KR102003648B1 - Method for manufacturing a bio-pad with improved bulk and bio-pad manufactured by the method - Google Patents

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성용주
김동성
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충남대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a manufacturing method of a bio pad with an improved bulk and a bio pad manufactured thereby, and more specifically, to a manufacturing method of a bio pad with an improved bulk, which efficiently increases a bulk of a product through a low polarity solvent wetting of a solvent circulation method when a bio pad of a sheet-type structure is manufactured by natural vegetable fibers such as wood pulp, recycled pump, biomass fibers and the like, and to a bio pad manufactured thereby. According to the present invention, the manufacturing method of a bio pad with an improved bulk comprises: a raw material dissociation step of mixing a raw material fiber with water and dissociating the same; a wet web molding and vacuum dehydrating step of molding the dissociated raw material fiber as a wet web and vacuum dehydrating the same; a solvent wetting process step of injecting a mixing solvent mixed with a low polarity solvent and water to the vacuum dehydrated wet web, and substituting moisture contained in the wet web to a low polarity solvent; a vacuum dehydrating step of dehydrating the solvent wetting processed wet web in a vacuum state; and a drying step of drying the vacuum dehydrated wet web at a predetermined temperature.

Description

벌크가 향상된 바이오패드 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 바이오패드{Method for manufacturing a bio-pad with improved bulk and bio-pad manufactured by the method}[0001] The present invention relates to a method of manufacturing a bio-pad having improved bulk and a method of manufacturing the same,

본 발명은 벌크가 향상된 바이오패드 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 바이오패드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시트상 구조체인 바이오패드를 목재펄프, 재생펄프, 바이오매스 섬유 등의 천연 식물성 섬유로 제조할 때 용매순환방식의 저극성용매 습윤처리를 통해 제품의 벌크를 효율적으로 증대시킬 수 있는 벌크가 향상된 바이오패드 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 바이오패드에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a bio pad with improved bulk and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a bio pad, which is a sheet-like structure, made of natural vegetable fibers such as wood pulp, recycled pulp and biomass fiber The present invention relates to a method of manufacturing a bio-pad improved in bulk and capable of effectively increasing the bulk of a product through a solvent circulation-type low-polarity solvent wetting process.

전 세계적으로 지구환경에 대한 관심증대와 생활쓰레기의 오염으로 인한 안전에 대한 우려증대로 폐기물의 재활용과 재이용이 더욱 중요한 이슈가 되고 있다. Recycling and reuse of wastes are becoming more and more important issues worldwide due to increased concern about global environment and increased concern about safety due to pollution of household garbage.

특히 난분해성의 고분자 플라스틱 기반의 다양한 폐기물들은 폐기 후 분해되지 않고, 지구환경의 지속적인 오염을 가져오고 있기 때문에 현재 많은 국가들에서 그 사용과 활용이 더욱 높은 수준으로 제한되고 있는 상황이다. In particular, the wastes of the degradable polymer-based wastes are not decomposed after disposal, resulting in persistent pollution of the global environment, and their use and utilization are now restricted to a higher level in many countries.

이에 따라 플라스틱 기반의 제품들을 대체할 수 있는 생분해성의 친환경적인 제품과 소재에 대한 수요가 더욱 증가되고 있는데, 다양한 포장재료와 일회용 위생용품, 필터 등의 일회용품과 다양한 소모품들의 소재로서 목재를 포함한 바이오매스 섬유의 활용이 크게 늘고 있다. As a result, there is a growing demand for biodegradable, environmentally friendly products and materials that can replace plastic-based products. As biomass, including wood, as a disposable product for various packaging materials, disposable hygiene products, The use of fibers is increasing significantly.

이에 판지 및 종이와 완충포장재인 펄프몰드와 같은 기존의 지류제품을 포함하여 기저귀, 흡수패드의 흡수코어, 다양한 필터소재 등 바이오매스 섬유를 기반으로 한 제품들이 다양한 용도로 활용되고 있으며, 기존의 플라스틱 제품을 대체하기 위한 품질강화 및 기능성부여 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다. Products based on biomass fibers such as diapers, absorbent cores of absorbent pads and various filter materials, including existing paper products such as paper and paper and cushioning packaging materials, are being used for various purposes. The development of quality enhancement and functionalization technology to replace the products is continuously being carried out.

바이오매스 섬유의 시트상 형태를 가지는 바이오패드 제품들의 대량생산은 주로 물리적, 화학적으로 해리된 개별 바이오매스 섬유들을 물속에 분산시키고, 일정한 크기의 망 위에서 탈수 또는 진공탈수 방법으로 시트상으로 성형하여 제조된다. Mass production of biomass products having a sheet form of biomass fiber is mainly achieved by dispersing physically and chemically dissociated individual biomass fibers in water and forming them into sheets by dewatering or vacuum dewatering method on a mesh of a certain size do.

성형된 습지필의 경우 추가적인 탈수를 위하여 진공탈수 또는 압착탈수를 진행하고, 100℃ 이상에서 건조하여 시트상의 바이오패드를 생산하게 된다. In the case of the formed wet paper fill, vacuum dewatering or pressurized dehydration is carried out for further dewatering and dried at 100 ° C or higher to produce a biopad sheet.

종이제품의 경우에는 고속대량 생산방식이 주로 활용되기 때문에 생산할 수 있는 제품의 두께가 제한적일 뿐만 아니라 고속의 운전속도로 짧은 시간내에 건조가 이루어져야 하기 때문에, 고압의 압착탈수를 적용하여 건조 전 충분히 수분을 제거해야만 하고 고평량의 제품을 생산하기 어려운 상황이다. In the case of paper products, since high-speed mass production is mainly used, the thickness of the product that can be produced is limited, and since the product must be dried within a short time at a high operating speed, it is necessary to apply high- And it is difficult to produce high-grade products.

대체로 평량 200g/㎡ 이상의 고평량 종이제품의 경우 여러 장을 합지한 형태로 제조되고, 고벌크의 휴지와 같은 제품들은 고벌크화를 위한 크래핑 공정의 적용평량제한과 건조속도의 제한으로 저평량 제품의 생산만 가능하다. 또한 완충포장소재 또는 필터지 등의 고평량의 단일 구조체의 고벌크 제품을 생산하기 위한 방법은 매우 제한적인 공정만이 생산가능한 상황으로 진공성형 후 진공탈수를 진행하는 습식펄프몰드 제품이나 저속의 환망이나 장망식 초지 방식을 적용하여 생산하게 된다. In the case of high-basis paper products with a basis weight of 200 g / ㎡ or more, many sheets are manufactured in a laminating form, and products such as high-bulk waste paper are subjected to a crating process for high bulking. Only the production of the product is possible. In addition, the method for producing a high-bulk product having a high basis weight such as a cushioning packing material or a filter paper may be a wet pulp mold product in which vacuum dehydration is performed after vacuum forming, It is produced by applying the papermaking method.

