KR920010648B1 - 백상지고지의 재생방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

백상지고지의 재생방법

제1도는 상 분석기에 의한 잉크입자의 분포를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 백상지 고지를 종래의 계면활성제와는 다른 탈잉크 약품에 의해 탈목과 동시에 재생펄프의 기계적강도를 향상시켜 양질의 재생펄프를 생산하는 방법에 관한 것이다.

백상지 고지의 탈묵에 관한 종래의 방법은 펄프에 의해서 고지를 해리한후, 혹은 해리와 동시에 NaOH, Na₂CO₃, 규산소다 등의 알카리류 및 계면활성제, 과산화수소등의 산화제, 표백제와 함께 조제로서 pH안정제, 킬레이트제, 분산제등을 처리하여 펌프 섬유로부터 인쇄잉크의 탈리를 촉진시키고, 이어서 계면활성제 및 지방산 비누를 주성분으로 하는 탈묵제를 사용하여 부상부유법에 의해 섬유로부터 탈리된 잉크 입자를 계외로 제거시키거나 혹은 세척법에 의해 탈묵된 펄프를 재생하는 방법이 일반적이다.

그러나 근년에 들어 인쇄물의 미장화, 견뢰화, 인쇄작업의 고속화 요구등으로 인쇄잉크의 비히클로서 합성수지, 페놀수지등 각종 수지류의 사용이 많아지게 되어 회수된 고지의 탈묵이 어려워지고 있다.

특히 정보화 사회의 진행에 따라 특수정보용지 즉, No-carbon 용지, 제록스용 복사지, 감열지, 감압지 등의 사용량이 급증하고 있음으로 특수잉크 사용고지가 보통 잉크사용고지에 잠입하는 비율도 높아지고 있다. 이러한 특수잉크를 사용한 고지들은 종래의 탈묵방법으로 처리해도 재생된 펄프중에 잉크 반점으로 되어 잔존하기 때문에 종이의 외관이 나빠지는 문제가 있다.

때문에 탈묵하기 어려운 고지를 처리하는 방법으로서 NaOH, Na₂CO₃, 규산소다등 알카리의 농도를 높이거나 펄프농도를 고농도로 해서 처리하거나, 탈묵의 시간을 길게해주며, 혹은 니이더[kneader], 디스퍼서[disperser] 등을 사용한 강력한 기계적 힘에 의해서 섬유로 부터 잉크를 탈리, 미립화시키는 등의 방법이 검토되고 있다.

특히, 탈묵을 어렵게 하는 것은 레저빔에 의해 인쇄된 컴퓨터 기록용지[laser printed computer print out:LCPO]로서, 이는 고지로서 회수가 비교적 용이하고 사무전산화 추세로 양적으로 점점 증가하고 있어 재생용 원료고지로서 주목 받고 있으나, 보통 화이트레저 그래이트[white ledger grade]나 일반 CPO의 탈묵방법으로는 거의 탈묵이 되지 않고 있으며, 현재로서는 화이트레저[white ledger]류나 일반 CPO에 약간씩 섞어서 탈묵하고 있는 실정이다.

LCPO가 탈묵이 어려운 것은 레저프린트 잉크의 조성에 있어서 바인더로서 [1]스칠렌계, 아크릴계수지, [2]에폭시계, 폴리에스텔계수지, [3]폴리올레핀계, 고무곗지 등이 사용되고 있어 레저프린트잉크는 건조인쇄[Xerography]나 UV경화형 잉크와 마찬가지로 알칼리에 의한 탈리성은 좋지만 잉크피막이 강하고 대형 잉크입자를 형성하기 때문에 잉크의 소수성이 강함에도 불구하고 일반적인 탈잉크 시스템에 의해서는 잉크가 완전히 제거되지 않는 문제점을 안고 있다.

