즈제에 대한 예로서는 전분류, 카제인, 동물성 접착제, 카르복실메틸셀룰로오즈, 폴리비닐 알코올, 메틸셀룰로오즈, 왁스 에멀젼 및 각종 수지 중합체 등이 있다.
수화 작용(습식 잉크 제거법으로 얻은 섬유의 특성임)을 나타내지 않는 본 발명의 방법에 의해서 얻은 불연속 섬유가 이차 섬유로서 적당하며, 티슈, 종이, 패드, 타면(打綿), 광목(廣木), 신문지 등과 같은 셀룰로오즈 제품의 제조용으로 재사용할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
첫째로, 제1도에서 본 발명이 상세히 설명될 수 있다. 제1도의 섬유화 장치인 터어보밀(turbomill)은 본 발명에 제공된 정보를 수집하기 위하여 사용된 것이다. 그러나, 이 기술 분야의 숙련자들은 햄머 밀, 디스크 밀, 핀 밀, 윙 비이터 밀 등과 같은 여러가지 섬유화 장치들이 본 발명의 목적을 수행하는데 응용될 수 있다는 사실을 알 수 있을 것이다.
일반적으로, 섬유화기(1)은 적당한 구동 장치(2)에 의하여 구동되는 회전자 블레이드(제2도 참조)가 내설된 하우징으로 구성되어 있다. 분쇄될 수 있는 이차 섬유 공급원, 예컨대 인쇄 폐지는 투입구(3)을 통하여 섬유화기에 투입되는데, 이 폐지는 분쇄되거나 섬유화되어 각개 섬유 및 극미 물질 형태로 변한다. 내부에 장치된 팬은 폐지와 함께 투입구(3)을 통하여 공기를 도입하며, 공기와 함께 섬유 및 극미 물질들을 운반하는 배출구(4)를 통하여 공기를 배기한다. 섬유는 섬유가 잔류하는 동안 망목을 통하여 극미 물질을 통과시켜 주는 관형의 망상 백(5)내에 수집된다. 만족스럽게 작동하는 것으로 밝혀진 특정의 망상 백(5)의 재료는 매 인치마다 50×60개(매㎝마다 19.69×23.62)의 망목이 있는 스크린 규격을 가진 것이었다. 와이어의 지름은 0.023㎝(0.009인치)이고 망목의 크기는 0.15㎝/0/15㎝(0.006인치/0.006인치)이다. 스트린의 망목의 면적은 표면적의 23%이다. 또한, 제1도에 도시된 것은 섬유 원료의 전단에 의한 마찰로 인하여 발생된 열을 제거하기 위한 급수구(6) 및 배수구(7)이 구비된 냉각기이다. 관형의 망상 백과는 별도로, 제1도에 예시된 섬유화기는 시중에서 구득할 수 있는 장치이다. 이러한 섬유화기는 미국 특허 제3,063,103호에 예시되어 있다. 본 발명의 목적을 위하여 예시된 특수 장치는 Pallman Ref.4 섬유화기이다.
제2도는 회전자 블레이드의 위치를 일차적으로 예시하는 섬유화기의 내부 가공실을 도시한 것이다. 여기에는 톱니 모양의 홈이 형성된 가공면(8)이 도시되어 있는데, 이 가공면에 대한 가동 회전자 블레이드(9)의 작용에 의하여 공급 원료가 분쇄된다. 이 도면에 분명하게 나타나 있지는 않지만, 셀룰로오즈 재료가 분쇄되는 톱니 모양의 가공면과 블레이드 사이에 공간이 있다. 가공면(8)에 대한 블레이드의 위치를 조정하여 섬유화도에 대한 조절도를 보탤 수 있는데, 이것은 회전자 속도, 체류 시간 및 가공면의 성질에 의하여 역시 조절된다. 가공면(8)은 6개의 이동 세그멘트(segments)로 구성되어 있다. 이들은 표면에 대하여 상이한 디자인 또는 형상을 가진 보다 다수 또는 소수의 세그멘트로 대치시킬 수 있다. 이러한 융통성은 섬유화를 변경 및 극대화하는 데 무한한 선택을 가능하게 해 준다. 그러나, 본 발명에 예시된 형상은 매우 만족스럽게 작동한다. 특히, 도시된 각 세그멘트의 홈은 서로 평행하며, 피이크와 피이크 사이의 간격은 약 2㎜이다. 각 홈의 깊이는 약 1.5㎜이다. 각 세그멘트의 방사형 폭은 약 10㎜이다. 이들 규격은 다만 도시의 목적으로만 주어진 것이며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한 부분적으로 도시된 것은 경첩을 붙힌 뚜껑(10)의 내면의 가공면이며, 전술한 다른 가공면(8)과 실질적으로 동일하다. 뚜껑을 닫으면, 2개의 가공면은 공급 물질이 섬유화되는 내실이 제공된다.
