KR970008218B1 - 폐지로부터 잉크를 제거하는 방법 - Google Patents

폐지로부터 잉크를 제거하는 방법

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Abstract

요약없음

Description

폐지로부터 잉크를 제거하는 방법
본 발명은 폐지로부터 잉크를 제거하여, 새로운 종이를 제조하기 위하여 재사용될 수 있는 종이 펄프를 제공하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 폐지로부터 새로운 군의 잉크 제거제에 의하여 수성 기재 및 유성 기재 잉크를 제거하는 방법에 관한 것이다.
재생 폐지는 전통적으로 제지 산업에서 요구되는 원료 섬유원이었다. 과거에는, 폐지로부터의 섬유가 저급 종이 및 판지 제품의 생산에만 사용되었다. 그러나, 최근에 재생 섬유는 종이를 제조하는데 사용되는 전체 섬유의 약 25%를 차지하며, 재생된 종이 펄프 재료의 유용성을 향상시키기 위한 동기를 제공한다. 특히, 최근에는 폐섬유로부터 잉크를 효과적으로 제거하여 고품질의 종이 제조에서 이 섬유들의 사용을 가능하게 하는 기술을 개발하려는 시도들이 있어 왔다.
통상적인 종이 재생 과정에 있어서, 잉크제거는 폐지를 펄프로 전환시키고, 이 펄프를 화학적 잉크 제거제를 함유하는 알칼리성 수성 잉크 제거 매질과 접촉시켜, 펄프 섬유로부터 잉크 및 다른 불순물을 제거하고 수성 매질중의 잉크 및 다른 입자의 현탁액 또는 분산액을 생성함으로써 수행된다. 계속하여 생성된 혼합물을, 예를들면 잉크/잉크 제거제 복합체에 공기를 살포하여 부유시킨 후에 스키밍(skimming)하여 처리조로부터 잉크 및 다른 입자들을 제거하거나, 또는 섬유매트를 여과시킨 후에 수세척하여 분산된 잉크 입자들을 제거하는 처리를 행하여 현탁된 잉크 및 다른 입자들을 펄프로부터 분리하였다.
선행 기술에서는 통상적인 잉크 제거 방법의 효율을 개선하기 위하여 많은 시도가 있었다. 예를 들면, 미합중국 특허 제4,618,400호에는 폐지를 펄프로 전환시키고; 이 펄프를 특정 티올 에톡실레이트 화합물 중의 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어진 잉크 제거제를 약 0.2 내지 2중량% 함유하는 알칼리성 pH의 수성 매질과 접촉시키고; 이 펄프 함유 매질로부터 현탁 또는 분산된 잉크를 제거하는 것을 포함하는, 폐지로부터 잉크를 제거하는 방법이 기재되어 있다.
미합중국 특허 제4,666,558호에는, 에톡실레이트 분자 당 평균 약 6.5 내지 20개의 옥시에틸렌 단위를 갖는 수용성C9-C16알칸을 에톡실레이트 성분 및 에톡실레이트 분자 당 평균 약 0.5 내지 3.5개의 옥시에틸렌 단위를 갖는 지용성의 C9-C16알칸을 에톡실레이트 성분의 특정 혼합물로 이루어진 잉크 제거제를 함유하는 수성 매질 중에서 펄프화된 신문지를 접촉 및 교반시키고, 이 수성 매질로부터 잉크가 제거된 펄프를 회수하는 단계를 포함하는, 신문 폐지로부터 잉크를 제거하는 방법이 예시되어 있다.
미합중국 특허 제3,932,206에는 생분해성이 있고, 수생 생물에 비독성인 것으로 알려진 잉크 제거제가 기재되어 있는데, 기재된 화합물은 지방족 사슬내에 14 내지 30개의 탄소 원자를 갖고, 모노- 또는 디올 1몰 당 8 내지 24개의 에틸렌옥시 단위를 갖는 에톡실화 지방족 모노- 또는 디올로 이루어진다.
상기와 같은 노력에도 불구하고, 현재까지 폐지로부터 잉크를 완전하게 제거하는 방법은 존재하지 않는다는 것이 일반적인 견해이다. 많은 선행 잉크 제거 기술의 한가지 단점은 이들 방법이 폐지로부터 수성 기재 및 유성 기재 잉크를 동시에 제거할 수 없다는 것이다. 이러한 점을 감안해 볼 때, 실제적인 비용은 유성 기재 잉크 함유 물질로부터 수성 기재 잉크 함유 물질을 분리시키기 위하여 폐지 물질을 처리하는 것과 관련이 있다. 더욱이, 지금까지 사용된 잉크 제거제는 점착성 오염물을 폐지로부터 제거하는데는 비효과적이었다. 이러한 점착성 오염물(감압 라벨, 접착제 및 아교로부터 생성됨)은 폐지로부터 잉크를 제거하는 공정에서 자주 직면하게 되고, 최종 재생품의 질을 제한하는 경향이 있다.
그러므로, 수성 기재 및(또는) 유성 기재 잉크를 함유하는 다양한 종류의 폐지로부터 잉크를 제거하는 방법을 제공하는 것은 매우 바람직할 것이다. 추가로, 이 잉크 제거 방법은, 처리된 폐지로부터 점착성 오염물을 제거하여 이 방법에 의하여 생성된 잉크가 제거된 종이 펄프의 질을 증진시킬 수 있다면, 또한, 유리할 것이다.
본 발명의 제1특징에 따르면, (a)폐지를 (ⅰ) 1종 이상의 4급 암모늄염 및 1종 이상의 스멕타이트(smectite)에 점토의 혼합물 및 (ⅱ) 1종 이상의 유기적으로 변형된 스멕타이트게 점토로 이루어진 군 중에서 선택된 물질을 함유하는 수성 시스템과 접촉시키고, (b) 이 수성 시스템으로부터 잉크가 제거된 종이 펄프를 회수하는 것으로 이루어진, 폐지로부터 잉크를 제거하는 방법이 제공된다.
본 발명에 유용한 4급 암모늄염은 하기 일반식의 화합물이다.
상기식에서, R1은 1 내지 약 30개의 탄소원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 지방족 탄화수소기이고; R2, R3및 R4는 독립적으로 (a) 1 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 지방족기; (b) 방향족 및 치환 방향족기; (c) 1 내지 약 80몰의 에틸렌 옥사이드를 함유하는 에톡실화기; 및 (d) 수소로 이루어진 군중에서 선택되며; X는 음이온, 바람직하게는 클로라이드, 브로마이드, 요오다이드, 히드록실, 나이트라이트 또는 아세테이트이다.
