KR20080010037A - 수중 와류방식에 의해 폐골판지를 골심지와 라이나지조각으로 분리하고 회수된 라이나지 조각 표면에 포함되어있는 골심지 및 이물질들을 제거하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐골판지를 분리하는데 있어 기존에 개발된 기술들보다 효율이 크게 증가된 것으로 폐골판지(OCC;Old Corrugated Containerboard)를 성분이 각각 다른 라이나지와 골심지로 완벽하게 분리하는 고효율의 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 폐골판지를 라이나지 조각과 골심지로 분리하는 방법은, 골심지와 라이나지 조각으로 분리하고, 분리된 라이나지 조각을 세척하며, 라이나지 조각을 해리하는 순서로 3단계에 걸쳐 이루어진다.

이를 위해 본 발명은, 우선 폐골판지를 1차 분리 펄퍼에서 라이나지 조각과 골심지 지료로 분리할 때 임펠라 칼날에 의한 물리적 충격을 최소화할 수 있는 구조로 임펠라를 개선하여 라이나지 회수 비율을 높이고, 펄퍼의 다공판을 통해 라이나지보다 먼저 해리된 골심지 지료 용액을 배출시키면서 추가로 백수를 공급하면 라이나지 조각을 헹구게 하는 효과를 나타내면서 골심지가 배출된다.

상기 과정을 마친 펄퍼내 내용물들을 회전스크린을 통과시키면서 라이나지 조각들을 물로 세척함으로써 최종적으로 라이나지 표면에 잔류하는 골심지와 미세한 이물질들을 제거할 수 있으며, 고온의 열을 공급함으로써 습강이 강하게 처리되어 해리가 어렵거나 시간이 많이 걸리는 라이나지를 원활하게 해리할 수 있도록 하여 라이나지 해리 공정의 생산성을 높이고, 특히 탈색 공정을 부여함으로써 라이나지의 색감을 높일 수 있도록 한 것이다.

폐골판지, 펄퍼, 라이나지, 골심지, 분리

Description

수중 와류방식에 의해 폐골판지를 골심지와 라이나지 조각으로 분리하고 회수된 라이나지 조각 표면에 포함되어 있는 골심지 및 이물질들을 제거하는 방법 및 장치{Separating method and apparatus of old corrugated containerboard by aquatic turbulence and deleting method and apparatus from separated linerboard contain corrugated medium and other materials}

도 1은 본 발명에 따른 수중 와류방식에 의해 폐골판지를 골심지와 라이나지 조각으로 분리하는 방법을 개략적으로 도시한 공정 흐름도.

도 2는 본 발명에 따른 수중 와류방식에 의해 폐골판지를 골심지와 라이나지 조각으로 분리하고 회수된 라이나지 조각 표면에 포함되어 있는 골심지 및 이물질들을 제거하는 장치의 전체 시스템 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 수중와류 방식의 1차 분리펄퍼의 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 열공급 장치가 있는 2차 해리펄퍼의 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 회전스크린의 구성도.

도 6은 본 발명에 따른 원형바켓의 구성도.

도 7은 본 발명에 따른 산포기의 구성도.

도 8은 본 발명에 따른 날개가 없는 수직원통형 임펠라의 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

