KR101744701B1 - 고지유래 점착성 이물질 측정방법 및 통합형 측정기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지유래 점착성 이물질 측정방법 및 통합형 측정기기에 관한 것으로서, 상기 측정방법은 고지지료 내의 조대입자를 제거하는 이물질 제거단계; 이물질이 제거된 고지지료를 회전 교반함으로써 상기 고지지료 내의 섬유분을 제외한 백수를 분리하여, 콜로이드 상의 점착성 이물질이 포함된 상기 백수를 배출하는 섬유분 분급단계; 섬유분이 제거된 백수에서 비중차이를 이용한 원심력으로 지료용수와 미세분 및 무기충전제로 분리하는 분리단계; 상기 지료용수는 필터를 적용하여 점착성 이물질을 걸러서 정량분석하는 용수 정량분석단계; 및 상기 각 단계별로 분리된 섬유분, 미세분 및 무기충전제를 건조시키고 용매를 적용하여, 각 단계에 존재하는 점착성 이물질의 양을 추출하고 정량분석하는 분리분 정량분석단계를 포함하며, 상기 통합형 측정기기는 상부통 구동모터에 의해 내부에서 앵커 패들이 회전하는 홀 스크린이 설치된 상부통과 원통 구동모터에 의해 회전하는 원통형 회전체 및 상기 상부통 등을 지지하는 지지대로 구성되어, 섬유에 부착된 점착성 이물질, 콜로이드형태의 점착성 이물질, 미세분에 부착된 점착성 이물질의 양을 각각 정량적으로 평가하고, 각각의 특성 및 영향성을 평가함으로써, 재활용고지의 활용에 있어서 고지유래 점착성 이물질의 관리 및 조절의 최적화를 위한 방법을 제공하는 효과가 있다.

Description

고지유래 점착성 이물질 측정방법 및 통합형 측정기기{The methods and the integrated equipment for evaluation of sticky materials originated from recycled paper}

본 발명은 고지유래 점착성 이물질 측정방법 및 통합형 측정기기에 관한 것으로서, 상세히는 고지(폐지)를 재활용하는 제지공정에서 공정 내에 다양한 형태로 존재하는 고지유래 점착성 이물질의 함량을 특성별로 평가할 수 있는 방법과 이를 위한 통합적 측정기기에 관한 것이다.

제지산업은 목재유래 목섬유를 기반으로 지류제품을 제조하는 친환경산업으로 목재칩을 이용하여 펄프를 생산하는 펄프제조업과 생산된 펄프 및 고지를 원료로 하여 각종 종이 및 종이제품을 생산하는 종이 및 판지제조업으로 구성된다. 한국 표준산업분류(KSIC)에 의하면 제지산업은 펄프 종이 및 종이제품 제조업(D21)에 해당되며, 펄프 종이 및 판지제조업(D2101)과 골판지 종이용기제조업(D2102) 및 기타 종이판지제품 제조업(D2109)으로 구분된다. 한편 제품의 수요특성에 따라 문화용지, 산업용지, 위생용지 그리고 특수용지로 구분되는데 국민의 생활과 직결되는 국가기간산업이라고 할 수 있다.

지류제품을 생산할 때 가장 주요한 원료는 목재에서 유래된 천연펄프이지만 실제로 환경보전과 원가절감 등의 다양한 이유로 인해 현재 생산되는 다양한 지종에서 재활용 고지의 적용과 활용이 전 세계적으로 증대되고 있다. 특히, 산업용지의 경우에는 원료의 대부분을 약 90% 이상을 재활용고지를 활용하고 있고(Park, J. M., Jung, C,H., and Lee, J, H.(2012). "Controllability of White Pitch and Compatibility of Micropolymer on n PEO/Cofactor Retention System and PAM/Bentonite Retention System," J. of Korea TAPPI. 44(6), 43-49.), 신문용지 및 교과서용지, 위생용지 등 다양한 지종에서 재활용 고지는 매우 중요한 주요 원료로 점차 그 사용양이 증대되고 있다. 국내의 경우 고지 재활용률(회수율)은 2014년 기준으로 88.2%로 연간 약 872만톤의 국산고지를 재활용함으로써(한국제지연합회, 2015) 목재원료의 절감과 폐기성 자원의 재활용 등을 통한 지구환경보전의 주요한 역할을 하고 있다.

환경보전 및 원가절감을 위한 고지의 활용은 더욱 증가하고 있으나 고지의 과도한 활용은 실제 제지산업에서 다양한 공정상, 품질상의 문제들을 가져오게 되는데, 그 중에서도 고지 내 존재하는 다양한 비섬유 물질, 즉, 폐도서 및 상자 등에서 유래되는 다양한 접착제, 코팅지 등에서 유래되는 라텍스, 지류포장재 등의 플라스틱, 필름, 특히 점착특성을 가지는 피치, 화이트피치, 또는 스티키 등의 점착성 이물질들은 고지와 함께 불가피하게 제지공정 내로 혼입되는 물질로 이러한 고지의 고도활용의 주요한 장애요인이 되고 있다.(Ryu, J. Y., Kim, H. J., and Jo, B, M.(2007). "The Trends of Recent Development in Papermaking Additives," J. Korean Ind. Eng. Chemistry. 18(6), 531-536.)

고지유래 점착성 이물질들에 의해 발생되는 다양한 공정상의 문제로는 점착성 이물질에 의한 제지공정 설비의 오염을 들 수 있는데, 제지공정 내 다양한 설비 즉, 펄프의 처리설비, 펄프 스크린의 저장 체스트벽, 초지기상의 와이어 프레스, 드라이어, 직포, 캔버스 등에 점착성 이물질이 부착 및 응집되면서 제조되는 제품의 불균일한 제조, 공정효율 저하 및 품질 저하 등의 다양한 문제를 발생시키게 된다. 또한 제지공정의 지료 내에 잔류하는 점착성 이물질은 공정 내 거품 발생, 진공박스 및 포일에의 침적 발생 등을 유도하며, 종이제조 공정 중의 지필의 결함을 가져와 지절발생의 원인이 되는 등으로 공정효율 저하에 주요한 원인이 될 수 있다.(S.Kirilova and S. Lindberg, Sticky Deposits in a Tissue Manufacturing Process, Thesis, Chalmers Univ. of Tech. Sweden, 2012)

공정이 고속화되고 공업용수의 절감을 위한 제지공정 내 용수의 재활용율이 증가되면서 이러한 점착성 이물질에 의한 영향은 더욱 커지고 있는 추세이다. 또한 품질적인 부분에서 섬유에 잔류하는 점착성 이물질 위에 지료 내의 점착성 이물질 등이 응집되며 2차 오염으로 인한 최종 제품의 반점 발생 및 인쇄모틀 등의 결함을 가져올 수 있다.