수세척 잉크 제거 방법에서 사용되는 것으로서 본 발명의 목적을 위해 바람직한 4급 암모늄염은 (a) 약 8 내지 약 30개의 탄소원자를 갖는 1종 이상의 탄화수소 사슬; 및 (b) 약 9몰 초과의 에틸렌 옥사이드를 갖는 1종 이상의 친수성 탄소 사슬을 함유하는 에톡실화 4급 암모늄으로 이루어진다.
부유 잉크 제거 방법에서 사용되는 것으로서 본 발명의 목적을 위해 바람직한 4급 암모늄염은 (a) 약 8 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 사슬 1종 이상, 바람직하게는 2 또는 3종 및 (b) 비친수성 탄소 사슬 또는 총 약 8몰 이하의 에틸렌 옥사이드를 갖는 친수성 탄소 사슬을 함유하는 4급 암모늄염으로 이루어진다.
본 발명에 의해 제공되는 신규 잉크 제거제는 일반적으로 처리되는 폐지의 건조 증량을 기준으로, 약 0.05 내지 약 50중량%의 양으로 사용된다.
본 발명의 방법은 폐지 펄프로부터 수성 기재 및 유성 기재 잉크 모두 동시에 제거할 수 있다. 본 발명에 의하여 처리될 수 있는 폐지의 종류로는 신문지, 잡지, 컴퓨터 용지, 법문서 및 책 재고품으로 이루어진 군 중에서 선택된 것이 있다.
폐지로부터 잉크제거를 용이하게 하기 위하여, 수성 시스템을 사용하여 바람직하게는 알칼리성 pH를 갖는 종이/물의 슬러리를 형성한다. 수성 시스템은 잉크 제거 공정을 개선시키기 위하여 1종 이상의 발포제를 포함할 수도 있다. 폐지는 잉크 제거 첨가제와의 접촉 전후에 펄프화될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 잉크 제거 방법은, 바람직하게는 선행 기술에 공지된 부유 잉크 제거 기술 또는 수세척 기술에 의하여 수행된다. 예를들면, 폐지가 슬러리로 형성되고 본 발명에 의하여 제공되는 잉크 제거제와 접촉되면, (1) 폐지로부터 분리된 응집된 잉크를 슬러리의 표면에 부유시키기 위하여 공기 살포시키고 스키밍하여 슬러리를 제거하거나, 또는 (2) 슬러리의 표면상에서 수거할 수 있는 비교적 소량의 기포성 폐잉크를 물리적으로 제거하기 위하여 슬러리를 처리한 후 여과시키고, 생성된 섬유 매트를 분산된 잉크 입자가 매트를 통과하도록 수회 수세척시킬 수 있다. 본 발명의 신규한 방법 및 잉크 제거제에 따라 수행하는 경우에, 부유 또는 수세척 기술은 모두 고품질의 재생 종이 제품을 제조하는데 적합한 잉크가 제거된 종이 펄프를 생성시킨다.
유기적으로 변형된 그멕타이트계 점토가 본 발명의 잉크 제거 조성물 중에 사용되는 경우에, 점토는 바람직하게는 조야한 헥토라이트(hectorite), 조야한 벤토나이트(bentonite), 부화(富化)된 헥토라이트, 부화된 벤토나이트, 분무 건조된 헥토라이트 및 그의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다. 선행 기술에 공지된 다른 스멕타이트계 점토가 사용될 수 있다.
발명의 목적을 위해 바람직한 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토는 (a) 점토 100ｇ 당 50밀리당량 이상의 양이온 교환 능력을 갖는 스멕타이트계 점토 및 (b) 스멕타이트계 점토의 양이온 교환 능력의 약 40 내지 약 200%의 양의 4급 암모늄염 1종 이상의 반응 생성물로 이루어진다. 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토를 제조하는데 있어서, 스멕타이트계 점토는 4급 암모늄염과의 반응전에 전단(shear) 될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 방법에 사용하는 잉크 제거제로서 고상 및 수성 슬러리 형태의 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토를 포함한다. 수성 슬러리 형태가 사용되는 경우에, 슬러리를 수성 시스템에 첨가시키기 전에 전단시키는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 유사하게, 고상 형태의 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토는 본 발명의 방법에서 잉크 제거제로서 사용하기 전에 분쇄하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라서, 본 출원인은 (a) 폐지를 (ⅰ) 1종 이상의 4급 암모늄염 및 1종 이상의 스멕타이트계 점토의 혼합물; 및 (ⅱ) 1종 이상의 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토로 이루어진 군 중에서 선택된 물질을 함유하는 수성 시스템과 접촉시키고, (b) 이 수성 시스템으로부터 잉크가 제거된 종이 펄프를 회수하는 것으로 이루어진, 폐지로부터 잉크를 제거하는 방법을 발견하였다.
본 발명에 유용한 4급 암모늄염은 하기 일반식의 화합물이다.
상기식에서, R1은 1 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 지방족 탄화수소기이고; R2, R3및 R4는 독립적으로 (a) 1 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 지방족기; (b) 방향족 및 치환 방향족기; (c) 1 내지 약 80몰의 에틸렌 옥사이드를 함유하는 에톡실화기; 및 (d) 수소로 이루어진 군 중에서 선택된다. 4급 암모늄염이 수반되는 X음이온은 통상적으로 염의 잉크 제거 작용에 역효과를 미치지 않는 것이다. 이러한 음이온은, 예를들면 클로라이드, 브로마이드, 요오다이드, 히드록실, 나이트라이트 및 아세테이트를 포함하는 것으로, 4급 암모늄 양이온의 하전량을 만족시키기에 충분한 양으로 사용된다.
상기 일반식 중의 지방족기는 옥수수유, 코코넛유, 대두유, 면실유 및 피마자유 등의 각종 식물성 오일뿐만 아니라 수지(tallow) 등의 각종 동물성 오일 또는 동물성 지방 등의 천연 오일로부터 얻을 수 있다. 지방족기는, 또한 예를 들면 알파 올레핀으로부터 석유화학적으로 유도될 수도 있다.
유용한 분지쇄 포화기의 대표적인 예에는 12-메틸스테아릴 및 12-에틸스테아릴이 포함된다. 유용한 분지쇄 불포화기의 대표적인 예에는 12-메틸올레인 및 12-에틸올레일이 포함된다. 직쇄 포화기의 대표적인 예에는 라우릴; 스테아릴; 트리데실; 미리스틸(테트라데실); 펜타데실; 헥사데실; 수소화 수지 및 도코사닐등이 포함된다. 직쇄, 불포화 및 비치환기의 대표적인 예에는 올레인, 리놀레일, 대두유 및 수지 등이 포함된다.