201 : 폐골판지 분리펄퍼 202 : 분리펄퍼 다공판

203 : 지료 농도 측정 및 조절장치 204 : 수위 측정 및 조절장치

205 : 수직원통형 임펠라 206 : 골심지 배출 펌프

207 : 배출관 진공해제 및 배출중단 밸브

208 : 골심지 배출관 209 : 골심지 지료 체스트

210 : 라이나지 조각 중간 저장탱크 211 : 회전스크린

212 : 라이나지 조각 공급 스크류관 213 : 백수탱크

301 : 라이나지 조각 해리펄퍼 302 : 해리펄퍼 다공판

303 : 열공급 및 온도조절 장치 304 : 지료농도 측정 및 조절장치

305 : 저농도 고탄소강 임펠라 306 : 임펠라 가동 모터

307 : 해리펄퍼 수위 측정 및 조절 장치

308 : 약품투입 탱크 309 : 라이나지 지료 배출 펌프

310 : 라이나지 지료 체스트 401, 501 : 회전 스크린

402, 502 : 원통형 바켓 403 : 외부 물 공급 장치

404, 504 : 내부 물 공급 장치 405 : 물 공급 조절밸브

406 : 투입관 503 : 산포기

504 : 산포기 고정 지지대 601 : 임펠라 상부 스크류

602 : 임펠라 중간 스크류 603 : 다공판 막힘 방지용 회전체

604 : 다공판

본 발명은 폐골판지를 라이나지 및 골심지로 분리하여 재활용하는 과정에서 골판지로부터 분리된 라이나지 조각이 골심지와 섞이지 않도록 완벽하게 분리시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 일반적으로 골판지는 골심지와 라이나지의 결합으로 이루어지는데 라이나지의 경우에는 제조회사마다 다양하게 습강 처리를 하며 골심지는 통상 습강 처리를 하지 않는다. 이때, 습강 처리는 송진 또는 그와 유사한 물질을 라이나지 제조 과정에 투입하여 종이를 생산함으로써 라이나지가 물에 대한 방습성을 갖고 물을 잘 흡수하지 않도록 하여 물에 잘 녹거나 풀어지지 않는 성질을 가지게 하는 것이다. 따라서, 강하게 습강 처리된 라이나지로 제조된 폐골판지를 물속에 넣을 경우 필연적으로 골심지가 먼저 해리되고 라이나지는 골심지보다 늦게 해리된다.

본 발명에서는 폐골판지의 이런 성질을 이용하여 보다 효율적인 골판지 분리 기술을 구현하였는데, 이에 대한 종래의 기술로서 본 발명의 출원인이 선출원한 특허 "폐골판지의 골심지를 선택적으로 해리한 후 라이나지 조각을 회수하는 방법 및 장치(출원번호:10-2005-0068932)"와 "폐골판지에서 라이나지를 연속적인 공정으로 회수하는 장치 및 방법(출원번호:10-2006-006768)가 있다.

상기와 같은 종래의 방식에 따라 폐골판지로부터 라이나지를 회수하면, (1) 해리된 골심지 일부와 이물질들이 라이나지 조각 표면 및 라이나지 조각 사이에 상당량 붙어서 회수되고, (2) 폐골판지를 분리하여 라이나지 조각을 회수할 때 펄퍼 바닥에 장착된 임펠라가 고속으로 회전하면서 임펠라 칼날이 라이나지 표면에 물리적으로 강한 충격을 주기 때문에 라이나지 조각들이 파열되면서 골심지와 함께 상당한 분량의 라이나지가 물속에 해리되는 현상이 발생하게 되어 결과적으로 회수 되는 라이나지 조각의 양이 줄어들게 된다. 또한, (3) 강하게 습강 처리된 라이나지의 경우 물에 잘 해리되지 않기 때문에 해리하는데 많은 시간이 소요되어 해리 공정에서 많은 어려움을 겪게 된다.

즉, 종래의 뱃치 방식이나 연속적인 각각의 방식으로 폐골판지를 라이나지 조각과 골심지로 분리시킨 후 별도의 세척과정 없이 곧바로 라이나지를 사용할 경우에는 필연적으로 골심지의 일부 지료와 미세한 이물질들이 라이나지 조각 표면에 붙게 되거나 조각 사이에 적체된다. 따라서, 이러한 경우 라이나지가 가지고 있는 본연의 장섬유 비율 저하로 인한 강도 약화를 일으키고 동시에 정선과정에서 제거하기 힘든 미세한 점착성 이물질로 인해 완제품 생산시 반점이 발생하여 제품의 외관 품질을 저해하는 요소로 작용하게 된다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하면서 동시에 폐골판지를 라이나지와 골심지로 분리하기 위해 종래의 펄퍼 및 회전스크린의 구조를 개선한 1차 분리 펄퍼와 2차 해리 펄퍼 및 회전스크린을 결합시킨 시스템을 사용하였다.

상기와 같은 시스템은 우선 1차 분리 펄퍼속에서 폐골판지가 라이나지 조각과 골심지로 먼저 분리된 후, 라이나지 조각을 회수할 때 필연적으로 라이나지 조각 표면 및 라이나지 조각 사이에 붙거나 적체되는 골심지와 이물질들을 2차 해리 펄퍼에서 효율적으로 제거할 수 있게 함으로써 분리된 라이나지 조각을 해리할 때 라이나지가 함유하고 있는 본래의 장섬유 비율을 그대로 유지시켜 강도 품질을 높일 수 있고, 골심지 및 이물질들이 원료 조성 최초 단계에서부터 라이나지 조각에 포함되지 않도록 최대한 제거시킬 수 있으므로 완제품 생산시 제품 표면에 나타나는 반점 등을 없앨 수 있도록 하는 것이다.