국내의 경우 쓰레기 종량제 등으로 지류의 분리수거 증대 및 자원활용을 위한 다양한 노력으로 고지의 재활용율이 지속적으로 증대되고 있지만, 고지의 종류별 분리 및 분급이 적절히 이루어지지 않고 제지원료로 활용되고 있기 때문에 다양한 오염물질의 공정유입은 더욱 커지고 있는 실정이다. 특히, 고급인쇄용지 또는 포장용지 등에 일반적으로 적용되는 코팅지의 경우 표면에 탄산칼슘 등의 무기물과 SB 라텍스 등의 바인더가 혼합되어 있는데, 이러한 무기입자와 결합되어 존재하는 라텍스 입자들은 쉽게 제거되지 않고 다른 점착성 이물질과의 응집 및 흡착 등으로 문제를 일으키기 쉽다.(Ryu, J. Y., Cho, B. U., Choi, T. H., Shin, E. J.,(2008) "화이트 피치의 발생에 영향하는 인자" Spring Conference of Korea TAPPI Proceedings, pp. 39-53.) 이러한 코팅지 등이 고지의 원료로 유입되는 경우에는 탈묵공정 등의 공정을 통해 적절한 이물질의 분리 및 정제공정을 거쳐야 하지만, 고지원료가 종류별로 적절히 분급되지 않은 상태로 활용되고 있는 국내 고지재활용 공정에서는 이러한 점착성 이물질의 폐해가 더욱 커지고, 이에 대한 조절 및 관리기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.

고지유래 점착성 이물질은 일반적으로 고지의 해리공정에서 고지로부터 분리해서 이후 스크린, 클리너 등의 정선공정을 통해 제거하거나, 또는 탈묵공정에서의 부상부유법 등을 적용하여 제거하고 조절하게 된다. 따라서 고지의 해리과정 중 고지섬유로부터 분리가 적절히 일어나도록 하는 기술이 지속적으로 개발되어 왔고, 이때 과도한 처리에 의해 점착성 이물질이 너무 작게 100㎛ 이하로 부셔지는 경우에는 스크린, 클리너 등의 공정에서 제거되지 못하는 단점이 있을 뿐만 아니라, 콜로이드 상태로 지료 속에 존재하여 섬유에 잔류한 점착성 이물질에 다시 응집하거나, 지료 속의 점착성 이물질들끼리 서로 응집되어 제품표면, 제지공정 설비 등에 침적되는 문제를 가져오게 된다. 실제 이러한 문제로 이해 제지공정 설비 특히, 초지와이어, 프레스펠트, 건조기 펠트 등의 막힘 현상 등이 발생하여 공정효율 감소 및 불량품 생산, 지절 등의 원인이 되는데, 이의 방지를 위해 정선공정 이후에서의 점착성 이물질의 응집방지를 위한 분산제 등의 기능성첨가제를 적용하기도 한다. 코팅층으로부터 유래되는 SB 라텍스 등은 크기가 1㎛ 이하로 매우 작기 때문에 주로 탈묵공정이나 부상부유법 등으로 제거가 가능한데, 실제 산업용지 생산원료 등으로 혼입되어 유입되는 경우 탈묵공정 등이 이루어지지 않기 때문에 지료공정 내에 잔류하면서 많은 문제의 원인이 될 수 있다.

고지의 활용에서 점착성 이물질의 조절과 관리는 매우 중요한 공정기술임에 따라 점착성 이물질의 적절한 평가 및 정량화하는 것은 매우 중요한 평가기술이라고 할 수 있다. 실제 고지 유래 점착성 이물질은 대체로 핫멜트, 라텍스 또는 Acrylates, Ethylene vinyl acetate, polyvinyl acetate등의 다양한 플라스틱, 필름 접착제로부터 유래되는 것으로 알려져 있고, 이러한 유기 고분자 물질의 정량화를 위하여 Dichloromethane(DCM), Dimehyl formamide(DMF), Tetrahydrofuran(THF) 등의 용매를 적용하여, Reflux 또는 soxhlet 등의 방법으로 용매추출을 통해 목재섬유 및 무기물질을 제외한 유기성 고분자 물질을 추출하는 방법을 일반적으로 활용하고 있다. 실제 에탄올, 헥산 및 클로로포름 등의 용매 등의 연속적 적용을 통해서도 점착성 이물질의 함량을 정량화 할 수 있는데, 적용하는 용매에 따라 성분별 용해도 차이가 다소 발생하기 때문에 대체로 DCM 또는 THF 등의 용매가 범용적으로 사용되고 있다.(Lee H.L., and Kim, J.M., Quantification of macro and micro stickies and their control by flotation in OCC recycling process, APPITA J., 59(1):31-36 (2006), Huo, X., Venditti, RA.(2001). "Use of Deposition and Extraction Techniques to Track Adhesives Contaminants(Sickies) in a papermill" Prog Pap Recycling. 10(2), 15-23).

이러한 점착성 이물질을 추출하여 실제 원료 및 지료 등에 존재하는 점착성 이물질의 양을 측정하는 방법의 경우, 점착성 이물질의 크기나 존재형태 등에는 무관하게 함유량을 제시함에 따라 고지원료의 품질 등의 평가를 위해서는 유용하나, 실제 제지공정 내에서 점착성 이물질의 관리 및 조절을 위한 기술의 평가 등을 위해서는 적절하지 못한 평가방법이라고 할 수 있다.

제지공정 내에서의 점착성 이물질의 함량과 존재형태 등은 매우 중요한 평가지표로서 정선, 정제공정의 효율성 평가 및 점착성 이물질 조절 기술의 최적화 등을 위해 필수적인 평가기술이라고 할 수 있다. 국내특허(10-2011-0138377)에서는 제지공정 내의 점착성 이물질의 모니터링을 위한 방법으로서, 점착성 이물질(소수성 이물질)과 결합할 수 있는 소수성 염료로 염색을 실시하여 형광도 또는 탁도 등으로 평가하는 방법을 제시하였다. 이 방법에서는 점착성 이물질의 관리 및 조절의 중요한 요소인 크기별 영향도를 측정하는 방법을 제시하였으나, 실제 고지섬유에 부착되어서 품질 및 응집 등을 일으키는 점착성 이물질과 코팅층의 무기안료와 응집되어 유동하는 점착성 이물질 양 등 실제 공정상, 품질상 문제 발생의 주요한 원인이 되는 점착성 이물질의 양을 측정하지 못하는 단점을 가지고 있다.