제3도는 섬유화된 원료가 배출구(4)를 통하여 배출되기 전에 통과하는 오리피스(11)을 노출시키기 위하여 회전자를 제거시킨 섬유화기의 부분 절취 사시도이다. 오리피스의 크기는 섬유화기 내의 기류 속도, 따라서 체류 시간을 증가 또는 감소시킴으로써 섬유화도를 조절하는 변수이다. 이 오리피스는 그 오리피스 크기의 간편한 변경을 위하여 이동판(12)내에 포함되어 있다. 160㎜의 오리피스의 지름이 약 10㎡/min의 기류 속도로 조절하는데 알맞다는 사실이 밝혀졌다. 또한, 제3도에 도시된 것은 섬유화기를 통과하여 기류를 공급하는 팬의 임펠러 블레이드(13)이다.
제4도는 작동 상태를 공정별로 나타낸 섬유화기의 부분 절취 횡단면도이다. 화살표는 기류 및 섬유의 방향을 나타낸다. 더욱 구체적으로 말하자면, 이차 섬유 공급원(15)는 투입구(3)에 투입되는데, 여기서 그 공급원은 상기 블레이드(9)에 접촉된다. 기류는 회전자 블레이드(9) 및 가능면(8) 사이의 이차 섬유 공급원으로 흘러들므로, 이차 섬유 공급원은 분쇄되어 소립자로 되고, 경우에 따라서는 축소 또는 섬유화되어 실질적으로 불연속 섬유 및 극미 물질로 변화된다. 회전자 블레이드에 의하여 발생되는 원심력은 그 입자, 우선적으로 큰 입자들을 각을 이룬 가공면들 사이의 정점(16)까지 밀어내는 경향이 있다. 이 원심력은 큰 입자들이 완전히 섬유화되기 전에 이들 입자들이 도망가지 못하게 보유시키는 경향이 있다. 섬유화가 실질적으로 완결되면, 분쇄된 고체 물질들은 이동판(12)의 오리피스(11)를 통과한다. 이어서, 팬 임펠러(13)은 배출구(4)를 통하여 공기가 섞인 섬유를 밀어낸다.
제5도는 앞에서 설명되어 있지만, 상업적으로 작동시키는데 필요할 것 같은 연속적인 작동을 위하여 약간 변형시킨 섬유화기의 동작을 예시한 것이다. 이 예에 있어서, 투입구(3)은 제1도에 도시된 호퍼 보다는 오히려 관형 투입구로 나타낸 것이다. 공급 도관은 적당한 크기 및 품질의 분쇄된 이차 섬유 공급원을 연속적으로 공급해 준다. 일반적으로 말하자면, 이러한 섬유 공급원은 25.81-103.23㎠(약 2-4in2) 또는 그 이하의 평판 형태로 할 수 있으며, 섬유화 장치의 보호상 부스러기가 없어야 한다. 그러나, 공급 원료의 입도 및 형상은 사용된 특정의 섬유화기의 용량에 좌우되며, 본 발명의 제한 요소는 아니다. 예컨데, 사용된 이차 섬유 공급원을 분쇄하는 데에 세로 전단기(rip shears)를 사용하여 표 Ⅰ-Ⅲ에 나타낸 데이타를 수집할 수 있었다. 도시된 다른 변형은 웹(web) 또는 배트(batt)형태의 섬유를 수집하는 연속 가동 스크린(18)이다. 이 스크린의 망목은 극미 물질을 수집하여 이들을 바람직하게는 적절히 회수 부위로 보내는 진공 상자(20)의 도움을 받아 극미 물질이 통과되도록 선택된다. 와이어의 지름이 0.0066㎝(0.0026인치), 폭이 0.0104㎝(0.0041인치) 및 망목 면적이 37.4%인 150메시(150망목/in)인 더블유.에스.