이러한 고평량 제품의 생산방식의 경우에도 천연의 바이오매스 섬유가 가지는 화학적 특성으로 고벌크의 제품을 만드는데 한계가 존재하는데, 바이오매스 섬유의 주성분인 셀룰로오스는 글루코오스(포도당) 분자 단위체가 베타 글루코시드 결합을 하여 형성되는 것으로 글루코오스 분자당 3개의 수산기가 존재함에 따라 친수성을 가지는 특성이 있다. Even in the case of such a high-basis product production method, there is a limitation in making high-bulk products due to the chemical properties of natural biomass fibers. Cellulose, which is a main component of biomass fibers, And is characterized in that it has hydrophilicity due to the presence of three hydroxyl groups per glucose molecule.

물에 분산되어 팽윤된 천연 바이오매스 섬유는 성형공정을 통해 지필을 형성하고, 탈수 및 건조가 진행되는 과정 중에 바이오매스 섬유내부 공극에 존재하는 물과 바이오매스 섬유사이에 존재하는 물이 제거된다. 이때 섬유내 공극과 섬유간 틈에서 물이 빠져나가게 되면서 극성이 매우 높은 수분입자는 인접한 글루코오스 분자들의 수산기를 끌어당기는 현상을 나타낸다. Natural biomass fibers dispersed and swollen in water form a paper through the forming process and water present between the biomass fiber and the water existing in the pores of the biomass fiber is removed during the process of dehydration and drying. At this time, as the water escapes from the space between the pores and the fibers, the water particles having a very high polarity attract the hydroxyl groups of the adjacent glucose molecules.

이로 인해 탈수 및 건조 공정으로 습지필의 물이 완전히 빠져나가게 되면 물에 의해 당겨진 인접한 글루코오스 분자의 수산기가 서로 연결되어 수소결합을 형성하게 된다. As a result, when the water of the wetland fill is completely drained by the dehydration and drying process, the hydroxyl groups of the adjacent glucose molecules drawn by the water are connected to each other to form hydrogen bonds.

물의 탈수 및 건조과정을 통해 만들어진 지류 및 바이오패드 제품에서 바이오매스 섬유간 수소결합 생성효과로 추가적인 접착제의 처리 없이도 강한 결합강도를 가지고 될 수 있지만, 바이오매스 섬유 자체의 수축과 섬유 간 공극의 감소 등으로 제품에 대한 벌크특성을 강화하는데 어려움이 많다. In the tributaries and biopads produced by the dehydration and drying process of water, the hydrogen bond formation effect between the biomass fibers can have strong bonding strength without any additional adhesive treatment, but the shrinkage of the biomass fiber itself and the decrease of interfiber pores , There are many difficulties in strengthening the bulk characteristics of the product.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일예가 하기 문헌 1 내지 문헌 2에 개시되어 있다.An example of a technique for solving such a problem is described in the following documents 1 to 2.

특허문헌 1에는 펄프 원료를 판지용 초지기에서 성형, 합지, 압착탈수, 건조, 가공 및 광택 처리하여 종이 판지를 제조하는 방법에 있어서, 상기 펄프를 포함하는 종이 판지 원료에 전체 원료 중량 대비 펄라이트(Perlite) 1~10 중량%를 혼합한 것을 특징으로 하는 종이 판지의 제조방법에 대해 개시되어 있다.Patent Document 1 discloses a method for producing a paperboard by forming, laminating, pressurizing, dewatering, drying, processing and glossing a pulp raw material in a paper machine for paper making, comprising the steps of: ) Is mixed with 1 to 10% by weight of a binder resin.

특허문헌 2에는 펄프섬유를 물에 희석하는 해리공정, 상기 해리공정을 거친 펄프섬유에 포함된 이물질을 제거하는 정선공정, 및 상기 정선공정을 거친 펄프섬유를 유연화하는 고해공정을 수행하는 제1단계; 상기 제1단계에서 얻어진 펄프섬유에 목분, 맥주박, 팜잎, 팜줄기, EFB(Empty Fruit Bunch), 왕겨, 땅콩박, 마늘대 중에서 선택되는 적어도 어느 하나로 구성되는 분말상 유기첨가제를 혼합하는 제2단계를 포함하여 구성되되, 상기 분말상 유기첨가제는, 양이온성 고분자전해질과 음이온성 고분자전해질을 순차적으로 투입하여 펄프섬유와 의 결합력이 증가하도록 그 표면을 다층의 고분자전해질로 개질 처리한 후에 상기 펄프섬유와 혼합하는 것을 특징으로 하는 분말상 유기첨가제를 이용한 판지의 벌크 및 강도 향상 방법에 대해 개시되어 있다.Patent Document 2 discloses a method for separating pulp fibers from a pulp fiber, comprising a dissolving step of diluting the pulp fiber with water, a cleansing step of removing impurities contained in the pulp fiber after the dissolving step, and a cleansing step of softening the pulp fiber after the cleansing step ; A second step of mixing the pulp fiber obtained in the first step with a powdery organic additive composed of at least one selected from wood powder, beer, palm leaf, palm stem, Empty Fruit Bunch (EFB), rice hull, Wherein the powdery organic additive is prepared by sequentially introducing a cationic polymer electrolyte and an anionic polyelectrolyte so as to modify the surface of the polymer electrolyte with a multi-layered polymer electrolyte so as to increase the binding force with the pulp fiber, A method of improving the bulk and strength of a paperboard using the powdery organic additive is disclosed.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 다양한 첨가제나 부원료를 이용하여 벌크를 향상시키는 방법들로 이루어져 왔는데, 공정 안정성 및 적용성과 품질상의 제한으로 인해 이러한 첨가제나 부원료의 적용량은 한계가 있기 때문에 벌크향상 정도가 낮은 수준으로 제한되는 단점이 있다. 또한, 첨가제나 부원료를 이용한 제조방법의 경우 과도한 공정시간과 에너지 소요로 대량생산방식 공정에 적용이 불가능하다는 문제점이 있다.However, the conventional techniques as described above have been made by methods of improving the bulk using various additives or additives. Due to limitations in process stability and applicability and quality, the application amount of such additive or additive is limited, Is limited to a low level. Further, in the case of a manufacturing method using an additive or an additive, there is a problem in that it can not be applied to a mass production process due to excessive process time and energy requirement.

대한민국 등록특허공보 제10-0954846호(2010.04.19 등록)Korean Registered Patent No. 10-0954846 (Registered on Apr. 19, 2010) 대한민국 등록특허공보 제10-1470738호(2014.12.02 등록)Korean Registered Patent No. 10-1470738 (Registered on December 02, 2014)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 물에 분산된 바이오매스 섬유를 시트상 형태로 성형하고, 진공 탈수를 통해 성형된 지필에서 일정부분 수분을 제거한 이후 저극성용매와 물이 혼합된 혼합용매를 분사하여 습지필의 수분을 저극성용매로 치환시키는 습윤처리를 통해 제품의 벌크를 효율적으로 증대시킬 수 있는 벌크가 향상된 바이오패드 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 바이오패드를 제공하는데 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been conceived to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a biomass fiber- And a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the same, The purpose is to provide.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 벌크가 향상된 바이오패드 제조방법은 원료섬유를 물에 혼합하여 해리시키는 원료해리단계; 해리된 상기 원료섬유를 습지필 형태로 성형하고, 이를 진공 탈수시키는 습지필 성형 및 진공탈수단계; 진공 탈수된 상기 습지필에 저극성용매와 물이 혼합된 혼합용매를 분사하여 습지필에 포함된 수분을 저극성용매로 치환시키는 용매습윤처리단계; 용매습윤처리된 상기 습지필을 진공상태에서 탈수시키는 진공탈수단계; 및 진공 탈수된 상기 습지필을 일정 온도에서 건조시키는 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for manufacturing a bio-pad improved in bulk, comprising: a raw material dissolving step of mixing raw material fibers into water and dissolving them; A wet paper fill forming and a vacuum dewatering step of forming the dissociated raw material fibers into a wet paper pellet form and vacuum dewatering the same; A solvent wet processing step of spraying a mixed solvent in which a low-polarity solvent and water are mixed to the wet-dewatered vacuum-dehydrated filler, thereby replacing the moisture contained in the wet-matter filter with a low-polarity solvent; A vacuum dewatering step of dewatering the moistened wet filter pellets in a vacuum state; And drying the wet-dewatered vacuum pellet at a predetermined temperature.

