KR102631641B1 - Method for manufacturing cellulose fiber having controlled lignin content - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리그닌의 함량을 용이하게 조절할 수 있는 셀룰로오스 파이버의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing cellulose fibers in which the lignin content can be easily controlled.
Description
본 발명은 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing cellulose fibers with controlled lignin content.
목질계 바이오매스(woody biomass) 또는 비목질계 바이오매스(non-woody biomass)를 기계적 방법 또는 화학적 방법으로 처리하면 나노셀룰로오스 또는 마이크로셀룰로오스를 얻을 수 있다. 나노셀룰로오스 및 마이크로셀룰로오스는 크게 피브릴화 셀룰로오스 및 결정형 셀룰로오스 2 종류로 나눌 수 있다.Nanocellulose or microcellulose can be obtained by treating woody biomass or non-woody biomass by mechanical or chemical methods. Nanocellulose and microcellulose can be broadly divided into two types: fibrillated cellulose and crystalline cellulose.
피브릴화 셀룰로오스는 크기에 따라 나노피브릴화 셀룰로오스(nano-fibrillated cellulose, NFC) 및 마이크로피브릴화 셀룰로오스(micro-fibrillated cellulose, MFC)로 나눌 수 있다. 피브릴화 셀룰로오스는 피브릴의 셀룰로오스 결정영역과 비결정영역이 그대로 존재하면서 크기가 미세화된 것으로, 산 처리 없이 제조하여 얻을 수 있다. 상기 나노피브릴화 셀룰로오스는 셀룰로오스 나노피브릴(CNF)로 지칭할 수 있고, 그리고 마이크로피브릴화 셀룰로오스는 셀룰로오스 마이크로피브릴(CMF)로도 지칭할 수 있다. Fibrillated cellulose can be divided into nano-fibrillated cellulose (NFC) and micro-fibrillated cellulose (MFC) depending on its size. Fibrillated cellulose is a product whose size is refined while the cellulose crystalline and amorphous regions of the fibril remain intact, and can be obtained by manufacturing without acid treatment. The nanofibrillated cellulose may be referred to as cellulose nanofibrils (CNF), and the microfibrillated cellulose may also be referred to as cellulose microfibrils (CMF).
결정형 셀룰로오스에 속하는 나노결정형 셀룰로오스(nano-crystalline cellulose, NCC) 또는 마이크로결정형 셀룰로오스(micro-crystalline cellulose, MCC)는 셀룰로오스의 결정부분만 존재하면서 크기가 미세화된 것으로 강한 산으로 처리함으로써 얻을 수 있다. 나노결정형 셀룰로오스는 셀룰로오스 나노크리스탈(CNC)로 지칭할 수 있고, 마이크로결정형 셀룰로오스는 셀룰로오스 마이크로크리스탈(CMC)로 지칭할 수 있다. Nano-crystalline cellulose (NCC) or micro-crystalline cellulose (MCC), which belongs to crystalline cellulose, is a type of cellulose whose size is refined while only the crystal part of the cellulose exists, and can be obtained by treatment with a strong acid. Nanocrystalline cellulose may be referred to as cellulose nanocrystals (CNC), and microcrystalline cellulose may be referred to as cellulose microcrystals (CMC).
NFC 및 MFC는 제조방법에 따라 수십에서 수천이 넘는 다양한 종횡비(length/width)를 가질 수 있으며, 제지 분야를 포함한 다양한 산업 분야에서 사용될 수 있다. 특히, NFC 또는 MFC를 초지 공정에 적용하면 제지용 약품을 사용하지 않고 강도 높은 종이를 생산할 수 있으며, 탄산칼슘이 부착된 NFC 또는 MFC를 초지공정에 투입하면 펄프의 사용량을 줄일 수 있다. 또한, 화학적 표면처리공정을 통해 석유계 고분자와의 혼합성을 증대시킴으로서 석유계 플라스틱의 사용량을 감소시키거나 혹은 대체할 수 있는 강력한 물질로 각광받고 있다. 또한, 화학적 표면처리공정을 통해 석유계 고분자와의 혼합성을 증대시킴으로서 석유계 플라스틱의 사용량을 감소시키거나 혹은 대체할 수 있는 강력한 물질로 각광받고 있다.NFC and MFC can have various aspect ratios (length/width) ranging from tens to thousands depending on the manufacturing method, and can be used in various industrial fields, including the paper industry. In particular, applying NFC or MFC to the papermaking process can produce high-strength paper without using papermaking chemicals, and adding NFC or MFC with calcium carbonate attached to the papermaking process can reduce the amount of pulp used. In addition, it is attracting attention as a powerful material that can reduce or replace the amount of petroleum-based plastics used by increasing miscibility with petroleum-based polymers through a chemical surface treatment process. In addition, it is attracting attention as a powerful material that can reduce or replace the amount of petroleum-based plastics used by increasing miscibility with petroleum-based polymers through a chemical surface treatment process.
리그닌은 주로 목질계 바이오매스에 함유된 성분으로, 화학적으로는 가교된 페놀고분자(cross-linked phenolic polymer)이고 소수성이다. 리그닌은 목질계 바이오매스의 3대 주성분 중 하나이지만, 그 동안 펄프 및 제지 생산 과정에서 제거해야 하는 물질로 인식되어 왔다.Lignin is a component mainly contained in lignocellulosic biomass. Chemically, it is a cross-linked phenolic polymer and is hydrophobic. Lignin is one of the three main components of lignocellulosic biomass, but has been recognized as a substance that must be removed during pulp and paper production.
한편, 셀룰로오스 나노피브릴 또는 셀룰로오스 마이크로피브릴의 전구물질인 셀룰로오스 파이버는 소수성인 리그닌을 함유하여, 셀룰로오스 파이버는 석유계 플라스틱과 혼합이 용이할 수 있다. 이에, 셀룰로오스 파이버에 함유된 리그닌의 함량을 용이하게 조절할 수 있는 기술이 연구되고 있다.Meanwhile, cellulose fiber, which is a precursor of cellulose nanofibrils or cellulose microfibrils, contains hydrophobic lignin, so cellulose fibers can be easily mixed with petroleum-based plastics. Accordingly, technology that can easily control the content of lignin contained in cellulose fibers is being researched.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 셀룰로오스 파이버에 함유된 리그닌의 함량을 용이하게 조절할 수 있는 셀룰로오스 파이버의 제조 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for manufacturing cellulose fibers that can easily control the content of lignin contained in the cellulose fibers.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시상태는 글리콜 에테르계 용제와 산이 혼합된 혼합 용제 및 바이오매스 원료를 포함하는 혼합물을 가열하여, 셀룰로오스 파이버를 형성하는 단계; 상기 혼합물에서 상기 혼합 용제를 제거하여, 상기 셀룰로오스 파이버를 수득하는 단계; 및 수득된 상기 셀룰로오스 파이버와 추출 용액을 포함하는 슬러리를 교반하여, 상기 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 5 중량% 이상 25 중량% 이하로 조절하는 단계;를 포함하는 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention includes heating a mixture containing a mixed solvent of a glycol ether solvent and an acid and biomass raw materials to form cellulose fibers; Removing the mixed solvent from the mixture to obtain the cellulose fiber; And stirring the obtained slurry containing the cellulose fiber and the extraction solution to adjust the lignin content of the cellulose fiber to 5% by weight or more and 25% by weight or less. Method for producing cellulose fiber with adjusted lignin content comprising a. provides.
