KR20150064626A - 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 팜슬러지 분말과 목재칩을 혼합하는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 수산화나트륨 수용액과 혼합하고 가열하는 연질화단계, 상기 연질화단계를 통해 연질화된 혼합물을 세척하는 제1세척단계, 상기 제1세척단계를 통해 세척된 혼합물을 건조하는 제1건조단계, 상기 제1건조단계를 통해 건조된 혼합물을 정선하는 정선단계, 상기 정선단계를 통해 정선된 혼합물을 건조하는 제2건조단계, 상기 제2건조단계를 통해 건조된 혼합물의 백색도를 조절하는 표백단계, 상기 표백단계를 통해 표백된 혼합물을 세척하는 제2세척단계 및 상기 제2세척단계를 통해 세척된 혼합물을 건조하는 제3건조단계를 통해 이루어진다.
상기의 과정으로 이루어지는 펄프의 제조방법은 팜슬러지 분말과 목재칩을 혼합한 원료가 사용되어 펄프의 제조시간 및 제조비용이 줄어들고, 우수한 물성과 다양한 백색도의 펄프를 제공한다.

Description

팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF PULP USING PALM SLUDGE}

본 발명은 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 팜슬러지가 사용되어 펄프의 제조시간 및 제조비용이 줄어들고, 우수한 물성과 다양한 백색도의 펄프를 제공하는 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법에 관한 것이다.

목재 또는 비목재 원료로부터 섬유를 얻는 공정을 펄프화 공정이라고 하며, 펄프화 공정은 기계적인 방법과 화학적인 방법으로 구분될 수 있다.

우선 기계적인 방법은 펄프 원료의 복합 세포간 층을 쇄목기 등으로 파괴하거나 수증기로 연화한 후, 기계적인 힘으로 이것을 파괴하여 섬유를 얻을 수 있는데, 이와 같이 화학처리를 하지 않고 간단한 기계적 처리를 하여 얻어지는 펄프를 기계 펄프라고 하며, 기계 펄프는 수율이 높고 생산비가 저렴한 장점이 있으나, 리그닌이나 헤미 셀룰로오스와 같은 비섬유소의 함량이 많아 고급 종이의 원료로는 부적합한 단점이 있었다.

반면, 화학적인 방법은 펄프 원료를 탈리그닌 약품으로 처리하여 복합 세포간 층을 섬유상으로 해리하는 과정으로 이루어지는데, 이와 같이 화학처리를 통해 제조된 펄프를 화학 펄프라고 하며, 이와 같은 화학펄프의 제조방법에는 아황산법, 소다법, 황산염법 등이 있으며, 화학 펄프의 경우 제조시 원료의 세포간 리그닌과 헤미 셀룰로오스가 대부분 제거되어 셀룰로오스 순도가 높은 장점이 있다.

그러나, 상기의 방법 중 아황산법은 부드러운 양질의 종이나 셀룰로오스의 순도가 높은 용해 펄프를 만들 수 있는 장점이 있으나, 증해 폐액의 회수 및 이의 재활용이 어렵다는 단점이 있으며, 가성소다법은 증해 과정에 오랜시간이 소요되며, 효율이 낮다는 단점이 있었다.

