KR20060008222A

KR20060008222A - 옥수수대 펄프 및 옥수수대 펄프로부터의 종이 제품의제조 방법

Info

Publication number: KR20060008222A
Application number: KR1020047019573A
Authority: KR
Inventors: 아지스 아메드; 종명 원; 해일 류
Original assignee: 콘 펄프 앤드 페이퍼 인코포레이티드
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2006-01-26
Also published as: ZA200409578B; AU2004233518A1; NO20045187L; CA2485520A1; MXPA05001337A; US20040256065A1; BRPI0405647A; JP2006527800A; EP1604060A4; WO2005001195A1; CN1697901A; EP1604060A1; EA200500246A1

Abstract

농작물 찌꺼기로부터 펄프를 제조하는 새로운 방법은 식물 줄기의 특정 부분을 수확하는 단계를 포함한다. 수확된 식물 줄기는 수집되어 수송 및 저장된다. 공장에서 식물 줄기는 잘게 절단되고 펄프화 공정을 거친다. 얻어진 펄프는 다른 목재계 펄프와 혼합되거나 혼합되지 않은 상태로 다양한 종이의 제조에 사용된다.

옥수수대 펄프, 증해관, 화학 펄프, 카파 인자, 휘도, 표백, 연질 목재, 경질 목재

Description

옥수수대 펄프 및 옥수수대 펄프로부터의 종이 제품의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING CORN STALK PULP AND PAPER PRODUCTS FROM CORN STALK PULP}

본 발명은 옥수수 식물의 일부를 분리하고, 상기 식물로부터 종이 제품을 제조하기 위한 펄프를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 옥수수 식물의 일부를 수확하는 방법, 즉 지면 위로부터 옥수수 식물의 열매 부근까지의 부분을 수확하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 여러 가지 종이 제품에 적합한 펄프를 제조하기 위한 기계적, 반화학적 및 화학적 공정 중 적어도 하나를 포함하는 융통성 있는 펄프화(pulping) 방법 및 상기 펄프로부터 다양한 종이 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

나무는 종이 및 판지 제조 산업용 섬유의 주된 공급원을 제공한다. 연질 목재(softwood)는 기계적 펄프화에 매우 적합한 종류이다. 연질 목재의 화학 펄프는 종이 제품의 강도가 중요한 경우에 사용된다. 경질 목재는 연질 목재보다 훨씬 짧은 섬유를 가져서 일반적으로 기계적 펄프화에는 부적합하지만, 화학적 및 반화학 펄프화에는 적합하다. 경질 목재 화학처리 펄프는 표면 평활도 및 광학적 성질이 중요한 종이 제품에 사용된다. 목질 섬유는 펄프화에서의 높은 화학적 비용, 쿠킹(cooking) 및 정제(refining)에 투입되는 높은 에너지, 및 화학적 회수 시스템에서 의 고비용이 소요되므로 고가이다. 이에 더하여, 목질 섬유의 환경에 대한 충격면에서 불리하다.

옥수수대와 같은 농작물 찌꺼기는은 섬유의 대체원으로서 유망하다. 특히, 그러한 찌꺼기는 인쇄용지, 기록용지, 최상층 라이너보드(linerboard), 라이너(liner), 화장지 및 기타 특급 종이를 포함하는 종이 제품의 제조용으로 중요한 원료 역할을 할 수 있다. 또한, 환경적 고려에 따라 농산물 섬유의 사용에 관심이 높아졌다. 종이 제품 제조용으로 농산물계 자원을 활용하는 것은 농장의 수익성을 향상시키고 소각과 토양 폐기로 인한 환경 오염을 줄이는 데 중요하다. 오늘날 종이 제품의 제조용으로 농업 식물을 이용하는 것은 극히 드물다. 이것은 특히 매년 1억 5000만톤의 옥수수대를 포함하여 약 2억 8400만톤의 전체 농작물 찌꺼기를 활용할 수 있는 미국에서는 사실이다. 제지용 섬유원으로서의 옥수수대는 주된 펄프 및 종이 제조국에서는 대규모 자본집약적 펄프 공장에 대한 원재료 요구조건을 충족시키는 펄프 목재의 공급이 풍부하고 확실하기 때문에 인기가 없다. 농작물 잔류물에 기초한 대규모 펄프 공장은 부피 큰 원재료의 대량 공급을 필요로 하므로 수송 문제를 야기한다. 또한, 농작물 찌꺼기는 계절성이므로 저장 문제를 야기한다. 수확하는 과정에서 옥수수대 잔류물의 적당한 부분을 분리하면 수송과 저장 문제가 축소된다. 옥수수대를 기초로 하는 펄프 공장은 소규모이며 지역사회에 기초를 두어야 한다. 선택적으로, 옥수수대와 공급 물류의 활용도에 따라서는 대규모 공장이 이용될 수도 있다.

비목재(non-wood) 펄프화 및 제지를 다루는 관련 기술은 Hurter 등에 허여된 미국특허 제6,302,997호를 포함한다. 이 특허는 제지용 비목재 펄프화의 방법을 개시한다. 이 방법에서는 콘스토버(cornstover)(옥수수대, 잎 및 껍질)가 사용되며, 이것은 저급 섬유 및 다량의 부스러기를 함유한다. 따라서, 상기 관련 기술에는 농장과 공장에서의 수송 및 저장 문제가 있다. 그 외에도, 옥수수 고갱이(pith), 잎, 및 껍질은 양질의 섬유를 소량 함유한다. 따라서, 튜브 분쇄기, 컨베어, 하이드로펄퍼(hydrapulper), 펌프, 자석식 분리기, 및 탈수 스크린이 엄청난 부피의 불필요한 물질을 처리해야 한다.

이에 따라, 펄프 수율은 39.6%이며, 이것은 하류 처리 과정에서 대부분 제거되는 저급 섬유가 다량 존재하기 때문에 실질적으로 낮은 것이다. 이러한 저급 섬유는 펄프에 질과 양 측면에서 전혀 이점을 주지 못하면서 화학약품을 소비시키며, 공장은 대량의 불합격물로 인해 엄청난 폐기 문제에 봉착한다. 상기 관련 기술은 전래의 알칼리성 증해(alkaline digestion) 공정을 이용한다. 산처리 단계, 오존 표백 단계 및 과산화물 표백 단계가 추가됨으로써 이 방법은 고가이고 복잡해진다. 이 방법은 또한 과산화수소 표백 공정중에 많은 양의 화학약품 첨가를 포함한다. 상기 미국특허에는 흥미로운 공정 단계가 개시되어 있음에도 불구하고, 상기 방법은 예를 들어 다음과 같은 여러 가지 단점을 갖는다: 1) 섬유 가치가 거의 없는 옥수수 고갱이, 잎 및 껍질과 같은 것을 가진 콘스토버의 처리; 2) 상기 불필요한 물질을 공장까지 운반하는 데에서 야기되는 대량의 불합격물의 수송, 저장 및 폐기 문제; 3) 낮은 펄프 수율; 4) 산처리 단계, 표백 단계 및 pH의 조절에서의 높은 화학적 소모; 5) 상기 방법은 자본비 및 운전비용을 증가시키는 가외의 단계를 포함 함; 6) 상기 방법은 알칼리성 쿠킹 시에는 에너지를 절약하지만 정제를 통해 더 많은 에너지를 소비함.

본 발명은 농장에서의 수확, 처리 및 출하 공정을 확립하고 제품의 수집 장소 및 저장을 가능하게 함으로써 유리한 접근 방법을 가진 비목재 종이 제조에 초점을 맞춘다. 이와 다르게, 본 발명은 옥수수 재배 지역의 중심에 소형 공장(mini mill)을 설립하여, 여기서 농업인은 자신의 저장 설비를 가지고 공장이 설정한 일정대로 물질을 공장에 수송하게 된다. 이상적으로는, 공장의 공간을 최적화하기 위해 공장의 저장은 약 15일분을 넘지 않아야 한다. 공장은 상대적으로 규모가 큰 목재계 공장에 경쟁이 되도록 적은 자본과 운전비용으로 간단하고도 환경 친화적인 공정을 이용해야 한다. 이러한 방법은 현재로는 종래 기술에서는 얻을 수 없다.