또, 현재 부상부유법에 의해 DIP[deinked pulp]를 생산하고 있는 공장들이 안고 있는 중대한 문제로서 백수 및 폐수의 문제가 있다.

이는 부유[flotation]공정에서 지방산 비누계통의 탈묵제를 사용함에 있어 물의 경도를 조절하기 위해 칼슘염과 물유리[규산소다]를 병용하게 된다. 이들은 물의 리싸이클 공정중에 그 농도가 높아짐에 따라 침전을 일으켜 초지기와이어상의 모든 배관에 플러깅[plugging]을 일으키거나 피치트러블의 원인이 되고 있으며, 폐수속에 녹아 폐수의 COD, BOD를 높이는 원인이 되어 폐수처리부담을 가중시키고 있다.

이에, 본 발명자들은 천연다당류들이 고지의 해리공정에서 탈리된 거대 잉크입자들을 미세화시키는 현상을 발견, 확인하고, LCPO와 같은 탈묵이 어려운 고지의 탈묵공정에 이를 도입함으로서 탈묵을 용이하게 하고 아울러 기타 화이트레저류, 일반 CPO용지등 일반적인 백상지고지로부터로 부터도 보다 양질의 탈묵재생펌프를 얻을 수 있다는 사실을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 종래에 사용되어온 계면활성제나 지방산계 비누를 사용하지 않고 천연다당류를 사용하여, LCPO등 탈묵이 어려운 고지를 포함한 백상지 고지로부터 잉크를 제거하여 탈묵재생펄프를 얻음으로서 백상지고지를 재생하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 백상지 고지를 탈묵, 재생함에 있어서, 백상지고지에 천연다당류와 해리촉진제를 첨가하여 40∼80℃의 온도 범위에서 8∼15%의 펄프농도로 고지를 해리한다음, 미량의 기포제를 사용하여 부상부유법에 의해서 고지에 인쇄된 잉크를 제거, 즉 탈묵시켜서 재생하는 백상지고지의 재생방법을 그 특징을 한다.

이때, 천연 다당류의 첨가량은 0.05∼5%이며, 그 이하이면 잉크입자의 미립화 효과가 없으며 그이상 사용하면 미립화 효과도 떨어질뿐 아니라 탈묵비용이 증가하게 된다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 사용되는 천연다당류로서는 예컨데, 전분, 가락토만난[식물고무], 크실란, 알긴, 치토산 등이 있는데, 이들은 일반적으로 비이온성 혹은 음이온성으로 그 분자량은 수백 내지는 수만정도이며 초지용 첨가제로서도 종종 사용되고 있다.

초지용 첨가제로 사용되었을 경우 사이징[sizing]효과와 함께 배리어[barrier]성의 부여, 표면강도향상, 더스팅[지분]방지, 잉크침투방지, 평할성 향상등의 효과가 있으며, 안료[pigment]와 함께 사용하였을경우, 보수성의 향상, 유동성의 개선, 안료응집방지등의 효과가 알려져 있다.

또, 이들 천연다당류들은 고분자응집제로서 인간이나 가축에 대해서 전혀 독성이 없다는점, 쉽게 부식된다는 점 등으로 상수도 용수의 정화제로서 사용되고 있다.

현재로서 탈묵이 가장 어렵다고 알려진 LCPO의 탈묵에 있어서 펄핑공정중에 천연다당류를 첨가하였을 경우와 현재 외국의 탈묵공정에서 가장 널리 사용되고 있는 비이온성의 P-노닐페놀 에톡시레이트[p-nonnylphenol-ethoxylate type]의 계면활성제[Igepal-CO, CASSELLA사 독일]를 사용한 경우와 비교실험하고, 그결과 나타난 잉크입자의 분포를 첨부한 도면 제1도에 나타내고, 전체잔존잉크입자수 및 전체 잔존잉크면적을 표 1에 표시하였다.

