KR102521806B1 - 제지 소각로 비산재를 이용한 판지 중심층 소재 제조 방법 - Google Patents
제지 소각로 비산재를 이용한 판지 중심층 소재 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 제지 소각로에서 발생한 비산재(Fly Ash)로부터 판지 중심층 재료로 사용하는 방법으로 비산재의 특성을 보다 개선하여 중심층 소재를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 보일러에서 발생하는 이산화탄소를 활용하여 비산재의 특성을 개선하여 이를 판지 중심층 소재로 사용하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 제지 소각로에서 발생한 비산재(Fly Ash)로부터 판지 중심층 재료로 사용하는 방법으로 비산재의 특성을 보다 개선하여 중심층 소재를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 보일러에서 발생하는 이산화탄소를 활용하여 비산재의 특성을 개선하여 이를 판지 중심층 소재로 사용하는 방법에 관한 것이다.
각종 보일러의 배기가스는 이산화탄소를 포함하고 있고, 이러한 이산화탄소는 온실가스의 주범으로 인식되어 이를 줄이고자 하는 노력과 함께 배기되는 이산화탄소를 활용할 수 있는 기술을 개발하고자 하는 노력이 있다.
한편, 제지 공정에서는 제지 생산 이후 슬러지가 발생하는데, 제지 슬러지는 최근 종이 사용량 증가로 인한 제지산업의 발달과 함께 그 발생량 역시 급격히 증가하고 있다.
현재 제지 슬러지는 소각, 매립, 해양투기 등의 방법으로 처리되고 있다.
소각 방법의 경우 슬러지를 소각로에서 연소시켜 스팀을 생산하여 에너지로 활용하는 한편, 부산물로 소각재가 발생한다. 일반적으로 상기 소각재(cinder)는 폐기물 처리업체에 위탁해서 처리하는데, 그 활용 용도는 매립지의 복토, 고화제, 경량 골재화 등으로 활용 범위가 매우 제한적이고 부가가치도 낮은 물품으로 활용되고 있다.
이와 같이 제한적인 활용으로 인해 소각재 처리비용은 지속적으로 상승하여 제지 업계에 부담이 되고 있다. 또한 향후 폐기물 처리 방안에 대한 규제수준이 점차 강화될 것으로 예상되어 부가가치가 높은 제품으로 재활용할 수 있는 방안이 요구된다. 즉, 제지 슬러지 소각재의 친환경적이고 경제적인 재활용 기술개발의 필요성이 있다.
본 발명자들은 제지 슬러지의 소각로에서 나오는 소각재 중 바닥재를 제외한 비산재(Fly Ash)를 판지 원료로 활용할 수 있는 기술을 개발하고자 하였으며 그 결과를 대한민국 특허 출원번호 10-2020-0131421로 출원한 바 있다.
본 발명은 상기 기술개발의 일환으로 제지 슬러지의 소각로에서 나오는 비산재 활용의 문제점을 개선하며, 또한 배기가스 중의 이산화탄소를 활용하여 판지의 중심층 소재를 제조할 수 있는 기술을 개발하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기 목적 달성을 위하여 본 발명은 제지 소각로의 비산재로부터 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러리를 제조하고 이를 판지 중심층 소재로 사용할 수 있도록 하는 판지 중심층 소재 제조 방법으로
1) 제지 소각로의 비산재를 이송하는 단계
2) 상기 비산재에 물을 투입하여 슬러리화 하고 염소이온을 제거하는 단계,
3) 상기 염소이온이 제거된 비산재 슬러리에 보일러 배기 가스 중의 이산화탄소를 투입하여 탄산화 반응시켜 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러러를 얻는 단계, 및
4) 단계 3)의 슬러리를 체질하는 단계
를 포함하는 판지 중심층 소재 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 판지 중심층 소재를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 판지 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 소각로의 비산재에 물을 투입하기 전에 자성성분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 자성성분 제거 단계가 분말상태의 제지 소각로의 비산재를 마그네틱 바에 통과시켜 자성 성분을 제거하는 단계일 수 있다.
본 발명은 염소이온 제거 단계가 비산재를 물에 풀어서 슬러리화 한 후, 물로 세척(Washing) 처리하여 염소이온을 제거하는 단계일 수 있다.
본 발명은 상기 염소이온이 제거된 비산재 슬러리에 이산화탄소 투입 전에 습식마쇄 방식을 통해 입도를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 체질하는 단계가 단계 3)의 탄산화 반응 후의 슬러리를 체질(Screening)하여 직경 300㎛ 미만의 성분을 선별하는 단계일 수 있다.
본 발명은 단계 4)의 체질하는 단계 이후 비산재 슬러리에 공기의 기포를 불어넣어 가벼운 불연소 물질을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 비산재 슬러리에 중금속 봉쇄제를 투입하여 중금속을 봉쇄하여 용출을 방지하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 중금속 봉쇄제 투입 단계는 바람직하게는 단계 3)과 단계 4) 사이일 수 있다.
제지 소각로에서 발생한 비산재는 매립 대상 또는 제한된 재활용 용도를 갖는 물질로 또는 폐기물로 인식되어 처리에 비용이 발생해 왔는데 반해 본 발명은 비산재를 종이 원료로 재활용함으로써 폐기물을 감소시켜 폐기물 처리 비용을 절감하는 효과가 있고, 환경을 보존하는 효과가 있다.