또한, 상기 원료섬유는 목재섬유, 재활용 고지섬유, 목섬유, 면섬유, 고순도 셀룰로오스섬유, 초본류 바이오매스 섬유, 천연섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The raw material fiber may be any one selected from the group consisting of wood fiber, recycled wastepaper fiber, wood fiber, cotton fiber, high purity cellulose fiber, herbaceous biomass fiber and natural fiber.

또한, 상기 습지필 성형 및 진공탈수단계는 상기 해리시킨 원료섬유를 펄프몰드 성형장치에 의해 가압함과 동시에 진공펌프로 흡인 탈수시켜 습지필을 성형하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the wet paper fill forming and vacuum dehydrating step, the dissociated raw material fiber is pressurized by a pulp mold forming apparatus, and at the same time, the wet paper is formed by sucking and dewatering with a vacuum pump.

또한, 상기 습지필 성형 및 진공탈수단계는 상기 해리시킨 원료섬유를 초지 성형장치에 공급하고, 상기 초지 성형장치의 망을 통해 탈수시켜 습지필을 성형하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.The wet paper fill forming and the vacuum dewatering step may include feeding the dissociated raw material fiber to a paper making machine and dewatering the paper through a net of the paper making machine to form a wet paper fill.

또한, 상기 습지필 성형 및 진공탈수단계는 상기 초지 성형장치에 의해 성형된 습지필을 한 쌍의 롤(roll)을 통과시켜 압착탈수시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The wet paper peeling and vacuum dewatering step may further include a step of compressing and dewatering the wet paper pellets formed by the paper making machine through a pair of rolls.

또한, 상기 용매습윤처리단계는 상기 습지필 성형 및 진공탈수단계를 통해 성형된 습지필의 진공 탈수처리 이후, 수분함량이 70~80 중량%인 상태에서 혼합용매 분사방식으로 습지필을 습윤처리하여 습지필의 용매 및 수분함량이 75~90 중량% 수준이 되게 하는 것을 특징으로 한다.Also, the solvent wet processing step may include wet dewatering of the wet paper pellets formed through the wet paper pelletizing and vacuum dewatering steps, wet treatment of the wet paper pellets in the mixed solvent spraying method with the water content of 70 to 80 wt% And the solvent and moisture content of the wet paper pill are in the range of 75 to 90% by weight.

또한, 상기 저극성용매는 에틸알코올(Ethanol), 아세톤(Acetone), 에틸아세테이트(EA), 이소프로판올(IPA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The low polarity solvent may be any one selected from the group consisting of ethyl alcohol, acetone, ethyl acetate (EA) and isopropanol (IPA).

또한, 상기 건조단계는 상기 습지필에 포함된 저극성용매를 건조시키는 1차 건조단계; 상기 1차 건조단계를 거친 습지필에 남아있는 수분을 제거하기 위해 건조시키는 2차 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The drying step may include a primary drying step of drying the low-polarity solvent contained in the wet paper; And a second drying step of drying the wet paper to remove moisture remaining in the wet paper after passing through the primary drying step.

또한, 상기 1차 건조단계에서 발생되어 배출된 공기를 수집하고 응축하여 용매습윤처리단계로 재투입하는 것을 특징으로 한다.Also, the air generated and discharged in the primary drying step is collected, condensed, and re-introduced into the solvent wet processing step.

본 발명에 따른 벌크가 향상된 바이오패드는 상기 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.The bulk improved biopad according to the present invention is characterized in that it is produced by the above production method.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 벌크가 향상된 바이오패드 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 바이오패드는 천연 식물성 섬유로 바이오패드를 제조할 때 용매순환방식의 저극성용매 습윤처리를 통해 제품의 벌크를 효율적으로 증대시키는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, a method for manufacturing a bio-pad with enhanced bulk and a method for manufacturing the same, the bio-pad manufactured by using the natural vegetable fiber, Is effectively increased.

또한, 대량생산방식의 공정에 직접 적용이 가능하며, 기존 생산공정의 생산속도와 같은 속도로 저극성용매의 적용이 가능하며, 공정에 적용된 저극성용매는 진공 탈수 및 1차 건조공정을 통해 회수하여 재사용하게 됨으로써 용매 순환형 연속식 벌크향상 공정을 가능하게 하는 효과가 있다. In addition, it can be applied directly to the mass production process, and it is possible to apply low polarity solvent at the same speed as the production speed of the existing production process. The low polarity solvent applied to the process is recovered through vacuum dewatering and primary drying process So that the solvent circulation type continuous bulk improvement process can be performed.

또한, 본 발명에서 적용되는 에틸알코올을 포함한 저극성용매는 살균, 항균, 제균의 효과를 나타냄으로써 위생성이 매우 우수한 제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, the low-polarity solvent containing ethyl alcohol, which is applied in the present invention, exhibits the effect of sterilization, antibacterial, and eradication, thereby producing a product having excellent hygienic properties.