본 발명의 일 실시상태에 따른 셀룰로오스 파이버의 제조 방법은 펄프를 제조하는 공정을 생략함으로써, 신속하고 낮은 비용으로 리그닌의 함량이 제어된 셀룰로오스 파이버를 용이하게 제조할 수 있다.The method for producing cellulose fiber according to an embodiment of the present invention can easily produce cellulose fiber with a controlled lignin content quickly and at low cost by omitting the process of manufacturing pulp.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 셀룰로오스 파이버의 제조 방법은 셀룰로오스 파이버에 함유된 리그닌의 함량을 용이하게 조절할 수 있으므로, 석유계 고분자의 종류에 따라 적절한 소수성을 보유하는 셀룰로오스 파이버를 제조할 수 있는 이점이 있다.In addition, the method for producing cellulose fiber according to an embodiment of the present invention can easily control the content of lignin contained in the cellulose fiber, and thus can produce cellulose fiber having appropriate hydrophobicity depending on the type of petroleum polymer. There is an advantage.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects described above, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버를 광학 현미경을 이용하여 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 섬유장 및 섬유폭을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 여수도를 나타낸 그래프이다.Figure 1 is a flowchart schematically showing the process of manufacturing a cellulose fiber with adjusted lignin content according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the lignin content of cellulose fibers prepared in Examples 1 to 6 of the present invention.
Figure 3 shows photographs taken using an optical microscope of the cellulose fibers prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the fiber length and fiber width of cellulose fibers prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the freeness of cellulose fibers manufactured in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 of the present invention.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only the case where the member is in contact with the other member, but also the case where another member exists between the two members.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.Figure 1 is a flowchart schematically showing the process of manufacturing a cellulose fiber with adjusted lignin content according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시상태는 글리콜 에테르계 용제와 산이 혼합된 혼합 용제 및 바이오매스 원료를 포함하는 혼합물을 가열하여, 셀룰로오스 파이버를 형성하는 단계; 상기 혼합물에서 상기 혼합 용제를 제거하여, 상기 셀룰로오스 파이버를 수득하는 단계; 및 수득된 상기 셀룰로오스 파이버와 추출 용액을 포함하는 슬러리를 교반하여, 상기 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 5 중량% 이상 25 중량% 이하로 조절하는 단계;를 포함하는 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention includes heating a mixture containing a mixed solvent of a glycol ether solvent and an acid and biomass raw materials to form cellulose fibers; Removing the mixed solvent from the mixture to obtain the cellulose fiber; And stirring the obtained slurry containing the cellulose fiber and the extraction solution to adjust the lignin content of the cellulose fiber to 5% by weight or more and 25% by weight or less. Method for producing cellulose fiber with adjusted lignin content comprising a. provides.
본 발명의 일 실시상태에 따른 셀룰로오스 파이버의 제조 방법은 펄프를 제조하는 공정을 생략함으로써, 신속하고 낮은 비용으로 리그닌의 함량이 제어된 셀룰로오스 파이버를 용이하게 제조할 수 있다.The method for producing cellulose fiber according to an embodiment of the present invention can easily produce cellulose fiber with a controlled lignin content quickly and at low cost by omitting the process of manufacturing pulp.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 셀룰로오스 파이버의 제조 방법은 셀룰로오스 파이버에 함유된 리그닌의 함량을 용이하게 조절할 수 있으므로, 석유계 고분자의 종류에 따라 적절한 소수성을 보유하는 셀룰로오스 파이버를 제조할 수 있는 이점이 있다.In addition, the method for producing cellulose fiber according to an embodiment of the present invention can easily control the content of lignin contained in the cellulose fiber, and thus can produce cellulose fiber having appropriate hydrophobicity depending on the type of petroleum polymer. There is an advantage.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시상태에 따른 셀룰로오스 파이버의 제조 방법은 글리콜 에테르계 용제와 산이 혼합된 혼합 용제 및 바이오매스 원료를 포함하는 혼합물을 가열하여, 셀룰로오스 파이버를 형성하는 단계(S10)를 포함한다. 상기 셀룰로오스 파이버를 형성하는 단계에서 형성된 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량은 10 중량% 이상 30 중량% 이하일 수 있다.Referring to FIG. 1, the method for producing cellulose fiber according to an exemplary embodiment of the present invention includes the step of forming cellulose fiber by heating a mixture containing a mixed solvent of a glycol ether solvent and an acid and a biomass raw material (S10) ) includes. The lignin content of the cellulose fiber formed in the step of forming the cellulose fiber may be 10% by weight or more and 30% by weight or less.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 바이오매스 원료는 목질계 바이오매스 원료 및 비목질계 바이오매스 원료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 목질계 바이오매스 원료는 침엽수 원료 및 활엽수 원료 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 상기 목질계 바이오매스 원료의 종류를 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 비목질계 바이오매스 원료는 볏짚, 초본류, 재생지(recycled paper), 폐지(waste paper), 케나프(kenaf), 마, 벼, 바가스(bagasse), 대나무, 해조류, 옥수수대, 옥수수심, 왕겨, 밀짚, 농부산물 및 사탕수수대 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 상기 비목질계 바이오매스 원료의 종류를 한정하는 것은 아니다. 전술한 종류의 바이오매스 원료를 사용함으로써, 높은 생분해성을 가지며 친환경 소재인 상기 셀룰로오스 파이버를 제조할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the biomass raw material may include at least one of a lignocellulosic biomass raw material and a non-lignocellulosic biomass raw material. Specifically, the lignocellulosic biomass raw material may include at least one of a coniferous tree raw material and a broadleaf tree raw material, but the type of the lignocellulosic biomass raw material is not limited. In addition, the non-lignocellulosic biomass raw materials include rice straw, herbs, recycled paper, waste paper, kenaf, hemp, rice, bagasse, bamboo, seaweed, corn stalks, and corn. It may include at least one of core, rice husk, wheat straw, agricultural products, and sugarcane stalks, but the type of non-lignocellulosic biomass raw material is not limited. By using the above-described types of biomass raw materials, the cellulose fiber, which has high biodegradability and is an eco-friendly material, can be manufactured.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 바이오매스 원료를 분쇄하여 분말 형태로 사용할 수 있다. 상기 바이오매스 원료를 잘게 분쇄하기 위한 구체적인 수단은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 롤(roll), 마이크로 커터(micro cutter) 및 트윈 스크류(twin-screw) 등을 이용하여 바이오매스 원료를 잘게 분쇄할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the biomass raw material can be pulverized and used in powder form. The specific means for finely grinding the biomass raw materials is not particularly limited, and for example, the biomass raw materials can be finely ground using rolls, micro cutters, and twin-screws. can do.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 혼합 용제는 글리콜 에테르계 용제와 산의 혼합물일 수 있다. 상기 글리콜 에테르계 용제는 저분자량의 에테르 및 알코올의 용매적 특성을 가지면서도, 130℃ 이상의 높은 비점을 가지므로 상기 바이오매스 원료 성분을 용해시키기에 적합할 수 있다. 