본 발명은 보일러 연소 후 발생하는 이산화탄소를 대기 중으로 배출하지 않고 재활용함으로써 온실가스를 저감하는 효과가 있다.
본 발명은 제지 소각로에서 발생한 비산재를 판지 제조에 사용함에 있어서 화학적·물리적 특성이 개선된 비산재 슬러리를 제공함으로써 제조되는 종이의 건조 효율이 증대되어 건조에 투입되는 에너지를 줄일 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명의 방법으로 제조되는 판지 중심층 소재는 침강성 탄산칼슘을 포함하여 이를 활용하여 판지를 제조함에 있어서 제조설비에의 손상을 최소화하여 판지 제조의 수율을 높이고 보다 효율적으로 판지를 제조할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 침강성탄산칼슘을 포함하는 비산재 슬러리는 pH가 9이하이고, 평균입도가 균일하고 원형 또는 입방형 형상을 띄고 있어서 이를 활용하여 판지를 제조하는 경우 판지 제조 공정을 원활하게 할 수 있고 제조공정 배관에의 응집 현상 또는 배관 및 초지용구의 마모가 개선되는 효과가 있다.
본 발명의 처리 전 비산재 내의 칼슘은 산화칼슘 형태로 존재하는데 CaO의 높은 반응성으로 칼슘이온과 pH를 상승을 야기하여 제지공정내 용수의 경도 상승을 유발하고 pH가 상승되어 공정 내에 스케일 발생이 증가하는 문제점이 있는데 본 발명은 CaCO3로의 전환으로 칼슘이온에 의한 스케일 및 pH 상승 등의 문제를 해결할 수 있다. 또한 CaO가 탄산화되어 CaCO3가 됨에 따라 단위몰당 분자량이 증가하여 이를 이용하여 판지를 제조하는 경우 내첨 필러(Filler) 중량이 증대되고 이에 따라 원재료 추가 절감을 통해 원가절감을 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 판지의 일예의 층상구조이다.
도 2는 실시예 1 및 비교실시예 1에서 생산한 중심층 소재의 전자현미경 사진이다.
도 3은 실시예 1 및 비교실시예 1에서 생산한 중심층 소재의 입도 분포도이다.
도 4는 실시예 1 및 비교실시예 1에서 생산한 중심층 소재 슬러리를 투명용기에서 교반하고 방치한 이후 표면에의 부착 및 응집 현상을 관찰한 사진이다.
도 2는 실시예 1 및 비교실시예 1에서 생산한 중심층 소재의 전자현미경 사진이다.
도 3은 실시예 1 및 비교실시예 1에서 생산한 중심층 소재의 입도 분포도이다.
도 4는 실시예 1 및 비교실시예 1에서 생산한 중심층 소재 슬러리를 투명용기에서 교반하고 방치한 이후 표면에의 부착 및 응집 현상을 관찰한 사진이다.
이하，본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
일반적으로 판지는 원료 사용의 효율화와 초지공정의 탈수성 때문에 다층의 종이합지 형태로 제조된다. 한편, 판지의 원료로 재생펄프(고지)가 사용되고 있다. 판지 제조 시 원료로 사용되는 재생펄프는 천연펄프에 비해 미세분이 많아 초지공정의 탈수성을 저하시키고, 제지 공정에 투입된 물질에 대한 제품화된 물질의 비율을 의미하는 보류율을 감소시킨다. 나아가 재생펄프를 사용하는 경우 종이의 팽윤성이 떨어져 종이의 벌크와 강도가 감소한다. 특히 벌크의 하락은 제지 제조공정에서 펄프의 사용량을 증가시켜 생산원가에 악영향을 준다.
또한 재생펄프의 경우 재사용 횟수가 증가하면서 물을 함유하는 능력이 높아져 건조효율을 하락시키는 원인이 된다. 이러한 지료의 탈수성 악화로 인하여 조성공정에서의 원료의 고해가 제한되며 이는 제품의 강도하락의 주 요인으로 작용한다.
한편, 판지 생산 시 일반적으로 원재료인 펄프 및 재생펄프와 함께 무기물 충진재(탄산칼슘, Talc, Clay 등) 또는 목분을 사용하고 있다. 무기물 충진재의 경우 이를 사용함으로써 외관 품질을 개선하고 원재료 절감을 통한 비용 절감을 시키고 있으며, 목분의 경우 섬유 사이의 공간 확보를 통한 제품 벌크(Bulk)를 향상시키며, 건조 효율을 증가시켜 에너지 비용을 절감시킬 수 있다. 그러나 이들 무기물 충진재 및 목분의 사용 또한 판지의 원가를 높이는 원인이 되고 있고, 무기물 충진재 및 목분의 경우 제조되는 판지의 외관 및 광학적 특성을 충분히 향상시키지 못하는 단점이 있다.
이에 본 발명자들은 종이 특히 판지의 제조에 재생펄프와 제지 소각로의 비산재를 혼합 사용하는 경우 비산재가 섬유 사이의 간격을 넓혀 판지 제조시 재생펄프를 사용함에도 불구하고 벌크 향상이 가능하고 탈수성을 떨어뜨리지 않는다는 것을 발견하고 비산재를 전처리하여 판지 재료로 사용하는 방법을 개발한 바 있다.
