재생 펄프화 공정 및 특성

충북대학교 목재종이과학과 신 수정

탈묵 • 종이에서 잉크를 제거 하는 과정

• 종이와 잉크의 종류가 다양하기 때문에 다양한 공정이 가능

• 종이: 기계 펄프, 화학 펄프 기반 종이 – 리그닌의 제거 정도에 따라 종이의 여러가지 성질이 좌우 – 탈묵 및 재활용에 대한 저항성의 뚜렷한 차리

• 잉크

– 인쇄 용도에 따라 다양한 잉크 사용 – 복사용 및 레이저프린터용 잉크가 제거하기 가장 어려움

종이의 분류-1

• Outthrows – “all papers that are so manufatured or treated

or are in such a form as to be unsuitable for consumption as the grade speicified”

– 탈묵하여 펄프를 회수하는데 부적합한 종이 • Prohibitive materials

– 증량제 – 기계 마모물질 – 음식물, 병원 폐기물이나 독성 폐기물을 포함하는 종이

– 왁스

종이의 분류-2

• 52개등급의 고지가 거래됨 • Groundwood content: 기계펄프 함량 • Hard Mixed Paper (HMP)등급에서는 기계 펄프 함량을 10% 미만으로 제한

• Old newpaper: 신문 고지, 기계펄프 위주 • Old corrugated containers (OCC) • Unsorted office paper (UOP) • Sorted office paper (SOP)

고지

• 52개 등급으로 세분화되어 있지만 다양한 등급의 종이가 탈묵 공정에 도입됨.

• 탈묵 후 생산되는 펄프의 품질도 다양한 원료 만큼이나 다양한 성상의 펄프로 만들어짐.

• 따라서 탈묵 기반 종이 생산 공정이 가장 공정 컨트롤이 어려움.

잉크의 분류-대한잉크 홈페이지

• 옵셋잉크: 평판으로 잉크가 전이되어 브랭킷에서 피도체로 인쇄되는 모든인쇄 방식에 사용되는 잉크 – 습식형: 매엽잉크, 윤전잉크 – 건식형

• 그라비아 잉크:오목하게 조각된 화선부에 잉크를 담아 소지에 직접전이시크는 형태

• -안료, 수지, 용매, 조제를 포함하는 잉크 조성

• 금속/재관용 잉크: • UV 잉크: 자외선 경화에 의하여 비교적 단시간에 경화되는 잉크

• 후렉소 잉크 :유연하고 탄성을 갖는 고무 또는 수지 돗판을 사용하고 수계 또는 알코을 주제로 에스테르계 사용하는 유기용제계를 조제로 증발 건조형 잉크

인쇄 잉크

• 착색제: 물체에 채색을 주는 염료나 안료

• 도료베이스: 고분자 물질이나 유지류가 사용됨, 물체에 잘 묻고 고정 시킴

• 착색제: 여러 가지 안료가 혼합

• 인쇄방식에 따라 요구되는 인쇄잉크의 성질에도 다소 차이가 있으므로 요구에 따라 여러 가지 첨가물을 넣어 용해하여 사용.

신문용지의 탈묵-1

• 신문용지의 원료-쇄목 기계펄프 (리그닌을 포함하는 펄프)

• 신문용지의 인쇄 방법: 활판 윤전, 옵셋 윤전 – 활판 윤전: 광물유가 약 85% 차지, 나머지가 안료, 합성수지

– 옵센 윤전 : 광물유가 45-55%차지, 안료, 합성수지, 건성유가 약 각 11~25% 정도 차지

신문용지의 탈묵-2

• 잉크의 상당 부분이 광물유로 구성

• 광물유는 물을 싫어하는 소수성 물질

• 계면활성제에 의한 잉크 제거가 가능

• 섬유에서 잉크를 분리하기 위하여 알칼리에 의한 검화 과정이 필요

상질고지의 탈묵-1

• 레이저 프린터나 복사에 사용되는 종이-표백 화학펄프를 주로 사용.