따라서, 본 발명은 종래 기술의 한계 및 단점으로 인한 하나 이상의 문제를 실질적으로 배제하는, 펄프 및 종이 제품의 제조 방법을 목적으로 한다. 예를 들면, 제지, 최상층 화이트 라이너 제조, 라이너 제조 및 기타 특급 제지에 사용하기에 적합한 펄프를 제조하는 방법 등이다. 상기 방법은 섬유원으로서 가장 적합한 옥수수대의 부분을 산지에서 분리하도록 수확하는 공정, 선택된 옥수수대 부분을 안트라퀴논 및/또는 그 밖의 촉매의 존재 또는 부재 상태에서 알칼리 펄프화 용액으로 증해시키는 단계, 및 상기 펄프를, 제지에 적합한 표백된 펄프를 제조하기 위해 염소 원소가 없는 표백 용액으로 처리하는 단계를 포함한다. 본 발명의 이점은 옥수수 식물의 바닥 부분에서 옥수수 식물의 대략 이삭 밑까지 취하는 옥수수대 수 확 공정을 제공하는 것이며, 상기 옥수수대는 대부분 양질의 섬유를 함유하며 고갱이가 적고 전통적인 농장 용도로 산지에 남겨두는, 옥수수대 수확 방법을 제공하는 점이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 변형된 목재 절단기를 이용하여 옥수수대 선택 부분을 잘게 써는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 잘게 절단된 잎과 고갱이를 잘게 절단된 줄기로부터 공압식으로 분리하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 수확 단계로부터 증해 단계까지의 옥수수대 처리 단계를 줄이는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 상기 분리 공정의 단순화를 위해 고갱이의 15% 이하를 증해관(digester) 내에 수납하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 최소의 처리 단계 수를 필요로 하는 옥수수대 펄프화 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 소규모 내지 중규모 수준으로 비용 효율적이고 환경 친화적인 옥수수대 펄프화 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 즉시 활용할 수 있고 저렴한 장치를 최소로 사용하는 옥수수대 수확 및 펄프화 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 수확 과정중에 전통적 농장 용도로 농부가 활용할 수 있는 옥수수 식물의 잔여부로부터 옥수수대 식물의 이삭 부근 밑으로 옥수수대 식물의 저부를 분리하기 위한, 옥수수대 처리 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 수확 과정중에 수송과 저장 문제를 회피하도록 부피를 감소시키기 위한 건조된 옥수수대의 소형 사각형 곤포(bale)를 만드는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 선택된 옥수수대의 수송과 저정을 위한 관리 시스템을 개발하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 옥수수대를 수집 지점으로부터 공장까지 수송하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 수확 과정중에 불합격된 옥수수대 식물의 일부를 토양 조절 및 기타 전통적 농장 용도로 산지에 남겨두는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 화학 함침 및 증해 단계 이전에 세척 단계에서 필요한 온수를 절감하기 위해서, 수확 및 소형 곤포화 과정중에 옥수수대의 오염물을 감소시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 옥수수대를 잘게 절단한 다음 온수로 세척하고, 증해관 내에 들어가기 전에 쿠킹용 화학물질로 함침이 이루어지는 스크루 피더(screw feeder)에서 압축시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 재료로부터 물과 온수에 용해되는 추출물을 제거하고, 또한 증해관 수용량을 증가시키기 위해 압축 단계를 적용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 연속식 증해관 내에서 파쇄된 원재료의 화학적 함침을 향상시키기 위해 압축 단계 직후에 쿠킹용 화학물질을 첨가하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 증해관 투입량을 증가시키고 재료 내로 액의 함 침을 증가시키기 위해 압축 단계를 적용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 쿠킹된 섬유를 처리하기 위해 표준 제지 공장을 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 원재료를 약 110℃∼160℃ 범위의 낮은 온도에서 약 30분∼180분의 유지 시간으로 증해하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 세척 및 압축 단계 직후에 전처리 단계를 추가하는 것으로, 이 단계에서 MgCl2 또는 MgCO3와 같은 셀룰로오스 보호제가 약 60℃∼100℃ 범위의 온도에서 약 30분∼60분 동안 함침된다.

본 발명의 또 다른 이점은, 셀룰로오스 보호제를 이용한 예비 함침 단계를 도입함으로써 옥수수대 화학 펄프의 헤미셀룰로오스 함량을 최대화하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 연질 목재 크라프트(kraft) 펄프와 블렌딩하고 습식 화학을 이용함으로써 제지 공정에서의 옥수수대 펄프의 헤미셀룰로오스 함량을 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 일반적 제지/보드 제조용 완성지료(furnish)에서 옥수수대 펄프의 상승 효과(synergic effect)를 얻는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 안트라퀴논과 같은 촉매의 존재 또는 부재 하에서, 예로서 8%∼20%의 활성 알카리와 같이 적은 양의 화학물질을 사용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 원소상태의 염소가 없는 표백 공정에서 적은 양의 화학물질을 사용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 약 80%∼95%의 휘도(brightness)를 얻기 위해 이 산화염소, 알칼리 추출, 과산화물, 오존 및 산소 표백 단계를 적용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 환경 친화적 펄프화 및 표백 공정을 지속시키기 위해 쿠킹액 또는 표백액 중에 황 함유 화학물질을 회피하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 표백 후에 섬유를 장섬유(주로 옥수수대 표피로부터 얻어짐)와 단섬유(주로 고갱이로부터 얻어짐)로 분류하는 것이다. 본 발명의 또 다른 이점은 장섬유 분획과 단섬유 분획으로 분류하지도 않고 옥수수대 펄프를 다양한 등급의 종이를 제조하는 데 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 화학 펄프를 표백된 연질 목재 크라프트 펄프(사전 정제한 것 또는 하지 않은 것)와 충전재(filler)를 혼합하는 데에 이용하는 융통성(flexibility)이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 장섬유 분획이 약 250∼500 ml CSF로 정제된 다음 제지 단계 이전에 단섬유 분획에 첨가되는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 세척 단계의 회수를 줄이고, 희석 단계와 증점 단계(thickening stage)의 회수를 최소화하며, 가능한 한 내부 수분을 재순환함으로써 물의 사용을 최소화하는 옥수수대 펄프화 공정이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 약 5%∼20%의 표백된 연질 목재 크라프트 펄프, 약 5%∼60%의 무기 충전재, 약 0.25%∼4%의 전분, 약 0.025%∼0.5%의 사이징제(sizing agent), 양이온성, 음이온성 및/또는 양쪽성이온성 형상유지 보조제(retention aids) 등을 첨가함으로써 표백된 옥수수대 펄프로부터 만들어지는 종이의 품질을 향상시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 옥수수대 화학 펄프를 정제하거나 하지 않고 표백된 연질 목재 크라프트(사전 정제한 것 또는 하지 않은 것)와 충전재를 혼합하는 데에 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 표백된 옥수수대 화학 펄프를 표백된 연질 목재 크라프트 펄프, 표백된 경질 목재 화학 펄프 및 충전재와 혼합하는 데에 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 표백된 옥수수대 화학 펄프를 경질 목재 CTMP(화학적 열적 기계 펄프) 및/또는 BCTMP(표백된 화학적 열적 기계 펄프) 및 충전재와 혼합하는 데에 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 표백된 옥수수대 화학 펄프를 표백된 옥수수대 화학적 열적 기계 펄프(CTMP/BCTMP), 표백된 경질 목재 기계 펄프, 표백된 연질 목재 크라프트 펄프 및 충전재와 혼합하는 데에 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 표백된 옥수수대 화학 펄프를 경질 목재 화학 펄프 및/또는 표백된 경질 목재 기계 펄프, 표백된 연질 목재 크라프트 펄프 및 충전재와 혼합하는 데에 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 포장용 등급의 종이를 제조하기 위해, 표백되지 않은 옥수수대 화학적 및/또는 반화학 펄프를 표백되지 않은 연질 목재 크라프트 펄프 및/또는 표백되지 않은 연질 목재 반화학적 (크라프트) 펄프와 혼합하는 데에 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 표백된 옥수수대 화학 펄프를 표백된 연질 목재 크라프트 펄프(0%∼10%)와 충전재(10%∼60%)를 혼합하여 다층 종이의 외층에 적용하는 것이다. 종이의 내층은 재활용 섬유와 같은 저품질 섬유, 저급 미처리 섬유(virgin fiber), 추출물을 가진 펄프 및 종이 표면에 노출시키기에 부적합한 펄프를 함유할 수 있다.

본 발명의 또 다른 이점은, 표백된 옥수수대 화학 펄프를 표백된 연질 목재 크라프트 펄프(0%∼10%)와 충전재(10%∼60%)를 매우 소량의 전분, 사이징제 및 형상유지 보조제와 함께 혼합함으로써 최상층 라이너에 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 옥수수대 펄프의 우수한 섬유 결합능력을 통해 종이의 강도를 높이기 위해 경질 목재 펄프, 연질 목재 펄프 및 충전재로 구성된 완성지료를 사용하여 기존 공장에서 표백된 옥수수대 화학 펄프를 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 강도를 손상시키지 않고 종이에서의 충전재 유지력을 증가시키기 위해 표백된 옥수수대 화학 펄프를 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 포대용 종이(sack paper), 포장지 등과 같은 종이의 강도를 높이기 위해 표백되지 않은 옥수수대 화학 펄프를 표백되지 않은 화학적 또는 반화학적 연질 목재 크라프트 펄프와 함께 이용하는 것이다.

본 발명의 부가적인 특징과 이점은 이어지는 상세한 설명에서 제시될 것이며, 부분적으로 그 설명으로부터 명백하거나 본 발명을 실시함으로써 습득될 것이다. 본 발명의 목적 및 그 밖의 이점은 기재된 상세한 설명과 청구의 범위, 그리고 첨부된 도면에서 특별히 지적된 구조에 의해 구현되고 얻어질 것이다.

본 발명의 보다 온전한 이해를 제공하기 위해 포함되고 본 명세서에 결합되며 이의 일부를 이루는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 나타내며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 데 기여한다.

도 1은 옥수수대 펄프의 화학 펄프화 공정을 설명하는 흐름도이다.

도 2는 옥수수대 펄프에 대한 기계적 펄프화 및 고수율 펄프화 공정을 설명하는 흐름도이다.

도 3은 옥수수대 펄프로부터 종이를 만드는 공정을 설명하는 흐름도이다.

오늘날 미국에서의 제지 산업은 강철 산업의 수십 년 전의 상황과 동일한 상황에 있다. 소규모의 현대적 강철 산업이 대규모의 시설보다 더 효율적이다. 따라서, 소규모 효율적 펄프 및 제지 산업의 발전을 위한 기술을 찾아야 할 때이다. 또한, 유칼립투스, 아카시아 등의 고수율 재배용 나무의 경쟁력에 대적하기 위해 값싼 섬유원을 찾을 때이다. 콘스토버와 같은 농작물 찌꺼기는 값싼 섬유원으로서 유칼립투스 및 아카시아와 대적할 수 있다. 콘스토버의 잠재적 세계적 공급은 매년 대략 7억 5천만 톤이고, 미국만도 일년에 대략 1억 5천만 톤을 제공할 수 있다.

