KR101756382B1

KR101756382B1 - 폐기저귀 재활용 방법 및 이에 따라 제조된 종이

Info

Publication number: KR101756382B1
Application number: KR1020170012224A
Authority: KR
Inventors: 안지환
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2017-07-11

Abstract

본 발명의 일 실시예는 폐기저귀 펄프를 포함하는 펄프류를 물에 침지시키고, 산화칼슘을 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계(단계 1); 상기 혼합물에 이산화탄소를 주입하여 상기 펄프류 내 침강성 탄산칼슘을 형성하는 단계(단계 2); 및 상기 침강성 탄산칼슘이 형성된 펄프류를 수압 세척하고 회수하여 종이를 제조하는 단계(단계 3);를 포함하는, In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법을 제공한다.

Description

폐기저귀 재활용 방법 및 이에 따라 제조된 종이{RECYCLING METHOD OF WASTE DIAPER AND PULP PREPARED THEREBY}

본 발명은 폐기저귀 재활용 방법 및 이에 따라 제조된 종이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법 및 이에 따라 제조된 종이에 관한 것이다.

현대 사회는 위생에 대한 관심이 증가함에 따라 다양한 위생용품의 사용이 급증하고 있는 추세이며 이에 따른 다양한 환경오염 문제가 부각되고 있다. 그중에서도 1회용 종이 기저귀의 경우 1 명의 유아가 약 5.87 개를 사용하며, 25 개월까지의 영유아가 기저귀를 사용할 시 약 5000여 개의 기저귀가 사용된다고 알려져 있다.

또한, 서울특별시의 경우 하루에 180만 개의 1회용 기저귀가 사용되며 국내 전체로 볼 경우 약 24억 개의 기저귀가 소비되는 것으로 알려져 있다. 이는 영유아 한명당 189.7 kg의 목재와 109 kg의 화석연료가 소비되는 것과 같다. 나아가, 이는 722 그루의 나무를 소비하는 것과 같으며 국내의 유아가 모두 기저귀를 사용하는 경우 매년 제주도 면적의 절반가량의 산림자원이 훼손된다.

상기와 같은 문제 뿐 아니라 폐 기저귀 처리의 문제점 또한 환경적으로 매우 부정적 영향을 미친다. 1회용 종이기저귀는 지속적인 1회용품 사용 억제 정책에도 불구하고 사용량의 감소가 거의 없으며, 사용된 폐 기저귀는 전량 매립 또는 소각 처리되고 있고 매립 시 100 년 이상 썩지 않을 뿐 아니라 소각 처리 시 다이옥신과 같은 유해물질의 발생 등의 문제를 안고 있어, 기저귀 재활용에 대한 관심이 급증하고 있다.

한국 공개특허 10-2005-0079902 에는 폐종이 기저귀를 이용한 단열재를 개시하고 있으며, 상기 단열재는 상기 폐종이 기저귀로부터 이물질을 제거하여 추출한 주재료; 상기 주재료를 항균처리하기 위한 항균재료; 상기 단열재의 난연성을 증가시키기 위한 난연재료 및 상기 주재료, 항균재료 및 난연재료의 결합을 유지하기 위한 바인더가 일체로 혼합되어 소정 형태의 크기로 성형되는 것을 특징으로 하는 폐종이 기저귀를 이용한 단열재를 제공하고 있다.

다만, 국내에서 가장 풍부한 풍존 자원이지만 산화칼슘(CaO) 중량이 52 %이상인 고품위 석회석은 국내매장량의 12 %에 불과할 뿐 아니라 활용 범위가 매우 제한적이며, 산화칼슘(CaO) 중량이 48 %이하인 저품위 석회석은 폐석 또는 저부가가치 산업에 활용되고 있어, 폐기되는 기저귀를 재활용하고 석회석을 활용할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.