구체적으로, 상기 글리콜 에테르계 용제는 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노이소프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노-n-부틸 에테르, 및 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 상기 글리콜 에테르계 용제의 종류를 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 산으로 염산, 황산, 질산 등을 사용할 수 있으나, 상기 산의 종류를 한정하는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the mixed solvent may be a mixture of a glycol ether-based solvent and an acid. The glycol ether-based solvent has the solvent characteristics of low molecular weight ether and alcohol, and has a high boiling point of 130°C or higher, so it may be suitable for dissolving the biomass raw material components. Specifically, the glycol ether-based solvent is ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol methyl ether, and diethylene glycol monomethyl. It may include at least one of ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, and dipropylene glycol methyl ether. However, the type of glycol ether-based solvent is not limited. Additionally, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, etc. may be used as the acid, but the type of acid is not limited.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 혼합 용제는 상기 글리콜 에테르계 용제와 상기 산의 부피비가 93:7 내지 99:1일 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합 용제에 포함된 상기 글리콜 에테르계 용제와 상기 산의 부피비는 95:5 내지 98:2, 96:4 내지 97:3, 또는 97:3일 수 있다. 상기 혼합 용제에 포함된 상기 글리콜 에테르계 용제와 상기 산의 부피비가 전술한 범위 내인 경우, 상기 바이오매스 원료로부터 상기 셀룰로오스 파이버를 용이하게 분리시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 바이오매스 원료에 함유된 상기 셀룰로오스 파이버와 리그닌의 결합을 절단하거나 약하게 하여, 적절한 함량의 리그닌을 함유하는 셀룰로오스 파이버를 용이하게 형성할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the mixed solvent may have a volume ratio of the glycol ether-based solvent and the acid of 93:7 to 99:1. Specifically, the volume ratio of the glycol ether-based solvent and the acid included in the mixed solvent may be 95:5 to 98:2, 96:4 to 97:3, or 97:3. When the volume ratio of the glycol ether-based solvent and the acid included in the mixed solvent is within the above-mentioned range, the cellulose fiber can be easily separated from the biomass raw material. Specifically, by cutting or weakening the bond between the cellulose fiber and lignin contained in the biomass raw material, cellulose fiber containing an appropriate content of lignin can be easily formed.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 바이오매스 원료 1 Kg에 대하여, 상기 혼합 용제를 2L 내지 7L의 혼합비로 반응시킬 수 있다. 상기 혼합물에 포함된 상기 바이오매스 원료와 상기 혼합 용제의 혼합비를 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 바이오매스 원료로부터 리그닌의 함량이 10 중량% 이상 30 중량% 이하인 셀룰로오스 파이버를 용이하게 분리시킬 수 있고, 셀룰로오스 파이버의 수율을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the mixed solvent can be reacted at a mixing ratio of 2L to 7L with respect to 1 Kg of the biomass raw material. By adjusting the mixing ratio of the biomass raw material and the mixed solvent contained in the mixture to the above-described range, cellulose fibers having a lignin content of 10% by weight or more and 30% by weight or less can be easily separated from the biomass raw material, The yield of cellulose fiber can be improved.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 셀룰로오스 파이버를 형성하는 단계는, 상기 혼합물을 0.1 MPa 이상 0.2 MPa 이하의 압력에서 상기 혼합물을 80 ℃ 이상 120 ℃ 이하의 온도로 가열할 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합물은 0.15 MPa 이상 0.2 MPa 이하, 또는 0.1 MPa 이상 0.15 MPa 이하의 압력 조건에서, 100 ℃ 이상 120 ℃ 이하, 또는 110 ℃ 이상 120 ℃ 이하의 온도로 가열될 수 있다. 상기 혼합물을 전술한 압력 및 온도 조건에서 가열함으로써, 상기 바이오매스 원료로부터 리그닌의 함량이 10 중량% 이상 30 중량% 이하인 셀룰로오스 파이버를 효과적으로 형성할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of forming the cellulose fiber may be performed by heating the mixture to a temperature of 80°C or more and 120°C or less at a pressure of 0.1 MPa or more and 0.2 MPa or less. Specifically, the mixture may be heated to a temperature of 100°C or more and 120°C or less, or 110°C or more and 120°C or less under pressure conditions of 0.15 MPa or more and 0.2 MPa or less, or 0.1 MPa or more and 0.15 MPa or less. By heating the mixture under the above-mentioned pressure and temperature conditions, cellulose fibers having a lignin content of 10% by weight or more and 30% by weight or less can be effectively formed from the biomass raw material.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 셀룰로오스 파이버를 형성하는 단계는, 상기 혼합물을 상압 조건에서 90 ℃ 이상 120 ℃ 이하의 온도로 가열할 수 있다. 이를 통해, 상기 바이오매스 원료로부터 상기 셀룰로오스 파이버를 효과적으로 분리시킬 수 있다.In addition, according to an exemplary embodiment of the present invention, in the step of forming the cellulose fiber, the mixture may be heated to a temperature of 90°C or more and 120°C or less under normal pressure conditions. Through this, the cellulose fiber can be effectively separated from the biomass raw material.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 바이오매스 원료는 침엽수 원료를 포함하고, 상기 셀룰로오스 파이버를 형성하는 단계는 상기 혼합물을 90 분 이상 180 분 이하의 시간 동안 가열할 수 있다. 구체적으로, 침엽수 원료를 포함하는 바이오매스 원료를 사용하는 경우, 상기 혼합물을 0.1 MPa 이상 0.2 MPa 이하의 압력에서 80 ℃ 이상 120 ℃ 이하의 온도 조건으로 90 분 이상 180 분 이하, 90 분 이상 120 분 이하, 또는 120 분 이상 180 분 이하의 시간 동안 가열할 수 있다. 상기 혼합물을 전술한 시간 동안 가열함으로써, 상기 침엽수 원료의 섬유화 반응을 효과적으로 유도할 수 있고, 리그닌의 재축합 반응이 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이를 통해, 상기 침엽수 원료로부터 제조되는 셀룰로오스 파이버의 물성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the biomass raw material includes a softwood raw material, and the step of forming the cellulose fiber may heat the mixture for a time of 90 minutes or more and 180 minutes or less. Specifically, when using biomass raw materials including coniferous raw materials, the mixture is heated at a pressure of 0.1 MPa or more and 0.2 MPa or less, and at a temperature of 80°C or more and 120°C or less for 90 minutes or more and 180 minutes or less, or 90 minutes or more and 120 minutes. It can be heated for less than or equal to 120 minutes and less than or equal to 180 minutes. By heating the mixture for the above-mentioned time, the fibrosis reaction of the softwood raw material can be effectively induced and the occurrence of the lignin recondensation reaction can be effectively suppressed. Through this, it is possible to prevent the physical properties of cellulose fiber manufactured from the softwood raw material from being deteriorated.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 바이오매스 원료는 활엽수 원료를 포함하고, 상기 셀룰로오스 파이버를 형성하는 단계는 상기 혼합물을 60 분 이상 120 분 이하의 시간 동안 가열할 수 있다. 구체적으로, 활엽수 원료를 포함하는 바이오매스 원료를 사용하는 경우, 상기 혼합물을 0.1 MPa 이상 0.2 MPa 이하의 압력에서 80 ℃ 이상 120 ℃ 이하의 온도 조건으로 60 분 이상 120 분 이하, 60 분 이상 90 분 이하, 또는 90 분 이상 120 분 이하의 시간 동안 가열할 수 있다. 상기 혼합물을 전술한 시간 동안 가열함으로써, 상기 활엽수 원료의 섬유화 반응을 효과적으로 유도할 수 있고, 리그닌의 재축합 반응이 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이를 통해, 상기 활엽수 원료로부터 제조되는 셀룰로오스 파이버의 물성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the biomass raw material includes a hardwood raw material, and the step of forming the cellulose fiber may heat the mixture for a time of 60 minutes or more and 120 minutes or less. Specifically, when using biomass raw materials containing hardwood raw materials, the mixture is treated at a pressure of 0.1 MPa or more and 0.2 MPa or less under temperature conditions of 80 ℃ or more and 120 ℃ or less for 60 minutes or more and 120 minutes or less, 60 minutes or more and 90 minutes. It can be heated for a period of time of less than or equal to or greater than 90 minutes and less than or equal to 120 minutes. By heating the mixture for the above-mentioned time, the fibrous reaction of the hardwood raw material can be effectively induced and the recondensation reaction of lignin can be effectively suppressed. Through this, it is possible to prevent the physical properties of cellulose fiber manufactured from the hardwood raw material from being deteriorated.