한편, 목재를 원료로 하여 펄프를 제조하는 기술은 목재칩의 가격이 고가이며, 목재칩을 연질화하는데 많은 시간이 소요되어 제조비용이 고가이며, 제조공정의 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 팜슬러지 분말과 목재칩을 혼합한 원료를 사용하기 때문에 제조비용이 저렴하고, 연질화시간이 단축되어 제조시간이 짧은 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 팜슬러지 분말과 목재칩을 혼합한 원료를 사용하여 우수한 물성을 나타내며, 표백제의 농도 조절이 자유로워 다양한 백색도를 나타내는 펄프를 제조할 수 있는 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 팜슬러지 분말과 목재칩을 혼합하는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 수산화나트륨 수용액과 혼합하고 가열하는 연질화단계, 상기 연질화단계를 통해 연질화된 혼합물을 세척하는 제1세척단계, 상기 제1세척단계를 통해 세척된 혼합물을 건조하는 제1건조단계, 상기 제1건조단계를 통해 건조된 혼합물을 정선하는 정선단계, 상기 정선단계를 통해 정선된 혼합물을 건조하는 제2건조단계, 상기 제2건조단계를 통해 건조된 혼합물의 백색도를 조절하는 표백단계, 상기 표백단계를 통해 표백된 혼합물을 세척하는 제2세척단계 및 상기 제2세척단계를 통해 세척된 혼합물을 건조하는 제3건조단계를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 원료혼합단계는 팜슬러지 분말 100 중량부에 목재칩 75 내지 85 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 팜슬러지 분말은 팜슬러지를 건조한 후에 0.01 내지 0.05 밀리미터의 입자크기를 갖도록 분쇄하여 제조되는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 연질화단계는 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물 100 중량부에 수산화나트륨 10 내지 15 중량부를 혼합하고 170 내지 190℃의 온도로 350 내지 400분 동안 가열하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 표백단계는 상기 건조단계를 통해 건조된 혼합물을 표백제에 3 내지 6시간 동안 함침하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 표백제는 정제수 100 중량부에 황산 또는 젖산으로 이루어진 산성분 1 내지 20 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명에 따른 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법은 팜슬러지 분말과 목재칩이 혼합된 원료를 사용하기 때문에, 제조비용이 저렴하고 연질화시간이 단축되어 짧은 시간에 펄프를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 우수한 물성을 나타내며, 표백제의 농도 조절이 자유로워 다양한 백색도를 나타내는 펄프 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법은 팜슬러지 분말과 목재칩을 혼합하는 원료혼합단계(S101), 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물을 수산화나트륨 수용액과 혼합하고 가열하는 연질화단계(S103), 상기 연질화단계(S103)를 통해 연질화된 혼합물을 세척하는 제1세척단계(S105), 상기 제1세척단계(S105)를 통해 세척된 혼합물을 건조하는 제1건조단계(S107), 상기 제1건조단계(S107)를 통해 건조된 혼합물을 정선하는 정선단계(S109), 상기 정선단계(S109)를 통해 정선된 혼합물을 건조하는 제2건조단계(S111), 상기 제2건조단계(S111)를 통해 건조된 혼합물의 백색도를 조절하는 표백단계(S113), 상기 표백단계(S113)를 통해 표백된 혼합물을 세척하는 제2세척단계(S115) 및 상기 제2세척단계(S115)를 통해 세척된 혼합물을 건조하는 제3건조단계(S117)를 통해 이루어진다.

상기 원료혼합단계(S101)는 팜슬러지 분말과 목재칩을 혼합하는 단계로, 팜슬러지 분말 100 중량부에 목재칩 75 내지 85 중량부를 혼합하여 이루어지는데, 팜슬러지 분말이 함유된 원료는 목재칩만으로 이루어진 원료에 비해 가격이 저렴할 뿐만 아니라, 상기 연질화단계(S103)에서 연질화의 시간이 단축되어 제조비용을 낮추는 효과를 나타낸다.

상기 목재칩의 함량이 75 중량부 미만이면, 제조되는 펄프의 기계적 물성이 저하되며, 상기 목재칩의 함량이 85 중량부를 초과하게 되면, 제조비용이 증가하고 연질화단계에서 연질화시간이 증가된다.

상기 팜슬러지 분말은 팜슬러지를 건조한 후에 0.01 내지 0.05 밀리미터의 입자크기를 갖도록 분쇄하여 제조되는데, 건조과정을 통해 수분이 제거되고 입자가 상기와 같이 곱게 분쇄된 팜슬러지 분말은 촉감이 부드러운 펄프를 제공하는 역할을 한다.

상기 연질화단계(S103)는 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물을 수산화나트륨 수용액과 혼합하고 가열하는 단계로, 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물 100 중량부에 수산화나트륨 수용액 10 내지 15 중량부를 혼합하고 170 내지 190℃의 온도로 350 내지 400분 동안 가열하여 이루어진다.

상기의 연질화단계(S103)는 목재칩만으로 이루어진 원료를 사용했을 때 보다 연질화시간이 약 50%정도 줄어들어 제조시간이 단축되며, 이에 따라 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 상기의 과정을 통해 연질화가 진행되면, 상기 혼합물에 함유된 목재칩과 팜슬러지 분말에 함유된 섬유질을 결속시키는 리그닌이 분리되어 목재칩과 팜 슬러지 분말로 이루어진 혼합물이 부드러워진다.

