KR20070015662A - 재생 지료로부터 미세한 접착제 조각 또는 잉크입자를 분리제거하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고지를 재활용하기 위한 미세한 접착제조각 또는 잉크입자 제거 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 미세 접착제 조각 또는 잉크입자 분리 제거 방법은 부유선별탱크를 경유하여 백수를 순환시키는 제 1 단계; 순환되는 백수에 미세 접착제조각 또는 잉크입자를 포함하고 있는 지료를 투입하는 제 2단계; 및 상기 부유선별탱크내의 백수 투입량과 배출량을 조절하여 상기 미세 접착제 조각 또는 잉크입자를 부유시켜 제거하는 제 3 단계를 포함한다. 따라서, 미세 접착제조각 또는 잉크입자를 가장 경제적인 방법으로 제거함으로써 재생지의 외관 품질을 천연 펄프의 수준에 근접시키는 효과를 거둘 수 있다.

접착제, 잉크, 재생, 부유선별, 순환

Description

재생 지료로부터 미세한 접착제 조각 또는 잉크입자를 분리 제거하는 방법 및 장치 {Apparatus and method of separating micro-stickies or ink-particles from recycled paper stock}

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생 지료로부터 미세 접착제조각(Micro-Stickies) 또는 잉크입자(Ink-particles)를 분리하는 공정 흐름도.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 재생 지료로부터 미세 접착제조각 또는 잉크입자를 분리하는 시스템의 개략도.

도3은 도 2의 원심펌프 부분 상세도.

도 4는 도2에 도시된 부유선별탱크의 측면도.

도 5는 도 2에 도시된 부유선별탱크의 평면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 부유선별탱크 2: 투입조

3: 투입구 4: 부유선별탱크 배출구

5: 부유물도랑 6: 수직봉(Vertical Bars)

6A: 수직봉 지지대 7: 수평봉(Horixontal Bars)

8: 물받이통 9: 농축기(Thickener)

10: 백수 탱크 11: 원심 펌프

12: 백수관 13: 지료투입관

14: 지료배출관 15: 농축 지료 배출관

16: 농축기 백수 배출관 17: 부유물 배출관

18: 농축기 스크린 19: 배출량 조절판

본 발명은 고지 지료(紙料) 속에 섞인 미세한 접착제조각 또는 잉크입자(Micro-stickes or Ink- particles)와 같은 불순물을 제거하기 위한 부유선별 방법 및 장치에 관한 것으로, 정선 공정을 거치고서도 제거되지 아니한 불순물을 부유시켜 섬유와 분리하여 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 종이 및 판지 가공 공정에서 다양한 접착제를 대량으로 사용하고 있기 때문에 재활용을 위해 수집된 고지 속에는 이러한 접착제가 포함되기 마련이며 수집된 고지 속에서 사람의 손으로 접착제를 선별하는 것은 비용 관계로 사실상 불가능하므로 그 동안 고지의 재활용을 위해서 한편으로는 기존의 정선 장치를 개선하고 다른 한편으로는 비중이 무거운 충전제에 부착시켜 침전 시키는 등 미세접착제조각을 제거하기 위해 노력해 왔으나 이러한 방법은 다음과 같은 문제점을 지니고 있다.

첫째, 펄핑 공정에서 12% 내지 18%의 높은 농도로 나선형 로타를 사용하여 펄핑 함으로서 접착제가 미세한 조각으로 분쇄되는 것을 방지하여 정선 공정에서 잘 제거되도록 하고 있으나 고농도 펄핑으로 잘 해리되지 않는 경우가 많으며 고농도 펄핑을 한다고 해도 접착제 또는 잉크 입자가 미세하게 분쇄되는 것을 완전히 방지하지 못한다는 문제가 있다.

둘째, 스롯트 폭을 좁힌 스크린과 원심 분리 장치를 사용하는 물리적 처리방법은 구조적으로 미세한 접착제조각 또는 잉크 입자 (이하, 불순물 입자라 칭함)를 제거하는데 한계가 있다는 문제가 있다.

셋째, 탈크(Talc)와 같은 비중이 큰 충전제에 미세접착제조각이 응집하게 한 후 침전시키는 방법이 시도되기는 했으나 생산성과 경제성이 없다는 문제가 있다.