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시상태에 따른 셀룰로오스 파이버의 제조 방법은 셀룰로오스 파이버가 형성된 상기 혼합물에서 상기 혼합 용제를 제거하여, 상기 셀룰로오스 파이버를 수득하는 단계(S20)를 포함한다. 예를 들어, 셀룰로오스 파이버가 형성된 상기 혼합물에서 상기 혼합 용제를 물로 제거할 수 있다. 이를 통해, 형성된 셀룰로오스 파이버를 수득할 수 있다.Referring to FIG. 1, the method for producing cellulose fiber according to an exemplary embodiment of the present invention includes removing the mixed solvent from the mixture in which the cellulose fiber is formed to obtain the cellulose fiber (S20). For example, the mixed solvent may be removed with water from the mixture in which cellulose fibers are formed. Through this, formed cellulose fibers can be obtained.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시상태에 따른 셀룰로오스 파이버의 제조 방법은 수득된 상기 셀룰로오스 파이버와 추출 용액을 포함하는 슬러리를 교반하여, 상기 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 5 중량% 이상 25 중량% 이하로 조절하는 단계(S30)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the method for producing cellulose fiber according to an exemplary embodiment of the present invention involves stirring a slurry containing the obtained cellulose fiber and an extraction solution to increase the lignin content of the cellulose fiber to 5% by weight or more and 25% by weight. It includes the step (S30) of adjusting as follows.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 추출 용액은 물, 알코올계 화합물, 케톤계 화합물 및 염기성 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 셀룰로오스 파이버에 함유된 리그닌의 함량을 보다 용이하게 조절하기 위하여, 상기 추출 용액은 염기성 화합물을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the extraction solution may include at least one of water, an alcohol-based compound, a ketone-based compound, and a basic compound. At this time, in order to more easily control the content of lignin contained in the cellulose fiber, the extraction solution may contain a basic compound.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 추출 용액은 0.1 N 이상 0.3 N 이하의 농도를 가지는 염기성 용액을 포함할 수 있다. 상기 염기성 용액의 농도가 전술한 범위 내인 경우, 상기 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 효과적으로 조절할 수 있다. 또한, 상기 염기성 용액은 수산화나트륨 용액, 수산화칼륨 용액 및 수산화리튬 용액을 포함할 수 있으나, 상기 염기성 용액의 종류를 한정하는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the extraction solution may include a basic solution having a concentration of 0.1 N or more and 0.3 N or less. When the concentration of the basic solution is within the above-mentioned range, the lignin content of the cellulose fiber can be effectively controlled. Additionally, the basic solution may include a sodium hydroxide solution, a potassium hydroxide solution, and a lithium hydroxide solution, but the type of the basic solution is not limited.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 슬러리 100 중량부에 대하여, 수득된 상기 셀룰로오스 파이버의 함량은 1 중량부 이상 5 중량부 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 슬러리에 포함된 상기 셀룰로오스 파이버의 함량은 1 중량% 이상 5 중량% 이하일 수 있다. 상기 슬러리에 포함된 상기 셀룰로오스 파이버의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 셀룰로오스 파이버에 함유된 리그닌의 함량을 보다 효율적으로 조절할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, with respect to 100 parts by weight of the slurry, the content of the obtained cellulose fiber may be 1 part by weight or more and 5 parts by weight or less. For example, the content of the cellulose fibers included in the slurry may be 1% by weight or more and 5% by weight or less. By adjusting the content of the cellulose fibers contained in the slurry to the above-mentioned range, the content of lignin contained in the cellulose fibers can be controlled more efficiently.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 슬러리를 교반하는 단계는, 상기 슬러리를 300 rpm 이상 800 rpm 이하에서 30 분 이상 60 분 이하의 시간 동안 교반할 수 있다. 또한, 상기 슬러리를 교반하는 단계를 수행하는 시간은 30 분 이상 50 분 이하, 또는 30 분 이상 40 분 이하일 수 있다. 상기 슬러리를 교반하는 단계에서의 회전속도 및 수행 시간을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 5 중량% 이상 25 중량% 이하로 용이하게 조절할 수 있다. 상기 회전속도는 슬러리를 교반할 때 사용되는 교반기의 회전속도를 의미할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the step of stirring the slurry, the slurry may be stirred at 300 rpm or more and 800 rpm or less for a time of 30 minutes or more and 60 minutes or less. Additionally, the time for performing the step of stirring the slurry may be 30 minutes or more and 50 minutes or less, or 30 minutes or more and 40 minutes or less. By adjusting the rotation speed and performance time in the slurry stirring step to the above-mentioned range, the lignin content of the cellulose fiber can be easily adjusted to 5% by weight or more and 25% by weight or less. The rotation speed may refer to the rotation speed of the stirrer used when stirring the slurry.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 슬러리를 교반함으로써, 리그닌 함량이 5 중량% 이상 25 중량% 이하로 조절된 셀룰로오스 파이버를 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량은 5 중량% 이상 10 중량% 미만, 10 중량% 이상 15 중량% 미만, 15 중량% 이상 20 중량% 미만, 또는 20 중량% 이상 25 중량% 미만으로 조절될 수 있다. 보다 구체적으로, 바이오매스 원료로서 침엽수 원료를 사용하는 경우, 상기 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량은 10 중량% 이상 25 중량% 미만으로 조절될 수 있다. 또한, 바이오매스 원료로서 활엽수 원료를 사용하는 경우, 상기 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량은 5 중량% 이상 20 중량% 미만으로 조절될 수 있다. 전술한 범위로 리그닌 함량이 조절된 상기 셀룰로오스 파이버로부터 제조된 셀룰로오스 나노피브릴 또는 셀룰로오스 마이크로피브릴은 석유계 고분자와 용이하게 혼합될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, by stirring the slurry, cellulose fibers whose lignin content is adjusted to 5% by weight or more and 25% by weight or less can be produced. Specifically, the lignin content of the cellulose fiber can be adjusted to be 5% by weight or more and less than 10% by weight, 10% or more and less than 15% by weight, 15% or more and less than 20% by weight, or 20% by weight or more and less than 25% by weight. there is. More specifically, when using softwood raw materials as biomass raw materials, the lignin content of the cellulose fiber may be adjusted to 10% by weight or more and less than 25% by weight. Additionally, when using broad-leaved tree raw materials as biomass raw materials, the lignin content of the cellulose fibers can be adjusted to be 5% by weight or more and less than 20% by weight. Cellulose nanofibrils or cellulose microfibrils prepared from the cellulose fibers with the lignin content adjusted to the above-mentioned range can be easily mixed with petroleum-based polymers.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시상태에 따른 셀룰로오스 파이버의 제조 방법은 상기 슬러리를 교반하는 단계 이후에 상기 셀룰로오스 파이버를 분산시키는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the method for manufacturing cellulose fibers according to an exemplary embodiment of the present invention may further include a step (S40) of dispersing the cellulose fibers after stirring the slurry.