상기 방법은 동일 두께의 판지 생산에서 재생펄프 사용량 및 충진재또는 목분의 사용을 줄여서 비용을 절감할 수 있고, 비산재 성분이 물을 흡수하지 않아 판지 생산 시 건조에너지를 절감할 수 있는 반면, 판지 생산 공정 중에 시스템에 스케일이 형성되고 배관에 침착하여 고형화가 진행되어 공정을 오염시키고, 또한 비산재 슬러리 사용에 따라 설비가 마모되는 현상이 발생하는 문제가 있었다.
이에 본 발명자들은 다양한 연구를 통하여 상기의 문제가 비산재 슬러리 중의 소석회 성분 및 침상형 또는 방추형 형상의 성분의 존재에 기인함을 밝히고 이를 해소하는 방법을 개발하고자 노력한 결과 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 비산재 슬러리로부터 유용한 판지 제조용 소재를 만들기 위하여 예의 노력한 결과 비산재 슬러리에 이산화탄소를 반응시켜 비산재 슬러리 중의 소석회 성분을 탄산칼슘으로 만들어서 이를 판지 중심층 소재로 사용하는 기술을 개발하였다.
본 발명은
1) 제지 소각로의 비산재를 이송하는 단계
2) 상기 비산재에 물을 투입하여 슬러리화 하고 염소이온을 제거하는 단계,
3) 상기 염소이온이 제거된 비산재 슬러리에 보일러 배기 가스 중의 이산화탄소를 투입하여 탄산화 반응시켜 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러러를 얻는 단계, 및
4) 단계 3)의 슬러리를 체질하는 단계
를 포함하는 판지 중심층 소재 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명의 판지 중심층 소재를 제조하는 각 단계를 상세히 설명한다.
제지 제조에 사용되고 남은 찌꺼기는 주로 펄프, 비닐 및 제지에 사용되고 남은 탄산칼슘, 클레이, 탈크 등의 무기질 성분이다. 이러한 찌꺼기를 소각로에서 연소시키면 에너지로 활용되는 스팀과 함께 재가 나온다. 본 발명은 이러한 재 중에서 초반의 사이즈가 크고 무거운 것을 제외하고 후 공정에서 나오는 재(비산재(Fly Ash))를 포집하여 사용하고 바람직하게는 후 공정에서 나오는 1차 비산재를 다시 소각할 때 비산되어 나오는 비산재(Fly Ash)를 사용한다.
본 발명은 상기 포집된 분말 상태의 비산재의 염소이온 제거단계를 포함한다.
본 발명은 염소이온 제거단계 이전에 상기 포집된 분말 상태의 비산재의 자성성분 제거 단계를 포함할 수 있다. 상기 자성 성분 제거 단계가 비산재를 마그네틱 바에 통과시켜 철을 포함한 자성 성분을 제거하는 단계일 수 있다. 사용되는 마그네틱 바의 자기장은 10,000 ~ 16,000Gauss, 바람직하게는 11,000 ~ 14,000Gauss 이다. 비산재에 자성성분이 다량 있는 경우 종이 제조시 섬유결합을 방해하고 또한 초지 설비의 배관을 마모시킬 수 있다.
본 발명은 철을 포함한 자성성분을 일정 수준 이하로 제거함으로써 섬유결합 방해 요인을 제거하고 배관 및 초지설비의 마모를 완화시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 비산재를 이용하여 제조되는 판지 내에 금속검출 빈도가 줄어서 최종 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 염소이온 제거 단계는 비산재와 물을 혼합하여 10~25중량%의 슬러리를 만든 후 물로 세척처리하여 염소이온을 제거하는 단계일 수 있다.
구체적으로는 컨베이어로 비산재를 슬러리 T/k 상부로 공급하여 물과 함께 교반하여 염소이온을 물에 용해시켜 제거한다. 본 발명은 비산재의 농도를 10~25중량%로 함으로써 비산재의 분산이 용이해지고, 체류시간 없이 염소 이온을 원하는 수준인 250ppm이하로 제거할 수 있고, 이후 체질(Screening) 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다.
비산재 슬러리 제조를 위한 물은 공업용수, 공정 순환수인 재이용수 또는 초지 기내 순환수인 백수(white water)일 수 있고 경제성 및 합성 효율면에서는 온도가 높은 백수가 바람직하다.
본 발명은 비산재를 세척 처리하여 염소 이온 농도를 250중량ppm미만으로 줄임으로써 이를 종이 원료로 사용할 때 종이의 품질을 높여줄 수 있는 장점이 있다. 최근 유해물질의 포함기준이 엄격해지면서 최종 제품에 염소이온을 포함한 할로겐 원소 함량에 대해서도 특정 함량 이하일 것이 요구(일반적인 종이의 경우 700ppm이하) 되고 있는데 본 발명은 염소 이온을 제거함으로써 최종 제품의 품질 기준을 충족할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 염소 이온이 제거된 슬러리를 탄산화 반응조로 이송하여 탄산화 반응시켜 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러러를 얻는 단계를 포함한다. 특히 본 발명은 상기 탄산화 반응에 사용되는 이산화탄소를 LNG, 소각로 등의 보일러의 배기가스에 포함된 CO2를 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 사용하는 보일러의 배기가스 중의 이산화탄소 농도는 7 내지 10중량%일 수 있고 보일러 배기가스를 별도 처리없이 사용할 수 있다.