타일러 인코포레이티드(W.S.Tyler Incorporated)의 와이어 클로드(Wire Cloth)는 5.44㎏/260.12㎡(약 12 1b/2800 ft2)또는 그 이하의 기본 중량을 가진 웹을 생산할 때 가장 양호하게 작용된다는 사실이 밝혀졌다. 더 두꺼운 웹은 와이어 망목의 크기에 무관하게 웹 그 자체 내에 극미 물질을 걸리게 하는 경향이 있다. 점선으로 나타낸 것은 가동 스크린의 폭에 적응시키기 위하여 넓혀 놓은 변형된 배출구(4)이다. 연속적인 조건에서의 실질적인 실시에 있어서, 예컨대 분쇄된 폐지는 약 0.68㎏/분(1.5 1b/분)의 양으로 폴만식 섬유화기에 투입된다. 이 섬유화기는 톱니 모양의 가공면 및 회전자 블레이드 사이의 3㎜ 간극을 가지고 설치된다. 140㎜의 오리피스를 갖는 이동판은 임펠러 후방에 설치되는데, 이 임펠러는 부하없이 4830rpm의 회전 속도로 회전한다. 이 섬유화기를 통하는 기류 양은 약 34㎡/분(약 365 ft2/분)이다. 냉각수는 2ℓ/분의 양으로 냉각 재킷에 공급된다. 최초의 물 온도는 10-15.6℃(59-60°F)이고, 확산된 후에 공정이 계속된 후에는 18.9-20℃(66-68°F)로 안정화된다. 이 섬유화기에서 섬유화된 물질을 수용하는 와이어의 속도는 약 106.7m(350 ft/분)로 설정하였다. 와이어 아래의 진공은 약 1.524㎜H2O(0.6inch H2O)인 것으로 측정되었다. 이차 섬유 공급원의 약 18.8%가 극미 물질로서 와이어를 통과하지만, 나머지는 잉크가 건식으로 제거된 제품으로서 와이어 위에 수집되었다. 극미 물질은 약 75중량%의 섬유 입자와 약 25중량 %의 점토(충전제)를 함유하는 것이었다.
제6도는 본 발명의 전체 공정도을 도시한 것이다. 더욱 구체적으로 말하자면, 이 도면은 이차 섬유 공급원이 전술한 도면들에서 설명한 형태와 기능면에서 동일하거나 유사한 섬유화기(21)에 공급되는 것을 나타낸 것이다. 앞에서 제시한 바와 같이, 대부분의 섬유화기에 대하여는, 먼저 이차 섬유 공급원을 분쇄하는 것이 바람직하다. 이 섬유화기에 있어서, 분쇄되거나 분쇄되지 않았거나에 관계없이, 이차 섬유 공급원은 실질적으로 각개 섬유 또는 불연속 섬유와 극미 물질로 감소되어 가동 스크린(18)에 퇴적된다. 스크린위에서의 섬유의 퇴적 작용은 극미 물질의 이동·제거를 촉진시키는 진공 상자(20)의 도움을 받는다. 극미 물질은 공급원료 중에 들어 있던 다량의 잉크를 포함하며, 적당한 저류소(22)에 수집되어 폐기된다. 상기 진공 상자의 진공은 팬(23)에 의하여 발생되는데, 이 팬은 극미 물질들을 스크린을 통하여 흡입하여 저류소(22)에 불어 넣는다. 그 후에 가동 스크린 위에 퇴적된 섬유소 덩어리 또는 섬유 배트는 적당한 계량기(24)에서 일정한 두께로 계량하여 회수한 다음, 곤포기(梱包機)(25)내에서 펄프 곤포로 만들거나, 그렇지 않으면 직접 펄퍼에 보내어 제지용 펄프 슬러리를 형성한다. 그 밖에, 회수된 섬유는 직접 공기 사조처리한(air laid)웹 또는 배트를 생산하기 위하여 기류 형성 장치에 직접 공급할 수 있다. 이 기술 분야의 숙력자들은 본 발명에서 예시된 기능을 수행하는 데 여러가지 장비가 사용될 수 있다는 점을 인식하게 될 것이다.