본 발명은, 제지 산업이 미니 밀 프로세스로 이동하고 섬유원으로서 옥수수대(corn stalk) 등과 같은 농작물 찌꺼기를 사용하는 것이 필요하다는 것을 강조한다. 이 공정은 고품질 펄프를 생산하기 위한 압축 포화와 화학적 공정의 조합이다.

농작물 찌꺼기라는 용어는 플랜트로부터 주 농작물을 분리시킨 후에 농장에 남아 있는 물질을 나타내기 위해 사용된다. 예로서, 옥수수대는 주산물인 옥수수를 수확한 후에 들에 남아 있기 때문에 농작물 찌꺼기이다. 찌꺼기인 옥수수대는 현재로서는 상업적 가치가 거의 없거나 전혀 없다. 물론, 다른 농작물 찌꺼기 역시 사용될 수 있고 고려되었다.

본 발명은 비용 면에서 효율적이고 환경 친화성 공정을 제공한다. 예로서, 한 단계의 압축 포화 및 펄프화와 3개 내지 7개의 후속 단계의 표백 작용은 옥수수대의 선택된 부분을 우수한 강도, 청결성, 및 배수율을 가진 고품질의 밝은 제지 펄프로 변환시킨다. 이 공정은 옥수수대 플랜트의 대략 옥수수알(ear) 아래의 부분, 예로서, 옥수수대 플랜트의 대략 아래쪽의 2 내지 3 피트의 부분(잎사귀와 껍질 없이)을 이용한다. 이 부분은 어떠한 형태의 기계적 또는 화학적 목수(木髓) 제거(de-pithing)도 이용하지 않고 대략 15%에 달하는 목수(木髓)를 포함하여, 실험실 규모의 시험(lab-scale trial)에서 경질 목재 펄프의 성질과 유사하거나 그보다 우수한 강도 성질을 가진 펄프를 생산한다. 또한, 선택된 옥수수대 부분에서 약 46 내지 50%의 전체 펄프 수율을 달성할 수 있는데, 그것은 경질 목재 펄프의 전체 수율과 같거나 그보다 우수하다. 경질 목재 펄프 공정은 보다 엄격한 펄프화 조건과 더욱 비싼 펄프화 및 표백 공정을 이용한다. 본 발명의 공정은 낮은 화학적 비용, 온도 및 압력을 이용하여 높은 수율을 확립한다.

옥수수대 처리 단계

본 발명의 공정은 옥수수대 플랜트의 부분, 즉, 땅으로부터 대략 플랜트의 옥수수알까지의 부분을 분리하는 유일한 수확 공정을 포함한다. 예로서, 분리된 부분은 옥수수대 플랜트의 아래쪽의 대략 2 내지 3 피트일 수 있다. 물론, 이것은 플랜트의 특성에 의존한다. 분리된 옥수수대 부분은 컴팩트하게 되어 곤포(梱包)로 된다. 예로서, 분리된 옥수수대 부분은 사각형 또는 장방형 곤포로 컴팩트하게 되고, 소정의 시간까지 농장에 저장되며, 소정의 시간이 되면 밀(mill)로 운반된다.

펄프화에 잎사귀 및 껍질을 포함하여 옥수수대 전체를 사용하면 어떠한 실제적 이점도 없이 낮은 수율을 주고 더 많은 약품을 소모한다.

화학-열-기계적 펄프에 공통적이지만 화학 펄프화에는 결코 사용되지 않은 압축 포화 단계는 다른 목적을 위해 사용되어 왔다.

펄프화에서 본 발명에 사용된 알칼리성 펄프화 단계가 경질 목재 펄프화 공정에 사용된 단계보다 유연하다. 펄프화 단계는 회분식 공정(batch process)과 연속 공정을 모두 사용한다. 예로서, 판디아(Pandia) 타입 연속 증해관이 옥수수대의 알칼리성 펄프화에 적합하다. 증해관으로로부터의 펄프는 예로서 카파(kappa) 8 내지 10의 낮은 리그닌(lignin)을 함유한다. 또한, 펄프는 경질 목재 펄프 공정보다 적은 단계를 사용하고 유사한 수율을 얻음으로써 높은 휘도로 표백될 수 있다.

본 발명의 공정은 다음의 순서로 수행될 수 있으나, 이 순서로부터의 여러 가지 변경도 고려되었다.

옥수수대 수확, 저장 및 수송

이 공정에서, 수확자(harvester)는 옥수수대 플랜트의 일부분을 제거한다. 예로서, 수확자는 옥수수대를 옥수수알 바로 아래에서 절단한다. 제1 절단은 토양 조절, 동물의 잠자리, 및 다른 전통적 농장 용도를 위해 사용될 수 있다. 제2 절단은 옥수수대 플랜트의 대략 옥수수알 아래의 옥수수대 플랜트의 부분을 제거한다. 이 부분은 약 10 내지 20%의 수분 함량을 갖고, 조밀화되어 곤포로 된다. 통상적으로, 그것은 사각형 또는 장방형 곤포로 조밀화되고, 다음에는 저장 시설로 수송된다. 곤포는 곰팡이 등을 피하기 위해 건조한 분위기로 저장된다.

펄프 밀에 대해 약 50 마일 반경 내의 각각의 농부는 그 물질을 밀에 공급하기 위한 소정 시간의 때까지 조밀한 곤포를 농장에 저장한다. 이것은 조밀한 곤포의 재고를 감소된 시간 동안, 예로서, 약 2주간 동안 밀이 보관하도록 한다. 물론 곤포의 저장 시간은 더 길거나 짧을 수 있다. 이러한 형태의 관리는 밀 위치에서의 저장 요구사항을 감소시킬 것이다. 밀은 농부에게 저장 시간에 대해 보상할 수 있거나, 다른 어떤 형태의 계약 관계가 농부와 설정될 수 있다.

원재료의 처리

공정에서의 다음 단계는 원재료를 증해관 내에 배치하는 것이다. 이 공정에서, 옥수수대 부분의 조밀화된 곤포는 느슨하게 되고 약 25 내지 40 mm 크기로 절단된다. 절단된 물질은 경사진 컨베이어 벨트의 낮은 부분에 배치, 예로서, 덤핑된다. 컨베이어 벨트는 일정한 순환 하에서 온수로 채워진 강철 하우징 내에 장착될 수 있다. 컨베이어는 그 한 단부로부터 다른 단부로 액 내에서 옥수수대를 수송할 것이다. 이것은 옥수수대를 적시는 공정이다. 이 공정에서, 옥수수대 부분 에 부착된 먼지 및/또는 다른 이물질은 느슨하게 되고, 고온 수용 물질을 거쳐 물 매체(water media) 내로 분리된다. 컨베이어의 상단부는 약간 경사질 수 있고, 다른 컨베이어는 강철 하우징 내에 장착될 수 있으며 약 30도의 경사각을 가질 수 있다. 컨베이어 벨트는 호퍼로 연결된다. 그러나, 벨트의 구성은 호퍼로 이르는 임의의 적절한 구성일 수 있다. 예로서, 경사는 30도 미만일 수도 있고 그보다 클 수도 있다. 종래의 세척 공정이 옥수수대가 컨베이어 벨트를 따라 운반될 때 옥수수대에 대해 수행된다. 예로서, 연속적으로 고온수가 컨베이어 벨트를 따라 운반되고 있는 물질에 스프레이되어, 잔여 먼지 및 임의의 다른 이물질을 세척한다. 컨베이어 벨트의 반대쪽 단부에서, 고온수로 포화될 수 있는 세척된 물질은 호퍼 내에 배치된다. 물질은 플러그 스크루 피더 또는 임의의 다른 적절한 기술로 호퍼 내로 공급된다.

펄프화 공정

플러그 스크루 피더는 공급기로부터 오는 옥수수대를 압축시키고, 과다한 물 및 고온 수용 추출물을 제거한다. 스크루 피더의 끝에서, 압축된 옥수수대는 쿠킹액과 접촉되어, 쿠킹액이 증해관으로 들어갈 때 쿠킹액이 더 잘 관통하게 한다. 이 존에서, 쿠킹액 흐름은 액 대 옥수수대의 비율이 약 3:1 내지 7:1로 되도록 제어된다.

셀룰로오스 보호제를 가지고 전처리하는 경우에, 쿠킹액을 첨가하기 전의 추가적 단계가 펄프화 공정에 추가되어야 한다.

여러 가지 다른 증해관, 예로서, 판디아 증해관 등이 이용될 수 있다. 판디 아 증해관은 모든 다른 비목재 섬유 원재료로부터 펄프를 생산하는 데에 적합한 수평 연속 증해관이고, 고수율 처리을 위해 우수한 결과를 제공한다.

계속적 판디아 증해관을를 사용할 때, 그것은 2 내지 3개의 수평 튜브를 포함할 수 있다. 온도는 제1 튜브의 단부에서 약 120 내지 170oC로 상승될 수 있고, 쿠킹을 계속하기 위해서 제2 튜브에서 약 120 내지 170oC로 상승될 수 있으며, 제3 튜브가 블로우 탱크로 블로우하기 전에 냉각을 위해 제3 튜브에서 약 100 내지 110oC로 상승될 수 있다. 제1 수평 튜브 내에서의 램프 시간은 약 20 내지 40분으로 변화될 수 있고, 제2 튜브에서의 쿠킹 시간은 약 20 내지 90 시간으로 변화될 수 있으며, 제3 튜브에서의 냉각 시간은 약 10 내지 15분으로 변화될 수 있다. 옵션으로서, 블로우 탱크는 쿠킹된 섬유를 고온의 사용된 액 매체 내에서 가는 섬유로 분해하기 위해 장착된 교반기를 포함할 수 있다.