• 인쇄에 사용되는 잉크: – 복사나 레이저 프린터 잉크: 착색안료, 자성 안료, 바인더

– 비자성 토너는 바인더가 80-90% 차지 – 자성 토너는 자성 안료: 45-55%, 바인더가 40-

50% – 바인더는

• 1)스틴렌계, 아크릴계수지 • 2)에폭시계, 폴리에스테르계 • 3) 폴리올레피계, 검계가 사용

상질고지의 탈묵-2

• 주로 제거해야 할 물질

– 바인더 제거 (비자성 토너) – 바인더 및 자성 토너 제거 (자성 토너)

• 회수되는 섬유- 표백 화학 펄프 • 알칼리에 의하여 섬유에서 쉽게 떨어짐 • 대형 입자화하여 제거 또는 소형 입자화하여 세척

고지의 해리

• 상업용 펄프도 해리를 실시 • 고지의 경우 제지과정에서 펄프이외의 다른 첨가물이 투입됨-해리가 상업용 펄프보다 곤란할 수 있음

• 약품에 의한 증해-가성소다, 탄산 나트륨, 아황산 나트륨등 사용

• 저농도 해리법과 고농도 해리법 – 3-6% 농도, 15-35% 농도에서 해리 – 섬유간 마찰에 의한 잉크가 섬유에서 떨어짐 – 강한 전단력에 의하여 핫멜트, 고분자 필름등 이물질의 세분화가 필요.

선별과 정선

• 이물질이 존재: 모래, 플라스틱 조각, 점착 테이프, 감열지, 내수지, 알루미늄 포일등.

• 선별(screening): 홀의 통과 여부에 따라서 이물질을 선별 , 홀 보다 큰 이물질이 통과하지 못함

• 정선: 입자의 크기가 펄프와 비슷하여 홀을 통과하지만 밀도의 차이로 분리 – 밀도가 펄프보다 크거나 작은 것들을 순차적으로 분리

잉크입자의 분산

• 디스퍼전과 니딩 방식으로 잉크입자를 분산.

• 목표온도에 도달한 섬유를 리파이너, 디플레이커에 고온 상태로 처리하면서 파라핀이나 아스팔트등을 미세화 시킴

• 니더는 회전하는 축 사이에 섬유와 섬유의 강한 마찰을 유발하며 이때 잉크나 이물질이 분산됨

잉크제거

• 세척법: 펄프 슬러리를 희석, 탈수 시켜서 슬러리중 잉크 입자를 망 크기보다 작게 만들어서 제거

• 부상법: 잉크 입자를 공기와 함께 부상시켜서 분리하는 방법, 계면활성제를 첨가

세척법과 부상법의 비교

세척법 부상법

보류가 낮다 보류가 높다

잉크가 백수중에 분산 잉크를 고농도로 제거 가능

용수의 재사용 곤란 용수 재사용

충전제의 제거 용이 충전제 제거 곤란

미세 섬유 손실 미세 섬유 보류

작은 잉크입자 제거 가능 큰 잉크입자 제거 가능

전력과 설비비가 적다 전력과 설비비가 크다

부상법과 세척법1

• 잉크가 물과 친화력이 강함- 세척법

• 잉크가 물과 친화력이 떨어짐- 부상법

• 친수성: 물과 친화력인 강한 성질의 물질

• 소수성: 물과 친화력인 약한 성질의 물질

• Hydrophilic, hydrophobic

부상법과 세척법2

• 공기중의 산소와 질소는 소수성 물질. 물에 대한 용해도가 낮다.

• 물을 싫어하는 잉크는 공기에 대한 친화력이 높다. 따라서 부상법에 의하여 제거가 가능

• 양쪽성 물질: 친수성과 소수성부분을 모두 가지고 있는 물질, 양쪽의 경계면을 활성화 시킬 수 있다. 계면 활성제

계면활성제-비누, 세제

• 옷, 피부- 친수성 (인체 최외부 피부는 소수성). 소수성 물질을 세척에 의하여 제거되지 않음. 대부분의 제거가 안되는 오염물질은 소수성.

• 계면활성제는 친수성과 소수성 모도 가지고 있어서 소수성 물질과 친화력이 강함. 계면활성제내 소수성 부분은 물과 반대방향으로 배열하려하고 함.

• 이런 성질로 때의 제거가 가능

부상법에 의한 잉크 제거

• 세탁기에의한 세탁원리와 동일 • 펄프- 섬유 • 때- 잉크 • 세제-계면활성제 • 공기-공기방울 세탁기 • 세탁조내의 물리적 충격- 펄퍼내 충격