KR100282820B1 - 골판지 고지의 점착성 이물질의 정량방법(New qantitative measureing sticky in old corrugated container) - Google Patents

Abstract

본 발명은 골판지 고지의 점착성 이물질의 정량방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 0.5 ∼ 2.0% 골판지 고지의 농도, 20 ∼ 55℃ 온도, 10 ∼ 50 ℓ/min 유속 및 5 ∼ 20 ℓ/min 공기 유량 조건하에서 부상부유하는 골판지 고지의 점착성 이물질 제거 방법; 골판지 고지 지료에 40 ∼ 60℃ 조건하에서 셀룰라아제 500 ∼ 1,500 중량%를 처리하고, 비중 1.1 ∼ 1.3의 염화나트륨 수용액에 침지한 다음 부유된 매크로 크기의 점착성 이무질의 중량을 측정하는 골판지 고지의 매크로 크기의 점착성 이물질 정량방법; 그리고, 골판지 고지를 이용하여 제조된 습지 펄을 상부 스틸벨트[stell belt]와 하부 와이어벨트[wire belt]가 장착된 고온 압착건조 장치에 적용하되, 상기 스틸벨트 및 와이어벨트의 온도를 각각 150 ∼ 190℃ 및 60 ∼ 90℃로 하고, 6 ∼ 8 바(bar) 압력으로 5 ∼ 10초동안 압착건조하여 초지한 다음, 상기 하부 와이어벨트의 백색도 변화 및 제조된 종이 강도 변화를 측정하는 골판지 고지의 마이크로 크기의 점착성 이물질 정량방법을 그 특징으로 한다.

Description

골판지 고지의 점착성 이물질의 정량방법[New qantitaive measureing sticky in old corrugated container]

본 발명은 골판지 고지의 점착성 이물질의 정량방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부상부유 처리를 통한 점착성 이물질의 제거방법과 골판지 고지에 포함된 매크로[macro] 및 마이크로[micro] 크기의 점착성 이물질 함량을 측정하는 신규한 정량방법에 관한 것이다.

우리나라의 전체 지류 생산량은 1997년을 기준하여 약 836만톤에 달하여 세계 10위에 육박하고 있다. 특히 상품 포장의 중핵을 담당하고 있는 골판지의 원지 생산량은 지류 총 생산량의 30%이상을 차지하고 있다. 한편, 골판지 원지는 주로 국산 골판지 고지를 주원료로하여 제조되고 있으며 이에 따라 국산 골판지 고지는 고도의 재활용 체계를 통해 재생되고 있다. 그러나 골판지 고지의 재활용율이 높은 만큼, 재생 펄프의 품질은 급격히 저하되는 문제점이 있다.

상기 국산 골판지 고지는 골판지 이외에 신문, 잡지 등의 인쇄물과 각종 필기용지 등이 포함되어 있는 저급의 혼합고지로서, 고지 내에는 여러 종류의 이물질들이 포함되어 있다. 고지내에 함유된 복사용 토너, 안료 코팅시의 접착제인 라텍스[latex], 골판지 상자의 봉합이나 책자의 제본에 사용되는 핫 멜트 수지[hot-melt resins] 및 각종 테이프류에 포함된 감압 접착제[pressure sensitive adhesives] 등은 초지계 내에 잔존할 때 점착성 이물질[stickies]을 형성한다.

한편, 상기 점착성 이물질은 초지시 지절을 유발하여 생산성을 저하시키는 요인이 되며, 최종 지제품의 각종 강도적 물성 및 가공적성을 해칠 뿐만 아니라, 외관상 상품가치를 떨어뜨리는 원인이 되어 왔다. 더욱이 최근 각 골판지 원지 생산 업체가 환경보전과 용수절감을 목적으로 공정수의 폐쇄화 및 무방류화를 강력하게 추진하면서 폐수의 배출량을 지속적으로 줄여감에 따라, 전술한 점착성 이물질의 공정수 내 축적은 더욱 심화되고 있는 실정이다. 따라서 고지를 주원료로 한 골판지 원지 생산시, 점착성 이물질로 인한 지절 및 초조 용구 오염 등의 문제는 장차 더욱 심화될 전망이다.

