KR20070064544A - 종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 분산 과정 이전에 분획 장치(2)에 의해서 굵은 분획(G) 및 미세 분획(F)이 형성되는, 종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법에 관한 것이다. 특별히 분획 과정은, 상기 굵은 분획(G) 내부에는 가급적 모든 섬유가 포함되도록 그리고 미세 분획(F) 내부에는 미세 재료들이 포함되도록 실시된다. 상기 굵은 분획(G)은 압착 분쇄 공정에 의해서 분산된다. 전체 방법은 전체적으로 덜 복잡하게 구현될 수 있다.

Description

종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법 {METHOD FOR DISPERSING PAPER-FIBROUS-SUBSTANCES}
도 1은 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 설비의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 다른 설비의 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2, 2': 분획 장치 3: 드럼
4, 5: 분쇄면 7: 두꺼운 재료 세척 장치
8: 농축 장치 9: 실린더
10: 여과망 밴드 11: 재료 배출구
13: 압착 분류기 14: 희석 장치
15: 부유선광 장치
F: 미세 분획 G: 굵은 분획
L: 공기 S: 종이 섬유 재료 현탁액
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방 법에 관한 것이다.
전술한 유형의 방법은 예를 들어 폐지로부터 얻어진 섬유 재료의 품질을 개선하기 위하여 사용된다. 종이 섬유 재료를 분산에 의하여 균일하게 함으로써 그 품질이 현저히 개선될 수 있다는 사실은 공지되어 있다. 남아 있는 섬유의 얼룩이 용해될 수 있다. 섬유에 달라붙는 딱딱한 방해 재료, 특히 인쇄 잉크-입자가 분리 제거된다. 부드러운 방해 재료-입자들은 이 입자들이 완성된 종이에서 더 이상 볼 수 없을 정도까지 분쇄된다. 또한 상기 부드러운 방해 재료-입자들이 섬유에 고정될 수 있음으로써, 종이 제조가 개선된다. 상기와 같은 각각의 목적에 가장 적합한 방법의 작용은 특히 밀도, 온도 및 특정 작업과 같은 파라미터의 선택에 의해서 조절될 수 있다.
분산을 위하여 지금까지는 고점도의 종이 섬유 재료가 제조되었으며, 상기 재료는 적어도 15 내지 35 %의 건조물 함량을 갖는다. 다수의 경우에는 주변 온도를 훨씬 능가하는 온도에서 분산이 이루어진다. 상기와 같은 방법을 위해서 사용되는 분산제는 높은 에너지 밀도를 갖는다. 상기와 같은 종이 섬유 재료에 전용되는 특수한 작업을 위한 30 내지 200 kWh/t의 에너지는 상기 방법을 위한 중요한 비용 요소가 된다.
농축 과정에 의해서는, 이전에 계속해서 섬유 재료 내부에 존재하던 물의 상당 부분이 배출되며, 그럼으로써 첫 번째로는 분산시에 상기 섬유 재료의 점성이 현저하게 상승할 수밖에 없고, 두 번째로는 경우에 따라서 적은 양의 물이 함께 가열될 수밖에 없다. 농축을 위해 사용될 수 있는 기계는 워엄 프레스이다. 워엄 프레스의 경우에는 섬유 재료 현탁액이 컨베이어 워엄과 상기 컨베이어 워엄을 둘러싸고 있고 호울이 형성된 외피 사이에서 압착되며, 이 경우에는 물이 상기 외피의 호울을 통해 배출된다. 이때 형성되는 고점도의 종이 섬유 재료는 상기 기계로부터 축 방향으로 밀려나간다. 그러나 공지된 바와 같이 하나 또는 2개의 순환하는, 여과액이 통과하는 무한 여과망을 구비하는 여과망 프레스에 의해서도 탈수 과정이 이루어질 수 있다.
간행물 "Wochenblatt fuer Papierfabrikation" 1978년 7권, Pages 275-277에는 상기와 같은 유형의 분산 방법이 공지되어 있다.
독일 특허 출원서 제 102 56 519호에는 분산 과정 이전에 분획 과정이 이루어지는 다른 방법이 공지되어 있다. 이 방법에서는 분획 과정이 짧은 섬유 및 긴 섬유로 나누어진다. 긴 섬유 분획은 농축되어 예를 들어 플레이트 분산제 내에서 분산된다.
본 발명의 목적은, 전체 방법이 특히 효과적이고 경제적으로 될 수 있도록 분산 과정을 실시하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 방법에서는 또한 균일하고 깨끗한 섬유 재료를 얻을 수 있어야 한다.
상기 목적은 청구항 1의 특징부에 언급된 특징들에 의해서 완전히 달성된다.