벤질 및 치환 벤질 잔기가 있는 유용한 방향족기의 추가적인 예에는 벤질 할라이드, 벤질히드릴 할라이드, 트리틸 할라이드, 1-할로-1-페닐에탄, 1-할로-1-페닐 프로판 및 1-할로-1-페닐옥타데칸 등의 알칸 사슬이 1 내지 22개의 탄소원자를 갖는 α-할로겐-α-페닐알칸으로부터 유래되는 물질; 오르토-, 메타- 및 파라-클로로벤질 할라이드, 파라-메톡시벤질 할라이드, 오르토-, 메타- 및 파라-니트릴로벤질 할로이드, 및 알킬 사슬이 1내지 22개의 탄소 원자를 함유하는 오르토-, 메타- 및 파라-알킬벤질 할라이드로부터 유래되는 것 등의 치환 벤질 잔기; 및 할로기가 벤질형 잔기의 친핵성 공격시 이탈기로서 작용하여, 친핵성 물질이 벤질형 잔기의 이탈기를 치환시키는 클로로, 브로모, 요오드 또는 다른 종류의 기로 이루어진 2-할로메틸나프탈렌, 9-할로메틸안트라센 및 9-할로메틸펜난트렌으로부터 유래된 것 등의 융합 고리 벤질형 잔기가 포함된다.
또다른 유용한 방향족 형태의 치환체에는 페닐 및 치환페닐, 알킬기가 1 내지 22개의 소 원자를 함유하는 N-알킬 및 N,N-디알킨 아닐린; 오르토-,메타- 및 파라-니트로페닐, 알킬기가 1 내지 22개의 탄소 원자를 함유하는 오르토-, 메타- 및 파라-알킬 페닐, 할로기가 클로로, 브로모, 또는 요오드로 정의되는 2-, 3- 및 4-할로페닐, 및 에스테르의 알코올이 알킬기가 1 내지 22개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 알코올로부터 유래되는 2-, 3-, 및 4-카르복시페닐 및 그외 에스테르, 페놀 등의 아릴, 또는 벤질 알코올 등의 아랄킬; 및 나프탈렌, 안트라센 및 페난트렌 등의 융합된 고리 아릴 잔기가 포함된다.
본 발명의 목적을 위해 유용한 4급 암모늄염에는 모노메틸 트리아릴 4급염 및 디메틸 디알킬 4급염 등의 소수성 4급 암모늄염 뿐만 아니라, 수분산성 에톡시화 4급 암모늄 화합물 등의 친수성 4급 암모늄염, 및 이들의 혼합물이 포함된다.
특히, 수세척 잉크 제거 방법에 사용하기 위한 본 발명의 잉크 제거 제제용으로 사용되는 바람직한 친수성 4급 암모늄염은 (a) 약 8 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 탄화수소 사슬 및 (b) 약 9몰 초과의 에틸렌 옥사이드를 갖는 1종 이상의 친수성 탄소 사슬을 함유하는 에톡실화된 4급 암모늄염으로 이루어진다.
적합한 에톡실화된 4급 암모늄염 화합물의 예에는, 이수소화 수지-메틸-[에톡실화(33)]암모늄 클로라이드:
수소화 수시-메틸[에톡실화(15)]암모늄 클로라이드:
수소화 수시-메틸-[에톡실화(30)]암모늄 클라로이드: 및
수소화 수시-메틸[에톡실화(50)]암모늄 클로라이드
가 있고, 상기 식들에서 HT는 수소화된 수지이다.
부유 잉크 제거 방법에 사용하기 위한 본 발명의 잉크 제거 제제용으로 사용되는 바람직한 소수성 4급 암모늄염은(a) 약 8 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 사슬 1종 이상, 바람직하게는 2 또는 3종 및 (b) 비친수성 탄소 사슬 또는 총 약 9몰 이하의 에틸렌 옥사이드를 갖는 친수성 탄소 사슬을 함유하는 4급 암모늄염으로 이루어진다.
적합한 소수성 4급 암모늄 화합물의 예에는, 메틸 삼수소화 수지 암모늄 클로라이드:
디메틸 이수소화 수지 암모늄 클로라이드; 및
디메틸 이수소화 수지 암모늄 클로라이드;
가 있고, 상기 식들에서 HT는 수소화된 수지이다.
유기적으로 변형된 수소성 점토 및 유기적으로 변형된 친수성 점토의 혼합물 또는 4급 암모늄염이 생성된 유기 점토에 적합한 친수성/소수성 균형을 제공하는 유기적으로 변형된 점토는 잉크가 제거된 펄프를 생성하는 부유 및 수세척 기술의 조합을 사용하는 잉크 제거 방법에 사용될 수 있다는 것을 이해해야만 하다. 따라서, 소수성이 가변적인 2종의 다른 4급 암모늄염으로부터 제조된 유기 점토는 본 발명의 교시내에 있을 것이다. 이러한 면을 감안해 볼때, 소수성 및 친수성기를 모두 갖는 4급 암모늄염이 사용될 수 있다.
본 발명의 잉크 제거 제제에 사용되는 4급 암모늄 화합물의 제조는 당업계에서 공지된 기술에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 4급 암모늄염을 제조하는 경우에, 당업자는 예를 들면 니트릴을 수소 첨가 반응시켜 디알킬 2급 아민을 제조하고(미합중국 특허 제2,355,356호), 이어서 메틸기원으로서 포름알데히드를 사용하는 환원성 알킬화에 의하여 메틸 디알킬 3급 아민을 형성시킬 것이다. 미합중국 특허 제3,136,819호 및 동 제2,775,617호에 나타낸 방법에 따르면, 4급 아민 할라이드는 계속하여 벤질 클로라이드 또는 벤질 브로마이드를 3급 아민에 첨가함으로써 형성될 것이다. 상기 3개의 특허 내용은 본 명세서 중에 참고로 인용한다.
선행 기술에 공지되어 있는 바와같이, 3급 아민과 벤질클로라이드 또는 벤질 브로마이드의 반응은 소량의 메틸렌 클로라이드를 반응 혼합물에 첨가함으로써 완결되어 대부분이 치환 벤질인 생성물의 블렌드가 얻어진다. 이어서, 이 혼합물은 성분의 추가 분리없이 사용될 수 있다. 4급 암모늄염은 스멕타이트계 점토와 혼합되어 잉크 제거제로서 사용될 수 있으며, 또는 점토와 반응하여 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토 잉크 제거제를 형성할 수 있다.
이와 같이, 스멕타이트계 점토는 4급 암모늄염과 혼합되어 본 발명에 의한 잉크 제거제로서 사용될 수 있다. 또한, 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토도 잉크 제거제로서 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 점토는 공지된 암모늄 아세테이트 방법에 의하여 측정할 때 점토 100g당 50밀리당량 이상의 양이온 교환 능력을 갖는 스멕타이트계 점토이다.