아울러 제지설비가 갈수록 고속화 및 광폭화됨에 따라, 초지시 지절로 인해 비롯되는 다운타임[downtime]이 생산효율에 더욱 심한 악영향을 미칠 것으로 판단되므로, 점착성 이물질의 제거를 위한 새로운 처리기술의 개발이 절실히 요청되고 있다. 예컨데, 미국의 골판지 원지 업체가 점착성 이물질로 인한 다운타임으로 생산성이 저하됨에 따라, 매년 1억 5천 6백만 달러의 손실을 입고 있다는 보고가 있다[Progress in Paper Recycling, 6, 11, 70(1996)].

한편, 상기 점착성 이물질에 의한 문제점을 극복하기 위해서는 먼저 점착성 이물질의 정량방법의 확립이 우선되어야 하는 바, 이는 점착성 이물질에 대한 정량법이 확립되어야만 원료 고지 내에 포함된 이물질의 양을 측정하고, 이를 제어하기 위해 수행되는 각종 처리공정의 효과를 분석하여 보다 적합한 조치를 강구할 수 있기 때문이다.

점착성 이물질의 정량방법에 대한 연구는 종이를 제조하는 업체, 제지용 첨가제를 제조하는 업체 및 제지 설비업체에서 주로 수행되어 왔는데, 보다 정확하고 재현성이 있는 정량방법을 확립하기 위해 다음의 기본 측정 원리들에 바탕을 둔 다양한 연구가 진행되고 있다.

첫째, 점착성 이물질이 포함된 지료의 특징중 하나인 쉽게 해리되지 않는 미해리분이 존재한다는 것에 기초한 정량방법이 있다. 상기 정량법에는 점착성을 지니는 이물질이 섬유의 해섬을 방해하여 형성되는 결속섬유[debris] 또는 섬유 덩어리[cllump] 등을 육안으로 관찰하여 점착성 이물질의 양을 측정하는 목측법이 있다.

또한, 단순한 상기 목측법 보다 개선된 정량법으로서, 상기한 미해리분이 각종 스크린의 슬롯을 통과하지 못하는 점을 이용하여, 지료를 스크린 처리하고 스크린 리젝트를 분리한 다음, 그 양을 직접 측정하는 방법이 개발되었다. 또 다른 정량법으로는 스크린 리젝트를 탈수시켜 패드 형태로 성형한 후, 가열 압착처리로 이물질을 접착시키고 화상분석으로 점착성 이물질의 면적과 수를 측정하는 방법도 개발되었다.

그러나 상기 미해리분에 기초한 점착성 이물질의 정량법은 실제 점착성 이물질을 측정하는 것이 아니라, 점착성 이물질로 인해 형성되는 섬유 다발을 목측하거나 그 중량 및 면적을 측정하는 간접적인 방법이기 때문에, 큰 폭의 측정 오차가 발생하는 등 정량방법의 재현성에 문제가 있으며[Contaminant Problems Seminar, 161(1992)], 비록 열압착 처리로 전이시킨 스크린 리젝트분을 화상 분석할지라도 점착성 이물질의 표면에 섬유가 점착되는 한, 이로 인한 면적 측정치의 오차와 이물질 자체의 형태에 따른 측정 오차를 피할 수 없었다.

또 다른 측정원리로서 이용되는 것은 점착성 이물질이 미해리분의 형성 이외에 초조용구에 대한 흡착 특성을 나타낸다는 것이다. 상기 점착성 이물질의 흡착 특성을 이용한 정량방법의 예로서는 폴리에틸렌 시트[LIDPE sheet]나 포밍 패브릭[Forming Fabric]을 점착성 이물질이 포함된 일정 농도의 지료에 침지 시키고 교반한 후, 흡착된 점착성 이물질의 중량을 측정하거나 화상분석으로 면적 및 개수를 측정하는 방법 등이 있다. 상기 흡착법은 전술한 미해리물 측정법보다 크기가 작은 마이크로 단위의 이물질[micro stickies]의 측정에 활용되며, 이러한 마이크로 크기의 점착성 이물질은 안정된 콜로이드 상태로 백수 내에 존재하다가 pH, 온도, 수분 등의 변화와 각종 고분자 전해질에 의한 정전기적 중화작용 등에 의해서 응집 및 흡착되어 문제를 유발하는 것으로 보고되어 있다(Adhesives in recycling , 41(1996); 3rd Research Forum on Recycling, 187(1996)]. 그러나 본 발명이 다루고자 하는 골판지원지의 제조공정에서는 알칼리 탈묵 공정이 포함된 인쇄고지의 재생처리에서와 달리, pH, 온도 및 정전기적 전하 등의 급격한 변화가 일어나지 않기 땜누에 흡착법을 이용한 점착성 이물질의 정량이 부적합하다.