일괄 처리에서, 플러그 스크루 피더는 최대 로드(load)를 허용하도록 큰 옥수수대를 조밀하게 한다. 로드는 약 3:1 내지 7:1의 액 대 고체 함량으로 회전 및/또는 고정 증해관을 채운다. 쿠킹 온도는 약 30 내지 120분 동안 약 120 내지 170oC로 변화된다. 공급 온도로부터 쿠킹 온도로 상승시키기 위한 램프 시간은 약 15 내지 60 분으로 변화된다. 쿠킹 후에, 증해관의 온도는 약 100 내지 110oC로 낮아지고, 펄프는 블로우 탱크로 릴리스된다. 블로우 탱크에서, 교반기는 쿠킹된 섬유를 고온의 사용된 액 매체 내에서 가는 섬유로 분해하기 위해 장착된다.

쿠킹액은 약 2 내지 20%의 활성 알칼리를 포함한다. 약 12 내지 15%의 활성 알칼리성(오븐 건조 옥수수대를 베이스로 하여) 쿠킹 용액은 약 45 내지 50%의 수 율 범위의 표백 가능 등급의 옥수수대 펄프를 얻도록 사용될 수 있다. 약 60 내지 70%의 수율의 범위에서 라이너성 펄프를 얻기 위해, 활성 알칼리도는 약 6 내지 10%의 범위에 있을 수 있고, 약 80 내지 95%의 수율 범위에서 코러게이팅 매체를 얻기 위해, 활성 알칼리도는 약 2 내지 4%의 범위에 있을 수 있다. 쿠킹액는 촉매 앤트라퀴논 및/또는 다른 유사한 시약의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

섬유 처리 단계

화학 펄프를 위해, 저부에 장착될 수 있는 교반기는 고온 액의 존재 하에 가는 섬유로의 분해를 달성한다. 가는 섬유로의 분해는 완전한 펄프 세척을 위해 섬유를 분리하고, 섬유는 제지를 위해 더욱 정제될 필요가 있을 수 있다. 특히 높은 수율의 화학 펄프, 즉, 약 60 내지 70%의 수율의 화학 펄프는 쿠킹 공정 후에 정제되어 개별 섬유를 해제한다. 코러게이팅 매체를 위해 얻어진 초고수율 펄프를 위해, 펄프는 정제되어 개별 섬유를 분리시킨다.

스크리닝, 세척 및 세정 단계

블로우 탱크 내에서의 분해 후에, 펄프는 조잡한 스크린을 통해 보내어져, 펄프를 세척 단계로 보내기 전에 쿠킹되지 않았거나 세미 쿠킹되었거나 섬유 럼프를 제거한다. 블랙 리커는 스크리닝 및 세척 단계에서 분리되고, 재순환을 위해 화학적 회수 보일러로 보내어진다. 화학 펄프는 처리 약품을 회수하고 펄프를 세정하기 위해 완전한 세척을 요구한다. 갈색 줄기(brown stock)는 기존의 시판되는 세척기(washer)에 의해 세척될 수 있다. 옥수수대 펄프의 스크리닝 및 세정은 바람직하게는 표백 전에 수행된다. 이것은 표백 약품을 절약하고 펄프의 표백성을 향상시킨다.

표백 작용

표백 용액, 예로서, 이산화염소, 알칼리성 과산화수소, 및 알칼리성 추출 용액의 온화한 애플리케이션이 잔여 리그닌를 제거하고, 펄프 휘도를 소정 레벨로 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 온도, 시간 및 표백액 농도 등과 같은 표백 조건은 통상적으로 펄프의 리그닌 함량 및 특정 표백제를 위한 최적 조건에 의존한다.

예로서, 폐쇄된 시스템에서 표백제로서 이산화염소 또는 알칼리성 과산화물을 사용할 때 약 60℃∼90℃ 범위의 온도가 이용된다. 통상적으로, 표백 공정은 30분 내지 120분 동안 지속되는데, 그 시간은 펄프 온도를 원하는 온도 레벨로 조정하는 데에 필요한 시간을 포함한다. 상기 표백 온도는 약 30분 내지 120분 동안 유지된다. 3 단계 표백 시퀀스(이하, "DED"라고 칭한다)는 옥수수대 펄프의 휘도를 약 80% 내지 85% ISO 레벨로 상승시킬 수 있고, 과산화물, 오존 또는 산소 표백 단계와 같은 하나 이상의 표백 단계를 추가하면 휘도를 약 86% 내지 95% ISO로 상승시킬 수 있다.

제지

표백된 펄프는 옥수수대 표피로부터 주로 도출된 장섬유와 고갱이로부터 주로 도출된 단섬유의 혼합물이다. 제지 전에 이러한 혼합물을 정제하면 더 많은 파인(fine)을 생성하여, 파인은 섬유보다 많은 물을 유지하기 때문에 오수 처리 문제를 초래한다.

본딩 성질을 발생시키기 위해서, 단섬유는 정제를 필요로 하지 않는 반면에, 장섬유는 정제를 필요로 할 수도 있고 필요로 하지 않을 수도 있다. 표백된 섬유는 장섬유 분획과 단섬유 분획으로 분류되어야 한다. 장섬유 분획은 정제된 다음 제지 공정 이전에 단섬유 분획과 혼합된다.

다른 방법에서, 표백된 옥수수대 펄프가 제지 전에 표백된 연질 목재 크라프트 펄프 및/또는 표백된 경질 목재 크라프트 펄프와 혼합될 때, 분할은 필요하지 않다. 옥수수대 펄프가 더 연질이고, 가늘며, 정제하기에 더 적은 에너지를 필요로 하므로, 연질 목재 크라프트 펄프 및/또는 경질 목재 크라프트 펄프와 혼합되는 동안에 기계적 작용의 결과로 어느 정도 정제되고, 섬유와 섬유간 본딩 성질을 발생시킨다. 최종 제품에 따라, 옥수수대 펄프(표백되었거나 표백되지 않은)는 여러 가지 정도로 연질 목재 크라프트 펄프(표백되었거나 표백되지 않았고, 정제되었거나 정제되지 않은)와 혼합될 수 있다.

표백된 펄프는 종이, 예로서, 인쇄용지 및 기록용지, 복사용지, 톱 화이트 라이너보드, 화장지, 베이스 페이퍼, 우드 프리 페이퍼, 코팅된 종이, 멀티플레이어 페이퍼/페이퍼보드, 특수 종이 등의 제조에 사용된다. 옥수수대의 CTMP 및 BCTMP는 연질 목재 크라프트 펄프(5%∼20%)와 블렌딩함으로써 뉴즈프린트를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 표백된 옥수수대 CTMP는 기록용지 및 인쇄 등급 종이를 제조하기 위해 옥수수대 표백된 화학 펄프와 블렌드될 수 있다. 고수율 반화학적 옥수수대 종이는 고수율 연질 목재 크라프트 펄프와 블렌드되어 포대용 종이, 포장지, 팩킹 보드, 카톤 보드 등을 생산할 수 있다. 헤미셀룰로오스로부터 도출된 용해 펄프 및 유용한 부산물이 옥수수대로부터 생산될 수 있다.

인쇄 및 기록용지, 복사용지 및 톱 화이트 라이너보드는 대략 5% 내지 60% 충전재 함량을 가진 약 5% 내지 20% 표백된 연질 목재 크라프트 펄프를 포함할 수 있다. 충전재는 탄산칼슘, 클레이, 탈크, 카올린, 이산화티탄 등의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 충전재에 추가하여, 사이징제, 건식 강도제, 습식 강도 수지, 및 형상유지 보조제의 임의의 조합이 제지 작업 동안에 적용될 수 있다. 사이징제는 로진(rosin) 에멀전, 알케닐 무수 숙신산(ASA), 알킬 케톤다이머(AKD) 등의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 건식 강도제는 전분, 검(gum), 용해성 렐룰로오스 유도체 등의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 습식 강도 수지는 폴리비닐알코올, 라텍스 등의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 형상유지 보조제는 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌 아민 등의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

실시예

이하에 제시되는 실시예는 경질 목재 펄프와 비교하여 옥수수대 펄프 및 종이 품질을 예시한다. 실시예의 일부 측면은 발명자들에 의하여 본 발명의 실행에 적합한 것으로 밝혀진 기술 및 절차의 측면에서 기술된다. 실시예들은 발명자들의 표준 실험실 실습에 의하여 창출된 것이다. 제시된 실시예들은 제한적인 것이 아니며, 본 발명의 범위로부터 일탈됨이 없이 많은 변화, 변경 또는 수정이 가하여질 수 있다.

실시예 1

옥수수대 부분을 잎 및 기타 원치 않은 재료로부터 수동적으로 분리하였다. 다음, 옥수수대 줄기를 작은 조각으로 기계적으로 분리하였다. 상기 기계적 분리 는 두 개의 반대로 회전하는 절단 날 플레이트를 이용하여 수행하였다. 상기 시스템은 껍질(skin)을 분리하였으나, 상당량의 고갱이가 껍질과 함께 남았다. 임의의 기타 적합한 기계적 분리 도구가 이용될 수 있다.