본 발명의 탄산화 반응은 염소 이온이 제거된 비산재 슬러리에 CO2를 포함하는 배기가스를 주입하고 상온 내지 30℃온도, 상압에서 30분 내지 5시간, 바람직하게는 1시간 내지 3시간 교반하여 수행할 수 있다. 반응은 약 pH 13의 초기 슬러리의 pH가 9 이하 바람직하게는 7 이하가 되면 완료된 것으로 한다.
이와 같이 탄산화 반응이 진행되어 침강성 탄산칼슘을 포함하는 비산재 슬러리는 pH가 9이하이고, 평균입도가 균일하고 그 분포도에 있어서도 정규 분포를 가진다. 특히 본 발명에 포함된 침강성 탄산칼슘은 원형 또는 입방형 형상을 띄고 있어서 이를 활용하여 판지를 제조하는 경우 판지 제조 공정을 원활하게 할 수 있다. 본 발명의 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러리를 판지 제조에 사용하는 경우 제조공정 배관에의 응집 현상이 개선되고 배관 및 초지용구의 마모가 개선되는 효과가 있다
또는 배관의 마모 등이 발생하지 않는다.
본 발명의 처리 전 비산재 내의 칼슘은 산화칼슘 형태로 존재하고 이를 슬러리화 하는 경우 CaO의 높은 반응성으로 칼슘이온과 pH를 상승을 야기하여 제지공정내 용수의 경도 상승을 유발하고 pH가 상승되어 공정 내에 스케일 발생하고 배관 막힘 현상이 증가하는 문제점이 있다.
이에 반해 본 발명의 경우 CaCO3로의 전환으로 칼슘이온에 의한 스케일 및 pH 상승 등의 문제를 해결할 수 있다. 또한 제지 공정에서의 내첨 약품의 성능 저하를 방지할 수 있다. 또한 CaO가 탄산화되어 CaCO3가 됨에 따라 단위몰당 분자량이 증가하여 이를 이용하여 판지를 제조하는 경우 내첨 필러(Filler) 중량이 증대되고 이에 따라 원재료 추가 절감을 통해 원가절감을 할 수 있는 장점이 있다.
이후 본 발명은 슬러리 중 입자의 입도를 보다 고르게 하기 위하여 체질하는 단계를 포함한다. 상기 체질하는 단계는 탄산화 반응이 수행된 비산재 슬러리를 진동 스크린에 통과시켜서 사이즈가 300㎛ 이상의 모래 성분(Heavy Sand류) 등의 거대입자 성분을 제거하는 단계일 수 있다.
본 발명의 체질하는 단계는 비산재 슬러리의 탄산화 반응 이후에 진행됨으로써, 체질단계 스크린의 마모 손상을 보다 줄일 수 있다.
본 발명은 비산재 슬러리의 탄산화 반응 이후 탄산화 반응 생성물을 저장하는 탄산화 저장조를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 비산재 성분의 크기를 300㎛ 미만의 물질로 하였는데, 크기가 300㎛ 이상인 경우 종이 제품 내에서 표면으로 돌출되어 제품 불량을 유발할 수 있고 타 종이원료와의 혼합이 용이하지 않을 수 있다. 본 발명은 비산재 성분의 크기를 300㎛미만으로 함으로써 이를 이용하여 종이 제품 제조 시 타 종이원료와의 혼합이 우수하고 최종제품의 외관을 좋게 할 수 있다.
본 발명은 제품에서 돌출 불량을 해소하고 외관을 보다 좋게 하기 위하여 바람직하게는 체질하는 단계가 사이즈 200㎛ 이상 성분을 제거하는 단계일 수 있다.
본 발명은 체질하는 단계 이후 가벼운 불연소 물질을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 불연소 물질을 제거하는 단계는 상기 침강형 탄산칼슘 포함 직경 300㎛ 미만의 물질을 포함하는 비산재 슬러리에 공기의 기포를 불어넣어 비중이 낮은 성분, 예를 들면 불연소된 카본 찌꺼기 또는 비중이 1.0이하인 성분을 기포와 함께 제거하는 단계일 수 있다.
본 발명은 이와 같이 비중이 지나치게 낮은 성분은 제거함으로써 종이 원료로 사용되는 비산재의 성분들의 크기 조절과 함께 비중도 조절하는 효과가 있다. 본 발명의 종이원료로 사용되는 비산재의 비중은 바람직하게는 2.2 내지 2.9, 더욱 바람직하게는 2.4 내지 2.8로 이 경우 원료량 절감 확대를 통한 원가절감의 장점이 있다.
본 발명의 비산재 슬러리에 포함되는 침강성 탄산칼슘은 평균입도가 10 내지 60㎛이고 특히 형상이 원형 또는 입방형인 침강성 탄산칼슘 입자를 포함함으로써 이를 이용하여 판지를 제조하였을 때 제조 단계의 스케일을 개선하고 설비의 오염 및 마모를 개선할 수 있으며 제조된 판지의 품질을 개선할 수 있다.
본 발명은 탄산화 반응 전에 비산재 슬러리를 습식 분쇄함으로써 얻어지는 침강성 탄산칼슘의 입자 크기를 더 작게 할 수 있다.