제7도는 건식으로 잉크가 제거된 이차 섬유 공급원으로 부터 회수된 섬유를 사용하는 전체 제지 방법을 나타낸 블록선도에 의하여 본 발명을 더 설명하고 있다. 도시된 바와 같이, 잉크가 침착된 이차 섬유 공급원(인쇄된 폐지와 같은 것)은 실질적으로 불연속 섬유와 극미 물질들을 생성시키기 위하여 공기 건조식으로 섬유화된다. 극미 물질들은 적당한 방법으로 섬유와 분리하고 사용될 소기의 회수 섬유만을 취한다. 적어도 몇가지 선택권이 있다. 도시된 바와 같이, 섬유들은 점섬으로 나타낸 후속되는 펄프화 공정을 위하여 곤포로 만들 수 있다. 이들 섬유는 또한 직접 공기 형성기에 보내어 에어 레이드 웹을 얻을 수 있다. 별법으로서, 이들 섬유는 습식 원심 세척 (표 Ⅳ 및Ⅴ에 예시) 또는 전술한 습식 잉크 제거 방법에 관련된 특허에 예시되고 이 산업 분야에 잘 알려진 습식 잉크 제거 방법에 의해서 세정할 수 있다. 어느 경우에도, 그 결과로 생성된 섬유는 물과 함께 슬러리로 하여 펄프화할 수 있으며, 희석하여 적당한 농도의 제지 원료를 얻을 수 있다. 이어서, 이 제지 원료는 습식 사조처리하여 섬유질 웹을 형성하고 건조하여 지판을 얻는다. 특수한 제지 공정들을 바꿀수 있으나, 이 공정들 역시 이 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 본 발명의 건식으로 잉크가 제거된 섬유는 티슈, 파인지, 인쇄지 및 기타 종이용의 이차 섬유로서 유용하다.
본 발명의 실시예를 들면 다음과 같다.
[실시예]
본 발명의 효과를 설명하기 위하여, 6종의 상이한 이차 섬유 공급원을 제1도-제4도에 도시한 섬유화기를 사용하여 전술한 본 발명에 따라 기계적으로 섬유화시켰다. 상기 6종의 시료는 콤퓨터 용지, Xerocopy Bond [Husky2 Xerocopy Bond (Eastman Kodak) 복사지], 자외선으로 경화시킨 잉크 경화 판지 (UV-피부 판지), 신문지 및 잡지이다. 상기 제2, 제3 및 제4시료는 표준 습식 잉크 제거 방법에 의해서 사실상 처리할 수 없다. 이들 모든 이차 섬유 공급원은 공기 건조하고 실온에서 처리하였다. 그러나, 어떤 종류의 잉크 및 사이즈제는 고온에서 더 파괴되기 쉽고 또 용이하게 미세 입자를 형성할 수 있으므로 고온에서 처리하는 것이 가장 적합하다는 사실을 인식 할 것이다. 한편, 어떤 종류의 잉크 또는 사이즈제는 열가소성이 있기 때문에, 저온에서 용이하게 처리될 수 있다. 그러므로, 가장 적합한 처리 온도는 특정의 이차 섬유 공급원의 성질 및 적당한 온도를 공급하는 비용에 좌우된다.
각 시료를 본 발명의 방법에 부쳐 회수한 잉크가 제거된 섬유(시험군) 및 각 시료를 작은 단편으로 분쇄하고, 그 시료의 섬유=섬유 결합을 파괴하기 위하여 온화하게 혼합하면서 온수 [43.3℃(110°F)]에서 슬러리화하여 회수한 잉크가 처리되지 않은 섬유(대조군)를 각각 공지의 방법으로 핸드 시트 제지용 펄프로서 슬러리수용액 상태로 사용하였다. 이와 같이 하여 제조한 핸드 시트는 엘렙포 광전 반사 광도계(ISO 3688)를 사용하여 광택 및 회분 함량 [피막 및 전료 제거량의 척도(TAPPI T211M-58)에 대한 시험을 행하였다. 이 결과를 다음 표 Ⅰ,Ⅱ 및 Ⅲ에 나타내었다.