펄프화 실험을 상기로부터 얻어진 고갱이와 껍질을 이용하여 수행하였다. 고갱이의 양은 잎, 콘(cone) 및 옥수수알을 제외한 전체 옥수수대의 약 23%였다. 일부 실험실 규모 실험에서, 옥수수대 껍질을 완전히 분리하였고, 어떠한 경우는 15% 고갱이를 껍질에 가하여 핸드시트(handsheet) 속성에 대한 고갱이의 영향을 확인하였다. 실험에서, 옥수수대 조각을 펄퍼 내에서 고온 수를 이용하여 세정하고, 공기에서 건조시켜 원하는 옥수수대 경도(consistency)를 얻었다. 세정된 옥수수대의 경도는 쿠킹 화학재료의 양, 액체 대 옥수수대 비율을 조정하고 펄프 수율을 아는 데에 유리하다.

일련의 실험에서, 약 60분의 진입 시간을 적용하였으며, 쿠킹 시간을 약 60 분, 쿠킹 온도는 약 150℃였다. 쿠킹을 소다 공정을 이용하여 수행하였다. 활성 알칼리로서 표현된 수산화나트륨의 양은 약 12 내지 15%로 허용가능한 펄프를 얻도록 변화하였다. 표 1, 2 및 3은 쿠킹 액체 내에 활성 알칼리의 양, 스크리닝된 펄프 수율, 펄프 여수도(CSF), 및 핸드시트의 기계적 및 광학적 특성을 보인다.

표 1: PFI 밀로 정제된 고갱이가 없는 옥수수대로부터 스크리닝된 펄프의 핸드시트 특성

실시예 번호	활성 알칼리 (%)	수율 스크린 (%)	PFI 회전	CSF (ml)	밀도 (kg/m³)	신장 지수 (N-m/ g)	인열 지수 (mN.m² /g)	버스트 지수 (kPa.m² /g)	휘도 (%)	불투명도 (%)
CT-3 B1	13	45	2000	360	817	96	5.9	6.5	38	85
CT-3 B2	14	46	1500	436	807	94	6.8	6.2	40	86
CT-3 B3	15	45	1500	370	830	96	6.2	6.5	40	86

표 2: PFI 밀로 정제된 고갱이 약 15%를 함유하는 옥수수대로부터 스크리닝된 펄프의 핸드시트의 특성

실시예 번호	활성 알칼리 (%)	수율 스크린 (%)	PFI 회전	CSF (ml)	밀도 (kg/ m³)	신장 지수 (N-m/ g)	인열 지수 (mN.m²/g)	버스트 지수 (kPa. m²/g)	휘도 (%)	불투명도 (%)	산란 계수 (m²/kg)
CT-4 B1	13	44	1300	360	847	90	6.5	5.9	39	83	15.6
CT-4 B2	14	45	1300	360	865	91	5.8	6.1	39	84	16.4
CT-4 B3	15	44	1300	370	845	91	5.9	6.0	38	83	15.0

표 3: 비팅되지 않은 고갱이 약 23%를 함유하는 옥수수대로부터 스크리닝된 펄프의 핸드시트의 특성

실시예 번호	활성 알칼리 (%)	수율 스크린 (%)	PFI 회전	CSF (ml)	밀도 (kg/ m³)	신장 지수 (N-m/ g)	인열 지수 (mN.m²/g)	버스트 지수 (kPa.m²/g)	휘도 (%)	불투명도 (%)	산란 계수 (m²/ kg)
CT-2 B1	13	44		443	757	90	5.3	5.6	39	89	19.6
CT-2 B2	14	44		440	788	94	6.6	5.9	39	89	19.6
CT-2 B3	15	45		467	786	93	5.8	5.8	40	89	19.8

약 15% 고갱이를 함유하는 옥수수대로부터의 펄프의 특성은 고갱이가 없는 옥수수대로부터 얻은 펄프 특성보다 약간 낮은 품질이다. 핸드시트 특성은 경질 목재 펄프의 것에 근접한다. 이러한 결과는 일정량의 고갱이를 함유하는 옥수수대가 고품질의 펄프 생산에 적합함을 보인다. 껍질로부터 고갱이의 기계적 분리에 수반되는 막대한 작업 및 비용을 용이하게 피할 수 있다. 고갱이로부터 껍질을 분리하는데 사용되는 현재 공정은 해머 밀링이다. 이 공정은 많은 미세한 물질과 먼지를 발생하며, 이는 환경 오염을 일으키고, 섬유 품질을 저하시키고 고품질 섬유 손실을 증가시킨다. 환경 친화적 방식으로 좋은 섬유의 절단 및 손실없이 껍질을 효율적으로 분리할 새로운 기계의 개발은 매우 고비용일 것이다. 이러한 옥수수대 껍질의 고갱이로부터의 분리는 반드시 필요한 것이 아니며, 이는 표 1, 2 및 3에 보이는 바와 같이 실험실 규모 실험에서 입증된다. Tappi 표준 방법을 사용하여 측정된 펄프의 카파 수는 약 8 내지 12 사이이며, 이는 크라프트 연질 목재 펄프(카파 수 약 27 내지 30) 및 경질 목재 펄프(카파 수 약 18 내지 22)와 비교하여 매우 낮은 것이다. 따라서, 옥수수대 펄프는 연질 목재 및 경질 목재 펄프에 대하여 요구되는 것들의 절반 미만의 표백 화학물질을 필요로 한다.

실시예 2

식물 바닥 부분으로부터의 원료 옥수수대 물질은 대부분 껍질을 포함하며 노트(knot) 및 고갱이를 포함한다. 이는 식물의 거의 옥수수알 아래에 , 예컨대 옥수수대의 바닥 2 내지 3피트 아래에 옥수수대 식물의 보다 낮은 부분을 포함한다. 이는 두꺼운 껍질 및 비교적 낮은 고갱이로 이루어진다. 상기 잎은 옥수수대의 저 부 내에 존재하며 초핑 후에 용이하게 제거될 수 있다. 잎의 제거 또는 분리는 초핑된 옥수수대와 잎의 밀도 차이로 인하여 공기를 블로잉함으로써 수행될 수 있다. 섬유 품질은 실시예 1에 보이는 바와 같이 옥수수대의 저부에 소량의 고갱이의 존재로 인하여 크게 영향받지 않는다.

본 실험에서, 1.27kg(오븐 건조 기준)의 선별된 상기한 바와 같은 옥수수대를 약 14% 활성 알칼리를 이용하여 쿠킹하였다. 이는 약 7:1의 액체 대 옥수수대 비율, 약 150℃의 쿠킹 온도, 약 60분의 쿠킹 시간, 및 온도를 약 80 내지 150℃로 상승시키기 위한 약 60분의 진입 시간으로 수행되었다. 스크리닝된 펄프 수율은 약 46%였다. 펄프를 0.008 인치의 슬롯 타입 스크린 상에서 스크리닝하고, 200 메쉬 스크린 상에서 탈수하여 펄프로부터 미세물질을 제거하였다. 이러한 쿠킹으로부터의 펄프는 (CT-D1)에 보이는 바와 같으며, 표백 성능 테스트를 가하였다. 기계적 및 광학적 특성을 결정하기 위하여, 표백된 펄프 샘플 2개를 가공하여 핸드시트를 제조하였다.

약 10g의 여섯개의 샘플 각각은 아래 표 4에 CT-d-1-1, CT-d-1-2, CT-d-1-3, CT-d-1-4, CT-d-1-5, CT-d-1-6으로 표시된다. 이들 샘플을 (D1) 단계에서 다양한 이산화염소 농도를 사용하여 표백한 다음, 추출단계(E)에서 유사한 수산화나트륨 농도를 사용하고, (D2) 단계에서 유사한 이산화염소 농도를 사용하여 표백하였다. 부가적으로, 이들 여섯 개 샘플을 세가지 경우 모두 유사한 화학 조성물의 과산화수소(P) 단계를 사용하여 추가로 표백하였다. 상이한 표백 단계에서 표백 조건, 화학물질 농도 및 사용된 화학물질, 및 최종 휘도를 표 4에 보인다.

표 4: 표백 조건 및 결과적인 최종 휘도

샘플 번호	CT-d-1-1	CT-d-1-2	CT-d-1-3	CT-d-1-4	CT-d-1-5	CT-d-1-6
D1 단계
카파 인자	0.20	0.25	0.30	0.35	0.35	0.30
클로린 당량	1.6	2.0	2.4	2.8	2.8	2.4
온도(℃)	90	90	90	90	90	90
시간(분)	90	90	90	90	90	90

E1 단계
NaOH(%)	2	2	2	2	2	2
온도(℃)	90	90	90	90	90	90
시간(분)	90	90	90	90	90	90

D2 단계
카파 인자	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25
클로린 당량	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
온도(℃)	90	90	90	90	90	90
시간(분)	90	90	90	90	90	90

P 단계
H₂O₂(%)	2	-	2	2	-	-
NaOH(%)	1.5	-	1.5	1.5	-	-
Na₂SiO₃(%)	1.5	-	1.5	1.5	-	-
MgSO₄(%)	0.05	-	0.05	0.05	-	-

최종 휘도(%)	87.5	84	88	87	85	84

상기 결과는 소량의 화학물질의 사용하여 옥수수대 펄프가 높은 휘도 수준을 얻을 수 있음을 입증한다. 이러한 결과는 연질 목재 및 경질 목재 화학 펄프의 3분의 1에 해당하는 펄프의 낮은 리그닌 함량으로 인한 것이다. 옥수수대는 목재에 비하여 보다 적은 쿠킹 화학물질, 보다 적은 쿠킹 시간 및 보다 적은 쿠킹 시간을 요한다. 옥수수대 가공 비용은 옥수수대의 저부의 선별 부분을 사용할 때 목재와 유사할 것이다. 또한, 저장 및 수송 비용은 옥수수대의 저비용에 의하여 최소화될 것이며, 궁극적으로 밀 게이트에서 옥수수대의 비용은 목재보다 훨씬 낮을 것이다.