한편, 골판지 고지의 재활용시 문제가 되는 마이크로 크기의 점착성 이물질은 습지필 내의 수분이 증발하면서 응집되어 점착성을 나타내는 특징이 있어, 특히 최근 골판지의 물성 향상을 위해 활발히 연구되고 있는 컨디벨트를 이용한 고온 압착건조 처리시, 하부벨트의 막힘을 유발한다는 우려가 제기되고 있다.

상기 고온 압착건조 기술은 압착과 건조의 두 공정을 하나로 조합하여 섬유간 결합을 촉진시키는 방법으로서, 펄프 섬유의 유리전이점 이상의 가열 조건하에서 습지필을 압착 건조하면 섬유의 유연성이 증가하므로 섬유간 결합력을 크게 증가시키고, 결과적으로 종이의 강도를 종래의 기술로 얻을 수 없는 수준까지 향상시킬 수 있다. 상기 고온 압착건조기술을 이용할 경우, 특히 폭방향 압축 강도와 파열강도 등은 50% 정도 향상되며, 층간 결합강도는 20 ∼ 300%, 밀도와 평활도는 각각 25 ∼ 100% 증가되는 등 놀라운 물성 향상 효과가 있는 것으로 평가되고 있다. 그러나 전술한 바와 같이 골판지 고지의 재활용시 문제가 되는 마이크로 크기의 점착성 이물질이 고온 압착건조 처리시 하부벨트를 막는다면 컨디벨트 처리의 효과를 충분히 거둘 수 없다.

상기한 바와 같이 점착성 이물질에 대한 연구가 다각적으로 수행되어 왔음에도 불구하고, 지금까지 기존의 연구결과를 총괄할 수 있는 정량법이 확립되지 못하였는 바, 이는 기본적으로 고지의 종류에 따라 다양한 오염원이 존재할 뿐만 아니라, 오염원이 다른 개개의 점착성 이물질이 각 공정에서 유발하는 악영향의 강도가 지종에 따라 현격한 차이를 보이기 때문이다. 더욱이, 동일한 지종을 생산하는 업체간에도 같은 오염원으로부터 비롯된 점착성 이물질이 공정에 상이한 영향을 미치기 때문에, 점착성 이물질에 대한 통일된 정량법을 확립하기가 어려운 것이다.

따라서 점착성 이물질의 정량법은 지종, 생산시설 및 용수등의 전체 초지 환경을 고려하여 각 생산업체에 적합하도록 개발되어야 하며, 특히 지금까지 점착성 이물질에 대한 연구가 상대적으로 미비하였던 골판지 고지 재생업체의 경우는 상기한 초지 환경의 급격한 변화에 대처하기 위해서라도 점착성 이물질의 정량법 및 제거기술 확립이 시급하다.

한편, 종래 점착성 이물질을 제거하는 기술은 매크로 크기의 이물질을 처리하기 위해 클리너나 스크린 등의 정선 설비를 활용하는 방법과 마이크로 크기의 이물질이 점착성 이물질로 작용치 못하도록 분산시키거나 응집처리 후 제거하는 방법등이 있다.

상기 매크로 크기의 점착성 이물질을 정선처리하기 위하여 적용되어온 설비의 한 예로서 가압 스크린을 살펴보면 다음과 같다. 현재 가장 좁은 스크린 바스켓의 슬롯 폭은 100 ∼ 200 ㎛로서, 스크린 처리에 의한 점착성 이물질의 제거는 이보다 큰 크기의 점착성 이물질이 스크린 처리에 의해 걸러지는 원리를 이용한 것이다. 그러나 상기의 경우에 유연한 점착성 이물질이 슬롯을 통과하고 공정으로 유입되어 각종 문제를 일으킬 수 있을 뿐만 아니라, 스크린을 통과하지 못한 점착성 이물질이 포일의 압출 작용에도 불구하고 슬롯을 막음에 따라 스크린 처리 효율을 저하시키는 문제가 있었다.