도 1은 본 발명에 따른 벌크가 향상된 바이오패드 제조방법을 나타낸 공정도.
도 2는 펄프몰드 방식에 따른 바이오패드 제조장치를 나타낸 구성도.
도 3은 초지 성형방식에 따른 바이오패드 제조장치를 나타낸 구성도.
도 4는 저극성용매 습윤처리에 의한 벌크 특성 변화를 나타낸 그래프.
도 5는 습윤처리에 의한 건조시간변화 평가를 나타낸 그래프.
도 6은 습윤처리 조건에 따른 바이오패드 최대수분흡수량 변화를 나타낸 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process diagram showing a method of manufacturing a bio-pad improved in bulk according to the present invention; FIG.
2 is a block diagram showing a device for manufacturing a bio pad according to a pulp mold method.
3 is a block diagram showing a bio-pad production apparatus according to a paper making method.
4 is a graph showing changes in bulk characteristics due to a wet treatment of a low polarity solvent;
5 is a graph showing an evaluation of change in drying time by the wet treatment.
6 is a graph showing changes in maximum water absorption amount of the biopath according to the wet treatment conditions.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 벌크가 향상된 바이오패드의 제조방법은 원료섬유를 물에 혼합하여 해리시키는 원료해리단계(S100); 해리된 상기 원료섬유를 습지필 형태로 성형하고, 이를 진공 탈수시키는 습지필 성형 및 진공탈수단계(S200); 진공 탈수된 상기 습지필에 저극성용매와 물이 혼합된 혼합용매를 분사하여 습지필에 포함된 수분을 저극성용매로 치환시키는 용매습윤처리단계(S300); 용매습윤처리된 상기 습지필을 진공상태에서 탈수시키는 진공탈수단계(S400); 및 진공 탈수된 상기 습지필을 일정 온도에서 건조시키는 건조단계(S500);를 포함한다.As shown in FIG. 1, a method of manufacturing a bio-pad improved in bulk according to the present invention includes a raw material dissociation step (S100) in which raw fiber materials are mixed and dissolved in water; A wet paper fill forming and vacuum dewatering step (S200) of forming the dissociated raw material fiber into a wet paper pellet form and vacuum dewatering the same; A solvent wetting step (S300) of spraying a mixed solvent in which the low-polarity solvent and water are mixed to the wet-dewatered vacuum-dehydrated filler, thereby replacing the moisture contained in the wetland fill with a low-polarity solvent; A vacuum dewatering step (S400) of dewatering the wet paper with the solvent wet treatment in a vacuum state; And a drying step (S500) of drying the wet-dewatered wet paper web at a predetermined temperature.

본 발명은 습식성형 기반의 바이오패드 대량생산방식에 직접 적용할 수 있는 벌크 증대에 관한 기술로서, 물에 분산된 바이오매스 섬유를 시트상 형태로 성형하고, 진공 탈수를 통해 수분을 일정부분 제거한 이후 저극성용매를 적용하여 습지필의 수분을 저극성용매로 치환시키며, 이후 습지필을 진공상태에서 압착 탈수시킨 후 일정 온도에서 건조시켜 바이오패드 제품을 제조하는 것이다. The present invention relates to a bulk enhancement technique that can be directly applied to a mass production method of a biomass based on a wet forming method. The method includes forming the biomass fiber dispersed in water into a sheet form, removing water by a certain amount through vacuum dewatering A low polarity solvent is used to replace the moisture of the wet paper filter with a low polarity solvent. After that, the wet paper filter is squeezed and dehydrated in a vacuum, and dried at a certain temperature to produce a biopad product.

특히 저극성용매는 에틸알코올(극성지수: 5.2), 아세톤(극성지수: 5.1), 에틸아세테이트(극성지수 : 4.4), 이소프로판올(극성지수 : 3.9)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어진다.Particularly, the low polarity solvent is composed of any one selected from the group consisting of ethyl alcohol (polarity index: 5.2), acetone (polarity index: 5.1), ethyl acetate (polarity index: 4.4), isopropanol (polarity index: 3.9)

본 발명은 대량생산방식의 공정에 직접 적용이 가능하며, 기존 생산공정의 생산속도와 같은 속도로 저극성용매의 적용이 가능하며, 공정에 적용된 저극성용매는 진공 탈수 및 1차 건조공정을 통해 회수하여 재사용하게 됨으로써 용매 순환형 연속식 벌크향상 공정이 가능하다는 장점이 있다.The present invention can be applied directly to the mass production process, and it is possible to apply the low polarity solvent at the same speed as the production rate of the existing production process. The low polarity solvent applied to the process is subjected to the vacuum dehydration and the primary drying process And recovered and recycled, thereby making it possible to perform a solvent circulation type continuous bulk improvement process.

먼저, 상기 원료해리단계(S100)에서는 원료섬유를 물에 혼합하여 해리시킨다.First, in the raw material dissociation step (S100), raw fiber is mixed with water and dissociated.

상기 원료섬유는 해리기를 이용하여 물속에서 해리하고, 필요한 경우 고해기(beater)를 이용하여 섬유를 절단하거나 눌러 으깨는(고해처리) 등의 전처리를 실시한다.The raw fiber is dissociated in water using a dissolver, and if necessary, pre-treatment such as cutting or pressing (beating) of the fiber by using a beater is performed.

상기 원료섬유와 물의 혼합을 용이하게 하도록 해리농도는 0.5~3% 정도로 이루어지는 것이 바람직하다.The dissociation concentration is preferably about 0.5 to 3% so as to facilitate mixing of the raw fiber and water.

상기 원료섬유는 목재섬유, 재활용 고지섬유, 목섬유, 면섬유, 고순도 셀룰로오스섬유, 초본류 바이오매스 섬유, 천연섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어진다.The raw material fiber is made of any one selected from the group consisting of wood fiber, recycled woven fiber, wood fiber, cotton fiber, high purity cellulose fiber, herbaceous biomass fiber, and natural fiber.

상기 원료섬유를 물에 혼합하여 해리시키는 단계에서 상기 원료섬유 불순물 제거를 위한 스크린, 클리너 처리를 실시할 수 있다.In the step of mixing and dissolving the raw-material fibers in water, a screen and a cleaner process for removing the raw-fiber impurities can be performed.

즉, 사용이 불가능한 불순물을 함유하는 섬유원료는 고품질의 바이오패드를 생산하는데 부적합하므로 스크린, 클리너 처리 등의 공정을 거쳐 섬유원료 조성에 불필요한 불순물을 제거한다.That is, fiber raw materials containing impurities that are not usable are not suitable for producing high-quality biopads, and therefore unnecessary impurities are removed through a process such as a screen and a cleaner process.

상기 습지필 성형 및 진공탈수단계(S200)에서는 상기 해리시킨 원료섬유를 습지필 형태로 성형하고, 이를 진공 탈수시킨다.In the wet paper fill forming and vacuum dewatering step (S200), the dissociated raw material fibers are formed into wet paper pellets and dehydrated in vacuum.

상기 습지필 성형 및 진공탈수단계(S200)에서는 상기 해리시킨 원료섬유를 수분함량이 80~90 중량%가 될 때까지 진공 탈수시킨다.In the wet paper fill forming and vacuum dewatering step (S200), the dissociated raw material fibers are dehydrated under vacuum until the moisture content becomes 80 to 90% by weight.

상기 습지필 성형 및 진공탈수단계(S200)는 상기 해리시킨 원료섬유를 펄프몰드 성형장치(100)에 의해 가압함과 동시에 진공펌프로 흡인 탈수시켜 습지필을 성형하는 것을 포함한다.The wet paper fill forming and vacuum dewatering step (S200) includes pressing the dissociated raw material fiber with a pulp mold forming apparatus (100) and simultaneously drawing a wet paper by suction dewatering with a vacuum pump.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 습지필 성형 및 진공탈수단계(S200)에서는 하부금형(120)이 지료액탱크(130)에 담겨져 있어 일정량의 지료액이 하부금형의 홈부에 수용된다. 이후, 하부금형에서 1차로 진공펌프(140)에 의해 지료액에 포함된 수분이 흡인되며, 동시에 상부금형(110)이 하강하여 가압이 이루어지면서 습지필을 형성한다.As shown in FIG. 2, in the wet paper fill forming and vacuum dewatering step (S200), the lower mold 120 is contained in the stock solution tank 130, and a certain amount of the stock solution is accommodated in the groove portion of the lower mold. Then, the water contained in the stock solution is sucked by the vacuum pump 140 from the lower mold first, and at the same time, the upper mold 110 is lowered and pressurized to form a wet paper fill.