스멕타이트계 점토는 당업계에 공지되어 있고, 다양한 공급처로부터 상업상 구입가능하다. 본 발명의 잉크 제거 제제 중에 사용하기 전에, 점토는 이미 나트륨 형태로 되어 있지 않으면 나트륨 형태로 전환시킬 수 있다. 이것을 통상적으로 수성 점토 슬러리를 제조하고 이 슬러리를 나트륨 형태의 양이온 교환 수지베드를 통과시킴으로써 편리하게 수행될 수 있다. 별법으로, 점토를 물 및 탄산나트륨, 수산화나트륨 등의 가용성 나트륨 화합물과 혼합하고 이 혼합물을 혼화기 또는 압출기 등을 사용하여 전단시킬 수 있다. 점토를 나트륨 형태로 전환시키는 것은 잉크 제거제로서 사용전에 언제든지 유기적으로 변형되거나 또는 변형되지 않은 형태로 수행될 수 있다.
공기입 분해 또는, 바람직하게는 열수(hydrothermal) 합성 방법에 의하여 합성 제조되는 스멕타이트계 점토 또한 본 발명의 신규 잉크 제거제를 제조하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 유용한 대표적인 스멕타이트계 점토는 다음과 같다.
몬트모릴로나이트(Montmorillonite)
[Al4-xMgxSi8O20(OH)4-fFf]×R+
상기 식에서, 0.55x1.10이고, f4이며, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다.
벤토나이트(Bentonite)
[Al4-xMgx(Si8-Aly)O20(OH)4-fFf](x+y)R+
상기 식에서, 0<x<1.10이고, 0<y<1.10이며, 0.55(x+y)1.10이고, f4이고, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다.
베이델라이트(Beidellite)
[Al4+y(Si8-x-yAlx+y)O20(OH)4-fFf]×R+
상기 식에서, 0.55x1.0이고, 0y0.44이며, f4이고, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다.
헥토라이트(Hectorite)
[Mg6-xLixSi8O20(OH)4-fFf]×R+
상기 식에서, 0.57x1.15이고, f4이며, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다.
사포나이트(Saponite)
[Mg6-yAlySi8-x-yAlx+yO20(OH)4-fFf]×R+
상기 식에서, 0.58x1.18이고, 0y0.66이며, f4이고, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다.
스테벤사이트(Stevensite)
[Mg6-xSi8O20(OH)4-fFf]2×R+
상기 식에서, 0.28x0.57이고, f=4이며, R은 Na, Li, NH4및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다.
본 발명에 사용되는 바람직한 점토는 벤토나이트 및 헥토라이트이다. 상기한 스멕타이트 점토는 전단된 형태 및 전단되지 않은 형태가 모두 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 사용되는 스멕타이트 점토는 조야한 것(맥석 또는 비점토 물질을 함유함) 또는 부화된 것(맥석이 제거됨)일 수 있다. 본 발명의 잉크 제거 조성물은 함유하는 스멕타이트계 점토에서 조야한 점토를 사용하는 능력은 점토의 부화 공정 및 나트륨 형태로의 전환이 수행될 필요가 없기 때문에 실제적인 비용 절감을 나타낸다.
스멕타이트계 점토는 상기 식에 의해 정의된 비율 및 목적하는 특정 합성 스멕타이트에 대한 x,y 및 f의 미리 선정된 수치로 나트륨(또는 다른 교환성 양이온 또는 그의 혼합물) 및 불화물을 함유하거나 또는 함유하지 않은 목적하는 금속의 함수 산화물 또는 수산화물을 함유하는 슬러리 형태로 수성 반응 혼합물을 형성시킴으로써 열수 과정에 의하여 합성할 수 있다. 이어서, 이 슬러리를 오토클레이브에 넣어 자생 압력하에 대략 100 내지 325℃, 바람직하게는 275 내지 300℃의 온도에서 목적하는 생성물을 형성하에 충분한 기간 동안 가열하였다. 조제 시간은 통상적으로 300℃에서 합성되는 특정 스멕타이트계 점토에 따라 3 내지 48시간이고, 최적시간은 시험적 파이로트(pilot)법에 의하여 용이하게 결정될 수 있다.
합성 스멕타이트 점토를 제조하기 위한 대표적인 열수 방법은 미합중국 특허 제3,252,757호; 동 3,586,478호; 동 3,666,407호; 동 3,671,190호; 동 3,844,878호; 동 3,844,979호; 동 3,852,405호 및 동 3,855,147호에 기재되어 있고, 이 모두는 본 명세서 중에 참고로 인용된다.
본 발명에 의하여 제공되는 잉크 제거 방법은 잉크 제거제로서 건조 형태의 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토를 사용할 수 있다. 유기적으로 변형된 친수성 및 소수성 스멕타이트계 점토는 모두 본 발명에 따른 폐지 잉크 제거제로서 유용한 것으로 밝혀졌다. 통상적으로 비교적 친수성인 유기 점토는 잉크를 제거하기 위하여 수세척을 사용하는 잉크 제거 시스템에서 더 큰 유용성을 나타낸다. 비교적 소수성인 유기 점토는 부유법을 이용하는 잉크 제거 시스템에서 최대 유용성을 나타낸다. 유기 점토 잉크 제거제는 스멕타이트계 점토, 1종 이상의 유기염 및 물을 함께, 바람직하게는 20 내지 100℃의 온도에서, 가장 바람직하게는 35 내지 80℃의 온도에서 유기 화합물을 점토와 반응시키기에 충분한 시간동안 혼합시킴으로써 제조할 수 있다. 이어서 유기 점토 생성물을 여과, 세척, 건조 및 분쇄시킨다. 슬러리 형태인 경우에, 유기 점토 생성물은 여과, 세척, 건조 또는 분쇄할 필요가 없다.
점토는 물 중에 바람직하게 약 1 내지 30중량%, 가장 바람직하게는 약 2 내지 8중량%의 농도로 분산된다. 임의로, 슬러리를 원심 분리하여 출발 점토 조성물의 약 10 내지 50%를 구성하는 비점토 불순물을 제거할 수 있다.
유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토로서 바람직한 것은 (a) 점토 100g당 50밀리당량 이상의 양이온 교환 능력을 갖는 스멕타이트계 점토; 및 (b)스멕타이트계 점토의 양이온 교환 능력의 약 40 내지 약 200%양의 1종 이상의 4급 암모늄염의 반응 생성물로 이루어진다. 스멕타이트계 점토를 4급 암모늄염과 반응시키기 전에 전단시키면 생성되는 유기 점토의 잉크 제거 능력이 증가되는 것으로 밝혀졌다.
유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토는 고상 또는 수성 슬러리 형태로 제공될 수 있다. 수성 슬러리 유기 점토의 효력은 유기 점토를 수성 처리기에 첨가하기 전에 전단시킬 경우, 개선되는 것으로 밝혀졌다. 유사하게, 고상 유기 점토를 잉크 제거제로 사용하기 전에 분쇄하면 잉크 제거 공정을 역시 개선시키는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 방법에서 사용되는 잉크 제거제는 처리되는 폐지의 건조 중량을 기준으로 약 0.05 내지 약 50중량%의 양으로 사용된다.