마이크로 크기의 점착성 이물질 제거에 주로 이용되어온 DAF[Dissolved Air Flotation] 처리는 초지 공정의 백수 내에 함유된 점착성 이물질을 제거하기 위해, 먼저 양이온성 고분자 전해질을 투입하여 음이온성의 점착성 이물질 및 용존 전해질을 정전기적으로 중화시키고, 뒤이은 부상처리로 부유된 점착성 이물질을 제거하는 방법이다. 그러나 DAF 처리를 적용하여 마이크로 크기의 점착성 이물질을 제거하는 데에는 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다. 우선, 골판지 고지의 재생 처리에는 알칼리 조건의 탈묵 공정이 포함되지 않기 때문에 정전기적으로 하전된 점착성 이물질이 다른 인쇄고지 등의 재생 공정에 비해 적다는 차이점이 있으며, 만일 DAF 처리를 부적절하게 적용할 때에는, 골판지 생산 공정의 백수가 최근 용수 절감과 환경보전을 위해 갈수록 폐쇄화되고 있는 추세임에 비추어 볼 때 각종 고분자 첨가제의 효능이 갈수록 저하되며, 축적된 첨가제에 의한 공정수의 화학적 및 생물학적 산소 요구량 증가가 유발될 수 있다.

따라서 종래의 골판지 원지 제조기술로는 저급의 골판지 고지를 주원료로 사용하는 한, 골판지 원지의 초지시 점착성 이물질이 유발하는 초조 용구의 오염, 지절로 인한 생산성 저하와 최종 지 제품의 각종 강도적 물성 및 가공적성의 저하를 피할 수 없으며, 특히 골판지 원지의 강도 및 표면 평활성을 획기적으로 향상시키는 고온 압착건조 처리를 효과적으로 적용할 수 없다. 따라서 현재 국산 골판지 원지 제조에서의 원료 체계 및 초지 환경에 맞는 점착성 이물질의 정량법과 기존의 화학 첨가제를 이용 등을 탈피한 새로운 환경 친화적인 이물질 제거 기술의 개발이 그 어느 때보다 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 현재 골판지 원지의 재료 체계 및 초지 환경에 맞는 점착성 이물질의 제거방법으로서 부상부유 과정을 적용하는 경우 효과적으로 점착성 이물질이 제거됨을 확인하고, 상기 과정에 의해 제거된 매크로 크기의 점착성 이물질 및 마이크로 크기의 점착성 이물질을 각각 측정할 수 있는 정량방법 개바함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 골판지 고지의 점착성 이물질의 제거방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 골판지 고지의 점착성 이물질 정량방법을 제공하는데 있다.

제 1a도는 부상부유 처리된 수초지역의 인장강도를 나타낸 그래프,

제 2b도는 부상부유 처리되지 않은 수초지역의 인장강도를 나타낸 그래프,

제 2도는 고온 압착건조 장치의 하부벨트의 백색도 감소를 나타낸 그래프.

본 발명은 골판지 고지 재료에 40 ∼ 60℃ 조건하에서 셀룰라아제 500 ∼ 1,500 중량%를 처리하고, 비중 1.1 ∼ 1.3의 염화나트륨 수용액에 침지한 다음 부유된 매크로 크기의 점착성 이물질의 중량을 측정하는 골판지 고지의 매크로 크기의 점착성 이물질 정량방법을 그 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 골판지 고지를 이용하여 제조된 습지필을 상부 스틸벨트[steel belt]와 하부 와이어벨트[wire belt]가 장착된 고온 압착건조 장치에 적용하되, 상기 스틸벨트 및 와이어벨트의 온도를 각각 150 ∼ 190℃ 및 60 ∼ 90℃로 하고, 6 ∼ 8 바(bar) 압력으로 5 ∼ 10초동안 압착건조하여 초지한 다음, 상기 하부 와이어벨트의 백색도 변화 및 제조된 종이 강도 변화를 측정하는 골판지 고지의 마이크로 크기의 점착성 이물질 정량방법을 또 다른 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 인쇄 고지의 탈묵에 적용되어온 부상부유 처리를 골판지 고지의 재생처리에 도입하여, 점착성 이물질을 제거한다. 즉, 감압 점착제가 해리됨에 따라 비롯되는 점착성 이물질의 비중이 섬유보다 낮고 표면 화학적 성질이 섬유보다 소수성을 띄는 점에 착안하여, 부상부유처리시의 리젝트분으로서 매크로 크기의 점착성 이물질을 제거시켰으며, 마이크로 크기의 점착성 이물질 역시 미세분과 함께 리젝트분으로 제거된다.

