KR100260835B1 - 고백색도 재생펄프의 제조방법 - Google Patents

고백색도 재생펄프의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고백색도 재생펄프의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펄프의 해리공정시 비이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제을 함께 사용함으로써 기존의 공정에 비하여 백색도를 높일 수 있는 고백색도 재생펄프의 제조방법에 관한 것이다.

Description

고백색도 재생펄프의 제조방법
본 발명은 고백색도 재생펄프의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펄프의 해리공정시 비이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제을 함께 사용함으로써 기존의 공정에 비하여 백색도를 높일 수 있는 고백색도 재생펄프의 제조방법에 관한 것이다.
최근 세계적으로 환경, 자원보호의 관점에서 재생펄프의 사용이 증대되고 있는데, 재생펄프의 제조공정은 일반적으로 해리, 조선, 탈묵, 정선, 농축 및 숙성의 6단계 공정으로 이루어져 있다.
제1공정은 고지를 펄퍼에서 약품과 기계적 작용으로 처리하여 섬유상으로 분리하는 해리공정으로서, 인쇄잉크를 섬유에서 박리·분산하며, 계면화성제인 탈묵제를 투입하는 공정이다. 제2공정은 고지에 함유된 철편, 돌, 플라스틱 등 큰 이물질을 클리너 등의 설비를 이용하여 제거하는 조선공정이다. 제3공정은 섬유에서 박리분산된 잉크를 부상처리기, 세정기를 이용하여 계외로 제거하는 탈묵공정이다. 제4공정은 펄프에 함유된 점착성 물질, 큰 잉크입자 같은 미세 이물질을 스크린과 클리너를 이용하여 제거하는 정선공정이다. 제5공정은 표백효율을 증대하기 위하여 펄프농도를 1∼30%로 압착농축하는 농축공정으로서 폴리디스크필터와 스크류 프레스 등을 사용한다. 제6공정은 백색도 상승을 목적으로 주로 과산화수소와 규산소다와 같은 표백약품을 이용하여 고온에서 섬유의 발색단을 제거하는 숙성공정이다.
가성소다, 탈묵제 등 펄핑시 투입되는 약품, 펄핑농도, 펄핑시 수소이온 농도 및 기계적 교반 등에 의하여 고지에서 박리되는 잉크의 크기에 따라서 제거될 수 있는 잉크의 양이 달라진다.
예를 들면, 해리공정시 섬유에서 박리된 잉크는 탈묵공정에서 사용되는 부상처리기에서 제거되는데, 이때 유입되는 기포의 양, 크기 등에 의하여 탈묵효율이 좌우되고 기포에 부착되는 잉크의 크기 및 펄핑시 투입되는 탈묵제에 의하여 영향을 받는다. 그러나, 주된 잉크제거 공정인 부상처리 공정에서 효율적으로 제거 가능한 잉크의 크기는 20∼100μm인데 비하여, 신문고지 탈묵시 펄핑후의 잉크크기는 0.1∼100μm정도로 다양하여 작은 잉크입자들은 제거가 용이하지 않은 단점이 있다.
상기의 재생펄프의 제조공정 중 탈묵제는 펄핑시 섬유에서 잉크를 박리하고 분산시켜 탈묵공정시 사용되는 부상처리기에서 기포와 함께 잉크를 포집하여 제거하는 역할을 한다. 실제로 펄핑과정에 탈묵제를 투입하면, 계면장력의 차이로 인한 잉크에 대한 침투도의 차이에 의하여 동일한 고지를 사용하여도 다른 크기의 잉크로 박리되어 백색도 차이가 발생한다. 특히, 최근에는 인쇄방식이 신문용지의 경우는 옵셋잉크 인쇄방식으로, 그리고 복사지 등은 용융잉크 인쇄방식으로 전환되면서 섬유로부터 잉크의 박리가 어려워 난탈묵고지의 증가로 고지 품질은 악화되고 있다.
이에 따라 잉크의 박리성이 우수하고 탈묵효율이 우수한 새로운 재생펄프의 제조방법을 개방하기 위하여 많은 노력을 하였다.
그 중에서도 대한민국특허공개 제 89-2491호에는 펄퍼에 탈묵제로서 지방알콜유도체를 투입하여 잉크의 박리성을 향상시켜 재생펄프를 제조한 예가 개시되어 있다. 이 경우에는 기존의 방법보다는 다소 우수한 백색도를 가진 재생펄프를 제조하였지만, 펄퍼에 한가지 형태의 탈묵제만 투입함으로써 각 공정에 적합한 특성, 즉 펄퍼에서 잉크의 박리성 및 잉크 크기의 조절을 해야하는 필요성과 탈묵공정시 부상처리기에서 기포화 함께 잉크를 포집할 수 있는 포집성을 동시에 만족시킬 수는 없었다.
또한, 대한민국특허출원 제95-702652호에는 백상고지 또는 전산고지의 탈묵에 있어서, 에틸렌형으로 불포화된 수용성 단량체 또는 에틸렌형으로 불포화된 카르복실산으로 이루어진 단량체 혼합물로부터 제조된 잉크입자의 분산을 촉진하는 음이온 중합체하에서 ph 6∼8.5에서 펄프화하여 부상탈묵 전에 양이온성 계면활성제를 사용하여 탈묵하는 공정이 개시되어 있으나, 이는 보편화되어 있는 탈묵공정에 적용하기 어려운 문제가 있다.
본 발명에서는 각 공정의 효율을 향상시키기 위하여 많은 노력을 한 결과, 잉크의 미세화에 의한 백색도 하락 방지와 잉크제거에 적합한 크기로 박리하기 위하여 해리공정시 비이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제를 함께 사용함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 해리공정에 적합한 탈묵제로서 비이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제를 함께 투입함으로써, 잉크의 박리 및 분산성 향상과 부상처리기내에서 제거가 용이한 잉크입자 크기로 분리하여 포집성을 향상시켜 잉크제거율을 증대시켜 백색도가 우수하고 잔류잉크 함유가 적은 고품질의 재생펄프의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 재생 펄프의 제조방법에 있어서, 해리공정에는 비이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제를 탈묵제로 함께 사용하는 것을 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 통상의 재생펄프 제조방법에서 해리공정에 탈묵제로서 비이온성 및 양이온성 계면활성제를 투입하여 잉크의 박리 및 분산향상과 부상처리기내에서 제거가 용이한 잉크입자 크기로 분리하여 포집성을 향상시켜 잉크제거율을 증대시킴으로써 백색도가 우수하고 잔류잉크 함유를 적게할 수 있는 고백색도의 재생펄프의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 재생펄프의 제조방법 중 해리공정을 중심으로 설명하면 다음과 같다.
해리공정에서는 신문고지, 잡지고지, 백상고지, 색상 백상고지, 복사용지 등의 재생고지의 펄퍼에 가성소다, 규산소다, 탈묵제를 첨가하여 해리한다.