구체적으로, 상기 슬러리를 교반하여 상기 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 전술한 범위로 조절한 후, 상기 슬러리를 물 등으로 세척하여 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버를 수득할 수 있다. 이후, 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스를 분산시킬 수 있다. 상기 셀룰로오스 파이버를 분산시키기 위하여, 당업계에서 사용되는 방법을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버에 물을 첨가하고 이를 표준 해리기에 투입하여, 상기 셀룰로오스 파이버를 분산시킬 수 있다. 상기 셀룰로오스 파이버를 분산시킴으로써, 셀룰로오스 나노피브릴 또는 셀룰로오스 마이크로피브릴을 보다 효과적으로 제조할 수 있다.Specifically, after stirring the slurry to adjust the lignin content of the cellulose fiber to the above-mentioned range, the slurry may be washed with water or the like to obtain cellulose fiber with the lignin content adjusted. Afterwards, the cellulose with the lignin content adjusted can be dispersed. In order to disperse the cellulose fibers, any method used in the art can be used without limitation. For example, water can be added to the cellulose fibers with the lignin content adjusted and placed in a standard dissociator to disperse the cellulose fibers. there is. By dispersing the cellulose fibers, cellulose nanofibrils or cellulose microfibrils can be produced more effectively.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 셀룰로오스 파이버를 분산시키는 단계는, 300 rpm 이상 2,500 rpm 이하에서 30 분 이상 280 분 이하의 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 셀룰로오스 파이버를 분산시키는 단계에서의 회전속도 및 수행 시간을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 셀룰로오스 파이버의 여수도(CSF)를 100 mL까지 용이하게 조절할 수 있다. 상기 회전속도는 표준 해리기의 회전속도를 의미할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of dispersing the cellulose fibers may be performed at 300 rpm or more and 2,500 rpm or less for a time of 30 minutes or more and 280 minutes or less. By adjusting the rotation speed and performance time in the step of dispersing the cellulose fibers to the above-mentioned range, the freeness (CSF) of the cellulose fibers can be easily adjusted up to 100 mL. The rotation speed may mean the rotation speed of a standard dissociator.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 셀룰로오스 파이버는, 섬유장이 200 ㎛ 이상 2,000 ㎛ 이하이고 섬유폭이 10 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 바이오매스 원료로서 침엽수 원료를 사용하는 경우, 섬유장이 1,250 ㎛ 이상 1,750 ㎛ 이하이고 섬유폭은 30 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 셀룰로오스 파이버를 효과적으로 제조할 수 있다. 또한, 바이오매스 원료로서 활엽수 원료를 사용하는 경우, 섬유장이 250 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하이고 섬유폭은 15 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하인 셀룰로오스 파이버를 효과적으로 제조할 수 있다. 전술한 섬유장 및 섬유폭을 가지는 셀룰로오스 파이버로부터 제조된 셀룰로오스 나노피브릴 또는 셀룰로오스 마이크로피브릴은 석유계 고분자와 용이하게 혼합될 수 있고, 기게적 물성이 향상될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cellulose fiber may have a fiber length of 200 ㎛ or more and 2,000 ㎛ or less and a fiber width of 10 ㎛ or more and 50 ㎛ or less. Specifically, when softwood raw materials are used as biomass raw materials, cellulose fibers with a fiber length of 1,250 ㎛ to 1,750 ㎛ and a fiber width of 30 ㎛ to 50 ㎛ can be effectively manufactured. In addition, when using hardwood raw materials as biomass raw materials, cellulose fibers with a fiber length of 250 ㎛ or more and 500 ㎛ or less and a fiber width of 15 ㎛ or more and 25 ㎛ or less can be effectively manufactured. Cellulose nanofibrils or cellulose microfibrils manufactured from cellulose fibers having the above-described fiber length and fiber width can be easily mixed with petroleum-based polymers and have improved mechanical properties.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 셀룰로오스 파이버는, 여수도(CSF)가 100 mL 이상일 수 있다. 즉, 상기 셀룰로오스 파이버의 여수도는 100 mL까지 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 셀룰로오스 파이버의 여수도는 100 mL 이상 400 mL 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 바이오매스 원료로서 침엽수 원료를 사용하는 경우, 여수도가 100 mL 이상 300 mL 이하인 셀룰로오스 파이버를 효과적으로 제조할 수 있다. 또한, 바이오매스 원료로서 활엽수 원료를 사용하는 경우, 여수도가 175 mL 이상 350 mL 이하인 셀룰로오스 파이버를 효과적으로 제조할 수 있다. 전술한 여수도 범위를 가지는 셀룰로오스 파이버는 흡습 소재 등 다양한 분야에 용이하게 사용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cellulose fiber may have a freeness (CSF) of 100 mL or more. That is, the freeness of the cellulose fiber can be adjusted up to 100 mL. Specifically, the freeness of the cellulose fiber may be 100 mL or more and 400 mL or less. More specifically, when softwood raw materials are used as biomass raw materials, cellulose fibers with a freeness of 100 mL or more and 300 mL or less can be effectively manufactured. In addition, when using hardwood raw materials as biomass raw materials, cellulose fibers with a freeness of 175 mL or more and 350 mL or less can be effectively manufactured. Cellulose fibers having the above-mentioned freeness range can be easily used in various fields such as moisture-absorbing materials.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 셀룰로오스 파이버의 분자량은 1,000 g/mol 이상 2,500 g/mol 이하일 수 있다. 또한, 상기 셀룰로오스 파이버의 점도는 400 mL/g 이상 1,500 mL/g 이하일 수 있다. 상기 셀룰로오스 파이버의 제타 전위는 - 25 ± 5 mV일 수 있다. 상기 셀룰로오스 파이버의 탈수 물성은 50 msec/mL·m2 이상 200 msec/mL·m2 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the molecular weight of the cellulose fiber may be 1,000 g/mol or more and 2,500 g/mol or less. Additionally, the viscosity of the cellulose fiber may be 400 mL/g or more and 1,500 mL/g or less. The zeta potential of the cellulose fiber may be -25 ± 5 mV. The dehydration properties of the cellulose fiber may be 50 msec/mL·m 2 or more and 200 msec/mL·m 2 or less.
즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 셀룰로오스 파이버의 제조 방법은 제조된 셀룰로오스 파이버의 분자량, 점도, 제타 전위, 탈수 물성 등을 용이하게 제어할 수 있다.That is, the method for producing cellulose fiber according to an exemplary embodiment of the present invention can easily control the molecular weight, viscosity, zeta potential, and dehydration properties of the produced cellulose fiber.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of this specification are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
실시예 1Example 1
길이 30 mm X 폭 5 mm X 두께 5 mm 크기(성냥개비 모양)로 절단된 침엽수 목재칩을 준비하였다. 비점이 약 197 ℃인 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르와 95% 순도의 황산을 97:3의 부피비로 혼합하여 혼합 용제를 제조하였다.Softwood wood chips cut into 30 mm long x 5 mm wide x 5 mm thick (matchstick shaped) were prepared. A mixed solvent was prepared by mixing diethylene glycol monomethyl ether with a boiling point of about 197°C and 95% purity sulfuric acid at a volume ratio of 97:3.
이후, 침엽수 목재칩 1Kg에 대하여 혼합 용제 2L의 혼합비로 혼합하여, 혼합물을 제조하였다. 이후, 혼합물을 오토클레이브(autoclave)에 투입하고, 0.15 MPa의 압력 및 120 ℃의 온도 조건에서 90분 동안 가열하였다.Afterwards, a mixture was prepared by mixing 1 kg of coniferous wood chips at a mixing ratio of 2 L of mixed solvent. Afterwards, the mixture was placed in an autoclave and heated for 90 minutes at a pressure of 0.15 MPa and a temperature of 120°C.
이후, 혼합물을 물로 세척하여 혼합물에서 혼합 용제를 제거하여, 셀룰로오스 파이버를 수득하였다. 수득된 셀룰로오스 파이버를 0.5 N 농도의 수산화나트륨 용액과 혼합하여 슬러리를 제조하고, 슬러리를 650 rpm에서 30 분간 교반하였다. 이때, 슬러리 100 중량부 기준으로, 셀룰로오스 파이버의 함량은 3 중량부이었다. Afterwards, the mixture was washed with water to remove the mixed solvent from the mixture, thereby obtaining cellulose fibers. A slurry was prepared by mixing the obtained cellulose fibers with a 0.5 N concentration of sodium hydroxide solution, and the slurry was stirred at 650 rpm for 30 minutes. At this time, based on 100 parts by weight of slurry, the content of cellulose fiber was 3 parts by weight.
이후, 교반된 슬러리를 물을 이용하여 세척하여, 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버를 수득하였다. 수득된 셀룰로오스 파이버를 물에 1 중량%의 농도로 희석하여 표준 해리기에 투입하고, 2,500 rpm으로 280 분간 분산시켰다. 이후, 필터를 이용하여 최종적으로 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.Thereafter, the stirred slurry was washed with water to obtain cellulose fibers with adjusted lignin content. The obtained cellulose fibers were diluted in water to a concentration of 1% by weight, placed in a standard dissociator, and dispersed at 2,500 rpm for 280 minutes. Afterwards, cellulose fibers with adjusted lignin content were finally obtained using a filter.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1에서, 혼합물을 가열하는 시간을 120 분으로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.In Example 1, cellulose fibers with adjusted lignin content were obtained in the same manner as in Example 1, except that the heating time of the mixture was adjusted to 120 minutes.
실시예 3Example 3
상기 실시예 1에서, 혼합물을 가열하는 시간을 180 분으로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.In Example 1, cellulose fibers with adjusted lignin content were obtained in the same manner as in Example 1, except that the heating time of the mixture was adjusted to 180 minutes.
실시예 4Example 4
상기 실시예 1에서, 침엽수 목재칩 대신 동일한 크기와 형태의 활엽수 목재칩을 준비하고, 혼합물을 가열하는 시간을 60 분으로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.In Example 1, the lignin content was adjusted in the same manner as in Example 1, except that hardwood wood chips of the same size and shape were prepared instead of softwood wood chips, and the heating time of the mixture was adjusted to 60 minutes. Cellulose fibers were obtained.