한국 공개특허 10-2005-0079902 (2005.08.11. 공개)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 폐기되는 기저귀를 재활용하고 석회석을 활용하고자 하였으며, 석회석의 주성분인 산화칼슘(CaO)을 이용하여 In-situ 공정을 통해 폐기저귀 펄프를 포함하는 펄프 슬러리 내 침강성 탄산칼슘(Precipitated Calcium Carbonate, PCC)을 형성시켜 폐기저귀의 문제점을 보완하고 폐기저귀를 종이로서 활용할 수 있는 폐기저귀 재활용 방법을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은, 폐기저귀 펄프를 포함하는 펄프류를 물에 침지시키고, 산화칼슘을 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계(단계 1); 상기 혼합물에 이산화탄소를 주입하여 상기 펄프류 내 침강성 탄산칼슘을 형성하는 단계(단계 2); 및 상기 침강성 탄산칼슘이 형성된 펄프류를 수압 세척하고 회수하여 종이를 제조하는 단계(단계 3);를 포함하는, In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법을 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 1의 펄프류는, 상기 폐기저귀 펄프 대비 100 wt% 내지 900 wt%의 골판지고지(Old Corrugated Container, OCC)를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 1의 산화칼슘 첨가 및 상기 단계 2는 상온에서 300 rpm 내지 1000 rpm의 속도로 교반을 통해 수행될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 2의 이산화탄소 주입은, 0.5 L/min 내지 1.5 L/min의 유속으로 수행될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 2는, 상기 혼합물의 pH가 7.0 이하의 상태일 경우 종결될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 3은, 상기 펄프류를 150 mesh 내지 250 mesh의 스크린(screen)을 통해 수압을 가하여 수행될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 일 측면은, 상기의 방법을 이용하여, 재활용된 폐기저귀 펄프를 포함하는 펄프류; 및 상기 펄프류 내 형성된 침강성 탄산칼슘;을 포함하고, 상기 침강성 탄산칼슘은 상기 펄프류 대비 50 wt% 내지 300 wt%으로 포함되는 것을 특징으로 하는, 폐기저귀를 재활용하여 제조된 종이를 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 펄프류는, 상기 폐기저귀 펄프 대비 100 wt% 내지 900 wt%의 골판지 고지(Old Corrugated Container, OCC)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 종이로서 활용가능성이 낮은 폐기저귀 펄프를 재사용하여, 폐기저귀의 소각 처리 시 발생하는 유해물질 발생을 최소화할 수 있다. 또한, 폐기저귀를 재활용하여 제조된 종이는 침강성 탄산칼슘의 함량 및 골판지 고지의 함량을 제어하여 최적의 백색도 및 인장강도를 나타낼 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실험예 1에서 백색도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실험예 2에서 인장강도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실험예 2에서 신장률을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

나아가, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 측면은,

폐기저귀 펄프를 포함하는 펄프류를 물에 침지시키고, 산화칼슘을 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계(단계 1)(S10);

상기 혼합물에 이산화탄소를 주입하여 상기 펄프류 내 침강성 탄산칼슘을 형성하는 단계(단계 2)(S20); 및

상기 침강성 탄산칼슘이 형성된 펄프류를 수압 세척하고 회수하여 종이를 제조하는 단계(단계 3)(S30);를 포함하는, In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 일 측면에 따른 In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른 In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법에 있어서, 상기 단계 1은 폐기저귀 펄프를 포함하는 펄프류를 물에 침지시키고, 산화칼슘을 첨가하여 혼합물을 제조한다.

상기 단계 1의 펄프류는 상기 폐기저귀 펄프 대비 100 wt% 내지 900 wt%의 골판지 고지(Old Corrugated Container, OCC)를 더 포함할 수 있다. 상기 골판지 고지를 상기 범위로 첨가함으로써, 하기 후술할 재활용된 종이의 강도가 향상될 수 있다.

상기 단계 1의 폐기저귀 펄프는 일회용 기저귀의 접착면, 비닐 및 플라스틱 부를 분리한 펄프일 수 있다.