본 발명에서는 탈묵제로 분산성이 우수한 비이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제를 함께 사용한다. 탈묵제로서 비이온성 계면활성제만을 사용하게 되면 함께 사용할 때 보다는 미세잉크들이 많이 존재하고, 양이온성 계면활성제만을 사용하게 되면 부상탈묵으로 제거가 어려운 상당히 큰 크기의 잉크입자들이 존재하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 이들을 함께 사용함으로써 미세잉크를 적당한 크기로 응집시켜주는 등 모든 잉크입자들이 부상탈묵에 의해 효율적으로 제거 가능한 크기 범위에 들어오게 되는 상승효과를 얻을 수 있다.
본 발명에서는 비이온성 계면활성제로서 펄핑시 잉크의 박리성이 우수한 지방알콜유도체, 지방산유도체 및 노닐페놀에톡시레이트 중에서 선택한 것을 사용한다. 이러한 비이온성 계면활성제는 지료건량 100 중량부에 대하여 0.1∼1.0 중량부를 사용한다.
지방알콜유도체으로는 “지방알콜-(에틸렌옥사이드)x-”으로 표시되며, 지방알콜은 탄소수 12∼18의 알콜기이고, x가 5∼20의 정수인 화합물이라면 모두 사용될 수 있다. 지방알콜유도체로서 바람직하기로는 올레일알콜유도체, 스테아릴알콜을 사용하는 것이다.
지방산유도체는 “지방산-(에틸렌옥사이드)x-”로 표시되며, 지방산은 탄소수 12∼18의 산(acid)기이고, x가 5∼20의 정수인 화합물이라면 모두 사용될 수 있다.
본 발명에서 탈묵제로서 사용하는 양이온성 계면활성제는 비이온성 또는 음이온성 계면활성제와는 달리 양이온을 띠기 때문에 해리공정시 박리되는 미세잉크가 가지고 있는 음이온 전하와 상호작용을 일으키게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 음이온 전하와 상호작용을 일으키는 지방족아민류를 양이온성 계면활성제로 사용하는데, 바람직하기로는 에톡시레이트 지방아민, 지방 디아민, 4급 지방암모늄염 등을 사용한다. 이러한 양이온성 계면활성제는 지료건량 100중량부에 대하여 0.01∼0.1 중량부를 사용한다.
상기와 같이 본 발명에서는 탈묵제로 비이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제를 해리공정에서 사용한다. 해리공정을 수행한 후, 통상적인 방법으로 재생펄프의 제조공정인 조선, 탈묵, 정선 및 농축공정을 수행한다.
이하, 이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
신문고지 100 중량부를 사용하고, 해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방산 유도체[올레인산-(에티리렌옥사이드)12-] 0.2 중량부, 에톡시레이트 지방아민[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하고, 15% 지료농도에서 10분간 고농도해리기(대일기공사, 헬리코형태)를 사용한 후, 10분간 부상탈묵하였다.
[실시예 2]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 화학식 1로 표시되는 지방알콜유도체[올레일알콜-(에틸렌옥사이드)10-] 0.2 중량부, 에톡시레이트 지방아밍[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 3]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 노닐페놀에톡시레이트[에톡시레이트는 9개의 에틸렌옥사이드로 구성] 0.2 중량부와 에톡시레이트 지방아민[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 4]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방산유도체[올레인산-(에틸렌옥사이드)12-] 0.2 중량부, 지방디아민[우지(牛脂)디아민] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 5]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방알콜유도체[올레일알콜-(에틸렌옥사이드)10-] 0.2 중량부, 지방디아민[우지(牛脂)디아민] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 6]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 노닐페놀에톡시레이트[에톡시레이트는 9개의 에틸렌옥사이드로 구성] 0.2 중량부, 지방디아민[우지(牛脂)디아민] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 7]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방산유도체[올레인산-(에틸렌옥사이드)12-] 0.2 중량부, 4차 지방암모늄화합물[세틸트리메틸암모늄설페이트] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 8]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방알콜유도체[올레일알콜-(에틸렌옥사이드)10-] 0.2 중량부, 4차 지방암모늄화합물[세틸트리메틸암모늄설페이트] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 9]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 노닐페놀에톡시레이트[에톡시레이트는 9개의 에틸렌옥사이드로 구성] 0.2 중량부, 4차 지방암모늄화합물[세틸트리메틸암모늄설페이트] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 10]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방산유도체[올레인산-(에틸렌옥사이드)14-] 0.2 중량부, 에톡시레이트 지방아민[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 11]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방알콜유도체[올레일알콜-(에틸렌옥사이드)10-] 0.2 중량부, 에톡시레이트 지방아민[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.01 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 