제지공정 내에 존재하는 점착성 이물질은 초기 펄프에서 고지의 파쇄 및 해리가 발생하면서 섬유에 부착되어 잔류하거나 고지로부터 분리되는데, 분리된 크기가 대략 직경 100∼150㎛ 이상이 되는 경우 육안으로 식별이 가능하기 때문에 매크로 스티키(점착성 이물질) 이라고 하고, 그 이하인 경우에는 마이크로 스티키로 분리한다.(Tiina Sarja, Measurement, nature and removal of stickies in deinked pulp, Thesis, University of Ouluensis, Sweden, 2007)

크기가 큰 매크로 스티키의 경우에는 Pulmac 측정법(TAPPI Standard Method T 274 sp-04) 에 의해 측정될 수 있는데, 이 방법에서는 섬유상의 목재섬유(고지섬유)를 접선방향으로 스크린을 설치하여 분리하고, 이어서 150㎛ slotted screen을 적용하여 스크린에 걸린 점착성 이물질을 필터페이퍼로 전이시켜 수소성 잉크로 염색 후, 스티키의 면적 및 개수 등을 평가하는 측정방법이다. 이러한 방법에서는 크기가 큰 매크로 스티키의 양을 정량적으로 평가할 수 있지만, 목재섬유에 잔류된 점착성 이물질(스티키)의 양과, 상대적으로 작게 해리되거나 쪼개진 점착성 이물질의 양을 평가할 수 없기 때문에, 지료공정 내에서 2차적으로 발생되는 미세 점착성 이물질의 응집 및 축적에 의한 영향 등을 평가할 수 없는 단점이 있다.

이러한 제지공정 내에 존재하는 미세 점착성 이물질의 응집 등에 의한 영향을 평가하는 방법으로서, 소수성 필름 등을 지료 내에 존치하여 소수성 필름에 응집되거나 달라붙는 물질의 양을 이미지 분석 등의 방법으로 정량화하는 방법들도 소개되었다. 이 방법에서는 지료에서 섬유를 분리한 후 백수(White water), 지료 내에 Polyethylene 필름 등의 소수성 필름을 존치하여 점착성 이물질의 흡착을 유도하여 평가하는 방법이다.(Ryu, J. Y., Cho, B. U., Choi, T. H., Shin, E. J.,(2008) "화이트 피치의 발생에 영향하는 인자" Spring Conference of Korea TAPPI Proceedings, pp. 39-53,) 이러한 방법에 있어서도 충분한 크기로 응집되지 않은 미세 점착성 이물질의 양은 측정이 되지 않는 단점과 섬유에 잔류된 이물질의 양, 그리고 매크로 점착성 이물질의 양 등이 측정 되지 않는 단점 등이 존재한다.

실제 점착성 이물질을 관리, 조절하여 공정효율 저하 및 품질 저하를 최소화하기 위해서는 고지원료의 해리시 점착성 이물질을 제지섬유에서 가능한 분리시켜야 하지만, 이때 과도한 에너지를 가해서 점착성 이물질 자체가 미세화되는 것을 최소화하여야 향후 스크린 등의 정선공정을 통한 점착성 이물질의 제거가 용이하다. 또한 제지공정 과정 중의 다양한 수력학적 힘에 의해 실제 점착성 이물질은 미세화되고, 이렇게 미세화된 점착성 이물질이 응집하거나 섬유에 잔류한 점착성 이물질 등에 달라붙게 되면 다양한 품질과 공정상의 문제가 발생할 수 있기 때문에, 점착성 이물질을 분산시키거나 또는 소수성 표면특성을 가지는 무기충전제, 탈크 등의 적용을 통한 마스킹하는 등의 조절기술이 적용할 수 있다. 이러한 다양한 점착성 이물질 관리 및 조절기술의 성공적인 적용을 위해서는 실제 공정 단계별 점착성 이물질의 형태별, 존재방식별 함량을 명확히 측정 및 평가하는 것은 매우 중요하다. 그러나 현재까지 제시된 측정방법들은 이러한 점착성 이물질의 종합적 평가방법을 제시하기 보다는 부분적인 현상 등에 집중되어 평가하는 방법이기 때문에 점착성 이물질의 조절 및 관리에 많은 한계가 있어왔다.

한국 공개특허공보 제10-2011-0138377호

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 재활용 고지의 활용증대에 따라 제지공정에서 공정효율 저하 및 품질저하의 주요한 원인이 되고 있는 점착성 이물질의 성상을 정확히 평가하는 보다 간단하고 체계적인 측정방법과 그것을 위한 통합형 측정기기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 고지유래 점착성 이물질 측정방법은, 고지지료 내의 섬유다발(Flake)과 거대 매크로 점착성 이물질을 제거하는 전처리 이물질 제거단계; 거대 이물질이 제거된 고지지료를 회전 교반함으로써 상기 고지지료 내의 섬유분을 제외한 미세분 및 지료용수를 포함하는 백수를 분리하여, 콜로이드 상의 점착성 이물질이 포함된 상기 백수를 배출하는 섬유분 분급단계; 섬유분이 제거된 백수에서 비중차이를 이용한 원심력으로 지료용수와 미세분 및 무기충전제로 분리하는 분리단계; 상기 지료용수는 필터를 적용하여 콜로이드 상태의 점착성 이물질을 걸러서 정량분석하는 용수 정량분석단계; 및 상기 각 단계별로 분리된 섬유분, 미세분 및 무기충전제를 건조시키고 용매를 적용하여, 각 단계에 존재하는 콜로이드 상태의 점착성 이물질의 양을 추출하고 정량분석하는 분리분 정량분석단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

또 상기 이물질 제거단계에서 섬유다발(Flake)과 거대 매크로 점착성 이물질의 제거는 슬롯 방식 스크린에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

또 상기 섬유분 분급단계에서 이물질이 제거된 고지지료는 일정 mesh의 홀 스크린 상부통에 상치하고 일정 속도로 회전 교반하는 것이 바람직하다.

또 상기 일정 mesh는 100∼200mesh이고, 상기 일정 속도는 300∼500rpm인 것이 바람직하다.

또 상기 홀 스크린 상부통 아래쪽의 탈수 밸브를 개방하여 섬유분을 제외한 미세분 및 지료용수를 분리하여, 상기 홀 스크린 위에는 섬유분만이 존재하고 미세분과 콜로이드 상의 점착성 이물질이 포함된 지료용수는 상기 홀 스크린을 통과하여 배출하도록 하는 것이 바람직하다.

또 상기 분리단계에서 섬유분이 제거된 백수는 일정 속도로 회전하는 원통회전체 내에서 원심력에 의해 지료용수로부터 미세분 및 무기충전제를 분리하도록 하는 것이 바람직하다.

또 상기 일정 속도는 50∼500rpm인 것이 바람직하다.

또 상기 원통회전체의 원심력에 의해 분리된 미세분 및 무기충전제는 하층부의 포집통에 포집하고, 콜로이드 상의 점착성 이물질을 포함한 지료용수는 상기 원통회전체의 중심부분을 계속 순환하도록 하는 것이 바람직하다.

또 상기 미세분 및 무기충전제의 포집 후, 원통회전체의 회전을 멈춰 포집통과 원통회전체의 사이를 막아 상기 원통회전체 상부의 지료용수를 분리하며, 상기 원통회전체와 포집통을 분리하고 포집통 바닥면을 분리하여 상기 포집통에 포집된 미세분 및 무기충전제를 획득하도록 하는 것이 바람직하다.

또 상기 용수 정량분석단계에서 용수에 적용하는 필터는 필터페이퍼 또는 미세여과필터인 것이 바람직하다.