본 발명의 기술이 부유 방법으로서 수행되는 경우에, 잉크 제거제는 폐지로부터 잉크를 응집시킨 후에 부유시키고, 잉크, 잉크 제거제 및 점착성 오염물을 스키밍하여 수성 슬러리로부터 제거함으로써 잉크를 제거한다. 이 과정은 알칼리성 조건 하에서 수행되는 것이 바람직하다. 필요한 경우에, 슬러리는 폐지로부터 분리된 잉크가 슬러리의 표면에 부유하는 것을 보조하기 위하여, 공기를 살포시킬 수도 있다. 수성 시스템은 잉크 제거 성능을 증진시키기 위하여 비누 또는 세정제 등의 1종 이상의 발포제를 포함할 수도 있다.
본 발명의 기술이 수세척 방법으로서 사용되는 경우에, 잉크 제거제는 여과시에 잉크 입자, 잉크 제거제 및 점착성 오염물을 섬유 매트를 통하여 세정시킴으로써 제거될 수 있도록 하는 잉크 입자를 충분히 작은 크기로 분산시키는 역할을 한다. 이과정은 알칼리성 조건하에서 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은 수성 기재 및 유성 기재 잉크를 함유하는 폐지의 잉크 제거에 효과적이다. 본 발명에 의하여 처리될 수 있는 대표적인 폐지 형태는 신문지,잡지, 컴퓨터 용지, 법문서 및 책 재고품이다. 필요한 경우에, 신문지는 본 발명의 잉크 제거제와 접촉하는 폐지의 표면적을 증가시키기 위해 잉크 제거제를 첨가시키기 전후에 펄프화될 수 있다. 폐지를 펄프화시키기 위한 기술 및 장치는 당업자에게 공지되어 있다. 예를 들면, 폐지는 수성 시스템에 첨가시킨 후 이 시스템을 전단시킴으로써 펄프화될 수 있다.
본 발명의 방법은 수성 기재 또는 유성 기재 잉크를 함유하는 폐지의 잉크 제거를 위한 효과적인 수단을 제공한다. 본 발명의 방법은 고품질의 재생지 제품의 제조에 적합한 잉크가 제거된 종이 펄프를 생성시킨다. 또한, 본 발명에 의하여 생성되는 잉크가 제거된 종이 펄프는 통상적인 잉크 제거 기술의 생성물보다 점착성 오염물을 적게 함유한다.
다음의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위하여 제공되나, 그것을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 전 명세서에 걸쳐 제공되는 모든 비율은, 별도의 언급이 없는 한, 100중량%를 기준으로 한 중량으로 한다.
실시예 1
이 실시예는 조야한 헥토라이트 점토 및 4급 암모늄염의 반응 생성물을 기재로 한 부유 잉크 제거 방법에 사용하기 위한 본 발명의 바람직한 유기 점토 잉크 제거 조성물의 제조 방법을 설명한다.
Tekmar SD-45 분산기를 사용하여 전단된 5.46%의 고상 조야 헥토라이트 점토 슬러리 366.3g(조야 점토 고상물 20g)을 1,2L의 스테인레스강 반응 용기 내에서 칭량하고, 물 150.0g으로 희석시키고, 65℃로 가열하였다. 91.7%의 활성 디메틸 이수소화 수지 암모늄 클로라이드 70밀리당량(8.82g)을 용융시키고, 점토 슬러리에 쏟아 넣었다. 열수 65.1g을 사용하여 점토 슬러리 내의 4급 암모늄염을 세정하였다. 생성된 혼합물을 65℃에서 30분 동안 교반시키고, 냉각시키고, 10초 동안 전단시켜서 응집물을 파괴시키고, 고상물의 %비율을 분석하였다. 고상물의 %비율은 5.1%인 것으로 밝혀졌다.
실시예 2
이 실시예는 백색도(brightness)가 증진된 재생종이를 생성시키기 위한, 신문 폐지로부터 잉크를 제거하는데 있어서의 실시예 1에서 제조된 잉크 제거제 및 하기 실시예 3-7에서 제조된 잉크 제거제의 효과를 평가하기 위하여 수행되는 부유 잉크 제거 방법을 설명한다.
작은 조각[~1.61cm2(~1/2 평방인치)]으로 절단된 신문[트렌토니안(Trentonian)] 5.6g을 45℃로 가열된 물 500ml에 첨가하고, 10% 수산화나트륨 용액 1.0ml 사용하여 pH 9.5로 조정하였다. 신문지의 수성 슬러리를 10분동안 약하게 교반하면서 혼합시켰다. 이어서, 코울스(cowels) 고속 분산기를 사용하여 250rpm에서 신문 폐지를 3분 동안 혼합시킴으로써 탈섬유화시켰다. 이어서, 유기 점토 고상물 1.5g을 함유하는 실시예 1에서 제조된 유기 점토 슬러리 잉크 제거제의 일부를 탈섬유화된 신문지에 첨가시키고 철저히 혼합시켰다. 이어서, 탈섬유화된 신문지/유기 점토 혼합물을 응집된 페잉크를 부유시키기 위하여 공기로 살포시켰다. 부유한 잉크 응집물이 생성되었고, 흡인시켜 제거하였다.
공기 살포에 이어, 10분 동안 부유된 응집물을 제거한 후에, 잉크가 제거된 종이 펄프를 회수하고, 황산을 사용하여 pH4.5로 산성화 시켰다. 이어서, 잉크가 제거된 종이 펄프를 진공 여과시키고, 플라스틱 시이트 상에 침착시키고, 2개의 여과지 압지를 사용하여 덮고, 그 위에 또 다른 플라스틱 시이트를 놓았다. 종이 펄프를 압착기 중에서 90초 동안 1톤(ton)의 압력 하에 압착시켰다. 압착된 시이트를 압착기로부터 제거하고, 여과지 압지를 제거하고, 압착된 시이트를 일야 공기 건조시켰다. 건조시킨 후에 압착된 시이트를 종이 백색도의 척도로서 사용된 블루 반사율(blue reflectance)을 측정하기 위하여 Hunterlab Model D-25 광학 센서를 사용하여 시험하였다.
실시예 3
실시예 1에서 설명한 유기 점토 잉크 제거제를 실시예 2에서 설명한 부유 잉크 제거 방법에 의하여 평가하였다. 비교를 위하여, 블랭크(blank)도 시험하였다. 블랭크에 대하여는 유기 점토 잉크 제거제가 첨가되지 않는 것을 제외하고는, 실시예 2에 기재된 방법을 사용하였다.
데이타는 부유 잉크 제거 방법에서 잉크 제거제로서 본 발명의 유기 점토를 사용하면, 블랭크에 대한 백색도보다 상당히 더 큰 백색도를 갖는 재생 종이를 얻는다는 것을 나타낸다.