12]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방알콜유도체[올레일알콜-(에틸렌옥사이드)14-] 0.2 중량부, 에톡시레이트 지방아민[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.1중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 13]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방알콜유도체[올레일알콜-(에틸렌옥사이드)10-] 0.1 중량부, 에톡시레이트 지방아민[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 14]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방알콜유도체[올레일알콜-(에틸렌옥사이드)10-] 1.0 중량부, 에톡시레이트 지방아민[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.05 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 15]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방알콜유도체[올레일알콜-(에틸렌옥사이드)10-] 0.2 중량부, 에톡시레이트 지방아민[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.02 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 16]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방알콜유도체[올레일알콜-(에틸렌옥사이드)10-] 0.5 중량부, 에톡시레이트 지방아민[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.07 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 17]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방알콜유도체[올레일알콜-(에틸렌옥사이드)10-] 1.0 중량부, 에톡시레이트 지방아민[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.1 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[비교예 1]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방산유도체[올레인산-(에틸렌옥사이드)12-] 0.3 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[비교예 2]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방알콜유도체[올레일알콜-(에틸렌옥사이드)12-] 0.3 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[비교예 3]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 노닐페톨에톡시레이트[에톡시레이트는 9개의 에틸렌옥사이드로 구성] 0.3 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[비교예 4]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 에톡시레이트된 지방아민[우지(牛脂)아민 1몰에 에틸렌옥사이드 5몰 부가] 0.3 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[비교예 5]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 지방디아민[우지(牛脂)디아민] 0.3 중량부 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[비교예 6]
해리공정시 가성소다 0.5 중량부, 4급 지방암모늄염[세틸트리메틸암모늄설페이트] 0.3 중량부, 규산소다 1.0 중량부를 투입하였으며, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실험예]
상기 실시예 1∼17 및 비교예 1∼6에서 탈묵한 펄프에 대하여 해리과정후 백색도와 탈묵과정 후 백색도를 측정하고, 수득한 물질에 대하여 수율을 계산하여 다음 표 1에 나타내었다.
Figure kpo00001
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 비이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제를 함께 투입하면 기존의 방법보다 신문고지인 경우 3.0∼6.0% 정도 백색도를 상승시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 해리공정시 비이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제를 함께 투입하여 포집성을 증대시켜 고백색도를 가지는 재생펄프를 제조할 수 있어서 최근에 증가하고 있는 난탈묵고지 문제를 해결하는데 매우 유용하다.

Claims (3)

  1. 비이온성 계면활성제를 사용하여 탈묵제로 펄프를 탈묵 재생하는 재생 펄프의 제조방법에 있어서, 해리공정에는 비이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제를 탈묵제로 함께 사용하되 상기 비이온성 계면활성제는 지료 건량 100 중량부에 대하여 0.1∼1.0 중량부, 양이온성 계면활성제는 지료 건량 100 중량부에 대하여 0.01∼0.1 중량부로 사용하는 것을 특징으로 하는 고백색도 재생펄프의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비이온성 계면활성제로는 지방알콜유도체, 지방산유도체 및 노닐페놀에톡시레이트 중에서 선택된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 고백색도 재생펄프의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 양이온성 계면활성제로는 에톡시레이트 지방아민, 지방디아민 및 4급 지방암모늄염 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 고백색도 재생펄프의 제조방법.
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