또 본 발명에 따른 고지유래 점착성 이물질 통합형 측정기기는, 고지지료를 투입하여 회전 교반함으로써 섬유다발과 거대 점착성 이물질을 제거함과 동시에 하부에 홀 스크린과 배출구가 설치되어 섬유분을 제외한 미세분 및 지료용수를 포함하는 백수를 배출하는 상부통; 상기 상부통 아래에 배치되고 지료 시료로부터 배출된 백수를 회전 교반하여 용수와 미세분 및 무기충전제로 분리하는 원통회전체; 상기 원통회전체의 하단에 결합되어 분리된 미세분 및 무기충전제를 포집하며 하부에 덮개가 결합된 포집통; 및 상기 상부통과 원통회전체 및 포집통을 지지하는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

또 상기 상부통 내에서 회전 교반을 위해 설치된 앵커 패들과 상기 상부통 상부에서 앵커 패들의 중심에 연결된 회전축 및 상기 지지대에 연결되어 회전축과 연결된 상부통 구동모터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또 상기 원통회전체를 회전시키도록 지지대 상에 설치되는 원통 구동모터 및 원통회전체와 상기 원통 구동모터 사이에 연결된 다수개의 고정틀을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또 상기 원통회전체의 내부에 나선형으로 형성된 가이드 바를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또 상기 원통회전체와 포집통은 투명한 소재로 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 지유래 점착성 이물질 측정방법 및 통합형 측정기기에 의하면, 섬유에 부착된 점착성 이물질, 콜로이드형태의 점착성 이물질, 미세분에 부착된 점착성 이물질의 양을 각각 정량적으로 평가하고, 각각의 특성 및 영향성을 평가함으로써, 재활용고지의 활용에 있어서 고지유래 점착성 이물질의 관리 및 조절의 최적화를 위한 방법을 제공하는 효과가 있다.

이를 위한 점착성 이물질의 지료 내 성상에 따른 분급을 위한 일체형 장치를 개발하여 점착성 이물질의 공정 내 흡착과 응집 등의 영향성 등을 다양하게 평가 및 분석할 수 있게 됨으로써, 공정단계별로 고지원료의 특성에 따라 효율적이고 체계적인 점착성 이물질 조절기술 및 공정관리를 할 수 있는 효과가 있다. 따라서 향후 재활용 고지의 사용량이 급증하고, 이에 따라 제지공정 지료 내 고지유래 점착성 이물질의 함량이 증가하면서 공정오염 및 품질저하의 문제가 더욱 심각해지는 추세에 적절하게 대응할 수 있는 효과가 있다.

또한 점착성 이물질의 형태파악을 통해 적합한 피치제어제를 탐색할 수 있으며, 재활용 폐지를 원료로 하는 산업용지 생산 공정 효율기술을 확보하여 기술의 경제성 및 활용성을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고지유래 점착성 이물질 측정방법의 측정순서도
도 2는 재활용 고지지료 내 점착성 이물질의 성상별 분리 및 분급단계를 수행하기 위한 본 발명의 고지유래 점착성 이물질 측정기기의 모식도
도 3은 상기 측정기기에 설치되는 앵커 패들(Anchor Paddle)의 구성도
도 4는 상기 측정기기에 의해 재활용 고지지료 내 점착성 이물질의 성상별 분급을 보여주는 측정기기의 사용 상태도
도 5는 점착성 이물질 성상별 분리방법에 의한 재활용고지 활용 제지공정 헤드박스 지료에서 점착성 이물질의 성상별 분포현황을 보여주는 그래프
도 6은 본 발명에 따른 측정방법에 의한 펄프 지료공정의 점착성 이물질 함량분포 그래프
도 7은 Machine chest 유입 지료의 점착성 이물질 함량분포 그래프
도 8은 분산제 첨가에 따른 펄프지료의 점착성 이물질 분포 변화 그래프
도 9는 점착성 이물질 해리 촉진제의 첨가에 따른 점착성 이물질 성상별 분포현황 비교그래프

이하, 본 발명에 따른 고지유래 점착성 이물질 측정방법 및 통합형 측정기기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

실제 재활용고지의 활용에 있어서 고지유래 점착성 이물질은 공정오염, 생산성 저하 및 제품품질 저하 등 다양한 문제의 원인이 되기 때문에, 이러한 점착성 이물질의 조절 및 관리는 매우 중요하고 필수적인 기술로서 전 세계적으로 재활용 고지의 활용이 점차 증가되는 상황에서 많은 관심의 대상이 되고 있다. 그러나 고지 유래 점착성 이물질은 고지의 처리 및 활용이 이루어지는 제지공정 상에서 지속적으로 형태 및 분포특성이 변화되기 때문에 최적의 관리 및 조절을 위해서는 이러한 점착성 이물질의 분포와 특성변화를 그 특성에 따라 정량적으로 평가할 수 있어야 한다.

하지만 현재까지 적절한 평가방법과 이를 위한 기기의 개발이 이루어지지 않고 있어서 최적화된 공정기술과 조절기술의 개발에 많은 어려움이 발생되고 있다. 따라서 본 발명에서는 고지유래 점착성 이물질의 조절과 관리를 위하여 필수적인 고지유래 점착성 이물질의 제지공정에서의 분포특성, 즉 고지섬유에서 해리되지 않고 잔류하는 양, 또는 미세분 및 도공입자, 필러 등에 부착되어 존재하는 양 그리고 완전히 해리되어 용수 속의 콜로이드 상태로 존재하는 양을 각각 분리, 분급하여 정량하여 측정하는 방법과 이를 위한 통합형 측정기기를 개발하여 제공한다.

이러한 새로운 평가방법을 통해 고지의 활용시 제지공정 단계별로 점착성 이물질의 현황을 명확히 파악하고, 이를 통해 효율적이고 적절한 점착성 이물질 조절과 관리 기술들의 개발 및 적용을 유도할 수 있음에 따라 공정효율 증대 및 품질개선 등 고지를 원료로 활용하는 제지공정 개선에 크게 이바지 할 수 있을 것이다.

또한 본 발명에서는 다양한 공정상, 품질상 문제의 원인이 되는 고지유래 점착성 이물질의 공정단계별, 크기별, 존재형태별 함량을 정량적으로 손쉽게 평가할 수 있는 방법과 그 장치를 개발한 것이다. 특히, 섬유와 함께 존재하는 점착성 이물질의 양과, 무기성충전제, 코팅안료 또는 미세분 등에 붙어서 존재하는 점착성 이물질의 양, 그리고 지료 내에 콜로이드 등의 상태로 존재하는 미세 점착성 이물질의 양을 단계별로 통합적으로 정량하는 방법을 제시하였고, 이를 통해 각 제지공정별 점착성 이물질의 조절 및 관리 효율 평가 및 각 제지공정 단계별 적정 관리기술 또는 최적 기능성 첨가제 적용기술 등의 개발이 용이해질 것으로 판단된다.