넷째, 공기를 녹인 거품을 이용한 부유선별 방식의 경우 신문고지의 잉크를 제거 하는데 널리 사용하고 있으나 섬유 손실이 높고 폐골판지와 같은 접착제가 많이 들어 있는 고지의 경우 생산성과 경제성이 없다는 문제가 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 고지속에 포함되어 있는 미세한 접착제조각 또는 잉크입자와 같은 불순물을 효율적으로 분리하여 재생지의 미관 품질을 개선하고 초지기의 오염을 방지할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성 하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따르면, 본 발명은, 다량의 백수 속에 지료를 섞고 이를 원심 펌프로 이송하여 비중이 다른 섬유와 불순물 과의 거리가 떨어지게 하고, 바닥이 넓고 평평한 부유선별탱크에 백수를 채운 후 한 쪽 밑에 일정한 간격의 틈을 통해 농도가 희석된 지료를 투입한 후 그 반대 쪽 바닥에 뚫은 배출구로 지료가 떨어져 내리게 하여 희석된 지료가 백수 속을 흐르는 과정에 섬유와 접촉하고 있지 않은 불순물이 탱크에 채워져 있는 수면 위로 떠오르게 하면서 섬유는 바닥으로 흐르다가 반대편 끝에 있는 배출구를 통해 밑으로 떨어지게 하여 상기 불순물을 섬유로부터 분리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 특징에 따르면, 본 발명은, 희석된 지료가 통과하는 경로의 중앙에 수직으로 봉을 일정한 간격으로 일렬로 세워 탱크 안에서 흐르고 있는 희석된 지료 속에 섬유와 불순물에 자극을 주어 이 불순물이 수면 위로 떠오르게 하며, 배출구로 떨어지는 지료를 농축기에 투입하여 지료의 농도를 높이고 남은 백수를 백수탱크에 받았다가 원심 펌프에 공급하여 지료를 희석하는데 사용한 많은 양의 백수를 회수하여 재 투입하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 특징에 따르면, 본 발명은, 탱크 바닥을 흐르는 지료 가운데 일부는 배출구를 통해 밑으로 떨어지지 못하고 탱크 끝 경사면을 따라 위로 떠오른 지료는 탱크 바닥을 흐르는 지료와 반대 방향으로 흐르며 이때에도 비중이 무거운 섬유는 밑으로 가라 앉다가 바닥에 흐르는 지료에 합류하여 탱크의 배출구를 통해 밑으로 떨어 지며 비중이 가벼운 불순물 입자는 수면으로 떠 올라 수면상에서 반대 방향으로 흘러 부유물 넘김 홈으로 흘러 들어가 탱크 밖으로 배관을 따라 배출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4 특징에 따르면, 본 발명은, 상기한 탱크 중앙에 수직으로 세운 봉의 중간 부분으로부터 수평으로 배출구의 위에 수평봉을 설치하여 지료의 역류를 도와주면서 바닥에서 흐르는 지료의 흐름과 상부에서 역류하는 지료가 서로 혼입되는 정도를 낮추어 주는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 5 특징에 따르면, 본 발명은, 탱크의 배출구에는 배출량 조절판을 설치하고 탱크 내면에 수위측정기를 설치하여 탱크 내 수위에 따라 배출량 조절판을 자동으로 닫거나 열어주도록 하여, 예컨대 부유선별시스템 가동 초기에는 닫아주어 백수가 탱크 내에서 일정 수위가 되도록 하며 부유물이 탱크 내에 축적되면 부유물도랑으로 일정 속도로 넘치도록 탱크 에서 배출되는 지료의 양을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 불순물의 제거는, 섬유질과 불순물 입자와의 비중 차이를 이용하여 공정의 단순화를 꾀하고, 분리 효율의 안정화 및 고도화를 동시에 만족 시킬 수 있도록 하였다.

고지에 포함되어 있는 접착제 또는 잉크입자는 비중이 0.95인 석유화합물이어서, 물 속에서는 접착력을 잃고 소수성(疏水性)이 되어 가벼운 자극을 주면 쉽사리 섬유와 분리되는 특성을 가지고 있다. 또한, 섬유는 낮은 농도에서는 서로 엉켜 물 밑으로 가라 앉게 된다. 따라서, 본 발명은 상기 불순물과 섬유의 두 특성을 효 과적으로 이용하여 다량의 고지에서 용이하게 불순물을 선별 제거하는 방법을 개시하고 있다. 즉, 부유선별탱크에 백수를 공급하여 공급된 백수를 다시 백수탱크로 회수하는 백수 순환 시스템의 백수 공급라인에 지료를 공급하고, 상기 지료와 함께 순환하게 되는 백수가 상기 부유선별탱크에 도착하게 되면 이 탱크에서 불순물 입자를 부유시켜 선별제거 하는 방법을 개시 하고 있다.