본 발명의 특별한 장점은 굵은 분획의 분산이 압축 정련 장치에 의해서 이루어진다는 것으로, 상기 정련 장치는 독일 공개 특허 출원서 제 102 36 962호에 기 술되어 있는 바와 같은 방법에 따라서 작동한다. 다시 말해서 그 작동 방법이 공지되어 있다. 상기 방법은 지금까지 분쇄를 목적으로, 즉 섬유의 변동을 위해서 및/또는 인쇄 잉크 입자를 분쇄할 목적으로 사용되었다. 상기 방법은 섬유를 손상시키지 않으면서 매우 우수한 분산 효과를 야기한다. 달라붙는 오염물(stickies)은 이 오염물이 쉽게 부유선광 되거나 세척될 수 있을 정도로 분쇄된다. 이와 같은 처리 과정은 플레이트 분산제 또는 반죽기에 비해서 훨씬 더 낮은 밀도에서, 예컨대 6 내지 12 %에서 실시될 수 있으며, 이와 같은 사실은 장치적인 및 에너지적인 비용을 절감시킨다. 상기 목적을 위한 특별한 작업은 예를 들어 약 20 내지 60 kWh/t에 놓여 있다.
분획 과정은 바람직하게 가급적 모든 섬유가 굵은 분획 내부에 도달하도록 구현될 수 있다. 그 경우 미세 분획은 적은 섬유(또한 적은 짧은 섬유)를 함유하지만, 큰 부분의 유기 및 무기 미세 재료를 함유한다. 이 경우 섬유의 양은 일반적으로 여과망 R 100의 잔류물로서 바우어-McNett에 따라 검출된다(TAPPI 스탠더드 T 233에 따른 실험실-방식). 미세 재료들은 동일 분석에서 100 메쉬-여과망의 사이클로서 생성된다. 세척 장치 또는 상응하게 형성되어 작동하는 압착 분류기에 의한 분획 과정이 바람직하다.
본 발명은 도면을 참조하여 설명된다.
개략적으로 도시된 도 1은 본 발명에 따른 방법을 실시할 때에 사용될 수 있는 가장 중요한 장치들을 구비한 실시예를 보여준다. 예를 들어 도면에 도시되지 않은 재료 용해제 내에서 형성되는 종이 섬유 재료 현탁액(S1)이 두꺼운 재료 세척 장치(7) 및 압착 분류기(13)를 통과함으로써, 폐지의 굵은 방해 재료가 분리된다. 전술한 분리 장치들은 예에 불과하다. 오염된 종이 섬유 현탁액이 본 명세서에 기술된 아래와 같은 장치들 내에서 처리될 수 있을 정도로 상기 현탁액을 세척하기 위한 다양한 가능성들이 공지되어 있다. 상기 세척된 종이 섬유 재료 현탁액(S2)은 그 다음에 굵은 분획(G) 및 미세 분획(F)을 형성하기 위하여 분획 장치(2) 내부에 도달하게 된다.
분획 장치(2)의 종류 및 상기 분획 장치의 작동 조건에 의해서, 섬유 재료는 굵은 분획 및 미세 분획으로 분할될 수 있다. 이 경우에는 예를 들어 종이 섬유 현탁액(S2) 내부에 포함된 섬유들이 짧은 섬유 및 긴 섬유로 분할되어야 하며, 본 경우에는 전통적인 섬유 분획이 사용된다. 본 발명에 따른 방법의 다른 한 바람직한 실시예에서는, 섬유의 길이가 짧든지 아니면 길든지 상관없이, 가급적 많은 섬유들이 굵은 분획(G) 내부에 도달하고, 미세 분획(F)은 실제로 유기 및 무기 미세 재료들을 함유하며, 이 미세 재료들은 특히 섬유 미세 재료, 충전제 그리고 완전히 분류될 오염물이다. 이와 같은 특별한 분획 과정은 도 1에 따른 한 방법 실시예에서 세척 장치에 의하여 달성된다. 그 다음에 상기 세척 장치의 여과액이 미세 분획(F)에 도달하게 된다. 섬유 재료를 위한 상기와 같은 세척 장치들은 공지되어 있다. 상기 세척 장치들은 물을 고체로부터 분리(필터)하기 위해서뿐만 아니라, 고체 자체를 분획하기 위해서도 이용된다. 특히 바람직한 기술적인 실시예 및 바람직한 파라미터들은 예를 들어 독일 특허 공보 제 30 05 681호에 기술되어 있다. 상기와 같은 세척 장치의 경우에는 세척될 현탁액(S)이 통과시킬 수 없는 실린 더(9)와 통과시킬 수 있는 순환하는 여과 밴드(10) 사이에서 낮은 밀도로 난류 형태로 분사된다. 여과 밴드(10)와 실린더(9) 사이에서 탈수되고 세척된 섬유 재료는 이어서 굵은 분획(G)으로서 농축시키는 단계 및 분산 단계로 가이드 된다. 마찬가지로 분획을 위해 이용될 수 있는, 2개의 순환하는 여과 밴드를 구비한 장치들도 또한 공지되어 있다. 한 예는 EP 0 341 913호가 보여준다.