상기 습지필 성형의 다른 실시예로서, 상기 습지필 성형 및 진공탈수단계(S200)는 상기 해리시킨 원료섬유를 초지 성형장치(200)에 공급하고, 상기 초지 성형장치의 망을 통해 탈수시켜 습지필을 성형하는 것을 포함한다.As another embodiment of the wet paper fill forming method, the wet paper fill forming and vacuum dewatering step (S200) may supply the dissociated raw material fibers to the paper making machine 200, dehydrate the paper through the net of the paper making machine, .

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 초지 성형장치(200) 내에 수용되어 있는 물과 원료섬유를 혼합하여 제조된 지료액을 일정한 크기의 망으로 자연탈수 또는 진공흡수하여 망 위에서 습지필을 성형한다.As shown in FIG. 3, the wet puddle is formed on the net by dewatering or vacuum absorbing the stock solution prepared by mixing the water contained in the paper making machine 200 and the raw fiber with a net of a certain size.

상기 초지 성형장치(200)는 환망식 또는 장망식 초지기로 구성되는 것이 바람직하다.The papermaking machine 200 may be configured as a ring-type or papier-type paper machine.

상기 습지필 성형 및 진공탈수단계(S200)는 상기 초지 성형장치(200)에 의해 성형된 습지필을 한 쌍의 롤(300)을 통과시켜 압착탈수시키는 단계를 더 포함한다. 상기 롤(300)은 쿠치롤 또는 압착롤이 사용될 수 있으며, 이와 동일한 목적과 효과를 발휘하는 수단으로 치환되어 사용될 수 있다.The wet paper fill forming and vacuum dewatering step (S200) further includes a step of compressing and dewatering the wet paper pellets formed by the papermaking machine (200) through the pair of rolls (300). The roll 300 may be a couch roll or a squeeze roll, and may be substituted for the same purpose and effect.

상기 용매습윤처리단계(S300)에서는 상기 진공 탈수시킨 습지필에 저극성용매와 물이 혼합된 혼합용매를 분사하여 습지필에 포함된 수분을 저극성용매로 치환시킨다.In the solvent wet processing step (S300), a mixed solvent in which a low-polarity solvent and water are mixed is sprayed to the wet-dewatered vacuum pellet, thereby replacing the moisture contained in the wet pellet with a low-polarity solvent.

상기 용매습윤처리단계(S300)는 상기 습지필 성형 및 진공탈수단계를 통해 성형된 습지필의 진공 탈수처리 이후, 수분함량이 70~80 중량%인 상태에서 혼합용매 분사방식으로 습지필을 습윤처리하여 습지필의 용매 및 수분함량이 75~90 중량% 수준이 되게 한다.The solvent wet processing step (S300) may include wet dewatering of the wet paper pellets formed through the wet paper pelletizing and vacuum dewatering steps, wet treatment of the wet paper pellets in the mixed solvent spraying method with the water content of 70-80 wt% Thereby causing the solvent and moisture content of the wet paper to be 75 to 90% by weight.

상기 저극성용매는 에틸알코올(Ethanol), 아세톤(Acetone), 에틸아세테이트(EA), 이소프로판올(IPA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어진다.The low polarity solvent is composed of any one selected from the group consisting of ethyl alcohol, acetone, ethyl acetate (EA) and isopropanol (IPA).

상기 저극성용매는 물보다 극성이 낮아 상대적으로 수산기를 끌어당기는 힘이 약한 특성이 있으므로, 섬유간 밀착을 감소시키고 섬유자체의 수축 및 응축을 최소화하여 제품의 벌크를 크게 향상시킨다.The low-polarity solvent has a polarity lower than that of water and has a relatively weak pulling force for hydroxyl groups, thereby reducing the interfiber adhesion and minimizing the shrinkage and condensation of the fiber itself, thereby greatly improving the bulk of the product.

상기 용매습윤처리단계(S300)에서는 습지필에 혼합용매를 직접 분사하여 수분 및 용매함량 85~95% 정도로 적신 후, 습지필의 용매 및 수분함량이 75~90 중량% 수준이 되도록 추가적으로 진공탈수를 진행하여 용매치환하게 된다. In the wetting treatment step (S300), the mixed solvent is sprayed directly onto the wet paper pellets to wet the paper with a moisture and solvent content of about 85 to 95%, and further vacuum dehydration is performed so that the solvent and moisture content of the wet paper pell are 75 to 90% So that it is brightly illuminated.

이를 위해, 상기 펄프몰드 성형장치(100) 또는 초지 성형장치(200)의 일측에는 용매 분사장치(400)가 설치되어 습지필 표면에 혼합용매를 분사한다.To this end, a solvent spraying device 400 is installed at one side of the pulp molding apparatus 100 or the grass-planting apparatus 200 to spray the mixed solvent onto the surface of the wet paper filter.

용매 분사방식은 분사노즐을 이용하여 습지필의 표면에 혼합용매를 분사하는 방식이므로, 적은 양의 용매로도 습지필의 표면에 용매를 고르게 분사시킬 수 있는 장점이 있다. 이때, 상기 습지필을 투과하여 회수된 용매는 재순환되어 습지필 처리용액으로 재사용한다.Since the solvent spraying method is a method of spraying the mixed solvent onto the surface of the wet paper by using the spray nozzle, the solvent can be sprayed evenly on the surface of the wet paper paper with a small amount of solvent. At this time, the solvent recovered through permeation of the wet paper is recycled and reused as a wet paper treatment solution.

상기 진공탈수단계(S400)에서는 상기 용매습윤처리된 습지필을 진공상태에서 탈수시킨다.In the vacuum dewatering step (S400), the solvent-wetted wet paper is dewatered in a vacuum state.

상기 진공탈수단계(S400)를 거친 습지필의 수분 및 저극성용매 함량은 75~85% 정도가 되는데, 에틸알코올의 농도가 높을수록 점도가 낮고 극성이 낮아서 진공탈수 효과가 높아져 탈수가 잘 이루어진다. The moisture content and the low polarity solvent content of the wet paper filter after the vacuum dewatering step (S400) is about 75 to 85%. The higher the concentration of ethyl alcohol is, the lower the viscosity and the lower the polarity, the higher the dewatering effect becomes.

펄프몰드 방식인 경우에는, 상기 습지필 성형 및 진공탈수단계와 유사한 형태의 상하부금형에 의해 추가로 진공 가압하는 과정을 습지필 내로 스며들어간 저극성용매에 의해 치환된 수분이 탈수된다. 이때, 가압진공탈수는 저극성용매가 적용된 지필면의 반대쪽에서 이루어지기 때문에 용매습윤처리된 저극성용매가 펄프몰드의 습지필 내부로 균일하게 흡수되고, 이와 동시에 습지필 내부의 수분이 진공탈수 관으로 빨려나가게 된다. In the case of the pulp mold method, the water displaced by the low-polarity solvent penetrating into the wet paper filter is dehydrated in the process of further vacuum pressing by the upper and lower molds similar to the wet paper fill forming and vacuum dehydrating steps. At this time, since the pressurized vacuum dewatering is performed on the opposite side of the paper surface to which the low-polarity solvent is applied, the solvent-wetted low-polarity solvent is uniformly absorbed into the wet paper pill of the pulp mold, and at the same time, .

