KR101397123B1 - 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법 - Google Patents

폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법 Download PDF

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본 발명은 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 펄프로부터 제지 원료를 생성하는 단계, 폐석고보드로부터 회수된 폐석고보드 원지를 분쇄하여 분말로 제조하는 단계, 및 상기 폐석고보드 원지의 분말을 상기 제지 원료에 혼합하여 재활용 제지 원료를 제조하는 단계를 포함하는 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법을 제공한다.
상기 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법에 따르면, 폐석고보드로부터 회수된 폐석고보드 원지를 분말화한 다음 제지 원료와 혼합하여 제지용 원료로 사용할 수 있게 한다. 또한, 본 발명은 폐석고보드 원지를 포함하는 판지를 제조할 수 있는데, 폐석고보드 원지 자체의 높은 내수성으로 인하여, 판지의 건조 공정 시에 소요되는 건조 스팀의 양을 절감할 수 있는 이점이 있다.

Description

폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법{Method for manufacturing paper material using recycle of waste gypsum board paper}
본 발명은 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐석고보드에서 회수한 폐석고보드 원지를 분쇄하여 제지 원료로 사용할 수 있는 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법에 관한 것이다.
석고보드 원지는 건물의 단열을 위한 건축 마감재인 석고보드에 사용되는 원지를 의미하는 것으로서, 석고보드의 앞면과 뒷면에 사용되는 종이 제품이다.
상기 석고보드 원지는 높은 내수성을 가지고 있는 것이 특징이다. 폐석고보드로부터 회수된 폐석고보드 원지를 제지 원료로 사용하기 위해서는 원지의 해리 과정이 필요하다.
그러나, 폐석고보드 원지는 높은 내수성으로 인하여 펄퍼에서 원활한 해리가 이루어지지 않으며 해리시간이 장시간 요구되는 단점이 있다. 물론, 이를 보완하기 위하여 펄퍼에서 해리 시간을 늘리거나 해리촉진제를 사용하기도 하지만, 폐석고보드 원지의 경우에는 어떠한 방식으로 해리를 진행하여도 높은 해리 특성을 얻을 수 없는 문제점이 있다. 이에 따라 폐석고보드 재활용 공정에서 발생되는 폐석고보드 원지는 대부분 소각처리되고 있는 실정이다.
본 발명은, 폐석고보드로부터 회수된 폐석고보드 원지를 분말화하여 제지 원료로 사용할 수 있는 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 펄프로부터 제지 원료를 생성하는 단계, 폐석고보드로부터 회수된 폐석고보드 원지를 분쇄하여 분말로 제조하는 단계, 및 상기 폐석고보드 원지의 분말을 상기 제지 원료에 혼합하여 재활용 제지 원료를 제조하는 단계를 포함하는 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법을 제공한다.
여기서, 상기 제지 원료는 재생 펄프 원료일 수 있다.
또한, 상기 재생 펄프 원료는 OCC(Old Corrugated Container) 원료이고, 상기 OCC 원료와 상기 폐석고보드 원지 분말의 혼합 비율은 7:3일 수 있다.
그리고, 상기 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법은, 상기 재활용 제지 원료를 가공하여 판지 제조용 원료로 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제지 원료는 재생 펄프 원료이고, 상기 판지는 천연 펄프층과 재생 펄프층을 포함할 수 있다. 이때, 상기 재활용 제지 원료를 상기 판지 제조용 원료로 사용하는 단계는, 상기 재활용 제지 원료를 상기 재생 펄프층의 원료로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 방법을 통하여 제조된 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료를 제공한다.
본 발명에 따른 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법에 따르면, 폐석고보드로부터 회수된 폐석고보드 원지를 분말화한 다음 제지 원료와 혼합하여 제지용 원료로 사용할 수 있게 한다. 또한, 본 발명은 폐석고보드 원지를 포함하는 판지를 제조할 수 있는데, 폐석고보드 원지 자체의 높은 내수성으로 인하여, 판지의 건조 공정 시에 소요되는 건조 스팀의 양을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법의 흐름도이다.
도 2는 표 2의 실험에 따른 각각의 종이의 품질을 이미지 촬영한 결과이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법의 흐름도이다. 이하에서는 도 1을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 펄프를 해리하고 정선한 뒤 고해하여 제지 원료를 생성한다(S110).