종이 섬유 재료 현탁액(S2)의 분획 과정(2')은 압착 분류기를 사용하여서도 실행될 수 있으며, 이와 같은 사실은 도 2의 장치 개략도에 도시되어 있다. 압착 분류기에 의해서 이루어지는 특별한 분획 과정은 상대적으로 낮은 밀도에 의해서 그리고 여과용 개구들을 위해서 상대적으로 작은 값, 즉 예를 들어 약 0.3 내지 1 mm의 호울 또는 0.1 내지 0.15 mm의 슬롯이 선택됨으로써 촉진되다. 방해 재료 분리("분류") 과정에서와 달리 일반적으로 여과용 개구 이외에 돌출부 또는 그루우브를 전혀 구비하지 않는 여과망이 더 유리하다.
공지된 바와 같이 섬유는 하이드로 사이클론 내에서도 또한 분획될 수 있으며, 이 경우에는 0.3 % 내지 0.7 %의 밀도가 특히 유리하다.
굵은 분획(G)은 도 1에 도시된 경우에 선행하는 농축 과정 없이 분산 단계(1)에 제공될 수 있다. 이 목적을 위하여, 분쇄면(5)을 형성하는 톱니를 내부에 구비하는 회전 드럼(3)이 사용된다. 상기 드럼 상에서는 하나 또는 다수의 분쇄 드럼(6)이 롤링되며, 상기 분쇄 롤링들은 바람직하게 고정된 회전축에 의해서 지지된다. 상기 분쇄 드럼의 외부에 있는 분쇄면(4)은 상기 드럼(3)의 내부에 있는 분쇄면(5)과 함께 작용한다. 톱니가 맞물리지 않은 분쇄면을 갖는 드럼(3)을 사용하 는 것도 또한 가능하다. 분산될 현탁액(S3)이 상기 분쇄면(5) 상에 도포되고, 상기 분쇄면 상에 현탁액이 원심력의 결과로 제공된다. 압착 분쇄하기 위한 다양한 장치들은 예를 들어 독일 공개 특허 출원서 제 103 37 921호, 103 37 922호, 103 56 377호 및 103 58 217호에 공지되어 있다.
도 2에 따른 다른 한 실시예에서는, 분산 과정 이전에 농축 장치(8) - 본 경우에는 워엄 프레스 - 내에서 굵은 분획(G)으로부터 상승된 밀도를 갖는 종이 섬유 재료(S3)가 형성된다. 배출된 물(W1)은 바람직하게 재차 용해를 목적으로 사용될 수 있다. 분산 과정에 대한 요구 조건에 따라, 상기 분산 과정은 상승된 온도에서 이루어질 수 있다. 특별히 주로 섬유로부터 인쇄 잉크를 분리하는 것과 관련이 있는 경우에는, 온도가 평균 범위에, 예컨대 40 ℃에 놓이는데, 상기 온도 범위는 추가의 가열이 전혀 필요치 않은 범위이다.
도 2에 도시된 장치의 예에서는 고점도의 종이 섬유 재료(S3)가 가열되며, 이 목적을 위하여 본 경우에는 예로서 가열 워엄(12)이 도시되어 있다. 그 다음에 압착 분쇄 과정에 의해서, 상기 가열된 종이 섬유 재료(S3')의 분산 과정(1)이 이루어진다.
분산 과정(1)에서 섬유 재료에 전용되는 특별한 작업은 통상적으로 20 내지 100 kWh/t, 바람직하게는 약 20 kWh/t의 값으로 설정된다.
분산된 섬유 재료(S4)는 특히 바람직하게 부유선광 장치(15) 내에서 물(W)로 상응하게 희석(14)된 후에 (도 1 참조) 공기(L)를 첨가하거나 또는 미세하게 용해된 오염물을 세척(미도시)한 후에 정제된다. 요구 조건에 따라, 상기 분리 단계는 분획 장치(2)의 미세 분획(F)과의 혼합 전에 또는 혼합 후에 실시될 수 있다.
본 발명에 따른 분산 방법에 의해서는, 전체 방법이 특히 효과적이고 경제적으로 될 수 있으며, 균일하고 깨끗한 섬유 재료를 얻을 수 있다.