초지 성형방식인 경우에는, 습지필 성형 및 쿠칭 이후의 습지필에 대하여 진공탈수장치에 의해 진공 탈수한 다음 혼합용매를 분사하고, 이후 혼합용매 진공탈수장치 또는 롤을 통과시켜 습지필에서 저극성용매로 치환된 수분과 일부 저극성용매를 다시 탈수시킨다.In case of the paper making method, the wet paper is subjected to vacuum dewatering by a vacuum dewatering device after spraying the wet paper, and the mixed solvent is sprayed thereon. Thereafter, the paper is passed through a vacuum dewatering device or roll of the mixed solvent, And some low polarity solvents are dehydrated again.

상기 건조단계(S500)에서는 상기 진공 탈수시킨 습지필을 일정 온도에서 건조시킨다.In the drying step (S500), the vacuum dehydrated wet paper is dried at a predetermined temperature.

상기 건조단계(S500)는 상기 습지필에 포함된 저극성용매를 건조시키는 1차 건조단계(S510); 상기 1차 건조단계를 거친 습지필에 남아있는 수분을 제거하기 위해 건조시키는 2차 건조단계(S520);를 포함한다.The drying step (S500) includes a primary drying step (S510) of drying the low-polarity solvent contained in the wet paper; And a second drying step (S520) of drying the wet paper to remove moisture remaining in the wet paper passing through the primary drying step.

상기 1차 건조단계(S510)는 끓는점이 상대적으로 낮은 에틸알코올(끓는 점 : 78℃), 아세톤(56℃), 에틸아세테이트(77℃), 이소프로판올(82℃) 등의 저극성용매의 경우 80℃ 이하의 온도로 유지되는 용매회수용 건조장치(500) 내에서 건조시킨다.In the case of a low-polarity solvent such as ethyl alcohol (boiling point: 78 ° C), acetone (56 ° C), ethyl acetate (77 ° C) and isopropanol (82 ° C) having a relatively low boiling point, Lt; RTI ID = 0.0 > C, < / RTI >

본 발명은 상기 1차 건조단계(S510)에서 발생되어 배출된 공기를 수집하고 응축하여 상기 용매습윤처리단계(S300)로 재투입하는 것을 포함한다. 이는 1차 건조 시 증발되는 용매의 회수와 재사용 효율을 증대시키기 위함이다.The present invention includes collecting the air generated and discharged in the primary drying step (S510), condensing it, and re-inputting it to the solvent wet processing step (S300). This is to increase the recovery and reuse efficiency of the solvent evaporated during the first drying.

상기 2차 건조단계(S520)는 습지필에 남아있는 수분 제거를 위하여 100℃ 이상의 온도로 유지되는 수분 건조장치(600) 내에서 건조시킨다. 상기 2차 건조단계를 통해 습지필에 남아있는 수분을 제거함으로써 고벌크의 바이오패드를 제조하게 된다.The secondary drying step (S520) is performed in a water drying apparatus (600) maintained at a temperature of 100 deg. C or more to remove moisture remaining in the wet paper. And the moisture remaining in the wet paper is removed through the secondary drying step to produce a high-bulk biopad.

상기 수분 건조장치는 다수의 구멍이 형성되는 메쉬망 형태를 갖는 메쉬벨트 또는 다공성매트 및 열을 공급하는 열공급장치를 포함할 수 있다. 상기 열공급장치로는 마이크로웨이브, 적외선램프, 히터, 열선 등이 사용되며, 이와 동일한 목적과 효과를 발휘하는 장치로 치환되어 사용될 수 있다.The water drying apparatus may include a mesh belt or a porous mat having a mesh network in which a plurality of holes are formed, and a heat supply device for supplying heat. As the heat supply device, a microwave, an infrared lamp, a heater, a hot wire, or the like is used, and the device can be substituted for the same purpose and effect.

한편, 상기 용매습윤처리단계, 진공탈수단계 및 1차 건조단계는 저극성용매의 외부 발산을 최소화하기 위하여 내부가 감압상태로 유지되는 공정챔버(700) 내부에서 공정이 이루어진다. Meanwhile, in the solvent wet processing step, the vacuum dewatering step, and the primary drying step, a process is performed in a process chamber 700 where the inside is kept in a reduced pressure state in order to minimize the external divergence of the low polarity solvent.

따라서, 상기 바이오패드 성형과정에서 지속적으로 저극성용매의 휘발이 발생되어 공정내 작업환경이 오염되는 것을 방지함과 동시에 저극성용매 손실에 의한 원가상승을 방지한다.Accordingly, the low polarity solvent is continuously volatilized during the biopad molding process, thereby preventing contamination of the working environment in the process and preventing cost increase due to loss of low polarity solvent.

상기 공정챔버에는 컨베이어 측에 열공급장치가 설치되어 바이오패드에 열이 방사되도록 한다. 상기 공정챔버에는 진공펌프(미도시)가 접속되어 감압상태를 형성한다.In the process chamber, a heat supply device is installed on the conveyor side so that heat is radiated to the biopad. A vacuum pump (not shown) is connected to the process chamber to form a reduced pressure state.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1 : 공시재료Example 1: Disclosed material

본 발명에서는 저극성용매 습윤처리에 의한 바이오매스섬유 시트상 구조체의 벌크증대 효과를 평가하기 위하여 다양한 지류제품에 사용되는 활엽수 표백펄프를 사용하여 실험을 실시하였다. 활엽수 표백펄프를 청수에 해리하여 CSF 600mL로 지료를 조성하였고, 용매습윤처리에는 대표적인 저극성용매인 에탄올을 사용하였으며, 본 실험에 적용을 위하여 에탄올을 물과 부피비로 혼합하여 각각의 에탄올 농도가 25%, 50%, 75%, 99.5% 되도록 하여 그 영향을 평가하였다. In the present invention, in order to evaluate the bulk increase effect of the biomass fiber sheet structure by the wet treatment of the low polarity solvent, an experiment was conducted using a hardwood bleached pulp used in various branching products. The bleaching of hardwood bleached pulp was dissociated into fresh water and CSF 600 mL was used. The ethanol solution, which is a typical low-polarity solvent, was used for solvent wetting treatment. Ethanol was mixed with water at a volume ratio of 25 %, 50%, 75%, 99.5%.