이와 같이 실제 고지유래 점착성 이물질의 제거 및 조절을 위해서는 각 공정단계별로 성상이 변화되는 점착성 이물질의 특성을 정확히 분석하여야 하는데, 기존의 방법들은 점착성 이물질의 성상별로 평가를 실시하지 못함에 따라 각 성상별 최적 조절기술의 개발 및 최적화가 매우 어려운 상황이었다. 특히, 재활용고지 유래 점착성 이물질의 영향을 최소화하기 위한 다양한 조절기술의 원리별로 대상이 되고 있는 점착성 이물질의 성상이 상이하기 때문에, 각각의 경우에 맞는 기술을 적용하더라도 다른 성상의 점착성 이물질이 지료 내에 존재함에 따라 적절한 평가 및 최적화가 이루어지지 못하고 있는 상황이다. 예를 들어 펄핑 후 재활용고지 섬유에 잔류하는 점착성 이물질을 최소화하기 위한 방안을 적용하는 경우에 실제 공정지료 내에 콜로이드상 점착성 이물질의 양이 증가하게 되는데, 이러한 특성을 분리/분급하여 평가할 수 있는 방법이나 장치가 확립되어있지 않은 관계로 실제 지료를 적용하여 실험실적으로 다수의 시험용 종이를 생산한다거나 하는 시간과 노력이 많이 들고 직접적인 상관관계가 떨어지는 방법들이 활용되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명에서는 각 공정단계별로 존재하는 점착성 이물질의 성상을 크게 섬유분에 잔류하는 것, 미세분 또는 코팅안료 등에 흡착되어 존재하는 것 그리고 콜로이드 상으로 지료 내에 존재하는 것으로 각각 나누어 분리 및 분급하여 정량하거나 또는 각각의 경우에서 다양한 조절기술을 적용하여 그 효과를 직접적으로 평가할 수 있는 방법 및 장치를 개발한 것이다.

다음은 점착성 이물질을 포함된 재생펄프(Recycled pulp) 활용 제지공정의 지료에서 점착성 이물질의 존재방식과 특성을 기반으로 단계적으로 분리 및 분급하여 정량적으로 평가하거나, 다양한 조절기술의 직접적인 성상별 영향을 평가하고자 하는 측정방법에 대해 상세히 설명한 것이다.

본 발명에 따른 고지유래 점착성 이물질을 평가하기 위한 측정방법은 도 1에 도시한 바와 같이, 각 단계별로 이루어지는데, 먼저 평가대상 고지지료 시료에서 원료의 미해리분인 섬유다발(Flake)과 거대 점착성 이물질(매크로 점착성 이물질 150㎛ 이상)은 슬롯 방식 스크린(somerville type screen: 스크린 폭:150㎛) 등을 적용하여 제거하는 1차 전처리 이물질 제거단계를 수행한다. 스크린에 잔류하는 조대입자의 추출분석 등을 통해 고지해리 정도 및 거대 점착성 이물질을 정량 평가한다.

다음에 상기 섬유다발과 거대 점착성 이물질과 같은 조대입자가 제거된 고지지료를 상기 상부통 내의 100mesh의 홀 스크린(hole screen)에 상치하고, 목재섬유가 수직방향으로 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 300∼500rpm 속도로 상기 고지지료를 지속적으로 교반한다. 이때 적용하는 고지지료의 농도는 0.2∼2%까지 가능하다.

이와 같이 일정한 속도로 고지시료를 회전 유지하게 되면 상부통 아래쪽의 탈수 밸브를 열어서 섬유분을 제외한 미세분 및 지료용수를 포함한 백수의 탈수를 유도한다. 이러한 처리를 통해 상기 상부통의 홀 스크린 위에는 섬유분만이 존재하고, 미세분과 콜로이드상의 점착성 이물질을 포함한 지료용수로 된 백수는 상기 홀 스크린을 통과하는 섬유분 분급단계를 수행하고 다음단계로 이동하게 된다.

이러한 경우 기존의 상부와 하부가 교반되는 스크루 방식의 교반방식이 아닌 유체의 회전을 유도함으로써, 섬유가 접선방향으로 홀 스크린 위를 지나가게 되어 섬유의 배출을 최소화하는 방식의 교반기를 적용하게 된다.

다음에 상부통의 홀 스크린 아래의 원통회전체로 모아진 섬유분이 제거된 고지지료는 50∼500rpm의 속도로 회전하는 원통회전체 내부의 원심력에 의해 지료용수로부터 미세분 및 무기충전제가 회전체의 벽면으로 이동하며 회전체 내부의 가이드 바 및 경사로를 따라 아래로 이동하여 분리되는 단계를 수행한다. 이때 회전체 내부에 존재하는 가이드 바의 경우 높이 0.5mm∼1cm, 폭은 1∼3cm 정도의 가이드 바로 구성하여, 벽면의 유체흐름을 아래쪽으로 유도하는 역할을 합니다. 이러한 가이드 바는 원통회전체의 회전방향을 고려하지 않는 경우에는 상향하는 흐름을 유도하기 때문에 설치하는 것이지만, 반드시 설치해야 하는 것은 아니다.

이와 같이 아래로 이동하여 바닥으로 내려온 미세분 및 무기충전제는 상기 원통회전체 하층부의 미세분/무기충전제 포집통에 모아지고, 콜로이드상의 점착성 이물질과 용수는 원통회전체 중심부분으로 계속 순환하게 된다. 상기 원통회전체 내부의 상승기류에 의한 미세분 등의 재혼합을 방지하기 위해 경사진 원통회전체 바닥부분에 상승기류를 타고 올라가는 미세분을 방지하기 위한 돌출부(억제부)를 설치하는 것이 바람직하다.

여기서 일정시간 동안 회전교반을 통해 미세분 및 무기충전제가 하층부에 쌓이게 되면 회전을 멈추고 원통회전체를 분리하고 포집통과 상기 원통회전체 사이를 밸브 또는 마개로 막는다. 이를 통해 원통회전체 상부의 지료용수를 분리하며, 원통회전체와 포집통을 분리하고 상기 포집통 바닥면을 분리하여 포집통에 모아진 미세분 및 무기충전제를 획득하게 된다.

다음에 상기 미세분 및 무기충전제를 획득하여 분리할 때, 지료용수는 필터페이터 또는 미세여과필터를 적용하여 콜로이드 상태의 점착성 이물질을 걸러서 정량분석에 적용하는 용수 정량분석단계를 수행한다.

다음에 각 단계별로 분리된 섬유분, 미세분 및 무기충전제 분리분을 건조시키고, DCM 등의 적절한 용매를 적용하여 점착성 이물질을 추출하여 정량함으로써 각 분리분에 존재하는 점착성 이물질의 양을 정량분석하는 분리분 정량분석단계를 수행한다.