본 발명이 적용하고 있는 부상부유 처리과정은 종전에 인쇄물의 탈묵처리에 적용되어 왔던 것으로, 본 발명에서는 골판지 고지의 점착성 이물질 제거를 위해 이용되었다는데 각별한 특징이 있다. 탈묵공정에서의 부상부유 처리과정은 섬유와 표면화학적 성질이 다른 잉크 입자를 지료로부터 분리시키는 목적으로 수행되며, 이러한 탈묵공정의 부상부유 처리를 위해 목재 섬유의 부상율을 줄이고 잉크 입자의 탈착과 기포의 형성 및 안정화를 촉진시키는 용도로서 계면활성제류의 각종 탈묵제를 첨거해야 하지만, 본 발명에 따른 골판지 고지에 대한 부상부유 처리과정은 탈묵공정보다 비교적 낮은 유속 및 공기 유량 조건하에서 화학 첨가제를 전혀 첨가하지 않고, 비중이 다른 점착성 이물질을 제거하고자 하는 목적으로 수행된다는 점에서 탈묵공정과 근본적인 차이가 있으며 본 발명의 우수성이 있다할 것이다.

본 발명에 따른 부상부유 처리과정은 0.5 ∼ 2.0% 골판지 고지의 농도, 20 ∼ 55℃ 온도, 10 ∼ 50 ℓ/min 유속 및 5 ∼ 20 ℓ/min 공기 유량의 조건으로 실시하는 것이 바람직하고, 부상부유 처리과정이 상기 한정범위를 벗어나는 경우에는 유용한 장섬유분이 점착성 이물질과 함께 제거되는 문제점이 있다.

한편, 종래의 정량방법이 해리되지 않는 점착성 이무릴을 목측하거나 스크린 처리하여 정량하는 방법이었기 때문에, 이물질 표면에 섬유가 부착되어 측정오차를 유발하는 단점이 있었는 바, 본 발명의 매크로 크기 점착성 이물질의 정량법에서는 이를 보완하는 목적으로 매크로 크기의 이물질이 포함된 지료를 점착성 이물질과는 전혀 반응하지 않으면서, 섬유만을 분해하는 효소인 셀룰라아제로 먼저 처리하여 이물질 표면에 부착된 섬유를 분해, 탈착시킨다. 상기 셀룰라아제 처리는 40 ∼ 60℃ 조건하에서 셀룰라아제 500 ∼ 1,500 중량%를 첨가하여 실시하는 것이 바람지하며, 상기 첨가량은 점착성 이물질에 부착된 섬유량에 따라 조정될 수 있다.

상기 효소처리로 표면이 말끔해진 점착성 이무질의 비중이 섬유보다 낮은 점으 이용하여, 비중 1.1 ∼1.3의 염화나트륨 수용액에서 비중 차에 의해 점착성 이물질 및 섬유를 분리시키고, 점착성 이물질의 전건중량을 측정하여 매크로 크기의 점착성 이물질의 양을 정량한다. 따라서, 본 발명 매크로 크기의 점착성 이물질 정량법은 종래의 정량법과 달리, 이물질 표면에 잔존하는 섬유의 영향 없이 재현성 있는 측정 결과를 신속히 얻을 수 있다.

또한, 본 발명 마이크로 크기의 점착성 이물질 정량법은 종래의 정량법으로 효과적으로 측정할 수 없었던 골판지 고지의 마이크로 크기의 이물질 정량방법이다. 전술한 바와 같이 골판지 고지 내 마이크로 크기의 점착성이물질은 함수율이 감소함에 따라 응집되어 점착성을 나타내므로, 컨디벨트를 이용한 고온 압착 건조 처리시 하부벨트를 막아 수분의 유동을 방해한다. 이에, 습지필의 건조가 불균일해지며, 종이의 강도의 표준편차가 증가하고 평균강도가 감소된다.