실시예 5Example 5
상기 실시예 4에서, 혼합물을 가열하는 시간을 90 분으로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.In Example 4, cellulose fibers with adjusted lignin content were obtained in the same manner as in Example 4, except that the heating time of the mixture was adjusted to 90 minutes.
실시예 6Example 6
상기 실시예 4에서, 혼합물을 가열하는 시간을 120 분으로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.In Example 4, cellulose fibers with adjusted lignin content were obtained in the same manner as in Example 4, except that the heating time of the mixture was adjusted to 120 minutes.
비교예 1Comparative Example 1
길이 30 mm X 폭 5 mm X 두께 5 mm 크기(성냥개비 모양)로 절단된 침엽수 목재칩을 준비하였다. 비점이 약 197 ℃인 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르와 95% 순도의 황산을 97:3의 부피비로 혼합하여 혼합 용제를 제조하였다.Softwood wood chips cut into 30 mm long x 5 mm wide x 5 mm thick (matchstick shaped) were prepared. A mixed solvent was prepared by mixing diethylene glycol monomethyl ether with a boiling point of about 197°C and 95% purity sulfuric acid at a volume ratio of 97:3.
이후, 침엽수 목재칩 1Kg에 대하여 혼합 용제 2L의 혼합비로 혼합하여, 혼합물을 제조하였다. 이후, 혼합물을 오토클레이브(autoclave)에 투입하고, 0.15 MPa의 압력 및 120 ℃의 온도 조건에서 90분 동안 가열하였다.Afterwards, a mixture was prepared by mixing 1 kg of coniferous wood chips at a mixing ratio of 2 L of mixed solvent. Afterwards, the mixture was placed in an autoclave and heated for 90 minutes at a pressure of 0.15 MPa and a temperature of 120°C.
이후, 혼합물을 물로 세척하여 혼합물에서 혼합 용제를 제거하여, 셀룰로오스 파이버를 수득하였다. 수득된 셀룰로오스 파이버 대비, 0.5 N 농도의 수산화나트륨 용액을 20 배수로 혼합하여 표준 해리기에 투입하고, 2,500 rpm으로 280 분간 분산시켰다. 이후, 필터를 이용하여 수산화나트륨 용액을 세척하여, 최종적으로 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.Afterwards, the mixture was washed with water to remove the mixed solvent from the mixture, thereby obtaining cellulose fibers. Compared to the obtained cellulose fiber, 0.5 N concentration of sodium hydroxide solution was mixed 20 times, placed in a standard dissociator, and dispersed at 2,500 rpm for 280 minutes. Afterwards, the sodium hydroxide solution was washed using a filter, and cellulose fibers were finally obtained.
비교예 2Comparative Example 2
상기 비교예 1에서, 혼합물을 가열하는 시간을 120 분으로 조절한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.In Comparative Example 1, cellulose fibers were obtained in the same manner as Comparative Example 1, except that the heating time for the mixture was adjusted to 120 minutes.
비교예 3Comparative Example 3
상기 비교예 1에서, 혼합물을 가열하는 시간을 180 분으로 조절한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.In Comparative Example 1, cellulose fibers with adjusted lignin content were obtained in the same manner as Comparative Example 1, except that the heating time of the mixture was adjusted to 180 minutes.
비교예 4Comparative Example 4
상기 비교예 1에서, 침엽수 목재칩 대신 동일한 크기와 형태의 활엽수 목재칩을 준비하고, 혼합물을 가열하는 시간을 60 분으로 조절한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.In Comparative Example 1, cellulose fibers were obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that hardwood wood chips of the same size and shape were prepared instead of softwood wood chips, and the heating time of the mixture was adjusted to 60 minutes. .
비교예 5Comparative Example 5
상기 비교예 4에서, 혼합물을 가열하는 시간을 90 분으로 조절한 것을 제외하고, 상기 비교예 4와 동일한 방법으로 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.In Comparative Example 4, cellulose fibers were obtained in the same manner as Comparative Example 4, except that the heating time for the mixture was adjusted to 90 minutes.
비교예 6Comparative Example 6
상기 비교예 4에서, 혼합물을 가열하는 시간을 120 분으로 조절한 것을 제외하고, 상기 비교예 4와 동일한 방법으로 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.In Comparative Example 4, cellulose fibers were obtained in the same manner as Comparative Example 4, except that the heating time for the mixture was adjusted to 120 minutes.
실험예Experiment example
잔존 리그닌 함량 측정Measurement of residual lignin content
실시예 1에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 잔존 리그닌 함량을 하기와 같이 측정하였다.The remaining lignin content of the cellulose fiber prepared in Example 1 was measured as follows.
구체적으로, 실시예 1에서 제조된 셀룰로오스 파이버를 동결 건조하여 샘플을 제조하고, 전건 상태의 셀룰로오스 파이버 샘플 0.2g에 72% 농도의 황산 5 mL를 투입하고, 1시간 마다 교반하면서 4시간 동안 상온에서 정치하였다. 이후, 196 mL의 증류수를 추가하여 희석한 후, Autoclave에서 120℃의 온도에서 2시간 반응시켰다. 반응이 끝난 후에 증류수를 이용하여 glass filter에 감압·여과하고, glass filter의 잔여물을 105℃ 건조기에서 건조시켰다. 이후, 잔존 리그닌 함량은 하기 식 1로 산출하였다.Specifically, a sample was prepared by freeze-drying the cellulose fiber prepared in Example 1, 5 mL of 72% concentration sulfuric acid was added to 0.2 g of the dry cellulose fiber sample, and the mixture was stirred every hour at room temperature for 4 hours. It was politics. Afterwards, it was diluted by adding 196 mL of distilled water, and then reacted in an autoclave at 120°C for 2 hours. After the reaction was completed, pressure was filtered through a glass filter using distilled water, and the residue on the glass filter was dried in a dryer at 105°C. Afterwards, the remaining lignin content was calculated using Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
L = W/S X 100L = W/S
상기 식 1에서, “L”은 잔존 리그닌 함량이고, “S”는 샘플의 전건 중량(g)이고, “W”는 건조된 잔여물의 중량(g)이다.In Equation 1 above, “L” is the residual lignin content, “S” is the dry weight of the sample (g), and “W” is the weight of the dried residue (g).
또한, 실시예 2 내지 실시예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 잔존 리그닌 함량을 측정하고, 하기 표 1에 나타내었다.In addition, the remaining lignin content of the cellulose fibers prepared in Examples 2 to 6 was measured and shown in Table 1 below.
(분)Mixture heating time
(minute)
(90)Example 1
(90)
(120)Example 2
(120)
(180)Example 3
(180)
(60)Example 4
(60)
(90)Example 5
(90)
(120)Example 6
(120)
상기 표 1에서, “잔존 리그닌의 함량”은 교반된 슬러리에서 수득한 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 의미한다.In Table 1, “content of residual lignin” refers to the lignin content of cellulose fibers obtained from the stirred slurry.
상기 표 1을 참고하면, 바이오매스 원료로서 침엽수를 사용한 실시예 1 내지 실시예 3의 경우, 혼합물을 가열하는 시간이 90분 미만인 경우에는 바이오매스 원료의 섬유화가 발생되지 않아 최소 시간을 90분으로 설정하였고, 혼합물을 가열하는 시간이 180분을 초과하는 경우에는 리그닌의 재축합 반응이 발생되어 최대 시간을 180분으로 설정하였다.Referring to Table 1 above, in the case of Examples 1 to 3 using softwood as a biomass raw material, when the time for heating the mixture was less than 90 minutes, fiberization of the biomass raw material did not occur, so the minimum time was set to 90 minutes. If the time to heat the mixture exceeds 180 minutes, a recondensation reaction of lignin occurs, so the maximum time was set to 180 minutes.