실시예 4
이 실시예는 조야한 헥토라이트 점토와 반응되는 에톡실화된 4급 암모늄염으로 이루어진 바람직한 유기 점토 부유 잉크 제거제의 제조 방법을 설명한다.
Tekmar SD-45분산기를 사용하여 전단시킨 5.46%의 고상 조야 헥토라이트 점토 슬러리 366.3g(조야한 고상 점토 20g)을 1.2L의 스테인레스강 반응 용기 내에서 칭량하고, 물 150.0g으로 희석시키고, 65℃로 가열시켰다. 76.5%의 활성 메틸 이수소화 수지[에톡실화(7)] 암모늄 클로라이드 55밀리당량(12.33g)을 용융시키고, 점토 슬러리에 쏟아 넣었다. 열수 65.1g을 사용하여 점토 슬러리 내의 4급 암모늄염을 세정하였다. 생성된 혼합물을 65℃에서 30분 동안 교반시키고, 냉각시키고, 10초 동안 전단시켜서 응집물을 파괴시키고, 고상물의 %비율을 분석하였다. 고상물의 %비율은 5.40%인 것으로 밝혀졌다.
실시예 5
실시예 4에서 제조된 유기 점토 잉크 제거제를 실시예 2에서 설명한 부유 잉크 제거 방법에 의하여 평가하였다. 블랭크에 대하여 얻어진 백색도 데이타는 하기와 같다.
데이타는 부유 잉크 제거 방법에서 사용되는 본 발명의 유기 점토 잉크 제거제가 블랭크와 비교하여 재생 종이 백색도가 훨씬 크다는 것을 나타낸다.
실시예 6
이 실시예는 벤토나이트 점토 및 4급 암모늄염의 반응 생성물로 이루어진, 바람직한 유기 점토 부유 잉크 제거 조성물의 제조 방법을 설명한다.
Manton-Gaulin 모델 15 MR 균질화기를 사용하여 약 306기압(4500psi)에서 1회 통과시켜 전단된 2.70%의 부화된 고상 벤토나이트 점토 슬러리(20g 점토 고상물)740.7g을 3L 스테인레스강 용기 내에서 칭량하고, 65℃로 가열하였다. 91.7%의 활성 디메틸 이수소화 수지 암모늄 클로라이드 150밀리당량(18.90g)을 용융시키고, 점토 슬러리에 쏟아 넣었다. 열수 50g을 사용하여 점토 슬러리 내의 4급 암모늄염을 세정하였다. 혼합물을 65℃에서 30분 동안 교반시키고, 냉각시키고, 10초 동안 전단시켜서 응집물을 파괴시키고, 고상물의 %비율을 분석하였다. 고상물의 %비율은 4.77%인 것으로 밝혀졌다.
실시예 7
실시예 6에서 설명한 유기 점토를 실시예 2에서 설명한 부유 잉크 제거 방법에 의하여 평가하였다. 블랭크에 대하여 얻어진 백색도 데이타는 하기와 같다.
이 실시예는 신문 폐지를 전단된 벤토나이트 점토로 이루어진 본 발명의 유기 점토 부유 잉크 제거제로 처리한 경우에, 종이의 백색도가 증진될 수 있다는 것을 증명한다.
실시예 8
이 실시예는 4급 암모늄염의 밀리당량이 변화하는 조야한 헥토라이트 점토(~55%의 점토, 45%의 맥석)와 옥타데실-메틸-[에톡실화(15)]암모늄 클로라이드의 반응 생성물로 이루어진 일련의 수분산성 유기 점토 잉크 제거제의 제조 방법을 설명한다.
Tekmar SD-45분산기를 사용하여 전단된 5.61%의 조야한 고상 헥토라이트 점토 슬러리 356.5g(조야한 점토 고상물 20g)을 1.2L의 스테인레스강 반응 용기 내에서 칭량하고, 물 164.9g으로 희석시키고, 65℃로 가열하였다. 하기의 밀리당량의 97% 활성 옥타데실-메틸-[에톡실화(15)] 암모늄 클로라이드를 가열하고, 조야한 점토 슬러리 충전물 내에 쏟아 넣었다 : (a)40밀리당량(8.19g), (b) 55밀리당량(11.26g), (c) 70밀리당량(14.34g), (d) 85밀리당량(17.41g) 및 (e) 100밀리당량(20.48g).열수 50ml를 사용하여, 점토 슬러리 내의 각 4급 암모늄염을 세정하였다. 혼합물을 65℃에서 30분 동안 교반시키고, 냉각시키고, 10초 동안 전단시켜서 응집물을 파괴시키고, 고상물의 %비율을 분석하였다. 상기 각 잉크 제거제에 대한 고상물의 %비율은 다음과 같다 : (a)5.16%, (b)5.40%, (c)6.14%, (d)6.37%, 및 (e)7.19%
실시예 9
이 실시예는 백색도가 증진된 재생 종이를 얻기 위하여 신문 폐지의 잉크를 제거하는데 있어서 실시예 8에서 설명한 잉크 제거제 및 이후의 하기 실시예 10-14에서 설명되는 잉크 제거제의 효능을 평가하기 위하여 수행되는 수세척 잉크 제거 방법을 서술한다.
유기 점토 고상물 0.04g을 함유하는 유기 점토 슬러리의 일정량을 50-55℃로 가열한 물 375ml에 첨가시키고, 10% 수산화나트륨 용액 1.0ml를 사용하여 pH 9.5로 조정하였다. 신문지 조각 4.0g을 욕조에 첨가시키고, 10분동안 천천히 교반하면서 혼합시켰다. 이어서, 신문 폐지를 코울스의 고속 분산기를 사용하여 2500rpm에서 3분동안 혼합시킴으로써 탈섬유화시켰다. 다음에는, 슬러리를 1000ml의 부피까지 물로 희석시키고, 펄프 표면 상에 부유한 소량의 기포성 잉크 제거된 응집물을 흡입시켜 제거한 후에, 200메쉬 체 상에서 배수시킴으로써 탈수시켰다. 펄프를 1000ml의 신선한 물 내에서 교반시키고, 200메쉬 체 상에서 배수시킴으로써 다시 탈수시켰다. 이어서, 이 과정을 1회 더 반복시켰다. 펄프를 물 1000ml를 사용하여 희석시키고, 진공 여과시켰다.
생성된 종이 펄프 매트를 플라스틱 시이트 상에 침착시키고, 여과지 압지 2장으로 덮고, 그 위에 또 다른 플라스틱 시이트를 놓았다. 이어서, 종이 펄프를 압착기에서 90초 동안 1톤의 압력하에 압착시켰다. 압착된 시이트를 압착기로부터 제거하고, 여과지 압지를 제거하고, 압착된 시이트를 일야 공기 건조시켰다. 건조시킨 후에, 압착된 시이트를 종이 백색도의 척도로서 사용된 블루 반사율을 측정하기 위하여 Hunterlab Model D-25 광학 센서를 사용하여 시험하였다.