즉, 본 발명은 염소 이온이 제거된 슬러리의 탄산화 반응 전에 슬러리를 습식 마쇄하여 슬러리에 포함된 Ca(OH)2 등의 입자크기를 균일하게 제어하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기에서 습식 마쇄는 바람직하게는 어트리션 밀(Attrition Mill)을 이용하여, Ca(OH)2 입도를 제어할 수 있다. 습식 마쇄 시 어트리션 밀을 사용하는 경우 분쇄가 용이하고, 처리효율이 우수하다는 장점이 있다.
제지 소각로의 비산재에는 다양한 형태의 무기물이 다량 함유되어 있어서 여기에 물을 가하여 슬러리를 만드는 경우 다양한 크기의 응집체가 형성될 수 있다. 그러므로 이를 이용하여 탄산화 반응을 시키는 경우 입도 분포가 넓은 탄산칼슘이 제조될 수 있다. 즉, 일반적인으로 생석회를 수화하고 탄산화하여 제조되는 침강성 탄산칼슘(PCC)이 1-5㎛의 크기 분포를 보이는 반면, 본 발명의 비산재 슬러리를 탄산화하여 침강성 탄산칼슘을 제조하는 경우 100㎛이상의 크기를 갖는 침강성 탄산칼슘이 포함될 수 있다.
이에 본 발명은 보다 균일하고 35㎛이하의 입도 분포의 침강성 탄산칼슘이 포함된 중심층 소재를 필요로 하는 경우 비산재 슬러리를 습식 분쇄하여 입자크기를 균일하게 한 후 탄산화 반응을 수행할 수 있다. 습식 마쇄한 수산화칼슘의 입도는 20~50㎛로 함이 바람직한데, 20㎛이하로 Ca(OH)2를 마쇄할 경우, 제조되는 침강성 탄산칼슘의 입도가 필요이상으로 낮아지는 문제가 발생될 수 있기 때문이다.
습식 마쇄는 5분 내지 25분, 바람직하게는 10분 내지 20분미만 진행할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 방법으로 처리되어 벌크 향상과 같은 물리적 특성 및 백색도 또는 백감도 같은 광학적 특성이 향상되고 또한 판지 제조 공정에 투입되었을 때 배관의 스케일 침착을 유발하지 않고 설비의 마모 문제를 야기하지 않는 판지 중심층 소재를 제공한다.
본 발명의 중심층 소재는 pH가 9이하인 것을 특징으로 한다. pH가 이와 같이 낮음으로 인하여 판지 제조 시 스케일 생성이 억제될 수 있는 장점이 있다.
제지 소각로의 비산재로부터 생산되는 본 발명의 판지 중심층 소재는 슬러리 상태로 생산되고 이러한 슬러리 상태로 판지 제조에 투입될 수 있어서 공정이 효율적일 수 있다.
본 발명은
1) 제지 소각로의 비산재를 이송하는 단계
2) 상기 비산재에 물을 투입하여 슬러리화 하고 염소이온을 제거하는 단계,
3) 상기 염소이온이 제거된 비산재 슬러리에 보일러 배기 가스 중의 이산화탄소를 투입하여 탄산화 반응시켜 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러러를 얻는 단계,
4) 단계 3)의 슬러리를 체질하는 단계를 포함하여 판지 중심층 소재 제조하는 단계 및
5) 상기 단계 4)의 중심층 소재를 그대로 판지 중심층 재료로 하여 판지를 제조하는 방법을 제공한다.
판지는 일반적으로 0.3mm 이상의 두께를 가진 두껍고 질긴 종이를 의미한다.
본 발명의 판지의 일 실시예는 도 1과 같이 다층으로 이루어져 있다.
즉, 중심층을 사이에 두고 상부 탑(TOP)층과 하부 이면(Back)층이 있으며 상부 탑층은 인쇄 및 가공 등을 위해 백색의 잡지류 폐지(old magazine, OMG)를 사용하며, 피그먼트 코팅(탄산칼슘)이 되어 있을 수 있다. 하부 이면층은 주로 신문 폐지(old newspaper, ONP)로 이루어지고 제품 후면의 회색색상을 위해 사용된다. 후면 색상에 따라 등급이 나뉘며 white-back, gray-back, brown-back 등이 있으며 본 발명의 침강성 탄산칼슘을 포함하는 판지의 하부 이면층은 gray-back으로 이루어질 수 있다.
중심층은 판지에 볼륨감을 줄 수 있는 것으로 골판지 고지(old corrugated cardboard, OCC)와 같은 재생펄프와 함께 무기물 충진재 또는 목분을 사용하고 있는데, 본 발명은 상기 중심층의 재생펄프 또는 무기물 충진재와 목분의 일부를 상기 비산재를 탄산화 반응시켜 침강성 탄산칼슘(PCC)을 포함하는 소재를 사용할 수 있다. 본 발명의 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러리를 판지 중심층 소재로 사용하는 경우 종이 두께가 두꺼워지면서도 건조효율이 좋아져서 에너지를 줄일 수 있고 나아가 제지 생산속도를 높일 수 있다. 또한 판지 제조 단계의 스케일을 개선하고 설비의 오염 및 마모를 개선할 수 있으며 제조된 판지의 품질을 개선할 수 있다.
상기 중심층과 탑층의 사이 및 중심층과 이면층 사이에는 골판지 고지를 포함하여 제조되는 중간층으로 각각 Under 탑층 및 Under 필러층이 있을 수 있다.