또한, 바이오매스 원료로서 활엽수를 사용한 실시예 4 내지 실시예 6의 경우, 혼합물을 가열하는 시간이 60분 미만인 경우에는 바이오매스 원료의 섬유화가 발생되지 않아 최소 시간을 60분으로 설정하였고, 혼합물을 가열하는 시간이 120분을 초과하는 경우에는 리그닌의 재축합 반응이 발생되어 최대 시간을 120분으로 설정하였다.In addition, in the case of Examples 4 to 6 using hardwood as a biomass raw material, when the time for heating the mixture was less than 60 minutes, fiberization of the biomass raw material did not occur, so the minimum time was set to 60 minutes, and the mixture was If the heating time exceeded 120 minutes, a recondensation reaction of lignin occurred, so the maximum time was set at 120 minutes.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the lignin content of cellulose fibers prepared in Examples 1 to 6 of the present invention.
상기 표 1 및 도 2를 참고하면, 바이오매스 원료로 사용된 침엽수 목재칩의 리그닌 함량은 약 28 중량%이었고, 활엽수 목재칩의 리그닌 함량은 약 23 중량%이었으며, 실시예 1 내지 실시예 6에서 혼합물을 가열하는 시간이 증가됨에 따라 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량이 감소되는 것을 확인하였다. 다만, 실시예 1 내지 실시예 6에서 혼합물을 가열하는 시간이 증가됨에 따라 수율의 감소율보다 리그닌의 감소율이 낮은 것을 확인하였다. 이는 혼합물의 가열 시간에 따라 리그닌의 탈리보다 탄수화물(셀룰로오스 등)의 가수분해가 더욱 촉진되었기 때문이다.Referring to Table 1 and Figure 2, the lignin content of the coniferous wood chips used as a biomass raw material was about 28% by weight, and the lignin content of the hardwood wood chips was about 23% by weight, and in Examples 1 to 6 It was confirmed that the lignin content of the cellulose fiber decreased as the time for heating the mixture increased. However, in Examples 1 to 6, it was confirmed that the rate of decrease in lignin was lower than the rate of decrease in yield as the time for heating the mixture increased. This is because the hydrolysis of carbohydrates (cellulose, etc.) was promoted more than the detachment of lignin depending on the heating time of the mixture.
또한, 실시예 1 내지 실시예 6에서 최종적으로 제조된 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량이 약 5 내지 20 중량%로 조절되는 것을 확인하였다.In addition, it was confirmed that the lignin content of the cellulose fibers finally manufactured in Examples 1 to 6 was adjusted to about 5 to 20% by weight.
셀룰로오스 파이버의 형태 분석Morphological analysis of cellulose fibers
실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 형태를 광학 현미경을 이용하여 관측하였다.The shapes of the cellulose fibers prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 were observed using an optical microscope.
도 3은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버를 광학 현미경을 이용하여 촬영한 사진을 나타낸 것이다.Figure 3 shows photographs taken using an optical microscope of the cellulose fibers prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 of the present invention.
도 3을 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 6은 혼합물로부터 수득된 셀룰로오스 파이버를 추출 용액과 교반하여 리그닌의 함량을 조절함에 따라, 최종적으로 제조된 셀룰로오스 파이버가 투명해진 것을 확인하였다.Referring to Figure 3, in Examples 1 to 6, it was confirmed that the cellulose fibers obtained from the mixture were stirred with the extraction solution to adjust the lignin content, and the finally produced cellulose fibers became transparent.
반면, 비교예 1 내지 비교예 6은 혼합물로부터 수득된 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 별도로 조절하지 않음에 따라, 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량이 실시예 1 내지 실시예 6 대비 많아 상대적으로 검게 보이는 것을 확인하였다.On the other hand, in Comparative Examples 1 to 6, as the lignin content of the cellulose fibers obtained from the mixture was not separately adjusted, it was confirmed that the lignin content of the cellulose fibers was higher than that of Examples 1 to 6 and appeared relatively black.
섬유장 및 섬유폭 측정Fiber length and fiber width measurement
실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 섬유장과 섬유폭을 입도분석기(Mastersizer 3000, alvern Instruments Ltd., orcestershire, UK)를 이용하여 측정하고, 하기 표 2에 기재하였다.The fiber length and fiber width of the cellulose fibers prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 were measured using a particle size analyzer (Mastersizer 3000, Alvern Instruments Ltd., Orcestershire, UK), and are shown in the table below. It is described in 2.
(분)mixture reaction time
(minute)
(90)Example 1
(90)
(120)Example 2
(120)
(180)Example 3
(180)
(60)Example 4
(60)
(90)Example 5
(90)
(120)Example 6
(120)
(90)Comparative Example 1
(90)
(120)Comparative Example 2
(120)
(180)Comparative Example 3
(180)
(60)Comparative Example 4
(60)
(90)Comparative Example 5
(90)
(120)Comparative Example 6
(120)
도 4는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 섬유장 및 섬유폭을 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the fiber length and fiber width of cellulose fibers prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 of the present invention.
상기 표 2 및 도 4를 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 셀룰로오스 파이버는 섬유장이 1,250 ㎛ 이상 1,750 ㎛ 이하의 범위에 속하고, 섬유폭이 30 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하의 범위에 속하는 것을 확인하였다. 또한, 실시예 4 내지 실시예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버는 섬유장이 250 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하의 범위에 속하고, 섬유폭이 15 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하의 범위에 속하는 것을 확인하였다.Referring to Table 2 and Figure 4, the cellulose fibers manufactured in Examples 1 to 3 have a fiber length in the range of 1,250 ㎛ to 1,750 ㎛, and a fiber width in the range of 30 ㎛ to 50 ㎛. confirmed. In addition, it was confirmed that the cellulose fibers manufactured in Examples 4 to 6 had a fiber length in the range of 250 ㎛ to 500 ㎛ and a fiber width in the range of 15 ㎛ to 25 ㎛.
또한, 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 셀룰로오스 파이버와 비교예 1 내지 비교예 3에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 섬유장과 섬유폭은 큰 차이가 없고, 실시예 4 내지 실시예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버와 비교예 4 내지 비교예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 섬유장과 섬유폭은 큰 차이가 없는 것을 확인하였다. 이를 통해, 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 조절하는 단계를 수행하는 경우에도, 셀룰로오스 파이버의 섬유장과 섬유폭의 물성에 큰 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다.In addition, there is no significant difference in the fiber length and fiber width of the cellulose fibers prepared in Examples 1 to 3 and the cellulose fibers prepared in Comparative Examples 1 to 3, and the cellulose fibers prepared in Examples 4 to 6 It was confirmed that there was no significant difference in the fiber length and fiber width between the fibers and the cellulose fibers manufactured in Comparative Examples 4 to 6. Through this, it can be seen that even when the step of adjusting the lignin content of the cellulose fiber is performed, the physical properties of the fiber length and fiber width of the cellulose fiber are not significantly affected.
여수도 측정freeway measurement
실시예 1에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 여수도(CSF)를 하기와 같이 측정하였다.The freeness (CSF) of the cellulose fiber prepared in Example 1 was measured as follows.
구체적으로, 캐나다 표준 여수도 측정기를 이용하여, 셀룰로오스 파이버가 0.3 중량%로 함유된 슬러리 1L의 여수도를 측정하였다. 슬러리의 수온은 20℃이었고, 여수도(CSF) 단위는 mL이다.Specifically, the freeness of 1 L of slurry containing 0.3% by weight of cellulose fiber was measured using a Canadian standard freeness meter. The water temperature of the slurry was 20°C, and the unit of freeness (CSF) was mL.
또한, 실시예 2 내지 실시예 6 및 비교에 1 내지 비교예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 여수도를 측정하고, 하기 표 3에 나타내었다.In addition, the freeness of the cellulose fibers prepared in Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 was measured and shown in Table 3 below.
(분)mixture reaction time
(minute)
(90)Example 1
(90)
(120)Example 2
(120)
(180)Example 3
(180)
(60)Example 4
(60)
(90)Example 5
(90)
(120)Example 6
(120)
(90)Comparative Example 1
(90)
(120)Comparative Example 2
(120)
(180)Comparative Example 3
(180)
(60)Comparative Example 4
(60)
(90)Comparative Example 5
(90)
(120)Comparative Example 6
(120)
도 5는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 6에서 제조된 셀룰로오스 파이버의 여수도를 나타낸 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the freeness of cellulose fibers manufactured in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 of the present invention.