또한, 폐골판지를 골심지와 라이나지로 분리하는 과정에서 라이나지가 최대한 해리되지 않도록 하여 종래의 2중 배치방식이나 연속식에 비해 라이나지 회수 비율을 10% 이상 높게 하고, 강하게 습강 처리된 고강도 라이나지를 해리하는 시간도 종래의 방식보다 훨씬 단축시켜 생산성을 크게 높이는 방법 및 장치를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 도 1을 참조하면, 1차 분리 펄퍼에 폐골판지와 백수를 투입하는 단계(S210); 상기 폐골판지를 라이나지 조각 및 골심 지료로 분리하도록 임펠라를 가동하는 단계(S220); 해리된 골심지 지료를 배출하면서 백수 투입으로 일정한 수위를 유지하는 단계(S230); 펄퍼내 지료 농도를 판정한 후 상기 1차 분리 펄퍼의 내용물을 일괄 배출하는 단계(S240); 상기 배출된 내용물들을 회전스크린에 공급한 후 공중으로 흩어 뿌리는 단계(S250); 상기 회전스크린 내부 공간에 흩어 뿌려진 라이나지 조각을 세척한 후 배출하는 단계(S260); 및 세척이 완료된 라이나지 조각들을 2차 해리 펄퍼에 투입하여 해리하는 단계(S270);를 포함한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 수중와류 방식의 1차 분리펄퍼의 구성도이다. 도시된 바와 같이 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 펄퍼(201) 바닥에 다공판(202)을 설치하고 펄퍼 벽체 하단부에는 펄퍼의 내용물이 짧은 시간안에 일괄적으로 외부로 배출될 수 있을 정도로 충분한 크기의 배출구를 특수하게 작동하도록 고안하여 설치하였다. 또한, 펄퍼의 임펠라(205)를 기존의 저농도 고탄소강 임펠라 대신 날카로운 날개를 없애고 스크류 철판 끝단(edge)을 부드럽게 한 중농도 수직 원통형 임펠라를 사용하였다.

도 4는 본 발명에 따른 열공급 장치가 있는 2차 해리펄퍼의 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 회전스크린의 구성도이다. 도 4에 도시된 것처럼 2차 해리 펄퍼는 내부의 수온을 올릴 수 있도록 열공급 및 온도조절 장치(303)를 설치하였고, 회전스크린(211)은 도 5와 같이 내부에 특수하게 고안된 회전 원통형 바켓(402)과 산포기(도시되지 않음) 및 내·외부 물공급 장치(403, 404)를 설치하였다.

도 2는 본 발명에 따른 수중 와류방식에 의해 폐골판지를 골심지와 라이나지 조각으로 분리하고 회수된 라이나지 조각 표면에 포함되어 있는 골심지 및 이물질들을 제거하는 장치의 전체 시스템 개략도이다. 도 2에 따르면 상술한 펄퍼들과 회전스크린을 결합하여 다음과 같이 작동시키면 상술한 목적을 달성할 수 있게 된다.

즉, 1차 분리 펄퍼(201)에서 날개가 없는 수직 원통형 중농도 임펠라(205)를 사용한 수중 와류 방식으로 폐골판지를 골심지와 라이나지 조각으로 분리하기 때문 에 골심지가 해리될 때 날카로운 임펠라 날개로 인해 상당한 양의 라이나지가 해리 되는 것을 막을 수 있어 기존의 저농도 고탄소강 임펠라를 사용했을 때보다 라이나지의 회수 비율을 10% 이상 높일 수 있다.

또한, 폐골판지가 라이나지 조각과 골심지 지료로 분리된 이후에는 계속해서 임펠라를 가동하면서 펄퍼 바닥에 설치되어 있는 다공판(202)을 통해 먼저 해리된 골심지 지료 용액을 외부로 계속해서 배출시키면서 동시에 펄퍼에 백수를 투입하여 수위를 일정하게 유지시킨다. 이렇게 되면 펄퍼에 잔류하는 라이나지 조각들이 세척되면서 골심지가 배출되는 효과를 나타내게 된다.

다음으로, 본 발명에 따른 (a) 폐골판지를 라이나지 조각과 골심지로 깨끗하게 분리하는 기술, (b) 라이나지 회수 비율을 높이는 기술 및 (c) 고강도로 습강 처리된 라이나지를 빨리 해리할 수 있도록 하여 생산성을 높이게 한 기술은 다음과 같은 장치와 방법에 의해 그 목적이 달성된다.