실시예 2 : 바이오패드 제조Example 2: Biopad manufacturing

섬유시트를 제조하기 위하여 실험실용 습식 섬유시트 성형기를 적용하여 시험편을 제조하였다. 섬유시트는 활엽수 BKP 해리분을 농도 0.05% 정도로 희석하여 최종 평량이 250~300g/㎡ 의 조건에 맞게 0.04 MPa의 조건에서 진공탈수 성형하였다. 진공탈수되어 성형된 습지필에 대해 각기 다른 농도로 제조된 에탄올을 전체 습지필에 적용될 수 있는 일정량을 투입하고 진공탈수시켜, 에탄올이 습지필을 적시고 아래쪽 진공으로 흡입되어 제거되도록 하였다. 이렇게 에탄올 습윤처리 후 진공탈수 된 습지필의 농도를 측정하고 건조하여 제품을 제조하였다. 이렇게 제조된 섬유시트는 24시간 항온항습(23±1℃, RH 50%)처리한 후 그 특성변화를 비교분석 하였다.A test sheet was prepared by applying a laboratory wet fiber sheet forming machine to produce a fiber sheet. The fiber sheet was diluted with hardwood BKP dissolution to a concentration of 0.05% and subjected to vacuum dehydration under the conditions of a final basis weight of 250 to 300 g / m 2 at 0.04 MPa. For the wet dewatered vacuum dewatered ethanol, a certain amount of ethanol prepared at different concentrations was applied to the entire wetland dewater and vacuum dewatered, so that the ethanol wetted the wet dew point and was sucked into the lower vacuum and removed. After the ethanol wetting treatment, the concentration of the vacuum dewatered wet filter was measured and dried to produce a product. The fabric sheets were treated for 24 hours at room temperature and humidity (23 ± 1 ℃, RH 50%) and analyzed for their characteristics.

용매 종류의 배합 조건Blending condition of solvent type 용매종류Solvent type 물(%)water(%) 에탄올(%)ethanol(%) ControlControl 100100 00 AA 7575 2525 BB 5050 5050 CC 2525 7575 DD 0.50.5 99.599.5

시험예Test Example 1 :  One : 저극성용매Low polarity solvent 습윤처리에 의한 벌크 특성 변화  Bulk property change by wet treatment

에탄올 농도 조건에 의한 용매습윤 된 섬유시트의 벌크특성 평가를 도 4에 나타내었다. 습윤용매의 에탄올 함량이 높아질수록 벌크가 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 습윤용매의 에탄올 농도가 높아질수록 셀룰로오스 간 수소결합이 방해되어 섬유간 결합력이 감소하여 벌크가 증가하는 것으로 확인되었다.The bulk property evaluation of the solvent wetted fiber sheet by the ethanol concentration condition is shown in Fig. The higher the ethanol content of the wetting solvent, the higher the bulk. It was found that as the concentration of ethanol in the wetting solvent increases, the hydrogen bonding between the cellulose is interrupted and the bonding force between the fibers decreases and the bulk increases.

시험예 2 : 습윤처리에 의한 건조시간변화 평가 Test Example 2: Evaluation of dry time change by wet treatment

80℃ 조건에서 건조를 실시하여 수분함량 변화를 측정비교 하였다. 건조처리적 수분함량을 100 중량%로 하고 건조 진행 후 건조가 완료되어 무게변화가 없는 수준을 0 중량%로 하여 혼합용매의 건조량을 비로 나타내었다. Drying was carried out at 80 ° C to measure and compare moisture contents. The dried water content was adjusted to 100% by weight, the drying was completed, and the level at which the drying was completed was 0% by weight, and the dried amount of the mixed solvent was expressed as a ratio.

도 5에 도시된 바와 같이, 습윤처리시 에탄올 농도가 높을수록 건조속도가 빠르게 나타나는 것을 확인할 수 있었고, 물만으로 처리한 대조구와 비교하였을 때 99% 에탄올 적용시 약 50% 정도의 용매치환이 발생한 것으로 나타났다. As shown in FIG. 5, it was confirmed that the higher the ethanol concentration in the wet treatment, the faster the drying rate was, and when the ethanol concentration was 99% ethanol, about 50% appear.

특히, 80℃ 조건에서 건조를 진행한 경우 혼합용매의 에틸알코올의 증발은 모두 이루어지지만, 물은 계속 존재하게 되는데 잔류하는 물의 양을 각 시료의 고형분 양으로 평가하여 다음의 표 2에 나타내었다. Particularly, when drying was carried out at 80 ° C, the evaporation of ethyl alcohol in the mixed solvent was all performed, but water remained. The amount of water remaining was evaluated by the solid content of each sample, and the results are shown in Table 2 below.

성형 후 진공탈수된 습지필에 혼합용매를 적용하고 진공탈수를 다시하여 제조된 습지필의 고형분 함량은 혼합용매의 에틸알코올 농도가 높을수록 높게 나타나는 것을 볼 수 있는데, 이것은 에틸알코올의 극성이 낮고 점도가 낮아 진공탈수 효율이 높기 때문이다. 이후 80℃에서 건조를 진행하였을 때 최종 건조 후 고형분 함량에서도 에틸알코올의 농도가 높은 혼합용매를 적용한 경우 잔류 수분함량이 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 특히 혼합용매의 에틸알코올 농도에 따라 최종 고형분 함량이 다르게 나타나는 것을 실제 습윤처리 방식에 의해 용매치환이 이루어지고, 이러한 용매치환 정도는 용매의 에틸알코올의 농도에 크게 영향을 받는 것을 보여주는 것이라 할 수 있다. It can be seen that the solid content of the wet paper pellets produced by applying the mixed solvent to the vacuum dewatered wet paper pellets after the formation and the vacuum dewatering is higher, the higher the ethyl alcohol concentration of the mixed solvent, the higher the polarity of ethyl alcohol is, The vacuum dewatering efficiency is high. After drying at 80 ° C, the residual moisture content was low when a mixed solvent having a high ethyl alcohol concentration was used even after the final drying. In particular, the final solids content varies depending on the ethyl alcohol concentration of the mixed solvent, and the solvent substitution is performed by the actual wet processing method, and the degree of solvent substitution is greatly influenced by the concentration of ethyl alcohol in the solvent .

따라서, 본 실험결과를 바탕으로 습윤처리방식을 통한 용매치환 방식에서 에틸알코올의 농도는 70~80% 정도가 바람직한 것으로 판단되었다. Therefore, based on the results of this experiment, it was determined that the concentration of ethyl alcohol in the solvent substitution method through the wet treatment method is preferably about 70 to 80%.

혼합용매처리 농도별 80℃ 건조에 따른 고형분 함량 변화Change of Solid Content by Drying at 80 ℃ 시료종류Sample type 혼합용매 진공탈수 후Mixed solvent After vacuum dehydration 80℃ 건조처리 후After drying at 80 ℃ ControlControl 10.310.3 72.772.7 AA 13.213.2 85.785.7 BB 13.613.6 87.087.0 CC 15.615.6 90.090.0 DD 16.116.1 90.290.2

시험예 3 : 습윤처리 조건에 따른 바이오패드 최대수분흡수량 변화Test Example 3: Change in the maximum water absorption amount of the biopath according to the wetting treatment conditions

각 바이오패드 시료의 최대수분흡수량은 제조된 바이오패드 시편을 2㎝×2㎝ 크기로 재단하고, 증류수에 30초간 침지시킨 후 중력수를 제거한 다음 흡수된 물의 무게를 측정하여 평가하였다. 시편의 무게당 흡수한 물의 양의 비로 최대수분흡수량을 나타내었다. The maximum water uptake of each biopad sample was measured by cutting the biopad specimen to 2 cm x 2 cm size, immersing it in distilled water for 30 seconds, removing gravity water, and measuring the weight of the absorbed water. The maximum water uptake was shown by the ratio of the amount of water absorbed per weight of the specimen.