본 발명에서는 상기한 점착성 이물질의 하부벨트 막음으로 인한 종이 강도의 변화 및 하부벨트의 백색도 변화를 측정하여, 마이크로 크기의 점착성 이물질을 정량한다. 우선, 골판지 고지를 이용하여 제조된 습지필을 상부 스틸벨트의 하부 와이어 벨트가 장착된 고온 압착건조 장치에 적용하되, 상기 스티리벨트 및 와이어벨트의 온도를 각각 150 ∼ 190℃ 및 60 ∼ 90℃로 하고, 6 ∼ 8바 압력으로 5 ∼10초동안 압착건조하여 초지한다. 상기 스틸벨트 및 와이어벨트의 온도는 습지필의 건조가 충분히 이루어지기 위한 조건으로서, 상기 한정 범위를 벗어나는 경우에의 건조가 충분히 이루어지기 위한 조건으로서, 상기 한정범위를 벗어나는 경우에는 평량 150g/m²의 습지필이 충분히 건조되지 못함에 따라 강도 등의 종이 물성이 변화될 수 있다. 또한, 상기 압력이 6 바 미만인 경우에는 고온압적 건조처리의 강도 향상효과를 충분히 얻기 어려우며, 8 바를 초과하는 경우에는 종이의 이면에 지나친 벨트마크가 발생할 위험이 있다. 상기 초지과정에 이어, 마이크로 크기의 점착성 이물질에 의한 하부 와이어벨트의 백색도 변화 및 제조된 종이 강도 변화를 측정함으로써 마이크로 크기의 점착성 이물질을 정량한다.

상기 본 발명 점착성 이물질 제거방법 및 정량법은 특히 저급의 혼합 골판지 고지 재생과정에 적용하는 것이 바람직하며, 따라서 이에 의해 국산 골판지 고지의 재생 시 문제가 되는 점착성 이물질을 제어할 수 있고, 결국 골판지 원지의 생산효율을 향상시키고 강도적 성질 및 외관 등의 골판지 품질을 크게 개선시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

골판지 원지에 인위적으로 2.0 g의 점착제가 포함된 종이 테이프를 붙여 점착성 이물질이 함유된 고지를 구성한 후, 실제 유통기간을 거친 고지와 유사하도록 온도 105℃의 건조기에서 1시간 동안 강제 가속 노화시켰다. 이어, 상기 노화된 고지를 실험실용 저농도 범퍼[Low Constesncy Pulper; 대일 기공사, 대한민국]를 이용하여 pH 7.0 ∼ 8.0, 온도 55℃의 조건으로 1시간동안 해리시켰다. 그런다음, 온도 45℃의 청수로 상기 희석된 지료를 E형 부상부유기[ Voith사, 독일]를 사용하여, 농도 1%, 온도 45℃, 유속 30 ℓ/min 및 공기 유량 15 ℓ/min의 조건으로, 2분간 부상부유 처리하는 방법으로 17%의 리젝트와 함께 매크로 및 마이크로 크기의 점착성 이물질을 제거하였다.

상기 부상부유 처리의 억셉트분 및 리젝트분에 함유된 점착성 이물질의 양을 측정하기 위해서 다음과 같은 정량방법을 실시하였다. 우선, 각각의 지료를 전건중량을 기준으로 1g씩 채취하고 먼저 150매쉬 체를 이용하여 15%이상 탈수시켰다.

이어, 트리코더마 롱기브라키아텀[Trichoderma longibrachiatum]에서 분리·정제된 셀룰라아제 및 헤미셀루라아제의 복합효소(제넨코사, 핀란드, Pergalase FL-60) 원액 25 ㎖에 상기 탈수 지료를 침지하고, 온도 45℃의 교반형 항온수조에서 24시간 동안 숙성 처리함으로써 매크로 크기의 이물질 표면에 부착된 지료를 다시 탈수시킨 후 비중 1.12의 염화나트륨 수용액 500 ㎖에 옮기고, 1시간동안 방치하였다.