실시예 10
실시예 8에서 설명한 수분산성 유기 점토 잉크 제거제를 실시예 9에서 설명한 수분산성 잉크 제거 방법에 따라 평가하였다. 데이타는 하기와 같다.
데이타는 모든 유기 점토 잉크 제거제가 블랭크보다 훨씬 큰 종이 백색도를 제공한다는 것을 나타낸다. 옥타데실-메틸-[에톡실화(15)]암모늄 클로라이드 55 내지 100밀리당량으로 이루어진 유기 점토는 유산 수준의 종이 백색도를 제공한다. 55밀리당량 미만의 에톡실화 4급 암모늄으로 이루어진 유기 점토 잉크 제거제는 기능을 효과적으로 나타내지 않는다.
실시예 11
이 실시예는 (1) 에틸렌 옥사이드의 몰수 및 (2) 수소화된 수지 사슬의 수가 변화하는 다양한 형태의 에톡실화 4급 암모늄염 70밀리당량과 반응된 조야한 헥토라이트 점토로 이루어진, 일련의 수분산성 유기 점토 잉크 제거제의 제조 방법을 설명한다.
5.30%의 전단된 조야한 고상 헥토라이트 점토 슬러리 283.0g(조야한 점토 고상물 15g)을 1.2L의 스테인레스강 반응 용기내에서 칭량하고, 물 120ml로 희석시키고, 65℃로 가열하였다. 70밀리당량의 하기의 에톡실화된 4급 암모늄 염을 가열하고, 조야한 점토 슬러리 충전물에 쏟아 넣었다 : (a) 76.0% 활성 이수소화수지-메틸-[에톡실화(2)]암모늄 클로라이드(8.39g), (b) 76.5% 활성 이수소화 수지-메틸-[에톡실화(7) 암모늄 클로라이드(11.77g), (c) 77.1% 활성 이수호화 수지-메틸-[에톡실화(16)]암모늄 클로라이드(17.20g), (d) 78.5% 활성 이수소화 수지-메틸-[에톡실화(33)]암모늄 클로라이드(26.93g), (e) 75.4% 활성 이수소화 수지-메틸-[에톡실화(50)]암모늄 클로라이드(41.58g) 및 (f) 75.1% 활성 이수소화 수지-메틸-[에톡실화(15)]암모늄 클로라이드(13.75g).
추가로 5.15%의 전단된 고상의 조야한 헥토라이트 1점토 슬러리 291.3g(조야한 점토 광물 15g)을 1.2L의 스테인레스강 반응 용기내에서 침량하고, 물 110ml로 희석시키고, 65℃로 가열하였다. 하기의 에톡실화된 4급 암모늄염 70밀리당량을 가열하고, 조야한 점토 슬러리 충전물에 쏟아 넣었다. (g) 75.8%의 활성 수소화 수지-메틸-[에톡실화(7)]암모늄 클로라이드(8.57g), (h) 75.3%의 활성 수소화 수지-메틸-[에톡실화(30)]암모늄 클로라이드(22.72g), 및 (i) 74.9%의 활성 수소화 수지-메틸-[에톡실화(50)]암모늄 클로라이드(35.20g). 모든 유기 점토를 65℃에서 30분 동안 반응시키고, 냉각시키고, 10초 동안 전단시켜서, 각 시료의 고상물 % 비율을 결정하였다.
실시예 12
실시예 11에서 제조한 수분산성 유기 점토 잉크 제거제를 실시예 9에서 설명한 수세척 잉크 제거 방법에 따라서 평가하였다. 데이타는 하기와 같다.
데이타는 1개의 수소화 수지 사슬 및 15-50 몰의 에틸렌 옥사이드를 갖는 4급 암모늄염으로 이루어진 유기 점토 수세척 잉크 제거제로 처리한 신문지가 증가된 수준의 백색도를 갖는 것을 나타낸다. 2개의 수소화수지 사슬 및 33몰의 에틸렌 옥사이드를 갖는 4급 암모늄염으로 이루어진 유기 점토 수세척 잉크 제거제도 백색도에 있어서 뚜렷한 증가를 나타내었다.
실시예 13
이 실시예는 본 발명에 의한 수분산성 유기 점토 잉크 제거제의 제조방법을 기술한다.
Manton-Gaulin 균질화기를 사용하여 전단된 2.88%의 고상 벤토나이트 점토 슬러리 1388.9(점토 고상물 40g)을 3L 스테인레스강 반응 용기 내에서 칭량하고, 물 150ml로 희석시키고, 65℃까지 가열하였다. 97%의 활성 옥타데실-메틸-[에톡실화(15)]암모늄 클로라이드 135밀리당량(55.29g)을 가열하고, 점토 슬러리내에 쏟아 넣었다. 유기 점토를 65℃에서 30분 동안 반응시키고, 냉각시키고, 10초 동안 전단시켰다. 조성물 중의 고상물 % 비율을 결정하였다.
실시예 14
실시예 13에서 제조된 유기 점토 잉크 제거제를 실시예 9에서 설명한 수세척 잉크 제거방법에 의하여 평가하였다. 데이타는 하기와 같다.
이 실시예는 신문 폐지를 벤토나이트 및 4급 암모늄염의 반응 생성물로 이루어진 수분산성 유기 점토 잉크 제거제로 처리하는 경우에, 종이 백색도가 증진될 수 있다는 것을 증명한다.
실시예 15
이 실시예의 목적은 자가 점착성 라벨에 사용되는 점착성 접착제 물질에 대한 유기 점토 잉크 제거 조성물의 효과를 평가하는 것이다.
자가 점착성 라벨 1.25g을 대략 6.45cm2(1평방인치)로 절단시키고, 분리하여 하기 시료 1 및 2에 첨가시켰다.
시료 1
물 125g, 10% 수산화나트륨 용액 0.25g, 및 150밀리당량의 메틸 삼수소화 수지 암모늄 클로라이드 및 벤토나이트 점토(5.30%의 고상-0.5g의 고상)의 반응 생성물로 이루어진 잉크 제거제 9.4g.
시료 2
물 125g 및 10% 수산화나트륨 용액 0.25g(블랭크).
결과로 생성되는 슬러리를 코울스 분산기를 사용하여 1500-2000r.p.m에서 10분 동안 혼합시켰다. 다음의 결과를 관찰하였다.
유기 점토가 있는 시료(1)은 라벨의 점착성을 제거하였다. 라벨은 서로 점착하지 않고, 종이 라벨의 분리를 용이하게 한다.