[표 Ⅰ]
카나다 표준 여수도(濾水度) (㎖)
Figure kpo00001
[표 Ⅱ]
회분 함량(중량%)
Figure kpo00002
[표 Ⅲ]
광택도
Figure kpo00003
위의 표로 부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 방법으로 부터 회수된 섬유를 사용하여 지판을 생성시킬 경우, 최종 제품의 광택도 및 회분 함량이 개선되었다. 그 밖에, 펄프의 여수성(freeness)이 본 발명의 건식 잉크 제거 방법에 의하여 개선되었다. 또한, 미처리 시료와 비교할 때, 건식 잉크 제거 시료는 가시 잉크 스펙스의 수가 크게 감소되었다. 특별히 측정된 것은 아니지만, 이 개선점은 광택도 측정치에 적어도 부분적으로 반영되었다.
제지용 원료로 사용할 이차 섬유 공급원의 단독 처리 외에, 본 발명의 건식 잉크 제거 방법은 섬유를 더 세정하거나 공지의 습식 잉크 제거법의 후속되는 하나의 예비 처리로서도 역시 사용될 수 있다. 예비 처리로서의 본 발명의 방법은 습식 잉크 제거 공정 중 습식 슬러지 형성을 감소시키며(슬러지 형성에 의해서 야기되는 폐기 문제를 극소화시킴), 잉크의 일부가 후속되는 습식 잉크 제거 처리전에 미리 제거되므로 화학 약품의 비용을 절감시켜 준다. 표Ⅳ 및 Ⅴ에는 건식 잉크 제거하고 이어서 하이드로클론(원심 세정)내에서 세척할 때, 2종의 이차 섬유 공급원(담배갑)의 물리적 성질의 개선을 나타내는 잉크가 제거된 담배갑에 대한 비교 데이타가 포함되어 있다.
[표Ⅳ]
(윈스톤 담배갑)
Figure kpo00004
[표 Ⅴ]
(살렘 담배갑)
Figure kpo00005
상기 각 표에서 첫째 항은 종래의 습식 잉크 제거 방법으로 특정 시료를 처리하여 얻은 제품에 대한 물리적 성질에 관한 데이타이다. 사용된 특수한 방법은 본 발명의 방법과는 아무런 관련이 없으며, 다만 주로 비교의 목적으로 사용된 것이다. 특히, 잉크 제거 용액은 수산화나트륨 3.0g, 피로인산사나트륨 0.2g, 아마크에토패트(Armak Ethofat) 242/25 계면 활성제 0.2g 및 물 1667㎖로 구성된다. 잉크 제거 용액을 82.2℃(180°F)로 가열하고, 1.27㎖(0.5인치)의 단면으로 절단 도는 파쇄한 오븐 건조 폐지 50g을 첨가하여 혼합하였다. 생성된 시료를 섬유화한 다음, 이 시료를 물로 희석하여 3회 세정함으로써, 농도가 1%로 되게 하였다. 이어서, 세정된 제품을 카나다 표준 여수도에 대하여 시험하고, 핸드 시트를 형성하여 광택도 시험을 행하였다.
두째 항은 전술한 본 발명의 건식 잉크 제거 방법의 제품에 대한 대응하는 데이타를 포함하고 있다.
세째 항은 두째 항의 건식 잉크 제거 공정에서 얻은 섬유를 원심 세정하여 얻은 제품에 대한 대응하는 데이타를 포함하고 있다. 특히, 건식으로 잉크 제거된 섬유는 물러 슬러리화하여 약 0.5중량%의 농도로 하였다. 슬러리화된 섬유를 1.92㎏/㎠/g(42psig)의 압력하의 바우에르(Bauer)"600N"원심 세정기에 약 181.84ℓ/분(40gal/분)의 양으로 공급하였다. 상기 특수 장치는 정부의 공칭 내경이 7.62㎝(3인치)이고 높이가 약 91.44㎝(약 36인치)인 통상 원추형의 나일론 구조의 하이클론(액체 사이클론)이다. 원심 세정기는 기계적 분리와 익숙한 분리에 잘 알려진 방법으로 섬유를 작고 치밀한 미립자와 분리시키는 작용을 한다.
이 결과들은 특히 양쪽 시료 중에 있어서의 여수도 증가에 의하여 측정된 바와 같이, 특히 극미 물질의 감소와 관련하여, 세척 공정이 후속되는 하나의 예비 처리로서의 본 발명의 건식 잉크 제거 방법의 효과를 에시한 것이다. 그밖에, 세척된 양쪽 시료의 광택도는 건식 잉크 제거 제품에 비하여 약간 개선되었을 뿐이다.