본 발명의 일예에서 비산재를 처리하여 얻은 중심층 소재는 주성분이 CaCO3로 바람직하게는 CaCO3 함량이 20중량%이상이다.
상기 물리적으로 개질된 비산재의 입자 사이즈는 300㎛ 미만, 바람직하게는 20-200㎛이며, 백색도(Brightness)는 TAPPI(Technical Association of the Pulp and Paper Industry)백색도 25% 이상 바람직하게는 31% 이상, 보다 바람직하게는 38% 이상임을 특징으로 한다. 상기 TAPPI 백색도는 바람직하게는 70%이하이다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러리중 고형분은 CaCO3 20~50중량%, SiO2 8~15중량%, Al2O3 7~12중량%, Fe2O3 1~5중량%, MgO 1~5중량% 및 기타 미 분석 성분으로 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 들어 본 발명을 설명한다. 다만, 본 발명이 이에 제한되지 않으며, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
[실시예 1] 침강성 탄산칼슘 포함 비산재 슬러리 포함 판지 중심층 소재의 제조
제지 소각로로부터 얻은 분말상태의 비산재를 마그네틱 바에 통과시켜 자성 성분을 제거하고 이후 비산재를 물에 풀어서 20중량% 슬러리를 제조한 후, 세척(Washing) 처리하여 염소이온을 제거하여 염소이온 농도 180ppm의 슬러리를 얻었다.
상기 슬러리를 탄산화 반응조로 이송하고 탄산화 반응조에 LNG 보일러 배기가스(CO2 7중량% 이상)를 투입하여 30℃온도에서 탄산화 반응을 수행하였다. 탄산화 반응 전 슬러리 pH는 11.7이었는데 탄산화 반응 후 슬러리의 pH는 8.7이었다.
탄산화 반응 후 비산재 슬러리를 진동 스크린을 사용하여 체질(Screening)하여 직경 300㎛ 이상의 성분을 제거하여 판지 중심층 소재를 제조하였다.
[비교실시예 1]
제지 소각로로부터 얻은 분말상태의 비산재를 사용하여 탄산화 반응시키는 단계만을 제외하고 실시예 1과 같이 수행하여 판지 중심층 소재를 제조하였다.
[실시예 2]
제지 소각로로부터 얻은 비산재 수화 하여, Ca(OH)2의 고형분을 10중량% 함유한 슬러리를 제조하고 염소이온을 제거하였다. 염소이온이 제거된 슬러리를 어트리션 밀을 통해 10분간 습식 마쇄한 후, 30℃온도에서 1.5시간동안 탄산화 반응하여 침강성 탄산칼슘 포함 슬러리를 제조하였다. 탄산화 반응 후 비산재 슬러리를 진동 스크린을 사용하여 체질(Screening)하여 직경 300㎛ 이상의 성분을 제거하여 판지 중심층 소재를 제조하였다.
합성된 탄산칼슘의 입도를 측정하였다.
[실시예 3]
습식마쇄 15분 진행한 것을 제외하고 실시예 2와 같이 진행하였다. 합성된 탄산칼슘의 입도를 측정하였다.
[실시예 4]
습식마쇄 20분 진행한 것을 제외하고 실시예 2와 같이 진행하였다. 합성된 탄산칼슘의 입도를 측정하였다.
[실시예 5]
Ca(OH)2의 고형분을 20중량% 함유한 슬러리를 사용하고 습식 마쇄를 15분 진행한 것을 제외하고 실시예 2와 같이 진행하였다. 합성된 탄산칼슘의 입도를 측정하였다.
하기 표 1에 실시예 2 내지 4의 탄산칼슘의 입도를 나타내었다.
| 구 분 | D50 입도(㎛) | D90 입도(㎛) | ||
| 탄산화 전 Ca(OH)2 입도 |
탄산화 후 CaCO3 입도 |
탄산화 전 Ca(OH)2 입도 |
탄산화 후 CaCO3 입도 |
|
| 마쇄 전 | 68 | 39 | 182 | 127 |
| 마쇄 10분(실시예 2) | 35 | 22 | 78 | 48 |
| 마쇄 15분(실시예 3) | 25 | 17 | 51 | 32 |
| 마쇄 20분(실시예 4) | 18 | 9 | 32 | 26 |
| 마쇄 15분(실시예 5) | 28 | 19 | 59 | 39 |
[실험예 1] 형상 확인
실시예 1 및 비교실시예 1에서 생산한 중심층 소재를 건조하여 파우더를 얻고 이것의 전자현미경 사진을 찍고 이를 도 2에 도시하였다. 도 2에 의하면 비교실시예 1의 중심층 소재에는 침상 성분이 다수 포함되어 있으나 본 발명의 실시예 1의 중심층 소재는 원형 또는 입방형 성분이 다수 포함된 것을 알 수 있다.
[실험예 2] 입자 사이즈 확인
실시예 1 및 비교실시예 1에서 생산한 슬러리 상태의 중심층 소재의 입도 분포를 확인하여 도 3에 도시하였다. 도 3에 의하면 비교실시예 1의 중심층 소재의 평균입도는 92㎛이상인 반면 실시예 1의 중심층 소재의 평균입도는 55㎛로 작고 입자 크기도 정규분포를 나타내어 이를 판지 원료로 사용하였을 때 다른 재료와의 혼화성이 우수할 수 있다.
