KR101336826B1

KR101336826B1 - Ｅｆｂ를 이용한 판지용 원료의 제조 방법

Info

Publication number: KR101336826B1
Application number: KR1020110068379A
Authority: KR
Inventors: 강금옥
Original assignee: 주식회사 에스엘
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-12-05
Also published as: KR20130008116A

Abstract

본 발명은, 팜나무의 EFB(Empty Fruit Bunch)을 분말화하는 단계와, 상기 EFB 분말과 강도 보강제를 서로 혼합하여 비목재 원료를 형성하는 단계, 및 펄프를 정선 및 고해하여 생성된 제지 원료 상에 상기 비목재 원료를 혼합하여 판지용 원료를 제조하는 단계를 포함하는 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법을 제공한다.
상기 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법에 따르면, 팜나무의 EFB(Empty Fruit Bunch) 분말과 강도 보강제를 서로 혼합한 비목재 원료를 제지 원료 상에 혼합하여 판지용 원료를 제조할 수 있다. 이에 따라, 판지의 벌크를 향상시킬 수 있으며, 동일 두께의 판지 생산 시 원료의 사용량이 감소하여 원가를 절감할 수 있으며 고지 사용량의 감소에 따라 건조 에너지를 절감할 수 있는 이점이 있다.

Description

ＥＦＢ를 이용한 판지용 원료의 제조 방법{Method for manufacturing paperboard material using EFB}

본 발명은 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팜나무의 EFB(Empty Fruit Bunch)를 이용하여 판지용 원료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

판지는 원료 사용의 효율화와 초지공정의 탈수성 때문에 여러 층의 종이를 이용한 합지 형태로 제조된다. 이러한 판지의 원료는 크게 천연펄프와 재생펄프로 구별된다. 재생펄프의 종류로는 OCC(old corrugated container), DIP(deinking pulp), OMG(old magazine) 등으로 다양하게 구성된다. 이러한 재생펄프들은 천연펄프에 비해 미세분이 많아 탈수성을 저하시킬 뿐만 아니라 팽윤성이 떨어져 종이의 벌크와 강도를 감소시킨다.

특히, 벌크의 하락은 판지의 제조공정에서 펄프의 사용량을 증가시켜 생산원가가 증가하게 된다. 또한, 재생펄프의 경우 재사용 횟수가 증가하면서 물을 함유하는 능력이 높아져 건조에너지가 상승하게 된다. 따라서, 판지의 벌크를 증가시키면 재생펄프의 사용량이 절감될 뿐만 아니라 건조에너지 절감에도 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다.

한편, 팜나무(palm tree)는 야자과(Palmae) 식물이며, 대개는 날개모양 (pinnate) 또는 손바닥 모양(palmate)의 잎이 관 모양으로 꼭대기에 놓이고 줄기에 가지가 달리지 않은 크기가 큰 식물로서, 열대 또는 아열대 지역에서 자란다.

팜나무 열매를 고온, 고압 처리하면 팜오일이 추출된다. 일반적으로 팜나무는 섬유조직이 치밀하지 못하여 목재로의 사용이 적합하지 않아 현재로서는 단지 팜나무의 열매만을 채취하여 팜오일을 생산하고 있으며, 노후화된 팜나무는 용도가 없어 쓰레기로 폐기처분되고 있다. 특히, 팜오일 제조시 발생되는 유기성 폐기물 가운데 하나인 palm thread(PT)(palm slush, oil palm empty fruit bunch)는 별도의 처리나 재활용 없이 대부분 산림이나 팜유 제조 공장 근처에서 방치되고 있는 실정이다. 따라서, 이들의 처리 및 자원화 기술의 개발이 요구된다.

본 발명은 팜나무의 EFB(Empty Fruit Bunch) 분말과 강도 보강제를 서로 혼합한 비목재 원료를 제지 원료 상에 혼합하여 판지용 원료를 제조할 수 있는 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 팜나무의 EFB(Empty Fruit Bunch)을 분말화하는 단계와, 상기 EFB 분말과 강도 보강제를 서로 혼합하여 비목재 원료를 형성하는 단계, 및 펄프를 정선 및 고해하여 생성된 제지 원료 상에 상기 비목재 원료를 혼합하여 판지용 원료를 제조하는 단계를 포함하는 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법을 제공한다.