이때, 상기 수산화나트륨 수용액의 질량농도는 5 내지 25%인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 수산화나트륨 수용액의 질량농도가 5% 미만이면, 연질화가 더디게 진행되어 작업공정의 효율성이 저하되며, 상기 수산화나트륨 수용액의 질량농도가 25%를 초과하게 되면 제조비용을 증가시키게 된다.

상기 제1세척단계(S105)는 상기 연질화단계(S103)를 통해 연질화된 혼합물을 세척하는 단계로, 상기 연질화단계(S103)를 통해 연질화된 혼합물을 정제수로 3 내지 5회 세척하여 이루어지는데, 이러한 제1세척단계(S105)를 통해 상기 연질화단계(S103)에서 연질화된 혼합물에 함유되어 있는 수산화나트륨 수용액 성분이 제거된다.

상기 제1건조단계(S107)는 상기 제1세척단계(S105)를 통해 세척된 혼합물을 건조하는 단계로, 상기 제1세척단계(S105)를 통해 세척된 혼합물을 건조기에 투입하고 건조하여 이루어지는 것이 바람직한데, 스팀건조기를 이용하여 80 내지 90℃의 온도에서 30 내지 90분 동안 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

상기 정선단계(S109)는 상기 제1건조단계(S107)를 통해 건조된 혼합물을 정선하는 단계로, 이러한 정선단계(S109)를 거치면, 섬유가닥이 엉키지 않고 효과적으로 분리될 뿐만 아니라, 상기 제1건조단계(S107)를 통해 건조된 혼합물에 함유된 목재칩 중에서 연질화되지 못한 목재칩 덩어리 등이 제거된다.

이때, 상기 정선단계(S109)는 펄프 제조분야에서 사용되는 정선장치라면 특별히 한정되지 않고, 어떠한 것이든 사용가능하다.

상기 제2건조단계(S111)는 상기 정선단계(S109)를 통해 정선된 혼합물을 건조하는 단계로, 상기 정선단계(S109)를 통해 정선된 혼합물을 건조기에 투입하고 건조하여 이루어지는 것이 바람직한데, 스팀건조기를 이용하여 80 내지 90℃의 온도에서 30 내지 90분 동안 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

상기 표백단계(S113)는 상기 제2건조단계(S111)를 통해 건조된 혼합물의 백색도를 조절하는 단계로, 상기 제2건조단계(S111)를 통해 건조된 혼합물을 표백제에 3 내지 6시간 동안 함침하여 이루어진다.

상기 표백단계(S113)에서는 상기 제2건조단계(S111)를 통해 건조된 혼합물의 백색도를 50 내지 95%로 조절할 수 있는데, 상기와 같이 혼합물의 백색도 조절은 함침시간 및 표백제의 농도에 따라 좌우된다.

상기 표백단계(S113)에서 사용되는 표백제는 정제수 100 중량부에 황산 또는 젖산으로 이루어진 산성분 1 내지 20 중량부를 혼합하여 이루어지는데, 함침시간이 3시간이며, 상기 산성분의 함량이 1 중량부인 표백제를 사용하면 혼합물의 백색도가 50% 정도를 나타내게 되면, 함침시간이 6시간이고 산성분의 함량이 20 중량부인 표백제를 사용하게 되면 혼합물이 95% 정도의 백색도를 나타내게 된다.

상기 제2세척단계(S115)는 상기 표백단계(S113)를 통해 표백된 혼합물을 세척하는 단계로, 상기 표백단계(S113)를 통해 백색도가 조절된 혼합물을 정제수로 3 내지 5회 세척하여 이루어지는데, 이러한 제2세척단계(S115)를 통해 상기 표백단계를 통해 혼합물에 도포되어 있던 표백제 성분이 제거된다.