먼저, 본 발명에 따른 1차 분리 펄퍼에서 적용한 장치들은 상기 종래의 기술에서 상술한 바와 같이 현재 일반적으로 사용하고 있는 다공판만 있는 펄퍼와 다공판이 없고 배출구만 있는 펄퍼의 구조를 개선한 것으로서, 상기 도 3과 같이 다공판, 배출구, 골심지 배출관에 특수하게 설치된 개폐장치, 칼날이 없는 수직 원통형 중농도 임펠라를 구비한 것이다.

상기 도 3의 1차 분리 펄퍼는 라이나지의 회수 비율을 높이기 위해 수중 와류 방식으로 폐골판지가 골심지와 라이나지 조각으로 분리하도록 도 7과 같이 특수하게 제작된 칼날 없는 수직 원통형 임펠라(205)가 구비되며, 현재 일반적으로 사 용되는 펄퍼와는 달리 다공판과 배출구를 동시에 설치한 것이다.

이때, 골심지를 골심지 체스트(209)로 배출시키기 위해서는 먼저 도 3의 골심지 배출관(208)에 설치된 골심지 배출 펌프(206)를 작동시켜 배출관 내부를 순간적으로 진공 상태로 만들어 골심지 지료가 자동으로 외부탱크인 골심지 지료 체스트(209)로 배출이 시작되도록 한다. 상기 골심지 배출 펌프(206)는 짧은 시간만 작동시킨 뒤 곧바로 멈추게 하면 되는데, 이는 일단 배출관을 통해서 골심지가 배출되기 시작하면 펌프가 작동하지 않아도 배출이 계속 이루어기 때문이다. 그리고, 골심지를 더 이상 배출시킬 필요가 없을 때 배출관 진공해제 및 배출중단 밸브(207)를 개방시켜 배출관 내부의 진공 상태를 해제시킴으로써 자동으로 배출이 중단되게 한다.

상기 도 4의 2차 해리 펄퍼는 해리가 잘 안되는 라이나지의 해리를 빨리 하기 위해 열공급 및 온도조절 장치(303)를 구비하여 온도측정 및 조절을 하며, 펄퍼 내부에서 탈색을 할 수 있도록 약품투입 탱크(308)를 더 구비한다.

상기 도 5의 회전 스크린은 현재 일반적으로 사용되고 있는 회전스크린을 개선하여 도시된 것과 같이 2개 이상의 회전스크린(402) 사이에 원통형 바켓(402)을 일체화하여 설치한다.

여기서, 원통형 바켓의 구조와 역할은 도 6과 같이 바켓 내부에 적절한 간격으로 여러 개의 칸막이를 하여 이 원통형 바켓이 회전할 때 첫번째 회전스크린에서 이동해 온 내용물들이 원통형 바켓의 칸막이에 의해 사각통이 된 바켓에 담겨지게 되고, 원통형 바켓이 회전스크린과 연동하여 회전하면서 내용물들이 바켓을 따라 공중으로 끌려 올라가게 한다. 이어, 바켓에 의해 공중으로 끌려 올라간 내용물들은 다시 수직 방향으로 자유낙하를 하여 아래로 떨어지는데 이때 이들 내용물들이 두번째 회전스크린쪽으로 떨어지게 하기 위해 도 7과 같은 산포기(503)가 구비된다.

이때, 상기 산포기의 구조와 역할은 원통형 바켓 내부 중심부를 향해 바켓으로부터 약간의 간격을 두고 공간에 원형의 지지대를 설치하고 이 지지대에 두번째 회전스크린을 향하는 대략 30°정도의 경사도를 가진 나팔관형 원통을 설치하면 바켓에서 떨어져 자유낙하는 내용물들은 경사도를 가진 원통에 떨어지고 원통에 떨어진 내용물들은 미끄러지면서 공중으로 흩어 뿌려지게 되고 자연스럽게 두번째 회전스크린으로 떨어지게 된다.

한편, 공간으로 흩어 뿌려진 내용물들을 향해 내부 물 공급 장치(404)에 의해 방사상으로 물이 분사되게 하여 세척시키게 함과 동시에, 회전스크린의 구멍이 막히지 않도록 회전스크린 외부에서 연속적으로 물을 공급하여 스크린 외부 벽면과 스크린 구멍을 세척하는 외부 물 공급 장치(403)가 더 구비된다.