이때, 상기 제지 원료는 OCC(Old Corrugated Container) 원료, DIP(DeInking Pulp) 원료 등과 같은 재생 펄프 원료를 나타낸다. 상기 제지 원료의 생성을 위한 해리, 정선, 고해 공정은 기 공지된 일반적인 제지 처리 공정에 해당되는 것으로서 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
다음, 폐석고보드로부터 회수된 폐석고보드 원지를 분쇄하여 분말로 제조한다(S120).
상기 회수된 폐석고보드는 약 20% 이하의 함수율을 갖는다. 이러한 S120 단계에서 상기 폐석고보드 원지는 그라인더(grinder) 등을 이용한 건식 분쇄 공정을 통해 분말 상으로 제조된다.
여기서, 제조된 폐석고보드 원지 분말에 대해 별도의 분급 공정을 부가할 수 있다. 이는 분말에 포함된 불순물, 이물질 등을 제거토록 한다.
이러한 S120 단계는 상기 S110 단계와 병행하여 S110 단계와 동일 시점에 수행되어도 되며, 상기 S110 단계 이전에 수행되어도 무관하다.
이후에는, 상기 폐석고보드 원지의 분말을 상기 제지 원료에 혼합하여 재활용 제지 원료를 제조한다(S130).
즉, S130 단계는 앞서 설명한 S110 단계 및 S120 단계에서 각각 제조된 상기 '제지 원료' 및 상기 '폐석고보드 원지의 분말'이 서로 혼합된 형태의 '재활용 제지 원료'를 형성하는 단계이다.
만약, 상기 제지 원료로서 재생 펄프 원료인 OCC 원료를 사용하는 경우, 상기 OCC 원료와 폐석고보드 원지 분말의 혼합 비율은 7:3으로 한다. 이러한 혼합 비율에 대한 실험 결과는 후술할 예정이다.
이러한 본 발명에 따르면, S120 단계에서 폐석고보드 원지를 분말상으로 제조한 다음, 이를 펄퍼(해리 공정용 장치)에 직접 투입하는 것이 아니라, 상기 S110 단계와 같이 펄퍼(해리 공정용 장치), 리파이너(고해 공정용 장치) 등을 통과한 제지 원료에 바로 투입될 수 있어서, 기존의 고지 재활용 방식에 비하여 용수, 전기 사용량 등을 절약할 수 있다.
본 발명은, 상기 재활용 제지 원료가 형성된 다음에는, 상기 재활용 제지 원료를 가공하여 판지 제조용 원료로 사용한다(S140).
여기서, 상기 재생 펄프 원료와 폐석고보드 원지 분말이 혼합된 형태의 재활용 제지 원료는 판지를 형성하는 천연 펄프층과 재생 펄프층 중 상기 재생 펄프층의 원료로 사용된다.
일반적으로 판지는 원료 사용의 효율화와 초지 공정의 탈수성 때문에 여러 층의 종이 합지 형태로 제조된다. 즉, 판지는 천연펄프 재료와 재생펄프 재료를 사용하여 천연 펄프층과 재생 펄프층을 포함하는 복수의 층으로 구성된다. 즉, 천연펄프 재료와 재생펄프 재료는 서로 혼합되지 않고 판지의 각 층의 원료로 사용된다. 이때, 사용되는 재생펄프 재료는 예를 들어 상기 OCC, DIP 등이 있다.
상기 S140 단계에 따른 판지 제조용 원료를 이용한 판지의 제조 공정은 다음과 같다.
먼저, 천연 펄프층과 재생 펄프층을 형성한다. 재생 펄프층의 경우, 상기 재생 펄프원료와 폐석고보드 원지 분말이 혼합된 재활용 제지 원료를 통해 형성한다. 이후, 천연 펄프층과 재생 펄프층을 판지 제조용 초지기의 쿠치롤(couch-roll)을 통과시켜 합지시킨 다음, 별도의 압착 및 건조 공정을 거쳐서 판지의 원지를 형성한다. 이러한 초지 과정을 거쳐 형성된 판지의 원지는 도공기(ex, 사이즈 프레스)를 거치면서 표면 처리 또는 피그먼트 코팅된다.
여기서, 폐석고보드 원지 자체가 높은 내수성을 가지고 있으므로, 이러한 본 발명의 경우, 상기 폐석고보드 원지를 포함하는 판지의 건조 공정 시에 필요한 건조 스팀의 양을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는, 판지에 가장 많이 사용되는 OCC 원료, 그리고 상기 폐석고보드 원지를 통해 각각 종이를 제조한 다음 이들의 물성을 비교한 결과를 설명한다.
우선, 폐석고보드 원지를 사용하는 경우, 온수와 해리 촉진제를 사용하여 종이를 제조한다. 그 대조군으로서, OCC 원료를 사용하는 경우, 종래의 일반적인 방식으로 원료를 해리하여 종이를 제조한다.
표 2는 폐석고보드 원지로 제조된 종이 및 OCC 원료로 제조된 종이에 대한 물성 비교 결과를 나타낸다.
종이 물성 폐석고보드 원지 OCC
평량 (g/㎡) 94.1 97.3
벌크 (cm3/g) 2.03 2.06
인장강도 (kN/m) 45.0 44.8
압축강도 (N) 76.0 82.3
파열강도 (kgf/cm2) 1.3 1.4
상기의 표 1로부터, 폐석고보드 원지는 OCC에 비해 벌크, 압축강도는 다소 낮지만, 인장강도와 파열강도는 다소 높거나 동등 수준을 유지함을 알 수 있다. 따라서, 제지 원료로서의 폐석고보드 원지의 품질은 OCC에 비해 유의할 수준으로는 낮지는 않은 것으로 판단된다.
이하에서는, 폐석고 보드 원지를 사용한 최적의 재활용 방식을 찾기 위하여 다양한 방법으로 종이를 제조한 결과를 알아본다. 이를 위한 각 실험 조건과 분석 결과는 표 2를 참조한다.
실험조건 실험조건에 대한 설명 품질 결과
OCC 100%
(대조군)		 기존의 일반적인 방식으로 OCC를 해리한 후, 종이를 제조 양호