상기 단계 1의 산화칼슘(CaO) 첨가는 하기 후술할 단계 2에서 생성되는 침강성 탄산칼슘이 하기 최종 건조되는 펄프 대비 50 wt% 내지 300 wt%가 되도록 첨가할 수 있다.

상기 단계 1의 산화칼슘(CaO) 첨가량은 상기 펄프류 대비 5 wt% 내지 15 wt%일 수 있다.

상기 첨가가 수행되면, 하기 반응식 1과 같은 수화반응이 진행되어 수산화칼륨이 생성될 수 있다.

[반응식 1]

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

상기 단계 1의 산화칼슘 첨가 후, 상온에서 300 rpm 내지 1000 rpm의 속도의 교반기를 통해 10 분 내지 60 분 동안 교반을 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 따른 In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 혼합물에 이산화탄소를 주입하여 상기 펄프류 내 침강성 탄산칼슘을 형성한다.

상기 단계 2의 이산화탄소 주입은 0.5 L/min 내지 1.5 L/min의 유속으로 수행될 수 있고, 바람직하게는 0.8 L/min 내지 1.2 L/min의 유속으로 수행될 수 있다. 상기 유속이 0.5 L/min 미만이라면, 침강성 탄산칼슘의 형성 속도가 느려져 재활용되는 종이의 백색도 및 평활도가 감소할 우려가 있고, 상기 유속이 1.5 L/min 초과라면, 목적으로 하는 침강성 탄산칼슘의 중량비를 제어하기 어려운 문제가 있다.

즉, 상기 이산화탄소 주입은 상기 펄프류와 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 혼합된 혼합물에 고순도(99 부피%)의 이산화탄소(CO₂)를 주입하여 침강성 탄산칼슘을 형성시킬 수 있으며, 하기 반응식 2와 같이 형성될 수 있다.

[반응식 2]

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

상기 단계 2의 침강성 탄산칼슘 형성은 상기 펄프류 대비 50 wt% 내지 300 wt%로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 침강성 탄산칼슘이 상기 펄프류 대비 50 wt% 미만으로 형성된다면, 펄프류 내 형성된 백색의 침강성 탄산칼슘의 양이 적어 충분한 백색도를 나타낼 수 없는 문제가 있고, 상기 침강성 탄산칼슘이 상기 펄프류 대비 300 wt% 초과로 형성된다면, 펄프류 내 침강성 탄산칼슘의 보유량이 많아져 섬유간 결합을 억제해 생성되는 종이의 열단장과 신장률이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

상기 단계 2는 상기 혼합물의 pH가 7.0 이하의 상태일 경우 종결될 수 있다. 반응의 종결시점을 확인하기 위해 pH meter를 통해 탄산화반응이 진행될 때 pH를 확인할 수 있다. 염기성인 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 포함된 혼합물의 반응 전 pH는 7보다 큰 염기성을 나타내고, 혼합물에 이산화탄소(CO₂)를 주입하여 탄산화반응이 일어나면 침강성 탄산칼슘이 형성되므로 pH는 점차 염기성에서 중성으로 떨어지게 된다. 이후 혼합된 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 모두 반응하게 되면 주입되는 이산화탄소에 따라 혼합물의 pH는 중성에서 산성으로 떨어지기 때문에 pH가 7 이하의 수치를 나타낼 때 침강성 탄산칼슘의 형성이 종결되는 것이 바람직하다. pH가 7 이하의 수치를 나타내 반응이 종결되면 침강성 탄산칼슘이 형성된 펄프류 슬러리를 회수할 수 있다.

상기 단계 2는 상온에서 300 rpm 내지 1000 rpm의 속도의 교반기를 통해 교반이 수행될 수 있고, 10 분 내지 60 분 동안 수행될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 침강성 탄산칼슘이 형성된 펄프류를 수압 세척하고 회수하여 종이를 제조한다.

상기 단계 3은 상기 펄프류를 포함하는 혼합물을 150 mesh 내지 250 mesh의 스크린(screen)을 통해 수압을 가하여 행해질 수 있다.