이하 핸드시트의 기계적 및 광학적 특성에 대한 옥수수대 펄프의 표백에 대하여 기재한다.

표 5: 표백된 옥수수대 펄프의 특성

샘플	CSF (ml)	밀도 (kg/m³)	신장 지수 (N-m/g)	인열 지수 (mN.m²/g)	버스트 지수 (kPa.m²/g)	휘도 (%)	불투명도 (%)	산란 계수 (m²/kg)
CT-d1 (DED)	320	866	104	7.4	7.2	82.4	61	18.4
CT-d1 (DEDP)	335	875	91	5.8	5.9	87.2	61	18.4

표백된 옥수수대 펄프의 캐나다 표준 여수도(CSF: Canadian Standard freeness)는 약 540 ml 범위였다. 이러한 CSF 값은 PFI 밀에서 단지 1000 회전으로 정제함으로써 약 330 ml로 감소되었으며, 이는 표백된 유칼립투스(경질 목재) 화학 펄프에 대하여 요구되는 것의 10분의 1 미만이다. 이는 옥수수대 펄프가 감소된 정제 에너지 소비의 측면에서 큰 이점을 가짐을 보인다.

과산화 단계의 추가는 펄프의 휘도를 약 82.4 내지 87.2% 증가시키나, 핸드시트의 강도 특성은 상당히 감소한다. 따라서, 표백 순서 및 단계 수를 선택하기 위하여 최종 제품의 휘도 요구를 산정할 필요가 있을 것이다. 예컨대, 기록 및 인쇄 용지는 약 15 내지 25% 탄산 칼슘을 충전재로서 함유하여 종이 표면의 유연성(softness), 인쇄 불투명도 및 회도를 개선시킨다. 종이의 습윤 웹 강도 및 건조 강도는 습윤 상태 화학을 사용하여 용이하게 조작될 수 있다.

실시예 3

파일럿 규모 쿠킹에서, 약 21.56kg의 초핑된 옥수수대(오븐 건조 기준)을 회 전 증해관 내에 패킹하였다. 증해관 내에 진공을 창출하여 액체(쿠킹 용액)가 옥수수대 내로 보다 잘 함침되도록 하였다. 증해관을 약 30분 동안 회전시킨 다음, 우수한 함침을 위하여 온도를 주변온도로부터 약 80℃로 상승시켰다. 온도를 80 에서 150℃로 상승시키기 위하여 진입 시간은 약 30분이었으며, 쿠킹 시간은 약 150℃에서 약 60분이었다. 쿠킹 액체는 약 14% 활성 알칼리를 포함한다. 쿠킹 주기 끝에서, 증해관과 블로우 탱크 사이의 파이프라인을 연결하고, 압력을 약 100 내지 105℃ 온도에 상응하는 압력으로 서서히 감소시켰다. 여기서, 밸브를 완전히 오픈시켜 모든 펄프를 증해관로부터 블로우 탱크로 압력 차를 이용하여 블로잉하였다. 블로우 탱크는 바닥에 스크린을 포함하여, 펄프의 블로우 탱크로의 이송 후 고온 수를 이용한 펄프의 세척을 촉진한다. 펄프를 고온 수로 세척한 다음, 0.008 인치 넓이 슬롯을 가지는 큰 스크린으로 이송하였다. 상기 스크린 거부는 약 0.07% 미만이었다. 다음, 펄프를 약 30% 고체 함량으로 압력 하에 탈수하였다. 탈수된 펄프를 조각내고 추후 사용을 위하여 냉방에서 유지하였다. 스크리닝된 펄프 수율은 약 46.5%였으며, 이는 실험실 스케일 연구와 유사하였다. 오븐 건조 기준으로 약 30g의 샘플 3개를 PFI 밀 내에서 400, 700 및 1000 회전에서 정제하였다. 핸드시트를 준비하고 TAPPI 표준 방법에 따라 테스트하였다. 표 6은 PFI 밀에서 각각 400, 700 및 1000 회전에서 정제된 샘플 세 개로부터의 결과를 보인다.

표 6: 파일럿 규모 펄프화로부터 스크리닝되고 표백되지 않은 펄프의 물리적, 기계적 및 광학적 특성

샘플	CSF (ml)	밀도 (kg/m³)	연장 (%)	신장 지수 (N-m/g)	인열 지수 (mN.m² /g)	버스트 지수 (kPa.m²/ g)	휘도 (%)	불투명도 (%)	산란 계수 (kg/m²)
BD-2 (400)	380	674	3.00	83	4.2	5.7	27	95
BD-2 (700)	360	733	3.02	82	4.5	5.4	30	93
BD-2 (1000)	350	728	3.10	81	4.5	5.5	27	94

핸드시트는 신장 지수: 82 N-m/g, 인열 지수 4.5 mN.m²/g, 및 버스트 지수 5.5 kPa.m²/g의 매우 우수한 기계적 특성을 입증한다. 실험실 규모 펄프화 동안, 옥수수대를 고온 수로 잘 세척하고 고갱이 함량을 수동적으로 조정하였음을 주목하는 것이 중요하다. 그러나, 파일럿 규모의 실험중, 수반되는 다량의 재료로 인하여 세척하고 고갱이 함량을 조정할 수 없었다. 결과적으로, 파일럿 규모 쿠킹에 사용된 옥수수대는 실험실 규모 쿠킹에 사용된 옥수수대와 비교하여 보다 높은 퍼센트의 먼지 및 고갱이를 함유할 것이다. 이는 실험실 규모 펄프와 비교하여 약간 열등한 펄프 및 낮은 초기 휘도를 얻는 이유 중 하나이다. 이러한 문제는 펄프를 펄프 밀에서 생산하고 풀 세트의 세척, 스크리닝 및 세정 시스템을 이용할 경우 해결될 수 있다.

실시예 4

본 실시예에서, 표백된 옥수수대 펄프의 특성을 동등하게 표백된 크라프트 경질 목재 펄프와 비교하였다. 또한, 두 세트의 약 75g/m²의 비중량(비중량)을 가지는 복사용지를 충전재, 예컨대 침전된 탄산칼슘, 전분, 사이징제, 형상유지 보조제 등을 이용하여 제조하여 특성을 관찰하였다. 표로부터 옥수수대 펄프가 유칼립투스 및 아스펜 펄프보다 상당히 높은 신장 및 버스트 지수를 제공하는 것을 알 수 있다. 그러나, 유칼립투스의 인열 값은 옥수수대 펄프 보다 상당히 높다. 결과를 표 7에 나타낸다.

표 7: 표백된 옥수수대 펄프 및 표백된 크라프트 유칼립투스 펄프, 및 표백된 크라프트 아스펜 펄프의 기계적 및 광학적 특성

샘플	CSF (ml)	밀도 (kg/m³)	연장 (%)	신장 지수 (N-m/g)	인열 지수 (mN.m²/g)	버스트 지수 (kPa.m²/g)	휘도 (%)	불투명도 (%)	산란 계수 (kg/m²)
BD-2 (DED)	350	680	3.2	81	4.5	5.7	82	61
BD-2 (DEDP)	355	820	2.58	82	4.36	4.93	82.9	65.2	21.1
BD-2 (DEDP)	300	850	2.95	91.2	4.54	4.99	82.5	60.9	18.3
BD-2 (DEDP) 충전제: 6.6%	-	719	4.92	76.1	5.35	5.52	82.6	81.2	34.5
BD-2 (DEDP) 충전제: 15.1%	-	640	3.24	62.6	5.66	4.08	85	86.8	48.1
유칼립투스 (표백)	420	685	3.21	55.3	6.7	3.53	88	74	35.6
아스펜 (표백)	600	-	-	35	4.4	1.93	82.5	9478

주-1: BD-2(DEDP); 충전제 6.6%: 복사용지와 같은 75g/m²의 비중량의 핸드시트를 86.6% 옥수수대, 6.6% 표백 연질 목재 크라프트 펄프 및 6.6% 침전 탄산 칼 슘충전제를 이용하여 제조하였다. 20kg/톤(o.d. 기준)의 양이온 감자 전분, 2kg/톤의 AKD 사이징 제제 및 양이온 및 음이온 형상유지 보조제를 핸드시트 가공중 사용하였다.

주-2: BD-2(DEDP); 충전제 15.1%: 복사용지와 같은 75g/m² 비중량의 핸드시트를 77.4% 옥수수대, 7.5% 표백 연질 목재 크라프트 펄프 및 15.1% 침전 탄산칼슘 충전재를 사용하여 제조하였다. 20kg/톤(o.d. 기준)의 양이온성 감자 전분, 2kg/톤의 AKD 사이징 제제 및 양이온 및 음이온 형상유지 보조제를 핸드시트 가공중 사용하였다.

상기 실험들은 습윤 상태 화학을 종이 가공중 사용함으로서 옥수수대 펄프로부터 제조된 종이를 상당히 개선시킬 수 있음을 보인다. 인쇄 및 기록 등급 종이의 대한 중요한 요건인 핸드시트의 불투명도가 섬유 매트릭스 내 충전제(침전 탄산칼슘) 혼입으로 인하여 크게 향상되었다.