상기 제3건조단계(S117)는 상기 제2세척단계(S115)를 통해 세척된 혼합물을 건조하는 단계로, 상기 제2세척단계(S115)를 통해 세척된 혼합물을 건조기에 투입하고 건조하여 이루어지는 것이 바람직한데, 스팀건조기를 이용하여 80 내지 90℃의 온도에서 30 내지 90분 동안 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에 따른 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 펄프의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1>

입경이 0.03 밀리미터인 팜슬러지 분말 100 중량부 및 목재칩 80 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물 100 중량부에 수산화나트륨 수용액(질량농도 15%) 12 중량부를 혼합하고, 180℃의 온도에서 360분 동안 가열하여 연질화하고, 연질화된 혼합물을 정제수로 4회 세척하여 혼합물에 함유된 수산화나트륨 수용액 성분을 제거하고, 수산화나트륨 수용액이 제거된 혼합물을 스팀건조기에 투입하여 85℃의 온도로 60분 동안 가열하여 건조하고, 건조된 혼합물을 정선장치에 투입하여 정선하고, 정성된 혼합물을 스팀건조기에 투입하여 85℃의 온도로 60분 동안 가열하여 건조하고, 건조된 혼합물을 표백제(정제수 100 중량부 및 젖산 10 중량부)에 5시간 동안 함침하여 표백하고, 표백된 혼합물을 정제수로 4회 세척하여 혼합물에 함유된 표백제를 제거하고, 표백제가 제거된 혼합물을 스팀건조기에 투입하여 85℃의 온도로 60분 동안 가열하여 팜슬러지를 이용한 펄프를 제조하였다.

상기 실시예 1을 통해 제조된 팜슬러지를 이용한 펄프의 물성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

(단, Brating degree, Density, Breaking Length, Tensile index, tear index, bursting index, TEA 지수 및 elongation은 KS M ISO 5267-2의 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness: CSF) 테스트 방법에 의해 여수도를 측정하는 방식으로 확인하였으며, 밀도는 JVC Digital Camera KY-F70B를 사용하여 펄프의 이미지를 촬영하고 Image-Pro Plus의 소프트웨어를 이용하여 단위면적당 밀도를 측정하는 방식으로 확인하였다.)

<표 1>

위에 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 팜슬러지를 이용한 펄프는 우수한 물성을 나타내는 것을 알 수 있다.

또한, 팜슬러지 분말과 목재칩이 혼합된 원료를 사용하기 때문에, 제조비용이 저렴하고 연질화시간이 단축되어 짧은 시간에 제조할 수 있으며, 표백제의 농도 조절이 자유로워 다양한 백색도를 나타내는 펄프를 제공할 수 있다.

S101 ; 원료혼합단계
S103 ; 연질화단계
S105 ; 제1세척단계
S107 ; 제1건조단계
S109 ; 정선단계
S111 ; 제2건조단계
S113 ; 표백단계
S115 ; 제2세척단계
S117 ; 제3건조단계

Claims (6)

1. 팜슬러지 분말과 목재칩을 혼합하는 원료혼합단계;
   상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 수산화나트륨 수용액과 혼합하고 가열하는 연질화단계;
   상기 연질화단계를 통해 연질화된 혼합물을 세척하는 제1세척단계;
   상기 제1세척단계를 통해 세척된 혼합물을 건조하는 제1건조단계;
   상기 제1건조단계를 통해 건조된 혼합물을 정선하는 정선단계;
   상기 정선단계를 통해 정선된 혼합물을 건조하는 제2건조단계;
   상기 제2건조단계를 통해 건조된 혼합물의 백색도를 조절하는 표백단계;
   상기 표백단계를 통해 표백된 혼합물을 세척하는 제2세척단계; 및
   상기 제2세척단계를 통해 세척된 혼합물을 건조하는 제3건조단계;를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 원료혼합단계는 팜슬러지 분말 100 중량부에 목재칩 75 내지 85 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법.
   
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 팜슬러지 분말은 팜슬러지를 건조한 후에 0.01 내지 0.05 밀리미터의 입자크기를 갖도록 분쇄하여 제조되는 것을 특징으로 하는 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 연질화단계는 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물 100 중량부에 수산화나트륨 수용액 10 내지 15 중량부를 혼합하고 170 내지 190℃의 온도로 350 내지 400분 동안 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 표백단계는 상기 건조단계를 통해 건조된 혼합물을 표백제에 3 내지 6시간 동안 함침하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 표백제는 정제수 100 중량부에 황산 또는 젖산으로 이루어진 산성분 1 내지 20 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 팜슬러지를 이용한 펄프의 제조방법.

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