상기 단계 3에서 펄프류를 회수하고, 이를 수초기를 통해 수초지로 제조할 수 있다.

상기 단계 1 내지 3을 통해 폐기저귀 펄프를 재활용하여 제조된 종이는 높은 백색도, 평탄도를 나타낼 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면은,

상기의 방법을 이용하여, 재활용된 폐기저귀 펄프를 포함하는 펄프류; 및

상기 펄프류 내 형성된 침강성 탄산칼슘;을 포함하고,

상기 침강성 탄산칼슘은 상기 펄프류 대비 50 wt% 내지 300 wt%으로 포함되는 것을 특징으로 하는, 폐기저귀를 재활용하여 제조된 종이를 제공한다.

상기 침강성 탄산칼슘이 상기 펄프류 대비 50 wt% 미만으로 포함된다면, 펄프류 내 형성된 백색의 침강성 탄산칼슘의 양이 적어 충분한 백색도를 나타낼 수 없는 문제가 있고, 상기 침강성 탄산칼슘이 상기 펄프류 대비 300 wt% 초과로 포함된다면, 펄프류 내 침강성 탄산칼슘의 보유량이 많아져 섬유간 결합을 억제해 생성되는 종이의 열단장과 신장률이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

상기 펄프류는 상기 폐기저귀 펄프 대비 100 wt% 내지 900 wt%의 골판지 고지(Old Corrugated Container, OCC)를 더 포함할 수 있다. 상기 골판지 고지를 상기 범위로 함유함으로써, 폐기저귀로부터 재활용된 종이가 높은 백색도 및 평탄도를 나타내되, 강도 또한 향상될 수 있다.

이하, 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 폐기저귀 , PCC 50 wt%

단계 1 : 유한킴벌리 사의 소형 기저귀의 비닐 및 플라스틱부를 분리한 펄프를 준비하고, 상기 펄프를 2000 mL의 물을 포함하는 용기에 투입하여 침지시키고, 산화칼슘을 첨가하여 30 분간 30 ℃의 온도로 600 rpm의 교반기를 통해 교반하였으며, 수산화칼슘이 형성된 혼합물을 제조하였다.

단계 2 : 상기 혼합물에 이산화탄소(99 부피%)를 1 L/min의 유속으로 주입하고, 30 ℃의 온도로 600 rpm의 교반기를 통해 교반하여 침강성 탄산칼슘을 형성시켰으며, pH가 7이 되는 시점에서 종료하였다.

단계 3 : 상기 단계 2가 수행된 혼합물을 200 mesh의 스크린을 통해 수압 세척하였고, 세척 후 스크린에 남은 펄프를 회수하였다.

상기 단계 3이 수행된 침강성 탄산칼슘이 형성된 펄프를 60g/㎡ TAPPI 표준 원형 수초기를 이용하여 TAPPI Standard 205 om-88에 의거하여 동일하게 평량 60g/㎡ 수초지를 제작하여 KS MISO 187에 따라 온도 23±1℃, 상대습도 50±2 %로 조절된 항온 항습실에서 24시간 이상 조습 처리하여, 펄프의 최종 건조중량 대비 50 wt%의 침강성 탄산칼슘이 형성된 수초지를 제작하였다.

< 실시예 2> 폐기저귀 , PCC 100 wt%

상기 실시예 1에서, 펄프의 최종 건조중량 대비 100 wt%의 침강성 탄산칼슘이 형성되도록 한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 수초지를 제작하였다.

< 실시예 3> 폐기저귀 , PCC 300 wt%

상기 실시예 1에서, 펄프의 최종 건조중량 대비 300 wt%의 침강성 탄산칼슘이 형성되도록 한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 수초지를 제작하였다.

< 실시예 4> 골판지 고지 및 폐기저귀 (5:5), PCC 300 wt%

상기 실시예 1의 단계 1에서, 골판지 고지 및 폐기저귀를 5 : 5의 중량비로 혼합한 펄프를 투입하고, 펄프의 최종 건조중량 대비 300 wt%의 침강성 탄산칼슘이 형성되도록 한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 수초지를 제작하였다.