상기 본 발명의 특징을 구현한 일실시예를 도 1 을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 미세 접착제 또는 잉크입자와 같은 불순물을 제거하는 부유선별탱크에 설치되어 있는 배출량 조절판을 작동하여 상기 부유선별탱크의 바닥 일정부위에 형성된 배출구를 닫은(S1) 후 원심 펌프를 작동하여 백수탱크로부터 백수를 탱크로 투입한다. 백수 투입은 상기 배출구 반대편의 하단부를 통해 유입되도록 한다.

한편, 배출구가 닫혀 있으므로 수위가 상승하여 수위가 일정 수위에 도달하면 즉시 배출량 조절판을 열어 백수가 배출구를 통해 밑에 있는 물받이통을 거쳐 농축기에 투입되게 하고, 다른 한편으로는 수위가 당초 위치에서 내려가거나 상승하지 않도록 배출량 조절판을 조정하여 수위를 고정한다(S2).

한편, 지료는 원심펌프 전단에서 백수화 함께 투입(S3)하게 되는데, 이때도 역시 상기 부유선별탱크내 백수의 수위가 급격히 상승하지 않도록 배출량 조절판을 조절(S4)하게 된다.

상기와 같이, 투입과 배출을 일정하게 하여 수위를 고정한 상태에서 배출량을 줄이게 되면은, 수위가 상승 하면서 상기 부유선별탱크내에 설치된 특정지역으 로 부유물이 넘쳐 흘러 들어가게 한다(S5). 이때, 상기 특정지역으로 부유물이 넘쳐 흘러들어가는 속도를 조절하게 되는데, 이는 상기 부유선별탱크내의 백수 배출양과 투입량의 조절로 가능하다.

이어서, 제거 대상인 부유물의 누적량과 속도를 감안하여 투입 지료량을 조절(S6)하며 끝으로 상기 백수 순환 시스템 상에 설치되어 지료를 선별하는 농축기에서 물이 빠진 후 배출되는 지료의 품질을 확인(S7)한다.

이어서, 전술한 본 발명의 일실시 예에 따른 고지 재생 지료 속에 있는 불순물 입자를 섬유로부터 분리하는 장치를 도2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 불순물 분리 장치는 백수와 지료를 순환시키면서 백수 속에 포함되어 있는 미세 접착제 또는 잉크입자를 부유시켜 분류하고, 분류된 지료는 순환시스템 상에 위치한 농축기를 통해 지료를 선별하도록 구성되어 있다.

구체적으로 살펴보면, 부유선별탱크(1)내의 배출량 조절판(19)을 작동하여 배출구(4)를 닫은 후 원심 펌프(11)를 작동하여 백수탱크(10)로부터 백수를 부유선별탱크(1)의 투입조(2)로 투입한다. 투입된 백수는 탱크 하 우단에 위치한 투입구(3)를 통해 탱크(1)에 들어가 수위측정기(20)가 일정 수위에 도달했음을 알릴 때까지 탱크(1)를 채운다. 수위측정기(20)에서 측정한 수위가 일정 수위에 도달하면 배출량조절판(19)을 열어 백수가 배출구(4)를 통해 밑에 있는 물받이통(8)을 거쳐 농축기(9)에 투입되게 하고 다른 한편으로는 수위가 당초 위치에서 내려가거나 상승 하지 않도록 배출량 조절판(19)을 조정하여 수위를 고정한다.