이러한 본 발명의 고지유래 점착성 이물질 측정방법에 의한 각 점착성 이물질의 성상별 조절기술의 효과를 평가하기 위해서 분리된 지료성분들을 각각 취합하여 적용기술의 효과를 평가하게 된다. 특히, 종이를 만드는 초지공정의 헤드박스에서 준비된 원료와 공정을 순환하는 백수와의 혼합이 이루어지게 되는데, 이때 백수 내에 존재하는 콜로이드 상의 점착성 이물질은 공정효율 및 품질에 큰 영향을 미치게 된다. 이러한 콜로이드상의 점착성 이물질의 응집 및 섬유로의 흡착을 최소화하는 기술은 점착성 이물질조절을 위한 주요한 기술인데, 이러한 용도로 적용되는 다양한 첨가제 등의 효과 및 활용성을 평가하기 위하여 실제 콜로이드 상의 점착성 이물질의 분산 및 응집 등의 영향을 평가하기 위한 분급시료의 제조를 위해 본 방법의 적용은 매우 유용하다. 예를 들어 각 분급된 분급시료의 초지용구 점착성 실험을 기존의 소수성 필름 등을 통해 실시할 수 있으며 여기서 얻어진 점착성 이물질의 필름 흡착 이미지 분석 등을 통해 평가할 수 있다. 기존의 경우와는 달리 각 점착성 이물질 조절기술의 기작에 따라 나타나는 현상을 각각의 점착성 이물질의 성상에 따라 평가할 수 있는데, 실제 잔류 섬유분 등이 있는 기존의 이미지 분석의 경우 점착성 이물질의 특성변화에 의한 영향을 뚜렷하게 구별하여 평가하지 못했던 단점을 본 방법의 적용을 통해 개선할 수 있다.

다음은 고지유래 점착성 이물질 측정방법을 적용하여 실시하기 위한 측정기기에 대해서 상세히 설명한 것이다.

도 2는 재활용 고지지료 내 점착성 이물질의 성상별 분리 및 분급단계를 수행하기 위한 본 발명의 고지유래 점착성 이물질 측정기기의 모식도이고, 도 3은 상기 측정기기에 설치되는 앵커 패들(Anchor Paddle)의 구성도를 도시한 것이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 고지유래 점착성 이물질 측정기기는 상부통(1), 원통회전체(2), 포집통(3) 및 지지대(4)를 상하로 배치하여 구성되며, 상기 상부통(1) 내의 앵커 패들(5)을 회전시키기 위해 상기 앵커 패들(5)과 회전축(6a)으로 연결되어 지지대(4)에 연결된 상부통 구동모터(7)와, 상기 원통회전체(2)를 회전시키기 위해 지지대(4) 상에 설치된 원통 구동모터(8) 및 상기 원통회전체(2)와 원통 구동모터(8) 사이에 연결된 고정틀(6b)을 더 포함한 것이다.

고지시료를 투입하는 상기 상부통(1)의 하부에는 홀 스크린(9)이 설치되며. 상기 홀 스크린(9)을 빠져나가는 섬유의 유실을 방지하기 위해 상부통(1) 내의 고지시료를 회전 교반시킴에 있어서, 상하부 교반 보다는 일정 흐름, 일정 회전이 주로 발생하도록 상부통 구동모터(7)에 의해 회전하는 앵커 패들(5)을 적용한다. 상기 앵커 패들(5)을 이용한 속도는 300∼500rpm 정도의 일정 속도로 정하여 균일한 회전흐름을 유지한다.

섬유와 백수 내 콜로이드 형태 및 미세분을 분류하기 위해 사용된 홀 스크린(9)은 100∼200mesh의 스크린을 사용할 수 있으며, 각각 적용되는 재활용 고지시료의 특성 및 섬유장의 길이 등에 따라 상기 mesh의 크기를 다르게 적용할 수 있다. 이때 투입되는 고지지료는 0.1%∼3% 정도의 농도의 고지지료를 적용하게 된다.

상기 상부통(1)에 고지지료를 투입한 이후, 일정한 회전흐름이 유지되도록 교반을 진행하면서 일정 흐름이 유지되면 상부통(1) 아래의 배출구 밸브(10)를 열어 탈수를 진행한다. 이때 탈수된 물, 즉 미세분과 지료용수를 포함한 백수는 아래의 원통회전체(2)로 모아지게 된다. 탈수가 완료된 후 상부통을 나사결합으로 결합된 상부통 받침에서 분리하고 벽면을 분리하여 홀 스크린(9)에 모아진 섬유분을 획득하여 DCM 등의 용매를 적용한 추가적인 정량평가 및 관련 실험을 진행하는 정량분석을 하게 된다.

상기 원통회전체(2)의 경우 고정틀(6b)과 원통 구동모터(8)에 의한 원통회전체(2)의 회전 교반에 의해 콜로이드형태의 스티키 입자인 점착성 이물질과 무기충전제 및 미세분에 부착된 점착성 이물질을 분리하게 된다. 상기 고정틀(6b)은 원통회전체(2)의 바깥둘레에 일정간격을 두고 4∼8개 부착된 고정장치(13)의 홈과 원통 구동모터(8)의 상면에 형성된 홈에 각각 삽입하여, 상기 원통회전체(2)와 원통 구동모터(8) 사이를 연결함으로써 원통회전체(2)가 원통 구동모터(8)를 잡아서 50∼500rpm의 속도로 회전시키게 된다. 이때 회전속도는 지료의 특성 및 농도에 따라 조절이 가능하며 미세입자의 움직임 등은 아크릴 등의 투명한 플라스틱 소재로 되어 있는 회전체의 벽면을 통해 확인할 수 있다. 이러한 다수개의 고정틀(6b)에 의해 원통회전체(2)의 진동을 방지하게 된다. 다수개의 이와 같은 원통 구동모터(8)에 의한 원통회전체(2)의 회전으로 원심력을 제공하고, 상기 원통회전체(2) 내의 미세분 및 무기입자인 무기충전제는 비중 차이에 의해 벽면으로 이동하여 경사면을 따라 형성된 나선형의 가이드 바(12)를 통해 아래쪽의 포집통(3)으로 모아지게 된다.

각각의 적용되는 고지시료의 성상이나 농도 및 종류 등에 따라 원통회전체(2)의 회전속도를 조절하여 미세분 및 무기충전제들의 분리를 유도한다. 이때 원통회전체(2)와 포집통(3)은 투명한 소재를 선정하여 적용함으로써 분리/분급 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 한다. 또한 상기 원통회전체(2)와 포집통(3)은 나사결합에 의해 서로 결합하게 된다.

이와 같이 포집통(3)에 미세분 및 무기충전제들이 쌓이게 되고 충분히 분리가 발생하였을 때, 상기 원통회전체(2)를 정지시키고 원통회전체(2)와 포집통(2) 사이의 밸브를 막거나 간단하게는 마개를 위쪽 입구에서 넣어, 원통회전체(2)와 포집통(3)의 지료용수의 흐름을 막고 상기 원통회전체(2)를 포집통(3)과 분리하여 원통회전체(2) 내부의 지료용수를 따로 취합한다. 취합된 지료용수에서 콜로이드 등의 상태로 점착성 이물질이 존재하는 이물질을 필터페이퍼나 미세여과필터 등으로 걸러서 점착성 이물질의 양을 정량평가하거나 또는 분산제, 응집제 등 점착성 이물질 조절 첨가제 등의 효과를 평가하기 위한 용도로 활용한다.