다음은 본 발명에 따른 수중 와류방식에 의해 폐골판지를 골심지와 라이나지 조각으로 분리하는 방법에 대하여 상술한다. 먼저, 예로써 1차 분리 펄퍼에 백수 10m³와 함께 강하게 습강 처리된 폐골판지 300kg을 투입하는 단계 S210이 행해진다(이때, 폐골판지의 라이나지 대 골심지는 그 구성이 2:1의 비율이라고 가정한다). 이어, 상기 폐골판지를 라이나지 조각 및 골심 지료로 분리하도록 임펠라를 가동하 는 단계 S220과, 원료 투입 후 최소 3분에서 5분 정도가 지나면서 해리된 골심지 지료 용액을 다공판을 이용해 외부로 배출시키면서 배출된 만큼의 백수를 공급하여 펄퍼내 수위를 유지시키는 단계 S230이 수행된다.

다음으로, 해리된 골심지가 충분히 배출된 것을 판정하기 위해서 펄퍼내 지료 농도를 측정하여 펄퍼내 지료 농도가 낮게 측정되면 골심지 배출을 중단시키면서 펄퍼내 내용물을 외부 탱크로 일괄 배출하는 단계 S240이 행해지는데, 이때 대략 지료 농도가 0.02%일 경우 골심지는 98% 정도가 배출된 것으로 판단하게 된다.

또한, 단계 S250에서는 외부 탱크에 배출된 내용물들을 연속적으로 회전스크린에 공급하여 이 내용물들이 회전스크린 나선형 스쿠류를 따라 이동하면서 회전스크린 다음 단계에 위치하는 원통형 바켓에 떨어져 상단부위로 끌려 올라가고 공중에 끌려 올라간 내용물들이 자유낙하하면서 산포기에 의해 공중에서 흩어 뿌려지고, 상기 산포기에 의해 공중에서 흩어 뿌려진 내용물들을 내부 물 공급 장치로 방사상으로 물을 분사시켜 라이나지 조각들을 세척시키고 세척된 라이나지 조각들을 다음 단계인 회전스크린으로 넘겨 외부로 배출 시키는 단계 S260이 수행된다.

그리고, 마지막으로 회전스크린에서 세척이 완료된 라이나지 조각들을 2차 해리 펄퍼에 투입하여 해리하는 단계 S270이 행해짐으로써 본 발명에 따른 수중 와류방식에 의해 폐골판지를 골심지와 라이나지 조각으로 분리하는 방법이 완료된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 라이나지의 본래 장섬유 함유 비율을 유지시켜 강도를 높일 수 있고 미세한 점착성 이물질들을 원료 조성 전단계에서 부 터 사전에 최소화시킴으로써 제품의 외관 품질을 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 칼날이 있는 저농도용 고탄소강 임펠라를 사용하지 않고 칼날이 없는 수직 원통형 임펠라를 사용하여 수중 와류 방식에 의해 골판지를 분리함으로써 라이나지 회수 비율을 10% 이상 높일 수 있는 효과가 있다.

그리고, 2차 해리 펄퍼에 열공급 장치를 설치하여 펄퍼내 수온을 상승시켜 송진이나 그와 유사한 물질로 습강 처리된 라이나지를 빨리 해리할 수 있도록 함으로써 생산성을 크게 높였으며, 펄퍼에 탈색 공정을 가능하게 함으로써 제품의 색감을 향상시키는 효과를 가진다.

Claims (1)

1. 폐골판지를 라이나지와 골심지로 분리하는 장치에 있어서,

   1차 분리 펄퍼에 폐골판지와 백수를 투입하는 단계(S210);

   상기 폐골판지를 라이나지 조각 및 골심 지료로 분리하도록 임펠라를 가동하는 단계(S220);

   해리된 골심지 지료를 배출하면서 백수 투입으로 일정한 수위를 유지하는 단계(S230);

   펄퍼내 지료 농도를 판정한 후 상기 1차 분리 펄퍼의 내용물을 일괄 배출하는 단계(S240);

   상기 배출된 내용물들을 회전스크린에 공급한 후 공중으로 흩어 뿌리는 단계(S250);

   상기 회전스크린 내부 공간에 흩어 뿌려진 라이나지 조각을 세척한 후 배출하는 단계(S260); 및

   세척이 완료된 라이나지 조각들을 2차 해리 펄퍼에 투입하여 해리하는 단계(S270);를 포함하는 수중 와류방식에 의해 폐골판지를 골심지와 라이나지 조각으로 분리하고 회수된 라이나지 조각 표면에 포함되어 있는 골심지 및 이물질들을 제거하는 방법.

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