< 실시예 5> 골판지 고지 및 폐기저귀 (7:3), PCC 300 wt%

상기 실시예 1의 단계 1에서, 골판지 고지 및 폐기저귀를 7 : 3의 중량비로 혼합한 펄프를 투입하고, 펄프의 최종 건조중량 대비 300 wt%의 침강성 탄산칼슘이 형성되도록 한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 수초지를 제작하였다.

< 실시예 6> 골판지 고지 및 폐기저귀 (9:1), PCC 300 wt%

상기 실시예 1의 단계 1에서, 골판지 고지 및 폐기저귀를 9 : 1의 중량비로 혼합한 펄프를 투입하고, 펄프의 최종 건조중량 대비 300 wt%의 침강성 탄산칼슘이 형성되도록 한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 수초지를 제작하였다.

< 비교예 1> 폐기저귀

유한킴벌리 사의 소형 기저귀의 비닐 및 플라스틱부를 분리한 펄프를 준비하고, 상기 펄프를 침지시킨 슬러리를 200 mesh의 스크린을 통해 수압 세척하였고, 세척 후 남은 펄프를 회수하였다.

상기 회수된 펄프를 60g/㎡ TAPPI 표준 원형 수초기를 이용하여 TAPPI Standard 205 om-88에 의거하여 동일하게 평량 60g/㎡ 수초지를 제작하여 KS MISO 187에 따라 온도 23±1℃, 상대습도 50±2 %로 조절된 항온 항습실에서 24시간 이상 조습 처리하여, 수초지를 제작하였다.

< 비교예 2> 골판지 고지

상기 비교예 1에서, 폐기저귀 펄프를 침지시킨 슬러리 대신 두성종이 사의 골판지 고지를 5% 농도로 포함하는 슬러리를 사용한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일하게 수행하여 수초지를 제작하였다.

< 비교예 3> 골판지 고지, PCC 50 wt%

상기 실시예 1의 단계 1에서, 폐기저귀 펄프 대신 골판지 고지 펄프를 투입한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 수초지를 제작하였다.

< 비교예 4> 골판지 고지, PCC 100 wt%

상기 실시예 1의 단계 1에서, 폐기저귀 펄프 대신 골판지 고지 펄프를 투입하고, 펄프의 최종 건조중량 대비 100 wt%의 침강성 탄산칼슘이 형성되도록 한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 수초지를 제작하였다.

< 비교예 5> 골판지 고지, PCC 300 wt%

상기 실시예 1의 단계 1에서, 폐기저귀 펄프 대신 골판지 고지 펄프를 투입하고, 펄프의 최종 건조중량 대비 300 wt%의 침강성 탄산칼슘이 형성되도록 한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 수초지를 제작하였다.

< 실험예 1> 광학적 특성 비교

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 수초지의 백색도(ISO 2470)를 Technidyne 사의 COLOR TOUCH2를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1로 나타내었다.

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 원재료를 사용하여 제작된 수초지의 백색도에 있어서는(비교예 1 및 2) 골판지 고지에 비해 폐기저귀에서 회수한 섬유의 백색도가 월등히 우수함을 알 수 있었다.

폐기저귀 펄프를 원재료로 한 실시예 1 내지 3의 경우, 펄프 대비 형성되는 침강성 탄산칼슘의 비율이 높아짐에 따라 백색도의 향상이 있으며, 이는 골판지 고지를 원재료로 한 비교예 3 내지 5의 경우와 같은 경향을 보이고 있다. 다만, 골판지 고지의 경우, 원재료의 백색도가 매우 낮기 때문에 침강성 탄산칼슘의 형성 비율에 따른 백색도 증가현상이 우수함을 알 수 있다.