[실험예 3] 스케일 방지 효과
실시예 1 및 비교실시예 1에서 생산한 중심층 소재를 슬러리를 투명용기에서 교반하고 방치한 이후 표면에의 부착 및 응집 현상을 관찰하고 그 결과를 도 4에 도시하였다. 도 4에 의하면 비교실시예 1의 중심층 소재를 교반 후 방치한 경우 내벽에 스케일이 부착되어 응집되는 현상을 볼 수 있는데 반해 실시예 1의 중심층 소재의 경우 스케일의 부착 및 응집 현상이 없는 것을 알 수 있다.
[실험예 4] 판지의 제조
실시예 1의 중심층 소재를 중심층 성분으로 사용하여 판지를 제조하였다(실험예 4).
비교실시예 1의 중심층 소재를 중심층 성분으로 사용하여 판지를 제조하였다(비교실험예 4).
실시예 1 또는 비교실시예 1의 소재 이외의 중심층 재료는 골판지 고지 및 목분이다.
하기 표 2에 의하면 본 발명의 중심층 소재인 실시예 1의 소재를 사용하여 판지를 제조하는 경우 비교실시예 1 소재 사용 대비 동일 중량을 사용하였을 경우 판지 생산 설비의 마모도가 감소하는 효과가 있다. 그 결과 생산 설비의 점검, 교체 등의 사용 주기가 연장되는 효과가 있다.
제조된 판지의 경우 본 발명의 침강성 탄산칼슘을 포함하는 판지의 경우 침강성 탄산칼슘을 포함하지 않는 판지 대비 파열강도가 증가하는 한편 판지 층간 결합력이나 스티프니스 및 인장강도 등의 저하는 없는 것을 알 수 있다.
| 기준 | 비교실험예 4 | 실험예 4 | ||
| 중심층 소재 | - | 비교실시예 1 | 실시예 1 | |
| 투입비(중량%) | - | 10 | 10 | |
| 기본 물성 |
평량(gsm) | 350±5% | 351 | 347 |
| 두께(㎛) | 455±25 | 468 | 463 | |
| 강도 품질 (MD/CD) |
층결합 | - | 221 | 220 |
| stiffness | 180/90 | 233/115 | 235/108 | |
| 파열강도 | - | 527 | 543 | |
| 인장강도 | - | 12.4/4.6 | 12.0/5.0 | |
| Wire마모도(mg) | 571 | 447 | ||
Claims (10)
1) 제지 소각로의 비산재를 이송하는 단계
2) 상기 비산재에 물을 투입하여 슬러리화 하고 염소이온을 제거하는 단계,
3) 상기 염소이온이 제거된 비산재 슬러리에 보일러 배기 가스 중의 이산화탄소를 투입하여 탄산화 반응시켜 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러리를 얻는 단계, 및
4) 단계 3)의 슬러리를 체질하는 단계
를 포함하는 판지 중심층 소재 제조방법으로,
상기 단계 3)은 이산화탄소가 7 내지 10중량% 포함된 보일러 배기 가스를 별도의 처리없이 투입하고,
상기 단계 4)의 체질하는 단계는 비산재 슬러리를 체질(Screening)하여 직경 20-200㎛ 미만의 성분을 선별하는 단계이고,
상기 단계 4)의 체질하는 단계 이후 단계 4)의 크기가 선별된 비산재 슬러리에 공기의 기포를 불어넣어 가벼운 불연소 물질을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 단계 3)의 탄산칼슘은 평균입도가 10-60㎛이고,
처리된 비산재가 CaCO3 20~50중량%를 포함하는
것을 특징으로 하는 판지 중심층 소재 제조방법
2) 상기 비산재에 물을 투입하여 슬러리화 하고 염소이온을 제거하는 단계,
3) 상기 염소이온이 제거된 비산재 슬러리에 보일러 배기 가스 중의 이산화탄소를 투입하여 탄산화 반응시켜 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러리를 얻는 단계, 및
4) 단계 3)의 슬러리를 체질하는 단계
를 포함하는 판지 중심층 소재 제조방법으로,
상기 단계 3)은 이산화탄소가 7 내지 10중량% 포함된 보일러 배기 가스를 별도의 처리없이 투입하고,
상기 단계 4)의 체질하는 단계는 비산재 슬러리를 체질(Screening)하여 직경 20-200㎛ 미만의 성분을 선별하는 단계이고,
상기 단계 4)의 체질하는 단계 이후 단계 4)의 크기가 선별된 비산재 슬러리에 공기의 기포를 불어넣어 가벼운 불연소 물질을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 단계 3)의 탄산칼슘은 평균입도가 10-60㎛이고,
처리된 비산재가 CaCO3 20~50중량%를 포함하는
것을 특징으로 하는 판지 중심층 소재 제조방법
청구항 1에 있어서, 단계 2) 이전에 자성성분 제거 단계를 더 포함하고, 자성성분 제거 단계가 분말상태의 제지 소각로의 비산재를 마그네틱 바에 통과시켜 자성 성분을 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 판지 중심층 소재 제조방법
청구항 1에 있어서, 염소이온 제거 단계가 비산재를 물에 풀어서 슬러리화 한 후, 세척(Washing) 처리하여 염소이온을 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 판지 중심층 소재 제조방법
삭제
삭제
청구항 3에 있어서, 단계 2)와 단계 3) 사이에 비산재 슬러리를 습식 마쇄하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 판지 중심층 소재 제조방법
청구항 1에 있어서, 처리된 비산재가 CaCO3 20~50중량%, SiO2 8-15중량%, Al2O3 7-12중량%, Fe2O3 1~5중량%, MgO 1~5중량% 및 잔량의 미 분석 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 판지 중심층 소재 제조방법
1) 제지 소각로의 비산재를 이송하는 단계
2) 상기 비산재에 물을 투입하여 슬러리화 하고 염소이온을 제거하는 단계,
3) 상기 염소이온이 제거된 비산재 슬러리에 보일러 배기 가스 중의 이산화탄소를 투입하여 탄산화 반응시켜 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러러를 얻는 단계,