상기 포집통(2)에 고여 있는 상등액을 제거한 후 포집통(2)의 하단부에 나사결합으로 결합된 손잡이가 있는 마개(11)를 분리하여 쌓여있는 미세분이나 무기안료와 같은 무기충전제 등을 획득하고 점착성 이물질의 정량이나 관련 실험을 실시하는 정량분석을 하게 된다.

다음은 상기한 바와 같은 본 발명의 고지유래 점착성 이물질 측정장치를 이용한 점착성 이물질 측정방법의 실시예를 설명하도록 한다.

<실시예>

도 4는 상기 측정기기에 의해 재활용 고지지료 내 점착성 이물질의 성상별 분급을 보여주는 측정기기의 사용 상태도를 도시한 것이다.

재활용고지 펄프지료 전건 100g을 농도 0.5%로 상부통(1)에 투입하여 아래 도 4에 도시한 바와 같이 분리된 상태의 형태를 비교하였다. 재활용고지 펄프지료(①)를 투입한 이후 300∼400rpm 속도로 교반한 상태에서 100mesh의 홀 스크린을 이용하여 섬유를 분리하였다. 이러한 과정을 통해 홀 스크린에 걸려서 분리된 섬유분의 농도는 약 15% 정도였으며, 분리한 섬유(②)분의 용매추출을 통해 섬유에 부착되어 존재하는 점착성 이물질의 원인물질 함량을 평가할 수 있었다. 섬유와 분리된 백수, 무기충전제, 미세분은 원통회전체(2)의 회전에 의해 약 5∼15분 동안 회전하면서 비중 차이에 의해 미세분 및 무기충전제 등과 콜로이드 형태의 점착성 이물질이 존재하는 백수(③)를 분리하였다. 원통회전체(2)의 벽 및 하강기류에 의해 분리된 무기충전제 및 미세분(⑤)은 아래의 포집통(3)에 모아지고 이것을 획득하여 평가하였다.

본 발명에서 개발된 방법을 적용하여 실제 재활용 고지를 사용하는 제지공정에서의 점착성 이물질(Sticky) 분포형황을 성상별로 비교분석하였다.

- 헤드박스 지료의 평가

재활용고지 활용 제지공장의 헤드박스의 지료(농도 0.6%)를 채취하였고 시료 일부를 건조하여 추출평가를 실시한 결과 전건무게 대비 점착성 이물질의 함량은 3.8%였다. 각 성상별로 지료를 분급하고 이때 분급된 섬유분, 미세분 및 무기충전제, 지료용수에서 존재하는 점착성 이물질의 양을 DCM 추출법을 통해 정량분석하여 도 5에 도시한 바와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 통해 실제 종이가 제조되는 헤드박스 내의 원료에서 전체 점착성 이물질 중 섬유분에는 약 10%, 물속에서 콜로이드 상태로 약 4.5%, 그리고 나머지는 미세분 및 무기안료와 같은 무기충전제에 흡착되어 약 84.5% 정도로 존재하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

- 펄프지료의 평가

재활용 고지의 해리 및 펄핑을 실시한 후 펄프지료에서의 점착성 이물질 성상별 분포현황을 분석하여 보았다. 사무실 용지 등으로 구성된 화이트레이저 재활용고지를 펄핑한 지료를 제지공장에서 채취하였다. 이때 전체 펄프지료에 존재하는 점착성 이물질의 총량은 DCM 추출로 정량하였고, 전건무게 대비 약 7.2% 존재하는 것으로 나타났다. 도 6에 도시한 바와 같이, 제지공정의 초기단계임에 따라 고지로부터 점착성 이물질의 충분한 분리가 발생되지 않아 헤드박스 등의 지료에 비해 섬유분에 잔류하는 점착성 이물질의 양이 많은 것을 확인할 수 있었다. 또한 미세분(fine) 또는 무기안료와 같은 무기충전제(ash) 등에 존재하고 있는 점착성 이물질의 양도 상대적으로 헤드박스 지료 등에 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

- 정선공정 후 재활용고지 펄프의 특성평가

재활용 고지는 펄핑 이후 홀 스크린 및 슬롯 형태의 스크린 그리고 저농도 클리너 공정 등의 단계를 거침에 따라 점착성 이물질의 성상은 여러 가지 변화를 겪게 된다. 특히 각 정선 단계에서 점착성 이물질의 제거가 이루어지는데 이에 따라 점착성 이물질의 함량의 변화가 발생한다. 정선공정을 통해 점착성 이물질의 제거가 이루어진 시료이기 때문에 전체 시료의 점착성 이물질 함량은 전체 전건무게 대비 3.5% 이었다. 이러한 시료를 점착성 이물질 성상별로 분포상태를 알아보면 도 7에 도시한 바와 같다.

점착성 이물질의 분포 현황을 보면 미세분, 콜로이드 형태의 점착성 이물질들이 홀 스크린 등을 통해 제거되고 대부분의 점착성 이물질이 섬유에 잔류된 형태로 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 지료 내 용수에 콜로이드 상태로 존재하는 점착성 이물질의 양이 상대적으로 현저히 감소한 것을 확인할 수 있었다.

- 점착성 이물질 조절 첨가제 적용에 따른 효과평가

탈크는 표면에 소수성 특성을 가진 대표적인 무기충전제로서 점착성 이물질의 흡착 또는 마스킹 등의 효과를 위해 재활용 제지공정에 적용되는 충전제이다. 이러한 탈크에 의한 점착성 이물질의 조절기작에 대해서는 알려져 있었지만, 실제적으로 각 점착성 이물질의 성상과 관련되어 흡착기작에 의한 영향인지 마스킹기작에 의한 영향인지에 대한 효과는 분석된 바가 없다. 실제 이러한 기작에 대한 면밀한 결과들이 도출되면 적용되는 탈크의 특성을 더욱 최적화할 수 있기 때문에 실질적인 면에서 매우 중요한 의미를 가진다고 할 수 있다.

재활용 고지의 펄핑 후 정선공정 전 펄프시료에 대해 전건대비 1%의 탈크를 첨가하고 교반한 후 탈크에 의한 점착이물질 성상별 분포변화를 평가하였다.