여기서, 상기 강도 보강제는 전분 용액일 수 있다.

그리고, 상기 강도 보강제는 땅콩박 분말일 수 있다.

또한, 상기 비목재 원료는, 상기 제지 원료의 건조 펄프 중량과 대비하여 1~10 wt%를 사용할 수 있다.

그리고, 상기 판지용 원료를 제조하는 단계는, 상기 제지 원료 상에 상기 비목재 원료 및 보류제를 투입하여 습지를 제조하는 단계, 및 상기 습지를 압착, 탈수 및 건조하여 판지를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 보류제는 폴리아크릴아미드일 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법을 통해 제조된 판지용 원료를 제공한다.

본 발명에 따른 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법에 따르면, 팜나무의 EFB(Empty Fruit Bunch) 분말과 강도 보강제를 서로 혼합한 비목재 원료를 제지 원료 상에 혼합하여 판지용 원료를 제조한다. 이에 따라, 판지의 벌크를 향상시킬 수 있으며, 동일 두께의 판지 생산 시 원료의 사용량이 감소하여 원가를 절감할 수 있으며 고지 사용량의 감소에 따라 건조 에너지를 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법의 흐름도이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

먼저, 팜나무의 EFB(Empty Fruit Bunch)을 분말화한다(S110). 상기 분말화의 방법은 다음과 같다. 오일을 짜고 남은 팜나무의 EFB 껍질을 분쇄기를 통해 분체(powder)로 형성시킨 다음, 체(sieve)나 스크린(screen)을 이용하여 일정수준의 크기를 갖는 분말상 원료 즉, EFB 분말을 획득한다.

이러한 분말화 과정에 따르면 원료가 가지는 화학적 조성은 변화되지 않고 크기가 작아져서 제품의 배합을 편리하게 하는 이점이 있다. 특히, 상기 분쇄 이후에도 리그닌 성분들이 남아있기 때문에 초지기의 건조 과정 시에 건조 에너지를 절감하는데 도움이 된다. 또한, 상기 분말화 과정은 분쇄기의 조건 및 스크린의 크기 조절만으로도 입자 크기를 원하는 수준으로 손쉽게 조절할 수 있다.

판지의 제조 시에 상기 EFB 분말이 투입될 경우 판지의 벌크가 상승하게 된다 그런데, 판지의 벌크가 상승하면 인장강도, 파열강도 등이 감소하는 단점이 있다.

이러한 점을 보완하기 위하여, 상기 EFB 분말화 이후에는, 상기 EFB 분말과 강도 보강제를 서로 혼합하여 비목재 원료를 형성한다(S120). 상기 강도 보강재로는 전분(Starch) 용액, 땅콩박(peanut husk) 분말이 사용된다. 즉, 상기 전분, 땅콩박 성분은 상기 EFB 분말에 따른 판지의 강도 감소 현상을 방지하는 역할을 한다.

여기서, 도 1의 S120a 단계를 참조하면, 상기 전분 용액을 사용한 비목재 원료 조성 방법은 다음과 같다. 우선, 희석 체스트 상에서 EFB 분말을 물에 희석하되, 그 농도가 30% 이하가 되도록 한다. 그리고, 전분 용액 탱크에 저장된 전분 용액을 파이프를 통해 상기 희석 체스트에 공급하여 교반기 등을 통해 적정 시간을 혼합함에 따라, EFB 분말과 전분 용액으로 이루어진 비목재 원료가 제조된다.

여기서, 상기 EFB 분말과 전분 용액의 혼합 비율은 6 : 1로 한다. 상기 혼합 비율에 따른 판지의 품질 결과는 표 1을 참조한다.

혼합 비율 (EFB : 전분용액)	6 : 1	12 : 1	18 : 1
열단장(km)	1.33	1.26	1.23
비압축강도(kN/m·m²/g)	56.7	51.0	49.6
비파열강도(kg_f/cm²·m²/g)	1.27	1.25	1.21

EFB 분말의 혼합비가 높아질수록 강도 부분의 성능이 떨어지지만, 전분이 투입됨에 따라 강도의 하락 폭이 완화될 수 있는 이점이 있다. 만약, 전분이 혼합되지 않으면 EFB 분말의 혼합비가 높아질 때 강도의 하락 폭이 더욱 커지는 단점이 있다.