폐기저귀 펄프 및 골판지 고지를를 혼합한 것을 원재료로 한 실시예 4 내지 6의 경우, 높은 백색도를 나타내는 폐기저귀 펄프의 혼합비율이 증가함에 따라 백색도가 높아지는 경향을 보이며, 5 : 5 비율과 7 : 3 비율의 경우 많은 차이를 보이지 않음을 알 수 있었다.

	백색도(%)
비교예 1, diaper	79.0
비교예 2, OCC	30.1
실시예 1, diaper, PCC 50 wt%	84.3
실시예 2, diaper, PCC 100 wt%	86.4
실시예 3, diaper, PCC 300 wt%	87.0
비교예 3, OCC, PCC 50 wt%	52.3
비교예 4, OCC, PCC 100 wt%	54.2
비교예 5, OCC, PCC 300 wt%	65.2
실시예 4, diaper+OCC(5:5), PCC 300 wt%	51.0
실시예 5, diaper+OCC(3:7), PCC 300 wt%	53.3
실시예 6, diaper+OCC(1:9), PCC 300 wt%	56.3

< 실험예 2> 물리적 특성 비교

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 수초지의 인장강도와 신장률은 ISO1924에 의거하여 Testrometric 사의 Micro 350을 사용하여 측정하였으며, 이를 하기 표 2로 나타내었다.

하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 원재료는 골판지 고지로 제조된 수초지(비교예 2)가 폐기저귀 펄프로 제조된 수초지(비교예 1)에 비해 높은 인장강도 및 신장률을 지니고 있으며, 각각의 펄프 내에 침강성 탄산칼슘을 형성시키는 In-situ 공정을 통해 얻어진 펄프를 사용하여 제작된 수초지(실시예 1 내지 3, 비교예 3 내지 5)의 경우, 비슷한 경향을 보이는 것을 확인하였다.

각 원재료를 사용한 수초지(비교예 1 및 2)에 비해 강도 저하가 있으나, 골판지 고지를 사용한 수초지(비교예 3 내지 5)의 경우 폐기저귀를 사용한 수초지(실시예 1 내지 3)에 비해 우수한 인장강도 및 신장률을 보인다.

또한, 골판지 고지 및 폐기저귀 펄프를 혼합하여 펄프 내 침강성 탄산칼슘을 형성시킨 실시예 4 내지 6의 경우, 혼합비율에 따른 강도적 특성 차이가 크지 않으나, 골판지 고지의 비율이 높은 수초지의 경우 약간 우세함을 알 수 있다.

	인장강도(Nm/g)	신장률(mm)
비교예 1, diaper	1.85	-
비교예 2, OCC	19.44	-
실시예 1, diaper, PCC 50 wt%	1.21	0.55
실시예 2, diaper, PCC 100 wt%	1.11	0.31
실시예 3, diaper, PCC 300 wt%	1.02	0.25
비교예 3, OCC, PCC 50 wt%	10.37	1.50
비교예 4, OCC, PCC 100 wt%	4.10	1.03
비교예 5, OCC, PCC 300 wt%	1.76	0.50
실시예 4, diaper+OCC(5:5), PCC 300wt%	2.52	0.55
실시예 5, diaper+OCC(3:7), PCC 300wt%	2.44	0.43
실시예 6, diaper+OCC(1:9), PCC 300wt%	4.49	0.70

따라서, 본 발명은 폐기저귀 섬유를 재사용 하고자 진행되었으며, In-situ 공정을 통해 폐 기저귀 펄프 내 침강성 탄산칼슘을 합성시켜 폐기저귀 펄프의 문제점들을 보완하고자 하였다. 폐기저귀 펄프의 특성을 비교하기 위해 대조군으로 골판지 고지를 사용하여 비교하였으며, 종이로서 활용 가능성이 낮은 폐기저귀 펄프를 종이로 활용하고자 하였다.