지료투입관(13)을 통해 원심펌프(11) 직전 위치에 있는 백수관(12)에 지료가 투입되면 펌프(11)는 백수와 혼합되어 희석된 원료에 원심력을 작용하면서 투입조(2) 바닥에 위치한 투입구(3)를 통해 부유선별탱크(1)로 밀어 넣는다. 이 때 지료 투입으로 탱크(1) 내로 유입되는 원료의 양이 증가함으로 인하여 수위가 급격히 상승하지 않도록 배출량 조절판(19)을 조절하며 일정 시간 경과 후에 배출량을 줄여 부유물이 도랑(5)으로 넘쳐 부유물 배출관(17)으로 배출되게 한다. 이때, 지료에 섞여 있던 미세접착제조각은 비중이 섬유와 다르기 때문에, 투입구(3)로부터 배출구(4)로 원료가 빠른 속도로 흐르는 과정에 흐르는 물과 수직봉(6)과 수평봉(7)의 영향을 받아 탱크(1) 내 상층부 수면에 떠 올라 다시는 가라 앉지 않으므로 수면 상에 누적된다. 한편, 배출구를 통해 밑으로 빠져 나오지 못한 일부 섬유는 탱크(1)의 끝 부분에서 불순물 입자와 함께 위로 떠올라 도랑 쪽으로 흐르게 되는데, 이들 섬유는 도랑 쪽으로 흐르는 동안에 탱크(1) 바닥으로 가라 앉으려는 힘을 받아 아래로 내려오다가 투입구(3)에서부터 배출구(4)로 빠른 속도로 흐르는 희석된 지료에 휩쓸려 배출구를 통해 탱크(1) 밑으로 빠져 나오거나, 다시 떠 올라 동일한 메카니즘에 의해 수면 상으로 흐르다가 다시 가라 앉다가 하여 결국 배출구로 빠져 나오게 되다.

상기 부유선별탱크(1)에서 농축기(9)로 보내어진 지료는 농축기(9)의 스크린(18)에 의해 물은 백수배출관(16)을 통해 배출되고 농축된 지료는 농축 지료 배출관(15)을 통해 농축기(9) 밖으로 나오며, 백수배출관(16)을 통해 나온 백수는 백수 탱크(10)로 들어가 다시 원심펌프(11)에 흡입되어 전과 같은 경로를 거쳐 지료의 농도를 낮추어주어 부유선별탱크(1) 내에서 지료 속에 섞여 있는 불순물 입자가 섬유로부터 잘 분리되도록 도와준다.

도3은 도 2의 원심펌프 부분 상세도로서 배수와 지료를 공급하는 펌프의 파이프 연결 관계를 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 원심 펌프(11) 전단에 놓인 백수관(12) 중심 부분에 지료투입관(13)이 투입된다. 지료 속에 있는 섬유와 불순물 입자는 원심펌프(11)의 날개에 의해 원심력을 받도록 하기 위하여 펌프로 투입되는 백수관(12)의 굵기 보다 출구 쪽의 지료배출관(14)의 직경을 크게 구성함으로써 분리 효율을 증대 시킨다.

도 4는 부유선별탱크(1)를 좌측에서 투시한 도면으로, 분리효율을 높이기 위하여 수직봉(6) 및 수평봉(7)을 일정한 높이와 촘촘한 간격으로 탱크(1) 중간에 설치하여 희석된 지료가 빠른 속도로 투입구(3)를 통과하여 배출구(4)에 이르는 과정에 미세접착제조작과 섬유에 자극을 주어 비중이 다른 두 물질이 잘 분리되도록 하는 것을 설명하고 있다. 한편, 바림직한 실시예에서, 상기 수직봉(6)의 위치를 고정시키고 유속을 따른 저항을 극복하기 위하여 이들 다수의 수직봉(6)을 연결하는 지지대(6A)를 추가로 구성할 수도 있을 것이다.

도 5는 부유선별탱크(1)를 위에서 내려다 본 평면도로서, 배출량 조절판(19)과 수위측정기(20)의 위치와 수면 상부로 역류하는 탱크(1) 내 흐름이 안정되도록 하기 위해 설치하는 수직봉(6) 및 수평봉(7)의 위치와 모양을 보여 주고 있다. 한편, 바람직한 실시예에서는, 상기 배출량 조절판(19) 및 배출구(4)가 상기 부유선 별탱크(1)의 바닥에 다수개 형성되어 있어 유량 조절을 용이하게 하고, 부유중인 미세 접착제 또는 잉크입자가 배출구로 빠져 나갈 수 있는 확률을 최대한 줄일 수 있다.

전술한 본 발명은 고지를 재활용하는데 가장 큰 걸림돌이 되어 왔던 기존 고지 정선 장치가 제거하지 못하는 미세 접착제조각 또는 잉크입자와 같은 불순물 입자를 가장 경제적인 방법으로 제거하는 방법을 제시하여 재생지의 외관 품질을 천연 펄프의 수준에 근접시키는 효과를 거두어 고지의 재활용가치를 크게 높일 것으로 기대한다.