상기 땅콩박 분말을 사용한 비목재 원료 조성 방법은 도 1의 S120a 단계를 참조한다. 희석 체스트 상에서 EFB 분말과 땅콩박 분말을 모두 물에 희석하되, 그 농도가 30% 이하인 슬러리가 되도록 한다. 이때, 교반기 등을 통해 적정 시간 혼합하여 희석을 시킨다. 이에 따라, EFB 분말과 땅콩박 분말로 이루어진 비목재 원료가 제조된다.

여기서, 상기 EFB 분말과 땅콩박 분말의 혼합 비율은 8 : 2로 한다. 상기 혼합 비율에 따른 판지의 품질 결과는 표 2을 참조한다.

혼합 비율 (EFB : 땅콩박)	10 : 0	8 : 2	6 : 4	4 : 6
열단장(km)	1.37	1.40	1.38	1.39
비압축강도(kN/m?m²/g)	48.5	53.0	51.1	49.7
비파열강도(kg_f/cm²?m²/g)	1.3	1.2	1.3	1.2

3가지 강도 특성을 종합적으로 분석해 보면, 상기 8 : 2의 혼합 비율의 경우 가장 높은 인장강도, 압축강도 특성을 나타낸 것을 알 수 있다.

상기 S120 단계 이후에는 미리 펄프를 미리 정선 및 고해하여 생성된 제지 원료 상에 상기 비목재 원료를 혼합하여 판지용 원료를 제조한다(S130). 이때, 상기 비목재 원료는, 상기 제지 원료의 건조 펄프 중량과 대비하여 1~10 wt%(ex, 3 wt%)를 사용하여 판지용 원료를 제조한다.

이러한 S130 단계를 보다 세분화하면 다음과 같다. 상기 제지 원료 상에 상기 비목재 원료뿐만 아니라 보류제를 투입하여 수초지기를 이용하여 습지를 제조한다. 제조된 습지를 압착, 탈수 및 건조하여 판지를 제조한다. 상기 보류제로는 폴리아크릴아미드가 바람직하다. 이때, 보류제는 상기 제지 원료의 건조 펄프 중량과 대비하여 0.01~0.5 wt%(ex, 0.01 wt%)를 사용한다.

이상과 같이, 제지용 원료로서 분말 상의 EFB를 사용하는 경우 기존의 펄프와는 달리, 물에서 펄프를 개개의 섬유로 분리하는 해리(disintegration) 공정이 전혀 필요 없게 되므로 펄프 슬러리 상에 'EFB 분말'을 바로 투입할 수 있다. 이는 제지 공정에서 초기 원료의 처리 비용을 절감할 수 있게 한다.

또한, 상기 제지용 원료를 판지의 중간층 또는 필러층에 첨가하는 경우 섬유 사이의 간격을 높여서 판지의 벌크를 향상시킬 수 있으며, 동일 두께의 판지 생산 시 원료의 사용량이 감소하여 원가를 절감할 수 있고 고지 사용량의 감소에 따라 건조 에너지도 절감할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

팜나무의 EFB(Empty Fruit Bunch)을 분말화하는 단계;
상기 EFB 분말과 강도 보강제를 서로 혼합하여 비목재 원료를 형성하는 단계; 및
펄프를 정선 및 고해하여 생성된 제지 원료 상에 상기 비목재 원료를 혼합하여 판지용 원료를 제조하는 단계를 포함하며,
상기 비목재 원료는 상기 제지 원료의 건조 펄프 중량과 대비하여 1~10 wt%를 사용하는 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 강도 보강제는 전분 용액인 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 강도 보강제는 땅콩박 분말인 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 판지용 원료를 제조하는 단계는,
상기 제지 원료 상에 상기 비목재 원료 및 보류제를 투입하여 습지를 제조하는 단계를 포함하며,
상기 판지는 상기 습지를 압착, 탈수 및 건조하여 제조되는 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 보류제는 폴리아크릴아미드인 EFB를 이용한 판지용 원료의 제조 방법.
청구항 1 내지 청구항 3, 청구항 5, 청구항 6 중 어느 하나의 방법으로 제조된 판지용 원료.