분쇄 5초(건식)		 폐석고보드 원지를 5초간 건식분쇄하여 분말화한 다음, 분말화된 폐석고보드로만 종이를 제조
불량

OCC:분말 = 7:3
분쇄 20초(건식)		 폐석고보드 원지를 20초간 건식분쇄하고, OCC를 일반적인 방식으로 해리한 다음, OCC 대비 폐석고보드 원지 분말을 30% 투입하여 종이를 제조 양호
(OCC 단독으로 제조된 종이와 비교해도 품질이 우수)
폐석고보드 원지에 해리제 2% 폐석고보드 원지에 해리촉진제를 전건섬유 대비 2%를 투입한 후 해리를 실시한 다음, 폐석고보드 원지로만 종이를 제조
불량
폐석고보드 원지에 해리제 3% 폐석고보드 원지에 해리촉진제를 전건섬유 대비 3%를 투입한 후 해리를 실시한 다음, 폐석고보드 원지로만 종이를 제조함.
불량
OCC:분말 = 7:3
폐석고보드 원지에 해리제 2%		 폐석고보드 원지에 해리촉진제를 전건섬유 대비 2%를 투입한 후 해리를 실시하고, OCC를 일반적인 방식으로 해리한 후, OCC 대비 폐석고보드 원지 펄프를 30% 투입한 후 종이를 제조
불량
종이의 품질은 육안으로 관찰한 결과에 따른다. 물론, 상기 육안에 따른 평가란 카메라 촬영된 이미지를 통한 결과를 포함한다.
도 2는 표 2의 실험에 따른 각각의 종이의 품질을 이미지 촬영한 결과이다. 상기 표 1 및 도 2의 결과로부터, 총 6개의 실험 데이터 중에서 폐석고보드 원지를 분쇄하여 분말상으로 제지용 원료로 활용한 데이터가 가장 우수한 종이 품질을 나타냄을 알 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 (6)

  1. 펄프를 해리하고 정선한 뒤 고해하여 제지 원료를 생성하는 단계;
    폐석고보드로부터 회수된 폐석고보드 원지를 분쇄하여 분말로 제조하는 단계;
    상기 폐석고보드 원지의 분말을 상기 제지 원료에 혼합하여 재활용 제지 원료를 제조하는 단계; 및
    상기 재활용 제지 원료를 가공하여 판지 제조용 원료로 사용하는 단계를 포함하며,
    상기 제지 원료는 재생 펄프 원료인 OCC(Old Corrugated Container) 원료이며,
    상기 재활용 제지 원료는 상기 판지를 구성하는 천연 펄프층과 재생 펄프층 중에서 상기 재생 펄프층의 원료로 사용되는 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 OCC 원료와 상기 폐석고보드 원지 분말의 혼합 비율은 7:3인 폐석고보드 원지를 재활용한 제지 원료의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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