4) 단계 3)의 슬러리를 체질하는 단계를 포함하는 판지 중심층 소재 제조하는 단계 및
5) 상기 단계 4)의 중심층 소재를 그대로 판지 중심층 재료로 하는 판지 제조 방법으로
상기 단계 3)은 이산화탄소가 7 내지 10중량% 포함된 보일러 배기 가스를 별도의 처리없이 투입하고,
상기 단계 4)의 체질하는 단계는 비산재 슬러리를 체질(Screening)하여 직경 20-200㎛ 미만의 성분을 선별하는 단계이고,
상기 단계 4)의 체질하는 단계 이후 단계 5) 전에 단계 4)의 크기가 선별된 비산재 슬러리에 공기의 기포를 불어넣어 가벼운 불연소 물질을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 단계 3)의 탄산칼슘은 평균입도가 10-60㎛이고,
처리된 비산재가 CaCO3 20~50중량%를 포함하는
것을 특징으로 하는 판지 제조방법
2) 상기 비산재에 물을 투입하여 슬러리화 하고 염소이온을 제거하는 단계,
3) 상기 염소이온이 제거된 비산재 슬러리에 보일러 배기 가스 중의 이산화탄소를 투입하여 탄산화 반응시켜 침강성 탄산칼슘을 포함하는 슬러러를 얻는 단계,
4) 단계 3)의 슬러리를 체질하는 단계를 포함하는 판지 중심층 소재 제조하는 단계 및
5) 상기 단계 4)의 중심층 소재를 그대로 판지 중심층 재료로 하는 판지 제조 방법으로
상기 단계 3)은 이산화탄소가 7 내지 10중량% 포함된 보일러 배기 가스를 별도의 처리없이 투입하고,
상기 단계 4)의 체질하는 단계는 비산재 슬러리를 체질(Screening)하여 직경 20-200㎛ 미만의 성분을 선별하는 단계이고,
상기 단계 4)의 체질하는 단계 이후 단계 5) 전에 단계 4)의 크기가 선별된 비산재 슬러리에 공기의 기포를 불어넣어 가벼운 불연소 물질을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 단계 3)의 탄산칼슘은 평균입도가 10-60㎛이고,
처리된 비산재가 CaCO3 20~50중량%를 포함하는
것을 특징으로 하는 판지 제조방법
청구항 8에 있어서, 상기 판지는 탑층, 중심층 및 이면층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 판지 제조 방법
청구항 8에 있어서, 단계 2)와 단계 3) 사이에 비산재 슬러리를 습식 마쇄하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 판지 제조 방법
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220045780A KR102521806B1 (ko) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 제지 소각로 비산재를 이용한 판지 중심층 소재 제조 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220045780A KR102521806B1 (ko) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 제지 소각로 비산재를 이용한 판지 중심층 소재 제조 방법 |
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| KR102521806B1 true KR102521806B1 (ko) | 2023-04-17 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220045780A KR102521806B1 (ko) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 제지 소각로 비산재를 이용한 판지 중심층 소재 제조 방법 |
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| KR (1) | KR102521806B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002233851A (ja) * | 2001-02-13 | 2002-08-20 | Oji Paper Co Ltd | 焼成灰を利用した軽質炭酸カルシウム被覆粒子、その製造方法およびそれを利用した紙 |
| US20180112360A1 (en) * | 2015-03-31 | 2018-04-26 | Stora Enso Oyj | A method of producing filler |
| KR20200131421A (ko) | 2019-05-14 | 2020-11-24 | 세메스 주식회사 | 약액 토출 장치 및 약액 토출 방법 |
| KR102290881B1 (ko) * | 2020-10-12 | 2021-08-19 | 한솔제지 주식회사 | 제지소각로 비산재를 이용한 종이 원료 제조 방법 |
-
2022
- 2022-04-13 KR KR1020220045780A patent/KR102521806B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002233851A (ja) * | 2001-02-13 | 2002-08-20 | Oji Paper Co Ltd | 焼成灰を利用した軽質炭酸カルシウム被覆粒子、その製造方法およびそれを利用した紙 |
| US20180112360A1 (en) * | 2015-03-31 | 2018-04-26 | Stora Enso Oyj | A method of producing filler |
| KR20200131421A (ko) | 2019-05-14 | 2020-11-24 | 세메스 주식회사 | 약액 토출 장치 및 약액 토출 방법 |
| KR102290881B1 (ko) * | 2020-10-12 | 2021-08-19 | 한솔제지 주식회사 | 제지소각로 비산재를 이용한 종이 원료 제조 방법 |
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