첨부한 도면 제1도에서 알수있듯이 Igepal-co에 의한 것보다 알긴[Algin, 해초류로부터 추출되는 대표적인 천연다당류]에 의한 경우 잉크입자가 훨씬 미세화되어 있음을 알 수 있다.

펄핑시간이 길어질수록 잉크입자는 더욱 미세화되는 점을 감안할때, NaOH 및 소디움 하이포클로라이드에 의해 펄프섬유의 팽윤과 동시에 잉크 바인더의 용해 혹은 용융으로 잉크 입자가 섬유로부터 이탈되고 일단이탈된 거대 잉크입자들은 천연다당류에 의해 잉크 입자 서로간의 응집방지 및 섬유에의 재흡착 방지효과를 받으면서 섬유와, 섬유, 섬유와 잉크입자, 잉크입자들 사이에 전단력이 고르게 전달되어 기계적 마찰력등으로 잉크 입자가 점점 미세화 하는 것으로 판단된다.

[표 1]

한편, 표 1에서 보는 바와같이 전체잉크입자수 및 전체잉크면적에 있어서 천연다당류를 사용한 경우가 그 수치가 훨씬 낮은 것은 상분석기[Image analyser] 분석용 핸드시이트[hand sheet]의 제조 도중에 미세화된 잉크입자의 상당부분이 초지기의 와이어를 통하여 빠져나가버린 것으로 생각된다.

본 발명에 의하여 해리된 펄프를 1%의 펄프농도로 희석하여 펄프중량에 대해 0.005∼0.05%의 Igepal-CO를 기포제로 상요하열 3-5분간의 부유에 의해 완벽에 가까운 탈묵이 가능하였다. 이때, 0.05% 이상의 기포제를 사용하게되면 기포의 발생이 지나치게 되어 탈묵효과가 떨어지게 된다.

본 발명의 장점은 기존의 탈묵공정에 그대로 도입할 수 있고 부상 부유공정에서 지방산 비누를 전혀 사용하지 않는다는 점에서 DIP 생산 원가절감과 함께 백수사용의 문제점이 개선되며 아울러 폐수부하를 줄일 수 있다는 것이다.

또, 본 발명은 LCPO등 특수잉크를 사용한 고지뿐만 아니라 비교적 탈묵이 쉬운 화이트레저류 및 일반 CPO용지등 일반 백상지고지의 탈묵에도 뚜렷한 효과를 보이며 LCPO와 화이트레저류의 혼합고지도 쉽게 탈묵된다는 점에서 현재 백상지고지의 DIP 공정에서 안고있는 기술적 문제를 해결할 수 있는 획기적인 방법이라고 할 수 있다.

아울러 이들 천연다당류들은 원형 그대로 혹은 변형된 형태로 초지용 첨가제로 사용되는바, 고지의 해리공정에 첨가됨으로서 펄프중에 소량 잔존하게 되는 천연다당류들이 바인더로서 작용하게 되어 지력이 증가되는 효과도 확인하였다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명해 보면 다음과 같다.

[실시예 1]

알긴[Algin]을 사용한 LCPO의 탈묵

해조류 유래의 대표적인 천연다당류로서 알긴은 친수성 콜로이드상의 음이온성 고분자전해질이며 물에녹아 점액질의 성질을 보인다.

LCPO 고지 500g을 1% NaOH, 0.3% 소디움 하이포클로라이드, 0.2% 알긴을 첨가하여 12%의 고농도 펄퍼에 의해 한시간 해리한후, 1%로 희석하여 0.005%의 기포제[Igepal-co]만을 사용하여 5분간 부유한 후, 표준 초지기에 의해 핸드시이트[표2, A], 종래의 방법에 의해 탈묵하여 얻은 핸드시이트[표2, B]를 상분석기에 의해 잔존잉크를 분석하고 백색도 및 인장강도를 측정 하였다.