상기 표 3 및 도 5를 참고하면, 바이오매스 원료로서 침엽수를 사용한 실시예 1 내지 실시예 3의 경우 추출 용액과 교반하기 전의 셀룰로오스 파이버의 여수도는 약 740 mL이었고, 바이오매스 원료로서 활엽수를 사용한 실시예 4 내지 실시예 6의 경우 추출 용액과 교반하기 전의 셀룰로오스 파이버의 여수도는 약 650 mL이었고, 혼합물을 가열하는 시간이 증가됨에 따라 셀룰로오스 파이버의 여수도가 감소되는 것을 확인하였다.Referring to Table 3 and Figure 5, in the case of Examples 1 to 3 using softwood as a biomass raw material, the freeness of the cellulose fiber before stirring with the extraction solution was about 740 mL, and in the case of Examples 1 to 3 using softwood as a biomass raw material, the freeness of the cellulose fiber before stirring with the extraction solution was about 740 mL. In Examples 4 to 6, the freeness of the cellulose fibers before stirring with the extraction solution was about 650 mL, and it was confirmed that the freeness of the cellulose fibers decreased as the time for heating the mixture increased.
한편, 바이오매스 원료로서 활엽수를 사용한 실시예 4 내지 실시예 6의 경우에는 혼합물이 반응하는 시간이 증가됨에 따른 여수도의 감소폭이 거의 일정하였으나, 바이오매스 원료로서 침엽수를 사용한 실시예 1 내지 실시예 3의 경우에는 혼합물이 반응하는 시간이 증가됨에 따른 여수도의 감소폭이 점차 커진 것을 확인하였다. 이를 통해, 사용되는 바이오매스 종류에 따라 혼합물이 반응하는 시간을 조절하여, 제조되는 셀룰로오스 파이버의 여수도를 제어할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 제조된 셀룰로오스 파이버를 분산시키는 회전속도 및/또는 수행 시간을 조절하여, 셀룰로오스 파이버의 여수도를 제어할 수 있을 것으로 판단된다.Meanwhile, in the case of Examples 4 to 6 using broadleaf trees as biomass raw materials, the decrease in freeness as the reaction time of the mixture increased was almost constant, but in Examples 1 to 6 using softwoods as biomass raw materials, the decrease in freeness was almost constant. In case 3, it was confirmed that the decrease in freeness gradually increased as the reaction time for the mixture increased. Through this, it can be seen that the freeness of the produced cellulose fiber can be controlled by adjusting the reaction time of the mixture depending on the type of biomass used. In addition, it is believed that the freeness of the cellulose fibers can be controlled by adjusting the rotation speed and/or execution time for dispersing the manufactured cellulose fibers.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing detailed description illustrates and explains the invention. In addition, the foregoing merely shows and describes preferred embodiments of the present invention, and as described above, the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments, and the scope and scope of the inventive concept disclosed in this specification. Changes or modifications may be made within the scope of equivalent disclosure and/or skill or knowledge in the art. Accordingly, the above detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Additionally, the appended claims should be construed to include other embodiments as well.
Claims (14)
상기 혼합물에서 상기 혼합 용제를 제거하여, 상기 셀룰로오스 파이버를 수득하는 단계; 및
수득된 상기 셀룰로오스 파이버와 추출 용액을 포함하는 슬러리를 교반하여, 상기 셀룰로오스 파이버의 리그닌 함량을 5 중량% 이상 25 중량% 이하로 조절하는 단계;를 포함하고,
상기 바이오매스 원료는 침엽수이고,
상기 셀룰로오스 파이버를 형성하는 단계는 상기 혼합물을 90 분 이상 180 분 이하의 시간 동안 가열하고,
상기 추출 용액은,
0.1 N 이상 0.3 N 이하의 농도를 가지는 염기성 용액을 포함하는 것인, 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법으로서,
상기 제조 방법으로 제조된 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버는,
섬유장이 1250 ㎛ 이상 1750 ㎛ 이하인 것인, 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법.
Forming cellulose fibers by heating a mixture containing a mixed solvent of a glycol ether solvent and an acid and a biomass raw material;
Removing the mixed solvent from the mixture to obtain the cellulose fiber; and
Stirring the obtained slurry containing the cellulose fibers and the extraction solution to adjust the lignin content of the cellulose fibers to 5% by weight or more and 25% by weight or less,
The biomass raw material is coniferous wood,
The step of forming the cellulose fibers includes heating the mixture for a period of time from 90 minutes to 180 minutes,
The extraction solution is,
A method for producing cellulose fibers with controlled lignin content, comprising a basic solution having a concentration of 0.1 N or more and 0.3 N or less,
The cellulose fiber with adjusted lignin content produced by the above manufacturing method,
A method of producing a cellulose fiber with controlled lignin content, wherein the fiber length is 1250 ㎛ or more and 1750 ㎛ or less.
상기 혼합 용제는 상기 글리콜 에테르계 용제와 상기 산의 부피비가 93:7 내지 99:1인 것인 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법.
According to paragraph 1,
The mixed solvent is a method of producing cellulose fiber with controlled lignin content, wherein the volume ratio of the glycol ether-based solvent and the acid is 93:7 to 99:1.
상기 바이오매스 원료 1 Kg에 대하여, 상기 혼합 용제를 2L 내지 7L의 혼합비로 반응시키는 것인 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법.
According to paragraph 1,
A method for producing cellulose fiber with controlled lignin content, wherein the mixed solvent is reacted at a mixing ratio of 2L to 7L with respect to 1 Kg of the biomass raw material.
상기 셀룰로오스 파이버를 형성하는 단계는,
상기 혼합물을 0.1 MPa 이상 0.2 MPa 이하의 압력에서 상기 혼합물을 80 ℃ 이상 120 ℃ 이하의 온도로 가열하는 것인 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법.
According to paragraph 1,
The step of forming the cellulose fiber is,
A method of producing cellulose fiber with controlled lignin content, comprising heating the mixture to a temperature of 80 ℃ or more and 120 ℃ or less at a pressure of 0.1 MPa or more and 0.2 MPa or less.
상기 슬러리 100 중량부에 대하여, 수득된 상기 셀룰로오스 파이버의 함량은 1 중량부 이상 5 중량부 이하인 것인 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법.
According to paragraph 1,
A method for producing cellulose fiber with controlled lignin content, wherein the content of the cellulose fiber obtained is 1 part by weight or more and 5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the slurry.
상기 슬러리를 교반하는 단계는,
상기 슬러리를 300 rpm 이상 800 rpm 이하에서 30 분 이상 60 분 이하의 시간 동안 교반하는 것인 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법.
According to paragraph 1,
The step of stirring the slurry is,
A method for producing cellulose fiber with controlled lignin content, wherein the slurry is stirred at 300 rpm or more and 800 rpm or less for 30 minutes or more and 60 minutes or less.
상기 슬러리를 교반하는 단계 이후에,
상기 셀룰로오스 파이버를 분산시키는 단계를 더 포함하는 것인 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법.
According to paragraph 1,
After stirring the slurry,
A method for producing cellulose fibers with controlled lignin content, further comprising dispersing the cellulose fibers.
상기 셀룰로오스 파이버를 분산시키는 단계는,
300 rpm 이상 2,500 rpm 이하에서 30 분 이상 280 분 이하의 시간 동안 수행되는 것인 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법.
According to clause 11,
The step of dispersing the cellulose fibers is,
A method of producing cellulose fiber with controlled lignin content, which is carried out at 300 rpm or more and 2,500 rpm or less for a period of 30 minutes or more and 280 minutes or less.
상기 셀룰로오스 파이버는,
여수도(CSF)가 100 mL 이상인 것인 리그닌 함량이 조절된 셀룰로오스 파이버의 제조 방법.According to paragraph 1,
The cellulose fiber is,
A method for producing cellulose fibers with controlled lignin content, wherein the freeness (CSF) is 100 mL or more.
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