Claims (31)

  1. 분획 장치(2, 2')에 의해서 미세 분획(F) 및 굵은 분획(G)으로 분리되는 수성 섬유 재료 현탁액(S)으로부터 출발하며, 상기 굵은 분획(G)이 미세 분획(F) 없이 분산 단계(1)에서 처리되는,
    특히 폐지로부터 얻어지는 종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법으로서,
    압착 정련 장치를 이용하여 상기 분산 과정을 실행하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    굵은 분획(G)이 상호 작용하는 2개의 분쇄면(4, 5) 사이에 형성된 분쇄 구역에서 분산되고, 상기 분쇄면의 상호 상대적인 움직임이 롤링 동작인 한 가지 방법으로 상기 분산 과정(1)을 실시하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    굵은 분획(G)이 상호 작용하는 2개의 분쇄면 사이에 형성된 분쇄 구역에서 분산되는 한 가지 방법으로 상기 분산 과정(1)을 실시하며,
    상기 분쇄 구역의 2개의 분쇄면(4, 5)이 가장 가까운 장소에서, 상기 분쇄면의 주 이동 방향에서 볼 때 섬유 재료와 분쇄면 사이의 상대적인 속도는 보다 빠르 게 구동되는 분쇄면의 절대 속도의 10 %보다 작은 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 미세 분획(F)은 분획 과정(2, 2')에서 짧은 섬유로 농축되고, 상기 굵은 분획(G)은 긴 섬유로 농축되는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  5. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 미세 분획(F)은 분획 과정(2, 2')에서 미세 재료로 농축되고, 상기 굵은 분획(G)은 긴 섬유 및 짧은 섬유로 농축되는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분산 과정(1)이 5 내지 20 %, 바람직하게는 7 내지 10 %의 밀도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분산 과정(1)에 전용되는 특수한 작업이 20 내지 100 kWh/t, 바람직하 게는 약 30 kWh/t에 놓이는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분획 과정(2, 2')을 0.6 내지 3 %의 밀도에서 실시하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분획 과정(2, 2')을 적어도 하나의 여과망 바구니(16)가 장착된 압착 분류기를 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 여과망 내부의 개구들이 0.08 내지 0.2 mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.15 mm의 슬롯 폭을 갖는 슬롯인 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여과망(16) 내부의 개구들이 호울인 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 여과망(16) 내부의 개구들이 0.1 mm 내지 2 mm, 바람직하게는 0.3 mm 내지 1.0 mm의 직경을 갖는 라운드 호울인 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분획 과정을 적어도 부분적으로 하이드로 사이클로 내부에서 0.1 내지 2 %, 바람직하게는 0.3 내지 0.7 %의 밀도에서 실시하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분획 과정(2)을 세척 장치 내에서 실시하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분획 과정을 워엄 프레스 내에서 실시하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분획 과정(2, 2')과 분산 과정(1) 사이에서는 농축이 전혀 이루어지는 않는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분획 장치(2)로 공급되는 섬유 재료 현탁액(S)의 고체 함량이 최고 50 %인 미세 분획(F)이 형성되도록, 상기 분획 과정(2, 2')을 설정하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 분획 장치(2)로 공급되는 섬유 재료 현탁액(S)의 고체 함량이 최고 40 %인 미세 분획(F)이 형성되도록, 상기 분획 과정(2, 2')을 설정하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 분획 장치(2)로 공급되는 섬유 재료 현탁액(S)의 고체 함량이 최고 30 %인 미세 분획(F)이 형성되도록, 상기 분획 과정(2, 2')을 설정하는 것을 특징 으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 분획 장치(2)로 공급되는 섬유 재료 현탁액(S)의 고체 함량이 최고 20 %인 미세 분획(F)이 형성되도록, 상기 분획 과정(2, 2')을 설정하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분획 장치(2)로 공급되는 섬유 재료 현탁액(S)의 고체 함량이 적어도 20 %인 미세 분획(F)이 형성되도록, 상기 분획 과정(2, 2')을 설정하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 분획(F) 내부의 섬유 함량이 20 % 미만인 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 미세 분획(F) 내부의 섬유 함량이 10 % 미만인 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 미세 분획(F) 내부의 섬유 함량이 5 % 미만인 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분산 과정(1)을 80 ℃ 미만의 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 분산 과정(1)을 50 ℃ 미만의 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    인쇄 잉크-입자가 섬유로부터 분리되도록 상기 분산 과정(1)을 실시하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  28. 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분산된 굵은 분획(G)으로부터 형성되는 현탁액(S5)이 부유선광 장치(15) 내에서 부유선광 되는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분산된 굵은 분획(G)으로부터 형성되는 현탁액(S5)이 표백되는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    종이 재료 내에 포함된 방해 재료가 가시 한계 아래에 있도록 상기 분산 과정(1)을 실시하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 분획(F)을 상기 분산 과정(1)에서 처리된 섬유 재료(S4)에 다시 제공하는 것을 특징으로 하는,
    종이 섬유 재료를 분산시키기 위한 방법.
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