[표 2]

[표 3]

핸드시이트의 분석결과 비교

표 3의 분석결과를 통하여 알수 있듯이 본방법에 의하여 시이트의 백색도 및 펄프의 강도적성질이 현저히 개선되었으며, 잉크입자가 훨씬 미세화되어 잔존잉크면적으로 미루어 20배 정도로 월등하게 탈묵 효과가 향상되었다.

[실시예 2]

크실란[Xylan]에 의한 LCPO의 탈묵

크실란은 활엽수 헤미셀룰로오스[Hemicellulose] 대표저인 것으로 크실로스로 구성되는 직쇄상 고분자이며 분자량은 수백에서 수만정도이다. 활엽수의 화학펄프제조시 부산물로서 얻어질 수 있으나 현재로서는 대개 열원으로서 회수보일러에서 태워지고 있다.

실시예 1과 마찬가지 방법으로 크실란을 사용한 경우와 종래의 방법에 의해 탈묵된 펄프시이트의 분석결과를 표 4에 표시하였다.

[표 4]

크실란을 첨가한 경우 종래방법에 비교해 50배 이상의 획기적인 탈묵효과를 보이고 있다. 아울러 백색도 및 강도적 성질도 뚜렷하게 개선되었다.

[실시예 3]

전분[Starch]에 의한 LCPO의 탈묵

전분은 하등식물에서부터 고등식물에 걸쳐 종자, 과실, 줄기, 구경, 구근등에 널리 분포하며 그 입자의 직경, 형상이 다름과 동시에 세포내에 존재하는 형태도 다르다. 본 발명에서는 시판 시약용의 수용성 전분을 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 처리하였다.

표 5의 분석결과와 같이 10배 정도의 탈물 개선효과를 보이고 있으며 크실란이나 알긴을 사용한 경우 보다도 더욱 강도적 성질의 개선효과를 보였다.

[표 5]

[실시예 4]

[LCPO와 화이트레저 혼합고지의 알긴에 의한 탈묵]

LCPO와 화이트레저가 40:60으로 구성된 고지에 대하여 실시예 1과 같은 방법으로 탈묵 실험한 결과, 표 6과 같이 15배 정도의 탈묵효과를 보이며 백색도 및 강도적 성질도 개선되었는바, 본실시예에 의하면 특수잉크를 사용한 고지와 일반적 상질 고지가 혼합되어 있는 고지원료에 대해서도 분류작업을 하지않고도 탈묵이 가능하다는 것을 보여 주고 있다.

[표 6]

[실시예 5]

[알긴에 의한 화이트레저 고지의 탈묵]

화이트레저류의 고지를 알긴을 첨가하여 실시예 1과 같은 방법으로 종래의 탈묵방법과 비교 실험한 결과를 표 7에 표시하였다.

[표 7]

결과적으로 7배 정도의 탈묵 개선효과를 보이고 있으며 강도적 성질은 현저히 개선되었음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 의해서 고지의 종류에 구애받지 않고 탈묵이 가능하였다.

Claims (4)

1. 고지의 해리공정시 천연다당류와 해리촉진제를 첨가하여 40~80℃의 온도범위에서 8~15%의 펄프 농도로 고지를 해리시킨 다음, 미량의 기포제를 사용하여 부상부유법에 의해서 고지에 인쇄된 잉크를 제거하는 것을 특징으로 하는 특수잉크 및 보통의 잉크에 의해 인쇄된 백상지고지의 재생방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 천연다당류로서는 알긴(Algin), 크실란(Xylan), 전분(Starch)중에서 선택된 어느하나 또는 둘이상을 사용하여서 됨을 특징으로 하는 백상지고지의 재생방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 천연다당류는 고지절건중량당 0.05~0.5%만큼 사용함을 특징으로 하는 백상고지의 재생방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 기포제로서는 P-노닐페놀에톡실레이트형의 계면활성제를 고지절건중량당 0.005~0.05% 사용함을 특징으로 하는 백상지고지의 재생방법.

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