나아가, 본 발명은 폐기저귀 펄프와 골판지 고지를 각각 사용하여 종이를 제작하였으며 각 원재료에 침강성 탄산칼슘을 형성시켜 제조 및 각 원재료를 혼합한뒤 펄프 내 침강성 탄산칼슘을 형성시킨 펄프를 활용하여 종이를 제작한 후, 수초지의 광학적 특성 및 물리적 특성을 비교하였다.

i. 광학적 특성

제조된 수초지의 백색도는 백색을 띄고 있는 폐기저귀 펄프를 사용한 것이 골판지 고지를 사용한 것에 비해 월등히 높은 수치를 나타내며, 이러한 특성으로 인해 펄프 내 침강성 탄산칼슘을 형성시켜 종이를 제조하였을 경우 역시 같은 현상을 보인다.

또한, 폐기저귀와 골판지 고지 모두 펄프 내 침강성 탄산칼슘의 형성비율이 높아짐에 따라 백색도 역시 높아짐을 알 수 있으며, 이는 백색을 나타내는 침강성 탄산칼슘(PCC;Precipitated Calcium Carbonate, CaCO₃)의 비율이 높아짐에 따른 결과이다.

더불어, 폐기저귀 펄프와 골판지 고지를 혼합한 뒤 펄프 내부에 침강성 탄산칼슘을 형성시켜 사용하였을 경우, 골판지 고지를 단독 사용한 것에 비해 높은 백색도를 나타내며 폐기저귀 펄프를 단독 사용한 것에 비해 낮은 백색도를 나타내는 것을 확인하였다.

ii. 강도적 특성

제조된 수초지의 강도적 특성은 골판지 고지를 사용한 것이 폐기저귀 펄프를 사용한 것에 비해 우수함을 알 수 있으며, 이는 기저귀가 생산될 시 섬유를 잘게 자르기 때문에 섬유장이 매우 짧아지게 되어 골판지 고지에 비해 섬유 간 결합력이 낮아 이러한 결과가 나타난다고 판단된다.

원재료로 사용된 섬유의 특성으로 인해, 골판지 고지에 침강성 탄산칼슘을 형성시킨 수초지의 경우, 폐기저귀를 단독으로 침강성 탄산칼슘을 형성시켜 제조한 수초지 보다 높은 강도적 특성을 나타낸다.

지금까지 본 발명의 일 측면에 따른 폐기저귀 재활용 방법 및 이에 따라 제조된 종이에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

폐기저귀 펄프 및 골판지 고지의 혼합 중량비가 3 : 7 내지 1 : 9가 되도록 하는 펄프류를 물에 침지시키고, 산화칼슘을 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계(단계 1);
상기 혼합물에 이산화탄소를 주입하여 상기 펄프류 내 침강성 탄산칼슘을 형성하는 단계(단계 2); 및
상기 침강성 탄산칼슘이 형성된 펄프류를 수압 세척하고 회수하여 종이를 제조하는 단계(단계 3);를 포함하고,
상기 단계 2의 침강성 탄산칼슘 형성은 상기 펄프류 대비 50 wt% 내지 300 wt%가 형성되도록 수행되고,
상기 단계 3은 상기 펄프류를 150 mesh 내지 250 mesh의 스크린(screen)을 통해 수압을 가한 다음, 스크린 내 남은 펄프류를 회수하여 수행되고,
상기 단계 3에서 회수된 펄프류를 22 ℃ 내지 24 ℃의 온도, 48 % 내지 52 %의 상대습도로 조절된 항온 항습실에서 조습 처리하여 수초지를 제조하는 것을 특징으로 하는, In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법.
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제1항에 있어서,
상기 단계 1의 산화칼슘 첨가 및 상기 단계 2는 상온에서 300 rpm 내지 1000 rpm의 속도로 교반을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 2의 이산화탄소 주입은,
0.5 L/min 내지 1.5 L/min의 유속으로 수행되는 것을 특징으로 하는 In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 2는,
상기 혼합물의 pH가 7.0 이하의 상태일 경우 종결되는 것을 특징으로 하는 In-situ 공정을 통한 폐기저귀 재활용 방법.
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