Figure 112018115271932-pat00001
Figure 112018115271932-pat00001

도 6에 도시된 바와 같이, 습윤처리시 적용되는 저극성용매의 농도가 높을수록 바이오패드 섬유공극 및 벌크가 향상함에 따라 수분의 흡수용량이 증가되면서 최대수분흡수량이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 6, as the concentration of the low-polarity solvent applied in the wet treatment increases, the absorption capacity of water increases and the maximum moisture absorption increases greatly as the pore and bulk of the bio-pads increase.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many obvious changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. The scope of the invention should therefore be construed in light of the claims set forth to cover many of such variations.

100 : 펄프몰드 성형장치 110 : 상부금형
120 : 하부금형 130 : 지료액탱크
140 : 진공펌프 200 : 초지 성형장치
300 : 롤 400 : 용매 분사장치
500 : 용매회수용 건조장치 600 : 수분 건조장치
700 : 공정챔버
100: pulp mold forming apparatus 110: upper mold
120: lower mold 130: ground liquid tank
140: Vacuum pump 200: Paper-making device
300: Roll 400: Solvent injection device
500: solvent recovery drying apparatus 600: water drying apparatus
700: process chamber

Claims (10)

원료섬유를 물에 혼합하여 해리시키는 원료해리단계;
해리된 상기 원료섬유를 습지필 형태로 성형하고, 이를 진공 탈수시키는 습지필 성형 및 진공탈수단계;
진공 탈수된 상기 습지필에 저극성용매와 물이 혼합된 혼합용매를 분사하여 습지필에 포함된 수분을 저극성용매로 치환시키는 용매습윤처리단계;
용매습윤처리된 상기 습지필을 진공상태에서 탈수시키는 진공탈수단계; 및
진공 탈수된 상기 습지필을 일정 온도에서 건조시키는 건조단계;를 포함하며,
상기 용매습윤처리단계 및 진공탈수단계는 저극성용매의 외부 발산을 최소화하기 위하여 내부가 감압상태로 유지되는 공정챔버 내부에서 공정이 이루어지고,
상기 습지필 성형 및 진공탈수단계는 상기 해리시킨 원료섬유를 펄프몰드 성형장치에 의해 가압함과 동시에 진공펌프로 흡인 탈수시켜 습지필을 성형하며,
상기 펄프몰드 성형장치는 하부금형(120)이 지료액탱크(130)에 담겨져 있어 일정량의 지료액이 하부금형의 홈부에 수용되고, 하부금형에서 1차로 진공펌프(140)에 의해 지료액에 포함된 수분이 흡인되며, 동시에 상부금형(110)이 하강하여 가압이 이루어지고,
상기 용매습윤처리단계는 상기 습지필 성형 및 진공탈수단계를 통해 성형된 습지필의 진공 탈수처리 이후, 수분함량이 70~80 중량%인 상태에서 혼합용매 분사방식으로 습지필을 습윤처리하여 습지필의 용매 및 수분함량이 75~90 중량% 수준이 되게 하며,
상기 건조단계는 상기 습지필에 포함된 저극성용매를 건조시키는 1차 건조단계; 상기 1차 건조단계를 거친 습지필에 남아있는 수분을 제거하기 위해 건조시키는 2차 건조단계;를 포함하고,
상기 1차 건조단계는 습지필에 포함된 저극성용매를 80℃ 이하의 온도로 유지되는 용매회수용 건조장치(500) 내에서 건조시키고, 상기 2차 건조단계는 습지필에 남아있는 수분을 100℃ 이상의 온도로 유지되는 수분 건조장치(600) 내에서 건조시키며,
상기 수분 건조장치는 다수의 구멍이 형성되는 메쉬망 형태를 갖는 메쉬벨트 또는 다공성매트 및 열을 공급하는 열공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 벌크가 향상된 바이오패드 제조방법.
A raw material dissolving step of mixing and dissolving raw fiber into water;
A wet paper fill forming and a vacuum dewatering step of forming the dissociated raw material fibers into a wet paper pellet form and vacuum dewatering the same;
A solvent wet processing step of spraying a mixed solvent in which a low-polarity solvent and water are mixed to the wet-dewatered vacuum-dehydrated filler, thereby replacing the moisture contained in the wet-matter filter with a low-polarity solvent;
A vacuum dewatering step of dewatering the moistened wet filter pellets in a vacuum state; And
And a drying step of drying the wet-dewatered wet paper pell at a constant temperature,
The solvent wet processing step and the vacuum dewatering step are performed in a process chamber in which the interior is kept in a reduced pressure state to minimize the outflow of the low polarity solvent,
The wet paper peeling and vacuum dewatering step may include pressing the dissociated raw material fiber with a pulp mold forming apparatus and sucking and dewatering with a vacuum pump to form a wet paper pellet,
In the pulp mold forming apparatus, the lower mold 120 is contained in the stock solution tank 130, and a certain amount of the stock solution is accommodated in the groove portion of the lower mold. The lower mold 120 is firstly contained in the stock solution by the vacuum pump 140 The upper mold 110 is lowered to be pressurized,
The solvent wet processing step may include a wet dewatering step of wet dewatering the wet dough formed through the wet dough forming step and the vacuum dewatering step, To 75% to 90% by weight,
The drying step may include: a primary drying step of drying the low-polarity solvent contained in the wet paper; And a second drying step of drying the wet paper to remove moisture remaining in the wet paper after passing through the primary drying step,
In the primary drying step, the low-polarity solvent contained in the wet paper is dried in a solvent recovery drying apparatus 500 maintained at a temperature of 80 ° C or lower, and the secondary drying step removes moisture remaining in the wet paper Lt; RTI ID = 0.0 > C, < / RTI >
Wherein the moisture drying apparatus includes a mesh belt or a porous mat having a mesh network in which a plurality of holes are formed, and a heat supply device for supplying heat.
청구항 1에 있어서,
상기 원료섬유는 목재섬유, 재활용 고지섬유, 목섬유, 면섬유, 고순도 셀룰로오스섬유, 초본류 바이오매스 섬유, 천연섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 벌크가 향상된 바이오패드 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the raw material fiber is made of any one selected from the group consisting of wood fiber, recycled woven fiber, wood fiber, cotton fiber, high purity cellulose fiber, herbaceous biomass fiber and natural fiber.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 저극성용매는 에틸알코올(Ethanol), 아세톤(Acetone), 에틸아세테이트(EA), 이소프로판올(IPA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 벌크가 향상된 바이오패드 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the low polarity solvent is any one selected from the group consisting of ethyl alcohol, acetone, ethyl acetate (EA), and isopropanol (IPA).
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 1차 건조단계에서 발생되어 배출된 공기를 수집하고 응축하여 용매습윤처리단계로 재투입하는 것을 특징으로 하는 벌크가 향상된 바이오패드 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the air generated in the primary drying step is collected, condensed, and re-introduced into the solvent wet processing step.
삭제delete
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