시료(2)(블랭크)라벨은 점착성을 보유하고, 서로 접착하여, 분리하기가 어려운 단일 덩어리를 형성한다.
상기 실시예는 펄프화된 폐지 중에 존재하는 점착성 오염물의 점착성을 제거하기 위한 본 발명의 조성물의 능력을 증명한다.
실시예 16
이 실시예는 조야한 헥토라이트 점토 및 4급 암모늄염의 반응 생성물로 이루어진 부유 잉크 제거 방법에서 사용하는 본 발명의 가장 바람직한 유기 점토 잉크 제거 조성물의 제조 방법을 설명한다.
Tekmar SD-45 분산기를 사용하여 전단된 10.76%의 조야한 고상 헥토라이트 점토 슬러리 185.9g(조야한 점토 고상물 20g)을 1,2L의 스테인레스강 반응 용기 내에서 칭량하고, 물 75ml로 희석시키고, 65℃로 가열하였다. 77.5%의 활성 메틸 삼수소화 수지 암모늄 클로라이드 85밀리당량(17.32g)을 용융시키고, 점토 슬러리 내에 쏟아 넣었다. 열수 25ml를 사용하여 점토 슬러리 내의 4급 암모늄염을 세정하였다. 생성된 혼합물을 65℃에서 30분 동안 교반시키고, 냉각시키고, 15초 동안 전단시켜서, 응집물을 분쇄시키고 고상물의 %비율을 분석하였다. 고상물의 %비율은 14.37%인 것으로 밝혀졌다.
실시예 17
이 실시예는 백색도가 증진된 재생 종이를 생산하기 위하여 신문 폐지의 잉크를 제거하는데 있어서 실시예 16에서 제조한 잉크 제거제의 효능를 평가하기 위하여 수행된 부유 잉크 제거 방법을 기술한다.
유기 점토 고상물 0.5g을 함유하는 실시예 16에서 제조한 유기 점토 슬러리 잉크 제거제의 일부를 45℃로 가열된 물 500ml에 첨가시키고, 10% 수산화나트륨 용액 1.0ml 사용하여 pH 9.5로 조정하였다. 작은 조각[~1.61cm2(~1/2 평방인치)]으로 절단된 신문지(트렌토니안)5.6g을 수성 슬러리에 첨가시키고 10분동안 천천히 교반하면서 첨가시켰다. 이어서, 신문 폐지를 코울스 고속 분산기를 사용하여 2500r.p.m에서 3분 동안 혼합시킴으로써 탈섬유화시켰다. 탈섬유화된 신문지/유기 점토 혼합물을 응집된 폐잉크를 부유시키기 위하여 공기 살포시켰다. 부유 잉크 응집물이 생성되면, 흡인시켜 제거하였다.
15분 동안 공기 살포시켜서 부유된 응집물을 제거한 후에, 잉크가 제거된 종이 펄프를 회수하고, 황산을 사용하여 pH4.5로 산성화 시켰다. 이어서, 잉크가 제거된 종이 펄프를 진공 여과시키고, 플라스틱 시이트 상에 침착시키고, 2개의 여과지 압지로 덮고, 그 위에 또 다른 플라스틱 시이트를 놓았다. 종이 펄프를 90초 동안 압착기 내에서 1톤의 압력하에 두었다. 압착된 시이트를 압착기로부터 제거하고, 여과지 압지를 제거하고, 압착된 시이트를 일야 공기 건조시켰다. 건조시킨 후에, 압착된 시이트를 종이 백색도의 척도로서 사용되는 블루 반사율을 측정하기 위하여 Hunterlab Model D-25 광학 센서를 사용하여 시험하였다.
비교를 위하여, 블랭크도 시험하였다. 블랭크에 대하여는 유기 점토 잉크 제거제를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 상기한 방법을 사용하였다.
데이터는 부유 잉크 제거 방법에서 사용되는 본 발명의 유기 점토 잉크 제거제가 블랭크와 비교하여 훨씬 큰 재생 종이 백색도를 갖는 다는 것을 나타낸다.
이와 같이 설명된 본 발명은 여러 면에서 변화될 수 있다는 것이 명백하다. 이러한 변화는 핵심 및 범위를 벗어나는 것으로서 간주되어서는 안되며, 이러한 모든 변형은 본 발명의 청구 범위내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (18)

  1. (a) 폐지를 1종 이상의 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토로 이루어진 물질을 폐지로부터 잉크를 제거하기 위한 유효량으로 함유하는 수성 시스템과 접촉시키고, (b) 이 수성 시스템으로부터 잉크가 제거된 종이 펄프를 회수하는 것으로 이루어진, 폐지로부터 잉크를 제거하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 물질이 상기 폐지의 건조 중량을 기준으로 약 0.05 내지 약 50중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폐지가 신문지, 잡지, 컴퓨터 용지, 법 문서지 및 책 재고품으로 이루어진 군 주에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폐지가 수성 기재 또는 유성 기재 잉크를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회수 단계가 폐지로부터 제거된 잉크를 수성 시스템의 표면에 부유시키기 위하여 공기 살포시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토가 (a) 점토 100g당 50밀리당량 이상의 양이온 교환 능력을 갖는 스멕타이트계 점토 및 (b) 스멕타이트계 점토의 양이온 교환 능력의 약 40 내지 약 200%양의 1종 이상의 4급 암모늄염의 반응 생성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스멕타이트계 점토가 상기 4급 암모늄염과의 반응전에 전단되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토가 수성 시스템에 첨가되기 전에 수성 슬러리 형태로 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토가 수성 시스템에 첨가되기 전에 건조 분말 형태로 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 폐지가 점착성 오염물을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 물질이 1종 이상의 유기적으로 변형된 소수성 점토와 1종 이상의 유기적으로 변형된 친수성 점토의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 물질이 소수성 및 친수성기 모두를 갖는 4급 암모늄염으로 형성된 유기적으로 변형된 점토로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 회수 단계가 폐지로부터 제거된 잉크를 수성 시스템의 표면에 부유시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 물질이 조야한 헥토라이트 점토 및 메틸 삼소수화 수지 암모늄 클로라이드의 반응 생성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 회수 단계가 잉크 제거된 종이 펄프를 수세척하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 물질이 조야한 헥토라이트 점토 및 옥타데실-메틸-암모늄 클로라이드의 반응 생성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 유기적으로 변형된 스멕타이트계 점토가 (a) 조야한 헥토라이트, 조야한 벤토나이트, 부화(富化)된 헥토라이트,부화된 벤토나이트, 분무 건조된 헥토라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 스멕타이트계 점토 및 (b) 1종 이상의 4급 암모늄염의 반응 생성물인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 회수단계가 폐지로부터 제거된 잉크를 수성 시스템의 표면에 부유시키고, 잉크가 제거된 종이 펄프를 수세척하는 것을 특징으로 하는 방법.
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