나타내지는 않았지만, 건식 잉크 제거 섬유는 잉크 제거 기술 분야의 숙련자들에 잘 알려진 공지의 방법에 따라 후속하여 습식 잉크 제거시킬 수도 있다. 예를 들면, 건식 잉크 제거 섬유는 본 발명에서 설명한 잉크제거 용액내에서 일정 기간 동안 슬러리화시킴으로써 잉크를 더 제거하고, 세정 또는 원심 세정시킬 수 있다.
그러므로, 본 발명은 잉크 제거 방법 자체로서나 또는 다른 제지 방법과 병용시킨 방법의 어느 것으로나 이용성이 있다는 사실이 인식된다. 나아가, 본 발명은 종래의 기술에 의해서 성취하지 못하였던 여러가지 이점이 있다.

Claims (14)

  1. 생성되는 불연속 섬유 및 극미 물질이 접착됨을 에방하기 위하여 공기 건조 또는 충분히 건조된 잉크가 침착된 이차 섬유 공급원을 기계적으로 섬유화하여 실질적으로 불연속 섬유 및 극미 물질을 생선시키고, 그 섬유로 부터 극미 물질을 분리하여 그 섬유를 이차 섬유로서 적합하게 하는 것이 특징인 잉크가 침착된 이차 섬유 공급원의 잉크 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서, 이차 섬유 공급원의 수분 함랴이 약 20중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 이차 섬유 공급원이 공기 건조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 섬유의 통과를 방지하기에 충분히 작은 망목 규격을 가진 스크린을 통하여 극미 물질을 섬유화시킴으로써 섬유로부터 극미 물질을 분리시킴을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 분리된 섬유를 셀룰로오즈 제품 제조용으로 직접 물 중에서 슬러리화함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 분리된 섬유를 직접 기류 생성기에 투입시킴을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 분리된 섬유를 실질적으로 균일한 베트로 형성하여 곤포(梱包)로 만드는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 분리된 섬유를 수용액 중에서 세정함을 특징으로 하는 방법.
  9. 제6항에 있어서, 분리된 섬유를 하이드로클론내에서 세정함을 특징으로 하는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 분리된 섬유를 습식 잉크 제거법에 의하여 세정함을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 이차 섬유 공급원이 콤퓨터 용지, 복사지, 자외선으로 경화시킨 잉크 피복 판지, 락카 판지, 신문지, 담배갑 및 잡지 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 생성되는 불연속 섬유 및 극미 물질이 접착됨을 예방하기 위하여 공기 건조 또는 충분히 건조되고 표면 사이즈제에 들어 있는 잉크가 침착된 이차 섬유 공급원을 기계적으로 섬유화하여 실질적으로 불연속 섬유 및 극미 물질을 생성시키고, 그 섬유로 부터 극미 물질을 분리하여 그 섬유를 이차 섬유로서 적합하게 하는 것이 특징인 표면 사이즈제가 들어 있는 이차 섬유 공급원의 잉크 제거 방법.
  13. (a) 생성되는 불연속 섬유 및 극미 물질이 접착됨을 예방하기 위하여 공기 건조 또는 충분히 건조된 잉크가 침착된 이차 섬유 공급원을 기게적으로 섬유화시켜 실질적으로 불연속 섬유 및 극미 물질을 생성시키고, (b) 상기 섬유로 부터 극미 물질 분리시키고, (c) 상기 섬유를 물 중에서 슬러리화시켜 제지 원료를 형성시키고, (d) 이 제지 원료를 습식 사조하여 섬유 웹을 형성하고, (e) 이 웹을 건조시키는 것으로 이루어진 것이 특징인 잉크 침착 이차 섬유 공급원으로 부터의 제지 방법.
  14. 생성되는 불연속 섬유 또는 극미 물질이 접착됨을 예방하기 위하여 공기 건조 또는 충분히 건조된 잉크가 침착된 이차 섬유 공급원을 기계적으로 섬유화하여 습식 재순환에서 얻은 섬유의 특성인 수화 현상을 나타내지 않는 불연속 섬유를 생성시키고, 이것을 극미 물질로 부터 분리하여 얻은 셀룰로오즈 제품 제조용 재순환에 유용한 이차 섬유.
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