실시예 5

본 실시예에서, 표백 옥수수대 펄프 및 표백 혼합 경질 목재 크라프트 펄프로부터 파일럿 규모 제지 기계에서 제조된 종이의 물리적, 광학적 및 기계적 특성이 비교를 위하여 예시된다. 옥수수대의 펄프화를 파일럿 규모 증해관에서 수행하였으며, 세척, 스크리닝, 탈수 및 표백에 가하였다. 옥수수대 펄프의 휘도는 실시예 2에 보이는 바와 같이 88% 내지 90% 범위였다.

옥수수대 종이 제조를 위한 공급물은 다음과 같다: 표백 옥수수대 화학 펄 프: 60%, 표백 노던(northern) 연질 목재 크라프트 펄프(상업적 등급): 20%, 충전재(침전 탄산칼슘):20%, 전분:0.5%(o.d. 섬유 기준); 헤르콘 사이즈(Hercon size) 79 AKD (0.5%): 0.2%(o.d. 섬유 기준) 및 Nalco 7520 형상유지 보조제(0.1%): 0.05%(o.d. 섬유 기준). 표백된 옥수수대 펄프)(건조되지 않음)를 하이드라펄퍼(hydrapulper) 내에서 연질 목재 크라프트 펄프와 블렌딩하였다. 하이드라펄퍼의 교반에 의하여 여수도를 약 400ml로 저하시켰으므로 정제가 요구되지 않았다. 충전제 및 전분을 기계 중심에 가하였다. 사이징 제제 및 형상유지 보조제를 기계 중심으로 투입하였다.

경질 목재 종이의 제조를 위한 공급물은 다음과 같다: 표백 혼합 경질 목재 펄프(상업적 등급): 60%, 표백된 노던 연질 목재 크라프트 펄프(상업적 등급): 20%, 충전재(침전 탄산칼슘): 20%, 전분: 0.5%, Hercon size 79AKD(0.5%): 0.2%, 및 Nalco 7520 형상유지 보조제(0.1%): 0.5%

경질 목재 및 연질 목재 크라프트 펄프 랩을 하이드라펄퍼 내에서 혼합하고 3.71% 점도에서 470ml CSF 수준으로 정제하였다. 충전재 및 전분을 기계 중심부에 가하였다. 사이징 제제 및 형상유지 보조제를 기계 중심으로 투입하였다. 결과를 표 8,9,10 및 11에 나타낸다.

표 8: 파일럿 제지 기계에서 제조된 종이의 테스트 결과

샘플 ID	비중량 (g/m²)	밀도 (kg/m³)	휘도 (%)	인쇄 불투명도 (%)	산란 계수 (kg/m²)	흡수 계수 (kg/m²)	Gurley 공극률 (초/ 100ml)
목재 펄프	80.4	698	87.4	89.8	67.6	0.17	7.1
옥수수대 펄프	76.9	784	88.7	87.2	59.5	0.14	171

표 8은 옥수수대 펄프의 밀도가 목재 펄프보다 높은 것을 보인다. 옥수수대 펄프의 휘도는 목재 펄프보다 거의 1 포인트 높으나, 인쇄 불투명도는 2 포인드 낮다. 산란 계수 및 흡수 계수는 목재 펄프가 옥수수대 펄프보다 약간 높다. 산란 계수는 종이 결합 특성과 반비례한다. 옥수수대 펄프의 공극률은 171초/100ml이고, 목재 펄프의 경우 7.1초/100ml이다. 이는 목재 펄프가 옥수수대 펄프보다 다공성 구조를 형성함을 의미한다.

표 9: 파일럿 제지 기계에서 제조된 종이의 테스트 결과

샘플 ID	휘도 (%)	불투명도 (%)	산란 계수 (kg/ m²)	흡수 계수 (kg/ m²)	L	A	b	L*	a*	b*	CIE 백색도	CIE 틴트
목재 펄프	87.35	91.14	64.16	0.17	95.21	0.11	2.96	96.26	0.05	3.00	77.27	-1.96
옥수수대 펄프	88.63	88.95	58.01	0.15	95.29	0.25	2.09	96.33	0.19	2.14	81.35	-1.66

표 9는 옥수수대 펄프의 CIE 백색도가 목재 펄프보다 약 4 포인트 높고, CIE 틴트는 목재 펄프보다 낮음을 보인다. 옥수수대 펄프 및 목재 펄프의 휘도, 불투명도, 산란 계수, 흡수 계수는 유사하였다. 블랙의 경우 0으로부터 퍼펙트 화이트의 경우 100으로의 밝기 증가를 나타내는 LL*은 옥수수대 펄프와 목재 펄프가 유사하였으며; 플러스되었을 때 적색도를 나타내는 a,a*는 목재 펄프보다 옥수수대 펄프가 높으며; 플러스되었을 때 황색도를 나타내는 b,b*는 목재 펄프가 옥수수대 펄프보다 높다.

표 10: 파일럿 제지 기계에서 제조된 종이의 테스트 결과

샘플 ID		신장 강도 (kN/m)	신장 지수 (kN-m/g)	강도 (%)	TEA (J/m²)	인열 강도 (mN)	인열 지수 (mN-m²)	충전재 함량 9%)
목재 펄프	MD	2.15	0.0267	0.74	9.53	308	3.8	17%
목재 펄프	CD	0.87	0.0120	1.73	11.56	379	4.7	17%
옥수수대 펄프	MD	3.25	0.0423	1.10	21.84	451	5.9	22%
옥수수대 펄프	CD	1.94	0.0255	2.65	37.02	494	6.4	22%

표 10은 목재 펄프와 옥수수대 펄프의 주행 방향(MD: machine direction) 및 횡방향(CD: cross direction)에서의 강도 특성 비교를 보인다. 옥수수대 펄프의 강도 특성 모두는 목재 펄프 보다 40 내지 300% 높다. 주행 방향에서의 옥수수대 펄프의 신장 강도는 목재 펄프보다 약 50% 높고, 횡방향에서는 122% 높다. 옥수수대 펄프의 MD 및 CD 방향의 스트레치 값은 각각 경질 목재 펄프 보다 50% 및 100% 높았다. 옥수수대 펄프의 MD 방향에서의 TEA(인장 에너지 흡수: tensile energy absorption) 값은 경질 목재 펄프 보다 130% 높고, CD 방향에서 200% 높았다. 유사하게, 옥수수대 펄프의 DM 방향에서의 인열 지수는 경질 목재 펄프 보다 55% 높고, CD 방향에서는 36% 높았다. 충전재는 일반적으로 종이의 약한 결합 특성의 요인이다. 옥수수대 펄프는 목재 펄프 내 17% 충전재와 비교하여 22% 충전제를 보유하나, 옥수수대 펄프는 목재 펄프보다 훨씬 강하였다. 파일럿 제지 기계 실험은 옥수수대 펄프가 섬유 매트릭스 내에 목재 펄프보다 훨씬 효율적으로 충전재를 보유할 수 있음을 보인다.

표 11: 파일럿 제지 기계에서 제조된 종이의 테스트 결과

샘플 ID		Sheffield 유연성 (SU)	버스트 강도 (kPa)	버스트 지수 (kPa-m²/g)	Taber 경직도 (g-cm)	이중 폴드수	로그 10 MIT 폴딩내구성
목재 펄프	MD				1.70	23*	1.34*
	CD				0.71	8*	0.88*
	펠트	155	64.5	0.80
	와이어	160	63.4	0.79
옥수수대 펄프	MD				1.63	41	1.60
	CD				0.91	19	1.27
	펠트	157	134	1.74
	와이어	143	134	1.74

주: *a 0.5kg 중량을 MIT 폴드에서 1kg 중량 대신 사용하였다.

표 11은 옥수수대 및 경질 목재 펄프의 Sheffield 유연성, 버스트 지수, Taber 경직도 및 이중 폴드 수를 보인다. 옥수수대 펄프 및 경질 목재 펄프의 Sheffield 유연성은 펠트 방향에서 유사한 반면, 와이어 방향에서는 옥수수대 펄프가 경질 목재 펄프보다 훨씬 부드러웠다. 옥수수대 펄프의 버스트 강도는 경질 목재 펄프보다 100% 강하였다. 옥수수대 펄프의 MD 및 CD 방향에서의 이중 폴드 수는 각각 41 및 19로, 목재 펄프의 경우 23* 및 8*와 비교된다. 목재 펄프는 너무 약하여 1kg 신장하에 폴딩될 수 없기 때문에, 0.5kg 신장을 가하였다. 1kg 신장 하에 측정된다면, 8*는 실제로 1 폴드 수에 상당하며, 23*은 단지 8 폴드 수에 상당한다.

제지 기계 실험은 경질 목재 종이와 동일 조건하에 제조된 옥수수대 종이가 강도 특성의 측면에서 경질 목재 종이보다 훨씬 우수하며, 광학 특성에 있어서 유사함을 분명히 입증한다.