Claims (13)

1. 재생 지료로부터 불순물 입자를 분리 제거 방법에 있어서,

   부유선별탱크를 경유하여 백수를 순환시키는 제 1 단계;

   순환되는 백수에 불순물을 함유하고 있는 지료를 투입하는 제 2단계; 및

   상기 부유선별탱크내의 백수 투입량과 배출량을 조절하여 상기 미세 접착제 조각 또는 잉크를 부유시켜 제거하는 제 3 단계를 포함하는 불순물 입자 분리 제거 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 부유선별탱크를 일측 하단부에 백수 투입구를 가지고 타단 바닥부에 백수 배출구를 가지는 것을 특징으로 하는 불순물 입자 분리 제거 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 불순물 입자는 미세 접착제 또는 잉크입자를 포함하고,

   상기 제 3 단계는 상기 불순물의 부유를 향상 시키기 위하여 상기 부유선별탱크내의 백수 흐름 경로상에 장애물을 설치하여 유체의 흐름에 영향을 주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 입자 분리 제거 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 백수의 순환은 원심펌프를 통해 이루어지고, 상기 지료는 백수탱크와 상기 원심펌프 사이의 백수 투입관과 연결된 지료 공급관을 통해 제공되는 것을 특징으로 하는 불순물 입자 분리 제거 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 방법은 상기 부유선별탱크와 상기 백수탱크 사이에 형성된 농축기를 통해 상기 불순물 입자가 제거된 지료를 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 입자 분리 제거 방법.
6. 재생 지료로부터 미세 접착제 또는 잉크입자를 함유하는 불순물 입자를 분리 제거 장치에 있어서,

   상기 불순물 입자를 수면 상부에 부유시켜 제거하는 부유선별탱크;

   백수를 공급하는 백수탱크;

   상기 백수탱크로부터의 백수와 지료를 혼합시켜 상기 부유선별탱크로 보내는 순환펌프; 및

   상기 불순물 입자가 제거된 지료 및 백수를 상기 부유선별탱크로부터 공급받아 지료와 백수를 분리하여 지료를 배출하고 상기 분리된 백수를 상기 백수탱크로 보내는 농축기를 포함하는 불순물 입자 분리 제거 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 부유선별탱크는 투입되는 백수의 수위를 지속적으로 검출하기 위한 수위측정기를 가지는 것을 특징으로 하는 불순물 입자 분리 제거 장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 부유선별탱크는,

   투입구를 통해 배출구로 빠져나가는 백수의 흐름에 영향을 주어 비중이 낮은 상기 불순물 입자의 부력을 증가시켜 수면 상부로 부유시키는 부유수단을 포함하고, 상기 부유된 불순물 입자를 배출시키는 부유물 배출구를 가지는 것을 특징으로 하는 불순물 입자 분리 제거 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 부유선별탱크는,

   바닥에 형성된 다수의 배출구; 및

   상기 배출구 각각의 배출량을 제어하는 다수의 배출량 조절판을 가지는 것을 특징으로 하는 불순물 입자 분리 제거 장치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 부유수단은,

    상기 부유선별탱크 바닥에 소정의 간격을 가지고 형성된 다수의 수직봉; 및

    상기 다수의 수직봉과 직각으로 연결되어 형성되는 다수의 수평봉을 가지는 것을 특징으로 하는 불순물 입자 분리 제거 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 부유수단은,

    상기 다수의 수직봉을 지지 하기 위하여 가로방향으로 상기 다수의 수직봉을 연결하는 지지대를 가지는 것을 특징으로 하는 불순물 입자 분리 제거 장치.
12. 제 6 항에 있어서,

    상기 순화펌프는,

    상기 백수탱크와 연결된 백수관 및 상기 부유선별탱크에 백수를 공급하는 지료배출관에 각각 연결되고,

    상기 지료는 제공하는 지료투입관은 상기 백수관과 연결되어 지는 것을 특징으로 하는 불순물 입자 분리 제거 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 지료배출관의 직경은 상기 백수관의 직경보다 더 크게 형성되어 지는 것을 특징으로 하는 불순물 입자 분리 제거 장치.

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