도 8에 도시한 바와 같이, 소수성 표면 특성을 가지는 탈크의 첨가에 따라 콜로이드 상의 점착성 이물질이 탈크에 흡착되고 이러한 탈크가 분급과정 중 미세분/무기안료로 분급되기 때문에 상대적으로 미세분/무기안료 부분에서 점착성 이물질의 양이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

- 재생고지 점착성 이물질 해리도 증대 첨가제 적용에 따른 효과평가

재생고지의 펄핑 과정을 통해 많은 양의 점착성 이물질을 재생고지 섬유로부터 해리 및 분리시키게 되는데, 이때에 효소기반의 기능성 첨가제를 적용하는 경우 점착성 이물질의 분리를 더욱 용이하게 할 수 있는 것으로 알려져 있으나, 명확히 이러한 효과를 평가하기는 간단하지 않았다. 본 발명기술을 통해 이러한 기능성 첨가제의 처리 전후 점착성 이물질의 성산별 분포현황의 변화를 비교평가한 결과, 도 9에 도시한 바와 같이, 섬유에 잔류하는 점착성 이물질의 양은 처리 전에 비해 급격히 감소하였고, 상대적으로 물속에 존재하는 콜로이드 상의 점착성 이물질의 함량이 급격히 늘어나는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 실험결과를 통해 상기 기능을 나타내는 첨가제의 효과를 좀 더 명확하고 간단하게 분석할 수 있을 뿐만 아니라, 향후 좀 더 정밀한 수준의 점착성 이물질 관리 및 제거 최적화를 위하여 용이하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 고지유래 점착성 이물질 측정방법 및 통합형 측정기기에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1 : 상부통 2 : 원통회전체
3 : 포집통 4 : 지지대
5 : 앵커 패들 6a : 회전축
6b : 고정틀 7 : 상부통 구동모터
8 : 원통 구동모터 9 : 홀 스크린
10 : 배출구 밸브 11 : 덮개
12 : 가이드 바 13 : 고정장치

Claims (16)

1. 고지지료 내의 섬유다발(Flake)과 거대 매크로 점착성 이물질을 제거하는 전처리 이물질 제거단계;
   거대 이물질이 제거된 고지지료를 회전 교반함으로써 상기 고지지료 내의 섬유분을 제외한 미세분 및 지료용수를 포함하는 백수를 분리하여, 콜로이드 상의 점착성 이물질이 포함된 상기 백수를 배출하는 섬유분 분급단계;
   섬유분이 제거된 백수에서 비중차이를 이용한 원심력으로 지료용수와 미세분 및 무기충전제로 분리하는 분리단계;
   상기 지료용수는 필터를 적용하여 콜로이드 상태의 점착성 이물질을 걸러서 정량분석하는 용수 정량분석단계; 및
   상기 각 단계별로 분리된 섬유분, 미세분 및 무기충전제를 건조시키고 용매를 적용하여, 각 단계에 존재하는 콜로이드 상태의 점착성 이물질의 양을 추출하고 정량분석하는 분리분 정량분석단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 측정방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이물질 제거단계에서 섬유다발(Flake)과 거대 매크로 점착성 이물질의 제거는 슬롯 방식 스크린에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 측정방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 섬유분 분급단계에서 이물질이 제거된 고지지료는 일정 mesh의 홀 스크린 상부통에 상치하고 일정 속도로 회전 교반하는 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 측정방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 일정 mesh는 100∼200mesh이고, 상기 일정 속도는 300∼500rpm인 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 측정방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 홀 스크린 상부통 아래쪽의 탈수 밸브를 개방하여 섬유분을 제외한 미세분 및 지료용수를 분리하여, 상기 홀 스크린 위에는 섬유분만이 존재하고 미세분과 콜로이드 상의 점착성 이물질이 포함된 지료용수는 상기 홀 스크린을 통과하여 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 측정방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 분리단계에서 섬유분이 제거된 백수는 일정 속도로 회전하는 원통회전체 내에서 원심력에 의해 지료용수로부터 미세분 및 무기충전제를 분리하도록 하는 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 측정방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 일정 속도는 50∼500rpm인 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 측정방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 원통회전체의 원심력에 의해 분리된 미세분 및 무기충전제는 하층부의 포집통에 포집하고, 콜로이드 상의 점착성 이물질을 포함한 지료용수는 상기 원통회전체의 중심부분을 계속 순환하도록 하는 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 측정방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 미세분 및 무기충전제의 포집 후, 원통회전체의 회전을 멈춰 포집통과 원통회전체의 사이를 막아 상기 원통회전체 상부의 지료용수를 분리하며, 상기 원통회전체와 포집통을 분리하고 포집통 바닥면을 분리하여 상기 포집통에 포집된 미세분 및 무기충전제를 획득하도록 하는 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 측정방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 용수 정량분석단계에서 용수에 적용하는 필터는 필터페이퍼 또는 미세여과필터인 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 측정방법.
11. 고지지료 내의 섬유다발(Flake)과 거대 매크로 점착성 이물질을 제거하는 전처리 이물질 제거단계;
    거대 이물질이 제거된 고지지료를 회전 교반함으로써 상기 고지지료 내의 섬유분을 제외한 미세분 및 지료용수를 포함하는 백수를 분리하여, 콜로이드 상의 점착성 이물질이 포함된 상기 백수를 배출하는 섬유분 분급단계;
    섬유분이 제거된 백수에서 비중차이를 이용한 원심력으로 지료용수와 미세분 및 무기충전제로 분리하는 분리단계;
    상기 지료용수는 필터를 적용하여 콜로이드 상태의 점착성 이물질을 걸러서 정량분석하는 용수 정량분석단계; 및
    상기 각 단계별로 분리된 섬유분, 미세분 및 무기충전제, 콜로이드 상 물질이 포함된 지료에 대한 점착성, 응집성의 추가적인 평가를 실시하여 이미지분석을 용이하게 하는 방법을 포함하는 고지유래 점착성 이물질 성상별 평가방법.
12. 고지지료를 투입하여 회전 교반함으로써 섬유다발과 거대 점착성 이물질을 제거함과 동시에 하부에 홀 스크린과 배출구가 설치되어 섬유분을 제외한 미세분 및 지료용수를 포함하는 백수를 배출하는 상부통;
    상기 상부통 아래에 배치되고 지료 시료로부터 배출된 백수를 회전 교반하여 용수와 미세분 및 무기충전제로 분리하는 원통회전체;
    상기 원통회전체의 하단에 결합되어 분리된 미세분 및 무기충전제를 포집하며 하부에 덮개가 결합된 포집통; 및
    상기 상부통과 원통회전체 및 포집통을 지지하는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 통합형 측정기기.
13. 제12항에 있어서,
    상기 상부통 내에서 회전 교반을 위해 설치된 앵커 패들과 상기 상부통 상부에서 앵커 패들의 중심에 연결된 회전축 및 상기 지지대에 연결되어 회전축과 연결된 상부통 구동모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 통합형 측정기기.
14. 제12항에 있어서,
    상기 원통회전체를 회전시키도록 지지대 상에 설치되는 원통 구동모터 및 원통회전체와 상기 원통 구동모터 사이에 연결된 다수개의 고정틀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 통합형 측정기기.
15. 제12항에 있어서,
    상기 원통회전체의 내부에 나선형으로 형성된 가이드 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 통합형 측정기기.
16. 제12항에 있어서,
    상기 원통회전체와 포집통은 투명한 소재로 구성한 것을 특징으로 하는 고지유래 점착성 이물질 통합형 측정기기.

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