이때, 지료에 포함된 점착성 입자의 섬유는 비중 차에 의하여, 섬유는 침전되는 반면 점착성 입자는 부유됨에 따라 분급되었는 바, 부유된 매크로 크기의 점착성 이물질을 취하여 건조시킨 후 전건 중량을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 부상부유 처리를 하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하였으며, 그 결과는 다음 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 표 1로부터 확인할 수 있듯이, 비교예 1의 점착성 이물질 함량과 실시예 1에 나타난 부상부유 억셉트분 및 리젝트분의 이물질 함량을 합하여 비교하면, 각각 1.98 ｇ과 2.00 ｇ으로 거의 일치하였으며, 이러한 정량치는 실시예 1 및 비교예 1에서 초기 시료에 부착한 감압점착제의 양인 2.00 ｇ과도 일치하는 결과인 바, 본 발명 매크로 크기의 점착성 이물질 정량법의 정확성이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.

또한 상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 국산 골판지 고지에 대한 부상부유 처리는 점착성 이물질을 64% 이상 제거하는 효과가 있었다. 또한, 부상부유 처리의 리젝트분은 전체 지료의 약 17% 미만이었으나, 이러한 소량의 리젝트분에 억셉트분 보다 8배 이상 농축된 점착성 이물질이 포함됨에 따라, 부상부유 처리를 실시할때 점착성 이무질을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다.

실시예 2

골판지 원지 생산 현장의 헤드박스[headbox]에서 라이너지의 이면 지료를 체취한 다음, E형 부상부유기[Voith사, 독일]를 사용하여 농도 1%, 온도 45℃, 유속 30 ℓ/min 및 공기 유량 ℓ/min의 조건으로 2분간 부상부유 처리하여 17%의 리젝트분과 함께 마이크로 크기의 점착성 이물질을 제거하였다. 한편 지료에는 150 ㎛ 폭의 슬롯을 통과하지 못하는 매크로 크기의 점착성 이물질이 1% 미만으로 존재하였다.

상기 부상부유 억셉트분을 크기 25×25 ㎠의 사각 수초지기[Handsheet Former; 대일기공사, 대한민국]를 이용하여 평량 150 g/㎡으로 수초하였고, 초지된 습지필을 평판 압착기[Press; 대일기공사, 대한민국]를 이용하여 4.5 ㎏/㎠의 압력으로 3분동안 압착시켜 그 농도를 50% 내외로 조정하였다. 이러한 과정을 반복하여 습지필 10장을 구성한 후, 실험실용 스타틱 컨디벨트[static condebelt]를 이용하여 차례로 고온 압착건조 처리를 실시하였다. 이때 상부 스틸벨트와 하부 와이어벨트의 온도는 각각 180℃ 및 80℃이었으며, 7 바의 압력으로 7초 동안 건조시키는 과정을 하부벨트의 세척처리 없이 10회동안 반복하였다. 이어, 초지된 순서에 따라 수초지의 인장강도를 태피표준시험법[Tappi standard method] T-494 ㎝-88에 준하여 측정하였는데, 각 수초지를 재단하여 구성한 14개의 시편에 나타내는 인장강도의 평균치와 표준편차를 계산하였으며, 이를 첨부된 도 1a에 나타내었다. 이때 수초지의 인장강도 평균치 및 표준편차의 변이를 기준으로 마이크로 크기의 점착성 이물질의 양을 상대적으로 알 수 있었다.

아울러 고온 압착 건조처리시 이용되는 하부벨트면의 백색도를 헌터 백색도 측정기[Hunter Brightness Tester; Hunter Lab, 미국]를 사용하여 측정하였으며, 그 결과는 첨부한 도 2에 나타내었다. 상기 벨트의 백색도 변화를 통하여 마이크로 크기 점착성 이물질의 벨트에 대한 흡착정도를 알 수 있었고, 그 양도 상대적으로 알 수 있었다.

비교예 2

상기 실시예 2에서 부상부유 처리를 하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하였으며, 제조된 수초지의 인장강도 평균치와 표준편차는 첨부된 도 1b에 나타내었고, 하부벨트면의 백색도 감소율은 첨부 도 2에 나타내었다.