본 발명의 다양한 세부사항이 본 발명의 범위로부터 이탈됨이 없이 변화될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 또한, 상기 다양한 실시예에서의 기재는 단지 예를 목적으로 한 것이며, 제한을 목적으로 한 것이 아니다. 본 발명의 범위 또는 사상으로부터 일탈됨이 없이 본 발명의 다양한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명은 첨부하는 청구범위 및 그 등가물 내에 속한다면 본 발명에 대한 변화 및 수정을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

농작물 찌꺼기로부터 펄프를 제조하는 방법으로서,

옥수수대(constalk) 식물의 적어도 하나의 옥수수알(ear) 부근 하부 옥수수대의 일부분을 제거하는 공정이 포함된 옥수수대 식물의 일부분을 수확하는 단계;

상기 옥수수대 부분을 건조하는 단계;

상기 옥수수대 부분을 잘게 절단하는(chopping) 단계;

상기 절단된 옥수수대 부분을 세척하는 단계;

수분을 제거하기 위해 스크루 피더에서 상기 세척된 옥수수대 부분을 다지는(compacting) 단계;

소정의 조건에서 알칼리성 펄프화(pulping) 용액을 사용하여 상기 다져진 옥수수대 부분으로부터 펄프를 추출하는 단계;

상기 펄프를 섬유화하는 단계;

상기 펄프를 세척하는 단계; 및

상기 섬유화되고 세척된 펄프를 표백 용액으로 처리하는 단계

를 포함하고,

상기 표백 용액은 휘도(brightness)를 약 70% ISO보다 크게 증가시키도록 리그닌과 색상을 제거하는 것인

펄프 제조 방법.
제1항에 있어서,

진동식(trembling) 증해관(digester), 정지형(stationary) 증해관 및 수퍼 회분(super batch) 증해관 중 하나 이상의 회분식 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제1항에 있어서,

판디아(Pandia) 증해관 및 카이머(Kymer) 증해관 중 하나 이상의 연속식 처리를 이용하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 알칼리성 용액에서의 옥수수대의 쿠킹(cooking)이 약 120℃∼160℃ 범위의 온도에서 약 30분∼120분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제4항에 있어서,

상기 알칼리성 용액이 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 및 수산화칼슘 중 하나 이상을 포함하는 알칼리성 수산화물 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제4항에 있어서,

상기 알칼리성 용액이 탄산나트륨 및 중탄산나트륨 중 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제6항에 있어서,

상기 알칼리성 용액이 수산화나트륨을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제7항에 있어서,

상기 알칼리성 용액이 안트라퀴논을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제7항에 있어서,

상기 수산화나트륨이 약 2%∼18% 범위의 활성 알칼리의 농도를 가지며, 상기 안트라퀴논은 약 0.0%∼0.5% 범위의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제7항에 있어서,

옥수수대의 알칼리성 증해 과정중에 헤미셀룰로오스(hemicellulose)를 보호하기 위해서, 약 60℃∼100℃의 온도에서 약 30분∼60분 동안 MgCl₂, CaCO₃와 같은 셀룰로오스 보호제와 함께 다져진 옥수수대 재료를 전처리하는 단계를 이용하는 것 을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 표백 용액이 이산화염소를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 섬유화되고 세척된 펄프를 표백 용액으로 처리하는 단계가 약 50℃∼100℃ 범위의 온도에서 약 30분∼120분 동안 실행되는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 알칼리성 펄프화 용액이 약 1%∼3% 범위의 수산화나트륨의 농도를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제1항에 있어서,

이산화염소-알칼리성 추출-이산화염소(DED) 표백 시퀀스가 펄프의 휘도를 약 80%∼85% ISO로 높이는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제14항에 있어서,

상기 DED 시퀀스 후에, 펄프의 휘도를 약 86%∼95% ISO로 높이기 위해 과산화수소 표백 용액(P), 오존 용액(Z) 및 산소 용액(O) 중 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제15항에 있어서,

상기 이산화염소 표백 용액이 약 0.01∼0.5 범위의 펄프의 카파 인자(kappa factor)에 해당하는 당량의 이산화염소를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제16항에 있어서,

상기 과산화수소 표백 용액이,

약 1%∼3% o.d. 펄프 중량의 과산화수소;

약 1%∼3% o.d. 펄프 중량의 수산화나트륨;

약 1%∼3% o.d. 펄프 중량의 규산나트륨;

약 0.02%∼0.06% o.d. 펄프 중량의 황산마그네슘; 및

미량의 킬레이트제

를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
제17항에 있어서,

옥수수대 펄프의 휘도를 향상시키기 위한 표백 단계를 추가로 포함하고,

상기 표백 단계는 약 0.05%∼5%(o.d. 펄프 중량)의 오존 및 약 0.1%∼2%(o.d. 펄프 중량)의 산소와 같은 표백 반응제를 사용하는 것을 특징으로 하는 펄프 제조 방법.
농작물 찌꺼기로부터 제조된 펄프로부터 종이를 제조하는 방법으로서,

농작물 찌꺼기로부터 제조된 펄프를 정제하는 단계;

농작물 찌꺼기로부터 제조된 펄프를 혼합하는 단계;

세정하는 단계;

스크리닝하는 단계; 및

제지 기계에서 압연하는 단계

를 포함하고,

상기 농작물 찌꺼기로부터 제조된 펄프는 옥수수대 펄프인

제지 방법.
제19항에 있어서,

상기 옥수수대 펄프가 250 ml 이상의 여수도(freeness level)를 가진 것을 특징으로 하는 제지 방법.
제19항에 있어서,

상기 옥수수대 펄프가 약 7∼80 범위의 카파 수(kappa number)를 가진 것을 특징으로 하는 제지 방법.
제19항에 있어서,

상기 옥수수대 펄프가 약 2∼7 범위의 카파수를 가진 것을 특징으로 하는 제지 방법.
제19항에 있어서,

상기 옥수수대 펄프가 약 2 미만의 카파수를 가진 것을 특징으로 하는 제지 방법.
제19항에 있어서,

종이 제품의 최종 용도에 적합한 특정 성질을 제공하기 위해, 상기 옥수수대 펄프는 목재 펄프와 결합시키기 전에 250∼500 ml CSF까지 정제 처리 및/또는 비정제 처리된 것으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 제지 방법.
제19항에 있어서,

옥수수대 펄프의 성능을 최대화하기 위해, 상기 옥수수대 펄프를 장섬유 분획(long fiber fraction)과 단섬유 분획으로 분류하고, 최종 용도의 성질에 따라 재혼합할 수 있는 것을 특징으로 하는 제지 방법.
제19항에 있어서,

하기 물질로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 펄프 및/또는 첨가제와 혼합함으로써 표백된 옥수수대 펄프로부터 기록 및 인쇄용지, 복사용지, 특수 종이 및 봉투용지를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 제지 방법:

표백된 연질 목재(softwood) 화학 펄프;

표백된 경질 화학 펄프: 0∼20%;

충전재(침전 또는 미분된 탄산칼슘, 클레이, 카올린, 탈크, 이산화티탄 등): 0∼30%;

건조 강화 화합물(전분 또는 다른 폴리머 물질): 0∼4%;

사이징제(로진 에멀젼, AKD, ASA, 또는 기타): 0.05∼5%; 및

양이온성 및/또는 음이온성 폴리머계 형상유지 보조제(retention aids)(전분, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌이민, 콜로이드 실리카, 벤토나이트, 유기 마이크로 입자, 등): 0∼5%.
제19항에 있어서,

하기 물질로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제와 혼합함으로써 표백된 옥수수대 펄프로부터 최상층 화이트 라이너(white liner)를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 제지 방법:

표백된 연질 목재 화학 펄프: 0∼30%;

표백된 경질 화학 펄프: 0∼30%;

충전재(침전 또는 미분된 탄산칼슘, 클레이 또는 카올린): 0∼20%;

건조 강화제(전분 또는 다른 폴리머 물질): 0∼4%;

사이징제(로진 에멀젼, AKD, ASA, 또는 기타): 0.05∼2%; 및

형상유지 보조제(전분, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌이민, 콜로이드 실리카, 벤토나이트, 유기 마이크로 입자, 등): 0∼5%.
제19항에 있어서,

하기 물질로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제와 혼합함으로써 표백된 옥수수대 펄프로부터 우유, 주스 및 기타 음료용 카톤 패키지를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 제지 방법:

표백된 연질 목재 화학 펄프: 0∼20%;

사이징제(로진 에멀젼, AKD, ASA, 또는 기타): 0.01∼5%; 및

형상유지 보조제(전분, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌이민, 콜로이드 실리카, 벤토나이트, 유기 마이크로 입자, 등): 0∼5.5%.
제19항에 있어서,

표백되지 않은 연질 목재 화학 펄프 또는 반화학 펄프를 포함하지 않거나 포함하여 표백되지 않은 옥수수대 화학 펄프 또는 반화학 펄프로부터 라이너보드(linerboard)를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 제지 방법.
제19항에 있어서,

고수율 경질 목재(hardwood) 펄프와 혼합한 고수율 옥수수대 펄프로부터 주름진 매체(corrugating medium)를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 제지 방법.
제19항에 있어서,

하기 물질로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제와 혼합함으로써 표백된 옥수수대 펄프로부터 복사용지, 특수 용지 및 봉투용 종이를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 제지 방법:

표백된 연질 목재 화학 펄프: 0∼30%;

표백된 경질 화학 펄프: 0∼20%;

사이징제(로진 에멀젼, AKD, ASA, 또는 기타): 0.01∼5%; 및

형상유지 보조제(전분, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌이민, 콜로이드 실리카, 벤토나이트, 유기 마이크로 입자, 등): 0∼5.5%.
제19항에 있어서,

하기 물질로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제와 표백된 옥수수대 펄프를 혼합함으로써 복사지, 특수지 및 봉투용지를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 제지 방법:

표백된 연질 목재 화학 펄프: 0∼30%;

표백된 경질 화학 펄프: 0∼20%;

충전재(침전 또는 미분된 탄산칼슘, 클레이 또는 카올린): 0∼40%;

건조 강화제(전분 또는 다른 폴리머 물질): 0∼5%;

사이징제(로진 에멀젼, AKD, ASA, 또는 기타): 0.01∼5%; 및

형상유지 보조제(전분, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌이민, 콜로이드 실리카, 벤토나이트, 유기 마이크로 입자, 등): 0∼5.5%.