첨부된 도 1a 및 도 1b에서 확인할 수 있듯이, 실시예 2의 부상부유 처리된 지료의 경우는 도 1a에 나타낸 바와 같이 인장강도의 평균이나 표준편차가 컨디벨트에 의해 압축된 수초지의 순서에 따른 변화가 거의 없었으나, 비교예 2의 부상부유 처리가 되지 않은 지료를 이용한 경우에는 인장강도의 평균이 13.7% 이상 감소하고 표준편차가 86.1% 이상 증가하는 것을 알 수 있었다. 상기 결과는 부상부유 처리되지 않은 지료를 이용한 비교예 2의 경우에는 골판지 고지 내 마이크로 크기의 점착성 이무릴이 수분의 감소에 따라 응집되어 점착성을 나타내고, 고온 압착건조 처리시 상기 이물질이 하부벨트를 막아 수분의 유동을 방해하면서 습지필의 건조가 불균일해졌기 때문이다. 따라서, 본 발명의 부상부유 처리방법이 마이크로 크기의이물질을 제거하는데 있어 우수한 방법임을 확인할 수가 있었다.

한편, 상기 인장강도의 평균치 및 표준편차 변화는 마이크로 크기의 점착성 이물질의 양에 비례하므로, 마이크로 크기의 이물질의 양을 상대적으로 비교할 수 있는 값이 되어 이를 통해 마이크로 크기의 이물질의 양을 정량할 수가 있다.

또한, 첨부한 도 2를 살펴보면, 국산 골판지 고지에 대한 부상부유 처리로 마이크로 크기의 이물질을 제거할 수 있었기에 하부벨트의 백색도 저하가 7.3%만큼 완화됨을 알 수 있는 바, 본 발명 부상부유 처리방법이 마이크로 크기의 이물질을 제거하는데 있어 우수한 방법임을 재 확인할 수 가 있었다. 한편, 상기 하부벨트의 백색도 저하정도 값은 마이크로 크기의 점착성 이물질의 양에 비례하므로, 마이크로 크기의 이물질의 양을 상대적으로 비교할 수 있는 값이 되어 이를 통해 마이크로 크기의 이물질의 양을 정량할 수가 있다.

이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 골판지 고지의 점착성 이물질 제거방법 및 이의 정량방법을 제공한다.

본 발명의 부상부유에 의한 점착성 이물질의 제거방법은 종래의 분산이나 응집처리와는 상이하게 골판지 고지에 화학 첨가제를 전혀 첨가하지 않고 골판지 고지 내의 점착성 이물질을 효율적으로 제거하는 효과가 있으며, 기존으 물리적 분리 방법과 달리 스크린 등의 정선 설비의 오염없이 효과적으로 점착성 이물질을 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 골판지 고지의 점착성 이물질 정량방법은 종래의 정량방법과는 상이하게 이물질에 흡착된 섬유의 영향 없이 매크로 크기의 점착성 이물질 함량을 측정할 수 있고, 골판지 고지의 재생과정에서 마이크로 크기의 점착성 이물질을 정량할 수 있으며, 고온 압착 건조장치의 오염 정도를 예측할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 골판지 고지 지료에 40 ∼ 60℃ 조건하에서 셀룰라아제 500 ∼ 1,500 중량%를 처리하고, 비중 1.1 ∼ 1.3의 염화나트륨 수용액에 침지한 다음 부유된 매크로 크기의 점착성 이물질의 중량을 측정하는 것을 특징으로 하는 골판지 고지의 매크로 크기의 점착성 이물질 정량방법.
2. 골판지 고지를 이용하여 제조된 습지필을 상부 스틸벨트[steel belt]와 하부 와이어벨트[wire belt]가 장착된 고온 압착건조 장치에 적용하되, 상기 스틸벨트 및 와이어벨트의 온도를 각각 150 ∼ 190℃ 및 60 ∼ 90℃로 하고, 6 ∼ 8 바(bar) 압력으로 5 ∼ 10초동안 압착건조하여 초지한 다음, 상기 하부 와이어벨트의 백색도 변화 및 제조된 종이 강도 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 골판지 고지의 마이크로 크기의 점착성 이물질 정량방법.